KR20230071469A - Multiple fluorescence imaging device for fluorescence image and color image acquisition and control method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치는, 피검체에 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제 2 형광여기광원 및 백색광원을 선택적으로 방출하는 광원조사부; 상기 광원조사부에서 방출된 제1, 제 2 형광여기광원에 의해 상기 피검체로부터 발현된 형광을 획득하고, 상기 백색 광원에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하는 영상획득부; 상기 광원조사부에서 방출하는 제1, 제 2형광여기광원의 파장영역 및 백색광원의 출력을 제어하고, 상기 영상획득부에서 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 영상 처리부; 및 상기 영상 처리부에서 정합 처리된 영상을 표시하는 영상 표시부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.A multi-fluorescence imaging device for acquiring a plurality of fluorescence images and color images according to an embodiment of the present invention selectively emits first and second fluorescence excitation light sources and white light sources corresponding to at least one contrast agent to a subject. light source irradiation unit; an image acquisition unit that obtains fluorescence expressed from the subject by the first and second fluorescence excitation light sources emitted from the light source irradiation unit, and acquires a color image from the subject by the white light source; an image processing unit for controlling wavelength regions of the first and second fluorescence excitation light sources emitted from the light source irradiation unit and output of the white light source, and matching and processing the fluorescence image and the color image obtained from the image acquisition unit; and an image display unit displaying an image matched by the image processing unit.
Description
본 발명은 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 수술용 형광조영제에 따라 최적의 근적외선 대역의 형광여기광원에 의한 형광영상과 가시광선 대역의 컬러 영상을 동시에 촬영할 수 있는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-fluorescent imaging device for acquiring fluorescent images and color images and a method for controlling the same, and in particular, according to a fluorescent contrast agent for surgery, fluorescence images by an optimal fluorescence excitation light source in the near-infrared band and color images in the visible band are obtained. It relates to a multi-fluorescence imaging device for obtaining a fluorescence image and a color image that can be taken simultaneously and a method for controlling the same.
최근 기술의 발전에 따라 생물 내의 다양한 기관이나 분자 단위의 미세 조직에서 나타나는 현상이나 상태를 시각화하고자 하는 연구가 활발해지고 있다. 이러한 추세에 따라 광학 영상 기기를 이용하여 동물이나 식물의 내부를 촬영하는 영상 기기와 검출 장치들이 다각도에서 제시되고 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] With the recent development of technology, researches aimed at visualizing phenomena or states appearing in various organs or molecular-level microstructures in living organisms are becoming more active. In accordance with this trend, imaging devices and detection devices for photographing the inside of animals or plants using optical imaging devices are being presented from various angles.
이러한 기술들 중의 하나로서, 생체 내부에서 발광하는 매우 약한 세기의 빛을 검출하여 이를 광학적으로 영상화하는 발광(luminescence) 영상 촬영 기술이 부각되고 있다. 촬영 기술은 기질(substrate)을 주입하여야 하고, 상대적으로 고비용이 발생하며, 피검체의 상태 및 특성에 따라 획득된 영상 신호가 흔들릴 우려가 존재할 뿐만 아니라, 영상을 획득하는데 다소 많은 시간이 소요되는 문제점이 지적되고 있다. 발광 영상과 비교되는 개념으로 형광(fluorescence) 영상이 있으며, 형광 영상은 형광 물질(시약 또는 단백질 등을 활용할 수 있다.)을 피검체에 주입하여 획득한 광학적인 영상을 말한다. 앞서 기술한 발광 영상과는 달리 형광 영상은 기질을 가질 필요가 없고, 피검체를 마취하지 않고도 피검체의 상태 및 특성에 따른 영상 신호의 흔들림이 없으며, 빠른 이미지 획득이 가능할 뿐만 아니라, 수술 장면과 같은 동영상 촬영에 유리하다는 특징을 갖는다. 이때, 형광 영상을 획득하기 위해 피검체에 주입되는 형광물질 중 FDA에 승인을 받아 수술시 또는 의료현장에서 사용될 수 있는 형광물질 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)이 유일하며, 수술 가이딩 영상용으로 가장 많이사용되어지고 있다. As one of these technologies, a luminescence imaging technology that detects light of very weak intensity emitted from the inside of a living body and optically images it is emerging. The photographic technology requires injecting a substrate, relatively high cost, there is a concern that the obtained image signal may be shaken depending on the state and characteristics of the subject, and it takes a lot of time to acquire the image. this is being pointed out. There is a fluorescence image as a concept compared to a luminescence image, and a fluorescence image refers to an optical image obtained by injecting a fluorescent substance (reagent or protein, etc.) into a subject. Unlike the luminescence imaging described above, fluorescence imaging does not need to have a matrix, and there is no shaking of the image signal according to the state and characteristics of the subject without anesthesia, and fast image acquisition is possible. It has a feature that is advantageous for filming the same video. At this time, among the fluorescent materials injected into the subject to obtain a fluorescent image, the fluorescent material contrast medium approved by the FDA and used during surgery or in the medical field is Indocyanine Green (ICG) and Methylene Blue , MB) is the only one, and it is most often used for surgical guiding images.
ICG는 약 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하고 약 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광월 방출함으로써, 카메라를 통해 약 810 ~ 850nm 파장 영역의 광을 필터링하여 획득해 영상으로 표시하는 형광영상장치가 이용된다. ICG absorbs light in the wavelength range of about 775 to 785 nm and emits fluorescent light in the wavelength range of about 810 to 850 nm. do.
뿐만 아니라 MB는 약 660~680nm의 광을 흡수하여 대략 700~730nm의 형광을 방출하고 카메라로 700~730nm 형광을 필터링하여 형광영상장치로 표시한다. 형광영상장치는 체내에 주입된 조영제가 혈관 또는 특정 이상병변에 착상되고 특정 파장 영역의 광을 흡수하고 형광으로 발현 특징을 이용함으로써, 사용자에게 시각적 정보를 준다. 유방암, 피부암 등의 각종 암 또는 혈관, 림프관 등을 실시간으로 모니터링하여 수술시 정확한 이상병변의 위치를 찾고 진단하는 영상장비로 사용된다. In addition, MB absorbs light of about 660 to 680 nm and emits fluorescence of about 700 to 730 nm. A fluorescence imaging device provides visual information to a user by allowing a contrast agent injected into the body to be implanted in a blood vessel or a specific abnormal lesion, absorbing light in a specific wavelength range, and using fluorescence expression characteristics. It is used as an imaging device to accurately locate and diagnose abnormal lesions during surgery by monitoring various cancers such as breast cancer and skin cancer or blood vessels and lymphatic vessels in real time.
