KR20210158084A

KR20210158084A - 암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20210158084A
Application number: KR1020200076410A
Authority: KR
Inventors: 한승희; 김재혁; 이성호
Original assignee: 주식회사 아모스팜
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2021-12-30
Also published as: KR102447033B1; WO2021261641A1

Abstract

본 발명은 암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치에 관한 것이다. 더 상세하게는 광역동 치료에 사용되는 프로브의 단부에는 중심에 내시경을 배치하고 가장자리를 따라 다수의 광섬유를 배치하여 병변부위에 다수의 광을 조사하도록 하되, 상기 프로브의 다수 광섬유는 각각 개별적인 광원으로부터 광을 전달받아 개별적으로 광조사가 이루어지도록 한 것이다. 또한, 각각의 개별 광원은 프로브의 단부에 배치된 내시경에서 실시간으로 제공된 영상에서 병변부위를 내포하는 광조사영역을 확정하고, 확정된 광조사영역을 조사하는 개별광원만 발광시켜 국소적인 광조사가 이루어지게 하는 등 광조사 영역을 조절해 불필요한 정상조직의 상해를 최소화한 장치이다.
따라서 본 발명의 국소표적용 광역동 치료장치는, 자국경부암과 여성암(자궁내막암, 난소암, 유방암)과 피부암 및 뇌암 등을 포함하여 병변부위가 작아 국소치료가 가능한 다양한 종류의 암이나 종양에 대한 치료가 가능하게 하였다.

Description

암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치 및 그 제어방법{Photodynamic treatment apparatus for localized targeting in cancer treatment and control method using it}

본 발명은 암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 광역동 치료에 사용되는 프로브의 단부에는 중심에 내시경을 배치하고 가장자리를 따라 다수의 광섬유를 배치하여 병변부위에 다수의 광을 조사하도록 하되, 상기 프로브의 다수 광섬유는 각각 개별적인 광원으로부터 광을 전달받아 개별적으로 광조사가 이루어지도록 한 것이다. 또한, 각각의 개별 광원은 프로브의 단부에 배치된 내시경에서 실시간으로 제공된 영상에서 병변부위를 내포하는 광조사영역을 확정하고, 확정된 광조사영역을 조사하는 개별광원만 발광시켜 국소적인 광조사가 이루어지게 하는 등 광조사 영역을 조절해 불필요한 정상조직의 상해를 최소화한 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 따라서 본 발명의 국소표적용 광역동 치료장치 및 그 제어방법은, 자국경부암과 여성암(자궁내막암, 난소암, 유방암)과 피부암 및 뇌암 등을 포함하여 병변부위가 작아 국소치료가 가능한 다양한 종류의 암이나 종양에 대한 치료가 가능하게 하였다.

자궁경부암은 세계적으로 4번째로 흔한 여성 암이다. 2012년 세계 보건기구의 암통계에 따르면 전세계적으로 50만 건 이상으로 암이 진단되었고, 그중 대략 50%의 환자가 사망한 것으로 나타났다.

이러한 자궁경부암은 다른 암에 비하여 오랜 기간 전암병변의 단계를 거치기 때문에 조기발견만 하면 완치가 가능한 질환이고, 위, 폐, 대장, 갑상선암의 진단적 검사보다도 간단한 검사를 통해 이상 유무를 감별해낼 수 있다는 사실을 감안한다면, 자궁경부 전암병변을 조기발견하고 적극적인 치료가 중요하다.

현재 이러한 자궁경부 전암병변에 대한 치료약물은 없으며, 유일한 치료법으로는 수술적 절제술뿐이며, 수술 절제 방법으로는 루프 환상투열 절제술(Loop electrosurgical excision procedure; LEEP), 자궁경부 원추형 절제술(cervical coniztion), 레이저 절제술(laser excision) 및 자궁절제술(hysterectomy)이 있다.

그런데 이러한 수술요법은 조산, 유산, 불임 및 이로 인한 출산율 감소의 사회문제를 야기하고 있으며, 불완전수술의 경우 재발 위험이 있는 문제점이 있다. 또한, 확률은 높지 않지만 조산에 의한 뇌성마비, 망막장애, 폐성숙저하 출산의 위험이 있다.

이와 같이, 자궁경부 전암병변이 젊은 연령에서 발생률 급증과 기존 원추절제술의 임신관련 심각한 합병을 야기할 수 있어 현재 저출산의 사회 상황을 고려했을 때 안전하고 효과적인 새로운 치료법의 개발이 시급하다.

이에 근래에는 레이저를 이용하여 시술하는 광역동치료(PDT; Photodynamic Therapy)가 새롭게 제시되어 필요부위만을 선택적으로 반응하여 암세포나 전암병변을 포함하는 병변부위를 파괴해 치료가 이루어진다. 즉, 광역동치료는 체내의 풍부한 산소와 외부에서 공급되는 빛(레이저)과 빛에 예민한 반응을 보이는 물질인 감광제(Photo-sensitizer)의 종합적인 화학반응으로 인하여 파생되는 단일항 산소(Singlet Oxygen)이나 프리 라디칼(free radical)이 각종 병변부위의 염증을 치료하거나 암세포를 파괴시키는 치료 방법으로 각광을 받고 있어 기존의 광범위한 절제에 의한 임신관련 문제를 해소할 수 있는 치료방법으로 대두되고 있다.

국제공개번호WO 2009/095912 A1(2009.08.06 공개)에서는 광역동 치료로서 통상적으로 내시경 카테터를 이용하여 감광제를 주입하여 암세포 또는 종양에만 선택적으로 축적되게 하고, 광을 조사하여 자궁경부의 병변부위를 파괴하는 방법을 제시하였다.

한국공개특허 특2002-0060020호(2002.07.16.공개)에서는 광원으로서 레이저 다이오드를 2개 이상 구비한 광역동 치료 및 진단 방법을 제시하였다. 본 건도 다수개의 레이저 다이오드에서 출력된 광을 한 곳으로 모여 집광시킨 다음 출력하여 광케이블을 통해서 목표조직으로 출광시켜 치료가 이루어지게 하였다.

상기 선행문헌을 포함하여 대다수 PDT용 장치는 다수의 광원을 하나로 집광하여 하나의 출구를 통해 광조사가 이루어지게 하거나, 다수개의 광원에서 동시게 직접 조사하게 하는 방법이 제공된다.

여기서 집광된 광을 하나의 출구로 출광하는 광조사 방식은 광세기를 증가시켜 치료효과를 상승시킬 수 있으나, 병변부위 인근의 조직까지 함께 조사되기 때문에 피부손상의 문제점을 야기시킬 수 있다. 또한, 전달받은 광원을 다수개로 분할하여 조사(한국등록특허 제10-1500620호)하는 방식, 또는 내시경에서 광조사부를 다수 돌출시켜 돌출된 광주사부면에 다수개의 광원을 설치하여 각 광원으로부터 개별적인 광조사가 이루어지는 방식(한국등록특허 제10-1670401호)이 적용될 수 있으나 이 역시 병변부위를 포함한 넓은 범위에 대한 광조사가 이루어지고 있다.

따라서, 초기 자궁경부암 치료와 같이 자궁경부 상피내 국소적으로 종양이 배치되었을 때 인접한 정상조직의 손상은 최소화하면서 병변부위만 집중적으로 광조사하여 국소치료가 가능한 장치에 대한 필요성이 대두되었다.

