KR20230125676A - Enhanced Imaging System for an Operating Endoscopic Microscope - Google Patents

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KR20230125676A
KR20230125676A KR1020220022580A KR20220022580A KR20230125676A KR 20230125676 A KR20230125676 A KR 20230125676A KR 1020220022580 A KR1020220022580 A KR 1020220022580A KR 20220022580 A KR20220022580 A KR 20220022580A KR 20230125676 A KR20230125676 A KR 20230125676A
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김민규
최정훈
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Abstract

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템은, 조직이나 수술부위를 전체적으로 볼 수 있는 명시야 영상을 구현할 수 있는 제1광원, 상기 조직이나 수술부위의 세부를 볼 수 있는 레이저 광원 기반의 현미경 영상을 구현할 수 있는 제2광원, 및 상기 현미경 영상을 획득하기 위하여 시료에 접촉하는 현미경 윈도우를 포함하는 내시경현미경용 헤드와; 상기 현미경 영상의 상대 위치를 계산하는 계산부와; 상기 명시야 영상과 상기 현미경 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 합성 영상 생성부와; 상기 합성 영상을 출력하는 출력부를 포함한다.The endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention implements a microscope image based on a first light source capable of implementing a brightfield image capable of viewing a tissue or surgical site as a whole and a laser light source capable of viewing details of the tissue or surgical site. a head for an endoscope microscope including a second light source capable of detecting and a microscope window contacting a sample to acquire the microscope image; a calculation unit that calculates a relative position of the microscope image; a synthesized image generating unit generating a synthesized image by synthesizing the brightfield image and the microscope image; and an output unit outputting the synthesized image.

Description

개선된 수술용 내시경현미경의 영상 획득 시스템{Enhanced Imaging System for an Operating Endoscopic Microscope}Image acquisition system of an improved surgical endoscopic microscope {Enhanced Imaging System for an Operating Endoscopic Microscope}

본 발명은 개선된 수술용 내시경현미경의 영상 획득 시스템 및 이의 제어 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an image acquisition system of an improved surgical endoscopic microscope and a control method thereof.

또한, 본 발명은 수술 집도의를 위하여 수술 부위(암조직)와 여타 부위(정상 조직) 사이를 손쉽게 구별하고 수술 내시경현미경의 이동 중 장치 위치나 그 이동 경로 등을 보다 직관이고 명확하게 파악할 수 있도록, 명시야 영상과 레이저 광원 기반의 현미경 영상(또는 공초점 형광 영상)을 동시에 우수한 영상 품질(투명도나 화면 전환 시의 영상 해상도 개선 등)로 보여줄 수 있는 내시경현미경용 헤드 하드웨어 및 그 제어프로세스 기술에 대한 것이다.In addition, the present invention allows the surgeon to easily distinguish between the surgical site (cancer tissue) and other sites (normal tissue) and more intuitively and clearly grasp the location of the device or its movement path during the movement of the surgical endoscopic microscope, Head hardware for endoscopic microscope and its control process technology that can simultaneously show brightfield images and laser light source-based microscope images (or confocal fluorescence images) with excellent image quality (improvement of transparency or image resolution when switching screens, etc.) will be.

암 환자는 항암, 방사선, 외과적 수술 요법으로 치료된다. 그 중에서 외과적 수술 요법은 수술 집도의가 수술 현미경 혹은 내시경현미경 등을 통해 확인하면서 암 조직을 완전히 제거한다. 최근에는 환자의 수술 예후에 유리하도록 최소한의 절제를 통해서 인체 내부의 암 조직을 확인하면서 제거하기 위해서 내시경현미경을 사용하는 경우가 많다. 내시경현미경의 영상에서 정상조직과 암 조직의 구분을 용이하게 하기 위해서 암에 반응하는 형광 물질을 주입하고 2개의 다른 필터를 가진 렌즈를 사용해서 명시야 영상과 형광 영상을 획득하고 이를 동기화해서 합성 영상을 보여주는 기술이 연구되고 있다. 하지만, 내시경현미경의 렌즈 배율의 제한으로 미세한 크기의 암 조직을 확인하기 어렵고 정상조직과 암 조직 경계를 구분하기 어렵다. Cancer patients are treated with chemotherapy, radiation, and surgical procedures. Among them, surgical treatment completely removes cancerous tissue while the operating surgeon checks it through a surgical microscope or an endoscope. Recently, an endoscope microscope is often used to identify and remove cancerous tissue inside the human body through minimal resection to improve the patient's surgical prognosis. In order to facilitate the distinction between normal tissue and cancer tissue in an endoscopic microscope image, a fluorescence substance that reacts to cancer is injected, and a brightfield image and a fluorescence image are acquired using a lens with two different filters, and a composite image is obtained by synchronizing them. A technique to show is being studied. However, due to the limited magnification of the lens of an endoscopic microscope, it is difficult to identify fine-sized cancer tissue and it is difficult to distinguish the boundary between normal tissue and cancer tissue.

전자 현미경과 비교하여 광학 현미경의 장점은 미생물이나 조직의 변화를 살아있는 상태로 찍을 수 있다는 것이다. 전자 현미경의 경우 고배율·고해상도로 관찰할 수 있다는 장점이 있지만 시료를 관찰하기 위해서는 시료를 금속 코팅과 같은 전처리 과정을 거쳐야 하고 진공상태에서 측정해야 하기 때문에 관찰 후 시료가 손상될 수 있다. 공초점 레이저 주사 현미경은 기존의 광학 현미경에 비하여 약1.4배 정도 더 좋은 해상도를 가지며, 미생물이나 조직을 살아 있는 상태로 찍을 수 있다는 장점을 가지고 있다.The advantage of light microscopy compared to electron microscopy is that changes in microorganisms or tissues can be taken in a living state. In the case of an electron microscope, it has the advantage of being able to observe at high magnification and high resolution, but in order to observe a sample, the sample must go through a pretreatment process such as metal coating and must be measured in a vacuum state, so the sample can be damaged after observation. The confocal laser scanning microscope has a resolution about 1.4 times better than conventional optical microscopes, and has the advantage of being able to photograph microorganisms or tissues in a living state.

특히, 생명 과학 분야에서의 공초점 현미경은 좀 더 중요한 의미를 지닌다. 공초점 현미경은 깊이 방향 측정이 가능하기 때문에 비침습적으로 세포 내부를 측정하는 것이 가능하다. 즉, 세포나 조직의 구조적인 변화를 측정함으로써 초기 단계의 변화나 병변을 밝히는 중요한 실험 장비이다. 최근 생명 과학 분야에서 세포나 세포 이하의 단위에서 일어나는 다이내믹한 현상에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 이러한 생물학적 다이내믹 현상은 굉장히 빠른 속도로 일어나기 때문에 이를 측정할 수 있는 장비의 수요가 급증하고 있다.In particular, confocal microscopy in the field of life science has a more important meaning. Since confocal microscopy is capable of depth-direction measurement, it is possible to measure the inside of a cell non-invasively. In other words, it is an important experimental equipment to reveal changes or lesions in the early stages by measuring structural changes in cells or tissues. Recently, in the field of life science, research on dynamic phenomena occurring in cells or subcellular units is the main focus. Since these biological dynamics occur at a very high speed, the demand for equipment capable of measuring them is rapidly increasing.

공초점 현미경의 원리는 도 1에 나타난 원리도를 보면 이해할 수 있다. 먼저 광원(light source)으로 부터 나온 광선(beam)이 광선 분할기(beam splitter)에 의해 반사되어 광선이 대물렌즈(objective lens)를 향하게 된다. 대물렌즈를 통과한 광선은 시료에 있는 초점면(focal plane)에 맺히게 되며 초점면에 맺힌 광선은 시료의 특성에 따라 반사, 투과 혹은 굴절을 하게 된다. 이러한 광학 현상에 의해 초점면이 아닌 다른 위치에서도 광선이 나오게 된다. 시료상에서 반사되는 광선들은 다시 대물렌즈를 거쳐서 광선 분할기를 통과하여 검출기(detector) 방향으로 가게 된다. 이 때, 초점과 공액점(conjugate point)상에 존재한 공간 여과기(핀홀, pinhole)에 의해 초점면에서 반사된 광선만이 검출기에 도달하게 되고, 그 외 다른 곳에서 반사된 광선들은 공간 여과기(pinhole)에 의해서 차단되어 검출되지 않기 때문에 최종 영상에는 아무런 영향을 주지 못한다. 이렇게 핀홀의 위치에 해당하는 시현상의 공액점의 정보만을 얻어 내기 때문에 공초점(confocal)이라고 한다.The principle of the confocal microscope can be understood by looking at the principle diagram shown in FIG. First, a beam from a light source is reflected by a beam splitter, and the beam is directed toward an objective lens. The light beam passing through the objective lens is focused on the focal plane of the sample, and the light beam focused on the focal plane is reflected, transmitted, or refracted according to the characteristics of the sample. Due to this optical phenomenon, light rays come out at locations other than the focal plane. The rays reflected on the sample pass through the objective lens, pass through the beam splitter, and go in the direction of the detector. At this time, only the rays reflected from the focal plane by the spatial filter (pinhole) present on the focal point and the conjugate point reach the detector, and the rays reflected from other places pass through the spatial filter (pinhole). ) does not affect the final image because it is blocked and not detected. In this way, it is called confocal because only the information of the conjugate point of the visual phenomenon corresponding to the position of the pinhole is obtained.

이러한 공초점 현미경의 가장 큰 장점은 비 초점면에서의 빛의 정보를 제거한다는 것과 3차원 정보를 획득할 수 있다는 것인데, 한편 세포 이하 단위 구조를 관찰하는데 충분한 분해능을 제공하지 못한다는 것이다. The biggest advantage of such a confocal microscope is that it removes light information from a non-focal plane and can acquire three-dimensional information, but on the other hand, it does not provide sufficient resolution to observe subcellular unit structures.

이는 공초점 형광 영상 이외의 현미경 영상을 사용하는 현미경이나 내시경현미경에서도 개선해야되는 과제이다.This is a problem that needs to be improved in microscopes or endoscopes using microscopic images other than confocal fluorescence imaging.

대한민국 등록특허공보 제10-2203843호Republic of Korea Patent Registration No. 10-2203843

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 본 발명의 일 목적은 암 조직 절제 수술에서, 레이저 광원 기반의 현미경 영상이나 공초점 영상(수술 부위의 미세 영상)과 수술 범위를 포함한 넓은 뷰의 영상(명시야 영상)을 합성해서 함께 보여주도록 하여 수술의 정밀성과 효율성을 높일 수 있는 내시경 현미경과 이의 제어 기술을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and one object of the present invention is a laser light source-based microscope image or confocal image (microscopic image of a surgical site) and surgical range in cancer tissue resection surgery. It is intended to provide an endoscopic microscope and its control technology that can increase the precision and efficiency of surgery by synthesizing wide-view images (bright-field images) including .