이러한 형광 영상은 생물 내의 분자 단위 현상을 시각화할 수 있다. FDA 승인을 받은 수술용 형광 물질은 ICG와 메틸렌 블루가 유일하다. Such fluorescence images can visualize molecular unit events in organisms. ICG and methylene blue are the only fluorescent materials approved by the FDA for surgery.
형광 물질은 그 특성이 서로 달라 각 형광 물질에 적합한 영상 획득 장치가 필요하다.Fluorescent substances have different characteristics, and an image acquisition device suitable for each fluorescent substance is required.
따라서, ICG, MB 이외에 다양한 파장에서의 형광제제(Fluorescent agent) 및 광감작제(Photosensitizer)등이 개발되고 있으며, ICG와 MB의 경우 회사마다 조금씩 다른 형광 파장을 가지고 있어 형광 효율을 향상시키기 위해서는 정확한 형광여기 광원 선택과 그에 따른 파장을 측정해야 하며, 또한 그 형광파장만 통과시켜 형광 영상 효율을 높일 필요가 있다.Therefore, in addition to ICG and MB, fluorescent agents and photosensitizers at various wavelengths are being developed. In the case of ICG and MB, each company has slightly different fluorescence wavelengths, so to improve fluorescence efficiency, accurate It is necessary to select a fluorescence excitation light source and measure the corresponding wavelength, and also to increase fluorescence imaging efficiency by passing only the fluorescence wavelength.
그러나, 형광조영제에 따라 다른 형광 파장이 이용되어 별도의 형광영상장치가 필요하고 피검체의 특성에 맞게 이용할 때마다 번거로움이 발생되는 문제점이 있다. However, there is a problem in that a separate fluorescence imaging device is required because different fluorescence wavelengths are used depending on the fluorescence contrast agent, and inconvenience occurs whenever it is used according to the characteristics of the subject.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 수술용 형광조영제에 따라 최적의 근적외선 대역의 형광여기광원에 의한 형광영상과 가시광선 대역의 컬러 영상을 동시에 촬영할 수 있는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a fluorescence image by a fluorescence excitation light source in an optimal near-infrared band according to a fluorescent contrast agent for surgery and a multiplex for obtaining a fluorescence image and a color image capable of simultaneously taking a fluorescence image and a color image in the visible band. It is an object of the present invention to provide a fluorescence imaging device and a control method thereof.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problem as described above, and other technical problems may exist.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치는, 대상체에 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제2 형광여기광원 및 백색광원을 선택적으로 방출하는 광원조사부; 상기 광원조사부에서 방출된 제1, 제2 형광여기광원에 의해 상기 대상체로부터 발현된 형광을 획득하고, 상기 백색 광원에 의해 상기 대상체로부터 컬러 영상을 획득하는 영상획득부; 상기 광원조사부에서 방출하는 제1, 제2형광여기광원의 파장영역 및 백색광원의 출력을 제어하고, 상기 영상획득부에서 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 영상 처리부; 및 상기 영상 처리부에서 정합 처리된 영상을 표시하는 영상 표시부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, a multi-fluorescence imaging device for obtaining a fluorescence image and a color image according to an embodiment of the present invention provides first and second fluorescence excitation corresponding to at least one contrast agent in an object. a light source irradiation unit that selectively emits a light source and a white light source; an image acquisition unit that obtains fluorescence expressed from the object by the first and second fluorescence excitation light sources emitted from the light source irradiation unit, and acquires a color image from the object by the white light source; an image processing unit for controlling wavelength regions of the first and second fluorescence excitation light sources emitted from the light source irradiation unit and output of the white light source, and matching and processing the fluorescence image and the color image obtained from the image acquisition unit; and an image display unit displaying an image matched by the image processing unit.
여기서, 특히 상기 광원조사부는, 컬러 영상을 획득하기 위해 백색광을 방출하는 백색광원; 제1 및 제2 형광조영제를 형광여기하기 위한 각 파장영역의 광을 방출하는 제1, 제 2 형광여기광원(NIR 1, NIR2); 상기 제1, 제2 형광여기광원에서 방출된 형광 광원을 광섬유로 가이딩하여 결합하여 전달하는 광섬유 커플러; 및 상기 광섬유 커플러에서 전달된 형광광원의 수광 및 파장을 분리하는 조사 렌즈부;를 포함하되, 상기 백색 광원 및 제1, 제2 형광여기광원은 광원소스홀더의 홀을 중심으로 상기 백색 광원 및 제1, 제2 형광여기광원이 번갈아가며 방사형으로 배치되는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the light source irradiation unit, a white light source for emitting white light to obtain a color image; first and second fluorescence excitation light sources (
여기서, 특히 상기 영상획득부는 상기 대상체에서 발현되는 형광을 수집하기 위한 렌즈; 상기 렌즈에서 수집된 형광여기광을 통과하는 필터; 및 상기 필터에서 통과된 형광여기광에 의한 영상 정보를 검출하는 카메라를 포함하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the image acquisition unit includes a lens for collecting fluorescence expressed in the object; a filter through which fluorescence excitation light collected by the lens passes; and a camera for detecting image information by fluorescence excitation light passing through the filter.
여기서, 특히 상기 영상 처리부는, 상기 광원조사부의 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원의 동작 타이밍을 조절하는 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하고, 상기 영상획득부의 동작을 제어하기 위한 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하는 타이밍 신호발생부; 상기 타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 상기 광원조사부의 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 백색광원 및 제1, 제2형광여기광원의 동작 타이밍 펄스 신호에 트리거링되게 영상획득부를 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the image processing unit generates an operation timing pulse signal for adjusting operation timings of the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources of the light source irradiation unit, and an operation timing pulse signal for controlling the operation of the image acquisition unit. a timing signal generating unit that generates; The white light source and the first and second fluorescence excitation light sources of the light source irradiation unit are turned on and off in response to the operation timing pulse signal generated by the timing signal generator, and operation timing of the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources is controlled. It is characterized in that it includes a controller for controlling the operation of the image acquisition unit to be triggered by a pulse signal.
여기서, 특히 상기 제어부는 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the control unit shifts the wavelength of the first or second fluorescence excitation light source according to the selection of the fluorescence contrast agent, tunes the wavelength through temperature control of the selected first or second fluorescence excitation light source, and transmits the fluorescence excitation signal. It is characterized in that the first or second fluorescence excitation light source is output by measuring and detecting an optimal output excitation wavelength signal.