국제공개번호WO 2009/095912 A1(2009.08.06 공개) : ENDOSCOPIC IMAGING PHOTOD YNAMIC THERAPY SYSTEM AND METHODS OF USE 한국공개특허 특2002-0060020호(2002.07.16.공개) : 고출력 반도체 레이저 다이오드를 이용한 광역동 치료 및 진단용 의료용 레이저 기구 한국등록특허 제10-1500620호(2015.03.03.등록) : 광역동 치료 장치 한국등록특허 제10-1670401호(2016.10.24.등록) : 광역동 치료 캡 및 이를 결합한 내시경

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치는,

내시경을 통해 실시간으로 제공되는 영상으로부터 병변부위를 포함하도록 광조사영역을 선택하고, 선택된 광조사영역으로만 광조사가 이루어지도록 하여 병변부위와 인접한 정상조직이 손상되는 것을 최소화할 수 있는 국소치료가 가능한 광역동 치료장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치는,

암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치에 있어서, 광원체와, 상기 광원체에 대응하도록 설치되어 광원체에서 조사되는 광을 집광시키는 집광부와, 상기 집광부에 연결되어 집광된 광을 입광받아 다른 단부로 출광시키는 광섬유로 구성되는 광공급장치와; 상기 광섬유를 광공급장치 외부로 연장시킨 광케이블과; 상기 광케이블에 연결되어 집광된 광을 출광시키고 인체 내부 영상을 입력받는 프로브과; 상기 프로브로부터 입력된 영상을 광케이블을 통해 전달받아 이미지화하는 이미지센서부를 포함하는 영상공급장치와; 상기 영상공급장치에서 이미지화한 이미지데이터를 전송받아 표시하는 모니터; 선택정보를 입력받는 입력장치; 및 영상공급장치의 이미지데이터를 입력장치의 입력값으로 포함하도록 가공하고, 광공급장치 제어와 각 장치의 신호전달과 전원공급을 단속하는 제어장치;를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 광공급장치는, 개별적으로 광의 온오프와 세기조절이 가능한 개별광원를 다수 구비한 광원체와, 상기 광원체의 다수의 개별광원에 각각 대응되도록 설치되어 각 개별광원에서 조사되는 광을 각각 집광시키는 다수의 집광부와, 상기 다수의 집광부 각각에서 개별연결되어 집광된 광을 입광받아 다른 단부로 출광시키는 광섬유로 구성되고; 상기 광케이블은, 다수의 광섬유를 하나의 다발로 결집시켜 광공급장치 외부로 연장시키고; 상기 프로브는, 광케이블이 연결되어 외부기기나 시술자에 의해 고정되는 몸체부와, 상기 몸체부 전단으로 돌출되어 인체에 내입되는 막대형상을 갖고 단부에는 다수의 광섬유를 통해 집광된 광을 개별적으로 출광시키는 출광면을 갖는 내입관부와, 상기 내입관부의 출광면에 설치되어 전방 영상을 입력받는 렌즈부로 구성될 수 있다.

또한, 상기 광공급장치의 다른 형태로는, 광의 온오프와 세기조절이 가능한 광원체와, 상기 광원체에 대응되도록 설치되어 광원체에서 조사되는 광을 각각 집광시키는 하나 또는 다수의 집광부와, 상기 각 집광부에 개별연결되어 집광된 광을 입광받아 다른 단부로 출광시키는 입광광섬유와, 상기 입광광섬유로부터 광을 전달받아 다수개로 분광시켜 출광시키고 분광된 광을 각각 개별적으로 단속이 이루어지는 광스위치와, 상기 광스위치에서 출광된 광을 입력받아 다른 단부로 출광시키는 다수개의 출광광섬유로 구성되고; 상기 광케이블은, 다수의 광섬유를 하나의 다발로 결집시켜 광공급장치 외부로 연장되는 것;을 특징으로 한다.

상기 광공급장치의 광원체는, 지지체에 다수개의 개별광원이 등간격으로 설치되되, 상기 개별광원은 격자나 삼각 배열 또는 다수 원이 동심으로 배열된 동심원배열로 설치될 수 있다.

또한, 상기 개별광원은, 레이저 다이오드(LD; laser diode), 레이저 방사 다이오드(ILD; injection laser diode) 및 발광 다이오드(LED; light-emitting diode) 중 선택된 어느 하나 또는 둘일 수 있다.

또한, 상기 광공급장치의 집광부는, 내면을 반사면으로 형성하여 광섬유 단부로 집광이 이루어지거나, 집광렌즈에 의해 광섬유 단부로 집광되도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 프로브의 렌즈부는 내시경일 수 있다.

또한, 본 발명의 치료대상인 암은 병변부위가 작아 국소치료가 가능한 다양한 종류의 암이나 종양이다.

다음으로, 상기 제어장치는, 점등 상태에서 영상을 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하는 이미지화모듈과; 점등상태의 영상을 이미지화한 이미지데이터를 모니터에 출력하고, 입력장치를 통해 의심되는 관심영역을 선택받아 이미지데이터에 적용하는 관심영역 선택모듈과; 상기 관심영역을 광조사가 이루어질 표적영역으로 설정하는 표적영역 설정모듈과; 프로브의 출광면을 통해 개별광원의 광조사영역을 확인하는 광조사영역 세팅모듈과; 설정된 표적영역에 광조사가 이루어지는 개별광원을 선별하여 전원을 공급해 발광시키는 국소 광조사모듈;을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 이미지화모듈은, 암전상태에서 형광영상을 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하는 과정을 더 수행하고; 형광영역 설정모듈을 더 구비하여 암전상태의 영상을 이미지화한 이미지데이터에서 설정된 밝기 이상의 형광영역을 자동 설정하고; 표적영역 설정모듈은, 상기 관심영역과 형광영역이 적용된 이미지를 교차시켜 교차영역을 표적영역으로 설정하게 할 수 있다.

또한, 상기 국소 광조사모듈은, 개별광원의 광조사영역 중심이 표적영역 내에 포함되는지 여부를 기준으로 전원을 공급하는 개별광원이 설정될 수 있다.

또한, 상기 국소 광조사모듈은, 표적영역을 모두 포함하면서 광조사면적이 최소화되는 것을 계산하여, 계산된 광조사면적의 조사여부를 기준으로 전원을 공급하는 개별광원이 설정될 수 있다.

또한, 상기 제어장치에는, 온오프가 확정된 개별광원의 출력세기를 조절하는 광출력조절모듈이 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 광출력조절모듈은, 선별된 개별광원 중 광조사영역이 표적영역에 50~100% 포함되는 개별광원은 출력세기를 높이고, 광조사영역이 표적영역에 50% 이하로 포함되는 개별광원은 출력세기를 낮춰, 개별광원의 광조사영역이 표적영역과의 겹침정도에 따라 광출력세기를 차별적으로 적용할 수 있다.

상기 해결수단에 의한 본 발명의 암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치는,

프로브에 설치된 내시경을 통해 영상을 획득하고, 획득한 영상에서 병변부위를 포함하는 광조사영역을 선택하고, 선택된 영역에만 광조사가 이루어지게 하여 정상조직 상해를 최소화하면서 광역동 치료가 가능하게 한다.