또한, 정상 조직과 암 조직의 경계를 보다 명확하게 구별할 수 있는 내시경 현미경과 이의 제어 기술을 제공하고자 하는 것이다.In addition, it is intended to provide an endoscopic microscope capable of more clearly distinguishing the boundary between normal tissue and cancer tissue and a control technology thereof.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템은, 조직이나 수술부위를 전체적으로 볼 수 있는 명시야 영상을 구현할 수 있는 제1광원, 상기 조직이나 수술부위의 세부를 볼 수 있는 레이저 광원 기반의 현미경 영상을 구현할 수 있는 제2광원, 및 상기 현미경 영상을 획득하기 위하여 시료에 접촉하는 현미경 윈도우를 포함하는 내시경현미경용 헤드와; 상기 현미경 영상의 상대 위치를 계산하는 계산부와; 상기 명시야 영상과 상기 현미경 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 합성 영상 생성부와; 상기 합성 영상을 출력하는 출력부를 포함한다.The endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention implements a microscope image based on a first light source capable of implementing a brightfield image capable of viewing a tissue or surgical site as a whole and a laser light source capable of viewing details of the tissue or surgical site. a head for an endoscope microscope including a second light source capable of detecting and a microscope window contacting a sample to acquire the microscope image; a calculation unit that calculates a relative position of the microscope image; a synthesized image generating unit generating a synthesized image by synthesizing the brightfield image and the microscope image; and an output unit outputting the synthesized image.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 현미경 윈도우는 상기 시료에 접촉되어 영상을 획득하고 이후 제 위치로 후퇴하도록 구성될 수 있다.In the endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention, the microscope window may be configured to come into contact with the sample to obtain an image and then retract to the original position.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 합성 영상 생성부는, 상기 현미경 영상이 획득된 좌표를 상기 명시야 영상 좌표에서 계산해서 상기 명시야 영상 위에 상기 현미경 영상의 투명도를 조절해서 상기 현미경 영상을 상기 명시야 영상에 겹쳐서 상기 출력부를 통하여 출력하는 합성 영상 제어부를 포함할 수 있다.In the endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention, the synthesized image generation unit calculates the coordinates obtained from the microscope image from the brightfield image coordinates and adjusts the transparency of the microscope image on the brightfield image to obtain the microscope image. and a synthesized image control unit overlapping the brightfield image and outputting the image through the output unit.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 합성 영상 생성부는, 상기 현미경 영상이 획득된 시점의 초기 위치에서 x축, y축, z축의 거리 이동을 계산해서 변경된 명시야 영상에 주기적으로 업데이트해서 합성된 영상을 생성하는 합성 영상 갱신부를 포함할 수 있다. In the endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention, the synthesized image generation unit calculates distance movement in the x-axis, y-axis, and z-axis from the initial position at the time when the microscope image is acquired, and periodically updates the changed brightfield image. It may include a synthesized image updating unit that generates a synthesized image.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 현미경 영상을 획득한 제1 시점의 위치를 그 이후의 제2 시점의 명시야 영상에서 찾을 수 없는 경우에는 상기 현미경 영상이 상기 명시야 영상으로부터 위치 벗어남을 별도로 출력하고 겹쳐진 현미경 영상은 제거하고 명시야 영상만 출력하도록 구성될 수 있다. In the endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention, when the position of the first viewpoint from which the microscope image was acquired cannot be found in the brightfield image of the second viewpoint thereafter, the microscope image is out of position from the brightfield image. It may be configured to output separately, remove superimposed microscope images, and output only brightfield images.

본 발명의 내시경 장치는 앞서와 같은 내시경현미경 영상 획득 시스템과, 상기 내시경현미경용 헤드와 분리 가능하게 연결되는 케이블을 포함한다.The endoscope device of the present invention includes the above-described endoscopic microscope image acquisition system and a cable detachably connected to the endoscopic microscope head.

본 발명의 내시경 시스템은, 앞서와 같은 내시경 장치와, 상기 내시경 장치와 상기 케이블을 통하여 전기적으로 연결되어 상기 출력부가 출력한 합성 영상을 표시할 수 있는 디스플레이를 포함한다.The endoscope system of the present invention includes the endoscope device as described above, and a display electrically connected to the endoscope device through the cable and capable of displaying a synthesized image output by the output unit.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 현미경 윈도우는 고정된 각도 안에서 전면으로 돌출되도록 이동하면서 조직에 접촉하도록 구성될 수 있다. In the endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention, the microscope window may be configured to contact the tissue while moving so as to project forward at a fixed angle.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 현미경 영상의 투명도는 상기 명시야 영상을 통해 조직 구조와 위치를 판단할 수 있는 상태까지 조절될 수 있다.In the endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention, the transparency of the microscope image can be adjusted to a state in which the tissue structure and position can be determined through the brightfield image.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 현미경 영상이 획득된 시점의 초기 위치에서 x축, y축, z축의 거리 이동을 계산하기 위하여, 상기 현미경 영상을 찍었던 순간에 조직의 조직 구조 정보가 담긴 명시야 영상을 같이 획득해서 기준 이미지로 저장하고, 이후 이동한 위치에서 다시 새로운 명시야 영상을 획득해서 상기 기준 이미지와 상기 이동한 위치에서 획득한 이미지의 특징점을 추출하여 x, y 방향의 이동과 z축의 거리 이동을 계산하도록 구성될 수 있다.In the endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention, in order to calculate the x-axis, y-axis, and z-axis distance movement from the initial position at the time the microscope image was acquired, the tissue structure information of the tissue at the moment the microscope image was taken is The included brightfield image is acquired together and stored as a reference image, and then a new brightfield image is acquired again from the moved position, and the feature points of the reference image and the image acquired from the moved position are extracted to move in the x and y directions It may be configured to calculate the distance movement in the z-axis and the z-axis.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 기준 이미지로 저장된 명시야 영상이 기준 점수를 통과하지 못하는 경우 명시야 영상만 출력되도록 구성되고, 상기 기준 이미지로 저장된 명시야 영상이 기준 점수를 통과한 경우에 한하여 상기 합성 영상 생성부로 하여금 합성 영상을 생성하도록 구성될 수 있다.In the endoscopic microscope image acquisition system according to the present invention, only the brightfield image is output when the brightfield image stored as the reference image does not pass the reference score, and the brightfield image stored as the reference image passes the reference score. In some cases, the synthesized image generating unit may be configured to generate a synthesized image.

본 발명의 또 다른 내시경현미경 영상 획득 시스템은 조직이나 수술부위를 전체적으로 볼 수 있는 명시야 영상을 구현할 수 있는 제1광원, 상기 조직이나 수술부위의 세부를 볼 수 있는 공초점 영상을 구현할 수 있는 제2광원, 및 상기 공초점 영상을 획득하기 위하여 시료에 접촉하는 공초점 윈도우를 포함하는 내시경현미경용 헤드와; 상기 공초점 영상의 상대 위치를 계산하는 계산부와; 상기 명시야 영상과 상기 공초점 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 합성 영상 생성부와; 상기 합성 영상을 출력하는 출력부를 포함한다.Another endoscopic microscope image acquisition system of the present invention includes a first light source capable of realizing a bright field image capable of viewing a tissue or surgical site as a whole, and a first light source capable of implementing a confocal image capable of viewing details of the tissue or surgical site. an endoscope microscope head including two light sources and a confocal window contacting a sample to obtain the confocal image; a calculation unit for calculating a relative position of the confocal image; a synthesized image generating unit generating a synthesized image by synthesizing the brightfield image and the confocal image; and an output unit outputting the synthesized image.

본 발명의 또 다른 내시경 장치는, 앞서와 같은 또 다른 내시경현미경 영상 획득 시스템과, 상기 내시경현미경용 헤드와 분리 가능하게 연결되는 케이블을 포함한다.Another endoscopic device of the present invention includes another endoscopic microscope image acquisition system as described above and a cable detachably connected to the endoscopic microscope head.

본 발명의 또 다른 내시경 장치에서는, 상기 형광 영상을 얻기 위하여 상기 시료에 형광 염색 물질을 도포하기 위한 노즐을 추가로 포함할 수 있다.Another endoscope device of the present invention may further include a nozzle for applying a fluorescent dye to the sample to obtain the fluorescent image.

본 발명의 앞서와 같은 내시경현미경 영상 획득 시스템들에서는, 상기 제1광원은 복수개의 LED로 구성되어 그림자 발생을 방지하도록 구성될 수 있다.In the above endoscopic microscope image acquisition systems of the present invention, the first light source may be composed of a plurality of LEDs to prevent shadow generation.

본 발명의 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 합성 영상 생성부는 상기 레이저 광원 기반의 현미경 영상과 상기 명시야 영상의 합성 영상을 생성하는데 있어서, 2개의 영상(즉, 상기 레이저 광원 기반의 현미경 영상과 상기 명시야 영상)을 합성한 후에도 상기 명시야 영상에서 조직의 구조가 확인이 가능하도록 상기 레이저 광원 기반의 현미경 영상의 픽셀값에 가중치(α)를 반영하고, 상기 명시야 영상의 픽셀값에는 (1-α)를 반영하도록 구성될 수 있다.In the endoscopic microscope image acquisition system of the present invention, in generating a synthesized image of the laser light source-based microscope image and the brightfield image, the synthesized image generator generates two images (ie, the laser light source-based microscope image and the A weight (α) is reflected in the pixel value of the microscope image based on the laser light source so that the structure of the tissue can be confirmed in the brightfield image even after synthesizing the brightfield image), and the pixel value of the brightfield image is (1 -α) can be configured to reflect.

본 발명의 또 다른 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 합성 영상 생성부는 상기 공초점 영상과 상기 명시야 영상의 합성 영상을 생성하는데 있어서, 2개의 영상(즉, 상기 공초점 영상과 상기 명시야 영상)을 합성한 후에도 상기 명시야 영상에서 조직의 구조가 확인이 가능하도록 상기 공초점 영상의 픽셀값에 가중치(α)를 반영하고, 상기 명시야 영상의 픽셀값에는 (1-α)를 반영하도록 구성될 수 있다.In another endoscopic microscope image acquisition system of the present invention, in generating a synthesized image of the confocal image and the brightfield image, the synthesized image generator generates two images (ie, the confocal image and the brightfield image) configured to reflect a weight (α) to the pixel value of the confocal image and to reflect (1-α) to the pixel value of the brightfield image so that the tissue structure can be confirmed in the brightfield image even after synthesizing It can be.

본 발명의 내시경현미경 영상 획득 시스템에서는, 상기 현미경 영상이 획득된 좌표를 상기 명시야 영상 좌표에서 계산하는 것은 다음의 수식에 의하여 수행되도록 구성될 수 있다.In the endoscopic microscope image acquisition system of the present invention, calculating the coordinates where the microscope image is acquired from the coordinates of the brightfield image may be configured to be performed by the following equation.

수식formula

여기서, here,

x0: 2d transformation 하기 전에 현미경 영상 좌표계에서의 x 방향 픽셀 위치 값 x 0 : x-direction pixel position value in the microscope image coordinate system before 2d transformation

y0: 2d transformation 하기 전에 현미경 영상 좌표계에서의 y 방향 픽셀 위치 값 y 0 : y-direction pixel position value in the microscope image coordinate system before 2d transformation

x1: 2d transformation 이후에 명시야 영상 좌표계에서의 x 방향 픽셀 위치 값 x 1 : x-direction pixel position value in the brightfield image coordinate system after 2d transformation

y1: 2d transformation 이후에 명시야 영상 좌표계에서의 y 방향 픽셀 위치 값y 1 : y-direction pixel position value in the brightfield image coordinate system after 2d transformation

Sx: x축 방향으로의 scaling 값 Sx: scaling value in the x-axis direction

Sy: y축 방향으로의 scaling 값 Sy: scaling value in the y-axis direction

θ: rotation 각도 θ: rotation angle

tx: x축 방향으로의 이동 거리 tx: movement distance in the x-axis direction

ty: y축 방향으로의 이동 거리ty: movement distance in the y-axis direction

본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 제어방법은, 제1광원을 통하여 명시야 영상을 획득하는 단계, 제2광원을 통하여 공초점 영상을 획득하는 단계, 상기 공초점 영상을 획득하기 위하여 공초점 윈도우를 시료에 접촉시키는 단계, 상기 공초점 영상의 상대 위치를 계산하는 단계, 상기 명시야 영상과 상기 공초점 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 단계 및, 상기 합성 영상을 출력하는 단계를 포함하는 내시경현미경을 포함한다.A method for controlling an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention includes obtaining a brightfield image through a first light source, acquiring a confocal image through a second light source, and obtaining the confocal image through a second light source. Contacting the confocal window to the sample, calculating the relative position of the confocal image, generating a synthesized image by synthesizing the brightfield image and the confocal image, and outputting the synthesized image. Including an endoscope microscope that includes.

본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 제어방법에서는, 상기 공초점 영상을 획득하기 위하여 공초점 윈도우를 시료에 접촉시키는 단계는, 상기 공초점 윈도우가 상기 시료에 접촉되어 영상을 획득하고 이후 제 위치로 후퇴하는 단계를 포함할 수 있다.In the control method of an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention, the step of contacting the confocal window to the sample to acquire the confocal image includes: contacting the confocal window to the sample to obtain an image, and then It may include retracting into position.

본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 제어방법에서는, 상기 공초점 영상이 획득된 좌표를 상기 명시야 영상 좌표에서 계산하는 단계를 추가적으로 포함하고, 이 때, 상기 합성 영상을 출력하는 단계에서는, 상기 계산된 공초점 영상의 좌표를 이용하여 상기 명시야 영상 위에 상기 공초점 영상의 투명도를 조절해서 상기 공초점 영상을 상기 명시야 영상에 겹쳐서 출력하도록 구성될 수 있다.The control method of an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention further includes calculating coordinates obtained from the confocal image from the brightfield image coordinates, and at this time, in the step of outputting the synthesized image, , The confocal image may be configured to superimpose the confocal image on the brightfield image by adjusting the transparency of the confocal image on the brightfield image using the calculated coordinates of the confocal image.

