KR20200043848A - 내시경 영상 시스템, 방법, 및 상기 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체 - Google Patents

내시경 영상 시스템, 방법, 및 상기 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체 Download PDF

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KR20200043848A KR1020180124725A KR20180124725A KR20200043848A KR 20200043848 A KR20200043848 A KR 20200043848A KR 1020180124725 A KR1020180124725 A KR 1020180124725A KR 20180124725 A KR20180124725 A KR 20180124725A KR 20200043848 A KR20200043848 A KR 20200043848A
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Abstract

내시경 시스템, 내시경 영상 제공 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 개시된다. 내시경 시스템은, 제 1 광측정부, 제 2 광측정부, 보정인자 산출부, 및 보정값 산출부를 포함한다. 제 1 광측정부는 여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질에 의해 발생하는 유도형광을 측정하고, 제 2 광측정부는 관찰부위에서 발생하는 유도형광과 다른 파장 대역의 광을 측정하고, 보정인자 산출부는 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 미리 설정된 보정인자를 산출하며, 보정값 산출부는 산출된 보정인자를 유도형광의 측정값에 적용하여 유도형광의 보정값을 산출한다.

Description

내시경 영상 시스템, 방법, 및 상기 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체 {SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING ENDOSCOPE IMAGE, AND A RECORDING MEDIUM HAVING COMPUTER READABLE PROGRAM FOR EXECUTING THE METHOD}
본 발명은 의료용 내시경에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광역학 진단(photodynamic diagnosis) 또는 광역학 치료(photodynamic therapy)를 위한 내시경 영상을 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 항암화학제는 정상세포와 암세포의 구분 없이 비특이적이므로, 정상세포에 미치는 독성에 따른 부작용의 문제가 있었다. 이에 따라, 최근에는 기존 항암제의 부작용을 극복하기 위한 표적치료(targeted therapy)에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 광감각제가 유도형광을 통해 세포 관찰을 위한 바이오이미징 프로브로 많이 이용되고 있다.
광감각제를 투여한 후 주변 정상조직과는 대조적으로, 종양조직에서 발현되는 광감각제의 유도형광을 통해 암을 가시화 또는 진단할 수 있기 때문이다. 보다 구체적으로, 광감각제는 종양조직에 선택적으로 축적되며, 광감각제가 축적된 부위에서는 유의하게 높은 형광이 발현되며, 형광 영상의 관찰을 통해 광감각제가 체내에서 존재하는 위치와 표적물질에 축적된 농도 등을 파악하여 국부영역에서 암세포를 정확하게 진단할 수 있기 때문이다. 또한, 광감각제는 활성산소를 생성함으로써 암세포를 사멸시키는 광역동 치료에도 이용될 수 있다.
그런데, 흡수 스펙트럼과 형광 스펙트럼이 중첩되는 특성을 갖는 광감각제의 경우 발현된 형광이 재흡수가 일어나 정확한 형광세기 측정에 어려움이 발생한다.
도 1은 광감각제 형광 세기 변화의 예를 도시한 도면이다. 도 1의 광감각제는 포토론(Photolon)으로서, 클로린 유도체인 Chlorin e6(Ce6)에 polyvinylpyrrolidone(PVP)과 중합하여 수용성으로 만든 광감각제인 포토론은 1세대 광과민제와 비교하면 시술시간과 퇴원이 훨씬 빠르고 치료할 수 있는 종양의 깊이도 4배 이상으로 광역학 진단 및 광역학 치료에 효과적이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 포토론은 400nm와 660nm에서 강한 흡수 스펙트럼이, 670nm에서 최대 형광이 관찰된다. 따라서, 포토론은 660nm 피크 부근에서 흡수 스펙트럼과 형광 스펙트럼이 중첩된다. 이로 인해 형광의 재흡수가 일어나 광감각제의 농도에 비례하지 않고 형광 세기의 감소가 발생하기 때문에 형광에 의한 암 가시화 및 진단의 정확성이 떨어지게 된다.
