KR20220119438A - 전자기 방사선 처리 디바이스를 사용하는 적어도 하나의 환자의 피드백 분석 및/또는 처리를 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 액세스 가능 매체 - Google Patents

전자기 방사선 처리 디바이스를 사용하는 적어도 하나의 환자의 피드백 분석 및/또는 처리를 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 액세스 가능 매체 Download PDF

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찰스 홀랜드 드레서
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아바바, 인코포레이티드
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Abstract

적어도 하나의 환자의 처리를 용이하게 하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터-액세스가능 매체가 제공될 수 있다. 예를 들어, 환자(들)의 데이터를 수집하기 위한 데이터 수집 시스템, 및 원격 네트워크에 대한 액세스를 인증하고, 수집된 환자 데이터를 집계하고, 집계된 환자 데이터를 원격 네트워크와 통신하는 데이터 저장 디바이스 상에 저장하고, 원격 네트워크와 통신하는 서비스 모듈에 액세스하도록 구성된 제어기를 이용하는 것이 가능하다. EMR 빔을 생성하도록 구성된 전자기 방사선("EMR") 소스가 제공될 수 있다. EMR-기반 처리 시스템은 EMR 빔을 광학 축을 따라 위치한 초점 영역으로 수렴시키도록 구성된 초점 광학계, 및 광학 축을 따라 초점 영역과 초점 광학계 사이에서 초점 영역으로부터 미리 결정된 깊이만큼 떨어져 위치한 윈도우를 포함할 수 있다. 윈도우는 EMR 빔을 투과시키고, 조직의 표면에 접촉하도록 구성될 수 있다.

Description

전자기 방사선 처리 디바이스를 사용하는 적어도 하나의 환자의 피드백 분석 및/또는 처리를 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 액세스 가능 매체
관련 출원(들)의 상호 참조
본 출원은 2019년 12월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/952,793호에 관한 것이고, 그로부터 우선권을 주장하며, 그의 전체 개시내용은 본 명세서에 참조로 통합된다.
개시내용의 분야
본 개시내용은 적어도 하나의 환자의 피드백 검출 및/또는 처리에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 예를 들어, 전자기 방사선 처리/적용(electromagnetic radiation treatment/application) 디바이스를 사용하여 적어도 하나의 환자의 피드백 검출 및/또는 처리를 제공하기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 액세스 가능 매체에 관한 것이다.
피부과학적 및 미용 처리(dermatological and cosmetic treatments)는 원하는 효과를 달성하기 위해 개별화된 처리 파라미터를 이용할 수 있다. 특히 어려운 경우는 더 어두운 피부 유형(예를 들어, 피츠제랄드 피부 유형(Fitzgerald skin type) II 이상)을 갖는 환자뿐만 아니라 피부 색소 상태(예를 들어, 기미(melasma))를 갖는 환자를 수반한다. (예를 들어, 어려운 경우에) 개별화된 처리(individualized treatments)를 제공하기 위해, 처리 파라미터, 환자 데이터, 및 처리 전후의 병변의 이미지를 문서화하는 것이 유리할 수 있다. 이 정보는 이후에 진행을 추적하고, (필요한 경우) 처리를 수정하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 현재, 문서화에 대한 이러한 필요성은 간소화되지 않고, 서로 통신할 수 없는 다수의 시스템의 사용을 필요로 할 가능성이 있다. 예를 들어, 환자의 특정한 신체 부분의 촬영된 이미지는 통상적으로 카메라 시스템(예를 들어, 피부경(dermatoscope))을 사용하여 획득되고, 환자 데이터는 보통 전자 건강 레코드(electronic health record)에 저장되고, 처리는 별개의 독립형 처리 전자기 방사선(EMR)-기반 시스템으로 수행된다. 이러한 이유로, 특정 환자 결과 및 개별화된 처리의 개인화된 추적(personalized tracking)은 가장 주의력 있는 임상의를 방문하는 환자에게만 이용가능하다.
안면 기미 또는 간반(chloasma faciei)(예를 들어, 임신 마스크)는 얼굴 상의 황갈색 내지 암회색-갈색의, 불규칙하고 잘 구분된 반점 및 얼룩(macules and patches)을 특징으로 하는 흔한 피부 상태이다. 반점은 각질세포(keratinocytes)에 의해 취해지거나(표피 흑색증(epidermal melanosis)) 또는 진피에 침착되는 (피부 흑색증(dermal melanosis), 멜라노페이지(melanophages)) 멜라닌의 과다생산으로 인한 것으로 여겨진다. 기미의 색소침착된 외관은 특정 상태, 예컨대 임신, 일광 노출, 특정 의약(예를 들어, 경구 피임제), 호르몬 레벨, 및 유전학에 의해 악화될 수 있다. 상태는 과잉 멜라닌의 위치에 따라 표피, 진피, 또는 혼합으로 분류될 수 있다. 기미의 예시적인 증상은 주로 어두운 불규칙 형상의 얼룩 또는 반점을 포함하며, 이들은 보통 윗뺨, 코, 윗입술, 및 이마에서 발견된다. 이들 얼룩은 종종 시간 경과에 따라 점진적으로 성장한다.
기미는 상당한 당혹감 및 고통을 야기할 수 있다. 이는 특히 여성에서 더 어두운 피부 톤에 대해 문제가 될 수 있고, 남동아시아 여성의 최대 30%뿐만 아니라 많은 라틴 아메리카 여성에 영향을 미친다. 모집단 연구에 따르면, 영향을 받은 개인들 중 1/4 내지 1/20만이 남성이다. 미국 피부과 학회에 따르면, 미국에서 대략 6백만명의 여성이 기미로 고통받는다. 세계적으로, 기미로 고통받는 사람의 수는 아시아/태평양에서 약 1억5천7백만명, 라틴 아메리카에서 5천8백만명, 그리고 유럽에서 3백만명인 것으로 추정된다. 기미는 일반적으로 20-40세 사이에 나타난다. 기미에 대해 현재 어떠한 치료법(cure)도 존재하지 않기 때문에, 기미에 대한 처리를 받고 있는 미국의 환자는 현재 많은 상이한 유형의 처리를 시도한다. 미국 환자의 79%는 국소 의약(topical medications)을 사용한다. 예를 들어, 약 37%는 경구 치료를 사용하고, 약 25%는 레이저를 이용한다.
피부의 표피 영역에(예를 들어, 조직 표면에 또는 그 근처에) 통상적으로 존재하는 다른 색소침착된 구조와 달리, 진피(또는 깊은) 기미는 종종 기저 진피의 부분에서의 멜라닌 및 멜라노페이지의 광범위한 존재를 특징으로 한다. 따라서, 진피 기미의 처리(예를 들어, 어두워진 색소침착된 영역의 외관의 라이트닝(lightening))는 피부 내에 더 깊게 위치한 그러한 색소침착된 세포 및 구조에 접근하고 영향을 미치는 데 있어서의 더 큰 어려움 때문에 특히 어려울 수 있다. 따라서, 상층 표피에 주로 영향을 미치는 (그리고 종종 기미에 대한 처리의 제1 과정인) 통상적인 피부 회생 처리(skin rejuvenation treatments), 예컨대 안면 박피(예를 들어, 레이저 또는 화학물질), 박피술, 국소 작용제 등은 진피 기미를 처리하는데 효과적이지 않을 수 있다.
또한, 최대 50%의 기미 환자는 또한 다른 과다색소침착 문제를 경험한다. 색소 장애 중에서, 기미는 가장 큰 비율의 환자가 피부과 전문의를 방문할 가능성이 있는 색소 장애이다. 이러한 장애의 관리는 발병기전, 그의 만성, 및 재발률의 불완전한 이해를 고려하면 도전과제로 남아있다. 처리 후에, 기미는 재발할 수 있고, 종종 처리 전보다 악화될 수 있다. 더욱이, 표피 기미(epidermal melasma)를 처리하는 데 작용할 수 있는 국소 처리는 진피(dermal) 또는 혼합 기미를 효과적으로 처리하는 데 실패할 수 있다.
어려운 상태, 예컨대 기미를 성공적으로 처리하기 위해서는, 환자 결과를 주의깊게 추적해야 하고, 처리 파라미터를 합리적으로 조정해야 한다. 처리 진행 및 환자 반응을 나타내는 피드백 없이는, 기미의 성공적인 처리는 가장 기교있는 임상의에 의해서만 이루어진다. 많은 사람이 기미에 의해 영향을 받고, 매우 적은 임상의가 그러한 상태를 성공적으로 처리할 수 있으므로, 그러한 장애를 겪는 많은 사람이 처리되지 못하고 있다.
특정 파장의 광 또는 광학 에너지의 적용은 색소침착된 세포들에 의해 강하게 흡수되어 그들을 손상시킬 수 있는 것으로 관찰되었다. 그러나, 광학 에너지를 사용한 진피 기미의 효과적인 처리는 여러 장애물을 도입할 수 있다. 예를 들어, 진피 내의 색소침착된 세포들은 그들을 파괴 또는 손상시키기에 충분한 적절한 파장(들)의 광학 에너지로 표적화되어야 하며, 이는 색소침착의 일부를 해제 및/또는 파괴하고, 색소침착된 외관을 감소시킬 수 있다. 그러나, 이러한 에너지는 위에 놓인 피부 조직, 예컨대 표피 및 상부 진피 내의 색소(예를 들어, 멜라닌)에 의해 흡수될 수 있다. 이러한 근-표면 흡수(near-surface absorption)는 피부의 바깥 부분의 과도한 손상 및 더 깊은 진피로의 에너지의 불충분한 전달을 유발하여, 그 안의 색소침착된 세포에 영향을 미칠 수 있다. 더욱이, 표피의 기저 층에 위치한 멜라닌 함유 멜라닌세포(melanocytes)에 대한 중간 정도의 열 손상(moderate thermal injury)은 멜라닌 생성의 증가(예를 들어, 과다색소침착(hyperpigmentation))를 촉발할 수 있고, 멜라닌세포에 대한 심각한 열 손상은 멜라닌 생성의 감소(예를 들어, 저색소침착(hypopigmentation))를 촉발할 수 있다.
색소 장애 학회(PDA)는 효과적인 처리에 대한 합의 의견을 얻기 위한 시도로 상이한 유형의 기미 처리의 임상 효능을 평가하였다. PDA의 조사 결과는 2006년 5월에 미국 피부과 학회의 저널에 발표된 엠. 렌돈(M. Rendon) 등에 의한 "기미의 처리(Treatment of Melasma)"라는 제목의 논문에 발표되었다. 이러한 렌돈 등의 간행물은 지난 20년 동안의 기미 처리에 관련된 문헌을 검토하였고, 그들의 검토에 기초하여 결정을 내렸다. 이러한 간행물에서는, "그룹의 합의는 기미에 대한 일선 요법(first line therapy)이 효과적인 국소 요법, 주로 고정된 삼중 조합으로 이루어져야 한다" 그리고 "레이저는 기미의 처리에 드물게 사용되어야 하고, 적용되는 경우, 피부 유형이 고려되어야 한다"고 언급되었다.
기미 처리에 관한 그러한 논문에 대한 비판은 그것이 그다지 현재가 아니라 2006년에 발표된 것이라는 것일 수 있다. 엠. 사데프푸어(M. Sadeghpour) 등에 의해 2018년 Advances in Cosmetic Surgery에 발표된 "기미 치료의 발전들(Advances in the Treatment of Melasma)"라는 제목의 더 최근의 논문은 현재의 기미 처리 양식을 검토하려고 시도한다. 사데프푸어 등에 의한 이 논문은 마찬가지로 "국소 요법은 광범위-스펙트럼 선스크린 및 히드로퀴논 4% 크림, 트레티노인 또는 삼중-조합 크림을 사용하는 기미에 대한 일선 요법을 위한 황금 표준(gold standard)으로 남아있다"라고 결론지었다. 이 간행물은 "이들 멜라노솜(melanosomes)의 파괴가 종종 상당한 염증을 동반하며, 이는 결국 추가의 멜라닌생성을 자극하기 때문에" 진피 기미의 처리가 더 어렵다고 언급하고 있다.
따라서, 기미 및 다른 처리하기 어려운 색소 장애에 대한 보다 효과적이고 안전한 처리에 대한 상당한, 충족되지 않은 요구가 여전히 존재한다.
치료(healing)를 용이하게 하기 위해 건강한 조직에 의해 분리된 피부 내의 작은 별개의 처리 위치들에 대한 광학 에너지의 인가를 수반하는 접근법이 개발되었다. 처리 위치 주위의(예를 들어, 표피 층 내의) 건강한 조직에 대한 손상을 피하면서 바람직한 특이성(specificity)으로 처리 위치(예를 들어, 진피 층에 위치함)를 정확하게 표적화하는 것은 어려울 수 있다. 이는, 예를 들어 레이저 빔을 처리 위치에 포커싱하기 위한 높은 개구수(NA)를 갖는 광학 시스템의 사용을 필요로 한다. 높은 NA 광학 시스템은 표피에서 충분히 낮은 초점외 플루언스(out-of-focus fluence)를 유지하면서 진피에 충분히 높은 초점 내(in-focus) 플루언스(즉, 에너지 밀도)를 전달한다. "피부 기미를 처리하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Treating Dermal Melasma)"라는 제목의 미국 특허 출원 공개 제2016/0199132호는 이 기술이 연구 환경에서 기미를 포함한 피부 색소침착의 처리에 유리할 수 있다는 것을 나타내었다.
이러한 간행물에 설명된 기술은 일반적으로 높은 NA 광학 시스템에 의해 형성된 초점 영역이 표적 조직 내의 소정 깊이에(예를 들어, 약 +/-25μm의 허용오차 내에) 정확하게 위치하는 것을 선호한다. 예를 들어, 멜라닌세포는 통상적으로 피부 표면의 상부로부터 약 100μm의 깊이에 표피의 기저 층 내에 위치한다. 깊은 기미의 원인인 진피 멜라노페이지는 표피의 기저 층 바로 아래(예를 들어, 50μm 아래)의 상부 진피에 존재할 수 있다. 따라서, 수십 마이크로미터의 초점 영역 깊이의 차이는 피부 색소침착을 효과적으로 처리하는 것과 멜라닌세포를 부주의하게 손상시키는 것 사이의 차이가 될 수 있으며, 이에 의해 잠재적으로 미용 결과의 약화(예를 들어, 저색소침착)를 유발할 수 있다. 이에 대한 이유 중 하나는 피부 색소침착을 효과적으로 처리하는 EMR-기반 시스템이 아직 상업적으로 이용가능하지 않다는 것이다.
따라서, 수십 마이크로미터(예를 들어, 약 ±100μm, 약 ±10μm, 약 ±1μm 등)의 허용오차 내에서 초점 영역을 규정된 깊이로 신뢰할 수 있게 위치시키는 EMR-기반 처리 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 EMR-기반 처리 시스템은 부분적으로는 보정을 통해, 예를 들어 초점 영역을 공지된 깊이를 갖는 기준에 주기적으로 배치함으로써 이러한 성능을 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 보정 동안 사용되는 기준이 처리 동안 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 기준은 처리 영역과 강건한 접촉을 확립하고 처리 영역을 안정화시키는 인터페이스를 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 전술한 결점들 중 적어도 일부를 해결할 필요가 있을 수 있다.
예시적인 목적 및 잠재적인 예시적인 이익들
미국 특허 출원 공개 제2016/0199132호에 약술된 것과 같은 피부 색소 처리를 위한 특정 개발된 접근법은 처리의 수단으로서 선택적 열이온 플라즈마(thermionic plasma) 생성을 이용할 수 있다. 이 경우에, 진피 내의 초점 영역에서의 레이저 플루언스는 열이온 플라즈마 임계치(예를 들어, 109 W/cm2)를 초과하지만, 광학 파괴 임계치(optical breakdown threshold)(예를 들어, 1012 W/cm2) 미만이다. 이는 초점 영역이 진피 내의 색소침착된 조직(예를 들어, 멜라닌)에 위치할 때 초점 영역 위의 색소침착된 표피 조직 또는 진피 내의 비색소침착된 조직에서 플라즈마를 생성하지 않으면서 선택적 플라즈마 형성을 유발한다. 선택적으로 형성된 열이온 플라즈마는 색소 및 주위 조직을 파괴 또는 손상시킨다. 이 파괴는 궁극적으로 피부 색소의 제거를 유발한다. 따라서, 처리되는 조직 내의 처리 동안의 플라즈마의 존재는 특정 예시적인 실시예에 따른 효과적인 처리를 나타낼 수 있다. 레이저-기반 피부 처리를 위한 파라미터 선택은 종종 환자의 피부 유형, 및 실제로 환자의 다른 개별 특성에 의존하므로, 플라즈마의 존재는 정확한 처리 파라미터가 달성되었다는 표시로서 사용될 수 있다. 따라서, 이 피드백은 다양한 레이저-기반 처리에 의해 일반적으로 충분히 서빙되지 못하는 모집단(예를 들어, 보다 어두운 피부 유형을 갖는 모집단)에서, 예를 들어 기미를 포함한 다양한 상태의 성공적인 처리에 바람직할 수 있다.
대안적으로, 일부 경우에, 검출된 플라즈마의 특성들은 처리가 부작용을 갖는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 특정 예시적인 상황에서, 투과성 윈도우(transmissive window)가 처리되는 피부 상에 배치되어, 피부를 참조하고 피부가 처리 동안 이동하는 것을 방지할 수 있다. 레이저 빔이 윈도우를 에칭할 때 처리가 실패하는 것이 가능하다. 윈도우의 에칭은 조직으로의 레이저의 더 효율적인 투과를 방지할 가능성이 있고, 종종 윈도우 자체 내의 매우 밝은 플라즈마 형성과 일치할 수 있다. 처리가 에칭된 윈도우로 계속되는 경우에, 윈도우 내의 열 축적이 피부의 표피에 대한 손상(예를 들어, 화상 및 물집 형성)을 유발할 가능성이 있다. 따라서, 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따르면, 윈도우 내의 플라즈마 형성을 검출하고 이것이 발생할 때 처리를 감소 및/또는 중지시키기 위해 피드백을 이용하는 것이 유리할 수 있다.
상기로부터, 처리 중의 플라즈마 형성은 처리에 유리할 수도 해로울 수도 있다는 것이 이해될 수 있다. 따라서, 플라즈마 검출을 제공하는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 시스템 및 방법은 플라즈마의 특성들을 검출할 수 있고, 조직 처리에 유익한 플라즈마와 조직 처리에 유해할 수 있는 플라즈마를 실시간으로 연속적으로 구별할 수 있다.
본 개시내용의 특정 예시적인 실시예에 따르면, 처리 디바이스의 관점에서 처리되는 조직을 이미징하고, 이 뷰를 의사(practitioner)에 의한 관찰을 위해 스크린 상에 투영하는 것이 바람직할 수 있다. 하나의 예시적인 상황에서, 처리 디바이스의 배치는 통상적으로, 처리되는 조직의 의사의 시야를 차단한다. 따라서, 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 조직 이미징은 영향을 받은 조직을 표적화하기 위한 처리 디바이스의 정확한 배치를 용이하게 할 수 있다. 추가로, 많은 색소 상태의 처리의 목표가 심미적이기 때문에(예를 들어, 피부의 외관을 개선하기 때문에), 피부의 이미지는 처리의 예시적인 결과가 확인될 수 있도록 이미징 동안 반복가능한 이미징 조건(예를 들어, 조명 및 거리) 하에서 일관되게 획득될 수 있다. 상기 문제 중 일부를 해결하려는 시도는 그 전체가 본 명세서에 참조로 통합되는, 제이. 바워커(J. Bhawalkar) 등의 "처리 장치에 대한 피드백 감지(Feedback Detection for a Treatment Device)"라는 제목의 계류 중인 미국 특허 출원 제16/447,937호에서 찾아볼 수 있다.
추가로, 많은 피부과학적(dermatological) 및 미용 상태(cosmetic conditions)의 성공적인 처리는 (종종 EMR-기반 디바이스로의) 다수의 처리를 필요로 한다. 처리 파라미터는 대체로 환자 특정적이고, 시간 경과에 따른 처리 진행은 관찰하기 어려울 수 있다. 적어도 이들 이유로, 환자 및 처리 데이터를 캡처, 문서화, 및 분석하는 것이 진행중인 처리를 알리는 데 바람직하다. 그러나, 현재는 이들 데이터 관련 활동을 수행하기에 적합한 처리 플랫폼이 존재하지 않는다.
색소 상태, 예컨대 기미를 앓고 있는 사람들은 그들의 상태에 대한 EMR-기반 처리가 폭넓게 이용가능하게 될 것을 오랫동안 희망하였다. 따라서, 하기에 보다 상세히 논의된 바와 같이, 표적 조직 내의 초점 영역의 반복가능한 깊이 위치설정을 용이하게 하는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 EMR-기반 처리 시스템이 제공될 수 있다.
본 개시내용의 목적 중 하나는 처리가 매우 어려운 것(예를 들어, 기미)을 포함하나 이에 제한되지는 않는 피부과학적 및 미용 상태(들)의 처리를 용이하게 할 수 있는 피드백 및 분석 시스템, 방법 및 컴퓨터 액세스 가능 매체를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 개시내용의 특정 예시적인 실시예에 따르면, 플라즈마 이벤트를 검출 및 기록하여 처리 안전성 및 유효성을 문서화 및 추적하고, 처리된 조직을 이미징하여 EMR을 적어도 하나의 환자의 처리 영역 및/또는 처리로 정확하게 전달하기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 액세스 가능 매체가 제공될 수 있다. 이들 능력은 EMR-기반 시스템으로 피부 색소침착 및 다른 처리하기 어려운 피부 상태의 광범위한 성공적인 처리를 현재 방해하는 다수의 기술적 문제를 해결할 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 환자의 피드백 검출 및/또는 처리를 용이하게 하기 위한 다양한 시스템, 방법 및 컴퓨터 액세스 가능 매체가 제공될 수 있다. 예를 들어, 환자(들)에 대한 데이터를 수집하기 위한 데이터 수집 시스템(data collection system), 및 원격 네트워크에 대한 액세스를 인증하고, 수집된 환자 데이터를 집계하고, 집계된 환자 데이터를 원격 네트워크와 통신하는 데이터 저장 디바이스 상에 저장하고, (선택적으로) 원격 네트워크와 통신할 수 있는 모듈(예를 들어, 서비스 모듈)에 액세스하기 위한 제어기를 이용하는 것이 가능하다. EMR 빔을 생성하도록 구성된 전자기 방사선("EMR") 소스가 제공될 수 있다. EMR 빔을 (i) 광학 축을 따라 그리고 (ii) 적어도 하나의 환자의 조직의 표면 아래에 위치한 초점 영역, 및 광학 축을 따라 초점 영역과 광학 배열(optics arrangement) 사이의 초점 영역으로부터 떨어져 미리 결정된 거리에 위치한 윈도우에 수렴시키거나 포커싱도록 구성될 수 있는 광학계 구성(예를 들어, 초점 광학계)이 제공될 수 있다. 윈도우는 EMR 빔을 투과시키고, 조직의 표면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 광학 배열은 폴딩된 페츠발 렌즈(folded Petzval lens)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 다른 예시적인 실시예에서, 모듈은 서비스 모듈에 대한 액세스를 인증함으로써 액세스될 수 있다. 원격 네트워크는 (i) 금융(예를 들어, 지불) 합의(financial agreement)가 성립된 것, (ii) 금융 거래(financial transaction)(예를 들어, 지불)가 수신된 것, 및/또는 (iii) 금융 거래가 계류중인 것을 검증함으로써 액세스될 수 있다. 원격 네트워크는, 예를 들어, (i) 처리, (ii) 환자, (iii) 가입, (iv) 이미지, 및/또는 (v) 서비스 모듈에 대한 수수료의 지불을 용이하게 함으로써 액세스될 수 있다. 서비스 모듈은 이미지 인식 모듈, 컴퓨터 비전 모듈, 전자 건강 레코드 모듈, 및/또는 임상 의사 결정 지원 모듈을 포함할 수 있다. 환자 데이터는 환자 조직의 이미지, 환자의 나이, 처리 세션 정보, 환자 통증 점수, 데이터 수집 파라미터, 및/또는 EMR 기반 처리 파라미터를 포함할 수 있다. 데이터 수집 시스템은 윈도우와 접촉하는 조직으로부터 환자 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 데이터 수집 시스템 및 광학 배열 둘 다는 윈도우에 공간적으로 정합될 수 있다(spatially registered).
본 개시내용의 예시적인 실시예에 따르면, 국소 약물, 주사 가능 약물, 및/또는 경구 전달 약물을 포함할 수 있는 약물-기반 처리가 수행될 수 있다. 전자기 방사선(EMR) 빔은 초점 영역에 수렴될 수 있고, 이러한 수렴은 0.3 이상의 개구수(NA, numerical aperture)에서 수행될 수 있다. 환자(들)의 데이터를 수집하는 것은, 예를 들어, 조직의 표면을 조명하고, 조직의 표면으로부터 이미지 평면으로 광을 지향시키고; 이미지 평면에서 광을 감지함으로써 수행될 수 있다. 환자(들)의 데이터는 (i) 사용자 인터페이스를 사용하여 환자 데이터를 입력하거나, (ii) 환자 데이터를 포함하는 다른 네트워크 촉진 디바이스(network facilitating device)와 인터페이싱함으로써 수집될 수 있다. 환자(들)의 데이터는 또한 광음향 이미징(photoacoustic imaging), 카메라, 피부경 서브시스템(dermatoscope subsystem), 현미경 서브시스템, 공초점(confocal) 현미경 서브시스템, 플라즈마 검출 서브시스템, 및/또는 윈도우 참조(window referencing) 서브시스템에 의해 수집될 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 실시예의 이들 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 청구범위와 함께 취해질 때, 본 개시내용의 예시적인 실시예의 하기 상세한 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다.