본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 제어방법에서는, 상기 공초점 영상이 획득된 시점의 초기 위치에서 x축, y축, z축의 거리 이동을 계산하는 단계를 추가적으로 포함하고, 이 때, 상기 합성 영상을 출력하는 단계에서는, 상기 거리 이동의 계산값을 변경된 명시야 영상에 주기적으로 업데이트해서 합성된 영상을 생성할 수 있다.The method for controlling an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention further includes calculating distance movement in the x-axis, y-axis, and z-axis from an initial position at the time when the confocal image is acquired, and at this time, In the step of outputting the synthesized image, a synthesized image may be generated by periodically updating the calculated value of the distance movement with the changed brightfield image.

본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 제어방법에서는, 상기 합성 영상을 출력하는 단계에서는, 상기 공초점 영상을 획득한 제1 시점의 위치를 그 이후의 제2 시점의 명시야 영상에서 찾을 수 없는 경우에는 상기 공초점 영상이 상기 명시야 영상으로부터 위치 벗어남을 별도로 출력하고 겹쳐진 공초점 영상은 제거하고 명시야 영상만 출력하도록 구성될 수 있다.In the method for controlling an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention, in the step of outputting the synthesized image, the position of the first viewpoint from which the confocal image was acquired is found in the brightfield image of the second viewpoint thereafter. If it is not possible, the confocal image may be configured to separately output the position deviation from the brightfield image, remove the overlapping confocal image, and output only the brightfield image.

본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 제어방법에서는, 상기 공초점 윈도우는 고정된 각도 안에서 전면으로 돌출되도록 이동하면서 조직에 접촉하도록 구성될 수 있다.In the method for controlling an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention, the confocal window may be configured to contact a tissue while moving so as to protrude forward at a fixed angle.

본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 제어방법에서는, 상기 공초점 영상의 투명도는 상기 명시야 영상을 통해 조직 구조와 위치를 판단할 수 있는 상태까지 조절되도록 구성될 수 있다.In the method for controlling an endoscope device including an endoscopic microscope according to the present invention, the transparency of the confocal image may be adjusted to a state in which the tissue structure and position can be determined through the brightfield image.

본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 제어방법에서는, 상기 공초점 영상이 획득된 시점의 초기 위치에서 x축, y축, z축의 거리 이동을 계산하기 위하여, 상기 공초점 영상을 찍었던 순간에 조직의 조직 구조 정보가 담긴 명시야 영상을 같이 획득해서 기준 이미지로 저장하고, 이후 이동한 위치에서 다시 새로운 명시야 영상을 획득해서 상기 기준 이미지와 상기 이동한 위치에서 획득한 이미지의 특징점을 추출하여 x, y 방향의 이동과 z축의 거리 이동을 계산하도록 구성될 수 있다.In the method for controlling an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention, in order to calculate distance movement in the x-axis, y-axis, and z-axis from the initial position at the time the confocal image was acquired, the moment the confocal image was taken In addition, a brightfield image containing tissue structure information is acquired and stored as a reference image, and then a new brightfield image is acquired from the moved position to extract feature points of the reference image and the image acquired from the moved position. It may be configured to calculate the movement in the x, y directions and the distance movement in the z axis.

본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 제어방법에서는, 상기 기준 이미지로 저장된 명시야 영상이 기준 점수를 통과하지 못하는 경우 명시야 영상만 출력되도록 구성되고, 상기 기준 이미지로 저장된 명시야 영상이 기준 점수를 통과한 경우에 한하여 상기 합성 영상 생성부로 하여금 합성 영상을 생성하도록 구성될 수 있다.In the control method of an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention, only the brightfield image is output when the brightfield image stored as the reference image does not pass the criterion score, and the brightfield image stored as the reference image The synthesized image generating unit may be configured to generate a synthesized image only when the reference score is passed.

또한, 본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 다른 제어방법은, 제1광원을 통하여 명시야 영상을 획득하는 단계, 제2광원을 통하여 레이저 광원 기반의 현미경 영상을 획득하는 단계, 상기 현미경 영상을 획득하기 위하여 현미경 윈도우를 시료에 접촉시키는 단계, 상기 현미경 영상의 상대 위치를 계산하는 단계, 상기 명시야 영상과 상기 현미경 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 단계 및, 상기 합성 영상을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, another control method of an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention includes obtaining a brightfield image through a first light source, acquiring a laser light source-based microscope image through a second light source, and the microscope Contacting a microscope window to a sample to obtain an image, calculating a relative position of the microscope image, generating a synthesized image by synthesizing the brightfield image and the microscope image, and outputting the synthesized image steps may be included.

또한, 본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 다른 제어방법은, 상기 명시야 영상과 상기 공초점 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 단계는 상기 공초점 영상과 상기 명시야 영상의 합성 영상을 생성하는데 있어서, 2개의 영상(즉, 상기 공초점 영상과 상기 명시야 영상)을 합성한 후에도 상기 명시야 영상에서 조직의 구조가 확인이 가능하도록 상기 공초점 영상의 픽셀값에 가중치(α)를 반영하고, 상기 명시야 영상의 픽셀값에는 (1-α)를 반영하도록 구성될 수 있다.In addition, in another control method of an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention, the step of generating a synthesized image by synthesizing the brightfield image and the confocal image is a synthesized image of the confocal image and the brightfield image. In generating , a weight (α) is applied to a pixel value of the confocal image so that the tissue structure can be confirmed in the brightfield image even after synthesizing two images (ie, the confocal image and the brightfield image). may be reflected, and (1-α) may be reflected in the pixel value of the brightfield image.

또한, 본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 다른 제어방법은, 상기 명시야 영상과 상기 현미경 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 단계는 상기 현미경 영상과 상기 명시야 영상의 합성 영상을 생성하는데 있어서, 2개의 영상(즉, 상기 현미경 영상과 상기 명시야 영상)을 합성한 후에도 상기 명시야 영상에서 조직의 구조가 확인이 가능하도록 상기 레이저 광원 기반의 현미경 영상의 픽셀값에 가중치(α)를 반영하고, 상기 명시야 영상의 픽셀값에는 (1-α)를 반영하도록 구성될 수 있다.In addition, in another control method of an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention, the step of generating a synthesized image by synthesizing the brightfield image and the microscope image generates a synthesized image of the microscope image and the brightfield image In doing so, even after synthesizing two images (ie, the microscope image and the brightfield image), a weight (α) is applied to the pixel value of the laser light source-based microscope image so that the structure of the tissue can be confirmed in the brightfield image. may be reflected, and (1-α) may be reflected in the pixel value of the brightfield image.

또한, 본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 다른 제어방법은, 상기 공초점 영상이 획득된 좌표를 상기 명시야 영상 좌표에서 계산하는 단계는 다음의 수식에 의하여 수행되도록 구성될 수 있다.In addition, in another method of controlling an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention, the step of calculating the coordinates obtained from the confocal image from the coordinates of the brightfield image may be performed by the following equation.

수식formula

여기서, here,

x0: 2d transformation 하기 전에 공초점 영상 좌표계에서의 x 방향 픽셀 위치 값 x 0 : x-direction pixel position value in the confocal image coordinate system before 2d transformation

y0: 2d transformation 하기 전에 공초점 영상 좌표계에서의 y 방향 픽셀 위치 값 y 0 : y-direction pixel position value in the confocal image coordinate system before 2d transformation

x1: 2d transformation 이후에 명시야 영상 좌표계에서의 x 방향 픽셀 위치 값 x 1 : x-direction pixel position value in the brightfield image coordinate system after 2d transformation

y1: 2d transformation 이후에 명시야 영상 좌표계에서의 y 방향 픽셀 위치 값y 1 : y-direction pixel position value in the brightfield image coordinate system after 2d transformation

Sx: x축 방향으로의 scaling 값 Sx: scaling value in the x-axis direction

Sy: y축 방향으로의 scaling 값 Sy: scaling value in the y-axis direction

θ: rotation 각도 θ: rotation angle

tx: x축 방향으로의 이동 거리 tx: movement distance in the x-axis direction

ty: y축 방향으로의 이동 거리ty: movement distance in the y-axis direction

또한, 본 발명에 따른 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치의 다른 제어방법은, 상기 공초점 영상은 시료가 방출하는 형광을 수집하여 획득되는 형광 영상이고, 상기 형광 영상을 얻기 위하여 상기 내시경현미경의 노즐을 통하여 상기 시료에 형광 염색 물질을 도포하기 위한 단계를 추가로 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, in another control method of an endoscope device including an endoscope microscope according to the present invention, the confocal image is a fluorescence image obtained by collecting fluorescence emitted from a sample, and a nozzle of the endoscope microscope is used to obtain the fluorescence image. It may be configured to further include a step of applying a fluorescent dye material to the sample through.

본 발명에 따른 개선된 수술용 내시경현미경의 영상 획득 시스템 및 이의 제어 방법에 따르면, 암 환자의 외과적 수술 치료를 위해 수술 중에 집도의가 내시경을 통해 고해상도의 레이저 광원 기반의 현미경 영상 또는 공초점 영상을 명시야 영상과 같이 확인할 수 있게 되는 바, 명시야 영상으로는 확인이 어려운 세포 수준의 암 검출이 가능해진다.According to the image acquisition system of an improved surgical endoscopic microscope and its control method according to the present invention, a high-resolution laser light source-based microscopic image or confocal image is obtained by an operating surgeon through an endoscope during surgery for surgical treatment of a cancer patient. Since it can be confirmed like a bright field image, it is possible to detect cancer at the cell level, which is difficult to confirm with a bright field image.

또한, 레이저 광원 기반의 현미경 영상 또는 공초점 형광 영상을 명시야 영상과 같이 1개의 화면에서 실시간으로 확인이 가능하게 되어, 수술 집도의가 조직 절제를 하거나 조직에 위치를 기억하기 위한 마킹이 가능해지면서 정확하게 암 조직을 제거를 할 수 있다.In addition, it is possible to check laser light source-based microscope images or confocal fluorescence images in real time on a single screen like brightfield images, enabling surgeons to perform tissue resection or marking to remember the location of the tissue. Cancer tissue can be removed.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 공초점 현미경의 원리를 설명하는 도면.
도 2a는 본 발명에 따른 내시경현미경용 헤드의 물리적 형상의 예시적 실시예를 보여주는 도면.
도 2b는 본 발명에 따른 내시경현미경용 헤드의 공초점 윈도우의 작동 방식을 설명하는 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 내시경현미경용 헤드를 포함하는 내시경현미경 영상 획득 시스템의 예시적 실시예의 구성요소를 보여주는 도식도.
도 4는 본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템의 예시적 실시예의 합성 영상 생성부의 세부 구성요소를 보여주는 도식도.
도 5는 본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템의 제어 방법의 예시적 실시예의 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 내시경 시스템의 구성을 보여주는 도식도.
도 7은 본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템의 제어 방법의 다른 실시예의 흐름도.
1 is a diagram explaining the principle of a confocal microscope.
Figure 2a is a diagram showing an exemplary embodiment of the physical shape of the head for an endoscopy microscope according to the present invention.
Figure 2b is a conceptual diagram explaining the operation method of the confocal window of the endoscope microscope head according to the present invention.
3 is a schematic diagram showing components of an exemplary embodiment of an endoscopic microscope image acquisition system including an endoscopic microscope head according to the present invention;
4 is a schematic diagram showing detailed components of a synthetic image generating unit of an exemplary embodiment of an endoscopic image acquisition system according to the present invention;
5 is a flowchart of an exemplary embodiment of a control method of an endoscopic image acquisition system according to the present invention.
6 is a schematic diagram showing the configuration of an endoscope system according to the present invention.
7 is a flowchart of another embodiment of a control method of an endoscopic image acquisition system according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 기술자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be embodied in a variety of different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and fully inform those skilled in the art of the scope of the invention. It is provided to note that the invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서 전체에 걸쳐 대응되는 구성요소에는 유사한 형태의 도면부호를 부과하였다.Throughout this specification, reference numerals of similar forms are assigned to corresponding components.

본 명세서에서 "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.In this specification, “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited items. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with meanings commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.