또한, 종양의 병리학적 기질과 광감각제의 pH 의존성 상관관계도 형광 세기에 의한 암진단의 정확성을 떨어뜨리는 요인이 된다. 암세포에서는 포도당 대사가 항진되어 젖산과 수소이온(H+)의 생산량이 증가되고, 이를 세포 밖으로 배출한다. 더욱이 암조직의 미세환경은 혈액과 림프액의 순환이 나쁘기 때문에, 수소이온은 암 주위 조직에서 증가된다. 그 결과 암세포 주위는 pH는 내려가 암조직은 산성화된다.
예를 들어, Chlorin e6의 분자는 수성 매질에서 용해되는 3개의 카르복실기(carboxyl groups)를 함유하고 있다.
알칼리성 매질에서 Chlorin은 음이온화되는데, 매질의 pH가 감소하면 카르복실기가 protonation되어 결과적으로 소수성을 나타내기 때문에 용해도가 떨어지고 응집된다. 즉, 포토론은 이러한 pH 의존성으로 인하여 pH가 낮을 때 형광 세기에서 주요한 감소가 발생하고 형광 밴드가 이동되는 성질을 보인다. 따라서, 산성화된 환경하의 암조직은 포토론의 형광 세기를 감소시키는 요인이 된다.
이와 같이, 광감각제의 흡수 스펙트럼 및 형광 방출 스펙트럼이 중첩되어 방출형광이 재흡수되거나, 종양 미세환경의 변화에 광감각제 형광 세기가 의존적이어서 형광 세기의 변화가 일어나는 경우, 보다 정확한 암진단을 위해 이를 보정하는 방법이 필요하다.
KR 100896864 B1
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광감각제의 흡수 스펙트럼 및 형광 방출 스펙트럼이 중첩되어 방출 형광의 재흡수가 일어나거나, 종양 미세환경의 변화에 광감각제 형광 세기가 의존적인 경우 발생할 수 있는 의도치 않은 형광 세기의 변화에도 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있는 내시경 영상 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 내시경 영상 시스템은, 제 1 광측정부, 제 2 광측정부, 보정인자 산출부, 및 보정값 산출부를 포함한다. 제 1 광측정부는 여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질(광감각제)에 의해 발생하는 유도형광을 측정하고, 제 2 광측정부는 형광 표지 물질을 여기시키는 여기광에 의해 관찰부위에서 발생하는 고유형광을 측정하며 형광 표지 물질의 유도 형광과는 다른 파장 대역을 가진다. 보정인자 산출부는 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출하며, 보정값 산출부는 산출된 보정인자를 유도형광의 측정값에 적용하여 유도형광의 보정값을 산출한다.
이와 같은 구성에 의하면, 형광 표지 물질에 의해 내시경의 관찰부위에서 발생하는 유도형광의 측정값뿐만 아니라 형광 표지 물질과는 독립적인 정보를 갖는 관찰부위의 생체 정보를 포함하고 있는 고유형광을 이용하여 유도형광 세기의 측정값을 보정하여 형광 영상을 도출함으로써 왜곡된 의도치 않은 유도형광 세기 변화에 대응하여 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.
이때, 제 2 광측정부는 제 1 광측정부의 측정 대상과는 독립적인 생리 특성을 갖는 관찰부위의 내인성 형광물질에 의해 발생하는 고유형광을 측정하고, 보정인자 산출부는 관찰부위 중 병변조직과 정상조직에서 각각 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 병변조직의 이상 정도를 대변하는 보정인자를 산출할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 형광 표지 물질의 흡수 스펙트럼 및 형광 방출 스펙트럼이 중첩되어 방출된 형광의 재흡수가 일어나거나, 병변조직에서의 미세환경 변화에 형광 표지 물질의 형광 세기가 의존적이어서 발생되는 의도치 않은 유도형광 세기의 변화에도 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.
이때, 형광 표지 물질은 광감각제일 수 있으며, 특히, 포토론일 수 있다.
이 경우, 고유형광은 녹색 파장 영역의 형광이고, 유도형광은 적색 파장 영역의 형광일 수 있다.
