KR20140112616A

KR20140112616A - 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치

Info

Publication number: KR20140112616A
Application number: KR1020130025969A
Authority: KR
Inventors: 주천기; 장동진
Original assignee: 가톨릭대학교 산학협력단
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-09-24

Abstract

본 발명에 따른 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치는, 예를 들어, 망막 촬영을 위해 광학 설계된 오씨티 장치 내에, 각막 촬영용 렌즈를 추가함과 아울러, 오씨티 광경로 및 카메라 광경로의 분기점과, 대물렌즈 사이에 각막 촬영용 렌즈를 선택적으로 삽입 또는 추출할 수 있는 메커니즘을 추가함으로써, 망막과 각막을 선택적으로 촬영할 수 있게 되며, 더 나아가, 각막 촬영용 렌즈와 메커니즘의 추가로 인해 오씨티 장치의 크기가 대형화되는 것을 가능한 억제할 수 있게 된다.

Description

각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치 {Optical coherence tomography device having a lens for photographing cornea}

본 발명은, 예를 들어, 환자의 각막(Cornea)과 망막(Retina)의 단층 이미지를 선택적으로 촬영하기 위해, 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티(OCT: Optical Coherence Tomography) 장치에 관한 것이다.

도 1은, 일반적인 사람 눈의 단면도를 도시한 것으로, 사람의 눈(Eye)(1)은, 각막(Cornea)(2), 아이리스(Iris)(3), 동공(Pupil)(4), 수정체(Lens)(5), 유리 액(Vitreous Humor)(6), 망막(Retina)(7), 그리고 시신경(Optic Nerve)(8) 등의 단층 구조를 갖는다.

한편, 각막 수술 또는 백내장 수술 등과 같은 안과 수술을 위해, 환자의 안구를 2 차원의 단층 이미지로 정확하게 촬영하는 오씨티(OCT) 장치가 널리 보급되어 사용되고 있다.

예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 티디(TD: Time Domain) 오씨티 장치에는, 광원(Light Source), 빔 스플리터(Beam Splitter), 기준 거울(Reference Mirror), 그리고 포토디텍터(Photo Detector) 등이 포함 구성된다.

그리고, 짧은 가간섭 거리를 갖는 광대역 광원의 간섭 현상을 이용하여, 비침습적으로 생체 내부 조직의 고해상도 단층 이미지를 서브마이크로 단위로 촬영하게 되는 데, 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 광원의 대역폭이 넓을수록, 깊이 방향의 해상도가 증가하게 된다.

그러나, 상기와 같은 티디 오씨티(TD-OCT) 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 촬영하고자 하는 샘플의 단층 깊이에 따라, 상기 기준 거울을 전후 방향으로 정밀하게 이동시켜야만 하기 때문에, 정밀 제어가 가능한 이동 메커니즘이 반드시 필요한 단점이 있다.

한편, 최근에는, 기준 거울을 이동시키지 않아도 되는 에스디(SD: Spectral Domain) 오씨티 장치 또는 에스에스(SS: Swept Source) 오씨티 장치가 개발 출시되어 상용화되고 있다.

예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 에스에스 오씨티(SS-OCT) 장치에는, 광원(Light Source), 커플러(Coupler), 빔 스플리터(Beam Splitter), 기준 거울(Reference Mirror), 갈바노미터 미러(Galvanometer Mirror), 렌즈(Lens), 그리고 포토디텍터(Photo Detector) 등이 포함 구성될 수 있다.

그리고, 상기 광원은, 주파수 가변(Swept) 광원이 사용되고, 상기 포토 디텍터는, 싱글(Single) 포토 디텍터가 사용되며, 상기 빔 스플리터는, 무편광(Non-polarized) 빔 스플리터가 사용되고, 상기 기준 거울은, 이동하지 않고 특정 위치에 고정(Fixed)된 기준 거울이 사용된다.

즉, 상기 에스에스 오씨티(SS-OCT) 장치는, 주파수 가변 광원과 고정된 기준 거울을 사용하여, 생체 내부 조직의 고해상도 단층 이미지를 촬영하게 된다.

