KR20170138134A - 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20170138134A
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Abstract

본 발명은 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 광음향 영상 기술을 이용하여 지방 분해 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있는 지방 분해 모니터링 시스템으로서, 지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 펄스 레이저(Pulsed laser) 장치(100), 및 상기 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 상기 펄스 레이저 장치(100)로부터 조사된 레이저 에너지를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 포함하되, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 통해 획득된 광음향 신호를 분석하여, 상기 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에 따르면, 시술자가 지방 분해 시술을 진행할 시, 높은 해상도와 높은 분별력을 제공하는 광음향 영상 기술과 초음파 영상 기술을 융합하여 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공함으로써, 시술자가 제공되는 고해상도의 실시간 지방 분포 영상을 바탕으로, 시술 중 보다 정확하고 안전하게 지방을 제거할 수 있다.

Description

광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법{FAT LIPOLYSIS MONITORING SYSTEM AND METHOD USING PHOTOACOUSTIC}
본 발명은 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 광음향 영상 기술을 이용하여 지방 분해 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있는 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 경제 발전으로 삶의 질이 향상되면서 영양 과다 섭취 및 운동 부족 등으로 인해 비만 인구가 증가하고 있으며, 그에 따른 건강 문제 또한 심각한 사회 문제로 대두되고 있다. 그 결과 비만을 해결하기 위해, 헬스, 요가, 수영 등의 운동을 통한 다이어트에 대한 관심이 증가하게 되었고, 그와 더불어 비만 치료를 위한 다양한 치료 기술이 개발되고 있다.
현재 가장 많이 시행되고 있는 비만 치료를 위한 방법 중 하나는 복부, 허벅지 등의 과다한 지방을 제거하는 지방 흡입술이다. 하지만, 지방 흡입 술은, 해당 부위의 일부분을 절개한 후 지방을 흡입하여 제거하기 때문에 피 시술자에게 정신적인 부담 및 신체적인 부담을 줄 수 있으며, 단시간에 많은 양의 지방을 제거하여 요요 현상에 따른 부작용의 문제점이 있었다.
이에, 피부 표면을 장시간 냉각시켜 지방 세포의 자가 세포 사멸을 이용하여 비만 부위의 지방 세포를 제거하는 냉각 지방 분해 시술, 레이저를 이용하여 지방을 분해하는 레이저 지방 분해 시술, 및 초음파를 이용해 지방을 분해하는 초음파 지방 분해 시술 등의 지방 분해 시술 방법이 제안되었다.
하지만, 종래에 제안된 지방 분해 시술 또한, 지방 분해 시술을 진행하면서, 과도한 지방 제거로 인한 과다 출혈 쇼크 등의 사고를 방지하기 위해, 해당 부위에 지방이 얼마나 분포되어 있는지 확인할 수 있는 방법이 필요했으나, 현재는 실시간 지방 분포의 영상이 아닌, 초음파, CT 및 MRI 등을 이용하여 해당 부위에 대한 지방 분해 시술 전후의 지방 분포를 관찰하는데 그치고 있는 실정이다.
종래의 지방 분해와 관련하여, 등록특허공보 제10-1603579호(발명의 명칭: 방열부 일체형 냉각지방분해장치, 공고일자: 2016년 03월 16일) 등이 개시된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 시술자가 지방 분해 시술을 진행할 시, 높은 해상도와 높은 분별력을 제공하는 광음향 영상 기술과 초음파 영상 기술을 융합하여 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공함으로써, 시술자가 제공되는 고해상도의 실시간 지방 분포 영상을 바탕으로, 시술 중 보다 정확하고 안전하게 지방을 제거할 수 있는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템은,
광음향 영상 기술을 이용하여 지방 분해 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있는 지방 분해 모니터링 시스템으로서,
지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 펄스 레이저(Pulsed laser) 장치; 및
상기 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 상기 펄스 레이저 장치로부터 조사된 레이저 에너지를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 초음파 트랜스듀서 모듈을 포함하되,
상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 획득된 광음향 신호를 분석하여, 상기 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 펄스 레이저 장치는,
상기 지방을 분해할 부위에 1210㎚ 대역의 레이저를 조사할 수 있다.