여기서, 특히 상기 제어부는 상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, when the first and second fluorescence excitation light sources are simultaneously selected, the control unit responds to the operation timing pulse signal to sequentially irradiate the white light source, the first fluorescence excitation light source, and the second fluorescence excitation light source. Its characteristic is that it controls the output.
여기서, 특히 상기 제어부는 상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 2 형광여기광원은 오프시키는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, when the first fluorescence excitation light source is selected, the control unit controls light source output in response to an operation timing pulse signal so that the white light source and the first fluorescence excitation light source are sequentially irradiated, and the second fluorescence excitation light source Its feature is that it is turned off.
여기서, 특히 상기 제어부는 상기 제 2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 1 형광여기광원은 오프시키는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, when the second fluorescence excitation light source is selected, the control unit controls light source output in response to an operation timing pulse signal to sequentially irradiate the white light source and the second fluorescence excitation light source, and the first fluorescence excitation light source Its feature is that it is turned off.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법은, 대상체에 백색광원 및 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계; 상기 방출된 상기 백색 광원에 의해 상기 대상체로부터 컬러 영상을 획득하고, 상기 제1, 제2 형광여기광원에 의해 상기 대상체로부터 발현된 형광 영상을 획득하는 단계; 상기 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 단계; 및 상기 정합 처리된 영상을 표시하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.In addition, as a technical means for achieving the above-described technical problem, a method for controlling a multiple fluorescence imaging device for acquiring a fluorescence image and a color image according to an embodiment of the present invention corresponds to a white light source and at least one contrast agent for an object. selectively emitting first and second fluorescence excitation light sources; acquiring a color image from the object by the emitted white light source, and acquiring a fluorescence image expressed from the object by the first and second fluorescence excitation light sources; matching and processing the acquired fluorescence image and color image; and displaying the matched image.
여기서, 특히 상기 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원을 방출하는 단계는, Here, in particular, the step of emitting the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources,
타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 백색광원 및 제1, 제 2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제 2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하는 점에 그 특징이 있다.In response to the operation timing pulse signal generated by the timing signal generator, the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources are turned on and off, and the wavelength of the first or second fluorescence excitation light source is shifted according to the selection of the fluorescence contrast agent. In addition, the wavelength is tuned through temperature control of the selected first or second fluorescence excitation light source, the fluorescence excitation signal is measured, and an optimal output excitation wavelength signal is detected to output the first or second fluorescence excitation light source. It has a characteristic.
여기서, 특히 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,Here, in particular, in the step of selectively emitting the first and second fluorescence excitation light sources,
상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하는 점에 그 특징이 있다.When the first and second fluorescence excitation light sources are selected at the same time, the light source output is controlled in response to the operation timing pulse signal to sequentially irradiate the white light source, the first fluorescence excitation light source, and the second fluorescence excitation light source. It has that characteristic.
여기서, 특히 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,Here, in particular, in the step of selectively emitting the first and second fluorescence excitation light sources,
상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제2 형광여기광원은 오프시키는 점에 그 특징이 있다.When the first fluorescence excitation light source is selected, light source output is controlled in response to an operation timing pulse signal so that the white light source and the first fluorescence excitation light source are sequentially irradiated, and the second fluorescence excitation light source is turned off. It has a characteristic.
여기서, 특히 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,Here, in particular, in the step of selectively emitting the first and second fluorescence excitation light sources,
상기 제2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제1 형광여기광원은 오프시키는 점에 그 특징이 있다.When the second fluorescence excitation light source is selected, light source output is controlled in response to an operation timing pulse signal to sequentially irradiate the white light source and the second fluorescence excitation light source, and the first fluorescence excitation light source is turned off. It has a characteristic.
여기서, 특히 상기 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 및 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)을 포함하고, ICG는 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하여 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광원을 방출하고, MB는 약 650~680nm의 광을 흡수하여 700~730nm의 형광 광원을 방출하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, the contrast medium includes Indocyanine Green (ICG) and Methylene blue (MB), and ICG absorbs light in the 775 to 785 nm wavelength range to obtain a fluorescent light source in the 810 to 850 nm wavelength range. , and MB absorbs light of about 650 to 680 nm and emits a fluorescent light source of 700 to 730 nm.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 수술용 형광조영제에 따라 최적의 근적외선 대역의 형광여기광원에 의한 형광영상과 가시광선 대역의 컬러 영상을 동시에 촬영할 수 있다.According to any one of the above-described means for solving the problems of the present invention, it is possible to simultaneously take a fluorescence image by a fluorescent excitation light source of an optimal near-infrared band and a color image of a visible ray band according to a fluorescent contrast agent for surgery.
또한, 형광조영제에 따라 선택적으로 형광여기광원을 제어하여 형광영상을 선택적으로 획득할 수 있다. In addition, a fluorescence image may be selectively obtained by selectively controlling a fluorescence excitation light source according to a fluorescence contrast agent.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 피검체에 적용되는 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 상기 도 1의 광원조사부의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 형광여기광원의 선택 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1, 제2 형광영상 및 컬러영상 동시 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 상기 도 6의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 상기 도 8의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 상기 도 10의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a multi-fluorescence imaging device for acquiring fluorescence images and color images according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example in which a multi-fluorescence imaging device for acquiring a fluorescence image and a color image according to the present invention is applied to a subject.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of the light source irradiation unit of FIG. 1. Referring to FIG.
4 is a flowchart of a control method of a multi-fluorescence imaging device for obtaining fluorescence images and color images according to the present invention.
5 is a diagram schematically illustrating a process of selecting a fluorescence excitation light source according to the present invention.
6 is a diagram schematically showing the sequence of an image acquisition process when simultaneous acquisition of first and second fluorescence images and color images of the present invention is selected.
FIG. 7 is a diagram showing timing pulse signals for light source irradiation and image acquisition of FIG. 6 .
8 is a diagram schematically showing the sequence of an image acquisition process when the first fluorescence image and color image acquisition of the present invention are selected.
FIG. 9 is a diagram showing timing pulse signals for light source irradiation and image acquisition of FIG. 8 .
FIG. 10 is a diagram schematically showing the sequence of an image acquisition process when the second fluorescence image and color image acquisition of the present invention are selected.
FIG. 11 is a diagram showing timing pulse signals for light source irradiation and image acquisition of FIG. 10 .