한편, 상기와 같은 오씨티 장치는, 다양한 바이오 메디컬 응용 분야에 널리 사용되는 데, 예를 들어, 안과에서는, 안구 단층 이미지를 획득하고, 피부과에서는, 내피 단층 이미지와 혈류 단층 이미지를 획득하기 위해 사용된다.

또한, 치과에서는, 치아 단층 이미지를 획득하고, 소화기 내과에서는, 위장 관 단층 이미지 등을 획득하기 위해 사용되는 데, 예를 들어, 안구 단층 이미지를 획득하기 위해 개발된 안과용 오씨티 장치는, 환자의 각막을 촬영하거나, 또는 환자의 망막을 촬영할 수 있어야만 한다.

그러나, 환자의 각막과 망막은, 약 23 mm 떨어져 있기 때문에, 예를 들어, 망막 촬영을 기준으로 광학 설계가 되어 있는 오씨티 장치의 경우, 각막 촬영을 위해서는, 별도의 각막 촬영용 렌즈를 광경로 상에 추가 삽입해야만 하므로, 이를 위한 효율적인 해결 방안 마련이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은, 예를 들어, 망막 촬영을 위해 설계된 광경로 상에, 각막 촬영용 렌즈를 삽입하여 각막을 촬영하고, 망막 촬영시에는, 각막 촬영용 렌즈를 광경로 상에서 추출할 수 있도록 하기 위한 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치는, 각막 촬영용 렌즈; 및 상기 각막 촬영용 렌즈를 이동시키기 위한 메커니즘을 포함하되, 상기 각막 촬영용 렌즈는, 오씨티 광경로 및 카메라 광경로의 분기점과, 대물렌즈 사이에 삽입 또는 추출되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 각막 촬영용 렌즈는, 각막 촬영 모드시, 상기 오씨티 광경로 및 카메라 광경로의 분기점과, 대물렌즈 사이에 삽입되고, 망막 촬영 모드시, 추출되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 오씨티 광경로 및 카메라 광경로의 분기점에는, 분광기가 설치되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 각막 촬영용 렌즈는. 상기 분광기와 대물렌즈 사이에 삽입 또는 추출되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 메커니즘은, 상기 각막 촬영용 렌즈를 보호하기 위한 렌즈 경통과, 상기 렌즈 경통을 이동시키기 위한 회전 모터와 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 회전 모터는, 리니어 모터 또는 스텝 모터 중 어느 하나이고, 상기 렌즈 경통은, 상기 리니어 모터 또는 스텝 모터와, 상기 벨트에 의해 이동되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 메커니즘는, 상기 렌즈 경통의 이동 범위를 제한시키기 위한 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 사람 눈의 단층 구조를 도시한 것이고,
도 2는 티디 오씨티(TD-OCT) 장치에 대한 실시예의 구성을 도시한 것이고,
도 3은 광원의 대역폭이 넓을수록 깊이 방향의 해상도가 증가하는 실시예를 도시한 것이고,
도 4는 에스에스 오씨티(SS-OCT) 장치에 대한 실시예의 구성을 도시한 것이고,
도 5 및 도 7은 본 발명에 따른 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치에 대한 실시예의 구성을 도시한 것이고,
도 6은 본 발명이 적용되는 오씨티 장치에 의해 촬영된 망막 단층 이미지를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명이 적용되는 오씨티 장치에 의해 촬영된 각막 단층 이미지를 도시한 것이고,
도 9는 본 발명에 따른 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치에 대한 단면도를 도시한 것이고,
도 10은 본 발명에 따른 각막 촬영용 렌즈의 이동 메커니즘에 대한 실시예를 도시한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치는, 예를 들어, 각막 수술 또는 백내장 수술 등과 같은 안과 수술 시스템에 적용되거나, 또는 안과 수술 시스템과는 별도의 독립된 의료 장비로 제작될 수 있다.

도 5는, 본 발명에 따른 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치에 대한 실시예의 구성을 도시한 것으로, 예를 들어, 도 3을 참조로 전술한 바와 같이, 고정된 기준 거울(Reference Mirror)을 사용하는 에스에스 오씨티(SS-OCT) 등과 같은 다양한 유형의 오씨티 장치에 적용될 수 있다.