바람직하게는, 상기 펄스 레이저 장치는,
상기 지방을 분해할 부위에 레이저를 광대역 또는 초점형으로 조사할 수 있다.
바람직하게는,
상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 증폭 모듈;
상기 증폭 모듈로부터 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 상기 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 데이터 획득 모듈;
상기 데이터 획득 모듈을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호 처리하는 신호처리 모듈; 및
상기 신호처리 모듈을 통해 처리된 신호를 바탕으로 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 영상 획득 모듈을 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 신호처리 모듈은,
상기 데이터 획득 모듈을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호의 특성을 향상시키기 위한 필터를 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 영상 획득 모듈은,
스캐닝 스테이지를 이용하여 지방을 분해할 부위에 대해 x, y축 방향으로 움직이면서 스캐닝하며 획득한 x, y축 정보, 및 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 이용하여 획득한 광음향 신호로부터 추출한 z축의 정보를 바탕으로 지방을 분해할 부위의 지방 분포에 대한 3차원 영상을 획득할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템은,
광음향 영상 기술을 이용하여 지방 분해 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있는 지방 분해 모니터링 시스템으로서,
지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 펄스 레이저 장치; 및
복수개의 단일 소자 트랜스듀서로 이루어지며, 상기 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 상기 펄스 레이저 장치로부터 조사된 레이저 에너지를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 어레이 트랜스듀서 모듈을 포함하되,
상기 어레이 트랜스듀서 모듈을 통해 획득된 광음향 신호를 분석하여, 상기 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 어레이 트랜스듀서 모듈로,
단일 소자 트랜스듀서가 일렬로 결합된 선형 트랜스듀서가 사용될 수 있다.
더욱 바람직하게는,
상기 선형 트랜스듀서를 통해 직사각형 형태의 이미지가 획득될 수 있다.
바람직하게는, 상기 어레이 트랜스듀서 모듈로,
비선형 트랜스듀서가 사용될 수 있다.
바람직하게는,
상기 어레이 트랜스듀서 모듈을 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 증폭 모듈;
상기 증폭 모듈로부터 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 상기 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 데이터 획득 모듈;
상기 데이터 획득 모듈을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호 처리하는 신호처리 모듈; 및
상기 신호처리 모듈을 통해 처리된 신호를 바탕으로 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 영상 획득 모듈을 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 신호처리 모듈은,
상기 데이터 획득 모듈을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호의 특성을 향상시키기 위한 필터를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 영상 획득 모듈에서는,
지방을 분해할 부위의 단층 영상이 획득될 수 있으며, 상기 지방을 분해할 부위를 스캐닝한 스캐닝 스테이지를 통해 획득된 추가 정보를 바탕으로 상기 지방을 분해할 부위에 대한 실시간 지방 분포의 3차원 영상을 획득될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 방법은,
광음향 영상 기술을 이용하여 지방 분해 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있는 지방 분해 모니터링 방법으로서,
(1) 펄스 레이저 장치에서 지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 단계;
(2) 초음파 트랜스듀서 모듈로 상기 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 상기 단계 (1)을 통해 조사된 레이저를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 단계를 포함하되,
상기 단계 (2)를 통해 획득한 광음향 신호를 분석하여, 상기 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서,
상기 펄스 레이저 장치는 상기 지방을 분해할 부위에 1210㎚ 대역의 레이저를 조사할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서,
상기 펄스 레이저 장치는 상기 지방을 분해할 부위에 레이저를 광대역 또는 초점형으로 조사할 수 있다.