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한, 도면을 참고하여 설명하면서, 같은 명칭으로 나타낸 구성일지라도 도면에 따라 도면 번호가 달라질 수 있고, 도면 번호는 설명의 편의를 위해 기재된 것에 불과하고 해당 도면 번호에 의해 각 구성의 개념, 특징, 기능 또는 효과가 제한 해석되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description in the drawings are omitted, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification. In addition, while explaining with reference to the drawings, even if the configuration is indicated by the same name, the drawing number may vary depending on the drawing, and the drawing number is only described for convenience of explanation, and the concept, characteristic, function of each component is indicated by the corresponding drawing number. or the effect is not to be construed as limiting.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, not excluding other components unless otherwise stated, and one or more other components. It should be understood that the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
본 명세서에 있어서 '부(部)' 또는 '모듈'이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. In this specification, 'unit' or 'module' includes a unit realized by hardware or software, or a unit realized by using both, and one unit is realized by using two or more hardware may be, or two or more units may be realized by one hardware.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 피검체에 적용되는 일 예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 상기 도 1의 광원조사부의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a multiple fluorescence imaging device for obtaining fluorescence and color images according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing multiple fluorescence for obtaining fluorescence and color images according to the present invention. It is a diagram schematically showing an example applied to an object under examination of an imaging device, and FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of the light source irradiation unit of FIG. 1 .
도 1및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치(100)는, 광원조사부(110), 영상획득부(120), 영상처리부(130) 및 영상표시부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, the multiple
상기 광원조사부(110)는 대상체에 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b) 및 백색광원(111)을 선택적으로 방출하도록 한다.The light
여기서, 상기 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 및 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)을 포함하고, ICG는 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하여 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광원을 방출하고, MB는 약 660~680nm의 광을 흡수하여 700~730nm의 형광 광원을 방출하게 된다. Here, the contrast medium includes Indocyanine Green (ICG) and Methylene blue (MB), and ICG absorbs light in a wavelength range of 775 to 785 nm to produce a fluorescent light source in a wavelength range of 810 to 850 nm. , and MB absorbs light of about 660 to 680 nm to emit a fluorescent light source of 700 to 730 nm.
보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광원조사부(110)는 컬러 영상을 획득하기 위해 백색광을 방출하는 백색광원(111)(백색광원소스;113), 제1 및 제2 형광조영제를 형광여기하기 위한 각 파장영역의 광을 방출하는 제1, 제2 형광여기광원(NIR1,NIR2)(112a,112b)(형광광원소스;114), 상기 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)까지 형광 광원을 광섬유로 가이딩하여 결합하여 전달하는 광섬유 커플러(115) 및 형광광원의 수광 및 파장을 분리하는 조사 렌즈부(116)를 포함하여 구성될 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 3, the light
상기 백색광원(111)은 가시광 영상을 위한 광원으로 피검체의 외피에 대해 백색광원(111)에 의한 가시광을 조사하여 가시광 컬러 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 백색광원(111)는 발광다이오드, 반도체레이저, 할로겐램프, 백열등 중 어느 하나 또는 조합으로 이루어질 수 있다.The
또한, 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)는 ICG 및 MB 조영제를 형광 여기하기 위한 파장영역의 광을 방출하기 위한 것으로, 피검체 내부에 대해서는 형광여기광원(112a,112b)에 의한 비가시광 형광영상을 획득할 수 있는 것이다. 이러한 상기 형광여기광원부(112a,112b)는, 발광다이오드, 반도체레이저, 할로겐램프, 백열등 중 어느 하나 또는 조합으로 이루어질 수 있으며, 근적외선 레이저 광원으로 이루어질 수 있다. In addition, the first and second fluorescence
한편, 도 3에서와 같이, 상기 백색 광원(111) 및 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)은 광원소스홀더(116)의 홀을 중심으로 상기 백색 광원(111) 및 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)이 번갈아가며 방사형으로 배치될 수 있으며, 광원소스홀더(116)의 홀은 중앙에 여기되는 형광을 측정하기 위해 형성되어 있고, 상기 홀은 형광영상 획득 렌즈를 고정 및 영상획득 초점거리를 조절할 수 있는 홀더가 포함된다. 즉, 하나의 광원조사부를 통해 컬러 영상 및 제1, 제 2 형광여기 영상을 획득할 수 있게 된다. Meanwhile, as shown in FIG. 3, the
상기 영상획득부(120)는 상기 광원조사부(110)에서 방출된 제1, 제2 형광여기광원(NIR 1, NIR2)(112a,112b)에 의해 피검체로부터 발현된 형광을 획득하고, 상기 백색 광원(111)에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하게 된다. The
보다 구체적으로, 상기 영상획득부(120)는 상기 피검체에서 발현되는 형광을 수집하기 위한 렌즈(121), 상기 렌즈(121)에서 수집된 형광여기광을 선택적으로 통과하는 필터(122), 상기 필터에서 선택적으로 통과된 광의 경로를 구성하는 튜브렌즈(123) 및 상기 필터(122)에서 통과된 형광여기광에 의한 영상 정보를 검출하는 카메라(124)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 피검체 내부에 위치된 형광물질에 대한 아날로그 비가시광 형광영상을 아날로그카메라에 의해 촬영하게 된다. More specifically, the
상기 영상처리부(130)는 광원조사부(110)에서 방출하는 제1, 제2형광여기광원(112a,112b)의 파장영역 및 백색광원의 출력을 제어하고, 상기 영상획득부에서 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하게 된다.The
보다 구체적으로, 상기 영상 처리부(130)는 상기 광원조사부(110)의 백색광원(111) 및 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)의 동작 타이밍을 조절하는 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하고, 상기 영상획득부의 동작을 제어하기 위한 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하는 타이밍 신호발생부(131); 상기 타이밍 신호발생부(131)에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 상기 광원조사부의 백색광원(111) 및 제1, 제2 형광여기광원(112a,112b)을 온오프 제어하고, 백색광원 및 제1, 제2형광여기광원의 동작 타이밍 펄스 신호에 트리거링되게 영상획득부를 동작하도록 제어하는 제어부(132)를 포함할 수 있다.More specifically, the
상기 제어부(132)는 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하도록 제어한다. The
다시 말해, 조영제가 선택이 되면 여기 광원 파장이 선택이 되고, 온도 제어를 통한 파장 시프팅(가변)을 시작하게 된다. 그리고 여기 광원 파장을 시프팅 하면서 형광신호를 측정하고 최대 형광 신호가 출력되는지 측정하고 각각의 파장에 따른 신호를 측정 비교하여 최대 형광신호에 따른 파장을 선택하여 최적의 형광 여기 조건으로 설정하게 된다. In other words, when the contrast agent is selected, the excitation light source wavelength is selected, and wavelength shifting (variable) through temperature control begins. In addition, the fluorescence signal is measured while shifting the wavelength of the excitation light source, the maximum fluorescence signal is measured, and the signal according to each wavelength is measured and compared to select the wavelength according to the maximum fluorescence signal to set the optimal fluorescence excitation condition.