한편, 본 발명이 적용되는 오씨티 장치에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 포토디텍터(10), 다수의 렌즈(11,13,20,26,28), 회절 격자(12), 광원(14), 커플러(15), 기준 거울(16)이 포함 구성될 수 있다.

또한, 콜리메이트 렌즈(17), X-Y 스캐너(18,21), 조정 렌즈(19,30), 이색 분광기(22), 각막 촬영용 렌즈(23), 대물렌즈(24), 망막 촬영용 조명(25), 흑점 플레이트(27), 홀 거울(29), 카메라 렌즈(31), 그리고 씨씨디(CCD)(32) 등이 포함 구성될 수 있다.

그리고, 상기 광원(14)은, 예를 들어 주파수 가변(Swept) 광원이 사용될 수 있으며, 상기 광원(14)에서 발사된 광은, 상기 커플러(15)를 통해, 기준 거울(16)로 입사되고, 상기 기준 거울에 의해 반사된 광은, 상기 커플러(15)를 통해, 상기 포토 디텍터(10)로 입사된다.

반면, 상기 커플러(15)와 콜리메이트 렌즈(18)를 통과한 광은, 상기 X-Y 스캐너(18,21)와 이색 분광기(22), 그리고 대물렌즈(24)의 광경로를 거쳐, 환자의 눈(1)에 반사되고, 상기 반사된 광은, 눈에 입사된 광경로와 반대되는 광경로를 거쳐, 상기 포토 디텍터(10)로 입사된다.

한편, 환자의 망막 단층 이미지를 촬영하는 망막 촬영 모드인 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 각막 촬영용 렌즈(23)가, 광경로 상에서 추출됨과 아울러, 엘이디(LED)와 같은 망막 촬영용 조명(25)이 오프(Off) 상태에서 온(On) 상태로 전환된다.

그리고, 상기 망막 촬영용 조명(25)에서 발광된 조명광은, 상기 렌즈(26,28)와 흑점 플레이트(27), 그리고 홀 거울(29)을 거쳐, 환자의 망막을 조명하게 되며, 상기 환자의 망막에 의해 반사되는 조명광은, 상기 홀 거울(29)과 조정 렌즈, 그리고 카메라 렌즈(31)를 거쳐 씨씨디(32)로 입사된다.

한편, 상기 X-Y 스캐너(18,21) 사이에 설치된 조정 렌즈(19)와, 상기 홀 거울(29)과 카메라 렌즈(31) 사이에 설치된 조정 렌즈(30)는, 환자의 안구 특성에 맞게 광경로를 조정하기 위한 것으로, 광경로 상에서 전후 방향으로 미세하게 이동하게 된다.

그리고, 상기 흑점 플레이트(27)는, 상기 망막 촬영용 조명(25)에서 발사된 엘이디 등과 같은 조명광이, 상기 대물렌즈(24)의 중앙 부분에서 직접 반사되는 것을 방지하기 위한 것으로, 투명한 평판으로 제작되되, 중앙에 흑점이 마킹되어 있다.

한편, 상기 이색 분광기(22)를 기준으로 하여, 상기 홀 거울(29)을 향하는 광경로를, 카메라 광경로라고 하고, 상기 X-Y 스캐너(21,18)를 향하는 광경로를 오씨티 광경로라고 가정하는 경우, 상기 이색 분광기(22)는, 카메라 광경로와 오씨티 광경로의 분기점이 된다.

그리고, 상기 각막 촬영용 렌즈(23)는, 상기 카메라 광경로와 오씨티 광경로의 분기점과, 상기 대물렌즈(24) 사이에 삽입되거나 추출되는 데, 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 망막 촬영 모드인 경우, 상기 각막 촬영용 렌즈(23)는, 카메라 광경로와 오씨티 광경로의 분기점인 이색 분광기(22)와, 대물렌즈 사이에서 추출된다.

한편, 상기와 같이 각막 촬영용 렌즈(23)가 추출된 상태에서는, 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 2 차원의 망막 단층 이미지(OCT Image-Retina)가 촬영된다.