바람직하게는,
(3) 증폭 모듈에서, 상기 단계 (2)를 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 단계;
(4) 데이터 획득 모듈에서, 상기 단계 (3)을 통해 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 상기 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 단계;
(5) 신호처리 모듈에서, 상기 단계 (4)를 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호 처리하는 단계; 및
(6) 영상 획득 모듈에서, 상기 단계 (5)를 통해 처리된 신호를 바탕으로 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 신호처리 모듈은,
상기 데이터 획득 모듈을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호의 특성을 향상시키기 위한 필터를 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 영상 획득 모듈은,
스캐닝 스테이지를 이용하여 지방을 분해할 부위에 대해 x, y축 방향으로 움직이면서 스캐닝하며 획득한 x, y축 정보, 및 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 이용하여 획득한 광음향 신호로부터 추출한 z축의 정보를 바탕으로 지방을 분해할 부위의 지방 분포에 대한 3차원 영상을 획득할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (2)에서,
복수개의 단일 소자 트랜스듀서로 이루어진 어레이 트랜스듀서 모듈이 사용될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에 따르면, 시술자가 지방 분해 시술을 진행할 시, 높은 해상도와 높은 분별력을 제공하는 광음향 영상 기술과 초음파 영상 기술을 융합하여 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공함으로써, 시술자가 제공되는 고해상도의 실시간 지방 분포 영상을 바탕으로, 시술 중 보다 정확하고 안전하게 지방을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템에서, 선형 트랜스듀서의 형태 및 선형 트랜스듀서를 통해 획득되는 이미지의 형태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에서, 지방을 분해할 부위에 대한 지방 분해 시술 전 모습의 사진, 및 해당 부위를 1210㎚ 대역의 광음향 지방 모니터링 시스템으로 촬영한 모습을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에서, 지방을 분해할 부위에 대한 지방 분해 시술 후 모습의 사진, 및 해당 부위를 1210㎚ 대역의 광음향 지방 모니터링 시스템으로 촬영한 모습을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 방법의 흐름을 도시한 흐름도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템은, 펄스 레이저 장치(100), 초음파 트랜스듀서 모듈(200), 증폭 모듈(300), 데이터 획득 모듈(400), 신호처리 모듈(500) 및 영상 획득 모듈(600)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 스캐닝 스테이지(700)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템의 각각의 구성에 대해 설명하기로 한다.
펄스 레이저 장치(100)는 지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 역할을 한다. 광음향 영상 기술에 따르면 사용하는 레이저의 파장에 따라 다양한 생체 인자를 영상화 할 수 있는데, 본 발명의 펄스 레이저 장치(100)에서는 지방조직에서 광흡수율이 높은 1210㎚ 대역의 레이저를 지방을 분해할 부위에 조사하여, 지방을 분해할 부위에 대한 지방 광음향 영상이 획득되도록 할 수 있다. 실시예에 따라, 펄스 레이저 장치(100)는 지방을 분해할 부위에 1210㎚ 대역의 레이저를 광대역 또는 초점형으로 조사할 수 있다.
초음파 트랜스듀서 모듈(200)은 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 펄스 레이저 장치(100)로부터 조사된 레이저 에너지를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 역할을 한다. 여기서, 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로 단일소자 초음파 트랜스듀서가 사용될 수 있다.
일반적으로, 펄스 레이저 장치(100)에서 발생되는 레이저가 생체조직인 지방에 조사되어 흡수되면, 흡수된 레이저 에너지를 흡수하여 발생되는 열팽창 과정에서 광음향 신호가 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 광음향 신호는, 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로 레이저가 조사된 부위를 스캐닝할 때, 초음파 트랜스듀서 모듈(200)에 감지되어 획득될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 펄스 레이저 장치(100)로부터 레이저가 조사된 시점부터 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 통해 광음향 신호가 획득된 시간의 차이를 계산하여, 초음파 트랜스듀서 모듈(200)과 광음향 신호 발생지점까지의 거리를 계산할 수 있으며, 이를 바탕으로 지방을 분해할 부위의 깊이정보(z축 정보)를 획득할 수 있다.
증폭 모듈(300)은 초음파 트랜스듀서 모듈(300)을 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 역할을 한다. 실시예에 따라, 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로부터 획득된 광음향 신호가 미약하여 직접 측정하기 어려울 수 있는데, 이와 같은 문제점을 보완하기 위해, 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로부터 획득된 광음향 신호를 증폭시키는 과정이 필요하다. 본 발명에서는, 증폭 모듈(300)을 통하여 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로부터 획득된 광음향 신호를 증폭시킴으로써, 광음향 신호의 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
데이터 획득 모듈(400)은 증폭 모듈(300)을 통해 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 역할을 한다. 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로부터 획득된 아날로그 신호를 디지털 기기(예: 컴퓨터, 노트북 등)를 통하여 신호 처리 및 영상 처리를 하기 위해서는 디지털 형태로 변환하는 과정이 필요하다. 본 발명의 데이터 획득 모듈(400)에서는, 증폭 모듈(300)을 통해 증폭된 아날로그 신호 형태인 광음향 신호가 획득되고, 획득된 신호가 디지털 형태로 변환될 수 있다.
