KR20230096208A - 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치 및 이의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 망막을 향하여 다수의 마이크로펄스로 구성된 SRT 레이저빔을 조사하는 SRT 레이저빔 조사부, 실시간으로 안구를 촬영한 다수의 망막영상을 생성하는 영상촬영부, 영상촬영부로부터 전송되는 다수의 망막영상을 영상처리 및 비교하여 SRT 레이저빔으로 인한 망막의 시각적 변화를 확인하는 영상처리부, SRT 조사반(spot)에서 망막의 시각적 변화가 일어났을 시 망막에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 기반으로 마이크로펄스의 개수를 설정하는 정보처리부 및 마이크로펄스의 개수에 따라 SRT 레이저빔 조사부의 동작을 제어하여 망막의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 설정된 다수의 마이크로펄스로 구성된 설정 SRT 레이저빔을 조사시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치 및 이의 제어방법을 제공한다.
Description
본 발명은 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로펄스의 개수를 조절하여 안구의 망막색소상피(retinal pigment epithelium, RPE)에만 치료효과가 나타나고 망막이나 맥락막 등 주변조직까지 손상되지 않는 SRT 레이저빔의 적정에너지를 설정한 후 설정된 SRT 레이저빔을 조사(irradiation) 함으로써 안구의 망막색소상피만을 선택적으로 치료하는 마이크로펄스(micropulse)의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
최근 들어, 인체 조직에 광을 조사하여 조직의 상태를 변화시켜 병변을 치료하는 기술이 널리 적용되고 있다.
특히, 레이저를 이용한 치료 기술은 다양한 안과 관련 병변에 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 각막 성형, 녹내장 치료 및 백내장 수술 등의 전안부 병변을 치료하는 장치가 널리 상용화되었으며, 망막분야에서는 당뇨망막증, 망막열공 등을 치료하는 레이저 장치가 상용화되었다.
이러한 망막 레이저치료장치는 레이저를 타겟 조직으로 조사하여 에너지를 전달하고, 이에 의해 조직의 상태 변화를 유도한다. 다만, 타겟 조직으로 에너지가 과다하게 전달되면 인접한 조직까지 손상이 발생하는 문제가 발생하게 되며, 특히 황반부 병변 치료시에는 열손상에 의한 시야결손(암점) 등의 비가역적 시력 손상까지 야기할 수 있다. 반면, 타겟 조직에 충분한 에너지가 전달되지 않을 경우, 치료가 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 황반부의 열손상을 피하고 치료 효과를 나타내기 위해 레이저 에너지를 낮춘 마이크로펄스 레이저등이 개발되어 황반부 질환 치료에 적용되고 있다.
이와 관련하여 도 1의 (a)에 도시된 망막질환 치료에 사용되던 기존 레이저(Conventional laser)는 대체적으로 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 200ms 동안 레이저빔을 지속적으로 조사하고 레이저빔의 발사 간격은 술자가 조절할 수 있었다.
그러나, 상기한 종래기술은 레이저빔의 발사 시 연속적인 웨이브(continuous wave)가 발생하여 지속적으로 에너지가 망막조직에 축적됨에 따라 망막에 열손상(버닝 현상)이 발생하는 문제점이 있었다.
이에 따라 상기한 종래기술의 문제점인 레이저로 인한 망막의 열손상을 피하기 위해 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 200ms 동안 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 연속(continuous) 조사되는 레이저 빔을 여러 개의 펄스(pulsed )레이저로 쪼개서 나뉘어진 마이크로펄스 레이저(Micropulse laser)를 이용하여 망막에 조사하는 방법이 제안되었다.
상기한 마이크로펄스의 에너지 양을 조정하는 종래기술은 첫째, 마이크로펄스(micropulse) 레이저의 파워 (Power)를 조정하여 에너지를 조정하는 방식 둘째, 마이크로펄스 조사시간 (Micropulse duration)을 조정하는 방식이 사용되었다. 듀티 사이클 (duty cycle) 은 (조사명령에 따라 실제 레이저가 조사된 시간의 비율) 을 뜻하는 단어로 가령, 도 1에서와 같이 기존레이저(conventional laser)의 duty cycle 은 한번(one shot)의 조사명령 시간동안 연속적으로 쉼없이 레이저 조사가 되기 때문에 100% 이며, 반면에 기존의 마이크로펄스 레이저는 한번(one shot)의 조사시간 동안에 각각의 마이크로펄스 조사시간('On' time)을 조정하여 총합의 비중을 % 로 나타내는 듀티사이클(Duty Cycle)로 에너지 양을 조절한다.
일반적인 마이크로펄스 레이저는 망막색소상피를 포함하여 망막 및 망막주변조직에 아무런 손상을 남기지 않고 망막색소상피를 자극(stimulation)하는 것을 치료 목표 (therapeutic endpoint) 로 하기 때문에 망막색소상피의 손상을 통한 재생 (rejuvenation)이 치료 목표인SRT 레이저와는 작용기전과 조직반응이 다른다. 다만 쪼개진(chopped) 마이크로펄스를 사용한다는 점은 일반 마이크로펄스레이저와 SRT의 공통점이다.