본 개시내용의 추가의 목적, 특징 및 이점은 본 개시내용의 예시적 실시예들을 보여주는 첨부 도면과 함께 취해지는 하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면에서:
도 1은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 전자기 방사선(EMR) 처리 및 환자 데이터 수집, 저장, 및 분석을 위한 장치의 블록도이다.
도 2는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, EMR 처리 및 환자 데이터 수집, 저장, 및 분석을 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 환자 데이터 저장의 블록도이다.
도 4는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 도 1의 예시적인 장치를 사용하여 동작하는 환자 데이터 분석 서비스 모듈의 블록도이다.
도 5는 본 개시내용에 따른 처리 시스템의 예시적 실시예의 예시이다.
도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 방법 및 시스템을 이용할 수 있는, 피부의 진피 층의 색소침착된 영역에 포커싱된 EMR 빔의 예시적인 예시이다.
도 7a는 멜라닌에 대한 예시적인 흡광도 스펙트럼(absorbance spectrum) 그래프이다.
도 7b는 헤모글로빈에 대한 예시적인 흡광도 스펙트럼 그래프이다.
도 8은 멜라닌 및 정맥혈의 흡수 계수 및 피부에서의 광의 산란 계수 대(vs) 파장의 그래프를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 예시적 실시예에 따른 처리 시스템의 블록도이다.
도 10은 본 개시내용의 예시적 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.
도 11은 본 개시내용의 다른 예시적인 실시예에 따른, 현미경 부착물(microscope attachment)을 갖는 광학 시스템의 개략도이다.
도 12는 본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따른, 섬유 결합기 부착물(fiber coupler attachment)을 갖는 광학 시스템의 개략도이다.
도 13은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 예시적인 플라즈마 검출 방법을 실행하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 플라즈마 검출 시스템의 도면이다.
도 15는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 예시적인 윈도우 참조 절차를 구현하기 위한 흐름도이다.
도 16a는 본 개시내용의 예시적 실시예에 따른 윈도우 참조 시스템의 도면이다.
도 16b는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 윈도우 참조 시스템의 예시적인 성능(performance)의 예시이다.
도 17은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 이미징 및 방사선-기반 처리(들)의 방법에 대한 흐름도이다.
도 18은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 이미징 및 방사선-기반 처리 시스템의 도면이다.
도 19a는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 예시적인 스티칭된 이미지(stitched image)이다.
도 19b는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 스티칭을 이미징하기 위한 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 19c는 본 개시내용의 일부 예시적인 실시예에 따른, 키포인트 검출 절차가 적용된 조직의 2개의 예시적인 이미지의 예시이다.
도 19d는 본 개시내용의 일부 예시적인 실시예에 따른, 인라이어 매칭(inlier matching)을 강조하는 함께 병합된 2개의 예시적인 이미지의 예시이다.
도 19e는 본 개시내용의 일부 예시적인 실시예에 따른, 스티칭된 이미지들의 예시적인 언블렌딩된 모자이크(unblended mosaic)의 예시이다.
도 19f는 본 개시내용의 일부 예시적인 실시예에 따른, 스티칭된 이미지들의 예시적인 블렌딩된 모자이크의 예시이다.
도 19g는 본 개시내용의 일부 예시적인 실시예에 따른, 스티칭된 이미지들의 예시적인 최종 모자이크의 예시이다.
도 20은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, EMR 처리 및 처리된 조직의 시각화를 위한 예시적인 장치의 도면이다.
도 21은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, EMR 처리 및 처리된 조직의 시각화를 위한 방법의 흐름도이다.
도 22는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 예시적인 광선 트레이스(ray trace)의 예시이다.
도 23은 본 개시내용의 예시적 실시예에 따른 회절 제한 내시경 이미징 시스템(diffraction limited endoscope imaging systems)에 대한 예시적 변조 전달 함수(MTF, modulation transfer function) 그래프이다.
도 24는 본 개시내용의 예시적 실시예에 따른 예시적인 내시경 이미징 시스템의 예시적인 구성의 예시적인 이미지이다.
도 25a 내지 도 25c는 도 24의 예시적인 구성을 사용하여 생성된 예시적인 이미지이다.
도 26은 본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 예시적인 광선 트레이스의 예시이다.
도 27은 본 개시내용의 예시적 실시예에 따른 데이터 수집 및 처리 디바이스/시스템의 다른 예시적 실시예의 예시이다.
도 28은 본 개시내용의 예시적 실시예에 따른, 데이터 수집 및 처리 디바이스/시스템의 또 다른 예시적 실시예의 예시이다.
도면은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 것이 주목된다. 도면은 단지 본 명세서에 개시된 주제의 통상적인 양태만을 도시하도록 의도되고, 따라서 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로서 간주되어서는 안 된다. 본 명세서에 구체적으로 설명되고 첨부 도면에 도시된 시스템, 디바이스, 및 방법은 비한정적인 예시적인 실시예들 및 첨부된 청구범위이다.
본 명세서에 개시된 방법들 및 디바이스들의 구조, 기능, 제조 및 사용의 원리의 전반적인 이해를 제공하기 위해 특정 예시적인 실시예들이 이제 설명될 것이다. 이들 실시예의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 도시되어 있다. 본 명세서에 구체적으로 설명되고 첨부 도면에 도시된 디바이스, 시스템 및 방법은 비한정적인 예시적인 실시예들이고, 본 개시내용의 범위는 수정되거나, 추가되거나, 다른 방식으로 적절해질 수 있는 청구범위에 의해서만 정의된다는 것을 이 분야의 기술자는 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련하여 도시되거나 설명된 예시적인 특징들은 다른 실시예들의 특징들과 조합될 수도 있다. 이러한 예시적인 수정 및 변경은 본 개시내용의 범위 내에 포함되도록 의도되고, 어떠한 방식으로도 본 개시내용의 임의의 실시예를 제한하지 않는다.
본 개시내용의 예시적인 실시예들은, 예를 들어 기미와 같은 피부의 색소 상태의 외관을 개선하기 위한 그러한 색소 상태의 예시적인 처리와 관련하여 본 명세서에서 상세하게 논의된다. 그러나, 본 개시내용의 예시적인 실시예들은 임의의 제한 없이 다양한 다른 색소 및 비-색소 상태 및/또는 다른 조직 및 비-조직 표적의 처리를 위해 이용 또는 구현될 수 있다. 색소 상태의 예는, 예를 들어, 염증후 과다색소침착(PIH), 눈 주위의 어두운 피부, 검은 눈, 카페오레 얼룩, 베커 모반, 오타 모반, 선천성 멜라닌세포 모반, 모반(주근깨) 및 흑색점을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 처리될 수 있는 색소침착된 조직 및 구조의 추가의 예는 헤모시데린 풍부 구조, 색소침착된 담석, 문신-함유 조직, 및 루테인, 제아크산틴, 로돕신, 카로티노이드, 빌리베르딘, 빌리루빈 및 헤모글로빈 풍부 구조를 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 비-색소침착 구조, 조직 및 상태의 처리를 위한 표적의 예는 모낭, 모간, 혈관 병변, 감염성 상태, 피지선, 여드름 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
다양한 피부 상태를 처리하기 위한, 예컨대 미용 목적을 위한 예시적인 방법 또는 절차는 본 명세서에 설명된 예시적인 시스템, 디바이스 등을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 방법 및/또는 절차가 의사에 의해 수행될 수 있지만, 비-의사, 예컨대 미용사 및 다른 적절히 훈련된 직원은 의사 또는 또 다른 의료 전문가의 감독 하에 또는 감독 없이 다양한 피부 상태를 처리하기 위해 본 명세서에 설명된 예시적인 시스템들 및/또는 디바이스들을 이용할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 개시내용에서, 예시적인 실시예들의 유사-명명된 컴포넌트들은 일반적으로 유사한 특징들을 가질 수 있고, 따라서 특정 예시적인 실시예 내에서, 각각의 유사-명명된 컴포넌트의 각각의 특징은 반드시 완전히 상세히 설명될 필요는 없다. 추가적으로, 선형 또는 원형(linear or circular) 치수가 이 개시된 예시적인 시스템들, 디바이스들, 및 방법들의 설명에 사용되는 경우, 이러한 치수는 이러한 시스템들, 디바이스들, 및 방법들과 함께 사용될 수 있는 형상의 유형을 제한하도록 의도된 것은 아니고, 확실히 예시적이다. 이 분야의 기술자는 이러한 선형 및 원형 치수에 대한 등가물이 임의의 기하학적 형상에 대해 용이하게 결정될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 시스템들 및 디바이스들, 및 그 컴포넌트의 크기 및 형상은 시스템들 및 디바이스들이 사용될 수 있는 대상의 해부학, 예시적인 시스템들 및 디바이스들이 사용될 컴포넌트들의 크기 및 형상, 및 시스템들 및 디바이스들이 사용될 예시적인 방법 및 절차에 적어도 의존할 수 있고, 확실히 예시적이다.
예를 들어, 전자기 방사선(EMR)(예를 들어, 레이저 빔)을 조직 내의 처리 영역에 포커싱할 수 있는 예시적인 높은 개구수(NA) 광학 처리 시스템이 설명된다. 달리 나타내지 않는 한, 용어 EMR, EMR 빔, 및 레이저 빔은 본 명세서에서 상호 교환가능하게 사용된다. 본 개시내용의 다양한 예시적인 실시예에 따르면, 포커싱된 레이저 빔은 주변 조직을 해치지 않으면서 처리 영역에 광학 에너지를 전달할 수 있다. 전달된 광학 에너지는, 예를 들어, 주변 영역들(예를 들어, 위에 놓인 표피 층, 진피 층의 다른 부분 등)에 영향을 미치지 않으면서, 피부의 진피 층의 처리 영역 내의 색소침착된 발색단들(pigmented chromophores) 및/또는 표적들을 파괴할 수 있다. 다른 예시적인 구현에서, 전달된 광학 에너지는 문신 제거 또는 변경, 또는 헤모글로빈-관련 처리를 유발할 수 있다.
광 또는 광학 에너지를 사용하여 피부 상태를 처리하기 위한 예시적인 방법들, 시스템 및 디바이스들은 미국 특허 출원 공개 제2016/0199132호(발명의 명칭: "피부 기미를 치료하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Treating Dermal Melasma)") 및 미국 가출원 제62/438,818호(발명의 명칭: "피부 기미의 선택적 치료를 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Selective Treatment of Dermal Melasma)")에 설명되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조로 통합된다.
일반적으로, 조직에서의 색소 상태의 처리를 위한 예시적인 시스템들, 디바이스들 및 방법들이 제공된다. 본 명세서에 보다 상세히 논의된 바와 같이, 예시적인 시스템들, 디바이스들 및 방법들은 표적 조직에 미리 결정된 양의 에너지를 전달하기 위해 전자기 방사선(EMR), 예컨대 레이저 빔을 사용할 수 있다. EMR은 초점 영역에 포커싱될 수 있고, 초점 영역은 표적 조직에 대해 임의의 방향으로 병진 또는 회전될 수 있다. 미리 결정된 양의 방사선은 색소 상태를 보이는 조직의 부분을 열적으로 파괴하거나 달리 손상시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 미리 결정된 양의 에너지는 색소 상태의 처리를 위해, 예컨대 그의 외관을 개선하기 위해 표적 조직 내의 임의의 위치에 전달될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 전자기 방사선(EMR) 처리 및 환자 데이터 수집, 저장, 및 분석을 위한 시스템(100)이 설명되고 도시된다. 도 1에 도시된 예시적인 시스템(100)은 EMR-기반 처리 시스템(110)을 포함할 수 있다. 예시적인 EMR-기반 처리 시스템은 하기에 상세히 설명되고, 레이저 빔을 생성하기 위한 레이저 소스(예를 들어, 섬유 레이저, Q-스위치 Nd-YAG, 다이오드 펌핑 고체 상태[DPSS] 레이저 등)을 포함할 수 있다. 레이저 빔은 높은 개구수(NA)(예를 들어, 0.2 초과)에서 레이저 빔을 윈도우로부터 빔을 따라 미리 결정된 거리에(예를 들어, 일반적으로 빔 경로에서 광학 축을 따라 레이저 소스로부터 멀리) 위치하는 초점 영역으로 수렴시키도록 구성된 초점 광학계(예를 들어, 비구면 렌즈)와 광학적으로 통신할 수 있다. 윈도우는 수렴 레이저 빔을 투과시키고, 환자의 조직의 외부 표면과 접촉하여, 초점 영역을 조직 내에(종종 조직 내에서 미리 결정된 깊이에) 위치시키도록 구성될 수 있다. 예시적인 시스템은 또한 데이터 수집 시스템(112)을 포함할 수 있다. 예시적인 데이터 수집 시스템(112)은 아래에서 더 상세히 설명된다. 데이터 수집 시스템은 환자, 수행되는 처리, 및/또는 시스템 중 적어도 하나에 관한 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 데이터 수집 시스템은 환자 데이터를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시예에서, 데이터 수집 시스템은 조직의 표면을 조명하도록 구성된 조명 소스, 조직의 표면으로부터의 광을 윈도우를 통해 센서 평면으로 지향시키도록 구성된 광학 배열(optical arrangement), 및 센서 평면에서 광을 감지하도록 구성된 카메라 센서를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 데이터 수집 시스템은 감지되지 않은 데이터를 수집할 수 있다. 수집된 환자 데이터는 복수의 이미지를 포함할 수 있다. (예를 들어, 제어기에 의한) 수집된 환자 데이터의 집계는 복수의 이미지를 함께 스티칭함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시예에서, 데이터 수집 시스템은 사용자에 의해 수동으로 입력된 환자 데이터를 수용하도록 구성된 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 데이터 수집 시스템은 다른 네트워크 인에이블드 디바이스(network enabled device)(예를 들어, 전자 의료 레코드)로부터의 데이터를 수용하도록 구성된 시스템 인터페이스를 포함한다.
데이터 수집 시스템(112) 및 처리 시스템(110) 둘 다는 제어기(114)와 통신할 수 있다. 제어기(114)는 처리 시스템(110)에 의해 실행되는 파라미터를 제어할 뿐만 아니라 데이터 수집 시스템(112)에 의해 수집된 데이터를 처리할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 데이터 수집 시스템(114)으로부터의 데이터는 처리 시스템(110)의 처리 파라미터를 제어하기 위한 기초로서 사용될 수 있다. 예시적인 처리 파라미터는, 예를 들어, 레이저 펄스 지속기간, 레이저 전력, 레이저 펄스 에너지, 레이저 반복률, 초점 영역 위치(예를 들어, 조직 내 깊이), 초점 영역 스캔 속도, 초점 영역 스캔 경로 등을 포함할 수 있다. 제어기(114)는 하나 이상의 네트워크(116) 및/또는 다른 통신 시스템 및/또는 네트워크에 연결될 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시예에서 제어기(114)는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 통해 근거리 네트워크(LAN)에 연결될 수 있다. 일부 다른 예시적인 실시예에서, 제어기(114)는 무선 어댑터를 통해 무선 근거리 네트워크(WLAN)(예를 들어, Wi-Fi)에 연결될 수 있다. 이러한 네트워크(들)(116)는 궁극적으로 원격 네트워크(118)에 의해 액세스 가능할 수 있다. 원격 네트워크(118)는 데이터 저장소(120)(예를 들어, 하나 이상의 하드 드라이브, 메모리 디바이스 등) 및 하나 이상의 서비스 모듈(122A-122C)에 그리고/또는 그로부터(예를 들어, 그 사이에) 통신을 제공할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 데이터 저장소(120)는 데이터(예를 들어, 환자 데이터)가 안전하게 저장될 수 있는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 서비스 모듈(122A-122C)은 서비스(예를 들어, 환자 데이터 분석)를 수행하는 데 사용될 수 있는 자원(예를 들어, 애플리케이션)을 제공할 수 있다. 원격 네트워크(118)는 (일부 예시적인 실시예에서) 가상 네트워크일 수 있고, 따라서 데이터 저장소(120) 및 하나 이상의 서비스 모듈(122A-C)이 함께 위치할 것을 요구하지 않는다.
제어기(116)는 액세스 제어 시스템(124)에 의한 인증 후에 원격 네트워크(118)에 액세스할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 액세스 제어 시스템(124)은 크리덴셜(credentials), 예를 들어, 로그인, 패스워드 등에 대해 제어기(116)에 질의한다. 액세스 제어 시스템(124)은 -일부 예시적인 실시예에서- 금융 프로세스가 수행된 후에만 또는 금융 프로세스를 수행하도록 보증된 후에만 원격 네트워크(124)에 대한 액세스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 원격 네트워크(118)에 대한 액세스는 -특정의 예시적인 실시예들에서- 시스템(100)의 사용자(또는 시스템(100)에 대한 임의의 다른 관심 당사자)가 수수료를 지불한 후에만 승인될 수 있다. 수수료 구조는 -특정의 예시적인 실시예들에서- 다음과 같은 배열들: 처리당 수수료, 환자당 수수료, 시스템 사용자당 수수료, 시스템당 수수료, 가입에 대한 수수료(즉, 액세스 기간에 대한 수수료), 데이터 저장에 대한 수수료, 및 데이터 모듈에 대한 수수료 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 제어기(116)는 (제어기 상에 국지적으로 또는 원격적으로) 파일에 유지되는 지불 구성들로 전자적으로 수수료의 지불을 실행할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 이 도면은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 전자기 방사선(EMR) 처리 및 환자 데이터 수집, 저장, 및 분석을 위한 방법의 흐름도(200)를 도시한다. 도 2에 예시된 바와 같이, 데이터는 절차(210)에서 수집될 수 있다. 데이터는 처리를 받고 있는 환자와 관련될 수 있다. 예를 들어, 환자 데이터는 -일부 경우에- 환자 조직의 디지털 이미지, 환자의 나이, 처리 세션 정보, 환자 통증 점수, 데이터 수집 파라미터, 및/또는 전자기 방사선(EMR)-기반 처리 파라미터를 포함할 수 있다. 환자 데이터는 처리를 받고 있는 조직의 하나 이상의 디지털 이미지뿐만 아니라 환자 또는 처리에 대한 다른 관련 정보(예를 들어, 처리 파라미터, 환자 피드백 등)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 예시적인 실시예에서, 환자 데이터는 저장을 위해 집계될 수 있다. 데이터 집계의 예시적인 방법은, 예를 들어, 데이터 세트들의 조합, 이미지들의 스티칭, 데이터와 공통 변수(예를 들어, 환자 ID, 처리 날짜 등)의 링킹(linking)을 포함하는 절차를 포함할 수 있다.
절차(212)에서, 원격 네트워크(예를 들어, 원격 네트워크(118))에 대한 액세스가 인증될 수 있다. 원격 네트워크(212)에 대한 액세스를 인증하는 것은 -일부 예시적인 실시예들에서- 액세스 제어 기술을 포함할 수 있다. 액세스 제어 기술의 예는 속성-기반 액세스 제어(ABAC), 재량적 액세스 제어(DAC), 아이덴티티-기반 액세스 제어(IBAC), 강제적 액세스 제어(MAC), 조직화-기반 액세스 제어(OrBAC), 역할-기반 액세스 제어(RBAC), 및 책임-기반 액세스 제어를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 원격 네트워크에 대한 액세스를 인증하는 것은 (i) 지불 합의가 성립된 것, (ii) 지불이 이루어진 것, 및/또는 (iii) 지불이 계류 중인 것을 검증하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 원격 네트워크를 통해 인증하는 것은 수수료를 지불하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 수수료를 지불하는 것은 지불 시스템을 포함할 수 있다. 예시적인 지불 시스템은 전자 지불 시스템(예를 들어, 은행 직원의 직접 개입 없이 전자 방법을 사용하여 하나의 은행 계좌로부터 다른 은행 계좌로 지불하는 것을 용이하게 할 수 있음), 전자-상거래 지불 시스템(예를 들어, PayPal, Google Wallet 등), 및(직불 카드, 신용 카드, 전자 자금 이체, 직접 신용, 직접 직불(direct debits), 인터넷 뱅킹, 및 전자-상거래 지불 시스템과 같은) 캐시 대체물을 이용하는 지불 시스템을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 신용 카드 지불 시스템, ATM(automated teller machine) 시스템, 자동화 클리어링 하우스 시스템, RTGS(real-time gross settlement) 시스템, 또는 SWIFT 네트워킹 시스템 중 하나를 사용하여 수수료 지불이 이루어질 수 있다.
원격 네트워크에 대한 액세스가 달성되면, 예시적인 방법은 절차(214)에서 데이터를 저장함으로써 계속된다. 예를 들어, 데이터는 원격 네트워크와 통신할 수 있는 데이터 저장 디바이스 또는 시스템(예를 들어, 데이터 저장소(120))에 저장될 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 데이터 저장 디바이스 또는 시스템은 원격 네트워크를 통해 액세스가능할 수 있다. 예시적인 데이터 저장 디바이스/시스템은 데이터를 다수의 서버에 걸쳐 위치한 논리적 풀(pool)에 저장하는 클라우드 저장소를 포함할 수 있다. 데이터 저장 정보는 환자 데이터의 인가되지 않은 액세스를 방지하기 위해 환자(예를 들어, 고유한 환자 식별자)에 의해 일반적으로 조직화될 수 있다. 환자 데이터가 저장될 때, 이는 제어기뿐만 아니라 하나 이상의 서비스 모듈에 의해 액세스될 수 있다. 일부 예시적인 경우에, PACS(picturing archiving and communication system)은 피드백에 대한 데이터 포맷으로서 사용될 수 있는 물리 저장 및 DIC0M(digital imaging and communications in Medicine)을 위해 사용될 수 있다. DIC0M은 건강 레벨 7(HL7) 표준 그룹에 의해 유지되는 표준이다. 일부 실시예에서 피드백과 연관된 데이터는 클라우드 내외로 이동된다. 원격 데이터 저장소와의 데이터 교환은 -일부 예시적인 경우에- 예를 들어, 마이크로소프트 Azure 클라우드 서비스 및 구글의 Cloud Healthcare 서비스를 포함하는, 다수의 판매자에 의해 구현된 FHIR(fast healthcare interoperability resources) 서비스를 통해 수행될 수 있다.
절차(216)에서, 서비스들은 원격 네트워크(예를 들어, 클라우드 컴퓨팅)를 통해 액세스될 수 있다. 서비스들은 제어기에 이용가능한 자원들일 수 있다. 예를 들어, 서비스들은 데이터 저장 시스템 상의 선택된 데이터에 액세스하여 이를 처리할 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 서비스들은 제어기 상에서 국지적으로 처리될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 서비스들은 원격 네트워크와 통신할 수 있는 디바이스(예를 들어, 서버) 상에서 원격으로 처리될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에서, 서비스들은 제어기 상에서 국지적으로 그리고 원격으로 하이브리드 방식(hybrid manner)으로 처리된다. 일부 예시적인 경우들에서, 개별 서비스는 액세스하기 위해 추가적인 인증 및 지불을 사용할 수 있다. 예시적인 서비스들은 이미지 인식, 컴퓨터 비전, 전자 건강 레코드, 및 임상 의사 결정 지원을 포함하지만, 처리를 지원하는 임의의 모듈이 구상될 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시예들에서, 원격 서비스는 원격 사용자(예를 들어, 전문가 임상의)가 환자 데이터를 검토하고 논평하는 것을 용이하게 할 수 있다. 원격 사용자는 -일부 예시적인 경우들에서- 진단을 할 수 있고, 처리 계획을 고안할 수 있고/있거나, 환자에게 달리 이용가능하지 않을 가치있는 통찰력을 제공할 수 있다.
또한, 절차(218)에서, 전자기 방사선(EMR)-기반 처리가 수행될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, EMR-기반 처리는 수집된 데이터, 원격 저장된 데이터, 및/또는 원격 액세스 서비스를 이용한다. 예를 들어, 색소침착 병변의 예시적인 진행중인 처리에서, 의사는 먼저 이전 처리 전후에 찍은 이미지를 볼 수 있고, 이어서 임상 이미지에 기초하여 처리 파라미터를 적정할 수 있다. 다른 예에서, 의사는 이전 처리에 관련된 정보에 더하여 색소침착 병변에 관하여 획득된 이미지를 포함할 수 있는 전자 건강 레코드에 액세스할 수 있다. 본 개시내용의 다양한 예시적인 실시예에 따른 EMR-기반 처리를 위한 시스템, 디바이스 및 방법의 기술적 설명은 본 명세서에 보다 상세히 설명된다.