신호처리 모듈(500)은 데이터 획득 모듈(400)을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호처리 하는 역할을 한다. 여기서, 신호처리 모듈(500)은 데이터 획득 모듈(400)을 통해 디지털화된 광음향 신호의 특성을 향상시키기 위한 필터를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 획득 모듈(600)은 신호처리 모듈(500)을 통해 처리된 신호를 바탕으로 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 역할을 한다. 이처럼, 본 발명에서는, 영상 획득 모듈(600)을 통해, 시술자가 지방 분해 시술을 진행할 시, 높은 해상도와 높은 분별력을 제공하는 광음향 영상 기술과 초음파 영상 기술을 융합하여 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공함으로써, 시술자가 제공되는 고해상도의 실시간 지방 분포 영상을 바탕으로, 시술 중 보다 정확하고 안전하게 지방을 제거할 수 있다.
또한, 영상 획득 모듈(600)에서는, 스캐닝 스테이지(700)를 이용하여 지방을 분해할 부위에 대해 x, y축 방향으로 움직이면서 스캐닝하며 획득한 x, y축 정보, 및 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 이용하여 획득한 광음향 신호로부터 추출한 z축의 정보를 바탕으로 지방을 분해할 부위의 지방 분포에 대한 3차원 영상을 획득할 수 있다.
실시예에 따라, 본 발명에서의 신호처리 모듈(500) 및 영상 획득 모듈(600)을 통해 이루어지는 신호 처리 및 영상 획득 과정은 컴퓨터 또는 노트북 등을 통해 이루어질 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템에서, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템에 대하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템은, 펄스 레이저 장치(100), 어레이 트랜스듀서 모듈(800), 증폭 모듈(300), 데이터 획득 모듈(400), 신호처리 모듈(500) 및 영상 획득 모듈(600)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 스캐닝 스테이지(700)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템의 각각의 구성에 대해 설명하기로 한다.
펄스 레이저 장치(100)는 지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 역할을 한다. 광음향 영상 기술에 따르면 사용하는 레이저의 파장에 따라 다양한 생체 인자를 영상화 할 수 있는데, 본 발명의 펄스 레이저 장치(100)에서는 지방조직에서 광흡수율이 높은 1210㎚ 대역의 레이저를 지방을 분해할 부위에 조사하여, 지방을 분해할 부위에 대한 지방 광음향 영상이 획득되도록 할 수 있다. 실시예에 따라, 펄스 레이저 장치(100)는 지방을 분해할 부위에 1210㎚ 대역의 레이저를 광대역 또는 초점형으로 조사할 수 있다.
어레이 트랜스듀서 모듈(800)은, 복수개의 단일 소자 초음파 트랜스듀서로 이루어지며, 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 펄스 레이저 장치(100)로부터 조사된 레이저 에너지를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 역할을 한다. 일반적으로, 펄스 레이저 장치(100)에서 발생되는 레이저가 생체조직인 지방에 조사되어 흡수되면, 흡수된 레이저 에너지를 흡수하여 발생되는 열팽창 과정에서 광음향 신호가 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 광음향 신호는, 어레이 트랜스듀서 모듈(800)로 레이저가 조사된 부위를 스캐닝할 때 어레이 트랜스듀서 모듈(800)에 감지되어 획득될 수 있다.
이하에서는, 어레이 트랜스듀서 모듈(800)로 사용될 수 있는 선형 트랜스듀서(810) 및 비선형 트랜스듀서에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템에서, 선형 트랜스듀서의 형태 및 선형 트랜스듀서를 통해 획득되는 이미지의 형태를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 선형 트랜스듀서(810)는 단일 소자 트랜스듀서가 일렬로 결합된 형태일 수 있으며, 선형 트랜스듀서(810)를 이용하여 지방을 분해할 부위를 스캐닝한 부분에 대해 직사각형 형태의 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 본 발명에서의 어레이 트랜스듀서 모듈(800)로, 아크형 트랜스듀서 및 원형 트랜스듀서 등을 포함한 비선형 트랜스 듀서가 사용될 수 있다. 여기서, 아크형 트랜스 듀서는 단일 소자 트랜스듀서가 아크형 형태로 결합된 어레이 트랜스듀서 중 하나이며, 아크형 트랜스듀서를 이용하여 지방을 분해할 부위를 스캐닝한 부분에 대해 아크형 형태의 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 원형 트랜스듀서는 단일 소자 트랜스듀서가 원형 형태로 결합된 어레이 트랜스듀서 중 하나이며, 원형 트랜스듀서를 이용하여 지방을 분해할 부위를 스캐닝한 부분에 대해 원형 형태의 이미지를 획득할 수 있다.
