KR20200015182A - 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치 - Google Patents

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KR20200015182A
KR20200015182A KR1020180090657A KR20180090657A KR20200015182A KR 20200015182 A KR20200015182 A KR 20200015182A KR 1020180090657 A KR1020180090657 A KR 1020180090657A KR 20180090657 A KR20180090657 A KR 20180090657A KR 20200015182 A KR20200015182 A KR 20200015182A
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박지훈
이나라
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박지훈
이나라
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Abstract

본 발명은 생체 조직 이식이나 접합이 행해진 수술 부위의 혈류를 모니터링하여 수술 경과를 정확히 확인할 수 있는 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치는, 레이저 드라이버, 다이오드 레이저 및 디퓨저를 가지는 레이저부; 및 밴드 패스 필터, 렌즈 및 카메라를 가지는 카메라부를 포함하고, 상기 레이저부로부터 신체로 공급되어 반사되는 레이저광을 상기 카메라에 의해 영상으로 촬영될 수 있다.

Description

수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치{BLOOD FLOW IMAGING SYSTEM FOR MONITORING SURGICAL REGION}
본 발명은 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 수술 부위의 경과를 확인하기 위한 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치에 관한 것이다.
생체 조직 이식물이란 사람이나 동물의 생체 조직을 화학적으로 처리하여 면역 특성을 제거하거나 특정 기능을 부여하고 특정 기능을 부여한 것으로서, 질병이나 사고로 손상된 사람의 조직이나 장기에 이식할 수 있는 생체 조직을 말한다. 이러한 생체 조직 이식물로는 심장 판막, 심막, 혈관, 인대는 물론, 뇌막 대체체 및 화상 치료용 창상피복제 등이 있다.
현재 이러한 생체 조직의 이식 수술이나 접합 수술이 다수 이루어지고 있는 실정이다. 하지만, 수술 후에 수술 부위의 회복 정도를 정확히 아는 것이 어려워 진행 경과에 따른 정확한 처치가 불가능한 문제가 있다.
특히, 예를 들어 암 수술의 경우에 조직을 절제한 후 타 부위의 조직을 이식하는 재건술을 실시할 수 있는데, 회복 진행 경과의 모니터링이 제대로 되지 않는 경우에 심각한 부작용을 유발할 수 있는 단점이 있다.
또한, 수지 접합 등 손상된 조직의 접합 시술 시에도 정확한 혈류 모니터링이 이루어진다면 상황에 따른 정확한 처치 및 대응이 가능하고, 불필요한 의료 행위를 막을 수 있으며, 잘못된 처치로 인한 부작용을 줄일 수 있을 것이다.
본 발명은 수수 부위의 회복 경과를 모니터링할 수 있는 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치는, 레이저 드라이버, 다이오드 레이저 및 디퓨저를 가지는 레이저부; 및 밴드 패스 필터, 렌즈 및 카메라를 가지는 카메라부를 포함하고, 상기 레이저부로부터 신체로 공급되어 반사되는 레이저광을 상기 카메라에 의해 영상으로 촬영될 수 있다.
바람직하게는, 상기 신체의 혈류에 의한 스페클 영상의 번짐도는 하기 수학식1을 통해 구해질 수 있다.
(수학식1)
번짐도=레이저 스페클 컨트라스트 인덱스(laser speckle contrast index)=주변 픽셀 값의 표준 편차/주변 픽셀 값의 평균
바람직하게는, 상기 번짐도의 값에 따라 상기 영상의 픽셀을 컬러 맵핑하여 시각적으로 나타낼 수 있다.
본 발명의 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치는, 생체 조직 이식이나 접합이 행해진 수술 부위의 혈류를 모니터링하여 수술 경과를 정확히 확인할 수 있으므로 정확한 처치 및 대응이 가능한 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치를 나타내는 도면,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치의 모니터링 과정 흐름도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치의 인덱스 컬러 맵핑을 나타내는 도면, 및
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치의 영상 화면의 예시를 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치는, 레이저부 및 카메라부를 포함한다.
레이저부는 신체에 레이저광을 조사하기 위한 것으로서, 레이저 드라이버(110), 다이오드 레이저(120) 및 디퓨저(130)를 포함한다. 조사되는 레이저 광은 디퓨저(130)(light diffuser)를 통하여 신체(B)의 관심 영역에 균일하게 조사될 수 있다.
조사되는 레이저 광은 생체 조직에 대하여 투과도가 높은 근 적외선 광(근적외선 파장대역)인 것이 바람직하며, 여기서 근적외선 파장대역은 본 발명의 일실시예에 따르면 700㎚ 내지 1,100㎚일 수 있다.
신체(B)로부터 반사되는 레이저광은 외부 광원의 차단을 위한 밴드 패스 필터(230)를 거치고, 렌즈(220)를 통하여 카메라(210)에 의해 촬영된다.
레이저 영상에서 각각의 광자(photon) 간의 간섭 현상에 의해 밝기가 상이하고 산재된 점들의 형태로 나타나는 것을 레이저 스페클(laser speckle) 또는 스페클(speckle)이라 한다. 특정 표면에서 반사되는 레이저 스페클은 일정한 주기로 밝기가 변화하는데, 물체가 움직이는 경우에 주기가 변하게 된다.
물체의 이동 속도가 빨라질수록 변동 주기는 짧아지고, 스페클 변동 주기가 카메라의 센서 속도보다 빠른 경우에 스페클이 번져보이는 현상이 발생한다. 움직이지 않는 신체에서 레이저 스페클 영상을 촬영하는 경우에 카메라의 응답 속도를 조절하여 혈액의 위치 및 혈류의 상대적인 속도륵 확인할 수 있다.
혈류에 의한 스페클 영상의 번짐도(blurring)는 하기의 공식1에 의해 수치화가 가능하다.
(공식 1)
번짐도=레이저 스페클 컨트라스트 인덱스(laser speckle contrast index)=주변 픽셀 값의 표준 편차/주변 픽셀 값의 평균
즉, 카메라를 통하여 획득한 영상 내의 각 픽셀들의 스페클 컨트라스트를 계산하여 인덱스 맵(index map)으로 재구성한 후 시각적으로 혈류 확인이 용이하도록 컬러 맵핑할 수 있다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치의 모니터링 과정 흐름도로서, 본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치의 모니터링은 신체의 관심 영역의 영상을 획득하고(S1), 스페클 컨트라스트를 계산하며(S2), 인덱스 컬러 맵핑할 수 있다(S3). 또한, 복수의 프레임을 이용하여 평균화할 수 있다(S4)(averaging(multiple frames)).
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치의 인덱스 컬러 맵핑을 나타내는 도면으로서, 수학식1 및 도3을 참조하면, 수학식1의 '주변 픽셀 값의 평균'은 도3의 'n*n의 평균'일 수 있고, 수학식1의 '주변 픽셀 값의 표준 편차'는 도3의 'n*n의 표준 편차'일 수 있다.
이와 같이 영상의 각각의 픽셀값의 스페클 컨트라스트를 계산하여 구해진 값에 따라 컬러 맵핑하여 시각적으로 나타낼 수 있다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치의 영상 화면의 예시를 나타내는 도면으로서, 본 발명에 따른 모니터링 영상의 예시이며, 수술 직후의 관심 영역의 영상(좌)과 수술 후 회복 중인 관심 영역을 나타낸다.
현재 수술 후에 수술 부위의 회복 정도를 정확히 아는 것이 어려워 진행 경과에 따른 정확한 처치가 불가능한 문제가 있다.
특히, 예를 들어 암 수술의 경우에 조직을 절제한 후 타 부위의 조직을 이식하는 재건술을 실시할 수 있는데, 회복 진행 경과의 모니터링이 제대로 되지 않는 경우에 심각한 부작용을 유발할 수 있는 단점이 있다.
또한, 수지 접합 등 손상된 조직의 접합 시술 시에도 정확한 혈류 모니터링이 이루어진다면 상황에 따른 정확한 처치 및 대응이 가능하고, 불필요한 의료 행위를 막을 수 있으며, 잘못된 처치로 인한 부작용을 줄일 수 있을 것이다.
하지만, 본 발명에 따르면, 생체 조직 이식이나 접합이 행해진 수술 부위의 혈류를 모니터링하여 수술 경과를 정확히 확인할 수 있으므로 정확한 처치 및 대응이 가능하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
110: 레이저 드라이버 120: 다이오드 레이저
130: 디퓨저 210: 카메라
220: 렌즈 230: 밴드 패스 필터