특히 국소적인 광조사가 가능하도록 상기 프로브에는 다수의 광섬유를 배치하고, 배치된 각각의 광섬유는 각각 개별단속이 가능한 개별광원을 제공받아 광조사가 이루어지고 선택영역 이외의 정상조직을 조사하는 개별광원은 오프시켜 광조사영역을 축소시킬 수 있다.

따라서, 초기의 자궁경부암은 물론 대표적인 여성암(자궁내막암, 난소암 및 유방암)과, 피부암 및 뇌암 등을 포함하여 병변부위가 작아 국소치료가 가능한 다양한 종류의 암이나 종양을 대상으로 맞춤형 국소 치료가 이루어질 수 있는 장치의 제공이 가능하게 되었다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 국소표적용 광역동 치료장치를 도시한 개략구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광공급장치를 도시한 개략도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 개별광원의 다양한 배열형태를 갖는 광원체를 도시한 평면도.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 집광부의 작용을 도시한 작용상태도.
도 4c 내지 도 4e는 본 발명에 따른 광공급장치의 다른 실시예를 도시한 평면도.
도 5a와 도 5b는 렌즈부로 내시경을 적용한 프로브의 출광면을 도시한 평면도.
도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블록도.
도 7a 및 7b은 자궁경부 이미지데이터 화면에서 병변부위 및 선택된 관심영역을 나타낸 개략도.
도 8은 자궁경부의 형광 이미지데이터 화면 및 선택된 형광영역을 나타낸 개략도.
도 9a와 도 9b는 관심영역과 형광영역을 나타낸 두 이미지데이터 및 이를 결합하여 설정한 표적영역을 나타낸 개략도.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 각 개별광원의 광조사영역과 표적영역을 매칭시킨 도면.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 표적영역을 조사하는 개별광원만을 선택하여 발광시킨 이미지 도면.
도 10c는 본 발명의 실시예에 따른 개별광원의 광조사영역 중심 위치를 기준으로 선택적 발광이 이루어진 것을 설명하기 위한 개략도.
도 11a은 본 발명의 실시예에 따른 광출력조절모듈을 포함하는 제어장치의 구성을 도시한 블록도.
도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 개별광원과 표적영역 관계에 의한 개별광원의 출력세기를 설정상태를 도시한 개략도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에서 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되고 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 국소표적용 광역동 치료장치를 도시한 구성도이다.

참조한 바와같이 본 발명에 따른 국소표적용 광역동 치료장치(10)는, 광공급장치(20)와, 발생된 광을 이송시키는 광케이블(30)과, 이송된 광을 조사 및 전방 영상을 입력받는 프로브(40)와, 상기 프로브에서 전송받은 영상을 이미지화하는 영상공급장치(50)와, 이미지화된 영상을 나타내는 모니터(60)와, 선택정보를 입력받는 입력장치(70) 및 각종 신호를 단속하는 제어장치(80)를 포함하여 구성된다.

상기 국소표적용 광역동 치료장치(10)는 각 장치를 도시된 바와같이 분리 구성하여 연결잭에 의해 서로 연결되도록 구성하거나, 일부 구성을 일체로 결합한 형태로 제공될 수 있고, 이동테이블에 장착되어 이동이 용이하게 이루어지게 할 수 있다.

상기 광공급장치(20)를 도 2를 참조하여 설명하면, 다수개의 개별광원(22)이 배열된 광원체(21)와, 상기 광원체에서 조사되는 광을 전달받아 집광하는 집광부(23)와, 상기 집광부에서 집광된 광을 이송시키는 광섬유(24)를 포함하여 구성되고, 케이블(30) 또는 프로브(40)로 연결된다.

먼저 상기 광원체(21)는 기판에 다수개의 개별광원(22)이 장착되어 개별적인 단속에 의해 광을 공급하는 장치이다. 상기 광원체는 하나의 기판에 다수개의 개별광원이 장착된 형태 또는 개별광원이 다수 장착된 둘이상의 기판이 조립된 형태 등으로 제공될 수 있다.

상기 광원체(21)는 기판에 다수개의 개별광원이 일정간격으로 배열되어 형성된다. 상기 개별광원(22)의 배열은 도 3a에 도시된 바와같이 원형 기판에 격자형태로 배열되어 광조사가 이루어지게 하거나, 도 3b와 같이 삼각 형태로 연속 배열되어 광조사가 이루어지거나, 도 3c와 같이 서로 다른 지름을 갖는 다수의 원이 동심으로 배열된 동심원배열로 설치되어 광조사가 이루어지게 할 수 있다.

상기 개별광원(22)의 수는 후술되는 프로브 단부의 출광면에 표출되는 광섬유의 수와 대응되는 것으로 출광면(421)의 면적을 증가시켜 광섬유(24) 배치수가 증가되면 이에 대응되는 개별광원(22)도 증가배열시켜 개별적인 광조사가 이루어지게 할 수 있다.

상기 개별광원(22)으로는, 레이저 다이오드(LD; laser diode), 레이저 방사 다이오드(ILD; injection laser diode) 및 발광 다이오드(LED; light-emitting diode) 중 어느 하나이거나 둘 이상 혼합하여 사용될 수 있다.

또한 개별광원(22)은 각각 독립적으로 전원을 공급받도록 연결되고 각 전원공급라인에는 제어장치(80)에 의해 단속되는 단속수단이 설치되어 각각의 개별광원마다 독자적으로 온오프 단속이 가능하게 할 수 있고, 제어장치에 의해 개별광원의 세기도 개별적으로 조절하게 할 수 있다.

또한, 다수개로 배열된 개별광원(22)은, 어느 하나는 인체 내부의 영상을 획득하기 위해 가시광을 조사하게 할 수 있고, 어느 하나는 광을 확산되도록 조사하여 인체 내부 피부의 감광제 농축위치를 확인하게 할 수 있다. 이때 광의 출력은 낮춰 피부자극은 최소화하면서 해당 피부의 형광 가시화가 용이하게 이루어지게 할 수 있다. 여기서 상기 기능성을 제공하는 개별광원은 광원체의 중심부분에 배치하거나, 어느 일측으로 편향되도록 배치하여 기능성을 제공하게 할 수 있다.

또한 기능성의 개별광원 중 가시광을 조사하는 개별광원은 내시경 광원으로 사용할 수 있다. 즉, 광을 광원체에서 제공받고 입력되는 인체 내부 영상은 분리되어 영상공급장치로 전송되게 할 수 있다. 물론 내시경 라인을 별도로 분리시켜 가시광을 조사하는 광원은 광원체가 아닌 내시경 라인 자체에서 제공되게 할 수 있다.

다음으로 상기 광원체(21)에는 근접되어 다수개의 집광부(23)가 설치된다. 상기 집광부(23)는 개별광원(22)에서 조사되는 넓은 면적의 광을 입력받아 일지점으로 집광시켜 출광이 이루어지게 하는 것으로, 각 개별광원(22)마다 하나의 집광부(23)가 세트로 대응되게 설치되어 프로브(40)의 출광면(421)에서 광섬유(24)를 통한 개별적인 광조사가 이루어질 수 있다.