예시적인 방법(200)의 예시적인 흐름도가 모든 다른 단계 후에 발생하는 예시적인 처리를 예시하지만, 그 안에 도시되거나 그 안에 도시되지 않은 임의의 다른 단계 전에, 동안, 그리고/또는 후에 처리가 발생하는 것이 가능하다. 예를 들어, 본 개시내용의 다른 예시적인 처리에 따르면, 임상의는 먼저 색소침착된 병변에 대해 레이저 처리를 수행할 수 있고, 이어서 임상의는 레이저 파라미터 및 처리 후 조직의 이미지를 포함하는, 처리와 관련된 데이터를 수집할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 시스템(100)은 본 개시내용의 예시적 실시예에 따라, 데이터(예를 들어, 조직의 디지털 이미지)를 원격으로 저장하기 위해 그 안에 도시되어 있다. 시스템(100)은 병변(312)을 갖는 조직의 가장 최근 이미지(310)를 캡처한 후에 도 3에 도시되어 있다. 가장 최근 이미지(310)는 이어서 하나 이상의 네트워크(116)를 통해 데이터 저장 시스템(316)에 업로드될 수 있다. 특정 예시적 실시예들에서, 데이터 저장 시스템(315)에 대한 액세스는 액세스 제어 시스템(318)에 의해 제어될 수 있다. 데이터 저장 시스템 내에서, 가장 최근 이미지(310)는 동일한 병변(312)의 이전 이미지와 함께 그룹화될 수 있다. 제1(가장 오래된) 이미지(320), 제2(두 번째로 오래된) 이미지(322) 및 제3(세 번째로 오래된) 이미지(324)는 모두 데이터 저장 시스템(316) 내에서 함께 그룹화된 것으로 도시된다. 병변의 각각의 예시적 이미지는 EMR-기반 처리 전에 상이한 시간에 취해졌다. 예를 들어, 예시적 EMR-기반 처리들은 수 주(예를 들어, 6주) 간격으로 수행될 수 있다. 색소침착된 병변(312)은 세션들 사이에서 유병률(prevalence)이 감소함에 따라 처리에 잘 반응할 수 있다. 특정 예시적 실시예들에서, 저장된 디지털 데이터는 처리의 레코드를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 특정 예시적 실시예들에서, 이들 예시적 이미지는 전자 의료 레코드의 구성요소들(constituents)로서 사용될 수 있다. 전자 의료 레코드에 더하여, 본 개시내용의 예시적 실시예에 따라 임의의 수의 추가 데이터 서비스가 플랫폼을 통해 액세스될 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 예시적 실시예에 따른 서비스 모듈(410A-410D)의 어레이에 액세스하도록 구성된 시스템(100)(도 1의 시스템(100)과 동일하거나 유사할 수 있음)을 도시한다. 예시적인 시스템(100)은 하나 이상의 네트워크(116)를 통해 서비스에 액세스할 수 있다. 일부 예시적 실시예에서, 서비스 모듈(410A-410D)에 대한 액세스는 액세스 제어 시스템(418)(도 1의 액세스 제어 시스템(118)과 동일하거나 유사할 수 있음)을 사용하여 제어될 수 있다. 제1 서비스 모듈(410A)은 처리 파라미터 권장 애플리케이션(treatment parameter recommendation application)일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예시적 실시예에 따르면, 제1 서비스 모듈(410A)의 처리 파라미터 권장 애플리케이션은 하나 이상의 절차 및/또는 알고리즘을 사용하여, 선택된 데이터에 기초하여 권장 처리 파라미터를 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 제1 서비스 모듈(410A)의 처리 파라미터 권장 애플리케이션은 입력으로서 처리될 조직의 이전 처리(pretreatment) 이미지를 수신하고, 이를 분석하여 권장 처리 파라미터를 결정할 수 있다. 특정 예시적 실시예들에서, 처리 파라미터 권장 애플리케이션은 인공 지능을 사용하여 그의 권장을 행할 수 있다. 권장될 수 있는 예시적 처리 파라미터는 하기에 보다 상세히 설명된다.
제2 서비스 모듈(410B)은 기계 비전(machine vision) 모듈일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 이 모듈은 기계 비전 툴을 시스템(100)에 제공할 수 있다. 예시적인 기계 비전 자원은, 예를 들어, 이미지 인식, 이미지 등록, 스티칭, 필터링, 임계화(thresholding), 픽셀 카운팅, 분할(segmentation), 에지 검출, 컬러 분석, 블롭 검출(blob detection), 신경망/딥 러닝(deep learning), 패턴 인식, 및 바코드 판독을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서 컴퓨터 비전 서비스 모듈은 이용가능한 소프트웨어 툴키트(예를 들어, OpenCV, TensorFlow, 및 CUDA)를 사용하여 작성될 수 있다. 본 개시내용의 일부 예시적인 실시예에서, 기계 비전-기반 서비스 모듈은 조직 상의 병변의 존재를 검출하고 병변 위치를 처리 시스템(110)에 등록하는 데 사용될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 기계 비전-기반 서비스 모듈은 처리의 진행을 등급화하는데 사용될 수 있고, 이전 및 이후에 취해진 이미지를 비교함으로써 그렇게 한다. 또 다른 실시예에서, 기계 비전-기반 서비스 모듈은 컬러 분석으로부터 처리를 받고 있는 환자의 피부 유형을 결정할 수 있다.
제3 서비스 모듈(410C)은 전자 건강 레코드 모듈일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 전자 건강 레코드 모듈은 개별 환자와 관련된 일부, 대부분 또는 모든 저장된 데이터를 조직화하고 제공할 수 있다. 환자는 EMR-기반 처리에 상이하게 반응할 수 있다(예를 들어, 환자 피부는 EMR에 대해 다소 내성이 있을 수 있다). 그 결과, 진행중인 EMR-기반 요법(therapy)이 개별화된 처리를 수행하는데 사용될 수 있다. 각각의 개별 환자에 대해 맞춤형인 처리 계획을 생성하기 위해, 대부분의 또는 모든 관련 환자 데이터가 단일 위치에서 의사에게 액세스 가능하거나 또는 단일 위치에서 액세스 가능한 것이 중요하고/하거나 유익할 수 있다. 전자 건강 레코드 모듈(410B)은 의사가 이전 처리로부터의 환자 데이터(예를 들어, 조직의 이미지)에 액세스하여 보는 것을 용이하게 할 수 있다.
제4 서비스 모듈(410C)은 임상 결정 지원(clinical decision support) 모듈일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 임상 결정 지원 모듈은 환자 데이터를 이용하여 임상 결정 지원을 도울 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 예시적인 임상 결정 지원 모듈은 처리의 가능성 있는 결과를 예측할 수 있다. 예시적인 임상 결정 지원 시스템 서비스 모듈은 이진 이벤트 발생(binary event occurring)(예를 들어, 환자의 색소침착된 병변이 성공적으로 처리됨)의 확률을 정량화하기 위해 수신자 동작 특성 곡선(receiver operating characteristics curve) 아래의 면적을 계산할 수 있다.
전술한 서비스 모듈들이 위에서 상세히 설명되었지만, 임상의, 환자, 또는 임상 관리의 요구를 해결하는 임의의 수의 추가의 서비스 모듈이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적 실시예에서 추가의 서비스 모듈은, 실제로 환자를 직접 볼 필요 없이, 환자 데이터에 대한 피드백을 제공할 수 있는 건강 전문가(예를 들어, 전문 임상의)에 의해 사용될 수 있는 원격 제어기에 대한 원격 액세스를 포함할 수 있다. 추가로, 본 개시내용의 특정 예시적 실시예들에서, EMR-기반 처리는 약물(예를 들어, 국소, 경구, 및 주사 가능)로 증강된다.
예를 들어, 본 개시내용의 예시적인 실시예들에 따른 전자기 방사선(EMR) 처리 및 환자 데이터 수집, 저장 및 분석을 위한 예시적인 시스템, 디바이스 및 방법이 설명된다. 예시적인 EMR-기반 처리 시스템(110) 및 데이터 수집 시스템(112)에 대한 추가의 설명이 하기에 제공된다.
특히, 도 5는 본 개시내용의 다른 예시적인 실시예에 따른 처리 시스템(510)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 5에 제시된 바와 같이, 처리 시스템(510)은 탑재 플랫폼(512), 방출기(emitter, 514) 및 제어기(516)를 포함할 수 있다. 탑재 플랫폼(512)은 1개 이상의 조작기 또는 아암(520)을 포함할 수 있다. 아암(520)은 대상체(524)의 표적 조직(522) 상에서 다양한 처리를 수행하기 위해 방출기(514)에 결합될 수 있다. 탑재 플랫폼(512) 및 방출기(514)의 예시적인 동작은 사용자에 의해, 수동으로 또는 제어기(516)를 사용하여(예를 들어, 사용자 인터페이스를 통해) 지시될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들(도시되지 않음)에서, 예시적인 방출기는 핸드헬드 폼 팩터(hand-held form factor)를 가질 수 있고, 탑재 플랫폼(512)은 생략될 수 있다.
방출기(514) 및 제어기(516)(및 선택적으로 탑재 플랫폼(512))은 임의의 적합한 통신 프로토콜에 따라 임의의 적합한 유형의 신호(예를 들어, 전기, 광학, 적외선 등)를 운반하는 임의의 적합한 유형의 유선 및/또는 무선 통신 링크일 수 있는 통신 링크(526)를 통해 서로 통신할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 제어기(516)는 방출기(514)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 제어기(516)는 EMR(530)의 이동을 제어할 수 있다. 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 방출기(514)는 EMR(530)의 방출을 위한 소스(532) 및 EMR(530)의 조작을 위한 스캐닝 시스템(534)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 스캐닝 시스템(534)은 EMR(530)을 초점 영역에 포커싱하고 이 초점 영역을 공간 내에서 병진 및/또는 회전시키도록 구성될 수 있다. 제어기(516)는 하나 이상의 선택된 특성들, 예컨대 파장, 전력, 반복률(repetition rate), 펄스 지속기간(pulse duration), 펄스 에너지, 포커싱 특성들(예를 들어, 초점 볼륨, 레일리 길이(Raleigh length) 등)을 갖는 EMR(530)을 방출하도록 소스(532)에 명령하기 위해 통신 링크(526)를 통해 소스(532)에 신호를 전송할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기(516)는 하나 이상의 병진 및/또는 회전 동작에서 표적 조직(522)에 대해 EMR(530)의 초점 영역을 이동시키도록 스캐닝 시스템(534)에 명령하기 위해 통신 링크(526)를 통해 스캐닝 시스템(534)에 신호를 전송할 수 있다.
처리 시스템(510)의 예시적인 실시예들 및 예시적인 방법들은, 예를 들어 진피 층과 같은 피부 조직 내의 표적과 관련하여 본 명세서에 논의된다. 그러나, 예시적인 실시예들은 임의의 제한 없이 대상체의 임의의 위치에서 임의의 조직의 처리를 위해 이용될 수 있다. 비-피부 조직의 예는 점막 조직, 생식기 조직, 내부 기관 조직, 및 위장관 조직의 표면 및 표면하 영역을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 시스템(들), 디바이스(들) 및 방법들을 사용하여 피부 조직 내의 진피 층의 색소침착된 영역 내로 포커싱된 레이저 빔의 예시를 도시한 것이다. 피부 조직은 피부 표면(600) 및 상부 표피 층(610), 또는 표피를 포함하는데, 표피는 예를 들어, 얼굴 영역에서 약 30 내지 120μm 두께일 수 있다. 표피(610)는 신체의 다른 부분에서 약간 더 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 표피의 두께는 약 30μm(예를 들어, 눈꺼풀 상에서) 내지 약 1500μm (예를 들어, 손바닥 또는 발바닥 상에서)의 범위일 수 있다. 이러한 표피는 피부의 특정의 예시적인 상태, 예를 들어 건선(psoriasis)에서 상기 예보다 더 얇거나 더 두꺼울 수 있다. 기저 진피 층(620), 또는 진피는 표피(610) 아래로부터 더 깊은 피하 지방 층(도시되지 않음)까지 연장된다. 심부 또는 진피 기미를 보이는 피부는 과도한 양의 멜라닌을 함유하는 색소침착된 세포 또는 영역(630)의 모집단을 포함할 수 있다. 전자기 방사선(EMR)(650)(예를 들어, 레이저 빔)은 진피(620), 또는 표피(610) 내에 위치할 수 있는 하나 이상의 초점 영역(660) 내로 포커싱될 수 있다. EMR(650)은 멜라닌에 의해 흡수될 수 있는 하나 이상의 적절한 파장으로 제공될 수 있다. EMR 파장(들)은 다음에 설명된 하나 이상의 기준에 근거하여 선택될 수 있다.
처리 방사선의 예시적인 특성들
특정 피부 상태, 예컨대 색소 상태 및 비-색소 상태의 처리를 위한 바람직한 파장의 예시적인 결정은, 예를 들어, 피부에 존재하는 다양한 경쟁 발색단(예를 들어, 발색단, 헤모글로빈, 문신 잉크 등)의 파장 의존 흡수 계수(wavelength dependent absorption coefficient)에 의존할 수 있다. 도 7a는 멜라닌에 대한 예시적인 흡광도 스펙트럼 그래프를 보여준다. 멜라닌에 의한 EMR의 흡수는 약 350nm의 파장에서 피크 값(700)에 도달하는 것으로 관측되고, 이어서 파장이 증가함에 따라 감소한다. 멜라닌에 의한 EMR의 흡수는 멜라닌-함유 영역(630)의 가열 및/또는 파괴를 용이하게 하지만, 매우 높은 멜라닌 흡광도는 표피(610)에서의 색소에 의한 높은 흡수 및 진피(620) 또는 표피(610) 내로의 EMR의 감소된 침투를 초래할 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 멜라닌 흡수는 약 500nm 미만인 EMR 파장에서 비교적 높다. 따라서, 약 500nm 미만의 파장은 진피(620) 내로 충분히 침투하여 그 안의 색소침착된 영역(630)을 가열 및 손상 및/또는 파괴하기에 적합하지 않을 수 있다. 더 작은 파장에서의 이러한 증진된 흡수는 표피(610) 및 진피(620)의 상부(표재성(superficial)) 부분에 원치 않는 손상을 초래할 수 있으며, 비교적 적은 비흡수된 EMR은 조직을 통해 진피(620)의 더 깊은 부분 내로 통과한다.
도 7b는 산소화 또는 탈산소화된 헤모글로빈에 대한 예시적인 흡광도 스펙트럼 그래프를 도시한다. 헤모글로빈은 피부 조직의 혈관에 존재하고, 산소화(HbO2) 또는 탈산소화(Hb)될 수 있다. 각각의 형태의 헤모글로빈은 약간 상이한 EMR 흡수 특성들을 보일 수 있다. 도 7b에 예시된 바와 같이, Hb 및 HbO2 둘 다에 대한 예시적인 흡수 스펙트럼은 805에서 약 600nm 미만의 EMR 파장에서 Hb 및 HbO2 둘 다에 대한 높은 흡수 계수를 나타낼 수 있고, 흡광도는 810에서 더 높은 파장에서 상당히 감소한다. 헤모글로빈(Hb 및/또는 HbO2)에 의한 피부 조직 내로 지향된 EMR의 강한 흡수는 헤모글로빈-함유 혈관의 가열을 유발할 수 있고, 이는 이들 혈관 구조에 대한 원치않는 손상 및 원하는 처리가 멜라닌-풍부 조직 또는 구조인 경우에 멜라닌에 의해 흡수될 수 있는 EMR의 감소를 유발한다.
EMR에 대한 적절한 파장의 선택은 또한 EMR과 상호작용하는 조직의 파장 의존 산란 프로파일에 의존할 수 있다. 도 8은 파장에 대한 멜라닌 및 정맥(탈산소화된) 혈액의 흡수 계수의 예시적인 그래프를 도시한다. 도 8은 또한 파장에 대한 피부에서의 광의 산란 계수의 예시적인 그래프를 도시한다. 멜라닌에서의 흡수는 파장의 증가에 따라 단조롭게 감소한다. 멜라닌이 색소 상태 처리의 표적이라면, 멜라닌에서 높은 흡수를 갖는 파장이 바람직할 수 있다. 이는 광의 파장이 짧을수록 처리가 보다 효율적일 수 있음을 나타낼 수 있다. 그러나, 혈액에 의한 흡수는 약 800nm보다 짧은 파장에서 증가하여, 혈관의 의도치 않은 표적화의 위험을 증가시킬 가능성이 있다. 또한, 의도된 표적이 피부 표면 아래에 위치할 수 있기 때문에, 피부(예를 들어, 진피 층)에 의한 산란의 역할이 중요할 수 있다. 산란은 의도된 표적에 도달하는 광의 양을 감소시킨다. 산란 계수는 파장 증가에 따라 단조롭게 감소한다. 따라서, 보다 짧은 파장은 멜라닌에 의한 흡수를 용이하게 할 수 있지만, 보다 긴 파장은 감소된 산란으로 인해 보다 깊은 침투를 제공할 수 있다. 유사하게, 보다 긴 파장은 보다 긴 파장에서의 혈액에 의한 보다 낮은 흡수로 인해 혈관을 보존하는데 보다 유익할 수 있다.
상기 고려사항에 기초하여, 진피에서 특정 구조(예를 들어, 멜라닌)를 선택적으로 표적화하기 위해 약 400nm 내지 약 4000nm, 보다 구체적으로 약 500nm 내지 약 2500nm의 범위일 수 있는 파장이 이용될 수 있다. 예를 들어, 약 800nm 및 약 1064nm의 파장은 그러한 처리에 유용할 수 있다. 약 800nm 파장은 이러한 예시적인 파장에서의 레이저 다이오드가 덜 비싸고 용이하게 구현 가능할 수 있기 때문에 유익할 수 있다. 약 1064nm의 경우, 이러한 예시적인 파장은 이러한 파장에서의 보다 낮은 산란으로 인해 보다 깊은 병변을 표적화하는데 유용할 수 있다. 1064nm의 파장은 또한 다량의 표피 멜라닌이 존재하는 보다 어두운 피부 유형에 보다 적합할 수 있다. 이러한 개체에서, 표피에서 멜라닌에 의한 보다 낮은 파장 EMR(예를 들어, 약 800nm)의 보다 높은 흡수는 피부에 대한 열 손상의 가능성을 증가시킨다. 따라서, 약 1064nm의 파장은 특정 처리를 위한 그리고 일부 개체에 대한 처리 방사선의 파장으로서 사용되기에 보다 적합할 수 있다.
EMR의 생성 및/또는 생산을 위해 다양한 레이저 소스가 이용될 수 있다. 예를 들어, 약 1064nm의 파장에서 EMR을 제공하는 네오디뮴(Nd) 함유 레이저 소스가 이용가능하다. 이러한 레이저 소스들은, 예를 들어, 약 1Hz 내지 약 100KHz의 범위의 반복률로 펄스 모드로 동작할 수 있다. Q-스위치 Nd 레이저 소스들은 1 나노초 미만의 펄스 지속기간을 갖는 레이저 펄스들을 제공할 수 있다. 다른 Nd 레이저 소스들은 1 밀리초 초과의 펄스 지속기간들을 갖는 펄스들을 제공할 수 있다. 대략 1060nm 파장의 EMR을 제공하는 예시적인 레이저 소스는 미국 코네티컷주 이스트 그랜비 소재의 Nufern으로부터의 20W NuQ 섬유 레이저일 수 있다. 20W NuQ 섬유 레이저는 약 20KHz 내지 약 100KHz 사이의 범위의 반복률로 약 100ns의 펄스 지속기간을 갖는 펄스들을 제공할 수 있다. 다른 예시적인 레이저 소스는 프랑스 레쥘리 소재의 Quantel로부터의 Nd:YAG Q-스마트 850일 수 있다. Q-스마트 850은 최대 약 10Hz의 반복률로 최대 약 850mJ의 펄스 에너지 및 약 6ns의 펄스 지속기간을 갖는 펄스들을 제공할 수 있다.
본 명세서에 설명된 예시적인 시스템은 EMR을 고도로 수렴하는 빔으로 포커싱하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 시스템은 약 0.3 내지 약 1(예를 들어, 약 0.5 내지 약 0.9 사이)로부터 선택된 개구수(NA)를 갖는 포커싱 및/또는 수렴 렌즈 배열을 포함할 수 있다. EMR의 상응하게 큰 수렴 각도(convergence angle)는 렌즈의 초점 영역(진피 내에 위치할 수 있음)에서 높은 플루언스 및 강도와 초점 영역 위의 상부 조직에서 더 낮은 플루언스를 제공할 수 있다. 이러한 초점 기하구조는 색소침착된 진피 영역 위의 상부 조직에서 원치 않는 가열 및 열 손상을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 예시적인 광학 배열은 EMR을 방출 배열로부터 포커싱 렌즈 배열 상으로 지향시키도록 구성된 시준 렌즈 배열을 추가로 포함할 수 있다.
예시적인 광학 처리 시스템은 EMR을 약 500μm 미만, 예를 들어, 약 100μm 미만, 또는 심지어 약 50μm 미만, 예를 들어, 약 1μm 정도로 작은 폭 또는 스팟 크기를 갖는 초점 영역에 포커싱하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스팟 크기는 약 1μm 내지 약 50μm, 약 50μm 내지 약 100μm, 및 약 100μm 내지 약 500μm의 범위를 가질 수 있다. 초점 영역의 스팟 크기는, 예를 들어 공기 중에서 결정될 수 있다. 이러한 스팟 크기는 초점 영역에서 EMR의 높은 플루언스 또는 강도를 제공하기에(예를 들어, 진피에서 색소침착된 구조를 효과적으로 조사하기에) 충분히 작은 것과 합리적인 처리 시간 내에 피부 조직의 큰 영역/볼륨의 조사를 용이하게 하기에 충분히 큰 것 사이의 균형으로서 선택될 수 있다.
높은 NA 광학 시스템은 상이한 에너지 밀도를 광학 축을 따라 상이한 깊이로 전달할 수 있다. 예를 들어, 약 0.5의 NA를 갖는 예시적인 광학 시스템은 방사선을 초점에서 약 2μm 직경 초점 영역 폭(즉, 허리(waist))으로 포커싱할 수 있다. 초점 영역은 약 1J/cm2의 초점에서의 플루언스(즉, 에너지 밀도)를 가질 수 있다. 높은 NA(예를 들어, 고속(fast)) 광학 시스템 때문에, 초점 밖의 단지 10μm의 위치에서 방사선은 초점에서 0.03J/cm2의 에너지 밀도 또는 3%의 에너지 밀도를 갖는다. 초점 밖의 단지 약 30μm에서의 방사선은 초점내 에너지 밀도의 단지 약 0.4%(0.004J/cm2)인 에너지 밀도를 가질 수 있다. 광학 축을 따른 이러한 에너지 밀도의 급격한 변화는 깊이 선택적 조직 처리가 가능한 것을 용이하게 할 수 있지만; 이는 또한 표적 조직 내의 초점 영역의 정확한 깊이 위치설정(예를 들어, 수십 마이크로미터 이내)을 필요로 할 수 있다.
본 개시내용의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 광학 배열은 또한 EMR의 초점 영역을 피부 표면 아래의 깊이, 예컨대 약 30μm 내지 약 2000μm(예를 들어, 약 150μm 내지 약 500μm 사이)의 깊이 범위에 있는 진피 조직 내의 위치로 향하게 하도록 구성될 수 있다. 이러한 예시적인 깊이 범위는 진피 기미 또는 다른 관심 표적을 보이는 피부 내의 색소침착된 영역의 통상적인 관찰된 깊이에 대응할 수 있다. 이러한 예시적인 초점 깊이는 피부 표면과 접촉하도록 구성된 장치의 하부 표면과 초점 영역의 위치 사이의 광학 축을 따른 거리에 대응할 수 있다. 추가로, 본 개시내용의 일부 예시적인 실시예에 따르면, 예시적인 시스템들 및 방법들은 표피 내의 표적을 처리하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 광학 배열은 EMR의 초점 영역을 표피 조직 내의 위치(예를 들어, 피부 표면 아래 약 5μm 내지 약 2000μm)로 향하게 하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 예시적인 시스템들 및 방법들은 진피 내의 깊은 표적을 처리하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 문신 아티스트는 통상적으로 피부 표면 아래 약 1mm 내지 약 2mm의 깊이로 피부에 침투하기 위해, 이용되는 문신 건을 교정할 수 있다. 따라서, 특정의 예시적인 실시예들에서, 예시적인 광학 배열은 EMR의 초점 영역을 피부 표면 아래 약 0.4mm 내지 2mm 범위의 진피 조직 내의 위치로 향하게 하도록 구성될 수 있다.
조직의 처리를 위한 예시적인 처리 시스템은 (예를 들어, 색소, 표적 조직 내의 진피 층과 표피 층 사이의 인터페이스, 세포막 등을 이미징함으로써) 표적 조직 내의 특정 예시적인 처리 영역을 식별하도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. EMR과 표적 조직 사이의 상호작용(예를 들어, 조직 내의 플라즈마 생성)을 모니터링/검출하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 추가적으로, 검출에 기초하여, 예시적인 처리 시스템은 (예를 들어, 표적 조직 내의 초점 영역의 강도, 크기/위치 등을 변화시킴으로써) 처리 프로세스를 수정할 수 있다.
본 개시내용에 따른 예시적인 처리 시스템들의 예시적인 실시예들과 함께 사용하기 위한 다양한 예시적인 파라미터가 아래에 제공된다.