또한, 상기 제어부(132)는 상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하게 된다.In addition, when the first and second fluorescence excitation light sources are simultaneously selected, the
또한, 상기 제어부(132)는 상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 2 형광여기광원은 오프시키도록 제어한다. In addition, when the first fluorescence excitation light source is selected, the
또한, 상기 제어부(132)는 상기 제 2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 1 형광여기광원은 오프시키도록 제어한다.In addition, when the second fluorescence excitation light source is selected, the
상기 영상표시부(140)는 영상 처리부(130)에서 컬러 영상 및 형광여기영상이 정합 처리된 영상을 표시하게 된다. 즉, 피검체에 대해 외피 부분을 컬러영상으로 표시하고, 피검체 내부에 대해 비가시광형광영상으로 표시하여 이를 정합하여 하나의 피검체 부위 영상을 영상표시부를 통해 볼 수 있다.The
또한, 도 4는 본 발명의 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법에 대한 순서도이고, 도 5는 본 발명의 형광여기광원의 선택 과정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1, 제2 형광영상 및 컬러영상 동시 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 상기 도 6의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 제1 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9는 상기 도 8의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제2 형광영상 및 컬러영상 획득이 선택된 경우의 영상획득 과정의 순서를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 11은 상기 도 10의 광원조사 및 영상획득을 위한 타이밍 펄스 신호를 보여주는 도면이다.4 is a flow chart of a method for controlling a multiple fluorescence imaging device for acquiring fluorescence images and color images according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a process of selecting a fluorescence excitation light source according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram schematically showing the sequence of the image acquisition process when the simultaneous acquisition of the first and second fluorescence images and color images of the present invention is selected, and FIG. 7 is a timing pulse signal for light source irradiation and image acquisition of FIG. 6 , Figure 8 is a diagram schematically showing the sequence of the image acquisition process when the first fluorescence image and color image acquisition of the present invention is selected, and Figure 9 is a view for light source irradiation and image acquisition of FIG. A diagram showing a timing pulse signal, FIG. 10 is a diagram schematically showing the sequence of an image acquisition process when the second fluorescence image and color image acquisition of the present invention is selected, and FIG. 11 is a view showing the light source irradiation and image of FIG. It is a diagram showing the timing pulse signal for acquisition.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법은, 먼저 피검체에 백색광원 및 적어도 하나 이상의 조영제에 대응하는 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계가 수행된다(S410). 여기서, 상기 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 및 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)을 포함하고, ICG는 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하여 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광원을 방출하고, MB는 약 660~680nm의 광을 흡수하여 700~730nm의 형광 광원을 방출하는 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 4, in the method for controlling a multiple fluorescence imaging device for acquiring a fluorescence image and a color image according to an embodiment of the present invention, first, a white light source and a control agent corresponding to at least one contrast agent are applied to a subject. 1, a step of selectively emitting the second fluorescence excitation light source is performed (S410). Here, the contrast medium includes Indocyanine Green (ICG) and Methylene blue (MB), and ICG absorbs light in a wavelength range of 775 to 785 nm to produce a fluorescent light source in a wavelength range of 810 to 850 nm. , and MB absorbs light of about 660 to 680 nm to emit a fluorescent light source of 700 to 730 nm.
보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원을 방출하는 단계에서는 타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 백색광원 및 제1, 제 2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제 2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하게 된다.More specifically, as shown in FIG. 5, in the step of emitting the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources, the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources correspond to the operation timing pulse signal generated by the timing signal generator. 2 Turning on/off the fluorescence excitation light source, shifting the wavelength of the first or second fluorescence excitation light source according to the selection of the fluorescence contrast agent, and tuning the wavelength through temperature control of the selected first or second fluorescence excitation light source; The fluorescence excitation signal is measured to detect an optimal output excitation wavelength signal to output the first or second fluorescence excitation light source.
다시 말해, 조영제가 선택이 되면 여기 광원 파장이 선택이 되고, 온도 제어를 통한 파장 시프팅(가변)을 시작하게 된다. 그리고 여기 광원 파장을 시프팅 하면서 형광신호를 측정하고 최대 형광 신호가 출력되는지 측정하고 각각의 파장에 따른 신호를 측정 비교하여 최대 형광신호에 따른 파장을 선택하여 최적의 형광 여기 조건으로 설정하게 된다. In other words, when the contrast agent is selected, the excitation light source wavelength is selected, and wavelength shifting (variable) through temperature control begins. In addition, the fluorescence signal is measured while shifting the wavelength of the excitation light source, the maximum fluorescence signal is measured, and the signal according to each wavelength is measured and compared to select the wavelength according to the maximum fluorescence signal to set the optimal fluorescence excitation condition.
이때, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서 상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하게 된다. 6 and 7, when the first and second fluorescence excitation light sources are simultaneously selected in the step of selectively emitting the first and second fluorescence excitation light sources, the white light source and the first Light source output is controlled in response to an operation timing pulse signal so that the fluorescence excitation light source and the second fluorescence excitation light source are sequentially irradiated.
보다 구체적으로, 각각 영상 구현 방법은 타이밍 펄스(time pulse)의 발생의 시간 차이를 통해 여기광원을 시간차를 두어 동작시켜 각 여기 광원의 동작 펄스에 트리거링되게 카메라 획득 타이밍을 설정하여 여기광원에 일치되는 형광 영상신호를 카메라로 측정하게 된다. More specifically, each image implementation method sets the camera acquisition timing to be triggered by the operation pulse of each excitation light source by operating the excitation light source with a time difference through the time difference of the generation of the timing pulse to match the excitation light source. The fluorescence image signal is measured with a camera.