상기 집광부(23)는 집광렌즈(232)에 의한 집광방식 및 반사면(231)에 의한 집광방식으로 구분하여 제공될 수 있다. 도 4a는 집광렌즈(232)에 의한 집광형태를 도시한 집광부 구성도이다. 도시된 바와같이 개별광원(22) 방향으로는 집광렌즈(232)가 형성되어 개별광원으로부터 수평으로 입력된 광이 집광렌즈(232) 굴절에 의해 한 지점으로 모이게 되고, 점으로 모인 지점에 광섬유(24)의 단부를 배치하여 개별광원의 넓은 면적의 광을 점형태로 집광시킨 다음 광섬유 단면으로 내입시켜 광섬유를 따라 광을 이동시킬 수 있다.

또한, 도 4b는 집광부(23) 내면을 점진적으로 직경을 축소되게 하면서 반사면(231)으로 형성하여 개별광원(22)으로부터 수평으로 입력된 광이 집광부 내측 반사면(231)을 따라 중심으로 굴절되면서 한 지점으로 모이고, 한지점으로 모인 광은 광섬유(24)의 일측단부로 내입시켜 광섬유를 따라 광 이동이 이루어지게 한다.

따라서, 상기 집광부(23)는 일측단부가 개별광원(22)에 근접배치되고, 타측단부는 광섬유(24)의 단부가 결합된 형태로 제공되어 개별광원(22)에서 넓은 면적으로 출사된 광을 일점으로 집중시켜 광섬유(24)로 전달시킬 수 있으며, 개별광원을 개별적으로 단속함으로써 프로브에서 피부부위로 조사되는 광을 광섬유 단위로 제어하여 정상조직으로 조사되는 면적을 최소화할 수 있다.

마지막으로 상기 광섬유(24)는 후방단부가 집광부(23)의 전단부에 결합되어 집중된 광을 전달받고 전방단부를 통해 전방으로 출광시킨다.

상기한 바와같이 광원체(21)와 집광부(23)와 광섬유(24)를 포함하는 광공급장치(20)는 광케이블(30)에 의해 외부로 연장된다.

상기 광케이블(30)은 집광부와 연결된 다수의 광섬유를 하나의 다발로 결집시켜 광섬유장치 외부로 연장시킨다. 상기 다수의 광섬유는 광공급장치(20) 내부에서 다발로 결집시키고, 광공급장치 외부로는 광케이블(30)에 의해 표출되어 연장이 이루어지게 한다.

이러한 광케이블은 필요에 따라 일지점에서 부분분기 또는 다른 케이블을 합류시켜 연결되어 각종 신호 또는 영상 데이터를 전송할 수 있으며, 커넥터를 통해 연장케이블을 추가 장착하여 길이를 연장시킬 수 있다.

상기 합류 또는 분기되는 케이블은 영상공급장치와 연결되는 케이블일 수 있고, 대표적으로는 내시경일 수 있다.

본 발명의 광공급장치의 다른 실시예로는 집광부에 의해 집광된 광을 전송하는 광케이블에 광스위치를 설치하여 하나의 입광을 다수개의 출광으로 분광하여 제공할 수 있다.

도 4c를 참조한 바와같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 광공급장치(20a)는, 광의 온오프와 세기조절이 가능한 광원체(21)와, 상기 광원체에 대응되도록 설치되어 광원체에서 조사되는 광을 각각 집광시키는 집광부(23)와, 상기 집광부에 연결되어 집광된 광을 입광받아 다른 단부로 출광시키는 입광광섬유(24a)와, 상기 입광광섬유로부터 광을 전달받아 다수개로 분광시켜 출광이 이루어지고 분광된 광을 각각 개별적으로 단속이 가능한 광스위치와(25), 상기 광스위치에서 출광된 광을 입력받아 다른 단부로 출광시키는 다수개의 출광광섬유(24b)로 구성된다. 여기서 다수개의 출광광섬유는 하나의 다발로 결집시킨 광케이블화하여 외부로 연장해 프로브로 연결한다.

상기 광스위치는 이전 실시예에서의 개별광원과 같은 역할을 수행할 수 있으므로, 광스위치에 의해 어느 하나의 분광된 광을 단속하여 개별광원의 개별 발광단속과 동일한 효과를 연출할 수 있다. 또한, 상기 광스위치에서 분광되는 수는 도시된 바와같이 4개로 분광되는 형태 이외에 필요에 따라 다양한 개수로 분광하는 형태를 사용할 수 있다.

이외에 도 4d에 도시된 바와같이 광공급장치(20b)는 하나의 광원으로 형성된 광원체(21)에 다수개의 집광부(23)를 배치하고, 각 집광부에 연결된 광섬유(24a)에는 광스위치(25)를 설치하여 다수개의 광섬유(24b)를 통해 분광하여 제공되게 할 수 있다.

또한 도 4f에 도시된 바와같이 광공급장치(20c)는 광원체(21)로서 다수개의 개별광원(22)을 제공하고, 각 개별광원은 복수의 집광부(23)를 배치하고, 각 집광부에 연결된 광섬유(24a)는 광스위치(25)와 연결되고, 광스위치에서 분광된 광은 다수개의 광섬유(24b)를 통해 광 전달이 이루어지게 할 수 있다.

이후 본 발명의 실시예는 개별광원의 단속을 통해서 광섬유 각각을 단속하는 예로 서술하지만 광스위치가 장착되어 광스위치에서 개별광원의 단속 기능을 제공하는 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

한편, 상기 광케이블은 입광측의 후단과, 출광측의 전단부로 구분할 수 있으며, 출광측인 전방 단부에는 프로브(40)가 설치된다. 상기 프로브(40)는 몸체부(41)와, 상기 몸체부의 전단으로 돌출되어 인체에 내입되는 내입관부(42)와, 상기 내입관부의 전단에 설치되어 인체 내부 영상을 입력받는 렌즈부(43)를 포함하여 구성된다.

상기 몸체부(41)는 광케이블을 내포하여 고정시키면서 단면을 확장시켜 사용자가 잡을 수 있는 부분을 제공하거나, 고정수단을 형성하여 별도의 지지대 또는 장치에 결합되게 할 수 있다.

상기 내입관부(42)는 몸체의 전단에서 전방으로 돌출된 부분으로 인체 내부로 내입되어 검사 또는 치료 대상 피부에 인접하도록 배치된다. 따라서 내입관부는 내시경 관체와 같이 위치고정이 가능한 형태 또는 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내입관부(42)의 단부에는 출광면(421)이 형성된다. 상기 출광면(421)은 광케이블로부터 제공된 다수의 광섬유(24)가 배치된다. 여기서 상기 출광면(421)은 광케이블 단부가 직접 노출되어 출광이 이루어지게 하거나, 별도의 지지대에 의해 광섬유를 일정간격으로 배치하는 형태로 제공될 수 있다. 상기 출광면은 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 투명캡에 의해 밀폐된 구조로 제공될 수 있으며, 내시경을 포함할 경우 내시경에 해당하는 부분만 일부 개방되어 내부 내시경 기기를 인출시키게 할 수 있다.