또 다른 차이점은 일반적인 마이크로펄스의 파장은 532nm 577nm, 810nm를 주로 사용하고 각각의 마이크로펄스의 조사시간(micropulse duration)은 10-20ms 이지만, 527nm의 파장을 이용하는 SRT 레이저 장치는 1. 7마이크로초(μs) 로 매우 짧은 마이크로펄스 조사기간이 고정적인 parameter로 사용된다. 따라서 SRT레이저장치는 각각의 마이크로펄스 조사시간의 변화를 통해서는 레이저에너지 양을 조절할 수 없다. 또한 현재 개발된 SRT 레이저장치의 조사빈도(Frequency)는 100Hz 또는 500Hz 으로 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 초당 100개 내지 500개의 마이크로펄스가 조사되기 때문에 임상에서 흔히 1 shot 당 사용되는 시간인 100-200ms 시간동안 100Hz 인 경우10-20개 또는 500Hz 인 경우 50-100개의 마이크로펄스가 고정적으로 조사된다. 따라서 현재까지 SRT 레이저 에너지의 양을 조절하는 방법은 레이저 parameter 중에 파워에너지(Pulse energy)만을 조절해야 했다. 이와 같은 제한점으로 망막색소상피에만 선택적으로 치료하는 적정한 에너지양을 찾기 위해 계단식의 여러 개의 파워에너지 (pulse energy) 의 레이저빔을 망막 주변부에 테스트 조사 (test irradiation or pretreatment irradiation) 한 후에 형광안저촬영과 안저촬영 등의 진단장비를 이용하여 적정한 SRT 파워에너지를 찾는 방식이었다
(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1966906호(2019.04.02.)
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 마이크로펄스의 개수를 제어하여 망막색상상피(RPE) 이외의 안구 조직에 손상을 주지 않는 SRT 레이저빔의 적정에너지를 설정하고, 설정된 SRT 레이저빔을 망막에 조사하여 망막색상상피(RPE)에만 선택적으로 치료하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 망막을 향하여 다수의 마이크로펄스로 구성된 SRT 레이저빔을 조사하는 SRT 레이저빔 조사부; 실시간으로 안구를 촬영한 다수의 안구영상을 생성하는 영상촬영부; 상기 영상촬영부로부터 전송되는 상기 다수의 안구영상을 영상처리 및 비교하여 상기 SRT 레이저빔으로 인한 상기 안구의 시각적 변화를 확인하는 영상처리부; 상기 안구의 시각적 변화가 일어났을 시 상기 망막에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 기반으로 마이크로펄스의 개수를 설정하는 정보처리부; 및 상기 마이크로펄스의 개수에 따라 상기 SRT 레이저빔 조사부의 동작을 제어하여 상기 망막의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 조사하여 치료하도록 설정된 다수의 마이크로펄스로 구성된 설정 SRT 레이저빔을 조사시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 SRT 레이저빔 조사부는 상기 망막을 향하여 서로 다른 에너지의 상기 SRT 레이저빔을 다수 회로 조사하고, 상기 다수 회로 조사되는 SRT 레이저빔은 상기 다수의 마이크로펄스의 개수가 순차적으로 증가하며, 상기 SRT 레이저빔의 서로 다른 에너지는 상기 다수의 마이크로펄스의 개수에 따라 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 다수의 망막영상은 서로 다른 에너지의 SRT 레이저빔이 각각 조사될 시 망막에 대한 영상이고, 상기 영상촬영부는 상기 다수의 망막영상을 상기 영상처리부로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는 상기 다수의 망막영상을 영상처리한 후 상기 다수의 망막영상을 비교하여 상기 서로 다른 에너지의 SRT 레이저빔으로 인한 상기 망막의 시각적 변화를 확인하고, 상기 영상처리부는 상기 망막에 조사된 스팟(spot)의 변화를 일으키는 손상 SRT 레이저빔의 에너지 및 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 구성하는 손상 마이크로펄스의 개수에 대한 에너지정보를 상기 정보처리부로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 정보처리부는 상기 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)만 선택적으로 조사하기 위한 치료 마이크로 펄수의 개수가 손상 마이크로 펄수의 개수ⅹ20% ≤ 치료 마이크로펄스의 개수 ≤ 손상 마이크로 펄수의 개수ⅹ30%의 범위를 가지도록 설정하고, 상기 치료 마이크로펄스의 개수에 따라 다수의 치료 마이크로펄스로 구성되는 치료 SRT 레이저빔의 에너지가 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 다수의 마이크로펄스는 파장(Wave Length), 조사반 직경(Spot diameter) 및 조사시간(pulse duration)이 동일하도록 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 다수의 마이크로펄스의 파장(Wave Length)은 527nm인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 다수의 마이크로펄스의 조사반 직경(Spot diameter)은 200um인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 다수의 마이크로펄스의 조사시간(pulse duration)은 1.7us인 것을 특징으로 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 SRT 레이저빔의 진동수는 100hz 또는 500hz인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 SRT 레이저빔의 진동수가 100hz이고 상기 SRT 레이저빔이 0.1초(100ms) 동안 상기 망막에 조사될 경우, 상기 다수의 마이크로펄스는 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 10개가 상기 안구로 조사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 SRT 레이저빔의 진동수가 500hz이고 상기 SRT 레이저빔이 0.1초(100ms) 동안 상기 망막에 조사될 경우, 상기 다수의 마이크로펄스는 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 50개가 상기 망막으로 조사되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 전술한 바에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 자동 제어방법에 있어서, (a) 상기 SRT 레이저빔 조사부가 상기 망막을 향해 상기 다수의 마이크로펄스로 구성된 상기 SRT 레이저빔을 조사하는 단계; (b) 상기 영상촬영부가 실시간으로 상기 망막을 촬영한 상기 망막영상을 생성하는 단계; (c) 상기 영상처리부가 상기 망막영상에서 상기 SRT 레이저빔으로 인한 상기 망막의 시각적 변화를 확인하는 단계; (d) 상기 정보처리부가 상기 망막의 시각적 변화가 일어났을 시 상기 망막에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 기반으로 치료 마이크로펄스의 개수를 설정하는 단계; 및 (e) 상기 제어부가 상기 치료 마이크로펄스의 개수에 따라 상기 SRT 레이저빔 조사부의 동작을 제어하여 상기 망막의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 설정된 치료 SRT 레이저빔을 조사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 마이크로펄스의 개수를 제어하여 망막색상상피(RPE) 이외의 망막 조직에 손상을 주지 않는 SRT 레이저빔의 적정에너지를 설정하고, 설정된 SRT 레이저빔을 망막에 조사하여 망막색상상피(RPE)에만 선택적으로 치료할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1의 (a), (b)는 종래기술에 따라 마이크로 펄스의 파워를 조절하여 적정 에너지를 찾는 방식을 나타낸 그래프이다.