또한, 보정인자는 유도형광과 독립적인 생리 특성을 갖는 고유형광 정보를 통해 다음과 같은
Figure pat00001
수학식에 의해 산출되어, 유도형광의 보정값
Figure pat00002
산출에 이용된다. Gtumor는 병변조직에서의 녹색 파장 영역에서의 고유형광 세기이고, Gnormal은 정상조직에서의 녹색 파장 영역에서의 고유형광의 세기이며, R은 유도형광의 측정값일 수 있다.
또한, 형광 표지 물질이 근적외선 형광을 갖는 인도시아닌 그린일 수 있다. 이때, 제 2 광측정부는 관찰부위에서 발생하는 가시광선 파장 영역을 관찰하고 인도시아닌 그린의 염료 색을 측정하며, 보정인자 산출부는 가시광선의 측정값으로부터 염료색에 대응하는 인도시아닌 그린 염료 농도를 이용하여 염료 농도 함수로서의 인도시아닌 그린 형광 세기 보정인자를 산출할 수 있다.
또한, 유도형광의 보정값은
Figure pat00003
의 수학식에 의해 산출되고, IICG는 측정된 유도형광의 세기이고, Kcolor는 염료 농도 함수로서의 인도시아닌 그린 형광 세기 보정인자일 수 있다.
아울러, 상기 시스템을 방법의 형태로 구현한 발명과 상기 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체가 함께 개시된다.
본 발명에 의하면, 형광 표지 물질에 의해 내시경의 관찰부위에서 발생하는 유도형광의 측정값이 의도치 않게 왜곡되는 경우, 측정 대상과는 독립적인 생리 특성을 갖는 다른 파장에서 측정되는 광으로부터의 정보를 이용하여 왜곡된 측정값을 보정함으로써, 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.
특히, 형광 표지 물질의 흡수 스펙트럼 및 형광 방출 스펙트럼이 중첩되어 방출 형광이 재흡수되거나 병변조직에서의 미세환경 변화에 형광 표지 물질의 형광 세기가 의존적이어서 발생할 수 있는 형광 표지 물질의 유도형광 세기 변화에도 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 광감각제 포토론의 흡수스펙트럼과 형광스펙트럼을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 영상 시스템의 개략적인 블록도.
도 3은 도 1의 내시경 영상 시스템의 사용 상태의 예를 도시하기 위한 도면.
도 4는 도 3의 다이크로익 미러에 의해 선택되는 UV LED와 White LED에서 발생된 광의 파장을 도시한 도면.
도 5는 도 3의 차폐필터에 의해 선택되는 카메라 응답을 위한 광의 파장을 도시한 도면.
도 6은 여기광원에 의해 정상조직과 종양조직에서 각각 발생하는 유도형광과 고유형광의 형태를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 인도시아닌 그린의 흡수와 형광 스펙트럼을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 영상 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 2에서, 내시경 영상 시스템(100)은, 제 1 광측정부(110), 제 2 광측정부(120), 보정인자 산출부(130), 및 보정값 산출부(140)를 포함한다.
형광 모드에서, 제 1 광측정부(110)는 여기광이 조사되는 관찰부위에서 광감각제에 의해 발생하는 유도형광을 측정하고, 제 2 광측정부(120)는 여기광이 조사되는 고유형광을 측정한다.
보정인자 산출부(130)는 제 2 광측정부에서 측정된 종양조직과 정상조직에서 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 종양조직의 이상 정도를 대변하는 보정인자를 산출하며, 보정값 산출부(140)는 산출된 보정인자를 유도형광의 측정값에 적용하여 유도형광의 보정값을 산출한다.
제 2 광측정부에서 측정되어 보정인자를 산출하는데 사용되는 고유형광은 광감각제를 여기하는 여기광에 의해서 여기되며, 이는 제 1 광측정부에서 측정하는 광감각제의 유도형광의 파장 영역과는 구분되는 형광 파장 대역을 갖는 내인성 형광물질에서 발생되는 것을 특징으로 한다. 또한 이 내인성 형광물질은 조직의 대사상태, 미세환경 등의 변화 등으로 인하여 종양조직에서 정상조직과는 구분되는 고유형광 변화를 보이며, 광감각제와는 독립적인 형광 정보를 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하면, 형광 표지 물질에 의해 내시경의 관찰부위에서 발생하는 유도형광이 형광 표지 물질의 특성에 의해 의도치 않은 형광 세기의 왜곡이 발생하더라도, 종양조직의 이상 정도에 대한 정보를 포함하면서 형과 표지 물질에 의한 형광과는 다른 파장에서 측정되는 고유형광으로부터의 정보를 이용하여 왜곡정도를 보완하고 보정함으로써, 보다 정확한 진단 영상을 제공할 수 있게 된다.