증폭 모듈(300)은 어레이 트랜스듀서 모듈(800)을 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 역할을 한다. 실시예에 따라, 어레이 트랜스듀서 모듈(800)로부터 획득된 광음향 신호가 미약하여 직접 측정하기 어려울 수 있는데, 이와 같은 문제점을 보완하기 위해, 어레이 트랜스듀서 모듈(800)로부터 획득된 광음향 신호를 증폭시키는 과정이 필요하다. 본 발명에서는, 증폭 모듈(300)을 통하여 어레이 트랜스듀서 모듈(800)로부터 획득된 광음향 신호를 증폭시킴으로써, 광음향 신호의 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
데이터 획득 모듈(400)은 증폭 모듈(300)을 통해 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 역할을 한다. 어레이 트랜스듀서 모듈(800)로부터 획득된 아날로그 신호를 디지털 기기(예: 컴퓨터, 노트북 등)를 통하여 신호 처리 및 영상 처리를 하기 위해서는 디지털 형태로 변환하는 과정이 필요하다. 본 발명의 데이터 획득 모듈(400)에서는, 증폭 모듈(300)을 통해 증폭된 아날로그 신호 형태인 광음향 신호가 획득될 수 있고, 획득된 신호가 디지털 형태로 변환될 수 있다.
신호처리 모듈(500)은 데이터 획득 모듈(400)을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호처리 하는 역할을 한다. 여기서, 신호처리 모듈(500)은 데이터 획득 모듈(400)을 통해 디지털화된 광음향 신호의 특성을 향상시키기 위한 필터를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 획득 모듈(600)은 신호처리 모듈(500)을 통해 처리된 신호를 바탕으로 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 역할을 한다. 여기서, 영상 획득 모듈(600)에서는, 지방을 분해할 부위의 단층 영상이 획득될 수 있으며, 지방을 분해할 부위를 스캐닝한 스캐닝 스테이지(700)를 통해 획득된 추가 정보를 바탕으로 지방을 분해할 부위에 대한 실시간 지방 분포의 3차원 영상을 획득할 수 있다.
실시예에 따라, 본 발명에서의 신호처리 모듈(500) 및 영상 획득 모듈(600)을 통해 이루어지는 신호 처리 및 영상 획득 과정은 컴퓨터 또는 노트북 등을 통해 이루어질 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에서, 지방을 분해할 부위에 대한 지방 분해 시술 전후의 모습, 및 지방을 분해할 부위에 대한 지방 분해 시술 전후의 모습을 1210㎚ 대역의 광음향 지방 모니터링 시스템으로 촬영한 모습에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에서, 지방을 분해할 부위에 대한 지방 분해 시술 전 모습의 사진, 및 해당 부위를 1210㎚ 대역의 광음향 지방 모니터링 시스템으로 촬영한 모습을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에서, 지방을 분해할 부위에 대한 지방 분해 시술 후 모습의 사진, 및 해당 부위를 1210㎚ 대역의 광음향 지방 모니터링 시스템으로 촬영한 모습을 도시한 도면이다.
좀 더 구체적으로, 도 4(a)에서 ②가 표시된 부위는 지방을 분해할 부위를, 도 5(a)에서 ②가 표시된 부위는 지방이 분해된 부위를 나타낸다. 더 나아가, 지방이 분해된 부위를 1210㎚ 대역의 광음향을 이용한 지방 모니터링 시스템으로 촬영하면, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 지방이 분해된 부위에서 지방의 광음향 신호가 줄어든 것을 확인할 수 있다. 이처럼, 본 발명에 따르면, 시술자가 지방 분해 시술을 진행할 시, 높은 해상도와 높은 분별력을 제공하는 광음향 영상 기술과 초음파 영상 기술을 융합하여 도 4(b) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공함으로써, 시술자가 제공되는 고해상도의 실시간 지방 분포 영상을 바탕으로, 보다 정확하고 안전하게 지방을 제거할 수 있도록 할 수 있다.