앞서와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 내시경현미경용 헤드에 명시야 영상을 얻을 수 있는 렌즈와 세포의 구조적 정보까지 확인이 가능한 공초점 렌즈를 같이 구성할 있다. 이를 통하면 2개의 렌즈가 같이 구성되면서 동시에 2가지 영상을 얻을 수 있다. 하지만, 공초점 렌즈를 통해서는 mm수준의 매우 적은 Field of view에서만 실시간으로 영상을 획득할 수 있기 때문에 공초점 렌즈로 고해상도 영상을 얻어도 명시야 영상에서 해당 위치를 파악할 수 없기 때문에 수술 집도의가 조직 절제를 하거나 조직에 위치를 기억하기 위하여 마킹하는 등과 같은 대응을 하기에는 어려운 문제점이 있는데, 본 발명의 주요 목적 중에 하나는 이를 개선하고자 하는 것인 바 이하 상세히 도면을 참조하여 설명한다. In order to achieve the object of the invention as described above, a lens capable of obtaining a bright field image and a confocal lens capable of confirming structural information of cells may be configured together in the head for an endoscopic microscope. Through this, two lenses can be configured together and two images can be obtained at the same time. However, since images can be acquired in real time only with a very small field of view at the mm level through confocal lenses, even if high-resolution images are obtained with confocal lenses, the location cannot be identified in the brightfield image, so the surgeon There is a difficult problem to cope with such as resection or marking to remember the location of the tissue, and one of the main objects of the present invention is to improve this, which will be described in detail with reference to the drawings below.

본 명세서에서는 편의상 중복 설명을 피하기 위하여 형광 물질을 사용하는 공초점 영상을 기준으로 설명을 하나, 본 발명의 모든 기재는 형광 물질을 사용하는 경우에만 수반될 수 있는 노즐(160), 생체조직의 세포에 형광 염색 물질을 염색하는 단계(S310) 등의 기재를 제외하고는 공초점 방식이 아닌 레이저 광원 기반의 현미경 영상에도 모두 적용된다. 한편, 레이저 광원 기반의 현미경 영상은 당연히 공초점 영상(마찬가지로 레이저 방식임)을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.In this specification, description is made based on confocal imaging using a fluorescent material in order to avoid redundant description for convenience, but all descriptions of the present invention include the nozzle 160, which can be accompanied only when a fluorescent material is used, and cells of living tissue. Except for descriptions such as the step of dyeing the fluorescent dye in S310, it is also applied to all microscopic images based on a non-confocal laser light source. On the other hand, a microscope image based on a laser light source should be understood as a concept including, of course, a confocal image (likewise a laser method).

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 내시경현미경용 헤드(100)는, 명시야 영상을 구현할 수 있는 제1광원(110, 120), 공초점 영상을 구현할 수 있는 제2광원(132), 상기 공초점 영상을 획득하기 위하여 시료에 접촉하는 공초점 대물렌즈(131)를 포함한다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the endoscopic microscope head 100 according to the present invention includes first light sources 110 and 120 capable of implementing brightfield images and second light sources 132 capable of implementing confocal images. ), and a confocal objective lens 131 contacting the sample to acquire the confocal image.

또한, 본 발명의 내시경현미경 영상 획득 시스템(1000)은 위와 같은 헤드(100)와, 상기 공초점 영상의 상대 위치를 계산하는 계산부(140), 상기 명시야 영상과 상기 공초점 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 합성 영상 생성부(150) 및, 상기 합성 영상을 출력하는 출력부(180)를 포함한다.In addition, the endoscopic microscope image acquisition system 1000 of the present invention combines the head 100, the calculation unit 140 for calculating the relative position of the confocal image, and the brightfield image and the confocal image to obtain It includes a synthesized image generating unit 150 that generates a synthesized image and an output unit 180 that outputs the synthesized image.

상기 본 발명에 따른 내시경현미경용 헤드(100)의 광원 2개(110, 120)는 각각 LED 1개를 이용하여 구성될 수 있고, 공초점 영상을 구현할 수 있는 제2광원(132)은 400~800nm 파장영역의 레이저를 조사하도록 구성될 수 있다.The two light sources 110 and 120 of the endoscopic microscope head 100 according to the present invention may be configured using one LED each, and the second light source 132 capable of realizing a confocal image is 400- It may be configured to irradiate a laser in the 800nm wavelength region.

본 발명에서는 명시야 영상을 얻을 수 있는 제1광원(110, 120)이 복수개로, 예를 들어서 도 2a에서와 같이 2개(도면부호 110, 120)로 구성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 제1광원(110, 120)은 LED로 구성되기 때문에, 레이저 광원으로 구성되는 공초점 영상을 구현할 수 있는 제2광원(132)과 달리 그림자 발생을 방지할 필요가 있기 때문이다. 하지만, 본 발명의 명시야 영상을 얻을 수 있는 제1광원이 반드시 복수개 또는 2개의 광원으로 한정되는 것은 아니며 단수의 제1광원으로 구성될 수도 있다.In the present invention, it is preferable that the number of first light sources 110 and 120 capable of obtaining a bright field image be composed of a plurality of, for example, two (reference numerals 110 and 120) as shown in FIG. 2A. Since the first light sources 110 and 120 are composed of LEDs, unlike the second light source 132 composed of a laser light source and capable of realizing confocal images, it is necessary to prevent shadows from occurring. However, the first light source capable of obtaining a bright field image according to the present invention is not necessarily limited to a plurality of or two light sources, and may be composed of a single first light source.

상기 제1광원(110, 120)은 통상적으로 본 기술분야에서의 별도의 광학렌즈(또는 광원렌즈)를 포함하는 개념으로 이해되며, 따라서 상기 제1광원(110, 120)은 광원의 빛을 조사하는 광학렌즈 자체 또는 이를 포함하는 구성으로 이해되어야 한다.The first light sources 110 and 120 are generally understood as a concept including a separate optical lens (or light source lens) in the art, and therefore, the first light sources 110 and 120 emit light from a light source. It should be understood as an optical lens itself or a configuration including it.

한편, 상기 제2광원(132)도 제1광원(110, 120)과 마찬가지로 본 기술분야에서의 별도의 광학렌즈를 포함하는 개념으로 이해되어야 하고, 추가로 본 명세서에서는 공초점 영상을 구현할 수 있는 제2광원(132)에 있어서 광원의 빛을 조사하는 광학렌즈와 구별하여 시료에 접하는 대물렌즈, 즉 공초점 대물렌즈(131)를 별도로 도2a 및 도 2b에서 도면부호 131로 표시하였으며, 편의상 이 둘을 포함하는 구성을 공초점 윈도우(130)로 표기하였다. 하지만, 일반적으로는 본 기술분야에서 공초점 윈도우(130), 공초점 대물렌즈(131), 공초점 윈도우의 제2광원(132)은 서로 교환 가능한 용어로서 통용되는 바, 본 명세서에서도 이들 용어를 필요에 따라서 혼용하여 사용하였다. Meanwhile, the second light source 132, like the first light sources 110 and 120, should be understood as a concept including a separate optical lens in the art, and additionally in the present specification, a confocal image capable of implementing In the second light source 132, the objective lens in contact with the sample, that is, the confocal objective lens 131, distinguished from the optical lens for irradiating the light of the light source, is separately indicated by reference numeral 131 in FIGS. 2A and 2B, and for convenience, this A configuration comprising both is denoted as a confocal window 130 . However, in general, in this technical field, the confocal window 130, the confocal objective lens 131, and the second light source 132 of the confocal window are commonly used as interchangeable terms, and these terms are also used herein. They were used in combination as needed.

또한, 도 3에서는 도시되지 않았지만 내시경현미경용 헤드(100)에는 형광 염색 물질을 사용하여 형광 신호를 얻기 위해서 염색 물질을 도포하는 노즐(160)이 도 2a에서와 같이 포함되어 있도록 구성될 수 있다. In addition, although not shown in FIG. 3 , the head 100 for an endoscope may include a nozzle 160 for applying a dye material to obtain a fluorescence signal using a fluorescent dye material, as shown in FIG. 2A.

엄밀히는 상기 노즐(160)은 상기 내시경현미경용 헤드(100)와는 구별되는 구성요소로서, 상기 내시경현미경용 헤드(100)를 분리가능하게 연결하는 케이블(300)과 함께 내시경 장치를 구성한다고 설명할 수도 있다. 상기 '분리가능하게 연결'이라는 용어는 '광학적 연결'을 포함한다. Strictly speaking, the nozzle 160 is a component distinct from the endoscopic microscope head 100 and constitutes an endoscope device together with a cable 300 detachably connecting the endoscopic microscope head 100. may be The term 'detachably connected' includes 'optical connection'.

또한, 상기 제1광원(110, 120)에는 광원렌즈가 내시경현미경용 헤드(100) 후방에 배치되어 광학적으로 연결된다. 상기 광원렌즈는 상기 광원(110, 120)으로부터의 빛이 통과하여 시료를 비추도록 하는 것이다.In addition, light source lenses are disposed behind the endoscopic microscope head 100 and are optically connected to the first light sources 110 and 120 . The light source lens allows the light from the light sources 110 and 120 to pass through and illuminate the sample.

또한, 상기 케이블(300)과 상기 내시경현미경 영상 획득 시스템(1000)을 포함한 것을 본 명세서에서는 내시경 장치로 호칭하고, 상기 출력부(180)가 출력한 합성 영상을 표시할 수 있는 디스플레이(200)를 포함하는 물리적 하드웨어를 내시경 시스템으로 본 명세서 호칭한다(도 6 참조). 앞서와 같이 내시경현미경용 헤드(100)는 상기 내시경현미경 영상 획득 시스템(1000)의 일요소로 이해되어야 한다.In addition, the cable 300 and the endoscopic microscope image acquisition system 1000 are referred to as an endoscope device in this specification, and the display 200 capable of displaying the synthesized image output by the output unit 180 The included physical hardware is referred to herein as an endoscope system (see FIG. 6). As described above, the endoscopic microscope head 100 should be understood as one element of the endoscopic microscope image acquisition system 1000 .

상기 형광 신호는 공초점 영상의 정확도를 향상시키기 위한 것으로서, 본 발명에 있어서 공초점 영상을 얻기 위하여 형광 신호를 반드시 가해야만 하는 것은 아니고, 즉, 형광 염색 물질을 반드시 사용하여야 하는 것은 아니며, 선택적으로 형광 신호를 더하지 않고 공초점 영상을 얻도록 구성할 수 있으며, 그렇기 때문에 이 경우에는 형광 신호를 얻기 위해서 염색 물질을 도포하는 노즐(160)을 채용하지 않는 것도 가능하다. 이런 점에서 공통의 기본적 요소를 보여주는 본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템(1000)의 내부 시스템의 예시적 실시예의 구성요소를 보여주는 도식도인 도 3에서는 그러한 노즐(160)을 도시하지 않았다.The fluorescent signal is to improve the accuracy of confocal imaging, and in the present invention, it is not necessary to apply a fluorescent signal to obtain a confocal image, that is, a fluorescent dye is not necessarily used, and optionally It can be configured to obtain a confocal image without adding a fluorescence signal, and therefore, in this case, it is also possible not to employ the nozzle 160 for applying a dye material to obtain a fluorescence signal. In this respect, such a nozzle 160 is not shown in FIG. 3, which is a schematic diagram showing the components of an exemplary embodiment of the internal system of the endoscopic microscope image acquisition system 1000 according to the present invention showing the common basic elements.

또한, 본 발명의 내시경현미경용 헤드(100)는 상기 광원(110, 120)에 의하여 광원렌즈를 통하여 조사된 광에 의하여 형성된 시편의 명시야 영상을 1차적으로 형성하는 대물렌즈(170)가 포함된다.In addition, the endoscope microscope head 100 of the present invention includes an objective lens 170 that primarily forms a bright field image of a specimen formed by light irradiated through a light source lens by the light sources 110 and 120 do.

상기 노즐(160)과 마찬가지로 대물렌즈(170)는 내시경현미경용 헤드(100)의 순수한 하드웨어적 또는 물리적 구성요소로서 내시경현미경 영상 획득 시스템(1000)의 시스템 제어적 구성요소를 설명하는 도 3에서는 별도로 도시하지 않았으며, 반대로 계산부(140), 합성 영상 생성부(150), 출력부(180)는 순수한 시스템 제어적 구성요소로서 도 2에는 별도로 도시하지 않았는 바, 내시경현미경 영상 획득 시스템(1000)의 하드웨어적 및 소프트웨어적 구성의 이해는 도 2와 도 3을 종합적으로 고려하여야 한다.Like the nozzle 160, the objective lens 170 is a purely hardware or physical component of the endoscopic microscope head 100, separately from FIG. Not shown, on the contrary, the calculation unit 140, the synthesized image generation unit 150, and the output unit 180 are pure system control components and are not separately shown in FIG. The understanding of the hardware and software configurations of FIGS. 2 and 3 should be comprehensively considered.