도 2의 (a)는 SRP 레이저빔이 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에 흡수되었을 시 발생하는 마이크로버블을 측정하여 적정에너지를 찾는 장치로부터 출력된 시간에 따른 광음향 압력 구배(optoacoustic pressure gradient)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2의 (b)는 SRP 레이저빔이 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에 흡수되었을 시 발생하는 마이크로버블을 측정하여 적정에너지를 찾는 장치로부터 출력된 시간에 따른 후방 산란광 반사 신호(back-scattered light reflex signal)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치에 적용되는 527nm 파장의 SRT 레이저빔의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 5의 (a), (b)는 형광안저촬영을 통하여 치료 SRT 레이저빔의 에너지를 확인하는 것을 나타낸 사진이다.
도 6의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치로 SRT 레이저빔을 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 조사한 결과 및 종래기술에 따라 일반 레이저로 안구를 조사했을 시 발생되는 부작용을 나타낸 도면이다.
도 7의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치를 통해 SRT 레이저빔이 조사된 안구를 촬영한 컬러안저사진 및 형광안저사진을 나타낸 도면이다.
도 8은 마이크로펄스의 개수 비율에 따른 안구의 상태를 나타낸 도면이다.
도 9의 (a), (b)는 마이크로펄스의 개수에 따른 안구의 시각적 변화를 나타낸 도면이다.
도 10의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치에서 사용되는 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 0.1초 조사시간 동안의 마이크로펄스의 개수 및 마이크로펄스의 조사반 직경을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법에서 SRT 레이저빔의 적정에너지를 찾기 위한 동작 과정을 나타낸 동작흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법에서 SRT 레이저빔의 적정에너지를 찾은 후 치료 SRT 레이저빔을 안구로 조사하는 동작 과정을 나타낸 동작흐름도이다.
도 14는 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)를 포함하는 안구의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 15는 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM) 및 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)와 인접한 안구의 조직을 나타낸 단면도이다.
도 16의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 통한 치료 직후 및 4일 후의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)를 나타낸 사진이다.
도 17의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 치료장치의 제어방법을 통한 치료를 토끼 망막에 실시한후 전자현미경 사진(Scanning electron microscope)에서 SRT 조사반에서 시술직후 RPE 층의 손상이 관찰되고 시술 7일 후에 SRT 조사반이 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)의 증식으로 회복되는 것을 나타내는 사진이다.
도 18의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 통하여 안구를 치료한 후 1시간이 경과한 안구와 2~3개월이 지난 안구를 나타낸 사진이다.
도 2의 (a)는 SRP 레이저빔이 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에 흡수되었을 시 발생하는 마이크로버블을 측정하여 적정에너지를 찾는 장치로부터 출력된 시간에 따른 광음향 압력 구배(optoacoustic pressure gradient)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2의 (b)는 SRP 레이저빔이 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에 흡수되었을 시 발생하는 마이크로버블을 측정하여 적정에너지를 찾는 장치로부터 출력된 시간에 따른 후방 산란광 반사 신호(back-scattered light reflex signal)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치에 적용되는 527nm 파장의 SRT 레이저빔의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 5의 (a), (b)는 형광안저촬영을 통하여 치료 SRT 레이저빔의 에너지를 확인하는 것을 나타낸 사진이다.
도 6의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치로 SRT 레이저빔을 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 조사한 결과 및 종래기술에 따라 일반 레이저로 안구를 조사했을 시 발생되는 부작용을 나타낸 도면이다.
도 7의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치를 통해 SRT 레이저빔이 조사된 안구를 촬영한 컬러안저사진 및 형광안저사진을 나타낸 도면이다.
도 8은 마이크로펄스의 개수 비율에 따른 안구의 상태를 나타낸 도면이다.
도 9의 (a), (b)는 마이크로펄스의 개수에 따른 안구의 시각적 변화를 나타낸 도면이다.
도 10의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치에서 사용되는 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 0.1초 조사시간 동안의 마이크로펄스의 개수 및 마이크로펄스의 조사반 직경을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법에서 SRT 레이저빔의 적정에너지를 찾기 위한 동작 과정을 나타낸 동작흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법에서 SRT 레이저빔의 적정에너지를 찾은 후 치료 SRT 레이저빔을 안구로 조사하는 동작 과정을 나타낸 동작흐름도이다.
도 14는 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)를 포함하는 안구의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 15는 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM) 및 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)와 인접한 안구의 조직을 나타낸 단면도이다.
도 16의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 통한 치료 직후 및 4일 후의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)를 나타낸 사진이다.
도 17의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 치료장치의 제어방법을 통한 치료를 토끼 망막에 실시한후 전자현미경 사진(Scanning electron microscope)에서 SRT 조사반에서 시술직후 RPE 층의 손상이 관찰되고 시술 7일 후에 SRT 조사반이 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)의 증식으로 회복되는 것을 나타내는 사진이다.
도 18의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 통하여 안구를 치료한 후 1시간이 경과한 안구와 2~3개월이 지난 안구를 나타낸 사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 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 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
1. 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치(100)
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치를 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치(100)는 SRT 레이저빔 조사부(110), 영상촬영부(120), 영상처리부(130), 정보처리부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치에 적용되는 SRT 레이저빔의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, SRT 레이저빔 조사부(110)는 망막을 향하여 다수의 마이크로펄스로 구성된 SRT 레이저빔을 조사한다.