최소(Min.) 공칭(Nom.) 최대(Max.)
개구수 0.01 0.5 >1
초점 영역의 깊이(μm) 0 250 5000
파장(nm) 200 1060 20,000
반복률(Hz) 10 10,000 200,000
펄스 지속기간(nS) 1×10-6 100 1×105
펄스 에너지(mJ) 0.01 2 10000
평균 전력(W) 0.001 20 1000
M2 1 1.5 3
레이저 동작 펄스 또는 연속 파(CW)
스캔 폭(mm) 0.1 10 500
스캔 레이트(mm/S) 0.1 250 5000
스캔 층 수(-) 1 10 100
스캔 패턴 형태 래스터, 좌우 교대 서법, 지그재그, 나선형, 무작위 등
여기서, 초점 영역의 깊이는 조직 내의 깊이일 수 있고(예를 들어, 초점 영역의 깊이=0은 대략 조직의 표면에 있을 수 있음), M2는 EMR 빔의 품질을 특징짓는 파라미터일 수 있다.
예시적인 피드백 검출 및 예시적인 EMR-기반 처리
도 9는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 처리 시스템(900)의 블록도를 도시한다. 예시적인 처리 시스템(900)은 광학 시스템(902), EMR 검출 시스템(904) 및 제어기(906)(하나 이상의 컴퓨터 및/또는 프로세서를 포함할 수 있음)를 포함할 수 있다. 광학 시스템(902)은 소스(예를 들어, 레이저)에 의해 생성된 EMR(910)을 표적 조직(950)의 초점 영역(952)으로 지향시키기 위한 광학 요소들(예를 들어, 거울, 빔 분할기, 대물렌즈 등 중 하나 이상)를 포함할 수 있다. EMR(910)은 표적 조직(950)(예를 들어, 피부)의 하나 이상의 부분의 진피 및/또는 표피 층을 이미징하도록 구성된 이미징 방사선을 포함할 수 있다. EMR(910)은 또한 표적 조직 내의 영역(예를 들어, 표적 조직(950)의 영역(952))의 처리를 위한 처리 방사선을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 구현에서, EMR(910)은 주어진 기간 내의 이미징 방사선 및/또는 처리 방사선 중 하나만을 포함할 수 있다. 예를 들어, EMR(910)은 제1 지속기간 동안의 처리 방사선 및 제2 지속기간 동안의 이미징 방사선을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 구현에서, EMR(910)은 주어진 기간 내의 이미징 방사선 및 처리 방사선 둘 다를 동시에 포함할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 이미징 방사선은, 예를 들어, 처리 방사선의 파장과 일반적으로 동일한 파장에서 제공될 수 있고; 이미징 방사선은 처리 방사선보다 작은 전력을 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 이미징 방사선은 처리 방사선을 제공하는 소스 이외의 이미징 방사선 소스에 의해 제공될 수 있고, 이미징 방사선은 처리 방사선과 상이한 파장을 가질 수 있다.
EMR 검출 시스템(904)(예를 들어, 포토다이오드, 전하-결합-디바이스(CCD), 분광계, 광자 증배관(photon multiplier tube) 등)은 EMR(910) 및/또는 신호 방사선(912)인 표적 조직(950)에 의해 반사된 EMR(910)의 일부와의 상호작용으로 인해 표적 조직(950)에 의해 생성, 생산 및/또는 반사된 신호 방사선(912)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 임계값 초과의 강도를 갖는 EMR(910)(예를 들어, 처리 방사선)은 표적 조직(950)에서 플라즈마를 생성할 수 있다. 플라즈마는, 예를 들어 EMR(910)과의 상호작용으로 인해 신호 방사선(912)을 생성할 수 있다. 신호 방사선(912)은 플라즈마의 특성들(예를 들어, 플라즈마의 존재, 플라즈마의 온도, 플라즈마의 크기, 플라즈마의 컴포넌트 등)을 나타낼 수 있다.
일부 예시적인 구현에서, 임계값 미만의 강도를 갖는 EMR(910)(예를 들어, 이미징 방사선)은 표적 조직(950)을 크게 교란시키지 않으면서(예를 들어, 표적 조직(950)을 손상시키지 않으면서, 표적 조직(950)에서 플라즈마를 생성하지 않으면서 등) 표적 조직(950)과 상호작용할 수 있다. 이러한 상호작용으로부터 생성된 신호 방사선(912)은 표적 조직(950)(예를 들어, EMR(910)의 초점 영역(952) 내의 표적 조직(950)의 부분)을 이미징하는데 사용될 수 있다. 이 신호 방사선(912)은 표적 조직(950) 내의 색소(예를 들어, 표적 조직(950)의 초점 영역(952)에 위치한 색소)를 검출하는데 사용될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에 따르면, 비-색소침착된 조직이 이미징될 수 있다. 예를 들어, 이미징 방사선(예를 들어, EMR(910))이 상이한 굴절률을 갖는 세포 구조들을 통과함에 따라, 광은 신호 방사선(912)으로서 반사된다.
예시적인 광학 시스템(902) 및 예시적인 EMR 검출 시스템(904)은 예시적인 제어기(906)에 통신가능하게 결합될 수 있다. 제어기(906)는 (예를 들어, 광학 시스템(902)의 동작을 제어함으로써) 예시적인 처리 시스템(900)의 동작 파라미터들을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제어기(906)는 표적 조직(950)에서 EMR(910)의 초점 영역(952)의 이동을 제어할 수 있다. 본 명세서에서 보다 상세히 논의된 바와 같이, 이는 예를 들어 예시적인 광학 시스템(902)을 표적 조직(950)에 대해 이동시킴으로써, 그리고/또는 (예를 들어, 광학 요소들에 결합된 액추에이터들을 제어함으로써) 광학 시스템(902) 내의 광학 요소들을 이동시켜 초점 영역(952)의 위치를 변화시킴으로써 수행될 수 있다. 제어기(906)는 EMR 검출 시스템(904)으로부터 신호 방사선(912)의 광학 검출을 특징화하는 데이터를 수신할 수 있다.
제어기(906)는 EMR(910)의 특성들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(906)는 EMR(910)의 특성들(예를 들어, 강도, 반복률, 펄스당 에너지, 평균 출력 등)을 변화시키도록 EMR(910)의 소스(예를 들어, 레이저 소스)에 지시할 수 있다. 특정의 예시적인 구현에서, 제어기(906)는 EMR(910)의 경로에 광학 요소(예를 들어, 대물렌즈, 회절 광학 요소 등)를 배치/제어함으로써 EMR(910)의 광학 특성들(예를 들어, 초점 영역의 위치, 빔 크기 등)을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제어기(906)는 EMR(910)의 초점 영역(952)의 크기를 변화시키기 위해 EMR(910)의 경로에 대물렌즈를 배치하고/하거나 EMR(910)의 경로를 따라 대물렌즈를 이동시킬 수 있다.
제어기(906)는 EMR 검출 시스템(904)으로부터의 신호 방사선(912)의 검출에 기초하여 표적 조직(950)의 다양한 특성 및/또는 EMR(910)과 표적 조직(950) 사이의 상호작용(예를 들어, 표적 조직(950)에서의 플라즈마 생성)을 결정할 수 있다. 예시적인 처리 시스템(900)의 한 예시적인 구현에서, 제어기(906)는 표적 조직(950)에서 색소의 분포, 진피-표피 층 접합부의 토포그래피(topography) 등 중 하나 이상을 결정할 수 있다. 또한, 제어기(906)는 본 명세서에 설명된 표적 조직(950)의 예시적인 특성은 물론 구체적으로 논의되지 않은 특성 중 하나 이상의 검출된 분포를 나타내는 맵을 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 분포의 결정 및/또는 분포 맵의 생성은 본 명세서에서 이미징으로 지칭될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
특정 예시적 실시예들에서, 표적 조직(950)은 EMR 검출 시스템(904) 및/또는 광학 시스템(902)을 제어할 수 있는 제어기(906)를 사용하여 스캐닝될 수 있다. 예를 들어, 데카르트 좌표계에서, 표적은 하나 이상의 축을 따라(예를 들어, x-축, y-축, z-축, 또는 그의 조합을 따라) 스캐닝될 수 있다. 대안적 실시예들에서, 스캐닝은 다른 좌표계(예를 들어, 원통형 좌표, 구형 좌표 등)에 따라 수행될 수 있다. 스캔은 이미징 빔(예를 들어, 임계값 미만의 강도를 갖는 EMR(910))을 사용하여 수행될 수 있고, 이미징 빔의 경로에서 표적 조직(950)의 다양한 영역에 대응하는 신호 방사선(912)은 EMR 검출 시스템(904)에 의해 검출될 수 있다. 신호 방사선(9512)의 예시적인 특성들(예를 들어, 강도)은 이미징 빔과 상호작용하는 표적 조직(950)의 부분에서의 색소들(예를 들어, 이미징 빔의 초점 영역(952)에서의 색소들)에 기초하여 달라질 수 있다. 제어기(906)는 신호 방사선(912)의 검출된 특성(예를 들어, 강도)을 특성화하는 데이터를 포함할 수 있는 EMR 검출 시스템(904)으로부터의 신호를 수신할 수 있다. 제어기(906)는 표적 조직(950)에서의 색소들의 존재/특성들을 결정하기 위해 수신된 데이터를 분석할 수 있다(예를 들어, 수신된 데이터를 데이터베이스 내의 검출된 신호 방사선(912)의 미리 결정된 특성 값과 비교할 수 있다).
일부 예시적인 구현에서, 제어기(906)는 신호 방사선(912)에 기초하여 처리할 표적 조직(950)의 일부("표적 처리 영역")의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 표적 조직(950)의 표면으로부터 미리 결정된 깊이에 위치한 표적 조직(950) 내의 층(예를 들어, 피부 조직 내의 진피 층)을 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 광학 시스템(902)은 초점 영역(952)이 표적 조직(950)의 표면에 입사되도록(예를 들어, 광학 시스템(902)을 표적 조직(950)의 표면으로부터 바람직한 거리에 위치시킴으로써) 조정될 수 있다. 이는, 예를 들어, 신호 방사선(912)이 EMR(910)과 표적 조직(950)의 표면 사이의 상호작용을 나타내는 미리 결정된 특성들을 보일 때까지 z-방향을 따라 광학 시스템(902)을 스캐닝함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 물질(예를 들어, 광학 슬래브(optical slab), 겔 등)이 표적 조직(950)의 표면 상에 배치될 수 있고, 초점 영역(952)이 표적 조직(950)으로부터 인터페이스 물질로 전이(transition)함에 따라, 신호 방사선(912)의 특성이 변할 수 있다. 이는 조직의 표면에서 또는 그 근처에서 EMR(910)의 초점 영역(952)의 위치를 나타낼 수 있다. 광학 시스템(902)이 EMR(910)의 초점 영역(952)이 표적 조직(950)의 표면에 또는 그 근처에 있도록 위치되면, 광학 시스템(902)은 초점 영역(952)이 표적 조직(950)의 표면 아래 미리 결정된 깊이에 있도록(예를 들어, z-방향을 따라) 병진될 수 있다.
제어기(906)는 신호 방사선(912)의 검출된 특성을 특징짓는 데이터를 포함하는 EMR 검출 시스템(904)으로부터 수신된 신호에 기초하여 예시적인 처리 시스템(900)의 동작 파라미터를 변경할 수 있다. 예를 들어, EMR 검출 시스템(904)의 일부 예시적인 실시예는 표적 조직(950)의 진피-표피(DE) 접합부의 깊이를 검출할 수 있고, 제어기(906)는 DE 접합부의 깊이에 응답하여 초점 영역(952)의 깊이를 조정할 수 있다. 이 예시적인 방식에서, DE 접합부는 진피 내의 초점 영역(952)의 깊이를 결정하기 위한 기준으로서 이용될 수 있다. 추가로, 일부 예시적인 실시예에서, EMR 검출 시스템(940)은 (예를 들어, 분광 광도계의 사용을 통해) 피부의 표피 층에 존재하는 멜라닌의 비율을 정량화할 수 있다. 멜라닌의 비율에 기초하여, 제어기(906)는 지정된 인력(예를 들어, 임상의)에게 레이저 파라미터의 하나 이상의 변경을 구현하는 능력을 제공할 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 레이저 파라미터의 변경은, 예를 들어 검출된 멜라닌의 비율에 반비례하여 펄스당 에너지를 변경하는 것, 멜라닌의 비율의 증가에 따라 초점각(focus angle)을 증가시키는 것, 및/또는 멜라닌의 비율에 기초하여 초점 영역(952)의 깊이를 수정하는 것을 포함할 수 있다.
일부 예시적인 구현에서, 음향 센서(930)는 표적 조직(950)에 결합될 수 있고, 음향 센서(930)는 EMR(910)과 표적 조직(950) 사이의 상호작용의 특성들을 검출할 수 있다. 예를 들어, 음향 센서는, 예를 들어 표적 조직(950)에서의 플라즈마의 생성(예를 들어, 초점 영역(952)에서 생성된 플라즈마)에 의해 생성된 초점 영역(952)에서 또는 그 내부에서 압력파(pressure waves)를 검출할 수 있다. 음향 센서(930)의 예는, 예를 들어, 압전 변환기(들), 용량성 변환기(들), 초음파 변환기(들), 파브리-페로 간섭계(들), 및/또는 압전 필름(들)을 포함할 수 있다.
하나의 예시적인 양태에서, 초점 영역(952) 내의 압력파는 충격파, 매체 내의 사운드의 속도보다 빠른 속도로 해당 매체(예컨대, 공기)를 통해 전파되는 압력의 급격한 변화일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 양태에서, 예컨대, 초점 영역(952)에서의 압력파는 매체 내의 사운드의 속도와 대략 동일한 속도로 해당 매체를 통해 전파되는 음향파일 수 있다.
광음향 이미징(광학 음향 이미징)은 광음향 효과에 기초한 생물의학 이미징 양식(biomedical imaging modality)이다. 광음향 이미징에서, 예를 들어, 비-이온화 레이저 펄스가 생물학적 조직 내로 전달된다(무선 주파수 펄스가 사용되는 경우에, 기술은 열음향(thermoacoustic) 이미징으로 지칭됨). 전달된 에너지의 일부는 흡수되고 열로 전환되어, 일시적 열탄성 팽창(thermoelastic expansion) 및 따라서 광대역(즉, MHz) 초음파 방출을 유도할 수 있다.
음향 센서(930)로부터의 센서 측정 데이터는 제어기(906)에 전송될 수 있다. 제어기(906)는 신호 방사선(912)을 통한 색소 검출의 확인을 위해 이 데이터를 사용할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에 따르면, 처리는 충격파의 검출을 통해 확인될 수 있다. 압력파들의 존재 및/또는 강도는 생성되는 플라즈마 및 수행되는 플라즈마 매개 처리(plasma mediated treatment)와 상관될 수 있다. 추가로, 예를 들어 초점 영역(952)에서 또는 그 안에서 압력파들이 검출되는 매핑에 의해, 처리된 조직의 포괄 맵(comprehensive map)이 생성되고 문서화될 수 있다.
도 10은 광학 시스템(10600)의 다른 예시적 실시예의 도면을 나타낸다. 예를 들어, 광학 시스템(1000)은 EMR 빔(1002)을 EMR 소스(1005)으로부터 표적 조직(1050)으로 안내할 수 있다. EMR 소스(1005)는 레이저(예를 들어, 450mJ 펄스 에너지, 6 나노초[nS] 펄스 지속시간, 및 1064nm의 파장 또는 대략 1064nm의 고조파를 갖는 Quantel로부터의 Q-스마트 450 레이저)일 수 있다. 특정 예시적 실시예들에 따르면, EMR 빔(1002)은 어댑터(1010)를 통해 예시적 광학 시스템(1000)에 도입될 수 있다. 어댑터는 EMR 빔(1002)을 생성하는 EMR 소스를 관절형 아암, 예를 들어 도 5의 탑재 플랫폼(512)의 아암(520)에 고정시키도록 구성될 수 있다.
특정 예시적 실시예들에 따르면, 회절 광학 요소(DOE)(1020)(예를 들어, 빔 분할기, 멀티-포커스 광학계 등)는 EMR 빔(1002)의 경로에 배치될 수 있다. D0E(1020)는 EMR 빔(1002)의 특성들을 변경하고, 제2 EMR 빔(1004)을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, D0E(1020)는 상이한 초점 영역에 포커싱되는 다수의 서브-빔을 생성할 수 있다. 표적 조직의 처리를 위한 D0E(1020)의 구현 및 사용은 발명의 명칭이 "EMR 기반 조직 치료를 위한 회절 광학(Diffractive Optics For EMR-Based Tissue Treatment)"인 미국 가출원 제62/656,639호에 보다 상세히 논의되어 있고, 그 전체 개시내용은 본 명세서에 참조로 통합된다. D0E(1020)에 의해 생성 및/또는 투과된 제2 EMR 빔(1004)(예를 들어, 다수의 서브-빔)은 빔 분할기(10640)(예를 들어, 이색성 빔 분할기)에 의해 표적 조직(1050)을 향해 지향될 수 있다. 이색성 빔 분할기의 예는 약 950nm의 컷오프(cutoff) 파장, 약 420nm 내지 약 900nm 사이의 투과 대역, 및 약 990 내지 약 1600nm 사이의 반사 대역을 갖는 쇼트패스(short pass) 이색성 거울/빔 분할기(Thorlabs PN DMSP950R)를 포함할 수 있다. 제2 EMR 빔(1004)은 빔 분할기(10640)에 의해 반사되고 대물렌즈(1060)로 지향될 수 있다. 대물렌즈(1060)는 제2 EMR 빔(1004)을 윈도우(1045)를 통해 표적 조직(1050)의 초점 영역(1052)에 포커싱할 수 있다. 대물렌즈(1062)의 예는 약 25 밀리미터(mm)의 직경, 약 0.83의 개구수(NA), 근적외선(NIR) 코팅, 및 약 15mm의 유효 초점 길이를 갖는 Edmunds Optics PN 67-259 비구면 렌즈일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 윈도우(1045)는 표적 조직(1050)을 제자리에 보유하거나 또는 달리 유지하는데 사용될 수 있다.
특정의 예시적인 구현들에서, EMR 빔들(1002, 1004)은 EMR 빔들(1002, 1004)의 경로에 배치된 빔 확장기(도시되지 않음)에 의해 확장될 수 있다. 빔 확장은 광학 시스템(1000)의 바람직한 NA 값을 가능하게 해줄 수 있다. 예를 들어, Q-스마트 450 레이저에 의해 생성된 레이저 빔은 약 6.5mm의 빔 직경을 가질 수 있고, 레이저 빔을 직경의 2배로 확장할 수 있는 빔 확장기를 이용할 수 있다. 확장된 EMR 빔들(1002, 1004)은 충분히 높은 NA(예컨대, 0.3 초과)를 갖는 EMR 빔들(1002, 1004)을 포커싱하기 위해 대략 15mm EFL 렌즈를 사용하여 포커싱될 수 있다.
예시적인 광학 시스템(1000)은 제2 EMR 빔(1004)의 초점 영역(1052)이 표적 조직(1050)의 표피 아래에 위치할 수 있도록 배열 및/또는 구성될 수 있다. 이는, 예를 들어, 예시적인 광학 시스템(1000)을 표적 조직(1050)에 대해 이동시키고/시키거나 대물렌즈(1060)를 제2 EMR(1004)의 빔 경로를 따라 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 한 예시적인 구현에서, 예시적인 광학 시스템(1000) 및/또는 광학 시스템(1000) 내의 예시적인 광학 요소의 위치는 도 9의 예시적인 제어기(905)에 의해 이동될 수 있다. 초점 영역(1052)을 표피 아래에(예를 들어, 진피-표피(DE) 접합부 아래에) 배치하는 것은 표피의 과다색소침착 또는 저색소침착을 초래할 수 있는 표피에서의 바람직하지 않은 열 생성을 감소시키거나 실질적으로 억제할 수 있다. 이는 또한 열 및/또는 플라즈마 생성을 위한 진피 내 영역들의 표적화를 가능하게 할 수 있다.
제2 EMR 빔(1004)과 표적 조직(1050) 사이의 상호작용은 신호 방사선(1006)의 생성을 초래할 수 있다. 전술한 바와 같이, 신호 방사선(1006)은 표적 조직(1050)에서 플라즈마에 의해 생성된 방사선("조직 방사선")을 포함할 수 있다. 조직 방사선(1050)은 빔 분할기(1040)의 투과 대역에 있는 파장을 가질 수 있다. 그 결과, 조직 방사선은 빔 분할기(10640)에 의해 대부분 투과될 수 있다. 신호 방사선(1006)은 또한 제2 EMR 빔(1004)의 파장과 유사한 파장을 갖는 방사선("시스템 방사선")을 포함할 수 있다. 시스템 방사선(1004)의 파장은 빔 분할기(1040)의 반사 대역에 있을 수 있다. 그 결과, 시스템 방사선의 작은 부분(예를 들어, 10%)이 빔 분할기(1040)에 의해 투과될 수 있다.
빔 분할기(1040)에 의해 투과된 신호 방사선(1008)은 조직 방사선 및 시스템 방사선(1004)(또는 그의 일부) 둘 다를 포함할 수 있다. 신호 방사선(1008)의 부분들은 EMR 검출기(1090)에 의해 캡처될 수 있다. EMR 검출기(1090)는 신호 방사선(1008)(또는 그의 일부)의 검출을 특징짓는 데이터를 도 9의 제어기(906)로 통신할 수 있다. 제어기(906)는, 예를 들어 검출을 수행할 수 있고(예를 들어, 투과된 신호 방사선(1008)의 강도), 또한, 예를 들어, 소스(1005)의 동작을 변경할 수 있다(예를 들어, 소스(1005)의 스위치 오프).
일 예시적인 구현에서, 예시적인 광학 시스템(1000)은 공초점 현미경으로서 사용될 수 있다. 이는, 예를 들어 개구(1080)로부터 상류에 제2 대물렌즈(도시되지 않음)를 배치함으로써 수행될 수 있다. 개구는 개구(1080)를 포함하는 초점 평면에 포커싱함으로써 신호 방사선(1006)을 재이미징(reimage)할 수 있다. 개구(1080)는 신호 방사선(1008)의 바람직하지 않은 공간 주파수를 필터링(예를 들어, 차단)할 수 있다. 이 예시적인 구성은 표적 조직(1050) 내의 상이한 영역(예를 들어, 조직 표면(1054)에 대해 상이한 깊이에 있는 표적 조직의 영역들)과 연관된 신호 방사선(1008)의 필터링을 용이하게 할 수 있다. 이미징 개구(1080)와 표적 조직(1050) 사이의 거리를 변화시킴으로써(예를 들어, 이미징 개구(1080)를 신호 방사선(1008)의 경로를 따라 이동시킴으로써), 표적 조직(1050)의 상이한 깊이들이 이미징될 수 있다. 특정 예시적인 구현들에서, 도 9의 제어기(906)는 액추에이터에 커맨드를 전송함으로써 이미징 개구(1080)를 이동시킬 수 있다. 제어기(906)는 검출 데이터를 분석할 수 있고/있거나 표적 조직(1050) 내의 플라즈마의 존재, 표적 조직 내의 색소의 분포 등을 결정할 수 있다. 예시적인 광학 시스템(1000)은 윈도우(1045) 내의 손상을 검출하는데 사용될 수 있다. 윈도우(1045)에 대한 손상은 제2 EMR 빔(1004)과 윈도우(1045) 사이의 상호작용(예를 들어, EMR 빔의 강도가 높을 때, 제2 EMR 빔(1004)과의 연장된 상호작용 등)에 의해 유발될 수 있다. 윈도우(1045) 내의 손상의 검출은 윈도우(1045) 내의 손상으로부터 초래되는 신호 방사선(1006)(예를 들어, 윈도우(1045)로부터 방출됨) 내의 강도의 변화를 결정함으로써 구현될 수 있다. 이는, 예를 들어 윈도우(1045) 상에(예를 들어, 윈도우(1045)의 표면 근처에, 윈도우(1045)의 표면에, 윈도우(1045) 내에) 입사되는 초점 영역(1052)을 위치시키고, (예를 들어, EMR 검출기(1090)로서 광검출기를 사용함으로써) 신호 방사선(1006)의 강도를 검출함으로써 수행될 수 있다. 이 강도는 초점 영역(1052)이 비손상된 윈도우(1045)의 비슷한 위치에 위치할 때 이전에 측정된 강도와 비교될 수 있다. 이 비교에 기초하여, 윈도우(1045) 내의 손상이 결정될 수 있다.