또한, 명시야 영상을 얻음과 동시에 형광 신호를 고해상도 공초점 영상으로 얻기 위해서 공초점 광학 렌즈를 접촉하도록 하는 공초점 대물렌즈 가이드(133)와 렌즈 위치 변경을 위한 구동시스템부(132)를 추가로 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, a confocal objective lens guide 133 for contacting the confocal optical lens and a driving system unit 132 for changing the lens position are additionally provided to obtain a brightfield image and obtain a fluorescence signal as a high-resolution confocal image at the same time. can be configured to include

상기 구동시스템부(132)는 제2광원과 일체화될 수 있는 구성으로서 동일한 도면부호를 부가하였으나, 시스템 구성에 따라서는 제2광원과 구동시스템부를 별도의 구성으로 하는 것도 가능하다.The driving system unit 132 is a component that can be integrated with the second light source and has the same reference numerals, but depending on the system configuration, it is possible to use the second light source and the driving system unit as separate components.

본 발명에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템(1000)의 각 구성요소들은, 상호간에 어느 하나의 구성요소가 다른 하나의 구성요소의 기능과 역할을 포함할 수도 있으나, 반대로 어느 하나의 구성요소의 기능과 역할이 2개 이상의 복수의 구성요소에 의하여 수행되도록 구성될 수도 있다.Each component of the endoscopic microscope image acquisition system 1000 according to the present invention may mutually include the function and role of another component, but on the contrary, the function and role of any one component It may be configured so that the role is performed by two or more plural components.

도 5, 도 7 등을 참조하여 본 발명에서 수술용 내시경현미경의 영상 획득 시스템을 제어하는 방법을 설명한다. A method of controlling the image acquisition system of the surgical endoscopic microscope according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 7 .

본 발명에 따른 내시경현미경의 영상 획득 시스템을 제어하는 방법 또는 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치를 제어하는 방법(도 5 참조)은, 제1광원을 통하여 명시야 영상을 획득하는 단계(S210), 제2광원을 통하여 공초점 영상을 획득하는 단계(S220), 상기 공초점 영상을 획득하기 위하여 공초점 윈도우(엄밀히는 공초점 대물렌즈)를 시료에 접촉시키는 단계(S230), 상기 공초점 영상의 상대 위치를 계산하는 단계(S240), 상기 명시야 영상과 상기 공초점 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 단계(S250), 상기 합성 영상을 출력하는 단계(S260)를 포함한다.A method for controlling an image acquisition system of an endoscopic microscope or an endoscopic device including an endoscopic microscope according to the present invention (see FIG. 5) includes the steps of acquiring a brightfield image through a first light source (S210); Obtaining a confocal image through two light sources (S220), contacting a confocal window (strictly, a confocal objective lens) to a sample to obtain the confocal image (S230), and The method includes calculating a position (S240), synthesizing the lightfield image and the confocal image to generate a synthesized image (S250), and outputting the synthesized image (S260).

도 7의 본 발명에 따른 내시경현미경의 영상 획득 시스템을 제어하는 방법 또는 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치를 제어하는 방법은 도 5의 방법을 일부는 축약하여 표현하고 일부는 세분화 내지 별도 제어 조건을 포함하여 나타낸 것인데, 도 7의 방법에서는 생체조직의 세포에 형광 염색 물질을 염색하는 단계(S310)를 추가적으로 포함하는데, 이는 엄밀하는 내시경현미경의 영상 획득 시스템을 제어하는 방법 또는 내시경현미경을 포함하는 내시경 장치를 제어하는 방법이라기 보다는 그러한 영상 획득을 위한 사전 작업의 단계로서 이해될 수 있다.The method of controlling the image acquisition system of the endoscopic microscope according to the present invention of FIG. 7 or the method of controlling the endoscopic apparatus including the endoscopic microscope partially expresses the method of FIG. 5 by abbreviation and some includes subdivision or separate control conditions As shown, the method of FIG. 7 further includes a step (S310) of staining the cells of the biological tissue with a fluorescent dye, which is a method for controlling an image acquisition system of an endoscope microscope or an endoscope device including an endoscope microscope It can be understood as a preliminary step for acquiring such an image, rather than a method for controlling it.

또한, 공초점 영상 획득/영상처리(S320)는 도 5에서 제2광원을 통하여 공초점 영상을 획득하는 단계(S220), 상기 공초점 영상을 획득하기 위하여 공초점 윈도우를 시료에 접촉시키는 단계(S230)와 대응되는 것이다. 또한, 명시야 영상 획득 단계(S340)는 도 5에서 제1광원을 통하여 명시야 영상을 획득하는 단계(S210)와 대응될 수 있다.In addition, the confocal image acquisition/image processing (S320) includes obtaining a confocal image through the second light source in FIG. 5 (S220), and contacting the confocal window to the sample to obtain the confocal image (S220). It corresponds to S230). In addition, the step of obtaining a brightfield image ( S340 ) may correspond to the step of acquiring a brightfield image through the first light source ( S210 ) in FIG. 5 .

중요한 것은 도 7의 실시예에서는 기준 명시야 영상과 특징점 매칭에서 기준 점수 통과여부에 따라서(S350) 출력부(180)가 명시야 영상만을 출력할 수도 있고(S370), 합성 영상 생성부(150)가 명시야 영상과 공초점 영상의 합성 영상을 생성한 후(S360) 그러한 합성 영상을 비로서 출력부(180)가 출력하도록 할 수 있다(S380).Importantly, in the embodiment of FIG. 7 , the output unit 180 may output only the brightfield image (S370), depending on whether or not the reference score passes in matching the reference brightfield image and feature points (S350), and the synthesized image generator 150 After generating a synthesized image of the brightfield image and the confocal image (S360), the output unit 180 may output the synthesized image as a ratio (S380).

위와 같이 기준 점수를 사용해서 통과 여부를 정하는 목적은 특징점 매칭 알고리즘은 2개의 영상에서 특징이 동일하지 않아도 특징을 추출해서 최대한 비슷한 값들끼리 매칭을 하는 경우가 발생할 수 있는데 이는 정확도(정밀도)를 저하시키므로 이러한 경우를 제한하기 위한 것이다.The purpose of determining whether to pass using the criterion score as above is that the feature point matching algorithm extracts features even if the features are not the same in the two images and matches the values that are as similar as possible. This is to limit these cases.

한편, 명시야 영상은 수술 집도의가 볼 수 있도록 실시간으로 모니터에서 출력된다. 명시야 영상 field of view 안에서 형광으로 염색된 조직 구성 정보를 얻기 위해서 형광 염색 물질 노즐에서 염색 물질이 조직에 도포된다. 공초점 영상은 신체 조직의 세부 영상으로서 이를 위하여 신체 조직에 접촉해서 영상을 획득해야 하기 때문에 도 2b에서와 같이 공초점 윈도우(130)가 고정된 각도 안에서 전면으로 돌출되도록 이동하면서 조직에 접촉한다. On the other hand, the bright field image is output from the monitor in real time so that the operating surgeon can view it. A dye is applied to the tissue from a fluorescent dye nozzle to obtain fluorescently stained tissue composition information within the brightfield image field of view. A confocal image is a detailed image of a body tissue, and since the image must be obtained by contacting the body tissue for this purpose, the confocal window 130 contacts the tissue while moving so as to protrude forward at a fixed angle, as shown in FIG. 2B.

본 발명에서 상기 공초점 윈도우(130)가 고정된 각도 안에서 전면으로 돌출되도록 이동하면서 조직에 접촉하는 이유는 접촉을 해야 높은 NA(numerical aperture)로 고해상도 영상을 얻을 수 있기 때문이고, 고정된 각도로 움직이는 이유는 명시야 영상과 공초점 영상을 결합할 때 좌표계 변환을 위함이다. 즉, 각도가 임의로 변경되면 좌표계를 예상할 수 없기 때문이다. 이때, 고정된 각도라는 것은 공초점 대물렌즈(131)가 상하방향, 즉 도 2b를 바라보는 방향에서 좌우 방향으로는 이동하고, 좌우방향, 즉 도 2b를 바라보는 방향에서 상하방향으로는 움직일 수 없다는 것을 의미한다. 도 2b에서 윗 도면은 공초점 대물렌즈(131)가 돌출된 것을, 즉, 시료에 가깝에 접근할 때의 모습을, 아래 도면은 공초점 대물렌즈(131)가 후퇴한 것을, 즉 시료에서 멀어질 때의 모습을 보여준다.In the present invention, the reason why the confocal window 130 contacts the tissue while moving so as to protrude forward at a fixed angle is that high-resolution images can be obtained with a high numerical aperture (NA) only when the contact is made, and at a fixed angle. The reason for the movement is to transform the coordinate system when combining brightfield and confocal images. That is, if the angle is arbitrarily changed, the coordinate system is unpredictable. At this time, the fixed angle means that the confocal objective lens 131 can move in the vertical direction, that is, in the left and right direction in the direction of looking at FIG. 2B, and in the left and right direction, that is, in the direction of looking at FIG. means there is no In FIG. 2B, the upper drawing shows the confocal objective lens 131 protruding, that is, when approaching close to the sample, and the lower drawing shows the confocal objective lens 131 retracting, that is, moving away from the sample. Show what you look like when you lose.

상기 공초점 대물렌즈(131)는 조직의 미세(세포) 영상을 얻기 위한 대물렌즈로서, 명시야 영상을 얻기 위한 대물렌즈(170)와 구별된다.The confocal objective lens 131 is an objective lens for obtaining a microscopic (cell) image of a tissue, and is distinguished from the objective lens 170 for obtaining a brightfield image.

한편, 신체 조직에 접촉되면 공초점 영상은 한 위치(일정 Field of view)에서 1초 이내에 촬영을 끝내고 이와 동시에 공초점 윈도우(130)는 도 2b에의 아래 도면에서와 같이 초기 위치인 후면으로 이동한다. 공초점 영상이 획득된 좌표를 명시야 영상 좌표에서 계산해서 명시야 영상 위에 공초점 영상의 투명도를 조절해서 겹쳐서 보여주는데, 이를 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 합성 영상 제어부(1510)가 내시경현미경용 헤드(100)의 합성 영상 생성부(150)에 포함될 수 있다. On the other hand, when the body tissue is contacted, the confocal image is taken within 1 second at one position (a certain field of view), and at the same time, the confocal window 130 moves to the initial position, the back side, as shown in the lower drawing in FIG. 2B. . The coordinates obtained from the confocal image are calculated from the coordinates of the brightfield image, and the transparency of the confocal image is adjusted and displayed over the brightfield image. For this purpose, as shown in FIG. It may be included in the synthesized image generator 150 of (100).

상기 공초점 영상의 투명도는 명시야 영상을 통해 조직 구조와 위치를 판단할 수 있는 상태까지 공초점 영상의 투명도를 조절하도록 구성될 수 있다. 공초점 영상은 원본 영상이 아닌 이미지 처리와 딥러닝 연산을 거쳐서 확률맵을 히트맵 형태로 표현한 영상으로 구성될 수 있다. 즉, 각 위치에서 암 조직일 확률을 표현한 확률맵을 히트맵 형태로 표현하는 것이다.Transparency of the confocal image may be configured to adjust the transparency of the confocal image to a state in which the tissue structure and location can be determined through the brightfield image. The confocal image may be composed of an image expressing a probability map in the form of a heat map through image processing and deep learning operation, rather than an original image. That is, a probability map expressing a probability of being a cancer tissue at each location is expressed in a heat map form.