도 5의 (a), (b)는 형광안저촬영을 통하여 치료 SRT 레이저빔의 에너지를 확인하는 것을 나타낸 사진으로서, 적정 SRT 레이저빔에 의한 변화는 컬러안저촬영에서는 보이지 않고 (invisible) 형광안저촬영에서만 확인된다(visible).
SRT 레이저빔 조사부(110)는 안구의 손상을 최소화하면서 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)만 선택적으로 조사하여 치료하기 위한 SRT 레이저빔의 적정에너지를 찾기 위하여 테스트 스팟(test spot)을 안구로 조사한다.
구체적으로 SRT 레이저빔 조사부(110)는 망막의 주변부에 계단식으로 파워에너지(pulse energy)를 증가시키는 방식으로 다른 에너지(50μJ 60μJ 80μJ 90μJ)의 SRT 레이저빔을 다수 회로 조사하고, 다수 회로 조사되는 SRT 레이저빔은 레이저 장치의 진동수(Frequency)가 100Hz 인 경우 1 shot 당 10개의 마이크로펄스(micropulse) 다발로 조사된다(500Hz인 경우 50개). 이때, 육안이나 안저촬영에서 망막의 변화가 나타나기 시작하는 에너지가 90μJ 이라면 제어장치를 통해 10개의 20-30% 의 마이크로펄스의 개수가 조정된 90 μJ의 SRT 레이저빔을 치료목적으로 치료부위에 조사한다.
이것은 SRT 레이저빔 1 shot ( 혹은 1 cycle) 당 구성되는 마이크로펄스 개수가 증가하면 pulse energy가 증가하고, 개수가 감소하면 pulse energy가 감소하는 성질을 이용함으로써 RPE 에만 선택적으로 작용하는 파워에너지( pulse energy)를 조정 (titration) 하는 방법이다.
상기한 과정을 통해 망막에 육안으로 확인되는 Pulse energy가 RPE 를 선택적으로 치료하는 적정한 SRT 에너지보다 미세하게 높은 에너지를 나타내기 때문에 이보다 낮은 에너지를 마이크로펄스 개수를 조정함으로써 SRT의 적정에너지인 마이크로버블이 발생되기 시작하는 SRT 레이저빔의 적정에너지가 설정되면, SRT 레이저빔 조사부(110)는 제어부(150)의 제어에 의해 설정된 치료 SRT 레이저빔을 안구로 조사하여 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)만 선택적으로 조사함으로써 치료한다.
도 6의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치로 SRT 레이저빔을 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 조사한 결과 및 종래기술에 따라 일반 레이저로 안구를 조사했을 시 발생되는 부작용을 나타낸 도면으로서, SRT 레이저빔에 의한 망막의 변화는 빛간섭단층촬영에서는 RPE 층에서만 매우 미세한 변화를 나타내어 관찰이 어렵다. 하지만 일반레이저 (conventional laser)는 망막 전층에 열손상에 의한 구조변화를 일으켜 빛간섭단층활영에서도 관찰된다.
도 6의 (a)에는 종래기술에 따라 일반 레이저빔으로 안구를 조사했을 경우 손상되는 부위(S1)와 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치에 따라 SRT 레이저빔로 안구를 조사했을 경우 손상되는 부위(S2)를 도시한다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 종래기술에 따라 일반 레이저빔으로 안구를 조사할 경우, 망막(S1) 자체가 손상되는 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치에 따라 SRT 레이저빔으로 안구를 조사할 경우 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)(S2)만 선택적으로 손상을 준다.
망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)는 일시적으로 손상이 일어난 후 재생되므로 본 발명에 의해 치료가 된다.
도 6의 (b)는 종래기술에 따라 일반 레이저빔으로 안구를 조사했을 경우 발생되는 망막의 반흔등의 부작용을 도시한다.
일반 레이저빔이 안구에 조사될 시 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 망막의 반흔(검정색)이 생기고 시세포가 파괴되어 황반 치료시 환자의 시야의 일부가 사라지는 부작용(암점)을 경험하게 된다.
위와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 안구의 손상을 최소화하면서 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)만 선택적으로 조사하여 치료하기 위한 SRT 레이저빔의 적정에너지를 찾기 위하여 SRT 레이저빔의 에너지를 순차적으로 증가시키면서 망막에 마이크로버블이 발생하는 순간까지 시험적으로 망막의 주변부에 SRT 레이저빔을 조사하고, 상기한 과정에서 발생하는 망막의 변화는 시술자가 직접 육안으로 확인하거나 영상촬영부(120)에서 획득된 다수의 안구영상을 영상처리하는 영상처리부(130)를 통한 이미지 분석을 통해 확인할 수 있다.
영상촬영부(120)는 실시간으로 안구를 촬영한 다수의 안구영상을 생성한다.
이때, 다수의 안구영상은 서로 다른 에너지의 SRT 레이저빔이 각각 조사될 시 안구에 대한 영상이다.
상기한 영상촬영부(120)는 다수의 안구영상을 영상처리부(130)로 전송한다.
도 7의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치를 통해 SRT 레이저빔이 조사된 망막을 촬영한 컬러안저사진 및 형광안저사진을 나타낸 토끼를 이용한 동물실험 도면으로서, 빨강 네모칸 안의 조사반은 표식을 위한 마커 번(marker burn)이며 노랑색 네모칸 안의 조사반은 마이크로펄스 개수 변화에 따른 SRT 조사반의 변화를 나타낸다.
영상처리부(130)는 영상촬영부(120)로부터 전송되는 다수의 안구영상을 영상처리 및 비교하여 SRT 레이저빔으로 인한 안구의 시각적 변화를 확인한다.