도 3은 도 2의 내시경 영상 시스템의 사용 상태를 도시하기 위한 도면이다. 도 3에서 내시경 영상 시스템(100)은 내시경의 검출부(200)와 영상 처리부(300) 사이에 위치하여 영상 데이터를 전달하며, 모드 제어 드라이버(400)에 의해 백색광 모드와 형광 모드가 전환되도록 구현된 예가 도시되어 있다.
광원부(500)는 White LED(510)와 UV LED(520)를 포함하며, 다이크로익 미러(530)에 의해 UV LED(520)와 White LED(510)를 선택적으로 투과 반사한다. 형광 모드에서는 UV LED(520), 백색광 모드에서는 White LED(일반적인 White LED는 420nm ~ 720nm 의 파장 범위; 510)의 광이 각각 사용되도록 구현되어 있다.
도 4는 도 3의 다이크로익 미러에 의해 선택되는 UV LED와 White LED에서 발생된 광의 파장을 도시한 도면이고, 도 5는 도 3의 차폐필터에 의해 선택되는 카메라 응답을 위한 광의 파장을 도시한 도면이다.
검출부(200)는 하나 이상의 CCD/CMOS 이미지 센서로 구성된 카메라(210)를 포함하며, R, G, B 파장 범위 구획된 베이어 필터(bayer filter)를 포함하는 단일 카메라나 복수의 이미지 센서로 구성된 카메라를 통해 R과 G, B를 각각 검출하도록 구현될 수 있다.
차폐필터(220)는 UV LED에 의한 여기광(λex=400nm)은 차폐하지만, 일반적인 백색 LED의 파장 범위인 420nm ~ 720nm를 투과하도록 구성된다. 따라서, 백색광 모드나 형광 모드에서 차폐필터(220)의 조정없이 동일한 차폐필터(220)를 사용할 수 있다는 특징을 갖는다. 차폐필터(220)는 bandpass filter 또는 longpass filter로 구성될 수 있다.
카메라(210)에서는, 백색광모드에서는 White LED 파장을 모두 검출하고, 형광모드에서는 형광 파장 영역이 구분되는 내인성 형광물질에 의한 고유형광과 포토론에 의한 유도형광을 동시에 분리 검출한다. 단일 카메라로 구성된 예에서는, B, G 채널이 제 2 광측정부(120)로, R 채널은 제 1 광측정부(110)로 정의하여 구현될 수 있다. 이때, 제 1 광측정부(110)에서 측정하는 형광 표지 물질은 광감각제일 수 있으며, 특히, 포토론일 수 있다.
조직 내부물질에서 기원한 조직의 고유형광(autofluorescence)을 발하는 내인성 형광물질(endogenous fluorophores)로는 결합조직(collagen, elastin)이나 조효소 연관 세포대사물(NADH, FAD, FMN), 아미노산(tryptophan, tyrosine, phenylalanine), heme 합성산물(porphyrins), 지방색소물질(lipofuscin, ceroids) 등이 있다.
이때, 제 2 광측정부(120)에서 측정하는 주요 내인성 형광물질(endogenous fluorophores)의 예로는 광감각제 포토론의 여기 파장(λex=400nm)에 의해 여기되며 525nm에서 최대 형광 피크를 갖는 조효소 연관 세포대사물인 Flavin이 있다.
이 경우, 보정인자 산출부(130)는 관찰부위 중 병변조직과 정상조직에서 각각 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출할 수 있다.
조직들은 점막, 점막하층, 근육층 등 깊이에 따라 다른 농도의 몇 가지 fluorophores 들로 구성되어 있는데, 고유형광의 강도는 정상조직과 종양조직에서 차이를 보인다.
고유형광은 점막하 간질(submucosal stroma)에 의해 강하게 생성되지만, 상피(epithelium), 점막(mucosa) 및 암 조직(cancerous tissue)은 거의 형광을 방출하지 않기 때문이다.