도 11은 예시적인 광학 시스템(1100)의 예시적인 실시예의 도면을 제공한다. 광학 시스템(1100)은 접안렌즈(1190)를 갖는 현미경 부착물(1170)을 포함할 수 있다. 현미경 부착물(1170)은 도 10의 빔 분할기(1040)에 의해 투과되는 신호 방사선(1008)(또는 그의 일부)을 캡처할 수 있다. 신호 방사선(1008)은 튜브 렌즈(1150)(예컨대, Edmunds Optics PN 49-665 25mm 직경 x 50 ram EFL 비구면 무색 렌즈)에 의해 재이미징될 수 있다. 튜브 렌즈(1150)는 신호 방사선(1008)을 접안렌즈(1190)(예컨대, Edmunds Optics PN 35-689 10X DIN 접안렌즈)의 동공 평면(1120)으로 재이미징할 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 신호 방사선(1008/1108)은 조직 방사선 및 시스템 방사선 둘 다를 포함할 수 있다. 그 파장의 차이로 인해, 조직 방사선 및 시스템 방사선의 이미지들은 상이한 위치들(예컨대, 상이한 평면들)에 생성된다. 그 결과, 접안렌즈(1190)가 시스템 방사선에 의해 생성된 이미지를 캡처하도록 위치되는 경우, 조직 방사선과 연관된 이미지를 정확하게 캡처하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 그러나, 접안렌즈(1190)는 시스템 방사선의 초점 영역에서 시스템 방사선과 상이한 파장을 갖는 신호 방사선을 캡처하도록 교정될 수 있다. 접안렌즈(1190)를 교정하는 하나의 예시적인 방식은 표적 조직(1050/1150)의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 물질을 팬텀(phantom)(예컨대, 아크릴)으로서 사용하는 것일 수 있다. 접안렌즈(1190)를 교정하는 것은, 예컨대, 제2 EMR(빔)(1004/1104)을 (예컨대, 대물렌즈(1060/1160)에 의해) 팬텀 내로 포커싱하고 제2 EMR 빔(1004/1104)의 초점 영역에서 파괴(예컨대, 레이저 유도 광학적 파괴(laser induced optical breakdown))를 유도하는 것을 포함할 수 있다. 이후에, 미리 결정된 파장을 갖는 제2 EMR 방사선(1004)을 팬텀 상에(예컨대, 비스듬한 각도로) 충돌시키고 접안렌즈(1190)에서 미리 결정된 파장을 갖는 EMR 방사선의 강도를 측정하는 것이 뒤따를 수 있다. 접안렌즈(1190)의 축방향 위치는 제2 EMR 소스로부터의 검출된 방사선의 강도를 증가 및/또는 최대화하도록 (예컨대, z-축을 따라) 조정될 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 센서는 접안렌즈(1190) 대신에 사용될 수 있다. 이러한 예시적인 센서의 예들은, 예컨대 CMOS 및/또는 CCD 이미저(imagers)를 포함할 수 있다. 센서(들)는 센서 평면에서의 방사선에 응답하여 디지털 이미지를 생성할 수 있다. 디지털 이미지는 초점 영역(1052/1152)의 이미지를 나타낼 수 있다.
도 12는 섬유 결합기 부착물(1202)을 갖는 예시적 광학 시스템(1200)의 다른 예시적 실시예를 도시한다. 섬유 결합기 부착물(1202)은 본 명세서에 설명된 바와 같이 도 10의 대물렌즈(1060) 및 빔 분할기(1040)로부터 광을 이미징할 수 있는 렌즈 튜브(1210)를 포함할 수 있다. 렌즈 튜브(1210)는 동공 평면(1215)(예를 들어, x-y 축에 평행하고 시준 렌즈(1220)를 포함하는 평면)에서 신호 방사선(1008/1208)을 포커싱할 수 있다. 포커싱된 신호 방사선(1008/1208)은 시준 렌즈(1220)를 사용하여 바람직한 크기로 시준될 수 있고, 결합 렌즈(1230)로 지향될 수 있다. 결합 렌즈(1230)는 섬유 커넥터(1240)에 부착된 섬유로의 결합에 유익할 수 있는 NA로 신호 방사선(1008/1208)을 포커싱할 수 있다. 섬유는 하나 이상의 EMR 검출기(예를 들어, 도 9의 검출기(904))에 광학적으로 연결될 수 있다. 특정 예시적 실시예들에 따르면, 결합기 부착물(1202)은 동공 평면(1215)에 위치된 이미징 개구(1250)를 추가로 포함할 수 있다. 개구(1250)는 초점 영역(1052/1252)으로부터 방출되지 않는 신호 방사선(1008)의 부분들을 필터링할 수 있다. 특정 예시적 실시예들에 따르면, 검출 기기(예를 들어, 포토다이오드, 분광계 등)는 광섬유 또는 관련 광학계 없이 이미징 개구(1250) 바로 뒤에 배치될 수 있다. 렌즈 튜브(1210)에 대한 이미징 개구(1250)의 교정은 도 11의 접안렌즈(1190)의 교정을 참조하여 전술한 것과 유사한 프로세스에서 달성될 수 있다.
예시적인 피드백 검출은 EMR-기반 처리와 함께 많은 방식으로 사용될 수 있다. 예시적인 적용은 피드백 정보에 의한 EMR-처리가 실시될 수 있는 일부 방식을 보여주기 위해 본 명세서에 설명된다. 넓게 말하면, 하기 설명된 예는 피드백 정보에 의한 EMR-처리의 3가지 종류로 분류될 수 있다. 이들 예시적인 종류는 a) 플라즈마를 검출하고, b) 초점 영역 위치를 참조하고/하거나; c) 조직을 이미징하는 예를 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 사용 카테고리는 피드백 정보에 의한 EMR-기반 처리를 위한 적용의 총망라한(또는 상호 배타적) 목록인 것으로 의도되지 않는다.
예시적인 플라즈마 피드백 예들
일부 예시적인 처리는 처리 동안의 플라즈마의 형성(예를 들어, 열이온 플라즈마 또는 광학적 파괴)을 포함할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 검출된 플라즈마의 특성들은 처리의 잠재적 유효성을 나타낸다. 예를 들어, 피부 색소 상태를 처리하는데 있어서, 초점 영역은 처리 동안 스캐닝될 때 피부 색소와 일치하도록 피부 내에 깊게 위치된다. 초점 영역이 피부에 걸쳐 스캐닝될 때, 레이저 소스는 펄스 레이저를 전달하여, 초점 영역과 피부 색소가 열이온 플라즈마와 일치하는 곳이 형성되게 한다. 열이온 플라즈마의 예시적인 형성은 a) 색소가 피부 내에 존재하고, b) 플라즈마 형성 순간의 색소가 초점 영역과 공존(예를 들어, X-Y 좌표뿐만 아니라 깊이)하고/하거나, c) 이 위치에서의 색소가 처리되었음(예를 들어, 색소가 파괴되었음)을 나타낸다.
다른 예시적인 상황에서, 플라즈마 형성은 시스템 유지를 위한 필요성/선호도(need/preference)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 일부 시스템은 처리되고 있는 조직과 접촉하여 배치된 윈도우를 포함할 수 있다. 윈도우는 접촉 냉각, 조직의 안정화, 조직에 대한 깊이 기준의 제공, 및 압력을 통한 조직으로부터의 혈액 또는 다른 유체의 배출을 포함하는 많은 기능을 수행할 수 있다. 방사선(예를 들어, 레이저 빔)은 또한 아래의 처리 영역에 적용하기 위해 윈도우를 통과한다. 일부 예시적인 경우에, 방사선은 윈도우 내에서 또는 윈도우의 표면에서 파괴를 유발하여, 플라즈마 생성 및 윈도우 에칭을 유발할 수 있다. 시스템이 윈도우에서의 플라즈마 생성 후에 방사선을 계속 전달하면, 윈도우와 직접 접촉하는 조직의 화상 또는 열 손상이 종종 발생한다.
도 13은 본 개시내용의 특정 예시적 실시예들에 따른, 방사선-기반 조직 처리 동안의 플라즈마 검출 방법(1300)의 흐름도를 도시한다. 먼저, 조직의 표면이 단계(1306)에서 윈도우를 사용하여 접촉된다. 윈도우는 조직의 외부 표면과 접촉한다. 윈도우는 처리 방사선을 투과하도록 구성된다. 예를 들어, 윈도우는, 윈도우와 접촉하도록 조직의 표면을 배치하는 것이 조직의 외부 표면을 효과적으로 참조하게 하도록 데이터 표면을 제공할 수 있다. 특정 예시적 실시예들에 따르면, 윈도우는 처리 중 조직의 이동 방지, 처리되는 조직의 접촉 냉각, 압축을 통한 조직 내의 혈액(또는 다른 경쟁 발색단)의 배출 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는 추가의 기능의 수행을 제공하고/하거나 용이하게 할 수 있다.
이어서 처리 방사선이 단계(1308)에서 생성될 수 있다. 처리 방사선은 통상적으로 방사선 소스에 의해 생성될 수 있다. 처리 방사선은 조직에서 효과를 생성하도록 구성될 수 있으며, 이는 외관의 개선된 또는 원하는 변화를 유발할 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 조직 효과는 미용(cosmetic)일 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 조직 효과는 치료(therapeutic)일 수 있다. 본 개시내용의 특정 예시적인 실시예에 따르면, 조직 효과는 발색단의 존재하에 선택적 열이온 플라즈마의 생성을 포함할 수 있다. 처리 방사선에 대한 예시적인 파라미터 선택은 수행되는 처리뿐만 아니라 조직 유형 및 개별 환자에 의존할 수 있다. 예시적인 방법(1300)의 처리 방사선 생성 및 조직에서 효과를 생성하기 위한 관련 파라미터 선택(예를 들어, 미용 효과)과 관련된 예시적인 세부사항은 본 명세서에 상세하게 설명된다.
처리 방사선은 단계(1310)에서 초점 영역에 포커싱될 수 있다. 예를 들어, 단계(1310)에서, 처리 방사선은 초점 광학계(focus optic)에 의해 포커싱될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 초점 영역은 약 1mm, 약 0.1mm, 약 0.01mm, 또는 약 0.001mm보다 작은 폭을 가질 수 있다. 초점 영역은 제1 영역에 위치될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 제1 영역은 조직 내에, 구체적으로 처리될 위치에 위치될 수 있다. 일부 예시적인 경우에, 제1 영역은 의도적으로 또는 비의도적으로 조직의 외부에, 예를 들어 조직과 접촉하는 윈도우 내에 위치될 수 있다.
초점 영역은 통상적으로 스캐닝 시스템(예를 들어, 스캐너)에 의해 단계(1312)에서 스캐닝될 수 있다. 예시적인 스캐닝 절차의 예들은 초점 영역을 티핑(tipping)/틸팅(tilting)하고, 초점 영역을 회전시키고/시키거나, 초점 영역을 병진시키는 것을 포함할 수 있다. 예시적인 관련 스캐닝 절차 및 시스템에 대한 추가의 설명은 Dresser 등의 미국 특허 출원 제16/219,809호(발명의 명칭: "전자기 방사선 빔 스캐닝 시스템 및 방법(Electromagnetic Radiation Beam Scanning System and Method)")에 제공되어 있으며, 그 전체 개시내용은 본 명세서에 참조로 통합된다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 초점 영역이 스캐닝될 수 있을 때(예를 들어, 제1 영역에 대해 제2 영역으로 이동될 때) 처리 방사선이 거의 전달되지 않도록 처리 방사선이 펄스화될 수 있다. 초점 영역은 또한 연속적으로 스캐닝될 수 있다. 이 예시적인 경우에, 제1 영역 및 제2 영역에 대한 위치들을 제어하는 처리 방사선 펄스들의 타이밍 및 스캔 파라미터들의 상이한 구성들이 구현될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 단계(1314)에서 처리 방사선에 의해 플라즈마를 생성할 수 있다. 통상적으로, 플라즈마는 플루언스가 초점 영역 내에서 최대이기 때문에 초점 영역 내에서 또는 초점 영역 근처에서 생성할 수 있다. 특정 예시적 실시예들에 따르면, 단계(1314)에서 열이온-플라즈마 생성을 통해 선택적으로 색소침착된 영역에 플라즈마가 생성될 수 있다. 대안적으로, 절차(1314)에서 비선택적 레이저 유도 광학 파괴를 통해 플라즈마가 생성될 수 있다.
또한, 이어서, 단계(1316)에서 플라즈마를 검출할 수 있다. 예를 들어, 검출기는 이러한 절차(1316)에서 플라즈마로부터 방출되는 신호 방사선을 검출할 수 있다. 신호 방사선 검출의 예들은 광학 검출, 음향 검출, 레이저 유도 파괴의 분광법 검출(예를 들어, 레이저 유도 파괴 분광법), 플라즈마 생성 충격파(PGSW) 검출, 플라즈마 발광 검출, 플라즈마(기둥(plume)) 차폐 검출, 및 플라즈마 사진촬영을 포함할 수 있다. 특정 예시적 실시예들에서, 플라즈마의 특성들은 절차(1316)에서의 플라즈마의 검출에 기초하여 결정된다. 플라즈마의 특성들의 특정 예들은 플라즈마의 존재, 플라즈마의 강도, 플라즈마의 스펙트럼 내용, 및 플라즈마의 위치를 포함할 수 있다. 특정 예시적 실시예들에 따르면, 신호 방사선의 특성은 예를 들어 제어기(예를 들어, 컴퓨터 프로세서)에 의해 기록 및 저장될 수 있다.
특정 예시적 실시예들에서, 절차(1318)에서, 플라즈마가 적어도 부분적으로 윈도우 내에 위치하는지를, 예를 들어 검출된 플라즈마에 기초하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 특정 예시적 실시예들에서, 윈도우 내의(그리고 조직 내부가 아닌) 물질을 나타내는 것으로 공지된 스펙트럼 성분을 포함하는 광학 신호 방사선이 검출되어, 플라즈마가 부분적으로 윈도우 내에 있음을 나타낼 수 있다. 또 다른 버전에서, 광학 신호 방사선의 강도는 공지된 임계치를 초과하여 플라즈마가 적어도 부분적으로 윈도우 내에 있음을 암시할 수 있다.
단계(1320)에서, 처리 방사선과 관련된 예시적인 파라미터는 검출된 플라즈마(예를 들어, 플라즈마가 윈도우 내에 부분적으로 위치하거나 위치하지 않는다는 단계(1318)의 결정)에 부분적으로 기초하여 제어될 수 있다. 처리 방사선과 관련된 파라미터들의 예는 펄스당 에너지, 반복률, 초점 영역의 위치, 또는 초점 영역의 크기를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 이들 예시적인 처리 방사선 파라미터는 단독으로 또는 서로 또는 제한 없이 다른 처리 방사선 파라미터와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마가 윈도우 내에 부분적으로 위치한다는 결정은 처리 방사선을 중단하기 위한 트리거 이벤트로서 사용될 수 있다.
특정의 예시적인 실시예들에서, 예를 들어 제어기에 의해, 위치에 매핑된 특성들의 행렬을 포함하는 예시적인 맵이 생성될 수 있다. 예로서, 맵은 제1 위치에 대한 좌표에 매핑될 수 있는 제1 위치에서의 제1 플라즈마로부터 방출되는 제1 신호 방사선의 제1 특성, 및 제2 위치에 대한 좌표에 매핑되는 제2 위치에서의 제2 플라즈마로부터 방출되는 제2 신호 방사선의 제2 특성을 포함할 수 있다. 예시적인 맵은, 예를 들어, 초점 영역의 위치와 관련된 3개의 직교 축, 및 플라즈마의 하나 이상의 특성과 관련된 제4 축을 갖는 4차원 행렬을 포함할 수 있다. 일부 버전에서, 맵은 개별 처리 유효성의 표시로서 사용될 수 있다. 전술한 플라즈마 검출 방법을 수행하기에 적합한 예시적인 시스템은 본 명세서에 상세히 설명되어 있다.
특히, 도 14는 본 개시내용의 특정 예시적 실시예들에 따른 플라즈마 검출 및 처리 시스템(1400)의 도면을 도시한다. 예를 들어, 윈도우(1406)는 조직(1408)의 표면, 예를 들어 -조직(1408)의 외부 표면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 윈도우(1406)는 EMR 빔을 투과하도록 구성된 광학 물질, 예를 들어 유리, 투명 폴리머(예를 들어, 폴리카보네이트), 석영, 사파이어, 다이아몬드, 아연-셀렌화물 또는 아연-황화물을 포함할 수 있다.
도 14의 예시적인 이미징 및 처리 시스템(1400)은 초점 광학계(1410)를 포함할 수 있다. 초점 광학계(1410)(예를 들어, 대물렌즈)는 전자기 방사선(EMR) 빔(1411)을 포커싱하고, 조직(1408) 내에 플라즈마(1412)를 생성하도록 구성될 수 있다. 플라즈마(1412)는 열이온 생성을 통해 조직(1408) 내의 발색단에서 선택적으로 생성될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 플라즈마(1412)는 광학 파괴를 통해 비-선택적으로 생성될 수 있다. EMR 빔(1411)은 방사선 소스(도시되지 않음)를 사용하여 생성될 수 있다. EMR 빔(1411)은 시준된 또는 비-시준된 광 및 간섭성 및 비-간섭성 광 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
검출기(1414)는 플라즈마(1412)를 검출하도록 구성된 예시적인 시스템(1400) 내에 제공될 수 있다. 그러한 검출기(들)(1414)의 예는 광센서, 예를 들어, 포토다이오드 및 이미지 센서; 음향 센서, 예를 들어, 표면 음향파 센서, 압전 필름, 진동계, 및 에탈론; 및 더 특수화된 검출기, 예를 들어 분광계, 분광 광도계, 및 플라즈마 휘도(또는 차폐) 광학 프로브를 포함할 수 있다.
(도 14를 포함하는) 도면에 도시된 바와 같이, 플라즈마 검출기는 (일 예시적인 실시예에서) 플라즈마(1412)로부터 나오는 가시광(1416)(예를 들어, 신호 방사선)을 감지할 수 있는, 윈도우(1406)를 향해 배향될 수 있는 광검출기(예를 들어, 포토다이오드)를 포함할 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 튜브 렌즈(1418)는 검출기(1414) 상에 입사하는 가시광(1416)을 지향시키고 포커싱하기 위해 초점 광학계(1410)와 함께 사용될 수 있다. 검출기(1414)는 검출된 플라즈마와 연관된 데이터가 제어기(1415)에 입력되도록 제어기(1415)와 통신할 수 있다.
도 14의 예시적인 시스템의 스캐너(1422)는 EMR 빔(1411)의 초점 영역을 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 스캐너(1422)는 초점 영역을 적어도 하나의 차원에서 스캐닝할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 스캐너(1422)는 초점 영역을, 예컨대 3개의 차원 모두에서 스캐닝할 수 있다. 도 14를 참조하면, 그 안에 도시된 바와 같이, 조직(1408)의 제1 영역(1424)으로부터 제2 영역(1426)으로 좌측에서 우측으로 초점 영역을 스캐닝할 수 있는 스캐너(1422)가 제공된다. 스캐너(1422)가 초점 영역을 스캐닝함에 따라, EMR 빔(1411)은 펄스화되어, 제1 플라즈마가 제1 영역(1424)에서 생성되게 하고, 이어서 제2 플라즈마가 제2 영역(1426)에서 생성되게 할 수 있다. 제1 플라즈마(1412) 및 제2 플라즈마(1426) 둘 다가 검출기(1414)에 의해 검출될 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 제1 검출된 플라즈마 및 제2 검출된 플라즈마와 연관된 데이터가 제어기(1415)에 입력된다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 하나 이상의 플라즈마 이벤트와 연관된 데이터가 EMR 빔(1411) 및 스캐너(1422) 중 적어도 하나와 연관된 파라미터를 제어하기 위해 제어기(1415)에 의해 사용된다.
특정 예시적 실시예들에 따르면, 제어기(1415)는 제1 플라즈마(1412)가 적어도 부분적으로 윈도우(1408) 내에 위치하는지의 결정에 기초하여 EMR 빔(1411)을 제어하도록(예를 들어, EMR 빔(1411)을 종료하도록) 구성될 수 있다. 일 예에서, 제어기(1415)는 제1 플라즈마(1412)가 윈도우(1406) 내에 적어도 부분적으로 위치하는지를 플라즈마(1412)로부터 나오는 신호 방사선(1416)의 강도에 기초하여 결정할 수 있다. 신호 방사선(1416)의 강도는 광센서(예를 들어, 포토다이오드)를 사용하여 검출될 수 있다. 또 다른 버전에 따르면, 제어기(1415)는 신호 방사선(1416)의 스펙트럼 성분에 기초하여 플라즈마(1412)가 적어도 부분적으로 윈도우(1406) 내에 위치하는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 특정 예시적 실시예들에 따르면, 윈도우(1406)는 알루미늄을 포함하는 사파이어를 포함할 수 있다. 알루미늄에 대응하는 스펙트럼 피크는 약 396nm에 중심을 둔다. 피부는 통상적으로 알루미늄을 함유하지 않는다. 따라서, 신호 방사선(레이저 펄스 후 정확한 시간[예를 들어, 10 us]에 취해짐)이 약 396nm에 중심을 둔 스펙트럼 피크를 포함하는 경우, 제1 플라즈마(1412)가 적어도 부분적으로 윈도우(1406) 내에 위치할 가능성이 있다. 특정 예시적 실시예들에 따르면, 스펙트럼 필터(예를 들어, 노치 필터(notch filter)) 및 광센서가 신호 방사선의 스펙트럼 내용(spectral content)을 검출하는데 사용된다. 다른 예시적 실시예들에 따르면, 분광계 또는 분광광도계가 신호 방사선의 스펙트럼 내용을 검출하는데 사용된다.
제어기(1415)는 플라즈마(1412)의 하나 이상의 검출된 특성을 기록하도록 구성될 수 있다. 특정 예시적 실시예들에서, 제어기(1415)는 플라즈마(1412)의 검출된 특성들의 행렬(또는 맵)을 기록하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(1415)는 제1 위치(1424)에서 제1 플라즈마(1412)로부터 방출되는 제1 신호 방사선의 제1 특성을 기록하고; 제1 특성을 제1 위치(11024)의 좌표에 매핑하고; 제2 위치(1426)에서 제2 플라즈마로부터 방출되는 제2 신호 방사선의 제2 특성을 기록하고; 제2 특성을 제2 위치(1426)의 좌표에 매핑하도록 구성될 수 있다.
예시적인 초점 깊이 참조 예들
본 명세서에서 위에서 상세히 설명된 바와 같이, 특정 예시적 실시예들에서, 조직 내의 초점 영역의 깊이는 엄격하게(예를 들어, +/-20μm) 제어될 필요가 있다. 예를 들어, 피부 색소의 처리는 초점 영역이 조직 내의 대략 피부 색소의 깊이에 있는 깊이에 배치되는 것을 필요로 할 수 있다. 초점 영역이 피부 색소보다 너무 깊으면, 처리는 효과적이지 않을 것이다. 초점 영역이 너무 얕으면, 기저 층에서의 멜라닌세포가 조사되어 잠재적으로 유해 이벤트(예를 들어, 과다색소침착 또는 저색소침착)를 유발할 것이다.
도 15는 본 개시내용의 특정의 예시적인 실시예들에 따른 초점 깊이 참조 방법(1500)의 흐름도를 도시한다. 먼저, 절차(1510)에서, 전자기 방사선(EMR) 빔은 광학 축을 따라 초점 영역으로 포커싱될 수 있다. 많은 경우에, EMR 빔은 EMR 소스(예컨대, 레이저)에 의해 생성될 수 있다. 광학 윈도우는 광학 축과 교차하도록 배치될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 윈도우의 표면은 광학 축에 실질적으로 직교할 수 있다. EMR 빔은 광학 윈도우의 적어도 하나의 표면에 충돌할 수 있고, 신호 방사선이 생성될 수 있다. 신호 방사선은 특정의 예시적인 실시예들에서 윈도우의 표면에서 반사될 수 있는 EMR 빔의 반사 부분을 포함한다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 윈도우는 조직과 접촉하도록 구성될 수 있다. 윈도우의 표면은 윈도우의 윈도우 재료와 윈도우의 표면에 근접한 인접한 재료(예컨대, 공기 또는 조직) 사이의 광학 인터페이스로서 광학적으로 이해될 수 있다. 다양한 예시적인 실시예에 따르면, 윈도우 재료와 인접한 재료 사이의 굴절률의 차이는 EMR 빔의 반사 부분의 반사를 초래할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 신호 방사선은 윈도우에서의 EMR 빔의 일부의 산란 또는 투과에 의해 생성될 수 있다.
도 15를 다시 참조하면, 신호 방사선은 절차(1512)에서 검출될 수 있다. 특정의 예시적인 실시예에 따르면, 신호 방사선은 이미징 시스템에 의해 이미징될 수 있다. 일부 경우에, 신호 방사선의 이미지는 이미징 시스템에 의해 센서에서 형성된다. 센서의 예는 광센서들 및 이미지 센서들을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 버전에서, 검출기는 이미지 폭을 검출 및 측정한다. 일반적으로, 이미지 폭은 윈도우의 표면에 입사되는 EMR 빔의 빔 폭과 비례적으로 관련될 것이다. 이미징 시스템의 배율(magnification)은 통상적으로 윈도우에 입사되는 EMR 빔의 폭에 대한 이미지 폭의 비례성(proportionality)을 결정한다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 검출기는 신호 방사선의 강도를 검출 및/또는 측정할 수 있다.