도 7의 (a), (b)를 참조하면, 영상처리부(130)는 다수의 안구영상을 영상처리한 후 다수의 안구영상을 비교하여 서로 다른 에너지의 SRT 레이저빔으로 인한 안구의 시각적 변화를 확인한다.
도 7의 (a)는 SRT 망막의 시각적 변화(visible burn)을 확인하기 위한 컬러안저사진이고, 도 7의 (b)는 안구의 시각적 변화(visible burn)을 확인하기 위한 형광안저사진이다.
구체적으로 도 7의 (a), (b)에는 다수의 SRT 스팟(SRT spot)이 노란색 박스 영역(S3)으로 표시되어 있고, 손상 SRT 레이저빔의 에너지의 10% 내지 100%가 안구에 조사될 시 다수의 SRT 스팟이 빨간색 박스 영역(S4)으로 표시되어 있고, 망막의 변화가 나타나는 10개의 마이크로펄스로 구성된SRT 레이저빔을 100% 기준으로 마이크로펄스의 개수를 1개에서 10개까지 변화를 주어 조사하였다.
즉, 마이크로펄스 개수가 10% 내지 100%가 도 7의 (a), (b)를 비교하여 살펴보면, 망막에 조사될 시 20-30% 영역에서 컬러안저사진에서는 관찰되지 않고 형광안저촬영에서만 관찰되는 SRT 적정에너지를 나타낸다. 10% 인 경우는 형광안저촬영이나 컬러안저촬영 모두에서 관찰되지 않아 SRT 조사반을 일으키기 에는 부족한 에너지를 나타낸다. 빨간색 박스 영역(S4)의 흰색 레이저조사반은 조직검사를 위한 orientation에 필요한 마크 번(Marker burn)이다.
도 7의 (a), (b)를 비교하여 살펴보면, 손상 SRT 레이저빔의 10%가 안구에 조사될 시 SRT 스팟은 컬러러안저사진과 형광안저사진에서 보이지 않고, 손상 SRT 레이저빔의 20-30%가 안구에 조사될 시 SRT 스팟은 컬러안저사진에서 보이지 않지만 형광안저사진에서 보인다.
또한, 손상 SRT 레이저빔의 50%가 안구에 조사될 시 SRT 스팟은 컬러안저사진과 형광안저사진 모두에서 보이고, 손상 SRT 레이저빔의 80-100%가 안구에 조사될 시에도 SRT 스팟은 컬러안저사진과 형광안저사진 모두에서 보인다. 이는 SRT 조사반을 만드는 적정에너지보다 높은 에너지임을 나타낸다.
상기한 바를 통해 손상 SRT 레이저빔의 에저지의 20~30%에 해당하는 치료 SRT 레이저빔이 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)을 선택적으로 조사하여 안구를 치료할 수 있는 적합한 SRT임을 확인하였다.
도 8은 마이크로펄스의 개수 비율에 따른 안구의 상태를 나타낸 도면이다. 도 9의 (a), (b)는 마이크로펄스의 개수에 따른 안구의 시각적 변화를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 손상 마이크로펄스의 40~50%가 안구에 조사될 경우 컬러안저사진에서는 SRT 스팟을 희미하게 확인할 수 있고, 형광안저사진에서는 SRT 스팟을 확인할 수 있으며, 상기한 결과는 시세포의 일부 손상이 있긴 하나 완전 손상은 아님을 보여준다.
또한, 손상 마이크로펄스의 100%가 안구에 조사될 경우 컬러안저사진 및 형광안저사진에서 모두 SRT 스팟을 확인할 수 있으며, 상기한 결과는 시세포의 전층이 손상되었음을 보여준다.
도 8에서는 마이크로펄스 개수 비율이 20-30% 일 경우에 SRT 에 적정한 에너지를 나타낸다. 즉, 컬러안저촬영에서 SRT 조사반이 보이지 않고 형광안저촬영에서는 SRT 조사반이 관찰된다. 토끼 조직소견에서도 RPE에 국한된 조직반응이 관찰된다.
한면, 본 발명에서 제시하는 손상 마이크로펄스의 20~30%가 안구에 조사될 경우 컬러안저사진에서는 SRT 스팟을 확인할 수 없는 반면, 형광안저사진에서는 SRT 스팟을 확인할 수 있으며, 상기한 결과는 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에 국한된 병변(lesion)이 확인된다.
상기한 바와 관련하여 도 9의 (a), (b)에서는 손상 마이크로펄스의 20%, 30%, 50% 및 100%가 안구에 조사될 시 안구의 상태를 도시하고 있고, 컬러안저사진과 형광안저촬영 모두에서 망막의 변화가 나타나는 100% SRT조사반 (spot)에 비해서 20-30% 조사반은 컬러안저사진에서는 조사반이 확인되지 않고 형광안저촬영에서만 확인이 되는 적정한 SRT 조사반을 나타낸다.
위에서 확인한 바와 같이 손상 마이크로펄스의 20~30%로 조절된 SRT 조사반은 컬러안저촬영에서는 관찰되지 않고 형광안저촬영에서 확인되어 적절한 SRT 파워에너지(pulse energy)를 나타낸다. 적절한 SRT 에너지를 치료를 위해 황반에 조사함으로써 시세포의 손상없이 RPE에 선택적으로 치료가 가능하다. 이를 위한 영상처리부(130)는 안구에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지 및 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 구성하는 손상 마이크로펄스의 개수에 대한 에너지정보를 정보처리부(140)로 전송한다.
한편, 수동 제어 시 제어부에 연결된 스크린모니터에서 시술자가 육안으로 SRT 조사반을 확인한 후 수동으로 SRT 파워에너지(pulse energy)를 조절할 수 있다.
이때, 에너지정보는 안구의 시각적 변화를 발생시켰을 때에 안구로 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지 및 손상 SRT 레이저빔을 구성하는 손상 마이크로펄스의 개수일 수 있다.