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템은, 실시예에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, (1) 펄스 레이저 장치(100)에서 지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 단계(S100), (2) 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 단계 S100을 통해 조사된 레이저를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 단계(S200), (3) 증폭 모듈(300)에서, 단계 S200을 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 단계, (4) 데이터 획득 모듈(400)에서, 단계 S300을 통해 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 단계, (5) 신호처리 모듈(500)에서, 단계 S400을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호 처리하는 단계, 및 (6) 영상 획득 모듈(600)에서, 단계 S500을 통해 처리된 신호를 바탕으로 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 단계를 포함하여 구성되는, 광음향 신호를 이용한 지방 분해 모니터링 방법으로 구현될 수 있다.
여기서, 광음향 신호를 이용한 지방 분해 모니터링 방법의 각각의 단계에서 수행되는 기술적 특징은, 광음향 신호를 이용한 지방 분해 모니터링 시스템에서 수행되는 기술적 특징과 실질적으로 동일할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템 및 방법에 따르면, 시술자가 지방 분해 시술을 진행할 시, 높은 해상도와 높은 분별력을 제공하는 광음향 영상 기술과 초음파 영상 기술을 융합하여 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공함으로써, 시술자가 제공되는 고해상도의 실시간 지방 분포 영상을 바탕으로, 시술 중 보다 정확하고 안전하게 지방을 제거할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 펄스 레이저 장치 200: 초음파 트랜스듀서 모듈
300: 증폭 모듈 400: 데이터 획득 모듈
500: 신호처리 모듈 600: 영상 획득 모듈
700: 스캐닝 스테이지 800: 어레이 트랜스듀서 모듈
810: 선형 트랜스듀서
S100: 펄스 레이저 장치에서 지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 단계
S200: 초음파 트랜스듀서 모듈로 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 단계 S100을 통해 조사된 레이저를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 단계
S300: 증폭 모듈에서, 단계 S200을 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 단계
S400: 데이터 획득 모듈에서, 단계 S300을 통해 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 단계
S500: 신호처리 모듈에서, 단계 S400을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호 처리하는 단계
S600: 영상 획득 모듈에서, 단계 S500을 통해 처리된 신호를 바탕으로 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 단계

Claims (20)

  1. 광음향 영상 기술을 이용하여 지방 분해 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있는 지방 분해 모니터링 시스템으로서,
    지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 펄스 레이저(Pulsed laser) 장치(100); 및
    상기 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 상기 펄스 레이저 장치(100)로부터 조사된 레이저 에너지를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 포함하되,
    상기 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 통해 획득된 광음향 신호를 분석하여, 상기 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펄스 레이저 장치(100)는,
    상기 지방을 분해할 부위에 1210㎚ 대역의 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 펄스 레이저 장치(100)는,
    상기 지방을 분해할 부위에 레이저를 광대역 또는 초점형으로 조사하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 증폭 모듈(300);
    상기 증폭 모듈(300)로부터 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 상기 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 데이터 획득 모듈(400);
    상기 데이터 획득 모듈(400)을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호 처리하는 신호처리 모듈(500); 및
    상기 신호처리 모듈(500)을 통해 처리된 신호를 바탕으로 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 영상 획득 모듈(600)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 신호처리 모듈(500)은,
    상기 데이터 획득 모듈(400)을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호의 특성을 향상시키기 위한 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 영상 획득 모듈(600)은,
    스캐닝 스테이지(700)를 이용하여 지방을 분해할 부위에 대해 x, y축 방향으로 움직이면서 스캐닝하며 획득한 x, y축 정보, 및 상기 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 이용하여 획득한 광음향 신호로부터 추출한 z축의 정보를 바탕으로 지방을 분해할 부위의 지방 분포에 대한 3차원 영상을 획득할 수 있는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  7. 광음향 영상 기술을 이용하여 지방 분해 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있는 지방 분해 모니터링 시스템으로서,