여기서 내입관부 단부를 지지대를 구비한 출광면으로 형성하면, 상기 출광면의 광조사 부분을 도 3a와 도 3b의 광원체와 동일한 형태로 광섬유를 배열하여 배치가 이루어질 수 있다. 물론 상기 광원체의 개별광원은 다양한 형태로 배치되어 개별단속에 의한 집광이 이루어지게 하고, 내입관부 출광면의 광을 조사하는 광섬유는 원형의 출광면 내부에서 일정간격으로 배치하여 치료가 필요한 영역인 표적영역의 모양에 따라 광을 조사하게 할 수 있다.

상기 내입관부(42)에는 중앙 또는 어느 일측에 렌즈부(43)가 더 설치되어 인체 내부의 반사된 광인 영상을 입력받게 한다. 또한, 상기 렌즈부 인근에는 치료파장이 아닌 가시광을 방출하는 광조사부를 더 형성하여 렌즈부로 반사광을 제공하기 위한 광조사가 이루어지게 할 수 있다. 상기 광조사부는 다수개의 광섬유 중 어느 하나에 의해 제공될 수 있고, 해당 광섬유에 대응되는 개별광원은 가시광선을 조사하게 구성할 수 있다.

또한 상기 렌즈부(43)는 내시경일 수 있다. 상기 내시경은, 렌즈부만 구비된 형태이거나, 일측에 별도의 수술도구를 인출할 수 있는 인출구를 구비한 형태 또는 가스분출구도 함께 구성하는 형태 등으로 다양한 형태가 사용될 수 있다. 여기서 상기 내시경을 조작하기 위한 구동수단은 프로브 본체부에 내입하여 내시경의 정밀조작이 가능하게 할 수 있다.

또한 상기 프로브(40) 내부의 광섬유는 광케이블이 직접 내입하여 배선되는 형태이거나, 프로브 내부에 광케이블과 대응되는 다수의 광섬유가 이미 배선되어 있고, 광케이블은 프로브 후단에서 연결되어 광케이블의 광섬유와 프로브 내부 광섬유가 대응연결되게 할 수 있다.

도 5a와 도 5b는 렌즈부로 내시경(43a)을 적용한 프로브의 출광면(421)을 도시하였다. 도 5a와 같이 내시경(43a)을 프로브 출광면의 중앙에 배치하여 영상획득이 이루어지게 할 수 있다. 그러나 내시경을 중앙에 배치하면 내시경 배치영역만큼 개별 광섬유(24)가 배치되지 않기 때문에 광조사영역의 중앙부분에서는 개별적인 광조사 컨트롤이 어려울수 있다. 따라서 도 5b와 같이 내시경(43a)을 프로브 출광면(421)의 어느 일측으로 편향되게 배치하여 개별적으로 광조사를 컨트롤할 수 있는 광조사 영역의 범위를 넓게 확보하는 것이 바람직하다.

상기 프로브의 렌즈부(43)로 입력된 영상은 영상공급장치(50)로 전송되어 이미지화한다. 상기 영상공급장치(50)는 이미지센서부를 내포하여 렌즈부에서 입력된 반사광형태의 영상을 프로그램에 의해 이미지데이터화 한다.

상기 영상공급장치(50)는 모니터(60)와 연결되어 이미지화한 이미지데이터를 표시한다. 상기 모니터는 일반적으로 영상을 출력할 수 있는 모든 영상출력기기를 포함한다.

상기 모니터(60)와 연계되어 입력장치(70)가 더 설치된다. 상기 입력장치는 출력된 이미지 중 일부분을 확대하거나, 이미지에서 어느 일부분을 표시하는 수단으로 사용된다. 이러한 입력장치는 통상적으로 키보드, 마우스를 포함하며, 모니터와 결합된 터치스크린 형태 또는 통신으로 연결할 수 있는 통신기기(스마트폰, 노트북)를 포함한다.

상기 제어장치(80)는, 영상공급장치의 이미지데이터를 입력장치의 입력값으로 포함하도록 가공하고, 광공급장치의 개별광원의 제어와 각 장치의 신호전달과 전원공급을 단속한다. 따라서 제어장치에는 광공급장치, 프로브, 영상공급장치, 모니터 및 입력장치가 모두 연결되어 있어 각각으로부터 전송받은 신호를 분석하여 적합한 기기의 작동이 이루어지도록 한다.

도 6a는 상기 제어장치의 대표적인 구성을 도시한 블록도이다.

참조한 바와같이 본 발명의 제어장치(80)는 이미지화모듈(81), 관심영역 선택모듈(82), 표적영역 설정모듈(84), 광조사영역 세팅모듈(85) 및 국소 광조사모듈(86)을 포함하여 구성된다.

상기 제어장치 내의 대표적인 구성을 실행과정을 중심으로 설명하며, 치료대상부위로는 자궁경부를 그 대상으로 한다.

먼저 이미지화모듈(81)에 의해 점등 및 암전상태에서 영상 또는 형광영상을 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하여 제공하는 과정이 수행된다.

상기 이미지화모듈(81)은 프로브를 체내로 삽입하여 치료대상부위인 자궁경부 부근까지 내입시키고, 내입되는 과정 중 어느 하나의 개별광원 바람직하게는 가시광을 조사하는 개별광원에 전원을 공급하여 프로브 전단의 광출면으로부터 광이 조사되도록 하고, 광조사에 의한 내부 영상은 렌즈부에서 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하여 이미지데이터를 생성하고, 이미지데이터를 모니터로 전송하여 출력이 이루어지게 한다.

또한, 감광제를 투여한 후 일정시간 이후에 감광제가 암 또는 종양에 농축되기 때문에 암전상태에서 이를 확인할 수 있다.

따라서, 이미지화모듈은, 가시광으로 내부영상을 획득한 이후에 암전상태를 연출하여 추가적으로 형광 영상을 입력받을 수 있다. 상기 형광영상도 렌즈부에서 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하여 형광 이미지데이터를 생성하고, 형광 이미지데이터를 모니터로 전송하여 출력이 이루어지게 할 수 있다.

상기 관심영역 선택모듈은, 가시광에 의해 수취한 광학 이미지데이터를 모니터에 출력하고, 연결된 입력장치를 통해 암 또는 종양이 의심되는 관심영역을 선택하는 과정을 수행한다.

관심영역 선택모듈은 입력장치로 입력되는 신호에 의해 모니터 화면에서 일부 영역을 선택하고, 선택된 영역을 확대하여 출력할 수 있다. 확대출력되는 화면이미지는 알려진 이미지 편집 프로그램에 의해 가공하여 화면이 깨지지 않도록 보정할 수 있다.

도 7a는 자궁경부(91) 이미지화면(90)에서 병변부위(92)를 확인할 수 있다. 도 7b와 같이 시술자는 마우스, 직접 터치 또는 기타 선택수단을 이용하여 관심영역(93)을 선택한다. 이때 일부분을 더 확대하여 관심영역 선택이 용이하게 이루어지게 할 수 있다. 선택된 정보는 모니터에 표시함은 물론 선택된 관심영역(93)을 이미지데이터에 결합하여 저장한다.

이때 도 6b를 참조한 바와같이 형광영역 설정모듈(83)에 의한 과정을 더 수행할 수 있다. 즉, 이미지화모듈(81)에 의해 형광영상을 더 입력받은 경우 암전상태에서 획득한 형광 이미지데이터를 이미지 편집 프로그램을 이용하여 형광이 나타나는 부분인 형광영역을 자동으로 설정하는 과정을 수행한다.