즉, 도 7에서 첫번째 펄스 열은 카메라 획득 펄스 및 기준 펄스를 나타내며, 2번째 펄스신호는 백색광(가시광) 컬러 영상을 얻는 펄스 신호, 세번째 펄스신호는 NIR 1 광원 및 ICG 형광 영상 얻는 펄스, 마지막 펄스 신호는 NIR 2 광원 및 MB 형광 영상 얻는 펄스신호를 나타낸다. That is, in FIG. 7, the first pulse train represents the camera acquisition pulse and reference pulse, the second pulse signal is a pulse signal for obtaining a white light (visible light) color image, the third pulse signal is a pulse for obtaining an
이때, ICG + MB 형광 조영제를 동시에 사용하여 두개의 다중영상을 얻는 방법으로, 각각의 펄스 열에 따라 백색광원이 조사되어 컬러 영상을 획득하고, 제1 형광여기광원의 적외선이 조사되어 제 1 적외광 영상을 획득하고, 제 2 형광여기광원의 적외선이 조사되어 제 2 적외광 영상을 획득하게 된다. At this time, as a method of obtaining two multiple images by simultaneously using ICG + MB fluorescent contrast agent, a white light source is irradiated according to each pulse train to obtain a color image, and infrared rays of a first fluorescence excitation light source are irradiated to obtain a first infrared light An image is acquired, and infrared rays from a second fluorescence excitation light source are irradiated to obtain a second infrared light image.
또한, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서, 상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 2 형광여기광원은 오프시키게 된다. 예컨대, ICG 조영제를 사용하여 ICG 형광 단독 영상을 얻는 방법으로, ICG 형광 여기광원 및 획득 신호 펄스를 발생하게 된다.8 and 9, in the step of selectively emitting the first and second fluorescence excitation light sources, when the first fluorescence excitation light source is selected, the white light source and the first fluorescence excitation light source The light source output is controlled in response to the operation timing pulse signal to sequentially irradiate, and the second fluorescence excitation light source is turned off. For example, as a method of obtaining an ICG fluorescence-only image using an ICG contrast agent, an ICG fluorescence excitation light source and an acquisition signal pulse are generated.
즉, 도 9에서와 같이, 각각의 펄스 열에 따라 백색광원이 조사되어 컬러 영상을 획득하고, 제 1 형광여기광원의 적외선이 조사되어 제 1 적외광 영상을 획득하고, 제 2 형광여기광원에 대한 타이밍 펄스는 입력되지 않아 오프 상태로 되어 컬러 영상 및 제 1 형광여기영상을 획득하여 표시하게 된다. That is, as shown in FIG. 9, according to each pulse train, a white light source is irradiated to obtain a color image, infrared rays of the first fluorescence excitation light source are irradiated to obtain a first infrared light image, and a second fluorescence excitation light source is obtained. Since the timing pulse is not input, it is turned off, and a color image and a first fluorescence excitation image are acquired and displayed.
또한, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서, 상기 제2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제1 형광여기광원은 오프시키게 된다. 예컨대, MB 조영제를 사용하여 MB 형광 단독 영상을 얻는 방법으로 MB 형광 여기광원 및 획득 신호 펄스를 발생하게 된다.10 and 11, in the step of selectively emitting the first and second fluorescence excitation light sources, when the second fluorescence excitation light source is selected, the white light source and the second fluorescence excitation light source The output of the light source is controlled in response to the operation timing pulse signal to sequentially irradiate, and the first fluorescence excitation light source is turned off. For example, as a method of obtaining an MB fluorescence-only image using an MB contrast agent, an MB fluorescence excitation light source and an acquisition signal pulse are generated.
즉, 도 11에서와 같이, 각각의 펄스 열에 따라 백색광원이 조사되어 컬러 영상을 획득하고, 제1 형광여기광원에 대한 타이밍 펄스는 입력되지 않아 오프 상태로 유지되고, 제2 형광여기광원의 적외선이 조사되어 제 2적외광 영상을 획득하게 된다. 그리고, 상기 컬러 영상 및 제2 형광여기영상을 정합하여 표시하게 된다.That is, as shown in FIG. 11, a white light source is irradiated according to each pulse train to obtain a color image, the timing pulse for the first fluorescence excitation light source is not input and remains off, and the infrared rays of the second fluorescence excitation light source are not input. This is irradiated to obtain a second infrared light image. The color image and the second fluorescence excitation image are matched and displayed.
그 다음, 상기 방출된 상기 백색 광원에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하고, 상기 제1, 제2 형광여기광원에 의해 상기 피검체로부터 발현된 형광 영상을 획득하는 단계가 수행된다(S420). 즉, 상기 도 6 내지 도 11에서의 과정에 의해 선택적으로 형광여기영상을 얻을 수 있다.Next, a step of acquiring a color image from the subject by the emitted white light source and obtaining a fluorescence image expressed from the subject by the first and second fluorescence excitation light sources is performed (S420). . That is, a fluorescence excitation image can be selectively obtained by the process of FIGS. 6 to 11.
그리고, 상기 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 단계가 수행된다(S430). Then, a step of matching and processing the obtained fluorescence image and color image is performed (S430).
보다 구체적으로, 영상 정합의 방법은 상기 컬러 영상의 가시광성 영상과 형광여기영상인 ICG 영상, MB 영상를 단순하게 덧셈하는 머지 방법과 각 영상의 최대값을 이용한 노멀라이제이션(normalization) 값의 영상을 계산 후 덧셈하는 방법, 각각의 영상을 구별하기 위해 ICG 영상과 MB 영상을 그린(green) 또는 블루(blue) 영상으로 변경하여 머지(merge)하여 각각 영상의 시인성을 좋게 할 수 있게 영상 처리할 수 있다. More specifically, the image matching method is a merge method of simply adding a visible light image of the color image, an ICG image that is a fluorescence excitation image, and an MB image, and an image of a normalization value using the maximum value of each image. Addition method after calculation, change ICG image and MB image to green or blue image in order to distinguish each image, merge them, and image processing to improve visibility of each image there is.
또한, 영상을 선택적으로 볼 수 있는 화면 분할이 가능하고, 각 형광 영상에서 일정 임계값(threshold)을 이용하여 바운더리(boundary) 영상 제공이 가능하다. In addition, it is possible to divide a screen to selectively view an image, and to provide a boundary image by using a predetermined threshold in each fluorescence image.
마지막으로, 상기 정합 처리된 영상을 표시하는 단계가 수행된다(S440). 즉, 피검체에 대해 외피 부분을 컬러영상으로 표시하고, 피검체 내부에 대해 비가시광형광영상으로 표시하여 이를 정합하여 하나의 피검체 부위 영상을 영상표시부를 통해 볼 수 있다.Finally, a step of displaying the matched image is performed (S440). That is, the outer skin portion of the object under examination is displayed as a color image, and the inside of the object under examination is displayed as a non-visible light fluorescence image, and by matching them, one image of the object portion under examination can be viewed through the image display unit.