또한, 종양조직의 경우 조직의 대사상태, 미세환경 등의 변화에 의해 내부 형광 변화가 발생하는데, 점막두께의 변화나 혈중농도의 변화 등에 의해 내부 형광 변화가 발생하는 것이다.
보다 구체적으로, 종양의 경우, 점막하 결합조직을 덮고 있는 점막이 두꺼워져 종양조직의 형광을 감소시키는 마스크효과(masking effect) 나타나거나, 비정상 상피세포가 정상상피세포보다 더 두꺼워져 상당한 양으로 형광물질을 자극하는 빛을 흡수하거나 차단하거나, Nuclear size, cellular density, 또는 암세포 분포의 증가로 인한 Light scattering process에서의 변화 즉 형광물질의 농도나 분포의 변화가 발생한다.
대부분의 내인성 형광물질은 콜라겐 및 엘라스틴과 같은 조직 매트릭스와 관련되거나 세포 대사 과정에 관여하는데, 전암 또는 종양조직에서 세포 외 기질의 함량이 감소하므로 고유형광 세기의 감소가 발생한다.
또한, 병변 조직에서 혈류량에 따라 형광의 차이를 보일 수도 있다. 형광 재발산 없이 빛을 흡수하는 헤모글로빈 등과 같은 chromophore 내부물질을 포함하고 있으므로 형광 세기가 감소한다.
이에 따라, 관찰부위에 여기광(λex=400nm)을 조사하면, 정상조직에서는 종양조직보다 더 큰 세기의 내인성 형광물질의 Green 파장 영역의 고유형광이 관찰된다. 또한, 종양조직에서는 정상조직보다 감소된 내인성 형광물질에 의한 Green 파장 영역의 고유형광과 정상조직보다 더 큰 세기의 광감각제 포토론에 의한 Red 파장의 유도형광이 관찰된다. 도 6은 여기광원에 의해 정상조직과 종양조직에서 각각 발생하는 유도형광과 고유형광의 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
따라서, 포토론 유도형광은 포토론 자체 또는 생체 조직 환경 조건에 따라 형광세기 약화가 발생하므로 이를 보완하기 위하여 생체 조직 환경 조건의 변화에도 포토론과는 독립적이면서 독자적인 생체정보를 제공할 수 있는 내인성 형광물질을 보정인자로 사용하여 포토론 유도형광의 세기를 보정할 수 있다.
보다 구체적으로, R 채널에서 신호가 검출되는 영역을 포토론이 선택적으로 축적됨에 따라 유도형광이 발생되는 종양조직으로 구분하고, 그 외 영역을 정상조직으로 구분한다.
종양조직으로 구분된 영역에서 검출된 내인성 형광물질의 고유형광에 의한 G 채널 신호를 Gtumor라 하고, 정상조직으로 구분된 영역에서 검출된 내인성 형광물질의 고유형광에 의한 G 채널 신호를 Gnormal라 할 때, G 채널에서의 정상 대 종양 ratio or coefficient를 다음과 같이 산출할 수 있다.
Figure pat00004
종양에 축적된 포토론 농도가 높을수록 유도형광의 재흡수가 더 많이 발생하고, 암의 산성화가 더 심할수록 포토론 유도형광의 세기는 의존적으로 감소되므로, 포토론의 유도형광과는 독립적으로 암 판별요소가 되는 G 채널에서의 정상조직 대 종양조직 ratio인 KG를 이용하여 다음과 같이 유도형광 세기의 보정에 적용한다.
Figure pat00005
또한, 제 2 광측정부(120)는 관찰부위에서 발생하는 가시광선을 측정하고, 보정인자 산출부(130)는 염료 농도에 대응되는 염료 색깔인 가시광선의 측정값으로부터 미리 설정된 파장 대역의 색농도를 이용하여 보정인자를 산출할 수도 있다. 이때, 근적외선 형광 표지 물질은 인도시아닌 그린일 수 있다.