수술 집도의에 의해서 내시경현미경용 헤드(100)가 흔들리고 좌우, 앞뒤로 위치가 변함에 따라서 공초점 영상을 찍었던 순간의 위치에서 변화가 발생한다. 이 때 합성 영상 생성부(150)의 합성 영상 갱신부(1520)가 공초점 영상을 찍었던 순간의 초기 위치에서 x, y 방향의 이동과 z축의 거리 이동을 계산해서 변경된 명시야 영상에 주기적으로 업데이트해서 겹친 영상을 보여줄 수 있다. 추가로 획득되는 공초점 영상도 동일한 방법으로 명시야 영상과 겹쳐서 보여주도록 구성될 수 있다. 또한, 초기 공초점 영상을 획득한 시점의 위치를 현재 명시야 영상에서 찾을 수 없는 경우에는 위치 벗어남을 모니터에 출력하고 겹쳐진 공초점 영상은 제거하고 명시야 영상만 모니터에 출력할 수 있도록 구성될 수 있다.As the head 100 for an endoscopic microscope is shaken by the operating surgeon and the position is changed from side to side and back and forth, a change occurs in the position at the moment when the confocal image was taken. At this time, the synthesized image update unit 1520 of the synthesized image generator 150 calculates movement in the x and y directions and distance in the z axis from the initial position at the moment when the confocal image was taken, and periodically updates the changed brightfield image So you can show overlapping images. An additionally obtained confocal image may be configured to overlap with a brightfield image in the same manner. In addition, if the position at the time of acquiring the initial confocal image cannot be found in the current brightfield image, it may be configured to output the out of position to the monitor, remove the overlapping confocal image, and output only the brightfield image to the monitor. there is.

한편, 상기 겹쳐진 공초점 영상이 의미하는 것은, 어느 시점에서 공초점 영상과 명시야 영상이 합성되어 보여졌는데, 이후 그 공초점 영상이 화면에서 찾을 수 없는 위치로 이동된 경우 그 합성 영상 상에서의 명시야 영상과 합성한 공초점 영상을 의미한다. On the other hand, the meaning of the overlapped confocal image is that the confocal image and the brightfield image were synthesized and displayed at a certain point in time, and then, when the confocal image is moved to a location that cannot be found on the screen, the light on the synthesized image is displayed. It means a confocal image synthesized with a visual field image.

본 명세서에서는 명시야 영상에 "공초점 영상"이 합성되는 것을 기준으로 설명을 하였으나, 이는 예시적 기재에 불과하고 시편의 영상을 획득할 수 있다면 일체의 레이저 광원 기반의 현미경 영상을 포괄적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the present specification, the description has been made based on the synthesis of "confocal image" with bright field image, but this is only an exemplary description, and if the image of the specimen can be obtained, all laser light source-based microscope images are comprehensively included. should be understood as

한편, 공초점 영상을 찍었던 순간의 초기 위치에서 x, y 방향의 이동과 z축의 거리 이동을 계산할 때, 그 거리 이동 계산 방법은, 공초점 영상을 찍었던 순간에 조직의 조직 구조 정보가 담긴 명시야 영상을 같이 획득해서 기준 이미지로 가지고 있는다. 이동한 위치에서 다시 명시야 영상을 획득해서 기준 이미지와 최근 이동한 위치에서 획득한 이미지의 특징점을 추출하고 특징점 매칭 알고리즘을 사용하여 x, y 방향의 이동과 z축의 거리 이동을 계산한다.On the other hand, when calculating the movement in the x and y directions and the distance movement in the z-axis from the initial position at the moment the confocal image was taken, the distance movement calculation method is based on the bright field containing the tissue structure information of the tissue at the moment the confocal image was taken. The image is also acquired and held as a reference image. A bright field image is acquired again from the moved position, feature points of the reference image and the image obtained from the recently moved position are extracted, and movement in the x, y directions and distance in the z axis are calculated using a feature point matching algorithm.

위의 계산 후, 공초점 영상을 명시야 영상에 주기적으로 업데이트를 할 때, 그 구체적인 주기와 업데이트 하는 방법에 대해서 살펴보면, 명시야 영상을 위해 사용하는 카메라의 가장 느린 프레임 속도를 10 frame/s라고 기준으로 정했을 때, 실제 사용자에게 보여주는 명시야 영상의 프레임 속도를 5 frame/s로 낮추고 영상을 통한 특징점 매칭 알고리즘 계산 속도를 고려하여 5 frame/s 이상으로 업데이트한다. 업데이트 방법은 화면에 합성한 이미지를 가장 최근에 합성한 이미지로 대체하여 보여준다.After the above calculation, when periodically updating the confocal image to the brightfield image, looking at the specific period and updating method, the slowest frame rate of the camera used for the brightfield image is 10 frames/s. When set as a criterion, the frame rate of the brightfield image shown to the actual user is lowered to 5 frame/s and updated to 5 frame/s or more considering the feature point matching algorithm calculation speed through the image. In the update method, the synthesized image on the screen is replaced with the most recently synthesized image and displayed.

본 발명에서, 위와 같이 프레임 속도를 늦춰서(10 → 5 frames/s) 업데이트 하는 이유는 카메라의 영상 속도가 10 frame/s는 되야지 사람이 인지하기에 어색하지 않은 속도인데, 그에 절반에 해당하는 속도를 업데이트하는 속도의 기준으로 정한 것은, 영상이 획득되는 시간에 영상 처리하는 시간을 더하면 10 frame/s 보다는 느릴 수 밖에 없기 때문이다.In the present invention, the reason for updating by slowing the frame rate (10 → 5 frames/s) as above is that the video rate of the camera should be 10 frame/s, which is not awkward for humans to perceive, and is half of that. The reason why is set as the criterion of the speed of updating is that the time to acquire the image and the time to process the image are inevitably slower than 10 frames/s.

즉, 카메라에서 영상이 얻어지는 속도는 1장에 0.1초(10frame/s)라고 할 때, 영상을 얻고 영상 처리(좌표 변환, 합성)를 하는데 대략 0.1초 정도 시간이 추가로 걸린다고 하면 실제로 디스플레이 화면에 업데이트하는데까지는 0.1초+0.1초 = 0.2초(5frame/s)로 느려지게 된다. In other words, if the speed at which an image is obtained from a camera is 0.1 second per frame (10 frames/s), and it takes approximately 0.1 second additional time to obtain an image and process (coordinate conversion, synthesis), it is actually displayed on the display screen. Until updating, it slows down to 0.1 sec + 0.1 sec = 0.2 sec (5 frames/s).

카메라의 가장 느린 속도를 기준으로 잡았기 때문에 10 frame/s로 위에서는 계산했지만 그 이상으로도 획득도 물론 가능하다. 예를 들면 20 frame/s로도 사용은 할 수 있다. 하지만 20 frame/s의 경우, 영상획득에 0.05초 걸리고 영상 처리 하는데 0.1초가 걸린다면 앞에서 획득한 영상들이 점점 시간에 밀려서 쌓이는 문제가 생긴다.Since the camera's slowest speed was taken as a standard, 10 frame/s was calculated above, but it is of course possible to obtain more than that. For example, 20 frame/s can also be used. However, in the case of 20 frame/s, if it takes 0.05 seconds to acquire an image and 0.1 second to process an image, there is a problem that the previously acquired images are gradually delayed and piled up.

한편, 상기 카메라는 명시야 영상을 획득하기 위한 것으로서 대물렌즈(170)와는 별도의 구성요소로 포함될 수 있다. 대물렌즈(170)를 통해 얻어진 상을 상기 카메라를 통해 디지털 신호로 전환해서 계산부(140)나 생성부(150)를 포함하는 PC 등의 장치에서 분석, 후 처리를 할 수 있다.Meanwhile, the camera is for obtaining a brightfield image and may be included as a separate component from the objective lens 170 . An image obtained through the objective lens 170 can be converted into a digital signal through the camera, and then analyzed and post-processed in a device such as a PC including a calculator 140 or a generator 150.

또한, 상기 특징점 매칭 알고리즘을 사용하는 목적은 다른 시점에 다른 위치에서 얻어진 2개의 명시야 영상에서 동일한 조직의 구조를 각각의 영상에서 찾아내기 위해 영상적으로 특이성이 있는 위치를 추출하기 위한 것이며, 이를 통해 앞의 시점에서 얻어진 명시야 영상에서 다음 명시야 영상으로 x,y,z축 방향이 얼마나 변화가 생겼는지 알 수 있도록 하기 위한 것인데, 상기 특징점 매칭 알고리즘은 일반적으로 영상의 밝기 변화의 기울기를 통해 특징점을 추출하고 매칭하는 알고리즘으로 구성될 수 있다.In addition, the purpose of using the feature point matching algorithm is to extract an image-specific location in order to find the structure of the same tissue in each image in two brightfield images obtained at different points in time and at different locations. This is to know how much the direction of the x, y, and z axes has changed from the brightfield image obtained at the previous point in time to the next brightfield image through the above-mentioned feature point matching algorithm. It can be composed of an algorithm that extracts and matches.

본 발명에서는, 실시간으로 좌표계를 보상하면서 영상을 업데이트하는 알고리즘을 채용하는 것을 일 특징으로 하는데, 본 발명의 알고리즘은 아래에서 설명된 좌표계 변환 공식을 통해 좌표계를 변환하고 영상을 합성하는 합성 공식을 통해 영상을 합성하여 사용자가 볼 수 있도록 화면에 보여주는 것으로서 실시간 좌표계 보상을 하면서 영상을 업데이트하는 알고리즘이다.In the present invention, one feature is that an algorithm for updating an image while compensating for a coordinate system in real time is employed. It is an algorithm that updates the image while compensating for the real-time coordinate system by synthesizing the image and displaying it on the screen for the user to see.

본 발명에서는, 좌표계로 맞춘 2개의 영상을 합성하기 위해 픽셀 단위로 2개의 이미지 값을 더하고 더할 때 하기 식 1에서와 같이 가중치(α값)를 고려하여 계산하도록 구성될 수 있다.In the present invention, when two image values are added and added in units of pixels in order to synthesize two images aligned in coordinate systems, a weight value (α value) may be considered and calculated as shown in Equation 1 below.

식 1: 합성 결과 픽셀 값 g(x, y) 계산식Formula 1: Composite result pixel value g(x, y) formula

여기서,here,

x, y: 이미지에서 각 픽셀의 위치 값x, y: position value of each pixel in the image

g(x,y): 합성된 영상의 각 픽셀의 값g(x,y): value of each pixel of the synthesized image

fo(x,y): 명시야 영상의 각 픽셀의 값 f o (x,y): the value of each pixel in the brightfield image

f1(x,y): 공초점 영상의 각 픽셀의 값f 1 (x,y): the value of each pixel in the confocal image

α: 가중치α: weight

α값은 2개의 영상을 합성한 후에도 명시야 영상에서 조직의 구조가 확인이 가능하며 암 조직 유무의 확률 히트맵 표현이 가능하도록 선택된다. 상기 α값을 사용하여 명시야 영상과 공초점 영상의 값의 비율을 조절하여 2개 영상의 픽셀 값을 조절하고 조절된 2개의 값을 합해서 영상을 만들 수 있으며, 그 개념적 예를 도식화하면 아래와 같다.The value of α is selected so that the structure of the tissue can be confirmed in the brightfield image even after synthesizing the two images, and the probability heat map representation of the presence or absence of cancer tissue is possible. An image can be created by adjusting the ratio of the values of the brightfield image and the confocal image using the value of α, adjusting the pixel values of the two images, and adding the adjusted two values, and a conceptual example thereof is shown below. .

[그림 1: 합성 결과 픽셀 값 g(x, y) 계산식에 따른 명시야 영상과 공초점 영상의 합성 개념][Figure 1: Synthesis concept of brightfield image and confocal image according to the pixel value g(x, y) calculation formula]

또한, 본 발명에서는, 공초점 영상이 획득된 좌표를 명시야 영상 좌표에서 계산할 때, 공초점 영상에서 명시야 영상 사이의 scaling 값(즉, 명시야 영상과 공초점 영상의 배율(확대 혹은 축소) 값), rotation 각도, 이동 거리(x, y) 값을 알고 있을 때, 하기 식 2를 통해 공초점 영상의 각 픽셀마다 2d transformation 변환을 계산하여 명시야 영상 좌표계에서의 공초점 영상을 획득하도록 구성될 수 있다.In addition, in the present invention, when the coordinates obtained from the confocal image are calculated from the brightfield image coordinates, the scaling value between the confocal image and the brightfield image (ie, magnification (enlargement or reduction) of the brightfield image and the confocal image) value), rotation angle, and movement distance (x, y) values are known, 2d transformation is calculated for each pixel of the confocal image through Equation 2 below to obtain a confocal image in the brightfield image coordinate system. It can be.