신호 방사선에 기초하여, 기준 초점 위치가 절차(1514)에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 실시예에서, 윈도우의 표면에 입사되는 EMR 빔의 빔 폭이 측정되고, 빔 폭이 측정됨에 따라 초점 영역의 초점 위치가 광학 축을 따라 병진된다. 기준 위치(reference position)는 빔 폭이 최소인 것으로 결정되는 곳에서 발견된다. 또 다른 예에서, 일부 예시적인 버전에서, 초점 영역의 초점 위치가 광학 축을 따라 병진됨에 따라 신호 방사선의 강도가 검출된다. 이 예시적인 경우에, 기준 위치는 방사선 신호 강도가 최대인 것으로 발견되는 곳에서 발견될 수 있다.
기준 초점 위치가 결정되면, 초점 영역은 절차(1516)에서 처리 초점 위치로 병진될 수 있다. 예를 들어, 처리 초점 위치는 광학 축을 따라 기준 초점 위치로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어질 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 초점 영역은 광학 요소(예를 들어, 대물렌즈)를 광학 축을 따라 이동시킴으로써 병진될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 초점 영역은 EMR 빔의 발산(divergence)을 조정함으로써, 예를 들어 광학 요소의 광 출력(optical power)을 조정함으로써 병진될 수 있다. 궁극적으로, 윈도우는 표적 조직과 접촉하여 배치되어 초점 영역이 표적 조직 내에 위치되게 한다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 표적 조직은 피부일 수 있고, 초점 영역은 피부의 진피 조직 내에 위치될 수 있다. 조직 내의 초점 영역의 정확한 깊이 위치설정은 열이온-플라즈마 또는 열 파괴를 통해 이전에 처리 불가능한 색소 상태의 처리를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, EMR 빔은 표피의 유해한 조사(adverse irradiation)의 위험없이 진피 내에 위치한 초점 영역에서 진피 색소 상태(예를 들어, 진피 기미)의 선택적 열이온-플라즈마 매개 처리를 수행할 수 있다.
도 16a 및 16b는 본 개시내용의 특정 예시적 실시예들에 따른 초점 깊이 참조 및 처리 시스템(1600) 및 예시적 방법의 도면을 도시한다.
예를 들어, 도 16b를 참조하면, 제1 EMR 빔(1616A)은, 예컨대, 제1 초점 영역(1618A)이 윈도우(11810)의 표면에 입사되게 함으로써 (단지) 참조를 위해 구성될 수 있고, 제2 EMR 빔(1616B)은 조직에서 원하는 효과(예컨대, 미용 효과)를 달성하도록 구성될 수 있다. 실제로, 제2 EMR 빔(1616B)은 초점 광학계에 의해 처리 위치에 위치된 제2 초점 영역(1618B)으로 수렴되도록 구성될 수 있다. 이것은, 조직 효과가 매우 높은 플루언스(예컨대, 1012W/cm2)를 필요로 할 수 있고, 윈도우(1610)가 제1 EMR 빔이 참조 동안 사용되는 경우 손상될 가능성이 있는, 다양한 예시적인 실시예에서 유리할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 EMR 빔(1616B)은 제1 EMR 빔(1616A)과 대략 동일한 파장을 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 제2 EMR 빔(11816B)은 제1 EMR 빔(1616A)의 파장과 상이한 파장을 가질 수 있다. 이 예시적인 경우에, 처리 위치는 그러한 상이한 예시적인 파장에서의 초점 광학계의 초점 길이의 차이에 기초한 교정을 필요로 할 수 있다.
도 16a에 도시된 예시적인 초점 깊이 참조 시스템(1600)은 표적 조직(1612)과 접촉하도록 구성된 윈도우(1610)를 포함한다. 예시적인 광학 시스템(예를 들어, 대물렌즈 또는 초점 광학계)은 전자기 방사선(EMR) 빔(1616)을 광학 축(11820)을 따라 초점 영역(1618)에 포커싱하도록 구성될 수 있다. 광학 축(11820)은 윈도우(11810)와 교차한다. 광학 검출기(1622)는 신호 방사선(1624)을 검출하도록 구성될 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 신호 방사선(1624)은 EMR 빔(1620)과 윈도우(1610) 사이의 상호작용에 의해 생성될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, EMR 빔(1620)과 윈도우(1610) 사이의 상호작용은 윈도우(1610)의 표면과 EMR 빔(1620) 사이의 상호작용일 수 있다. EMR 빔(1620)과 윈도우(1610) 사이의 상호작용은 통상적으로 반사, 투과, 및 산란 중 적어도 하나이다.
제어기(1626)는 광학 검출기(1622)로부터 입력을 받고 광학 축(1620)을 따라 초점 영역(1618)의 초점 위치를 병진시키도록 구성될 수 있다. 광학 검출기(1622)로부터의 피드백에 적어도 부분적으로 기초하여, 제어기(1626)는 초점 영역(1618)의 일부가 윈도우(1610)의 표면과 실질적으로 일치할 수 있는, 기준 위치(1628)를 결정할 수 있다. 신호 방사선(1624)은 윈도우(1610)의 표면에 입사하는 EMR 빔(1616)의 반사로부터 방출되고 초점 광학계(1614)를 (부분적으로) 사용하여 이미지 센서(1622)에 입사하여 이미징될 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 제어기(1626)는, 예컨대, 신호 방사선에 기초하여 윈도우의 표면에 입사되는 EMR 빔(1616)의 횡방향 폭을 결정하고; 횡방향 폭이 최소 값을 가질 때까지 초점 영역을 병진시킴으로써 기준 위치를 결정할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 신호 방사선은 윈도우(1610)의 표면에서의 EMR 빔(1616)의 반사로부터 방출되고, 검출기(1622)는 신호 방사선의 강도를 검출하도록 구성될 수 있다. 이 예시적인 경우에, 제어기(1626)는 신호 방사선(1624)의 강도가 최대 값을 가질 때까지 초점 영역을 병진시킴으로써 기준 위치를 결정할 수 있다.
또한, 제어기(1626)는 초점 영역(1618)을 기준 위치(1628)로부터 미리 결정된 거리(1630)만큼 처리 위치로 병진시킬 수 있다. 일반적으로, 초점 영역(1618)을 기준 위치(1628)로부터 멀어지게 병진시키는 것은 광학 축(1620)을 따라 양의 방향으로(즉, 광학 시스템(1614)으로부터 멀어지게) 수행될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 처리 위치는 조직 내에 위치되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 거리는 피부 내의 진피 조직 내에 처리 위치를 위치시키도록 구성될 수 있다. 스테이지(1632)는 초점 영역을 병진시키기 위해 하나 이상의 광학 요소(예를 들어, 초점 광학계)를 병진시키는데 사용될 수 있다. EMR 빔(1616)은 처리 위치에 위치된 초점 영역에서 또는 그 부근에서 조직 효과(예를 들어, 미용 효과)를 수행하도록 구성될 수 있다. 예시적인 조직 효과는 조직(1612)의 선택적 열이온 플라즈마 매개 처리이다.
특정의 예시적인 실시예들에서, 제2 EMR 빔은 초점 광학계에 의해 처리 위치에 위치된 제2 초점 영역으로 수렴되도록 구성될 수 있다. 이 예시적인 경우에, 제1 EMR 빔은 참조를 위해서만 구성될 수 있고, 제2 EMR 빔은 조직 효과를 수행하도록 구성될 수 있다. 이는 조직 효과가, 예컨대 매우 높은 플루언스(예컨대, 1012W/cm2)를 필요로 하고 윈도우(1610)가 참조 동안 손상될 가능성이 있는 실시예들에서 유리할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 EMR 빔은 제1 EMR 빔과 동일한 파장을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2 EMR 빔은 제1 EMR 빔의 파장과 상이한 파장을 가질 수 있다. 이 경우에, 처리 위치는 2개의 상이한 파장에서 초점 광학계의 초점 길이의 차이에 기초하여 교정될 필요가 있을 것이다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 예시적인 윈도우 참조 및 처리 시스템(1600)은 하나 초과의 기준 위치(1628)를 측정하는 데 사용될 수 있다.
예를 들어, 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 예시적인 윈도우 참조 및 처리 시스템(1600)은 또한 스캐닝 시스템을 포함할 수 있다. 스캐닝 시스템은 초점 영역(1618) 및 광학 축(1620)을 적어도 하나의 스캔 축에서 이동시키도록 구성될 수 있다. 일부 예시적인 경우에, 스캔 축은 일반적으로 광학 축(1620)에 수직일 수 있다. 윈도우와 스캔 축 사이의 평행도 측정(parallelism measurement)은 다수의 스캔 위치에서 다수의 기준 위치(1628) 측정에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 참조 및 처리 시스템(1600)은 먼저 제1 스캔 위치에서 제1 기준 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 이어서, 스캐닝 시스템은 광학 축(1618)을 제1 스캔 위치로부터 스캔 축을 따른 거리만큼 제2 스캔 위치로 재배치할 수 있다. 예시적인 참조 및 처리 시스템(1600)은 이어서 제2 기준 위치를 결정할 수 있다. 제1 및 제2 기준 위치들 사이의 차이를 스캔 축을 따른 거리로 나눈 값은 윈도우와 스캔 축 사이의 비-평행도(non-parallelism)의 기울기를 나타낼 수 있다. EMR 처리 디바이스에서의 초점 깊이 참조를 추가로 설명하기 위해 개별 실시예가 하기에 제공된다.
조직 이미징 예들
조직 이미징 피드백에 의해 통지된 예시적인 EMR-기반 처리는 피부과 및 심미적 처리를 위한 광범위한 용도 및 이익을 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 조직 이미징은 사용자가 EMR-기반 처리 동안 처리 부위를 정확하게 표적화하는 것을 가능하게 한다. 조직 이미징의 또 다른 예시적인 사용은 시간 경과에 따른 처리 결과(예를 들어, 처리전 이미지 및 처리후 이미지)의 문서화를 제공하는 것일 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 조직 이미징은 처리 이전의 상태에 대한 진단 또는 처리 계획, 또는 처리 동안의 종점을 확인하는데 사용된다. 많은 예시적인 EMR-기반 피부 처리의 목표는 심미적이다(예를 들어, 피부의 외관과 관련됨). 이들 예시적인 경우에, 처리를 받는 피부의 이미징은 처리 이해관계자(환자 및 의사)에게 가장 중요한 피드백 중 일부를 제공한다.
도 17은 본 개시내용의 특정 예시적인 실시예들에 따른, 이미징 및 방사선 기반 처리의 방법(1700)에 대한 흐름도를 도시한다. 예시적인 방법(1700)에서, 조직은 절차(1706)에서 이미징 방사선으로 조명된다. 예를 들어, 조직의 조명은 조명 소스를 사용함으로써 적어도 부분적으로 달성될 수 있다. 예시적인 조명은, 예를 들어 이미징 방사선이 이미징 시스템에 실질적으로 축상 제공되는 명시야 조명 및 이미징 방사선이 이미징 시스템에 실질적으로 축외 제공되는 암시야 조명을 포함하는 다수의 방식으로 수행될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 이미징 방사선은 실질적으로 단색일 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 이미징 방사선은 실질적으로 광대역(예를 들어, 백색광)일 수 있다.
또한, 절차(1710)에서, 조직의 뷰의 이미지가 이미징될 수 있다. 예를 들어, 이미징은 초점 광학계(예를 들어, 대물렌즈)를 사용하여 적어도 부분적으로 수행될 수 있다. 뷰는 일부 경우에 초점 광학계와 연관된 초점 영역의 시야일 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 이미징 절차(1710)는 초점 광학계와 함께 하나 이상의 추가의 광학계의 사용을 포함할 수 있다. 예를 들어, 초점 광학계는 뷰로부터의 광을 상당히 시준할 수 있고, 튜브 렌즈가 시준된 광으로부터 이미지를 형성하는데 사용될 수 있다. 이미지는 이미지 평면에 형성될 수 있다.
절차(1712)에서, 이미지가 검출될 수 있다. 예를 들어, 검출기를 사용하여 이미지를 검출할 수 있다. 검출의 예들은, 예를 들어 광검출, 공초점 광검출, 간섭 검출 및 분광 검출을 포함할 수 있다. 검출기는 이미지 평면에서 이미지를 검출할 수 있다. 이미지는 이미지 센서에 의해 검출될 수 있다. 이미지 센서의 예는 반도체 전하-결합 디바이스(CCD), 상보형 금속-산화물-반도체(CMOS)의 능동 픽셀 센서 및 N-형 금속-산화물-반도체(NMOS)를 포함한다. 이미지 센서들은 검출된 이미지를 데이터의 2차원(2D) 행렬(예를 들어, 비트맵)로 출력할 수 있다.
추가적으로, 절차(1714)에서, 이미지가 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 이미지는 전자 영상 디스플레이(electronic visual display)에 의해 디스플레이될 수 있다. 디스플레이의 예는, 예를 들어 전자발광(EL) 디스플레이, 액정(LC) 디스플레이, 발광 다이오드(LED)-백라이트 액정(LC) 디스플레이, 발광 다이오드(LED) 디스플레이(예를 들어, 유기 LED(OLED) 디스플레이, 및 능동형 유기 LED(AMOLED) 디스플레이), 플라즈마 디스플레이, 및 양자점 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이된 이미지는 지정된 사용자(예를 들어, 임상의)에 의해 관찰될 수 있다. 일부 예시적인 경우에, 이미지는, 예를 들어 도 18의 제어기(1819) 또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 다른 제어기에 의해 기록 및 저장될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 디스플레이된 이미지는 처리를 필요로 하는 조직의 영역을 표적화하는데 사용될 수 있다.
그 후, 절차(1716)에서 표적 처리 영역이 조직 내에서 지정될 수 있다. 특정 예시적 실시예들에서, 표적 처리 영역은 이미지에 부분적으로 기초하여 지정될 수 있다. 예를 들어, 표적 처리 영역은 이미지에 디스플레이된 바와 같은 조직의 일부에서의 색소(예를 들어, 진피 멜라닌)의 겉보기 초과량에 기초하여 지정될 수 있다. 일부 경우에, 디스플레이된 이미지를 보는 임상의는 표적 처리 영역을 지정한다. 대안적으로, 특정 예시적 실시예들에서, 제어기는 이미지에 기초하여 표적 처리 영역을 자동으로 지정할 수 있다. 표적 처리 영역은 통상적으로 이미지에 적어도 부분적으로 존재한다.
마지막으로, 처리 방사선은 절차(1718)에서 처리 영역 내의 초점 영역에 포커싱될 수 있다. 통상적으로, 처리 방사선은 초점 광학계를 사용하여 포커싱되고, 조직 내에서 효과를 수행하도록 구성된다(예를 들어, 발색단에서 열이온 플라즈마를 선택적으로 생성하고; 미용 효과를 달성한다). 특정 예시적 실시예들에서, 처리 방사선에 영향을 미치는 파라미터는 이미지에 부분적으로 기초하여 제어된다. 처리 방사선에 의한 처리에 영향을 미치는 파라미터는 위에 상세히 설명되어 있다. 특정 예시적 실시예들에서, 초점 영역은 표적 처리 영역 내에서 스캐닝된다.
특정의 예시적인 실시예들에서, 뷰는 조직의 제1 영역으로부터 제2 영역으로 스캐닝된다. 스캐닝의 예는: 뷰를 티핑/틸팅하는 것, 뷰를 회전시키는 것, 및 뷰를 병진시키는 것을 포함한다. 스캐닝 구성의 추가의 설명은 Dresser 등의 미국 특허 출원 제16/219,809호 "Electromagnetic Radiation Beam Scanning System and Method"에 설명되어 있고, 그 전체 개시내용은 본 명세서에 참조로 통합된다. 특정 예시적인 실시예들에서, 제1 영역에 위치된 뷰는 제2 영역에 위치된 뷰와 중첩된다. 이 경우에, 조직의 일부는 제1 영역 및 제2 영역 모두에 존재한다. 일부 다른 실시예에서, 제1 영역에 위치된 뷰는 제2 영역에 위치된 뷰와 중첩되지 않는다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 뷰의 스캐닝은 뷰 위치에 관련된 피드백에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 경우에, 뷰는 2개의 선형 스테이지로 초점 광학계를 이동시킴으로써 스캐닝될 수 있다. 각각의 선형 스테이지 상에 존재하는 인코더로부터의 피드백은 제1 영역 및/또는 제2 영역에 위치될 때 뷰의 위치를 추론하는데 사용될 수 있다.
제2 이미지는 제2 영역으로부터의 뷰의 이미징이 될 수 있다. 예를 들어, 제2 이미지를 이미징하는 것은 절차(1710)의 제1 이미지를 이미징하는 것과 동일한 방식으로 수행될 수 있고, 뷰의 위치만이 2개의 단계 사이에서 상이하다. 이미징은 초점 광학계를 사용하여 적어도 부분적으로 수행된다. 뷰는 일부 경우에 초점 광학계와 연관된 초점 영역의 시야일 수 있다. 제2 이미지가 검출될 수 있다. 통상적으로, 제2 이미지를 검출하는 것은 절차(1712)의 제1 이미지를 검출하는 것과 동일한 방식으로 수행되고, 유일한 차이는 제1 이미지 대신에 제2 이미지가 검출된다는 것이다.
일부 예시적인 경우에, 제1 이미지 및 제2 이미지는 스티칭된 이미지(또는 맵)로 함께 스티칭된다. 스티칭된 이미지는 또한 추가의 영역에 위치한 뷰로 촬영된 추가의 이미지를 포함할 수 있다. 스티칭된 이미지는 조직의 처리전 이미지, 또는 조직의 처리후 이미지를 문서화하는데 사용될 수 있다. 제1 이미지, 제2 이미지, 및 스티칭된 이미지 중 임의의 것은 처리 전에 촬영되고, 예를 들어 의료 전문가에 의한 진단의 결정을 지원하는데 사용될 수 있다. 마찬가지로, 제1 이미지, 제2 이미지, 및 스티칭된 이미지 중 임의의 것은 처리 동안 또는 처리 후에 처리의 유효성을 입증하기 위해 또는 처리가 종료됨을 시사할 수 있는 처리 동안의 종점(end-points)을 찾기 위해 촬영될 수 있다.
도 18은 본 개시내용의 특정 예시적인 실시예에 따른 예시적인 조직 이미징 및 처리 시스템(1800)의 도면을 도시한다. 예시적인 이미징 및 처리 시스템(1800)은 초점 광학계(1810)를 포함할 수 있다. 초점 광학계(1810)(예를 들어, 대물렌즈)는 조직(1813)의 뷰(1812)를 이미징하도록 구성될 수 있다. 검출기(1814)는 초점 광학계(1810)에 의해 적어도 부분적으로 형성된 이미지(1816)를 검출하도록 구성될 수 있다. 검출기(1814)는 디스플레이(1817)와 통신할 수 있다. 디스플레이는 지정된 사용자(예를 들어, 임상의)에게 이미지를 디스플레이하도록 구성된다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 튜브 렌즈(1818)는 초점 광학계(1810)와 함께 사용되어 이미지(1816)을 형성할 수 있다. 검출기(1814)는 제어기(1819)와 통신할 수 있어, 검출기로부터의 검출된 이미지와 연관된 데이터가 제어기(1819)에 입력될 수 있다. 초점 광학계(110)는 처리 방사선(1820)의 전달 뿐만 아니라 이미징에 사용된다. 스캐너(1822)는 뷰(1812)를 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 스캐너는 적어도 하나의 차원에서, 가능하게는 더 많은 차원에서 뷰를 스캐닝할 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 스캐너(1822)는 모든 3개의 차원에서 뷰를 스캐닝할 수 있다. 도 18을 참조하면, 스캐너(1822)는, 예를 들어 조직(1813)의 제1 영역(1824)으로부터 제2 영역(1826)으로 뷰(1812)를 스캐닝하는 것으로 도시된다.
스캐너(1822)가 뷰(1812)를 스캐닝함에 따라, 초점 광학계(1810)는 제1 영역(1824)에서 제1 이미지를 그리고 제2 영역(1826)에서 제2 이미지를 이미징할 수 있다. 제1 이미지 및 제2 이미지는 모두 검출기(1814)에 의해 검출될 수 있다. 또한, 예를 들어, 제1 검출된 이미지 및 제2 검출된 이미지와 연관된 데이터는 제어기(1819)에 입력될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 다수의 이미지와 연관된 데이터는 제어기(1819)에 의해 함께 스티칭되어, 스티칭된 이미지(또는 맵)을 산출할 수 있다. 스티칭된 이미지 및/또는 하나 이상의 이미지는 미래의 관찰을 위해 제어기에 의해 기록되고 저장될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 하나 이상의 이미지로부터의 데이터는 처리 영역을 결정하는데 사용될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 처리 영역을 결정하는 것은 제어기에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 처리 영역의 결정은 하나 이상의 이미지를 관찰한 후에 지정된 사용자에 의해 수동으로 수행될 수 있다.
처리 방사선(1820)은 초점 광학계(1810)에 의해 초점 영역에 포커싱될 수 있다. 또한, 초점 영역은 처리 영역으로 지향될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 스캐너(1822)는 처리 영역 내의 초점 영역을 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 예시적인 시스템(1800)의 특정 예시적인 실시예들은 조직(1813)의 표면과 접촉하여 배치될 수 있는 윈도우(1830)를 포함할 수 있다. 윈도우(1830)는 여러 목적을 충족시킬 수 있으며, 그 중 하나는 조직의 외부 표면을 데이터화하는 것이다. 따라서, 윈도우(1830)는 초점 영역이 조직(1813)의 표면으로부터 미리 결정된 깊이로 조직(1813) 내에 신뢰가능하게 위치되는 것을 용이하게 할 수 있다.
도 19a는 본 개시내용의 특정의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 스티칭된 이미지(또는 맵)(1900)을 도시한다. 예시적인 스티칭된 이미지(1900)는 다수(예를 들어, 9개)의 개별 이미지(1910)를 포함할 수 있다. 예시적인 스캔 경로(1920)는 조직을 횡단할 때 뷰에 의해 취해지는 예시적인 경로를 나타낸다. 예시된 스캔 경로는 래스터 패턴을 포함하지만, 다른 패턴들(예를 들어, 나선형)이 가능하다. 각각의 개별 이미지(1910)는 스캔 경로를 따라 위치된 지점에서 취해질 수 있다. 스티칭된 이미지(1900)는 여러 방식으로 개별 이미지들로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 뷰의 위치가 (예를 들어, 스캐너 피드백을 통해) 각각의 개별 이미지에 대해 추정가능한 경우, 스티칭된 이미지(1900)는 추측항법 계산(dead-reckoning calculations)을 통해 구성될 수 있다. 대안적으로, 예시적인 스티칭된 이미지(1900)는 스티칭을 위한 기계 비전 알고리즘을 사용하여 구성될 수 있다. 제1 예시적인 이미징 스티칭 소프트웨어는 Hugin-Panorama photo stitcher이다. Hugin은 http://hugin.Sourceforge.net에서 호스팅되는 오픈 소스 프로젝트이다. 제2 예시적인 이미지 스티칭 소프트웨어는 Adobe Photoshop 내의 Photomerge 툴이다. 예시적인 EMR 처리 디바이스에서의 조직 이미징을 추가로 설명하기 위해 특정 개별 실시예가 아래에 제공된다.
도 19b는, 예컨대, 이미지 스티칭을 수행하는 데 다수의 이미지가 사용되는 본 개시내용의 다양한 예시적인 실시예에 따른 이미지 스티칭을 위한 예시적인 방법(1930)을 예시하는 흐름도이다. 먼저, 방법은 절차(1932)에서 이미지 내의 키포인트들을 검출한다. 예시적인 키포인트 검출 방법/절차는 SIFT(scale-invariant feature transform)일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, SIFT는 상이한 스케일에서 가우스 블러(Gaussian blur)(예컨대, 상이한 블러 크기(들))를 각각의 이미지에 적용할 수 있고, 블러의 양에 관계없이, 예컨대, 인접 픽셀 대비 최대량의 콘트라스트를 갖는 각각의 이미지 내의 다양한 예시적인 특징을 결정할 수 있다.