보다 구체적으로, 염증 반응, 종양 및 혈관 신생 (혈관 신생) 검출, 혈류 분석 등에 임상적으로 활발히 활용되고 있는 근적외선 형광 표지 물질인 인도시아닌 그린(Indocyanine Green)은 805nm 최대가 되는 흡수 스펙트럼을, 더 긴 파장인 800~870nm의 근적외선 영역의 형광 특성을 가진다. 도 7은 인도시아닌 그린의 흡수와 형광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
근적외선 파장은 조직 투과력이 우수하고, 생체 시료에 거의 영향을 주지 않아 우수한 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 가지기 때문에 표적 부위의 형광 이미징에 매우 유용하다. 하지만, 일부 형광스펙트럼 영역이 흡수 스펙트럼 영역과 중첩되어, 염료의 농도가 너무 높으면 오히려 형광을 재흡수하여 형광세기가 감소하여 형광 영상 관찰의 정확도를 저하시키는 문제가 발생한다. 그런데, 인도시아닌 그린은 농도가 높을수록 더 짙은 암녹색을 띠기 때문에, 염료 농도의 함수로서 인도시안닌 그린의 흡수 및 형광 스펙트럼 사이의 중첩에 따른 인도시아닌 그린의 형광 응답을 근사화할 수 있기 때문에, 인도시아닌 그린의 유도형광 뿐만 아니라 관찰되는 인도시아닌 그린의 색을 함께 측정하여 염료 농도 의존적인 형광 세기 감소의 영향을 아래와 같이 보정할 수 있다.
Figure pat00006
이때, IICG는 측정된 유도형광의 세기이고, Kcolor는 측정된 인도시아닌 그린의 염료 색에 대응되는 염료 농도에서의 형광 세기 보정인자이다.
정리하자면, 본 발명은 광감각제(photosensitizer)의 유도형광(induced fluorescence)과 조직의 내인성 형광물질(endogenous fluorophore)에서 발생하는 고유형광(autofluorescence) 등의 특성을 이용하여 암 진단의 정확성을 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
통상적인 일반 백색광 내시경 관찰에서는 초기암 또는 전암 병변을 구분하기 어렵다. 이에 대해, 종래에는 여기광의 반사광을 광학적 또는 전자적 제어함으로써 관찰부위에 대한 배경영상을 구성하고, 형광으로는 병변을 구분하는 방법 등이 시도되어 왔다.
본 발명에서는, 광감각제 흡수 스펙트럼과 형광 스펙트럼의 중첩에 의해 형광의 재흡수가 일어나 형광 세기의 변화가 발생하거나, 종양 조직의 병리학적 성질 변화에 의한 광감각제 형광 세기의 변화가 발생하는 경우에도, 전암 또는 종양조직의 고유형광 특성을 이용하여 원치않는 광감각제 유도형광 세기 변화를 보정하여 진단의 정확도를 높인다.
이를 위해, 광감각제 투여 후, 광감각제가 암 조직에 선택적으로 축적되면, (복강경을 통해) 관찰부위에 여기광(λex=400nm)을 조사한다. 여기광(λex=400nm)은 광감각제를 여기시키기도 하지만, 생체조직내 내인성 형광물질도 여기시키기 때문에, 정상조직에서 내인성 형광물질에 의한 고유형광이 관찰부위 배경영상으로 사용될 수 있다.
또한, 암조직에서 감소되는 특성을 갖는 내인성 형광물질에 의한 고유형광 G 채널을 이용하여, 광감각제 형광의 재흡수 및/또는 pH 등 병리학적 성질에 의해, 광감각제 농도와 달리 감소되는 유도형광 세기를 보정한다. 보정된 R’, G, B 채널 신호값을 이용하여 종양 영역의 영상으로 사용한다.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.