정보처리부(140)는 안구의 시각적 변화가 일어났을 시 안구에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 기반으로 마이크로펄스의 개수를 설정한다.
구체적으로 정보처리부(140)는 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)만 선택적으로 조사하기 위한 치료 마이크로 펄수의 개수가 손상 마이크로 펄수의 개수ⅹ20% ≤ 치료 마이크로펄스의 개수 ≤ 손상 마이크로 펄수의 개수ⅹ30%의 범위를 가지도록 설정한다.
이때, 다수의 마이크로펄스는 파장(Wave Length), 조사반 직경(Spot diameter) 및 조사시간(pulse duration)이 동일하도록 설정된다.
본 발명은 SRT 레이저빔의 파라미터(parameter) 중 마이크로펄스(micropulse)의 조사(irradiation) 비율(proportion)을 이용함으로써 적정 에너지를 찾는 기술로서 특별한 장치가 필요없이 테스트 스팟(test spot)을 몇 개 조사함으로써 환자의 적정 에너지를 파악할 수 있으며, 이때 사용되는 마이크로펄스(Micropulse)는 조사되는 개수가 늘어나면 이에 비례해서 망막의 조직 온도가 증가하는 원리를 이용한다.
도 10의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치에서 사용되는 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 마이크로펄스의 개수 및 마이크로펄스의 조사반 직경을 나타낸 도면이다.
도 10의 (a)에는 시간(Pulse width)에 따른 마이크로펄스의 피크 파워(Peak power)를 도시한다.
구체적으로 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 10개의 마이크로펄스는 일정한 에너지(peak power)를 가지면서 동일한 펄스 간격을 가진다.
이때, 다수의 마이크로펄스의 파장(Wave Length)은 527nm이다.
또한, 다수의 마이크로펄스의 조사시간(pulse duration)은 1.7us이다.
또한, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 다수의 마이크로펄스의 조사반 직경(Spot diameter)은 200um이다.
또한, SRT 레이저빔의 진동수는 100hz 또는 500hz이다.
또한, 마이크로펄스의 세기(power)는 테스트 스팟의 조사 시 안구의 시각적 변화(visible burn)이 희미하게 보일 정도까지 조사한다.
또한, 마이크로펄스의 빈도(pulse repetition rate, frequency)와 관련하여 SRT 레이저빔의 진동수가 100hz일 시에는 초당 100개의 마이크로펄스가 조사되지만 임상에서는 0.1초 내지 0.2초 사이에서 치료가 이루어지기 때문에 10개 내지 20개의 마이크로펄스가 한번의 페달을 누를 시(1 cycle) 망막으로 조사된다.
즉, SRT 레이저빔의 진동수가 100hz인 경우, 0.2초 동안 조사 시 다수의 마이크로펄스는 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 20개가 상기 망막으로 조사된다는 것이다.
다만, SRT 레이저빔의 진동수가 500hz일 시에는 초당 500개의 마이크로펄스를 안구로 조사하기 때문에 0.2초 이하에서 100개 정도의 마이크로펄스가 안구로 조사될 수 있다.
즉, SRT 레이저빔의 진동수가 500hz인 경우, 0.1초 내지 0.2초의 조사시간 동안 다수의 마이크로펄스는 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 50개 내지 100개가 상기 안구로 조사된다는 것이다.
정리하면, 본 발명은 SRT 레이저빔 중 100hz 나 500 hz 기준으로 10-20개의 마이크로펄스(micropulse)로 구성된 SRT를 테스트 스팟(test spot)으로 망막에 조사한 후 망막의 시각적 변화(visible change)가 확인되는 SRT 레이저빔의 에너지의 20-30 %에 해당하는 치료 마이크로펄스(micropulse)로 구성된 치료 SRT 레이저빔을 설정하여 망막에 조사한다.
예를 들어, 150 uJ의 파워로 20개의 마이크로펄스(micropulse)를 사용 시 가시적인 스팟(visible spot)의 확인 시 150uJ의 동일 파워의 20~30%에 해당하는 4-6개의 마이크로펄스(micropulse)로 줄인 치료 SRT 레이저빔을 망막에 조사하면 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM) 에 선택적 손상을 줄 수 있다(10개의 마이크로펄스(micropulse)의 사용 시에는 2-3개의 마이크로펄스(miropulse)로 줄여서 조사함).
또한, 치료 마이크로펄스의 개수에 따라 다수의 치료 마이크로펄스로 구성되는 치료 SRT 레이저빔의 에너지가 결정된다.
제어부(150)는 마이크로펄스의 개수에 따라 SRT 레이저빔 조사부(110)의 동작을 제어하여 안구의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 설정된 다수의 마이크로펄스로 구성된 설정 SRT 레이저빔을 조사시킨다.
한편, 본 발명에서는 마이크로펄스의 개수를 자동으로 제어하는 기술에 대하여 구체적으로 설명하였으나, 다음과 같은 수동 제어도 가능하다.
구체적으로 수동제어 시 시술자는 SRT 레이저빔의 안구 내 변화를 육안으로 확인 후 제어부를 통해 SRT레이저빔의 마이크로펄수 개수 제어 후 SRT 레이저빔을 조사한다.
2. 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법
이하, 도 3 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치를 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법은 전술한 바에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법에 있어서, (a) SRT 레이저빔 조사부(110)가 망막을 향해 다수의 마이크로펄스로 구성된 SRT 레이저빔을 조사하는 단계(S100), (b) 영상촬영부(120)가 실시간으로 망막을 촬영한 안구영상을 생성하는 단계(S200), (c) 영상처리부(130)가 망막영상에서 SRT 레이저빔으로 인한 망막의 시각적 변화를 확인하는 단계(S300), (d) 정보처리부(140)가 망막의 시각적 변화가 일어났을 시 망막에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 기반으로 치료 마이크로펄스의 개수를 설정하는 단계 및 (e) 제어부(150)가 치료 마이크로펄스의 개수에 따라 SRT 레이저빔 조사부(110)의 동작을 제어하여 망막의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 설정된 SRT 레이저빔을 조사시키는 단계를 포함한다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법에서 SRT 레이저빔의 적정에너지를 찾기 위한 동작 과정을 나타낸 동작흐름도이다.