다수의 키포인트가 각각의 이미지에서 검출될 때, 절차(1934)에서 인라이어들을 매칭시키기 위해 중첩(예를 들어, 순차적) 이미지들 사이에서 키포인트들이 비교될 수 있다. 절차(1934)에서 키포인트들을 매칭시키는 예시적인 방법은 랜덤 샘플링 컨센서스(RANSAC)일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. RANSAC는 아웃라이어(outliers)들을 포함하는 관찰된 데이터의 세트로부터 수학적 모델의 파라미터들을 추정하는데 사용될 수 있는 반복적 방법/절차이다. 예를 들어, RANSAC는 이미지를 피팅하는데 사용되는 키포인트들의 세트로부터 아웃라이어들을 제거함으로써 인라이어들을 반복적으로 결정할 수 있다. 절차(1934)에서 인라이어들이 결정될 때, 예시적인 방법(1930)은 인라이어들에 기초하여 이미지들을 서로에 대하여 또는 서로 정렬하기 위해 절차(1936)에서 호모그래피 변환(homography transform)을 유도할 수 있다. 호모그래피 변환 행렬은 각각의 이미지를 그의 중첩 파트너와 관련시키기 위해 유도될 수 있다. 호모그래피 변환이 예로서 주어지지만, 예를 들어 아핀 변환(affine transforms) 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 변환 행렬이 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예시적인 방법(1930)은 절차(1938)에서 변환 행렬들을 적용하고, 각각의 이미지를 그의 인접 파트너들에 맞도록 변환(예를 들어, 시프팅, 스케일링, 회전, 틸팅, 티핑 등)함으로써 진행할 수 있다. 예시적인 방법(1930)은 절차(1940)에서 이미지들을 블렌딩함으로써 추가로 계속될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 변환 후에, 최종 스티칭된 모자이크 내의 각각의 이미지의 에지들 사이에서 명확한 병치(juxtaposition)가 보일 수 있다. 이러한 상황을 방지하기 위해, 이미지들은 절차(1940)에서 블렌딩될 수 있다. 예시적인 이미지 블렌딩 절차(1940)는, 예를 들어 최소 에러(예를 들어, 최소 에러 경계(minimal error boundary))를 갖는 인접 이미지들 사이의 경계를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 최소 에러 경계는, 예를 들어 2개 이상의 이미지의 중첩 부분을 분석하고 경계(예를 들어, 비직선) 상의 중첩 부분 내에서 중첩 에러가 최소인 곳을 결정함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 중첩 적분(overlap integral)이 중첩 에러를 계산하는데 사용될 수 있다. 최소 에러 경계가 결정되면, 이미지들은 최소 에러 경계를 따라 크로핑(crop)될 수 있다. 또한, 예시적인 방법(1930)은, 예를 들어 모든 조작된 이미지들을 함께 모자이크로 디지털 방식으로 위치시킴으로써 절차(1942)에서 최종 모자이크를 구성할 수 있다.
도 19c는 본 개시내용의 특정의 예시적인 실시예들에 따라 캡처된 피부의 2개의 중첩 이미지(1944-A, 1944-B)를 도시한다. 도 19c에 도시된 바와 같이, 절차(1932)의 예시적인 키포인트 검출이 2개의 이미지에 대해 수행되었고, 검출된 키포인트가 그 안에 도시되어 있다. 도 19d는 절차(1934)의 인라이어 매칭 동안의 2개의 중첩 이미지를 도시한다. 2개의 중첩 이미지는 도 19d에서 인라이어가 강조되는 병합 이미지(1946)로 도시되어 있다. 도 19e는 도 19c 및 19b의 2개의 이미지(1944-A, 1944-B)를 포함하는 초기의 비-블렌딩 모자이크(1948)를 도시한다. 비-블렌딩 모자이크는 중첩 이미지들 사이의 큰 콘트라스트의 뚜렷한 경계들(hard demarcations)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 도 19f는 이미지 블렌딩 절차(1940)를 거친 후의 도 19e의 비-블렌딩 모자이크(1948)인 블렌딩 모자이크(1950)를 도시한다. 최소 에러 경계는 도 19f에서 블렌딩 모자이크(1950) 내에 도시되어 있다.
도 20은 본 개시내용의 특정 예시적인 실시예들에 따른 EMR 빔(예를 들어, 레이저 빔)(2012)을 생성하는 예시적인 전자기 방사선(EMR) 소스(예를 들어, 레이저 소스)(2010)를 도시한다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, EMR 빔(2012)은 EMR 소스(2010)로부터 고유하게 횡방향 링 모드(transverse ring mode)(예를 들어, TEM 01*)를 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 빔 성형기(2014)는 횡방향 링 모드를 생성하기 위해 EMR 빔을 성형한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 2개의 액시콘(axicon)을 이용하는 빔 성형기(2014)가 제공된다. 제1 쐐기각(wedge angle)을 갖는 제1 액시콘(2016)은 EMR 빔(2012)을 수용하고 의사-베셀 빔(quasi-Bessel beam)을 생성할 수 있다. 의사-베셀 빔은 이어서 발산 링 모드를 생성하도록 전파될 수 있다. 발산 링 모드(2020)는 제2 액시콘(2022)에 의해 횡방향 링 모드(2024)를 갖는 EMR 빔으로 시준될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 링 모드(2024)는 빔 분할기(20126)에 의해 반사되고 초점 광학계(2028)를 향해 지향될 수 있다. 초점 광학계(2028)의 일부 예는 수렴 광학계(converging optics)(예를 들어, 평면-볼록(plano-convex) 렌즈) 및 액시콘을 포함할 수 있다. 초점 광학계(2028)는 EMR 빔을 수렴시키고, 이를 조직(2030)(예를 들어, 피부)을 향해 지향시킬 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 윈도우(2032)는 초점 광학계(2028)와 조직(2030) 사이에 위치될 수 있다. 윈도우(2032)는 다수의 파장에서, 예를 들어 가시 파장에서 그리고 EMR 빔(2024)의 EMR 파장에서 투명할 수 있다. 예시적인 윈도우 재료는 유리, 석영 및 사파이어를 포함할 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에서, 윈도우(2032)는 냉각될 수 있고 처리 중에 조직(2030)을 냉각하는데 사용될 수 있다. 통상적으로, 윈도우(2032)는 예시적인 장치(2000)의 동작 중에 조직의 외부 표면과 접촉하여 배치될 수 있다. 초점 광학계(2028)는 그 중심을 통해 개구를 갖도록 제조될 수 있다.
특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 광학 조립체(2034)는 초점 광학계(2028)의 개구 내에 위치할 수 있다. 광학 조립체(2034)는 조직(2030)으로부터의 광(2036)에 영향을 미칠 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 광학 조립체(2034)는 초점 광학계(2028)의 광학 축과 실질적으로 동축인 광학 축을 가질 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 광(2036)은 빔 분할기(2026)를 통해 투과되고, 카메라 렌즈(2038)에 의해 센서(2040) 상에 포커싱될 수 있다. 예를 들어, 센서(20140)는 -일부 예시적인 버전에서 카메라 센서(예를 들어, 전하-결합 디바이스[CCD] 또는 상보형 금속-산화물-반도체[CMOS] 카메라)일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에 따르면, 조직(2030)은 조명 광(2044)을 조직(2030) 쪽으로 지향시킬 수 있는 조명기 광원(2042)에 의해 조명될 수 있다.
도 21은 특정의 예시적인 실시예들에 따른 처리 및 시각화를 포함하는 조합된 예시적인 방법(2100)에 대한 흐름도를 도시한다. 예시적인 처리 및 시각화 방법(2100) 및/또는 그의 절차는 순차적으로, 동시에, 그리고/또는 서로 독립적으로 발생할 수 있다. 이러한 이유로, 예시적인 처리 방법(2104) 및 예시적인 시각화 방법(2106)은 병행하여 도시된다. 예시적인 처리 방법(2104)을 먼저 참조하면, 횡방향 링 모드를 갖는 전자기 방사선(EMR) 빔이 절차(2110)에서 생성될 수 있다. 예시적인 EMR 빔은 레이저 빔, 및 예를 들어 l064nm 파장 레이저일 수 있다. 예시적인 횡방향 링 모드는 횡방향 전자기 모드(TEM) 01* 또는 도넛 모드일 수 있다. 추가로, EMR 빔은 횡방향 링 모드가 절차(2120)에서 개구를 에워싸도록 개구를 갖는 EMR 광학계에 입사하게 지향될 수 있다. 일부 예시적인 버전에서, EMR 광학계는 수렴 렌즈 및/또는 액시콘을 포함할 수 있다. EMR 빔이 횡방향 링 모드를 갖는 경우, EMR 빔의 중심 부분은 무시할만한 방사성 전력(radiative power)을 가질 수 있다. EMR 빔은 EMR 빔의 이 중심 부분이 EMR 광학계의 개구와 중첩될 수 있도록 EMR 광학계에 입사하게 지향될 수 있다. 이러한 방식으로, EMR 빔의 실질적으로 모든 방사성 전력은, 레이저 광학계가 그의 중간 부분을 통해 개구를 가짐에도 불구하고, EMR 광학계에 의해 영향을 받을 수 있다. EMR 빔은 이어서 절차(2130)에서 수렴될 수 있고, EMR 광학계에 의해 절차(2140)에서 조직을 향해 지향될 수 있다. 특정의 예시적인 실시예들에서, 수렴 EMR 빔은 조직에 대한 요법(therapy)(예를 들어, 광열분해(photothermolysis))을 수행할 수 있다. 일부 추가의 예시적인 실시예에서, 예시적인 처리 방법(2104)은, 예를 들어 빔 성형기로 횡방향 링 모드를 생성하기 위해 EMR 빔을 성형하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
예시적인 시각화 방법(2106)을 참조하면, 조직으로부터의 광은 EMR 광학계(20250)의 개구를 통해 수집된다. 특정 예시적인 실시예들에서, 조직으로부터의 광은 하나 이상의 광학 요소를 사용하여 개구를 통해 지향된다. 예를 들어, 특정 예시적인 실시예들에서, 렌즈 조립체 및/또는 내시경은 개구를 통해 광을 수집하는데 사용된다. 일부 예시적인 버전에서, 하나 이상의 광학 요소는 EMR 광학계의 광학 축과 실질적으로 동일 선상에 있는 광학 축을 갖는다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 예시적인 조합된 방법(2100)은 예를 들어, 빔 분할기를 사용함으로써 EMR 빔의 빔 경로로부터 조직으로부터의 광을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 수집된 광은 절차(2160)에서 감지될 수 있다. 특정 예시적인 실시예들에 따르면, 수집된 광은 이미지에 포커싱될 수 있고, 이는 이어서 카메라 센서(예를 들어, 전하 결합 디바이스[CCD] 또는 상보형 금속 산화물 반도체 [CMOS] 카메라)에 의해 감지될 수 있다. 이어서, 카메라 센서는 조직의 디지털 이미지를 생성할 수 있다. 이 디지털 이미지는, 대안 실시예에서 대안적인 방식, 예를 들어, 광센서, 포토다이오드, 및/또는 광전지에 의해 광을 감지하기 위하여, 수술 임상의에 의해 사용될 수 있다. 일부 추가의 예시적인 실시예에서, 예시적인 방법은 시각화를 위해 조직을 조명하기 위해 조명 광을 조직을 향해 지향시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 22는 본 개시내용의 특정의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 시스템(들) 및/또는 방법(들)을 사용하는 광선 트레이스(2200)의 도면을 나타낸 것이다. 예를 들어, 도 22에 예시된 바와 같이, 초점 광학계(2210)는 그의 중심을 통해 개구(2212)를 가질 수 있다. 내시경(2214)은 개구(2212)를 통해 제공될 수 있다. 빔 분할기(2216)는 내시경(2214)을 따라 빔 경로에 배치될 수 있다. 빔 분할기(2216)는 레이저 빔 파장(예컨대, 1064nm)을 반사시키고 감지를 위해 광 파장들(예컨대, 가시 파장들)을 통과시키도록 구성될 수 있다. 예시적인 광선(2218, 2220)의 이러한 예시적인 경로는 도 22에 도시되어 있다. 예시적인 레이저 광선 트레이스(2218)는 처리 레이저와 연관된 광선의 경로를 예시한다. 예시적인 이미징 광선 트레이스(2220)는 내시경(2216)과 연관된 광선의 경로를 예시한다. 예시적인 물체 평면(2222) 및 예시적인 이미지 평면(2224)은 도 2에 도시되어 있다.
도 23은 DermLite Foto II Pro 사진 피부경 렌즈 조립체(2302)와 비교한, 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 회절 제한 내시경 이미징 시스템(diffraction limited endoscope imaging systems)에 대한 변조 전달 함수(modulation transfer function, MTF) 그래프(2300)를 도시한다. DermLite Foto II Pro는 현재 미국 캘리포니아주 산 후안 카피스트라노 소재의 3Gen 사로부터 시장에서 입수가능하다. 그래프(20400)는 수직축(20404) 상의 MTF 콘트라스트 및 수평축(20406)을 따른 공간 주파수를 도시한다. 컷오프 주파수(20408)는 10%의 MTF 콘트라스트 값에 있도록 임의로 선택되었다. F/14.1 회절 제한 내시경(20412) 및 F/9 회절 제한 내시경(20414)는 그래프(20400) 상에 플로팅된 최상의 경우 MTF 곡선들을 갖는다. 그래프(20400)에서의 내시경 MTF 곡선은 회절 제한되고, 따라서 실제 내시경 시스템의 성능은 그래프에 나타낸 것보다 낮을 것이다. 이러한 이유로, 예시적인 내시경-기반 이미징 시스템으로 달성가능한 실제 성능을 정량화하기 위해 테스트가 수행되었다.
도 24는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 내시경 이미징 시스템을 위한 예시적인 구성(2410)의 예시적인 이미지(2400)를 도시한다. 예시적인 시스템/구성(2410)은 내시경(2412), 결합 렌즈(2414), 및 카메라(2416)를 포함한다. 내시경은 예를 들어, 미국 뉴욕주 로체스터의 Gradient Lens Corporation의 Hawkeye ProSlim일 수 있다. 테스트에서 사용된 Hawkeye ProSlim은 7"(인치)의 길이, 4.2mm의 외경, 42도의 시야(F0V), 및 작은 조명된 링 광을 가졌다. 결합기 광학 조립체(coupler optical assembly, 2414)는 내시경(2412)에 부착될 수 있다. 결합기 광학 조립체의 예는: 18mm, 20mm, 및 30mm 초점 길이 조립체를 포함할 수 있다. 최종적으로, 결합기 광학 조립체(2414)는 카메라(2416)에 부착될 수 있다. 카메라의 예는 독일 아렌스부르크의 Basler의 Basler ACA2500-14UC를 포함할 수 있다.
도 25a 내지 도 25c는 예시적인 구성(2510)으로부터의 예시적인 이미지를 도시한다. 제1 예시적인 이미지(2510)는 도 25a에 도시되어 있고, 30mm 초점 길이 결합기 렌즈 및 Basler ACA2500-14UC 카메라로 촬영되었다. 제1 예시적인 이미지(2510)는 초점이 맞춰진 1952 Air Force 표적을 도시한다. 제2 예시적인 이미지(2520)는 도 25b에 도시되어 있고, 캐나다 온타리오주 오타와 소재의 PixeLink로부터의 20mm 초점 길이 결합기 및 PixeLink PL-D755 카메라로 촬영되었다. 제2 예시적인 이미지(2520)는 제1 배율에서 분할 패턴(fractionated pattern)으로 처리된 피부 영역을 도시한다. 제3 예시적인 이미지(2530)는 도 25c에 도시되어 있고, 캐나다 온타리오주 오타와 소재의 PixeLink로부터의 20mm 초점 길이 결합기 및 PixeLink PL-D755 카메라로 촬영되었다. 제3 예시적인 이미지(2530)는 제2 배율에서 분할 패턴으로 처리된 피부 영역을 도시한다.
추가의 예시적 실시예들
추가의 예시적 실시예는 EMR-기반 처리와 함께 사용되는 대안적 이미징 기술들을 포함한다. 이들 대안적 이미징 기술은 현미경 이미징, 광시야 이미징, 반사율 공초점 이미징, 광학 가간섭 단층촬영 이미징, 광학 가간섭 탄성이미지 이미징, 가간섭 스토크 방지 라만 분광법 이미징, 2-광자 이미징, 제2 고조파 생성 이미징, 위상 공액 이미징, 광음향 이미징, 적외선 스펙트럼 이미징, 및 하이퍼스펙트럴 이미징을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 추가적인 예시적인 실시예에 따른 예시적인 시스템(들) 및/또는 방법(들)을 사용하는 예시적인 광선 트레이스(2600)의 도면이 도 26에 도시되어 있다. 예를 들어, 환형 레이저 빔 광선(2610)은 빔 분할기(2612)로부터 반사되는 것으로서 도시되어 있다. 레이저 빔 광선(2610)은 이어서 비구면 초점 광학계(2616)에 의해 조직 평면(2614)에 포커싱된다. 초점 광학계(2616)는 그의 중심을 통해 구멍(2618)을 가질 수 있다. 이미지 광선(2620)은 구멍(2618)을 통과하고, 조직 평면(2614)에서 점광원으로부터 연장된다. 이미지 광선(2620)은 빔 분할기(2612)를 통해 투과된다. 빔 경로 내의 빔 분할기(2612)에 이어서, 이미지 광선이 이미지 평면(2622)에 포커싱되게 할 수 있는 여분의 긴 동작 거리(extra long working distance) 현미경 대물 렌즈가 제공될 수 있다. 이러한 예시적인 여분의 긴 동작 거리 현미경 대물렌즈는, 예를 들어 미국 콜로라도주 볼더 소재의 Photo-Optical Company로부터의 InfiniMini일 수 있다. 본 개시내용의 특정의 예시적인 실시예들에서, 예시적인 여분의 긴 동작 거리 현미경 대물렌즈는 약 f-14의 f-수로 2.4mm 시야(FOV), 110mm 동작 거리(WD), 및 mm당 106 라인 쌍(lpmm) 해상도를 제공하기 위해 표준 변환기 및 LDS 증폭기(예를 들어, 둘 다 또한 Photo-Optical Company로부터의 것일 수 있음)에 결합될 수 있다. 본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 이미지 광선(2620)은 여전히, 그러나 개구(2618) 내에 위치된 예시적인 광학 배열(예를 들어, 내시경)의 사용 없이, 초점 광학계(2616)의 중앙 개구(2618)를 통과한다. 대신, 여분의 긴 동작 거리 대물렌즈는 빔 분할기(2612)의 물체 측 상의 이미징 광학계에 대한 필요성을 제거할 수 있다.
도 27은 본 개시내용에 따른 데이터 수집 및 처리 디바이스/시스템(2700)의 다른 예시적인 실시예, 및 그의 예시적인 동작을 도시한다. 도 27에 제공된 바와 같이, 예시적인 디바이스/시스템(2700)은 치료(therapeutic) 전자기 방사선(EMR) 빔(2710)을 지향시키고 포커싱할 수 있다. 예시적인 EMR 빔은, 예를 들어 고품질 레이저들(예를 들어, M2<1.5)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적인 경우에, EMR 빔(2710)은 약 800nm 내지 약 1200nm 사이의 범위의 파장, 약 10 mJ 내지 약 10,000 mJ 사이의 범위의 펄스 에너지, 및 약 5nsec 내지 약 150nsec 사이의 범위의 펄스 지속시간을 이용할 수 있다. EMR 빔(2710)은 먼저 제1 렌즈 광학계 그룹(2712)에 작용할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 제1 광학계 그룹(2712)은 레이저 빔을 2D 패턴화된 어레이에 포커싱되는 상이한 각도 틸트/팁의 복수의 빔렛으로 분할하기 위한 회절 광학 요소(D0E)를 포함할 수 있다. D0E의 예들 및 유사한 응용들에서의 그들의 용도는, 예를 들어 그 전체가 본 명세서에 참조로 통합되는 미국 특허 출원 제16/381,736호에 설명되어 있다. 예시적인 D0E는 이스라엘의 네스 지오나의 Holo/0R로부터의 빔렛의 5X5 어레이를 생성하는 Holo/0R 파트 번호 MS-429-I-Y-A일 수 있다.
제1 광학계 그룹(2712)을 통과한 후, EMR 빔(2710)은 빔 분할기(2714)에 의해 반사될 수 있다. 빔 분할기는 -일부 예시적인 경우에- EMR 빔(2710)을 반사하고 광(2715)을 투과하도록 구성될 수 있다. 예시적인 빔 분할기는, 예를 들어 노치, 저역 통과 및/또는 고역 통과 필터를 포함할 수 있다. 빔 분할기(2714)에 의해 반사된 후, EMR 빔(2710)은 제2 광학계 그룹(2716)을 통과할 수 있다. 제2 광학계 그룹(2716) 및 제1 광학계 그룹(2712)은 EMR 빔(또는 복수의 EMR 빔렛)(2710)을, 예를 들어 조직 내에서 접촉 윈도우(2718)로부터 하류에, 예를 들어 미리 정해진 거리(예를 들어, 약 0-1.5mm +/- 0.02mm) 떨어져 위치하는 초점 영역으로 포커싱하기 위해 협력하여 동작하도록 설계 및/또는 구성된다. 일부 예시적인 실시예에서, 제1 광학계 그룹(2712) 및 제2 광학계 그룹(2716)은 함께 폴더 페츠발 렌즈를 포함할 수 있다.
예를 들어, 조직의 표면으로부터의 광(2718)은 접촉 윈도우(2718), 제2 광학계 그룹(2716), 빔 분할기(2714)를 통해 다시 위로 향하고 제3 광학계 그룹(2720)에 의해 이미징될 수 있다. 제3 광학계 그룹(2720) 및 제2 광학계 그룹(2716)은 협력하여 복귀 광(2715)을 카메라 센서(예를 들어, CMOS 또는 CCD 센서)가 위치할 수 있는 센서 평면(2722)으로 그리고/또는 센서 평면(2722) 상에 재이미징하도록 작용할 수 있다. 카메라 센서는 재이미징된 광(2715)을 나타내는 디지털 데이터(예를 들어, 이미지들)를 캡쳐하도록 구성될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 접촉 윈도우(2718)의 외부면과 접촉하여 배치된 조직으로부터 유래하는 광(2715)은 센서 평면(2722)에서 포커싱될 수 있다. 이 예시적인 경우에, 광(2715)은 통상적으로, 예를 들어 가시 범위의 파장을 가질 수 있는데, 이는 이러한 범위의 방사선이 조직에서 덜 투과적(따라서 덜 침투적)이기 때문이다. 대안적으로 또는 추가로, 광(2715)은 센서 평면(2722)에서 포커싱되는 윈도우(2718)로부터 기지의 거리(예를 들어, 약 0-1.5mm +/- 0.02mm) 떨어진 위치로부터 유래할 수 있다. 이 예시적인 대안적/추가적인 경우에, 광(2715)은 통상적으로, 예를 들어 근적외선 범위의 파장을 갖도록 선택될 수 있는데, 이는, 예를 들어 이러한 범위의 파장에서 조직이 보다 투과성이기 때문이다.
도 28은 본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 다른 예시적인 데이터 수집 및 처리 시스템(2800)을 도시한다. 도 28에 도시된 바와 같이, 시스템(2800)은 전자기 방사선(EMR) 빔(2810)을 초점 영역을 향해 지향시키고 포커싱하도록 구성될 수 있다. EMR 빔(2810)은 먼저 도 28에서 발산하는 것으로 도시되어 있고, 이어서 시준 광학계(2812)에 의해 시준된다. 시준 광학계(2812)의 곡률은 EMR 빔(2810)의 발산 레이트에 기초하여 선택될 수 있다. 시준된 EMR 빔은 이어서 거울(2814)에 의해 반사되어 초점 광학계(2816) 상에 그리고 그에 입사될 수 있다. 다른 초점 광학계(2816)는 EMR 빔(2810)을 높은 레이트(예컨대, 약 0.2 초과의 NA)로 수렴시킬 수 있다. 수렴하는 EMR 빔(2810)은 이어서 EMR 빔(2810)을 반사하고 후속 검출을 위해 광(2820)을 투과하도록 구성될 수 있는 다른 빔 분할기(2818)에 의해 선택적으로 반사될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 검출을 위한 광(2820)은 가시 범위(예컨대, 약 350-750nm) 내에 있고, EMR 빔(2810)은 가시 범위 밖에 있을 수 있다.
이어서 EMR 빔(2810)은 처리 중에 조직과 접촉하여 배치되도록 구성된 윈도우(2822)를 통해 최종적으로 지향될 수 있다. EMR 빔(2810)은 -다양한 예시적인 실시예에서- 윈도우(2822)로부터 미리 규정된 거리(예를 들어, 약 0-1.5mm +/-0.02mm 사이)에서 하류(예를 들어, 외부)에 위치된 초점 영역에 포커싱되도록 구성될 수 있다. 조직으로부터 유래된 광(2820)은 윈도우(2822)를 통해 투과될 수 있고, 이어서 광을 센서 평면(2826) 상에 또는 그에 포커싱하는 광학 조립체(2824)에 의해 이미징될 수 있다. 카메라 센서는 센서 평면(2826)에 배치될 수 있고, 광(2820)과 연관되거나 광(2820)을 나타내는 디지털 데이터를 캡처하는데 사용될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 윈도우(2822)의 외부면과 접촉하여 배치된 조직으로부터 유래된 광(2820)은 광학 조립체(2824)에 의해 센서 평면(2826)에 포커싱될 수 있다. 이 예시적인 경우에, 광(2820)은 덜 투과성인 조직의 이러한 예시적인 범위 내의 파장을 갖는 바와 같이, 가시 범위의 파장을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 윈도우(2822)로부터 기지의 거리(예를 들어, 약 0-1.5mm +/- 0.02mm 사이) 떨어진 위치로부터 유래된 광은 광학 조립체(2824)에 의해 센서 평면(2826)에 포커싱될 수 있다. 이 예시적인 대안 또는 부가의 경우에, 광(2820)은 근적외선 범위의 파장을 갖는 것으로서 선택될 수 있는데, 이는 이 파장 범위에서 조직이 더 투과성이기 때문이다.
이 분야의 기술자는 전술한 실시예에 기초하여 본 개시내용의 추가의 특징 및 이점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시내용은 첨부된 청구범위에 의해 나타낸 것을 제외하고는, 구체적으로 도시되고 설명된 것에 의해 제한되지 않아야 한다. 본 명세서에 인용된 모든 공보 및 참고문헌은 그 전체가 명백하게 본 명세서에 참조로 통합된다.