    지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 펄스 레이저(Pulsed laser) 장치(100); 및
    복수개의 단일 소자 트랜스듀서로 이루어지며, 상기 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 상기 펄스 레이저 장치(100)로부터 조사된 레이저 에너지를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 어레이 트랜스듀서 모듈(800)을 포함하되,
    상기 어레이 트랜스듀서 모듈(800)을 통해 획득된 광음향 신호를 분석하여, 상기 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 어레이 트랜스듀서 모듈(800)로,
    단일 소자 트랜스듀서가 일렬로 결합된 선형 트랜스듀서(810)가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 선형 트랜스듀서(810)를 통해 직사각형 형태의 이미지가 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  10. 제7항에 있어서, 상기 어레이 트랜스듀서 모듈(800)로,
    비선형 트랜스듀서가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 어레이 트랜스듀서 모듈(800)을 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 증폭 모듈(300);
    상기 증폭 모듈(300)로부터 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 상기 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 데이터 획득 모듈(400);
    상기 데이터 획득 모듈(400)을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호 처리하는 신호처리 모듈(500); 및
    상기 신호처리 모듈(500)을 통해 처리된 신호를 바탕으로 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 영상 획득 모듈(600)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 신호처리 모듈(500)은,
    상기 데이터 획득 모듈(400)을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호의 특성을 향상시키기 위한 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 영상 획득 모듈(600)에서는,
    지방을 분해할 부위의 단층 영상이 획득될 수 있으며, 상기 지방을 분해할 부위를 스캐닝한 스캐닝 스테이지(700)를 통해 획득된 추가 정보를 바탕으로 상기 지방을 분해할 부위에 대한 실시간 지방 분포의 3차원 영상을 획득될 수 있는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 시스템.
  14. 광음향 영상 기술을 이용하여 지방 분해 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있는 지방 분해 모니터링 방법으로서,
    (1) 펄스 레이저 장치(100)에서 지방을 분해할 부위에 레이저를 조사하는 단계;
    (2) 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로 상기 지방을 분해할 부위를 스캐닝하여, 상기 단계 (1)을 통해 조사된 레이저를 흡수하여 발생하는 열팽창 과정에서 생성된 광음향 신호를 비침습적으로 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 단계 (2)를 통해 획득한 광음향 신호를 분석하여, 상기 지방을 분해할 부위의 실시간 지방 분포 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 단계 (1)에서,
    상기 펄스 레이저 장치(100)는 상기 지방을 분해할 부위에 1210㎚ 대역의 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 단계 (1)에서,
    상기 펄스 레이저 장치(100)는 상기 지방을 분해할 부위에 레이저를 광대역 또는 초점형으로 조사하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    (3) 증폭 모듈(300)에서, 상기 단계 (2)를 통해 획득된 광음향 신호를 증폭 시키는 단계;
    (4) 데이터 획득 모듈(400)에서, 상기 단계 (3)을 통해 증폭된 광음향 신호를 획득하고, 상기 획득한 증폭된 광음향 신호를 디지털화하는 단계;
    (5) 신호처리 모듈(500)에서, 상기 단계 (4)를 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호를 신호 처리하는 단계; 및
    (6) 영상 획득 모듈(600)에서, 상기 단계 (5)를 통해 처리된 신호를 바탕으로 실시간 지방 분포 영상을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 신호처리 모듈(500)은,
    상기 데이터 획득 모듈(400)을 통해 디지털화된 증폭된 광음향 신호의 특성을 향상시키기 위한 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 영상 획득 모듈(600)은,
    스캐닝 스테이지(700)를 이용하여 지방을 분해할 부위에 대해 x, y축 방향으로 움직이면서 스캐닝하며 획득한 x, y축 정보, 및 상기 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 이용하여 획득한 광음향 신호로부터 추출한 z축의 정보를 바탕으로 지방을 분해할 부위의 지방 분포에 대한 3차원 영상을 획득할 수 있는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 단계 (2)에서,
    복수개의 단일 소자 트랜스듀서로 이루어진 어레이 트랜스듀서 모듈(800)이 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는, 광음향을 이용한 지방 분해 모니터링 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020111731A1 (ko) * 2018-11-28 2020-06-04 전북대학교산학협력단 3차원 광음향 영상 장치
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