식 2:Equation 2:

여기서, here,

x0: 2d transformation 하기 전에 공초점 영상 좌표계에서의 x 방향 픽셀 위치 값 x 0 : x-direction pixel position value in the confocal image coordinate system before 2d transformation

y0: 2d transformation 하기 전에 공초점 영상 좌표계에서의 y 방향 픽셀 위치 값 y 0 : y-direction pixel position value in the confocal image coordinate system before 2d transformation

x1: 2d transformation 이후에 명시야 영상 좌표계에서의 x 방향 픽셀 위치 값 x 1 : x-direction pixel position value in the brightfield image coordinate system after 2d transformation

y1: 2d transformation 이후에 명시야 영상 좌표계에서의 y 방향 픽셀 위치 값y 1 : y-direction pixel position value in the brightfield image coordinate system after 2d transformation

Sx: x축 방향으로의 scaling 값 Sx: scaling value in the x-axis direction

Sy: y축 방향으로의 scaling 값 Sy: scaling value in the y-axis direction

θ: rotation 각도 θ: rotation angle

tx: x축 방향으로의 이동 거리 tx: movement distance in the x-axis direction

ty: y축 방향으로의 이동 거리ty: movement distance in the y-axis direction

상기 rotation 각도는 명시야 영상에 대한 공초점 영상의 회전 각도를 의미하는데, 공초점 윈도우(130)를 사용해 대물렌즈(170)가 공초점 대물렌즈 가이드(133)에 따라 움직이며 회전 각도가 발생할 수 있다.The rotation angle means the rotation angle of the confocal image with respect to the brightfield image. The rotation angle may occur as the objective lens 170 moves along the confocal objective lens guide 133 using the confocal window 130. there is.

상기 식 2와 관련하여, 보다 구체적으로, 공초점 영상의 좌표 값 위치를 명시야 영상 좌표계에 해당하는 위치로 변환하기 위해서 좌표 값 x0, y0을 위에서 설명한 각 변수들을 대입해서 좌표 값 x1, y1를 계산하고, 그리고 x0, y0 좌표에 해당하는 공초점 영상의 픽셀 값을 x1, y1 위치에 대입하여 영상의 좌표계 변환을 수행한다.In relation to Equation 2, more specifically, in order to convert the position of the coordinate values of the confocal image to the position corresponding to the coordinate system of the brightfield image, the coordinate values x 0 and y 0 are substituted for each of the variables described above to obtain the coordinate value x 1 , y 1 are calculated, and the coordinate system conversion of the image is performed by substituting the pixel values of the confocal image corresponding to the x 0 , y 0 coordinates to the x 1 , y 1 positions.

한편, 생물학 연구에서 많이 활용되고 있는 형광 물질을 이용한 염색, 형광 영상 및 측정 방법은 생체조직의 병변을 검경하는 방법의 핵심기술이며, 생물의 생체기관 중 특정 관심부위만을 형광 발현시켜 진단검사에 유용하게 사용되고 있다.On the other hand, dyeing, fluorescence imaging, and measurement methods using fluorescent materials, which are widely used in biological research, are key techniques for examining lesions in living tissues, and are useful for diagnostic tests by expressing fluorescence only in specific areas of interest among biological organs. is being used

현재 인체 대상 형광 염색물질로는 ICG와 fluorescein만이 혈관 염색에 사용되고 있으며, 체내의 안정성이 확보된 항생제와 같은 생체 조직 염색 물질을 활용한 형광파장을 활용한 시도가 있다. 하지만, 상기의 기술은 발현하는 여기광이 자외선 영역을 활용한 형광 특성을 나타내어 인체 내 세포 등에서 질병의 원인균을 판단하는 데에는 활용되지 못하고 있다. Currently, only ICG and fluorescein are used for blood vessel staining as fluorescent dyes for the human body, and there are attempts to utilize fluorescence wavelengths using biological tissue dyes such as antibiotics that have secured stability in the body. However, the above technology is not used to determine the causative bacteria of a disease in cells or the like in the human body because excitation light exhibits fluorescence characteristics using an ultraviolet region.

암은 전세계적으로 사망률 1위를 차지하고 있으며, 암의 표준치료법은 수술, 화학요법, 방사선치료법으로 알려져 있다. 이중 수술적요법이 암환자의 생존율을 높이는데 크게 기여하고 있어서 의료계에서는 가장 선호하는 기술로 보고되어진다. 의료행위를 수행하는 중 암의 병소 절제하는 방법은 숙련된 기술이 있음에도 불구하고 병리진단실의 조직학적 분석이 필수적이다. 이때, 사용되는 염색방법은 육안관찰이 가능한 헤마토신-에오신 염색법등이 포함되지만, 아직까지 형광검출법을 활용한 방법은 임상적용이 어려운 상태이다. 이러한 이유는 병변검색에 형광염색 및 발광시약의 적용이 어렵고, 진단방법의 표준화가 어렵기 때문이다. 따라서 본 연구자들은 단광자 및 다광자를 활용하여 생검조직에서 신속하게 암조직의 존재 유무를 판단하는 기술을 개발하여 이와 같은 문제를 개선한 것이다. Cancer ranks first in mortality worldwide, and standard cancer treatments are known as surgery, chemotherapy, and radiation therapy. Double surgical therapy is reported as the most preferred technique in the medical community because it greatly contributes to increasing the survival rate of cancer patients. Histological analysis in a pathology diagnosis room is essential for the method of resecting cancer lesions during medical practice, despite skilled techniques. At this time, the staining method used includes a hematocin-eosin staining method that can be observed with the naked eye, but a method using a fluorescence detection method is still difficult to apply clinically. This is because it is difficult to apply fluorescent staining and luminescent reagents to lesion detection, and it is difficult to standardize diagnostic methods. Therefore, the present researchers improved this problem by developing a technology to quickly determine the presence or absence of cancer tissue in biopsy tissue using single-photon and multi-photon beams.

통상적으로, 본 발명에 따른 내시경현미경에 있어서 염색 물질이 조직에 도포 후, 영상을 찍기까지 기다려하는 시간은 인체 조직에 따라 다르지만, 1분에서 5분 사이이다.In general, in the endoscopic microscope according to the present invention, the waiting time after the staining material is applied to the tissue and then taking the image varies depending on the human tissue, but is between 1 minute and 5 minutes.

본 발명의 내시경현미경에 대한 기술은 핸드헬드 타입의 수술현미경이나 핸드헬드 타입의 외과용 프로드(Hand-held surgical probe)에도 적용될 수 있다.The technology of the endoscopic microscope of the present invention can also be applied to a handheld type surgical microscope or a handheld type surgical probe.

또한, 단순한 검진 목적의 내시경이 아니라 조직 절제 등을 위한 수술현미경 기술은 종국에는 인체의 조직 내로 침투하는 것이 필요하므로 본 발명의 내시경현미경의 범주에 포함되는 것으로 이해되어야 타당하다.In addition, it is reasonable to understand that the surgical microscope technology for tissue resection, not the endoscope for simple examination, is included in the scope of the endoscopic microscope of the present invention because it is necessary to eventually penetrate into the human body tissue.

또한, 본 발명에 따르면 명시야 영상과 공초점 영상은 디스플레이 모드를 나눠서 항상 합성해서 하나의 상으로 나타내는 모드와 2개로 디스플레이 화면을 분리해서 명시야 영상과 공초점 영상을 각각 표시하는 모드가 존재하고 사용자의 선호도에 따라 중간에 모드를 바꿔가면서 사용 가능하도록 구성될 수 있다.In addition, according to the present invention, there is a mode in which the brightfield image and the confocal image are displayed as one image by dividing the display mode and always synthesized, and a mode in which the brightfield image and the confocal image are displayed by dividing the display screen into two, respectively. Depending on the user's preference, it can be configured to be usable while changing the mode in the middle.

또한, 본 발명은 종래 기술에서 명시야 영상과 형광 영상이 1개의 광학 렌즈를 통해 광원과 필터를 다르게 하면서 같은 좌표계 상의 2개의 영상을 얻어서 합성 영상을 구하는 것과 달리, 2개의 다른 광학 렌즈에서 얻은 2개의 영상을 합성할 수 있다.In addition, the present invention is different from obtaining a composite image by obtaining two images on the same coordinate system while changing the light source and filter through one optical lens for the brightfield image and the fluorescence image in the prior art. Dog images can be synthesized.

본 발명에서는, 암시야 영상은 고해상도 영상으로 한 번에 볼 수 있는 영역이 2mm 이내로 매우 적은 영역이어서 암시야 영상만 보면서는 전체적인 영역에서 지금 보고 있는 위치를 파악하기가 어려워 수술 도구를 통한 조직 절제가 어려워서 전체적인 영역을 명시야 영상으로 보면서 조직 절제를 하도록 구성할 수 있어서, 수술편의성과 정확성이 크게 향상될 수 있다.In the present invention, the dark field image is a high-resolution image, and the area that can be viewed at one time is very small, within 2 mm, so it is difficult to determine the position currently being viewed in the entire area by viewing only the dark field image. It is difficult, so it can be configured to perform tissue resection while viewing the entire area as a bright field image, so the convenience and accuracy of surgery can be greatly improved.

마지막으로 본 발명의 내시경현미경의 작동 과정을 설명하면, 내시경현미경의 전원이 켜지면서 LED광원인 제1광원(110,120)에서 백색광이 조사되고 광학 렌즈인 대물렌즈(170)를 통해 획득된 조직의 구조 정보가 카메라를 통해서 10 frame/s 로 또는 그 이상으로 영상 정보로 획득된다. 이 영상 정보를 확인하면서 암 조직 주변으로 내시경현미경의 위치를 조절하고 암 조직 주변에서 노즐(160)에 연결된 트리거 장치를 통해 트리거를 하면 상기 노즐(160)을 통해 미량의 형광 염색 물질 또는 조직 염색 물질이 조직에 도포된다. 조직에 (형광) 염색 물질이 흡수된 후에(1~2분) 공초점 영상을 얻기 위해 공초점 대물렌즈(131)가 조직에 접촉할 수 있도록 공초점 대물렌즈(131)를 제어부를 통해서 돌출시킨다. 공초점 대물렌즈(131)가 조직에 접촉됨을 명시야 영상으로 확인하면 제어부를 통해서 공초점 영상 획득을 시작시킨다. 내시경현미경의 위치를 바꾸면서 의심되는 부위에 앞에서 설명된 방법을 반복하여 암 조직 여부를 판단한다.Finally, the operating process of the endoscopic microscope of the present invention will be described. When the power of the endoscopic microscope is turned on, white light is irradiated from the first light sources 110 and 120, which are LED light sources, and the structure of tissue obtained through the objective lens 170, which is an optical lens Information is obtained as image information through a camera at 10 frames/s or more. While checking this image information, adjust the position of the endoscopic microscope around the cancer tissue and trigger a trigger through the trigger device connected to the nozzle 160 around the cancer tissue. applied to this tissue. After the (fluorescent) staining material is absorbed into the tissue (1 to 2 minutes), the confocal objective lens 131 protrudes through the control unit so that the confocal objective lens 131 can contact the tissue to obtain a confocal image. . When the contact of the confocal objective lens 131 with the tissue is confirmed by the brightfield image, the confocal image acquisition is started through the control unit. While changing the location of the endoscopic microscope, repeat the method described above on the suspected area to determine whether or not it is a cancerous tissue.

본 발명에서 사용하는 '내시경현미경'이라는 용어는 내시현미경, 현미내시경, 현미경내시경 등으로 사용되기도 하며, 통상적으로 내시경현미경은 내시경에 현미경이 결합되어 내시경이 탐사하는 조직의 모습을 확대하여 관찰 내지 촬영할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.The term 'endoscopic microscope' used in the present invention is also used as an endoscopic microscope, a microscopic endoscope, a microscopic endoscope, etc., and an endoscopic microscope is usually combined with an endoscope to enlarge and observe or photograph the tissue explored by the endoscope. can be understood as possible.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하였지만, 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

또한, 첨부한 도면은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위하여, 스케일에 따라 도시하지 않고, 부분적으로 확대 및 축소하여 도시되었다.In addition, the accompanying drawings are not drawn to scale, but partially enlarged and reduced, in order to explain the technical idea of the present invention.

또한 이상 설명한 본 발명의 시스템이나 방법이나 장치의 구성 요소와 단계들을 선택적으로 결합한 실시예 역시 본 발명의 권리범위에 속한다는 것은 당연하다.In addition, it is natural that embodiments in which the components and steps of the system, method, or device of the present invention described above are selectively combined also fall within the scope of the present invention.