Claims (3)

  1. 레이저 드라이버, 다이오드 레이저 및 디퓨저를 가지는 레이저부; 및
    밴드 패스 필터, 렌즈 및 카메라를 가지는 카메라부
    를 포함하고,
    상기 레이저부로부터 신체로 공급되어 반사되는 레이저광을 상기 카메라에 의해 영상으로 촬영되는 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신체의 혈류에 의한 스페클 영상의 번짐도는 하기 공식1을 통해 구해지는 것을 특징으로 하는 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치.
    (공식1)
    번짐도=레이저 스페클 컨트라스트 인덱스(laser speckle contrast index)=주변 픽셀 값의 표준 편차/주변 픽셀 값의 평균
  3. 제2항에 있어서,
    상기 번짐도의 값에 따라 상기 영상의 픽셀을 컬러 맵핑하여 시각적으로 나타내는 것을 특징으로 하는 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치.
KR1020180090657A 2018-08-03 2018-08-03 수술 부위 모니터링을 위한 혈류 영상화 장치 KR20200015182A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210114167A (ko) 2020-03-10 2021-09-23 부산대학교 산학협력단 실시간 영상을 이용한 대장 혈류속도 분석방법

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KR20210114167A (ko) 2020-03-10 2021-09-23 부산대학교 산학협력단 실시간 영상을 이용한 대장 혈류속도 분석방법

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