상기 형광영역의 선택방법에 대한 예로는 설정된 밝기 이상의 형광영역을 선택하게 할 수 있다. 상기 형광 이미지데이터도 모니터에 출력하여 확인이 이루어지게 하고, 입력장치를 통해 밝기설정을 낮은 밝기와 높은 밝기 사이를 점진적으로 변화시켜 밝기 설정에 따른 자동선택된 형광영역의 변화를 확인할 수 있고, 변화되는 형광영역 중 어느 하나의 형광영역을 최종선택할 수 있다. 상기 선택은 자동선택된 형광영역이 표시되면 입력장치를 통해 해당영역을 마우스, 직접 터치 또는 기타 선택수단을 이용하여 형광영역으로 선택하고, 선택된 정보는 모니터에 표시함은 물론 선택된 형광영역을 이미지데이터에 결합하여 저장한다.

도 8은 암전상태의 형광 이미지데이터이다. 대부분 일정시간이 지나면 병변부위(92)에만 감광제가 농축되고 다른 부위를 대부분 제거되지만, 간혹 도시된 바와같이 병변부위 이외에도 감광제가 소량 잔류할 수 있다. 여기서 시술자는 가시광을 이용한 이미지데이터를 비교하여 병변부위 여부를 추가로 판단할 수 있다. 상기 형광이미지데이터의 오류는 입체를 평면으로 표시하면서 렌즈부 방향으로 돌출 또는 함몰된 측면에 의해 감광제가 농축된 것처럼 일시적으로 나타난 것으로 판단된다. 상기 오류로 표시된 형광 부위를 포함하여 형광이 나타난 부분 모두를 형광영역(94)으로 선택한 이미지데이터를 표시하였다.

상기 표적영역 설정모듈(84)은, 관심영역 선택모듈에 의해 관심영역만 선택된 경우 관심영역(93) 자체를 표적영역으로 설정한다.

또한, 표적영역 설정모듈(84)은, 형광영역 설정모듈(83)에 의해 형광영역이 추가적으로 설정되면, 관심영역(93)과 형광영역(94)이 적용된 두 이미지데이터를 교차시켜 교차된 영역을 광조사가 이루어지는 표적영역(95)으로 설정한다.

여기서 상기 점등상태와 암전상태에서의 영상입력은 거의 동일한 시점에서 획득함으로 비율과 자궁경부의 위치가 거의 동일한 것으로 판단할 수 있다. 다만 관심영역 및 형광영역 선택과정에서 이미지확대에 의해 비율이 달라지는 것은 이미 공지된 그래픽프로그램을 통해서 동일한 비율로 변환시킨 후 두 이미지데이터의 교차에 의한 표적영역을 설정하는 것이 바람직하다.

도 9a는 관심영역(93)이 선택된 이미지데이터와, 형광영역(94)이 설정된 이미지데이터를 나타내었고, 도 9b에서는 두 이미지데이터를 동일한 비율로 변환시킨 후 겹치게 배치하여 관심영역(93)과 형광영역(94)이 교차되는 영역을 표시하여 표적영역(95)을 설정한 이미지를 표시하였다.

상기 광조사영역 세팅모듈(85)은, 프로브의 출광면을 통해 개별광원 각각의 광조사영역(96)을 확인하는 과정을 수행한다. 즉, 설정된 배치구조에서 개별광원을 순차적으로 발광시켜 각 개별광원에서 조사되는 광이 자궁경부의 어느 영역을 조사하는지 확인하는 개별광원과 조사영역을 매칭시켜 저장한다.

상기 국소 광조사모듈(86)은 광조사영역(96)의 세팅이 완료되면 설정된 표적영역(95)에 광조사가 이루어지는 개별광원에만 전원을 공급하여 부분적인 발광이 이루어지도록 하고, 부분 발광으로 정상조직으로의 광조사를 최소화하여 치료가 이루어지도록 한다.

도 10a는 표적영역(95)과 개별광원의 광조사영역(96)을 매칭시킨 도면이다. 도 10b는 표적영역(95)에 일부라도 겹치는 광조사영역(96)에 해당하는 개별광원만 전원을 공급하여 작동시키고, 나머지는 오프시켜 정상조직이 손상되는 것을 최소화하였다.

상기 다수의 개별광원을 제어하는 방법으로는, 개별광원의 광조사영역(96) 중심이 표적영역(95) 내에 포함되는지 여부를 기준으로 개별광원에 선택적으로 전원을 공급하는 방법이 수행될 수 있다. 도 10c를 참조한 바와같이 표적영역(95)에는 일부 광이 조사되지만 중심이 표적영역에서 벗어난 광조사영역(96)과 대응되는 개별광원의 전원을 차단해 오프(off)시키고, 광조사영역(96)의 중심이 표적영역(95)에 포함된 경우에만 개별광원에 전원을 공급하여 온(on)시키는 방법으로 개별광원을 선택적으로 발광시키게 할 수 있다. 이러한 광조사영역의 중심을 기준으로 개별광원의 작동여부를 판단하는 방법은 각 개별광원의 광조사영역이 일부 겹침, 바람직하게는 인접한 광조사영역의 직경과 적어도 40%이상 겹칠 때 적용하여야 개별광원의 광조사영역 중심을 기준으로 해도 작동되는 전체 광조사영역에 표적영역을 모두 포함시킬 수 있다.

다수 개별광원을 제어하는 다른 방법으로는 표적영역을 모두 포함하면서 다수 광조사영역의 면적을 최소화하는 것을 프로그램에 의해 계산하여 계산된 광조사면적에 해당하는 개별광원만을 선택적으로 전원을 공급하여 발광이 이루어지게 하는 것이다. 즉, 표적영역에 일부라도 광조사가 이루어지는 모든 개별광원의 광조사영역을 1차 선택하고, 선택된 개별광원의 광조사영역 중 제거해도 다른 광조사영역에 의해 표적영역으로의 광조사가 이루어지는 개별광원의 광조사영역을 찾아서 제거하는 2차 선별에 의해 표적영역을 조사하는 광조사영역을 최종선택하고, 선택된 광조사영역에 대응되는 개별광원만을 작동시켜 발광이 이루이지게 하는 것이다.

상기 국소 광조사모듈(86)은 스토브를 고정시킨 상태에서 상기 표적영역에 대응되는 개별광원을 다수 선택하는 방법 이외에 표적영역의 크기에 따라 스토브를 전후진시켜 광조사영역을 설정한 다음 개별광원을 선별하여 작동이 이루어지게 할 수 있다. 이때 상기 스토브의 전후진은 표적영역에 대해 한번에 광을 다수 조사하여 치료가 이루어지게 하거나, 표적영역을 다수로 분할한 다음 스토브가 분할된 표적영역 위치로 이동되어 광조사가 이루어지게 할 수 있다.

한편 상기 제어장치(80)는 도 11a를 참조한 바와같이 광출력조절모듈(87)이 더 포함될 수 있다. 상기 광출력조절모듈(87)은 국소광조사모듈에 종속되는 하위모듈로 설정할 수 있다.