상술한 본 발명에 의한 장치에 의해 피검체의 동일 부위에 대해 표피의 가시광영상과, 표피 내부의 두 가지의 비가시광 형광영상을 함께 획득하여 영상분석을 할 수 있고 이들 영상을 육안으로 직접 살피거나 나아가 각각의 영상표시부(display)에 표시된 각각의 영상을 직접 보면서 다룰 수 있다. With the device according to the present invention described above, a visible light image of the epidermis and two types of non-visible light fluorescence images inside the epidermis can be acquired together for image analysis for the same part of the subject, and these images can be directly observed with the naked eye or Furthermore, each image displayed on each image display unit can be directly viewed and handled.
따라서, 조영제가 다른 경우에도 이를 선택적으로 최적의 여기파장을 제어하여 형광여기영상을 획득함으로써 보다 정확하게 직접적인 시술을 수행할 수 있다. Therefore, even if the contrast medium is different, it is possible to perform a direct procedure more accurately by selectively controlling the optimal excitation wavelength to obtain a fluorescence excitation image.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100: 형광영상장치
110: 광원조사부
111: 백색광원
112a, 112b: 제1, 제2 형광여기광원
115: 광섬유 커플러
116: 조사 렌즈부
120: 영상획득부
130: 영상처리부
131: 타이밍 신호 발생부
132: 제어부
140: 영상표시부100: fluorescence imaging device
110: light source irradiation unit
111: white light source
112a, 112b: first and second fluorescence excitation light sources
115: optical fiber coupler
116: irradiation lens unit
120: image acquisition unit
130: image processing unit
131: timing signal generator
132: control unit
140: video display unit
Claims (14)
상기 광원조사부에서 방출된 제1, 제 2 형광여기광원에 의해 상기 피검체로부터 발현된 형광을 획득하고, 상기 백색 광원에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하는 영상획득부;
상기 광원조사부에서 방출하는 제1, 제 2형광여기광원의 파장영역 및 백색광원의 출력을 제어하고, 상기 영상획득부에서 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 영상 처리부; 및
상기 영상 처리부에서 정합 처리된 영상을 표시하는 영상 표시부를 포함하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
a light source irradiation unit that selectively emits first and second fluorescence excitation light sources and white light sources corresponding to at least one contrast agent to the subject;
an image acquisition unit that obtains fluorescence expressed from the subject by the first and second fluorescence excitation light sources emitted from the light source irradiation unit, and acquires a color image from the subject by the white light source;
an image processing unit for controlling wavelength regions of the first and second fluorescence excitation light sources emitted from the light source irradiation unit and output of the white light source, and matching and processing the fluorescence image and the color image obtained from the image acquisition unit; and
A multi-fluorescence imaging device for acquiring a fluorescence image and a color image including an image display unit displaying an image matched by the image processing unit.
상기 광원조사부는,
컬러 영상을 획득하기 위해 백색광을 방출하는 백색광원;
제1 및 제2 형광조영제를 형광여기하기 위한 각 파장영역의 광을 방출하는 제1, 제 2 형광여기광원(NIR 1, NIR2);
상기 제1, 제2 형광여기광원에서 방출된 형광 광원을 광섬유로 가이딩하여 결합하여 전달하는 광섬유 커플러; 및
상기 광섬유 커플러에서 전달된 형광광원의 수광 및 파장을 분리하는 조사 렌즈부;를 포함하되;
상기 백색 광원 및 제1, 제2 형광여기광원은 광원소스홀더의 홀을 중심으로 상기 백색 광원 및 제1, 제2 형광여기광원이 번갈아가며 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
According to claim 1,
The light source irradiation unit,
a white light source emitting white light to obtain a color image;
first and second fluorescence excitation light sources (NIR 1 and NIR2) emitting light in each wavelength range for fluorescence excitation of the first and second fluorescence contrast agents;
an optical fiber coupler for guiding and combining the fluorescence light sources emitted from the first and second fluorescence excitation light sources with an optical fiber; and
Including; irradiation lens unit for separating the light receiving and wavelength of the fluorescence light source transmitted from the optical fiber coupler;
Wherein the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources are alternately arranged radially around the hole of the light source holder. Multi-fluorescence imaging device for
상기 영상획득부는
상기 피검체에서 발현되는 형광을 수집하기 위한 렌즈;
상기 렌즈에서 수집된 형광여기광을 통과하는 필터; 및
상기 필터에서 통과된 형광여기광에 의한 영상 정보를 검출하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
According to claim 1,
The video acquisition unit
a lens for collecting fluorescence expressed in the subject;
a filter through which fluorescence excitation light collected by the lens passes; and
A multi-fluorescence imaging device for acquiring fluorescence images and color images, characterized in that it comprises a camera for detecting image information by fluorescence excitation light passing through the filter.
상기 영상 처리부는,
상기 광원조사부의 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원의 동작 타이밍을 조절하는 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하고, 상기 영상획득부의 동작을 제어하기 위한 동작 타이밍 펄스 신호를 발생하는 타이밍 신호발생부; 및
상기 타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 상기 광원조사부의 백색광원 및 제1, 제 2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 백색광원 및 제1, 제 2형광여기광원의 동작 타이밍 펄스 신호에 트리거링되게 영상획득부를 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
According to claim 1,
The image processing unit,
a timing signal generating unit configured to generate an operating timing pulse signal for adjusting operating timings of the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources of the light source irradiation unit, and generating an operating timing pulse signal for controlling the operation of the image acquisition unit; and
The white light source and the first and second fluorescence excitation light sources of the light source irradiation unit are turned on and off in response to the operation timing pulse signal generated by the timing signal generator, and operation timing of the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources is controlled. A multi-fluorescence imaging device for acquiring fluorescence images and color images, characterized in that it comprises a control unit for controlling the operation of the image acquisition unit to be triggered by a pulse signal.
상기 제어부는 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제 2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
According to claim 4,
The control unit shifts the wavelength of the first or second fluorescence excitation light source according to the selection of the fluorescence contrast agent, tunes the wavelength through temperature control of the selected first or second fluorescence excitation light source, and measures the fluorescence excitation signal to optimize the A multi-fluorescence imaging device for obtaining fluorescence images and color images, characterized in that for outputting a first or second fluorescence excitation light source by detecting an output excitation wavelength signal.
상기 제어부는 상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
According to claim 4,
When the first and second fluorescence excitation light sources are simultaneously selected, the control unit controls light source output in response to an operation timing pulse signal to sequentially irradiate the white light source, the first fluorescence excitation light source, and the second fluorescence excitation light source. Multi-fluorescence imaging device for acquiring fluorescence images and color images, characterized in that.