100: 내시경 헤드
110, 120: 제1광원
130: 공초점 윈도우/ 현미경 윈도우
131: 공초점 대물렌즈/ 현미경 대물렌즈
132: 제2광원
133: 공초점 대물렌즈 가이드/ 현미경 대물렌즈 가이드
140: 계산부
150: 합성 영상 생성부
160: 노즐
170: 대물렌즈
180: 출력부
1000: 내시경현미경 영상 획득 시스템
100: endoscope head
110, 120: first light source
130: confocal window/microscope window
131: confocal objective / microscope objective
132: second light source
133: confocal objective guide/microscope objective guide
140: calculation unit
150: synthetic image generator
160: nozzle
170: objective lens
180: output unit
1000: endoscopic microscope image acquisition system

Claims (18)

조직이나 수술부위를 전체적으로 볼 수 있는 명시야 영상을 구현할 수 있는 제1광원, 상기 조직이나 수술부위의 세부를 볼 수 있는 레이저 광원 기반의 현미경 영상을 구현할 수 있는 제2광원, 및 상기 현미경 영상을 획득하기 위하여 시료에 접촉하는 현미경 윈도우를 포함하는 내시경현미경용 헤드와,
상기 현미경 영상의 상대 위치를 계산하는 계산부와,
상기 명시야 영상과 상기 현미경 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 합성 영상 생성부와,
상기 합성 영상을 출력하는 출력부를 포함하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
A first light source capable of realizing a brightfield image that can see the tissue or surgical site as a whole, a second light source that can implement a microscope image based on a laser light source that can see details of the tissue or surgical site, and the microscope image an endoscope microscope head including a microscope window in contact with a sample for acquisition;
a calculation unit for calculating the relative position of the microscope image;
a synthesized image generating unit generating a synthesized image by synthesizing the brightfield image and the microscope image;
Endoscopic microscope image acquisition system comprising an output unit for outputting the synthesized image.
제1항에 있어서,
상기 현미경 윈도우는 상기 시료에 접촉되어 영상을 획득하고 이후 제 위치로 후퇴하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 1,
The endoscope microscope image acquisition system, characterized in that the microscope window is configured to come into contact with the sample to acquire an image and then retract to the original position.
제1항에 있어서,
상기 합성 영상 생성부는, 상기 현미경 영상이 획득된 좌표를 상기 명시야 영상 좌표에서 계산해서 상기 명시야 영상 위에 상기 현미경 영상의 투명도를 조절해서 상기 현미경 영상을 상기 명시야 영상에 겹쳐서 상기 출력부를 통하여 출력하는 합성 영상 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 1,
The synthesized image generation unit calculates coordinates from which the microscope image was obtained from the brightfield image coordinates, adjusts the transparency of the microscope image on the brightfield image, superimposes the microscope image on the brightfield image, and outputs the result through the output unit. Endoscopic microscope image acquisition system, characterized in that it comprises a synthetic image control unit to.
제1항에 있어서,
상기 합성 영상 생성부는, 상기 현미경 영상이 획득된 시점의 초기 위치에서 x축, y축, z축의 거리 이동을 계산해서 변경된 명시야 영상에 주기적으로 업데이트해서 합성된 영상을 생성하는 합성 영상 갱신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 1,
The synthesized image generating unit includes a synthesized image updating unit that generates a synthesized image by calculating distance movement in the x-, y-, and z-axes from an initial position at the time when the microscope image is acquired and periodically updating the changed brightfield image. Endoscopic microscope image acquisition system, characterized in that to do.
제1항에 있어서,
상기 현미경 영상을 획득한 제1 시점의 위치를 그 이후의 제2 시점의 명시야 영상에서 찾을 수 없는 경우에는 상기 현미경 영상이 상기 명시야 영상으로부터 위치 벗어남을 별도로 출력하고 겹쳐진 현미경 영상은 제거하고 명시야 영상만 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 1,
If the position of the first viewpoint at which the microscope image was acquired cannot be found in the brightfield image of the second viewpoint thereafter, the position deviation of the microscope image from the brightfield image is separately output, and the overlapping microscope images are removed. Endoscopic microscope image acquisition system, characterized in that configured to output only the visual field image.
제1항에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템과, 상기 내시경현미경용 헤드와 분리 가능하게 연결되는 케이블을 포함하는 내시경 장치.An endoscope device comprising the endoscopic microscope image acquisition system according to claim 1 and a cable detachably connected to the endoscopic microscope head. 제6항에 따른 내시경 장치와, 상기 내시경 장치와 상기 케이블을 통하여 전기적으로 연결되어 상기 출력부가 출력한 합성 영상을 표시할 수 있는 디스플레이를 포함하는 내시경 시스템.An endoscope system comprising the endoscope device according to claim 6 and a display electrically connected to the endoscope device through the cable and displaying a synthesized image output by the output unit. 상기 제1항에 있어서,
상기 현미경 윈도우는 고정된 각도 안에서 전면으로 돌출되도록 이동하면서 조직에 접촉하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 1,
The endoscope microscope image acquisition system, characterized in that the microscope window is configured to contact the tissue while moving so as to protrude forward at a fixed angle.
상기 제3항에 있어서,
상기 현미경 영상의 투명도는 상기 명시야 영상을 통해 조직 구조와 위치를 판단할 수 있는 상태까지 조절되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 3,
The endoscopy image acquisition system, characterized in that the transparency of the microscope image is adjusted to a state in which the tissue structure and location can be determined through the bright field image.
제4항에 있어서,
상기 현미경 영상이 획득된 시점의 초기 위치에서 x축, y축, z축의 거리 이동을 계산하기 위하여, 상기 현미경 영상을 찍었던 순간에 조직의 조직 구조 정보가 담긴 명시야 영상을 같이 획득해서 기준 이미지로 저장하고, 이후 이동한 위치에서 다시 새로운 명시야 영상을 획득해서 상기 기준 이미지와 상기 이동한 위치에서 획득한 이미지의 특징점을 추출하여 x, y 방향의 이동과 z축의 거리 이동을 계산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 4,
In order to calculate the distance movement of the x-, y-, and z-axes from the initial position at the time the microscope image was acquired, a brightfield image containing tissue structure information of the tissue was acquired as a reference image at the moment the microscope image was taken. store, and then acquire a new brightfield image again from the moved position, extract feature points of the reference image and the image acquired from the moved position, and calculate movement in the x, y directions and distance in the z axis. Endoscopic microscope image acquisition system characterized by.
제10항에 있어서,
상기 기준 이미지로 저장된 명시야 영상이 기준 점수를 통과하지 못하는 경우 명시야 영상만 출력되도록 구성되고,
상기 기준 이미지로 저장된 명시야 영상이 기준 점수를 통과한 경우에 한하여 상기 합성 영상 생성부로 하여금 합성 영상을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 10,
When the brightfield image stored as the reference image does not pass the reference score, only the brightfield image is output;
The endoscopy image acquisition system according to claim 1 , wherein the synthesized image generator is configured to generate a synthesized image only when the brightfield image stored as the reference image passes a reference score.
조직이나 수술부위를 전체적으로 볼 수 있는 명시야 영상을 구현할 수 있는 제1광원, 상기 조직이나 수술부위의 세부를 볼 수 있는 공초점 영상을 구현할 수 있는 제2광원, 및 상기 공초점 영상을 획득하기 위하여 시료에 접촉하는 공초점 윈도우를 포함하는 내시경현미경용 헤드와,
상기 공초점 영상의 상대 위치를 계산하는 계산부와,
상기 명시야 영상과 상기 공초점 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 합성 영상 생성부와,
상기 합성 영상을 출력하는 출력부를 포함하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
Obtaining a first light source capable of realizing a brightfield image that can see the tissue or surgical site as a whole, a second light source that can implement a confocal image that can see details of the tissue or surgical site, and the confocal image An endoscopic microscope head including a confocal window contacting a sample to be in contact with the sample;
a calculator for calculating a relative position of the confocal image;
a synthesized image generating unit generating a synthesized image by synthesizing the brightfield image and the confocal image;
Endoscopic microscope image acquisition system comprising an output unit for outputting the synthesized image.
제12항에 따른 내시경현미경 영상 획득 시스템과, 상기 내시경현미경용 헤드와 분리 가능하게 연결되는 케이블을 포함하는 내시경 장치.An endoscope device comprising the endoscopic microscope image acquisition system according to claim 12 and a cable detachably connected to the endoscopic microscope head. 제13항에 있어서,
상기 형광 영상을 얻기 위하여 상기 시료에 형광 염색 물질을 도포하기 위한 노즐을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 장치.
According to claim 13,
Endoscope apparatus characterized in that it further comprises a nozzle for applying a fluorescent dye material to the sample to obtain the fluorescence image.
제1항 또는 제14항에 있어서,
상기 제1광원은 복수개의 LED로 구성되어 그림자 발생을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
The method of claim 1 or 14,
The endoscope microscope image acquisition system, characterized in that the first light source is composed of a plurality of LEDs to prevent shadows.
제1항에 있어서,
상기 합성 영상 생성부는 상기 레이저 광원 기반의 현미경 영상과 상기 명시야 영상의 합성 영상을 생성하는데 있어서, 2개의 영상(즉, 상기 레이저 광원 기반의 현미경 영상과 상기 명시야 영상)을 합성한 후에도 상기 명시야 영상에서 조직의 구조가 확인이 가능하도록 상기 레이저 광원 기반의 현미경 영상의 픽셀값에 가중치(α)를 반영하고, 상기 명시야 영상의 픽셀값에는 (1-α)를 반영하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 1,
In generating a synthesized image of the laser light source-based microscope image and the brightfield image, the synthesized image generator generates the composite image even after synthesizing two images (ie, the laser light source-based microscope image and the brightfield image). It is characterized in that a weight (α) is reflected in the pixel value of the laser light source-based microscope image and (1-α) is reflected in the pixel value of the bright field image so that the structure of the tissue can be confirmed in the visual field image. Endoscopic microscope image acquisition system to be.
제12항에 있어서,
상기 합성 영상 생성부는 상기 공초점 영상과 상기 명시야 영상의 합성 영상을 생성하는데 있어서, 2개의 영상(즉, 상기 공초점 영상과 상기 명시야 영상)을 합성한 후에도 상기 명시야 영상에서 조직의 구조가 확인이 가능하도록 상기 공초점 영상의 픽셀값에 가중치(α)를 반영하고, 상기 명시야 영상의 픽셀값에는 (1-α)를 반영하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
According to claim 12,
The synthesized image generating unit generates a synthesized image of the confocal image and the brightfield image, even after synthesizing the two images (ie, the confocal image and the brightfield image), the tissue structure in the brightfield image. Endoscopic microscope image acquisition system, characterized in that configured to reflect the weight (α) to the pixel value of the confocal image and to reflect (1-α) to the pixel value of the brightfield image so that can be confirmed.
제3항에 있어서,
상기 현미경 영상이 획득된 좌표를 상기 명시야 영상 좌표에서 계산하는 것은 다음의 수식에 의하여 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내시경현미경 영상 획득 시스템.
수식

여기서,
x0: 2d transformation 하기 전에 현미경 영상 좌표계에서의 x 방향 픽셀 위치 값
y0: 2d transformation 하기 전에 현미경 영상 좌표계에서의 y 방향 픽셀 위치 값
x1: 2d transformation 이후에 명시야 영상 좌표계에서의 x 방향 픽셀 위치 값
y1: 2d transformation 이후에 명시야 영상 좌표계에서의 y 방향 픽셀 위치 값
Sx: x축 방향으로의 scaling 값
Sy: y축 방향으로의 scaling 값
θ: rotation 각도
tx: x축 방향으로의 이동 거리
ty: y축 방향으로의 이동 거리
According to claim 3,
The endoscopic microscope image acquisition system, characterized in that the calculation of the coordinates from which the microscope image was acquired from the coordinates of the brightfield image is performed by the following formula.
formula

here,
x 0 : x-direction pixel position value in the microscope image coordinate system before 2d transformation
y 0 : y-direction pixel position value in the microscope image coordinate system before 2d transformation
x 1 : x-direction pixel position value in the brightfield image coordinate system after 2d transformation
y 1 : y-direction pixel position value in the brightfield image coordinate system after 2d transformation
Sx: scaling value in the x-axis direction
Sy: scaling value in the y-axis direction
θ: rotation angle
tx: movement distance in the x-axis direction
ty: movement distance in the y-axis direction
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