도 12를 참조하면, 상기 (a) 단계에서는 SRT 레이저빔 조사부(110)가 안구를 향하여 서로 다른 에너지의 SRT 레이저빔을 다수 회로 조사하고, 이때 다수 회로 조사되는 SRT 레이저빔은 마이크로펄스는 0.1초 동안의 조사와 100Hz 레이저 장치를 사용할 경우 10개의 마이크로펄스가 고정된 상태로 망막에 조사된다.
이때, 상기한 과정은 상기 (c) 단계의 영상처리부(130)에서 안구의 시각적 변화가 일어나지 않았을 경우에만 좀 더 SRT 레이저빔의 에너지(pulse energy)를 높여서 반복적으로 수행된다.
한편, 상기 (c) 단계의 영상처리부(130)에서 망막의 시각적 변화가 일어날 경우에는 상기 (e) 단계에서의 제어부(150)의 제어에 따라 SRT 레이저빔 조사부(110)가 마이크로펄스의 개수가 조정된 치료 SRT 레이저빔을 망막으로 조사한다.
다음, 도 12를 참조하면, 상기 (b) 단계에서는 실시간으로 망막을 촬영한 망막영상을 생성하며, 서로 다른 에너지의 SRT 레이저빔에 의한 다수의 안구영상을 지속적으로 촬영하여 영상처리부(130)로 전송한다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법에서 SRT 레이저빔의 적정에너지를 찾은 후 치료 SRT 레이저빔을 망막으로 조사하는 동작 과정을 나타낸 동작흐름도이다.
다음, 도 13을 참조하면, 상기 (c) 단계는 (c1) 영상처리부(130)가 다수의 망막영상을 실시간으로 비교하는 단계, (c2) 영상처리부(130)가 다수의 망막영상의 비교를 통해 SRT 레이저빔으로 인한 망막의 시각적 변화를 확인하는 단계 및 (c3) 영상처리부(130)가 망막의 시각적 변화가 일어났을 시 망막에 조사된 손상 SRT 레이저빔에 대한 에너지정보를 정보처리부(140)로 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (c) 단계는 (c4) 영상처리부(130)가 SRT 레이저빔으로 인한 망막의 시각적 변화를 미확인한 경우, 상기 (a) 단계로 복귀하는 단계를 더 포함한다.
다음, 도 13을 참조하면, 상기 (d) 단계에서는 정보처리부(140)가 망막의 시각적 변화가 일어났을 시 망막에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 기반으로 치료 마이크로펄스의 개수를 설정하며, 이와 관련하여 구체적인 설명은 전술한 바를 참고하도록 한다.
마지막으로 상기 (e) 단계에서는 제어부(150)가 치료 마이크로펄스의 개수에 따라 SRT 레이저빔 조사부(110)의 동작을 제어하여 망막의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 설정된 SRT 레이저빔을 조사시킨다.
도 14는 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)를 포함하는 안구의 단면을 나타낸 단면도로서, 망막과 주변조직을 구성하고 있는 맥락막(choroid), 망막색소상피(RPE), 외과립층(ONL, Outer nuclear layer), 내과립층(INL, Inner nuclear layer), 내망상층(IPL, Inner Plexiform layer), 신경절 세포층(GCL, Ganglion Cell Layer) 등을 도시하고 있다.
도 14에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치 및 이의 제어방법에 따른 SRT 레이저빔은 망막색소상피(RPE)만 선택적으로 파괴하고, 파괴된 망막색소상피(RPE)은 일정 시간이 경과한 후 재생됨에 따라 치료된다.
도 15는 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM) 및 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)와 인접한 망막의 조직을 나타낸 단면도이다.
도 15에 도시된 바와 같이 SRT 레이저빔은 다른 주변조직의 손상이 없도록 망막생소상피(RPE)에만 조사되어 치료해야 한다.
도 16의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 통한 치료 전후의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)사진이다.
도 16의 (a)에서는 본 발명에 따른 SRT 레이저빔이 조사된 직후의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)를 나타내는 것으로서, SRT 조사반 중앙에서 망막색소상피(RPE)가 손상된 것을 확인할 수 있다.
SRT 레이저빔이 조사되고 7일이 지난 후에는 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이 손상되었던 망막색소상피(RPE)가 증식되어 손상부위가 회복된 것을 확인할 수 있다.
도 17의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 통하여 중심성 장액맥락망막병증환자의 안구의 치료 전후의 사진이다.
도 17의 (a)에 도시된 SRT 치료 전 중심성 장액맥락망막병증환자의 안구에는 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이 SRT 치료 1개월 후 장액이 소실됨을 확인할 수 있다. 실시 전후의 컬러안저촬영에서 SRT 조사반은 관찰되지 않는다.
본 발명의 제어방법을 통하여 다른 황반질환인 건성노인성황반변성 과 당뇨황반부종에도 적용할수 있다.
도 18의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법을 통하여 SRT 테스트 조사반 (test spot) 을 망막 주변부를 치료한 후 1시간이 경과한 망막과 2~3개월이 지난 망막을 나타낸 안저사진이다.
적절히 조절된 SRT 레이저빔 스팟(spot)은 육안으로 보이진 않지만 형광안저촬영을 통해 획득된 형광안저사진(도 18의 (a) 참조)을 통해서 확인할 수 있다. 가장아래사진인 자가형광촬영에서는 SRT 조사반의 변화가 나타나지 않는다.