본 명세서에 설명된 주제는 디지털 전자 회로에서, 또는 본 명세서에 개시된 구조적 수단 및 그의 구조적 등가물을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서, 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 주제는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 예컨대 정보 캐리어에서(예를 들어, 기계 판독 가능 저장 디바이스에서) 유형적으로 구현되거나, 또는 데이터 처리 장치(예를 들어, 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터)에 의한 실행을 위해 또는 그의 동작을 제어하기 위해 전파 신호에서 구현되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램(예를 들어, 프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션 또는 코드로도 공지됨)은 컴파일링된 또는 해석된 언어를 포함한 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 이는 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 또는 컴퓨팅 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함한 임의의 형태로 배치될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 반드시 파일에 대응하지는 않는다. 컴퓨터 프로그램은 다른 프로그램 또는 데이터를 보유하는 파일의 부분에, 해당 프로그램에 전용되는 단일 파일에, 또는 다중 조율된 파일(multiple coordinated files)(예를 들어, 하나 이상의 모듈, 서브 프로그램 또는 코드의 부분들을 저장하는 파일)에 저장 또는 기록될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 상에서 또는 하나의 사이트에서 다수의 컴퓨터 상에서 실행되거나 또는 다수의 사이트에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해 상호연결되도록 배치될 수 있다.
본 명세서에 설명된 주제의 방법 단계를 포함한, 본 명세서에 설명된 예시적인 프로세스들, 방법, 절차 및 논리 흐름들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 본 명세서에 설명된 주제의 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그램가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 프로세스 및 논리 흐름들은 또한 특수 목적 논리 회로, 예를 들어 FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이) 또는 ASIC(주문형 집적 회로)에 의해 수행될 수 있고, 본 명세서에 설명된 주제의 예시적인 장치는 그러한 특수 목적 논리 회로로서 구현될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 필수 요소는 명령을 실행하기 위한 프로세서, 및 명령어 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한, 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스, 예를 들어, 자기, 자기 광학 디스크, 또는 광학 디스크를 포함하거나, 그들로부터 데이터를 수신하거나 데이터를 그들로 전송하거나, 둘 다를 행하도록 동작 가능하게 결합될 것이다. 컴퓨터 프로그램 명령어 및 데이터를 구현하는데 적합한 정보 캐리어는, 예로서 반도체 메모리 디바이스들(예를 들어, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들); 자기 디스크들(예를 들어, 내부 하드 디스크들 또는 이동식 디스크들); 자기 광학 디스크들; 및 광학 디스크들(예를 들어, CD 및 DVD 디스크들)를 포함한 모든 형태의 비휘발성 메모리를 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로에 의해 보완되거나, 그에 통합될 수 있다.
사용자와의 상호작용을 제공하기 위해, 본 명세서에 설명된 주제는 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스, 예를 들어 CRT(음극선관) 또는 LCD(액정 디스플레이) 모니터, 및 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 키보드 및 포인팅 디바이스(예를 들어, 마우스 또는 트랙블)를 갖는 컴퓨터 상에서 구현될 수 있다. 다른 종류의 디바이스가 또한 사용자와의 상호작용을 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자에게 제공되는 피드백은 임의의 형태의 감각 피드백(예를 들어, 시각적 피드백, 청각적 피드백 또는 촉각적 피드백)일 수 있고, 사용자로부터의 입력은 음향, 음성 또는 촉각적 입력을 포함한 임의의 형태로 수신될 수 있다.
본 명세서에 설명된 예시적인 기술은 하나 이상의 모듈을 사용하여 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "모듈"은 컴퓨팅 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 이들의 다양한 조합을 지칭한다. 그러나, 최소한, 모듈은 하드웨어, 펌웨어 상에 구현되지 않거나 비일시적 프로세서 판독가능 기록가능 저장 매체 상에 기록되지 않은 소프트웨어로서 해석되어서는 안된다(즉, 모듈은 소프트웨어 자체가 아님). 실제로 "모듈"은 프로세서 또는 컴퓨터의 일부와 같은 적어도 일부 물리적, 비일시적 하드웨어를 항상 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 2개의 상이한 모듈은 동일한 물리적 하드웨어를 공유할 수 있다(예를 들어, 2개의 상이한 모듈은 동일한 프로세서 및 네트워크 인터페이스를 사용할 수 있음). 본 명세서에 설명된 모듈은 다양한 애플리케이션을 지원하기 위해 조합, 통합, 분리, 및/또는 복제될 수 있다. 또한, 특정 모듈에서 수행되는 것으로서 본 명세서에 설명된 기능은 특정 모듈에서 수행되는 기능 대신에 또는 그에 추가하여 하나 이상의 다른 모듈에서 그리고/또는 하나 이상의 다른 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 또한, 모듈들은 서로 로컬 또는 원격인 다수의 디바이스 및/또는 다른 컴포넌트들에 걸쳐 구현될 수 있다. 또한, 모듈들은 하나의 디바이스로부터 이동되고 다른 디바이스에 추가될 수 있고/있거나, 양 디바이스에 포함될 수 있다.
본 명세서에 설명된 주제는 백 엔드 컴포넌트(예를 들어, 데이터 서버), 미들웨어 컴포넌트(예를 들어, 애플리케이션 서버), 또는 프런트 엔드 컴포넌트(예를 들어, 사용자가 이를 통해 본 명세서에 설명된 주제의 구현과 상호작용할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스 또는 웹 브라우저를 갖는 클라이언트 컴퓨터), 또는 이러한 백 엔드, 미들웨어, 및 프런트 엔드 컴포넌트의 임의의 조합을 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 시스템의 컴포넌트는 임의의 형태 또는 매체의 디지털 데이터 통신, 예를 들어, 통신 네트워크에 의해 상호연결될 수 있다. 통신 네트워크의 예는 근거리 네트워크("LAN") 및 광역 네트워크("WAN"), 예를 들어, 인터넷을 포함한다.
명세서 및 단락 전반에 걸쳐 본 명세서에 사용된 바와 같은 근사화 언어는 그것이 관련된 기본 기능의 변화를 초래하지 않으면서 허용가능하게 달라질 수 있는 임의의 정량적 표현을 수식하기 위해 적용될 수 있다. "대략", "실질적으로" 또는 "약"은 달리 언급되거나 또는 문맥으로부터 달리 명백하지 않는 한, 1%의 범위 내에 속하는 수치를 포함할 수 있거나, 또는 특정 예시적 실시예들에서는 수치의 5%의 범위 내에 있거나, 또는 특정 예시적 실시예들에서는 어느 한 방향으로의 수치의 10%의 범위 내에 있다(수치의 초과 또는 미만)(이러한 수치가 허용불가능하게 가능한 값의 100%를 초과하는 경우는 제외). 따라서, "약", "대략" 또는 "실질적으로"라는 용어 또는 용어들에 의해 수식된 값은 명시된 정확한 값에 제한되어서는 안된다. 적어도 일부 경우에, 근사화 언어는 값을 측정하기 위한 기기의 정밀도에 대응할 수 있다. 여기서 및 명세서 및 단락 전반에 걸쳐, 범위 제한들은 조합되고/되거나 상호교환될 수 있고, 이러한 범위들은 식별되고, 문맥 또는 언어가 달리 나타내지 않는 한 그 안에 포함된 모든 하위 범위(sub-ranges)를 포함한다.
명세서 및 단락에서 본 명세서에서 사용된 바와 같은 관사 "a" 및 "an"은, 명백하게 달리 나타내지 않는 한, 복수 지시대상을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그룹의 1개 이상의 구성원 사이에 "또는"을 포함하는 단락 또는 설명은, 달리 나타내지 않는 한 또는 달리 문맥으로부터 명백하지 않는 한, 그룹 구성원 중 1개, 1개 초과, 또는 모두가 주어진 제품 또는 프로세스에 존재하거나, 그에 사용되거나, 또는 달리 관련되는 경우에 충족되는 것으로 간주된다. 본 개시내용은 그룹의 정확히 1개의 구성원이 주어진 제품 또는 프로세스에 존재하거나, 그에 사용되거나, 또는 달리 관련되는 실시예들을 포함한다. 본 개시내용은 또한, 그룹 구성원 중 1개 초과, 또는 모두가 주어진 제품 또는 프로세스에 존재하거나, 그에 사용되거나, 또는 달리 관련되는 실시예들을 포함한다. 또한, 개시된 실시예들은, 달리 나타내지 않는 한 또는 모순 또는 불일치가 발생할 것이 이 분야의 통상의 기술자에게 명백하지 않는 한, 열거된 단락 중 1개 이상으로부터의 1개 이상의 제한, 요소, 절, 서술적 용어 등이 동일한 기본 청구항(또는 관련된 임의의 다른 청구항)에 종속된 다른 청구항에 도입되는 모든 변형, 조합 및 순열(permutations)을 제공하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에 설명된 모든 실시예는 적절한 경우에 개시된 실시예의 모든 상이한 양태에 적용가능한 것으로 고려되어야 한다. 임의의 실시예 또는 양태는 적절한 경우에 1개 이상의 다른 이러한 실시예 또는 양태와 자유롭게 조합될 수 있는 것으로 또한 고려되어야 한다. 요소가 예를 들어 마쿠쉬 그룹 또는 유사한 포맷으로 목록으로 제시되는 경우에, 요소의 각각의 하위 그룹이 또한 개시되고, 임의의 요소(들)가 그룹으로부터 제거될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 일반적으로, 개시된 실시예, 또는 개시된 실시예의 양태가 특정한 요소, 특징 등을 포함하는 것으로 지칭되는 경우에, 개시내용의 특정 실시예 또는 양태가 이러한 요소, 특징 등으로 이루어지거나, 또는 그것으로 본질적으로 이루어지는 것으로 이해되어야 한다. 단순성의 목적을 위해, 이들 실시예는 모든 경우에 본 명세서에서 그렇게 많은 단어로 구체적으로 제시되지 않았다. 본 개시내용의 임의의 실시예 또는 양태는, 구체적 배제가 명세서에 언급되는지 여부와 관계없이, 단락으로부터 명백하게 배제될 수 있는 것으로 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, 임의의 하나 이상의 활성제, 첨가제, 성분, 선택적인 작용제, 유기체 유형, 장애, 대상체 또는 그의 조합이 배제될 수 있다.
범위가 본 명세서에 주어지는 경우에, 본 개시내용의 실시예는 종점이 포함되는 실시예, 종점 둘 다가 배제되는 실시예, 및 하나의 종점이 포함되고 다른 종점이 배제되는 실시예를 포함한다. 달리 나타내지 않는 한, 종점 둘 다는 포함되는 것으로 가정되어야 한다. 또한, 달리 나타내거나 또는 문맥 및 이 분야의 통상의 기술자의 이해로부터 달리 명백하지 않는 한, 범위로서 표현된 값은 본 개시내용의 상이한 실시예에서 언급된 범위 내의 임의의 구체적 값 또는 하위범위를, 문맥이 달리 명백하게 지시하지 않는 한, 범위의 하한치의 단위의 1/10까지 가정할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 일련의 수치 값이 본 명세서에 언급되는 경우에, 본 개시내용은 임의의 개재 값 또는 시리즈 내의 임의의 2개의 값에 의해 정의된 범위에 유사하게 관련된 실시예를 포함하고, 최저 값은 최소로 간주될 수 있고, 최대 값은 최대로 간주될 수 있는 것으로 이해된다. 본 명세서에 사용된 수치 값은 백분율로 표현된 값을 포함한다.
달리 명백하게 나타내지 않는 한, 하나 초과의 행위를 포함하는 본 명세서에 청구된 임의의 방법에서, 방법의 행위의 순서는 반드시 방법의 행위가 언급되는 순서로 제한되는 것은 아니지만, 본 개시내용은 순서가 그렇게 제한되는 실시예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 달리 나타내거나 문맥으로부터 명백하지 않는 한, 본 명세서에 설명된 임의의 제품 또는 조성물은 "격리된" 것으로 간주될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 사용된 용어 "포함하는" 또는 "포함한다"는 개시된 실시예에 필수적이지만, 필수적이든 아니든 비명시된 요소의 포함에 개방되어 있는 조성물, 방법 및 그의 각각의 성분(들)과 관련하여 사용된다.
본 명세서에 사용된 용어 "본질적으로 이루어진"은 주어진 실시예에 요구되는 요소를 지칭한다. 상기 용어는 본 개시내용의 그 실시예의 기본적이고 신규한 또는 기능적 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 추가의 요소의 존재를 허용한다.
용어 "이루어진"은 본 명세서에 설명된 바와 같은 조성물, 방법, 및 그의 각각의 성분을 지칭하며, 이는 실시예의 상기 설명에서 언급되지 않은 임의의 요소를 배제한다.
몇몇 변형이 상기에 상세히 설명되었지만, 다른 변형 또는 첨가가 가능하다.
상기 설명 및 단락에서, "중 적어도 하나" 또는 "중 하나 이상"과 같은 어구는 요소 또는 특징의 접합 목록이 이어질 수 있다. 용어 "및/또는"은 또한 2개 이상의 요소 또는 특징의 목록에서 발생할 수 있다. 용어 "및/또는"은 이것이 사용되는 문맥에 의해 달리 암시적으로 또는 명백하게 모순되지 않는 한, 임의의 열거된 요소 또는 특징을 개별적으로 또는 임의의 다른 열거된 요소 또는 특징과 조합하여 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 어구 "A 및 B 중 적어도 하나"; "A 및 B 중 하나 이상"; 및 "A 및/또는 B"는 각각 "A 단독, B 단독, 또는 A 및 B 함께"를 의미하는 것으로 의도된다. 유사한 해석은 또한 3개 이상의 항목을 포함하는 목록에 대해 의도된다. 예를 들어, 어구 "A, B, 및 C 중 적어도 하나"; "A, B, 및 C 중 하나 이상"; 및 "A, B, 및/또는 C"는 각각 "A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 또는 A 및 B 및 C 함께"를 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 상기 및 단락에서의 용어 "에 기초하여"의 사용은 비열거된 특징 또는 요소가 또한 허용되도록 "적어도 부분적으로 -에 기초하여"를 의미하는 것으로 의도된다.
본 명세서에 설명된 주제는 원하는 구성에 따라 시스템, 장치, 방법 및/또는 물품에서 구현될 수 있다. 상기 설명에 설명된 구현은 본 명세서에 설명된 주제와 일치하는 모든 구현을 나타내는 것은 아니다. 대신에, 이들은 단지 설명된 주제와 관련된 양태와 일치하는 일부 예이다. 몇몇 변형이 상기에 상세히 설명되었지만, 다른 변형 또는 부가가 가능하다. 특히, 본 명세서에 설명된 것들에 추가로 추가의 특징 및/또는 변형이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 설명된 구현은 개시된 특징의 다양한 조합 및 하위조합 및/또는 상기 개시된 여러 추가의 특징의 조합 및 하위조합에 관한 것일 수 있다. 또한, 첨부 도면에 도시되고/되거나 본 명세서에 설명된 논리 흐름은 바람직한 결과를 달성하기 위해 반드시 제시된 특정한 순서 또는 순차적 순서를 요구하지는 않는다. 다른 구현이 하기 청구범위의 범주 내에 있을 수 있다.

Claims (33)

  1. 적어도 하나의 환자를 처리하기 위한 장치로서,
    상기 적어도 하나의 환자에 대한 데이터를 수집하도록 구성된 데이터 수집 시스템;
    제어기 - 상기 제어기는,
    원격 네트워크에 대한 액세스를 인증하고,
    상기 수집된 환자 데이터를 집계하고,
    상기 원격 네트워크와 통신하는 데이터 저장 디바이스 상의 상기 집계된 환자 데이터의 저장을 유발하도록 구성됨 -;
    전자기 방사선(EMR) 빔을 생성하도록 구성된 EMR 소스;
    상기 EMR 빔을 (i) 상기 적어도 하나의 환자의 적어도 하나의 부분 내에서 광학 축을 따라 그리고 (ii) 상기 적어도 하나의 환자의 조직의 표면 아래에 위치된 초점 영역으로 수렴 또는 포커싱하도록 구성된 광학 배열; 및
    상기 초점 영역으로부터 떨어져 미리 결정된 거리에 위치되고, 상기 광학 축을 따라 상기 초점 영역과 상기 광학 배열 사이에 제공된 윈도우를 포함하고, 상기 윈도우는 상기 EMR 빔을 투과시키고, 상기 적어도 하나의 환자의 상기 조직의 상기 표면과 접촉하도록 구성되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 원격 네트워크와 통신하는 모듈에 액세스하도록 추가로 구성되고, 상기 모듈은 이미지 인식 모듈, 컴퓨터 비전 모듈, 전자 건강 레코드 모듈, 또는 임상 의사 결정 지원 모듈 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 환자의 상기 데이터는 환자 조직의 이미지, 환자의 나이, 처리 세션 정보, 환자 통증 점수, 데이터 수집 파라미터, 또는 EMR-기반 처리 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 데이터 수집 시스템은 상기 윈도우와 접촉하는 상기 조직으로부터 상기 환자 데이터를 수집하도록 구성되고, 상기 데이터 수집 시스템 및 상기 광학 배열은 상기 윈도우에 공간적으로 정합되는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 환자의 약물-기반 처리에 이용되도록 구성된 약물-기반 처리 시스템을 추가로 포함하는, 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 약물-기반 처리 시스템은 국소 약물, 주사 가능한 약물, 또는 경구 전달 약물 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광학 배열은 적어도 0.3의 개구수(NA)로 레이저 빔을 수렴 또는 포커싱하도록 구성되는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 데이터 수집 시스템은:
    상기 조직의 상기 표면을 조명하도록 구성된 조명 소스;
    상기 윈도우를 통해 상기 조직의 상기 표면으로부터 센서 평면으로 광을 지향시키도록 구성된 광-지향 배열; 및
    상기 센서 평면에서 상기 광을 검출하도록 구성된 센서 배열을 포함하고, 상기 수집된 환자 데이터는 복수의 이미지를 포함하는, 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어기는 상기 복수의 이미지를 함께 스티칭함으로써 상기 수집된 환자 데이터를 집계하도록 구성되는, 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 데이터 수집 시스템은 (i) 사용자로부터 상기 적어도 하나의 환자의 상기 데이터를 수용하도록 구성된 사용자 인터페이스, 또는 (ii) 상기 적어도 하나의 환자의 상기 데이터를 포함하는 저장 디바이스에 연결된 추가의 네트워크로부터 상기 적어도 하나의 환자의 상기 데이터를 수용하도록 구성된 시스템 인터페이스 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 데이터 수집 시스템은 광음향 이미징 시스템, 카메라, 피부경 서브시스템, 현미경 서브시스템, 공초점 현미경 서브시스템, 플라즈마 검출 서브시스템 또는 윈도우 참조 서브시스템 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 모듈과 인증을 수행함으로써 상기 원격 네트워크와 통신하는 상기 모듈에 액세스하도록 추가로 구성되는, 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 인증은 (i) 금융 합의가 성립된 것, (ii) 금융 분배(financial distribution)가 수신된 것, 또는 (iii) 상기 금융 분배가 계류 중인 것 중 적어도 하나를 검증함으로써 수행되는, 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 인증은 수수료의 금융 분배를 실시함으로써 수행되는, 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 수수료는 처리, 환자, 가입, 이미지 또는 서비스 모듈 중 적어도 하나에 대해 제공되는, 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 광학 배열은 폴딩된 페츠발 렌즈(folded Petzval lens)를 포함하는, 장치.
  17. 적어도 하나의 환자를 처리하기 위한 방법으로서,
    데이터 수집 시스템으로, 상기 적어도 하나의 환자에 대한 데이터를 수집하는 단계;
    상기 수집된 환자 데이터를 집계하는 단계;
    원격 네트워크에 대한 액세스를 인증하는 단계;
    상기 환자 데이터를 상기 원격 네트워크와 통신하는 데이터 저장 디바이스에 저장하는 단계;
    전자기 방사선(EMR) 소스로 EMR 빔을 생성하는 단계;
    광학 배열로, 상기 EMR 빔을 (i) 광학 축을 따라 그리고 (ii) 상기 적어도 하나의 환자의 조직의 표면 아래에 위치된 초점 영역으로 수렴 또는 포커싱하는 단계;
    상기 적어도 하나의 환자의 상기 조직의 상기 표면을 상기 초점 영역으로부터 떨어져 미리 결정된 거리에 그리고 상기 광학 축을 따라 상기 초점 영역과 초점 광학계 사이에 위치되는 윈도우와 접촉시키는 단계; 및
    상기 윈도우를 통해 상기 EMR 빔을 투과시키는 단계를 포함하고, 상기 초점 영역은 상기 조직 내에 위치되는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 원격 네트워크와 통신하는 모듈에 액세스하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 모듈은 이미지 인식 모듈, 컴퓨터 비전 모듈, 전자 건강 레코드 모듈, 또는 임상 의사 결정 지원 모듈 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 환자의 상기 데이터는 환자 조직의 이미지, 환자의 나이, 처리 세션 정보, 환자 통증 점수, 데이터 수집 파라미터 또는 EMR-기반 처리 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 환자 데이터를 수집하는 단계는 상기 윈도우와 접촉하는 상기 조직으로부터 상기 환자 데이터를 감지하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 수집 시스템 및 상기 광학 배열은 상기 윈도우에 공간적으로 정합되는, 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 환자에 대해 약물-기반 처리를 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 약물-기반 처리는 국소 약물, 주사 가능한 약물, 또는 경구 전달 약물 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  23. 제17항에 있어서, 상기 전자기 방사선(EMR) 빔을 상기 초점 영역에 수렴 또는 포커싱하는 단계는 적어도 0.3의 개구수(NA)에서 수행되는, 방법.
  24. 제17항에 있어서, 환자 데이터를 수집하는 단계는:
    상기 적어도 하나의 환자의 상기 조직의 상기 표면을 조명하는 단계;
    상기 윈도우를 통해 상기 조직의 상기 표면으로부터 이미지 평면으로 광을 지향시키는 단계; 및
    센서 배열을 사용하여 상기 이미지 평면에서 상기 광을 감지하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 수집된 환자 데이터는 복수의 이미지를 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 수집된 환자 데이터를 집계하는 단계는 상기 복수의 이미지를 함께 스티칭하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제17항에 있어서, 상기 데이터의 상기 수집은 (i) 사용자 인터페이스를 사용하여 환자 데이터를 입력하는 것, 또는 (ii) 상기 적어도 하나의 환자의 상기 데이터를 포함하는 저장 디바이스를 용이하게 하는 추가의 네트워크와 인터페이싱하는 것 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 방법.
  27. 제17항에 있어서, 상기 데이터의 상기 수집은 광음향 이미징 장치, 카메라, 피부경 서브시스템, 현미경 서브시스템, 공초점 현미경 서브시스템, 플라즈마 검출 서브시스템 또는 윈도우 참조 서브시스템 중 적어도 하나를 사용하는 것을 포함하는, 방법.
  28. 제17항에 있어서, 모듈에 대한 액세스를 인증함으로써 상기 원격 네트워크와 통신하는 상기 모듈에 액세스하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 인증은 (i) 금융 합의가 성립된 것, (ii) 금융 분배가 수신된 것, 또는 (iii) 상기 금융 분배가 계류 중인 것 중 적어도 하나를 검증함으로써 수행되는, 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 인증은 수수료의 금융 분배를 실시함으로써 수행되는, 방법.
  31. 제29항에 있어서, 상기 수수료는 처리, 환자, 가입, 이미지 또는 서비스 모듈 중 적어도 하나에 대해 제공되는, 방법.
  32. 제17항에 있어서, 상기 광학 배열은 폴딩된 페츠발 렌즈를 포함하는, 방법.
  33. 적어도 하나의 환자의 처리를 용이하게 하기 위한 컴퓨터 소프트웨어를 갖는 컴퓨터 액세스 가능 매체로서, 상기 컴퓨터 소프트웨어가 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터 프로세서는:
    데이터 수집 시스템으로, 상기 적어도 하나의 환자에 대한 데이터를 수집하는 절차;
    상기 수집된 환자 데이터의 집계를 유발하는 절차;
    원격 네트워크에 대한 액세스의 인증을 유발하는 절차;
    상기 환자 데이터를 상기 원격 네트워크와 통신하는 데이터 저장 디바이스에 저장하는 절차;
    전자기 방사선(EMR) 소스를 제어하여 EMR 빔을 생성하는 절차;
    광학 배열을 제어하여, 상기 EMR 빔을 (i) 광학 축을 따라 그리고 (ii) 상기 적어도 하나의 환자의 조직의 표면 아래에 위치된 초점 영역으로 수렴 또는 포커싱하는 절차;
    상기 적어도 하나의 환자의 상기 조직의 상기 표면과, 상기 초점 영역으로부터 떨어져 미리 결정된 거리에 그리고 상기 광학 축을 따라 상기 초점 영역과 초점 광학계 사이에 위치되는 윈도우와의 접촉을 제어하는 절차; 및
    상기 윈도우를 통한 상기 EMR 빔의 투과를 제어하는 절차
    를 포함하는 절차들을 수행하도록 구성되고, 상기 데이터 수집 시스템 및 상기 광학 배열은 상기 윈도우에 정합되고, 상기 초점 영역은 상기 조직 내에 위치되는, 컴퓨터 액세스 가능 매체.
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