100: 내시경 영상 시스템
110: 제 1 광측정부
120: 제 2 광측정부
130: 보정인자 산출부
140: 보정값 산출부
200: 검출부
210: 카메라
220: 차폐필터
300: 영상 처리부
400: 모드 제어 드라이버
500: 광원부
510: White LED
520: UV LED
530: 다이크로익 미러

Claims (19)

  1. 여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질에 의해 발생하는 유도형광을 측정하는 제 1 광측정부;
    상기 관찰부위에서 상기 유도형광과 다른 파장 대역의 광을 측정하는 제 2 광측정부;
    상기 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출하는 보정인자 산출부; 및
    상기 보정인자를 상기 유도형광의 측정값에 적용하여 상기 유도형광의 보정값을 산출하는 보정값 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보정인자 산출부는 상기 관찰부위 중 병변조직과 정상조직에서 각각 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 상기 보정인자를 산출하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 형광 표지 물질은 광감각제인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 광감각제는 포토론인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 고유형광은 녹색 파장 영역의 형광이고, 상기 유도형광은 적색 파장 영역의 형광이며, 상기 고유형광과 유도형광은 동일한 파장의 여기광에 의해 여기되는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보정인자는
    Figure pat00007
    의 수학식에 의해 산출되고, 상기 유도형광의 보정값은
    Figure pat00008
    의 수학식에 의해 산출되고, Gtumor는 상기 병변조직에서의 상기 녹색 파장 영역의 고유형광의 세기이고, Gnormal은 상기 정상조직에서의 상기 녹색 파장 영역의 고유형광의 세기이며, R은 상기 유도형광의 측정값인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 광측정부는 상기 관찰부위에서 발생하는 가시광선을 측정하고,
    상기 보정인자 산출부는 상기 가시광선의 측정값으로부터 미리 설정된 파장 대역의 색농도를 이용하여 상기 보정인자를 산출하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 근적외선 형광 표지 물질은 인도시아닌 그린인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 유도형광의 보정값은
    Figure pat00009
    의 수학식에 의해 산출되고, IICG는 측정된 유도형광의 세기이고, Kcolor는 미리 설정된 상기 인도시아닌 그린의 형광 세기 보정인자인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 시스템.
  10. 내시경 시스템에 의해 수행되는 영상 제공 방법으로서,
    여기광이 조사되는 관찰부위에 미리 주입된 형광 표지 물질에 의해 발생하는 유도형광을 측정하는 제 1 광측정 단계;
    상기 관찰부위에서 발생하는 상기 유도형광과 다른 파장 대역의 광을 측정하는 제 2 광측정 단계;
    상기 제 2 광측정부에서 측정된 광의 측정값을 이용하여 보정인자를 산출하는 보정인자 산출 단계; 및
    상기 보정인자를 상기 유도형광의 측정값에 적용하여 상기 유도형광의 보정값을 산출하는 보정값 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 2 광측정 단계는 상기 관찰부위의 내인성 형광물질에 의해 발생하는 고유형광을 측정하고,
    상기 보정인자 산출 단계는 상기 관찰부위 중 병변조직과 정상조직에서 각각 측정된 고유형광의 측정값을 이용하여 상기 보정인자를 산출하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 형광 표지 물질은 광감각제인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광감각제는 포토론인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 고유형광은 녹색 파장 영역의 형광이고, 상기 유도형광은 적색 파장 영역의 형광이며, 상기 고유형광과 유도형광은 동일한 파장의 여기광에 의해 여기되는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 보정인자는
    Figure pat00010
    의 수학식에 의해 산출되고, 상기 유도형광의 보정값은
    Figure pat00011
    의 수학식에 의해 산출되고, Gtumor는 상기 병변조직에서의 상기 녹색 파장 영역의 고유형광의 세기이고, Gnormal은 상기 정상조직에서의 상기 녹색 파장 영역의 고유형광의 세기이며, R은 상기 유도형광의 측정값인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 2 광측정 단계는 상기 관찰부위에서 발생하는 가시광선을 측정하고,
    상기 보정인자 산출 단계는 상기 가시광선의 측정값으로부터 미리 설정된 파장 대역의 색농도를 이용하여 상기 보정인자를 산출하는 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 근적외선 형광 표지 물질은 인도시아닌 그린인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 유도형광의 보정값은
    Figure pat00012
    의 수학식에 의해 산출되고, IICG는 측정된 유도형광의 세기이고, Kcolor는 미리 설정된 상기 인도시아닌 그린의 형광 세기 보정 인자인 것을 특징으로 하는 내시경 영상 제공 방법.
  19. 청구항 10 내지 청구항 18 중 어느 한 청구항의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.

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