상기 광출력조절모듈(87)은 온오프가 확정된 개별광원 각각의 출력세기를 조절하여 정상조직과 표적영역을 형성하는 조직을 서로 다른 세기로 조사하게 함으로써 표적영역에 인접한 정상조직은 손상을 최소화하고 표적영역 내의 암 또는 종양에는 강한 광조사가 이루어지게 하는 것이다. 상기 출력세기는 사전에 설정하여 설정된 값에 의해 단계별 광조사가 이루어지게 할 수 있다.

상기 출력세기 구분은 개별광원의 광조사영역이 표적영역에 어느 정도 겹치는지 정도에 따라 광출력세기를 구분하게 한다. 예컨대 개별광원의 광조사영역이 표적영역에 50~100% 포함될 경우 해당 개별광원의 출력세기를 높게 설정하고, 개별광원의 광조사영역이 표적영역에 50%이하로 포함될 경우에는 해당 개별광원의 출력세기를 낮게 설정하여 광조사가 이루어지게 할 수 있다.

도 11b를 참조하면 표적영역(95)에 모두 내포된 개별광원의 광조사영역(96: st-on)은 출력세기를 높이고, 표적영역을 일부 포함하지만 포함된 영역이 다른 광조사영역으로 대체 가능할 때에는 해당 개별광원에 전원을 차단하여 광조사영역(96: off)을 제거하고, 표적영역을 일부 포함하고 포함된 영역이 다른 광조사영역으로 대체할 수 없을 때에는 해당 개별광원에 전원을 공급하여 광조사영역(96; on)을 유지하면서 출력세기는 보통 또는 낮게 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예는 자궁경부암을 대상으로 설명하였으나, 이외에 다른 여성암 (자궁내막암, 난소암, 유방암)과 피부암 및 뇌암을 포함하여 병변부위가 작아 국소치료가 가능한 다양한 종류의 암이나 종양에 대한 광역동 치료에 사용할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 국소표적용 광역동 치료장치의 제어방법은, 조직표면의 영상분석을 통해서 다수개의 개별광원 각각에 전달하는 전원을 조절하여 치료대상 조직인 표적영역을 확정하여 치료하게 한다.

구체적으로는, 점등 상태에서 영상을 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하는 이미지화단계와; 점등상태의 영상을 이미지화한 이미지데이터를 모니터에 출력하고, 입력장치를 통해 의심되는 관심영역(93)을 선택받아 이미지데이터에 적용하는 관심영역선택단계와: 상기 관심영역을 광조사가 이루어질 표적영역(95)으로 설정하는 표적영역 설정단계와; 프로브의 출광면을 통해 개별광원의 광조사영역(96)을 확인하는 광조사영역 세팅단계와; 설정된 표적영역에 광조사가 이루어지는 개별광원을 선별하여 전원을 공급해 발광시키는 국소광조사단계;를 포함하여 구성된다.

상기 이미지화단계는, 암전상태에서 형광영상을 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하는 과정을 더 수행한다. 또한, 이미지화단계는, 형광영역 설정단계에 의해 암전상태의 영상을 이미지화한 이미지데이터에서 설정된 밝기 이상의 형광영역(94)을 자동 설정한다.

또한, 표적영역 설정단계는, 상기 관심영역(93)과 형광영역(94)이 적용된 이미지를 교차시켜 교차영역을 표적영역(95)으로 설정하게 한다.

상기 국소광조사단계는, 개별광원의 광조사영역(96) 중심이 표적영역(95) 내에 포함되는지 여부를 기준으로 전원을 공급하는 개별광원이 설정되게 한다.

또한, 상기 국소광조사단계는, 표적영역(95)을 모두 포함하면서 광조사면적이 최소화되는 것을 계산하여, 계산된 광조사면적의 조사여부를 기준으로 전원을 공급하는 개별광원이 설정되게 할 수 있다.

온오프가 확정된 개별광원의 출력세기를 조절하는 광출력조절단계가 더 이루어질 수 있다.

상기 광출력조절단계은, 선별된 개별광원 중 광조사영역(96)이 표적영역(95)에 50~100% 포함되는 개별광원은 출력세기를 높이고, 광조사영역(96)이 표적영역(95)에 50% 이하로 포함되는 개별광원은 출력세기를 낮추게하여, 개별광원의 광조사영역(96)이 표적영역(95)과의 겹침정도에 따라 광출력세기를 차별적으로 적용하게 할 수 있다.

10 : 광역동 치료장치
20,20a,20b : 광공급장치
21 : 광원체 22 : 개별광원
23 : 집광부 24,24a,24b : 광섬유
25 : 광스위치
231 : 반사면 232 : 집광렌즈
30 : 광케이블
40 : 프로브
41 : 몸체부 42 : 내입관부
43 : 렌즈부 43a : 내시경
421 : 출광면
50 : 영상공급장치
60 : 모니터
70 : 입력장치
80 : 제어장치
81 : 이미지화모듈 82 : 관심영역 선택모듈
83 : 형광영역 설정모듈 84 : 표적영역 설정모듈
85 : 광조사영역 세팅모듈 86 : 국소 광조사모듈
87 : 광출력 조절모듈
90 : 자궁경부 이미지
91 : 자궁경부 92 : 병변부위
93 : 관심영역 94 : 형광영역
95 : 표적영역 96 : 광조사영역
941 : 형광부위