상기 제어부는 상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 2 형광여기광원은 오프시키는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
According to claim 4,
When the first fluorescence excitation light source is selected, the control unit controls light source output in response to an operation timing pulse signal so that the white light source and the first fluorescence excitation light source are sequentially irradiated, and turns off the second fluorescence excitation light source. Multi-fluorescence imaging device for acquiring fluorescence images and color images, characterized in that.
상기 제어부는 상기 제 2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 1 형광여기광원은 오프시키는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치.
According to claim 4,
When the second fluorescence excitation light source is selected, the control unit controls light source output in response to an operation timing pulse signal to sequentially irradiate the white light source and the second fluorescence excitation light source, and turns off the first fluorescence excitation light source. Multi-fluorescence imaging device for acquiring fluorescence images and color images, characterized in that.
상기 방출된 상기 백색 광원에 의해 상기 피검체로부터 컬러 영상을 획득하고, 상기 제1, 제2 형광여기광원에 의해 상기 피검체로부터 발현된 형광 영상을 획득하는 단계;
상기 획득한 형광 영상 및 컬러 영상을 정합하여 처리하는 단계; 및
상기 정합 처리된 영상을 표시하는 단계를 포함하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
selectively emitting first and second fluorescence excitation light sources corresponding to a white light source and at least one contrast agent to the subject;
acquiring a color image from the subject by the emitted white light source, and acquiring a fluorescence image expressed from the subject by the first and second fluorescence excitation light sources;
matching and processing the acquired fluorescence image and color image; and
A method of controlling a multiple fluorescence imaging device for acquiring a fluorescence image and a color image, comprising the step of displaying the matched image.
상기 백색광원 및 제1, 제2 형광여기광원을 방출하는 단계는,
타이밍 신호발생부에서 발생된 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 백색광원 및 제1, 제 2 형광여기광원을 온오프 제어하고, 형광조영제의 선택에 따라 제1 또는 제 2 형광여기광원의 파장을 시프팅하고, 선택된 제1 또는 제 2 형광여기광원의 온도 제어를 통해 파장을 튜닝하고, 형광여기신호를 측정하여 최적의 출력 여기파장신호를 검출하여 제1 또는 제 2 형광여기광원을 출력하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
According to claim 9,
The step of emitting the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources,
In response to the operation timing pulse signal generated by the timing signal generator, the white light source and the first and second fluorescence excitation light sources are turned on and off, and the wavelength of the first or second fluorescence excitation light source is shifted according to the selection of the fluorescence contrast agent. and tuning the wavelength through temperature control of the selected first or second fluorescence excitation light source, measuring the fluorescence excitation signal, detecting an optimal output excitation wavelength signal, and outputting the first or second fluorescence excitation light source. Control method of multiple fluorescence imaging devices for acquiring fluorescence images and color images.
상기 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,
상기 제1, 제 2 형광여기광원이 동시에 선택된 경우, 상기 백색광원, 상기 제 1 형광여기광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
According to claim 9,
In the step of selectively emitting the first and second fluorescence excitation light sources,
When the first and second fluorescence excitation light sources are selected at the same time, light source output is controlled in response to an operation timing pulse signal to sequentially irradiate the white light source, the first fluorescence excitation light source, and the second fluorescence excitation light source. Control method of multiple fluorescence imaging devices for obtaining fluorescence images and color images.
상기 제1, 제2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,
상기 제1 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제1 형광여기광원이 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제2 형광여기광원은 오프시키는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
According to claim 9,
In the step of selectively emitting the first and second fluorescence excitation light sources,
When the first fluorescence excitation light source is selected, light source output is controlled in response to an operation timing pulse signal so that the white light source and the first fluorescence excitation light source are sequentially irradiated, and the second fluorescence excitation light source is turned off. Control method of multiple fluorescence imaging devices for acquiring fluorescence images and color images.
상기 제1, 제 2 형광여기광원을 선택적으로 방출하는 단계에서,
상기 제 2 형광여기광원이 선택된 경우, 상기 백색광원 및 상기 제 2 형광여기광원을 순차적으로 조사하도록 동작 타이밍 펄스 신호에 대응하여 광원출력을 제어하고, 상기 제 1 형광여기광원은 오프시키는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
According to claim 9,
In the step of selectively emitting the first and second fluorescence excitation light sources,
When the second fluorescence excitation light source is selected, light source output is controlled in response to an operation timing pulse signal to sequentially irradiate the white light source and the second fluorescence excitation light source, and the first fluorescence excitation light source is turned off. Control method of multiple fluorescence imaging devices for acquiring fluorescence images and color images.
상기 조영제는 인도시안그린(Indocyanine Green, ICG) 및 광 메틸린 블루(Methylene blue, MB)을 포함하고, ICG는 775 ~ 785nm 파장 영역의 광을 흡수하여 810 ~ 850nm 파장 영역의 형광 광원을 방출하고, MB는 약 660~680nm의 광을 흡수하여 700~730nm의 형광 광원을 방출하는 것을 특징으로 하는 형광영상 및 컬러영상 획득을 위한 다중 형광영상장치의 제어방법.
According to claim 9,
The contrast agent includes Indocyanine Green (ICG) and Methylene blue (MB), and ICG absorbs light in a wavelength range of 775 to 785 nm to emit a fluorescent light source in a wavelength range of 810 to 850 nm. , MB absorbs light of about 660 to 680 nm and emits a fluorescent light source of 700 to 730 nm.
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|---|---|---|---|
| KR1020210157705A KR102624004B1 (en) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | Multiple fluorescence imaging device for fluorescence image and color image acquisition and control method thereof |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP4988023B2 (en) * | 2001-08-28 | 2012-08-01 | ベイラー カレッジ オブ メディスン | Pulsed multiline excitation method for color blind fluorescence |
| JP2012524904A (en) * | 2009-04-21 | 2012-10-18 | ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデーション | Luminescent die for intraoperative imaging or sentinel lymph node biopsy |
| KR20150026325A (en) | 2013-09-02 | 2015-03-11 | 한국광기술원 | Image acquisition and projection apparatus which enable simultaneous implementation of visible optical image and invisible fluorescence image |
| JP6696912B2 (en) * | 2014-06-05 | 2020-05-20 | ウニベルジテート ハイデルベルク | Methods and means for multispectral imaging |
-
2021
- 2021-11-16 KR KR1020210157705A patent/KR102624004B1/en active IP Right Grant
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|---|---|
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