반면, 도 7에 도시한 바와 같이, 각막 촬영 모드(Cornea Mode)가 되면, 상기 각막 촬영용 렌즈(23)는, 카메라 광경로와 오씨티 광경로의 분기점인 이색 분광기(22)와, 대물렌즈(24) 사이에서 삽입되는 데, 이때, 상기 망막 촬영용 조명(25)은, 온 상태에서 오프 상태가 된다.

그리고, 상기와 같이 각막 촬영용 렌즈(23)가 삽입된 상태에서는, 예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이, 2 차원의 각막 단층 이미지(OCT Image-Cornea)가 촬영된다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치에 실시예의 대한 단면도를 도시한 것으로, 상기 각막 촬영용 렌즈(23)는, 예를 들어, 각막 촬영용 렌즈를 보호하기 위한 렌즈 경통(23a)과, 상기 렌즈 경통을 이동시키기 위한 회전 모터(23b) 및 벨트(23c)를 포함하는 메커니즘에 의해, 광경로 상에 삽입되거나 또는 추출될 수 있다.

그리고, 상기 회전 모터(23b)는, 리니어(Linear) 모터 또는 스텝(Step) 모터 등이 사용될 수 있으며, 상기 벨트(23c)는, 예를 들어, 스텝 가이드(Step Guide) 등으로 대체 사용될 수 있다.

또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 메커니즘에는, 렌즈 경통(23a)의 이동 범위를 물리적으로 제한시키기 위한 스토퍼(Stopper)(23d)가 더 포함될 수 있다.

이에 따라, 각막 촬영 모드시, 오씨티 광경로 및 카메라 광경로의 분기점과, 대물렌즈 사이에 각막 촬영용 렌즈가 삽입되고, 망막 촬영 모드시 추출되므로, 각막 단층 이미지와 망막 단층 이미지를 선택적으로 촬영할 수 있게 된다.

또한, 각막 촬영용 렌즈와 메커니즘의 추가로 인해 오씨티 장치의 크기가 대형화되는 것을 가능한 억제할 수 있게 된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

10 : 포토디텍터 11,13,20,26,28 : 렌즈
12: 회절 격자 14 : 광원
15 : 커플러 16 : 기준 거울
17 : 콜리메이트 렌즈 18,21 : X-Y 스캐너
19,30 : 조정 렌즈 22 : 이색 분광기
23 : 각막 촬영용 렌즈 24 : 대물렌즈
25 : 망막 촬영용 조명 27 : 흑점 플레이트
29 : 홀 거울 31 : 카메라 렌즈
32 : 씨씨디 23a : 렌즈 경통
23b : 회전 모터 23c : 벨트
23d : 스토퍼

Claims

각막 촬영용 렌즈; 및
상기 각막 촬영용 렌즈를 이동시키기 위한 메커니즘을 포함하되,
상기 각막 촬영용 렌즈는, 오씨티 광경로 및 카메라 광경로의 분기점과, 대물렌즈 사이에 삽입 또는 추출되는 것을 특징으로 하는 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치.
제 1항에 있어서,
상기 각막 촬영용 렌즈는, 각막 촬영 모드시, 상기 오씨티 광경로 및 카메라 광경로의 분기점과, 대물렌즈 사이에 삽입되고, 망막 촬영 모드시, 추출되는 것을 특징으로 하는 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치.
제 1항에 있어서,
상기 오씨티 광경로 및 카메라 광경로의 분기점에는, 분광기가 설치되는 것을 특징으로 하는 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치.
제 3항에 있어서,
상기 각막 촬영용 렌즈는. 상기 분광기와 대물렌즈 사이에 삽입 또는 추출되는 것을 특징으로 하는 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치.
제 1항에 있어서,
상기 메커니즘은, 상기 각막 촬영용 렌즈를 보호하기 위한 렌즈 경통과, 상기 렌즈 경통을 이동시키기 위한 회전 모터와 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치.
제 5항에 있어서,
상기 회전 모터는, 리니어 모터 또는 스텝 모터 중 어느 하나이고,
상기 렌즈 경통은, 상기 리니어 모터 또는 스텝 모터와, 상기 벨트에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치.
제 5항에 있어서,
상기 메커니즘는, 상기 렌즈 경통의 이동 범위를 제한시키기 위한 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각막 촬영용 렌즈가 구비된 오씨티 장치.