Claims

암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치에 있어서,
광원체(21)와, 상기 광원체에 대응하도록 설치되어 광원체에서 조사되는 광을 집광시키는 집광부(23)와, 상기 집광부에 연결되어 집광된 광을 입광받아 다른 단부로 출광시키는 광섬유(24)로 구성되는 광공급장치(20)와;
상기 광섬유를 광공급장치 외부로 연장시킨 광케이블(30)과;
상기 광케이블에 연결되어 집광된 광을 출광시키고 인체 내부 영상을 입력받는 프로브(40)과;
상기 프로브로부터 입력된 영상을 광케이블을 통해 전달받아 이미지화하는 이미지센서부를 포함하는 영상공급장치(50)와;
상기 영상공급장치에서 이미지화한 이미지데이터를 전송받아 표시하는 모니터(60);
선택정보를 입력받는 입력장치(70); 및
영상공급장치의 이미지데이터를 입력장치의 입력값으로 포함하도록 가공하고, 광공급장치 제어와 각 장치의 신호전달과 전원공급을 단속하는 제어장치(80);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제1항에 있어서,
상기 광공급장치(20)는, 개별적으로 광의 온오프와 세기조절이 가능한 개별광원(22)를 다수 구비한 광원체(21)와, 상기 광원체의 다수의 개별광원(22)에 각각 대응되도록 설치되어 각 개별광원에서 조사되는 광을 각각 집광시키는 다수의 집광부(23)와, 상기 다수의 집광부 각각에서 개별연결되어 집광된 광을 입광받아 다른 단부로 출광시키는 광섬유(24)로 구성되고;
상기 광케이블(30)은, 다수의 광섬유를 하나의 다발로 결집시켜 광공급장치 외부로 연장시키는 것;을 특징으로 하는 국소표적용 광역공 치료장치.
제1항에 있어서,
상기 광공급장치(20)는, 광의 온오프와 세기조절이 가능한 광원체(21)와, 상기 광원체에 대응되도록 설치되어 광원체에서 조사되는 광을 각각 집광시키는 하나 또는 다수의 집광부(23)와, 상기 각 집광부에 개별연결되어 집광된 광을 입광받아 다른 단부로 출광시키는 입광광섬유(24a)와, 상기 입광광섬유로부터 광을 전달받아 다수개로 분광시켜 출광시키고 분광된 광을 각각 개별적으로 단속이 이루어지는 광스위치(25)와, 상기 광스위치에서 출광된 광을 입력받아 다른 단부로 출광시키는 다수개의 출광광섬유(24b)로 구성되고;
상기 광케이블(30)은, 다수의 광섬유를 하나의 다발로 결집시켜 광공급장치 외부로 연장되는 것;을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제1항에 있어서,
상기 광공급장치(20)의 집광부(23)는, 내면을 반사면(231)으로 형성하여 광섬유 단부로 집광이 이루어지거나, 집광렌즈(232)에 의해 광섬유(24) 단부로 집광되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제1항에 있어서,
치료대상인 암은, 병변부위가 작아 국소치료가 가능한 암 또는 종양인 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제2항에 있어서,
상기 광공급장치(20)의 광원체(21)는, 지지체에 다수개의 개별광원(22)이 등간격으로 설치되되, 상기 개별광원(22)은 격자나 삼각 배열 또는 다수 원이 동심으로 배열된 동심원배열로 설치되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제6항에 있어서,
상기 개별광원(22)은, 레이저 다이오드(LD; laser diode), 레이저 방사 다이오드(ILD; injection laser diode) 및 발광 다이오드(LED; light-emitting diode) 중 선택된 어느 하나 또는 둘인 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제2항에 있어서,
상기 프로브(40)는,
광케이블이 연결되어 외부기기나 시술자에 의해 고정되는 몸체부(41)와, 상기 몸체부 전단으로 돌출되어 인체에 내입되는 막대형상을 갖고 단부에는 다수의 광섬유를 통해 집광된 광을 개별적으로 출광시키는 출광면(421)을 갖는 내입관부(42)와, 상기 내입관부의 출광면에 설치되어 전방 영상을 입력받는 렌즈부(43)로 구성되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제8항에 있어서,
상기 프로브(40)의 렌즈부(43)는 내시경인 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제2항에 있어서,
상기 제어장치(80)는,
점등 상태에서 영상을 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하는 이미지화모듈(81)과;
점등상태의 영상을 이미지화한 이미지데이터를 모니터에 출력하고, 입력장치를 통해 의심되는 관심영역(93)을 선택받아 이미지데이터에 적용하는 관심영역 선택모듈(82)과;
상기 관심영역을 광조사가 이루어질 표적영역(95)으로 설정하는 표적영역 설정모듈(84)과;
프로브의 출광면을 통해 개별광원의 광조사영역(96)을 확인하는 광조사영역 세팅모듈(85)과;
설정된 표적영역에 광조사가 이루어지는 개별광원을 선별하여 전원을 공급해 발광시키는 국소 광조사모듈(86);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제10항에 있어서,
상기 이미지화모듈(81)은, 암전상태에서 형광영상을 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하는 과정을 더 수행하고,
형광영역 설정모듈(83)에 의해 암전상태의 영상을 이미지화한 이미지데이터에서 설정된 밝기 이상의 형광영역(94)을 자동 설정하고,
표적영역 설정모듈(84)은, 상기 관심영역(93)과 형광영역(94)이 적용된 이미지를 교차시켜 교차영역을 표적영역(95)으로 설정하게 하는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제10항에 있어서,
상기 국소 광조사모듈(86)은, 개별광원의 광조사영역(96) 중심이 표적영역(95) 내에 포함되는지 여부를 기준으로 전원을 공급하는 개별광원이 설정되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제10항에 있어서,
상기 국소 광조사모듈(86)은, 표적영역(95)을 모두 포함하면서 광조사면적이 최소화되는 것을 계산하여, 계산된 광조사면적의 조사여부를 기준으로 전원을 공급하는 개별광원이 설정되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제10항에 있어서,
상기 제어장치(80)에는, 온오프가 확정된 개별광원의 출력세기를 조절하는 광출력조절모듈(87)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제14항에 있어서,
상기 광출력조절모듈(87)은,
선별된 개별광원 중 광조사영역(96)이 표적영역(95)에 50~100% 포함되는 개별광원은 출력세기를 높이고, 광조사영역(96)이 표적영역(95)에 50% 이하로 포함되는 개별광원은 출력세기를 낮춰, 개별광원의 광조사영역(96)이 표적영역(95)과의 겹침정도에 따라 광출력세기를 차별적으로 적용하는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항을 이용한 국소표적용 광역동 치료장치의 제어방법에 있어서,
조직표면의 영상분석을 통해서 다수개의 개별광원 각각에 전달하는 전원을 조절하여 치료대상 조직인 표적영역을 확정하여 치료하는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치의 제어방법.
제16항에 있어서,
점등 상태에서 영상을 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하는 이미지화단계와;
점등상태의 영상을 이미지화한 이미지데이터를 모니터에 출력하고, 입력장치를 통해 의심되는 관심영역(93)을 선택받아 이미지데이터에 적용하는 관심영역선택단계와;
상기 관심영역을 광조사가 이루어질 표적영역(95)으로 설정하는 표적영역 설정단계와;
프로브의 출광면을 통해 개별광원의 광조사영역(96)을 확인하는 광조사영역 세팅단계와;
설정된 표적영역에 광조사가 이루어지는 개별광원을 선별하여 전원을 공급해 발광시키는 국소광조사단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치의 제어방법.
제17항에 있어서,
상기 이미지화단계는, 암전상태에서 형광영상을 입력받아 이미지센서부에서 이미지화하는 과정을 더 수행하고,
형광영역 설정단계 에 의해 암전상태의 영상을 이미지화한 이미지데이터에서 설정된 밝기 이상의 형광영역(94)을 자동 설정하고,
표적영역 설정단계는, 상기 관심영역(93)과 형광영역(94)이 적용된 이미지를 교차시켜 교차영역을 표적영역(95)으로 설정하게 하는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치의 제어방법.
제17항에 있어서,
상기 국소광조사단계는, 개별광원의 광조사영역(96) 중심이 표적영역(95) 내에 포함되는지 여부를 기준으로 전원을 공급하는 개별광원이 설정되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치의 제어방법.
제17항에 있어서,
상기 국소광조사단계는, 표적영역(95)을 모두 포함하면서 광조사면적이 최소화되는 것을 계산하여, 계산된 광조사면적의 조사여부를 기준으로 전원을 공급하는 개별광원이 설정되는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치의 제어방법.
제17항에 있어서,
온오프가 확정된 개별광원의 출력세기를 조절하는 광출력조절단계가 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치의 제어방법.
제21항에 있어서,
상기 광출력조절단계은,
선별된 개별광원 중 광조사영역(96)이 표적영역(95)에 50~100% 포함되는 개별광원은 출력세기를 높이고, 광조사영역(96)이 표적영역(95)에 50% 이하로 포함되는 개별광원은 출력세기를 낮추게하여, 개별광원의 광조사영역(96)이 표적영역(95)과의 겹침정도에 따라 광출력세기를 차별적으로 적용하는 것을 특징으로 하는 국소표적용 광역동 치료장치의 제어방법.