또한, SRT 치료 후 2~3개월이 지난 후에는 SRT 레이저빔 스팟이 망막색소상피(RPE)의 세포 재생으로 인해 육안과 형광안저촬영, 자가형광촬영사진으로도 확인되지 않는다(도 18의 (b) 참고).
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.
본 발명의 범위는 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.
100: 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치
110: SRT 레이저빔 조사부
120: 영상촬영부
130: 영상처리부
140: 정보처리부
150: 제어부
110: SRT 레이저빔 조사부
120: 영상촬영부
130: 영상처리부
140: 정보처리부
150: 제어부
Claims (13)
- 망막을 향하여 다수의 마이크로펄스로 구성된 SRT 레이저빔을 조사하는 SRT 레이저빔 조사부;
실시간으로 망막을 촬영한 다수의 망막영상을 생성하는 영상촬영부;
상기 영상촬영부로부터 전송되는 상기 다수의 망막영상을 영상처리 및 비교하여 상기 SRT 레이저빔으로 인한 상기 망막의 시각적 변화를 확인하는 영상처리부;
상기 망막의 시각적 변화가 일어났을 시 상기 망막에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 기반으로 마이크로펄스의 개수를 설정하는 정보처리부; 및
상기 마이크로펄스의 개수에 따라 상기 SRT 레이저빔 조사부의 동작을 제어하여 상기 망막의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 설정된 다수의 마이크로펄스로 구성된 설정 SRT 레이저빔을 조사시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 SRT 레이저빔 조사부는 상기 망막을 향하여 순차적으로 증가하는 서로 다른 에너지(pulse energy)를 가지는 상기 SRT 레이저빔을 다수 회로 조사하고,
상기 서로 다른 에너지를 가지는 SRT 레이저빔은 동일한 개수의 마이크로펄스로 구성되며,
상기 다수 회로 망막에 조사되는 SRT 레이저빔 중 상기 망막의 시각적 변화를 일으키는 에너지를 가지는 SRT 레이저빔을 100%로 설정한 후 상기 다수의 마이크로펄스의 개수를 조정하여 상기 SRT 레이저빔의 에너지로 결정하는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제2 항에 있어서,
상기 다수의 망막영상은 서로 다른 에너지의 SRT 레이저빔이 각각 조사될 시 망막에 대한 영상이고,
상기 영상촬영부는 상기 다수의 망막영상을 상기 영상처리부로 전송하는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제2 항에 있어서,
상기 영상처리부는 상기 다수의 망막영상을 영상처리한 후 상기 다수의 망막영상을 비교하여 상기 서로 다른 에너지의 SRT 레이저빔으로 인한 상기 망막의 시각적 변화를 확인하고,
상기 영상처리부는 상기 망막에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지 및 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 구성하는 손상 마이크로펄스의 개수에 대한 에너지정보를 상기 정보처리부로 전송하는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제4 항에 있어서,
상기 정보처리부는 상기 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)만 선택적으로 조사하기 위한 치료 마이크로 펄스의 개수가 손상 마이크로 펄스의 개수ⅹ20% ≤ 치료 마이크로펄스의 개수 ≤ 손상 마이크로 펄스의 개수ⅹ30%의 범위를 가지도록 설정하고,
상기 치료 마이크로펄스의 개수에 따라 다수의 치료 마이크로펄스로 구성되는 치료 SRT 레이저빔의 에너지가 결정되는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 다수의 마이크로펄스는 파장(Wave Length), 조사반 직경(Spot diameter) 및 조사시간(pulse duration)이 동일하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제6 항에 있어서,
상기 다수의 마이크로펄스의 파장(Wave Length)은 527nm인 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 다수의 마이크로펄스의 조사반 직경(Spot diameter)은 150 내지 300um인 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제6 항에 있어서,
상기 다수의 마이크로펄스의 조사시간(pulse duration)은 1.7us인 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 SRT 레이저빔의 진동수는 100hz 또는 500hz인 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제10 항에 있어서,
상기 SRT 레이저빔의 진동수가 100hz인 경우, 상기 다수의 마이크로펄스는 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 0.1초 내지 0.2초의 조사시간 동안 10개 내지 20개가 상기 망막으로 조사되는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제 10 항에 있어서,
상기 SRT 레이저빔의 진동수가 500hz인 경우, 상기 다수의 마이크로펄스는 한 사이클(1 cycle 혹은 1 shot)당 0.1초 내지 0.2초의 조사시간 동안 50개 내지 100개가 상기 안구로 조사되는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치.
- 제 1 항에 따른 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법에 있어서,
(a) 상기 SRT 레이저빔 조사부가 상기 망막을 향해 상기 다수의 마이크로펄스로 구성된 상기 SRT 레이저빔을 조사하는 단계;
(b) 상기 영상촬영부가 실시간으로 상기 망막을 촬영한 상기 망막영상을 생성하는 단계;
(c) 상기 영상처리부가 상기 망막영상에서 상기 SRT 레이저빔으로 인한 상기 망막의 시각적 변화를 확인하는 단계;
(d) 상기 정보처리부가 상기 안구의 시각적 변화가 일어났을 시 상기 망막에 조사된 손상 SRT 레이저빔의 에너지를 기반으로 치료 마이크로펄스의 개수를 설정하는 단계; 및
(e) 상기 제어부가 상기 치료 마이크로펄스의 개수에 따라 상기 SRT 레이저빔 조사부의 동작을 제어하여 상기 망막의 망막색소상피(RPE, RETINAL PIGMENT EPITHELIUM)에만 설정된 치료 SRT 레이저빔을 조사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로펄스의 개수 제어를 통한 망막 레이저장치의 제어방법.
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