KR20240014204A - 레이저 치료장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저를 이용하여 피부의 색소 질환 등과 같은 피부 병변의 영역에 치료를 위한 레이저빔을 다중 조사하여 전체 피부 병변 영역에 레이저 에너지를 전달함에 있어서, 레이저빔의 빔 사이즈를 고려하지 않고 치료에 필요한 레이저의 출력에 따른 에너지를 갖는 레이저빔 내의 영역의 크기를 결정하여 그 결정된 영역의 크기에 기반하여 피부 병변 영역에 레이저빔의 다중 조사가 이루어지도록 함으로써 피부 병변 영역 전체에 균일하고 효과적인 치료 레이저의 에너지를 전달하도록 할 수 있는 레이저 치료장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

레이저 치료장치 및 그 제어방법{DEVICE FOR LASER TREATMENT AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 레이저를 이용한 피부병변의 치료장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 검버섯, 기미, 주근깨, 모반 등과 같은 색소성 피부 질환이나 혈관성 피부 질환, 피부암 등의 피부 병변 영역을 특정하고 그 특정된 피부 병변 영역에 레이저빔이 채워지도록 다중 조사를 하는 레이저 치료장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

피부과 영역에서 레이저 시술은 피부의 혈관성, 색소성 피부 질환, 문신 및 양성 종양의 제거 등을 위해 광범위하게 이용되고 있다. 그 중에서도 가장 흔히 레이저로 치료하게 되는 질환들은 검버섯(Seborrheic keratosis), 기미(melasma), 주근깨(ephelis), 일광흑자(solar lentigo), 멜라닌 세포성 모반(melanocytic nevus), 진피 멜라닌 세포증(dermal melanocytosis) 등과 같은 색소성 피부 질환이다.

색소성 피부 질환은 피부색의 변화 중 하나로 피부 조직 내의 멜라닌의 양이 과도하게 증가함으로 인해 발생하는 질환이다. 멜라닌은 피부 기저층 세포 사이의 멜라노사이트(melanocyte)라 불리는 수지상 세포들에서 생합성 된다. 멜라노사이트는 멜라닌을 생성하는 색소형성 세포로, 멜라닌은 그 양이 과도하거나 정상적인 상황에서는 존재하지 않는 위치에 분포하여 존재할 때 색소성 피부 질환으로 진단될 수 있다. 이러한 색소성 피부 질환은 때로는 표피의 증식이나 위축 혹은 진피의 여러 피부 부속기와 같은 요소들의 병리학적 변화를 동반하기도 한다.

멜라닌의 양이 과도하게 증가하게 되는 원인은 피부 자외선 노출과 피부의 염증발생으로 인해 멜라닌이 비정상적으로 생성되는 경우다. 멜라닌이 과도하게 생성되거나 이미 생성되어 있던 멜라닌이 자극에 의해 과도하게 각질세포로 이동하게 되면, 여러 가지 색소 질환을 발생시키거나 기존에 있던 색소질환을 악화시킬 수 있다.

염증 후 색소침착 (Post-Inflammatory Hyperpigmentation, PIH)은 피부 자극에 대한 표피의 멜라노사이트와 진피를 구성하는 여러 세포들의 반응으로, 상처 조직에서 멜라닌의 비정상적 분포 또는 증가로 발생한다. 과도하게 생성된 멜라닌은 결과적으로 염증부위에 과도한 색소침착을 일으키게 된다. 이러한 색소침착의 지속기간은 국소적 혹은 전신적 요인들에 의해 영향을 받을 수 있으며, 경우에 따라서는 수개월에서 수년 이상 장기간 동안 지속되기도 한다.

최근 레이저 기술의 발전으로 피부질환을 치료하는 치료용 레이저 장비가 다양하게 개발되고 있다. 레이저를 이용한 색소성 피부 질환 치료는 레이저 에너지가 피부에 노출되는 시간을 짧게 하여 피부 조직의 손상을 최소화 하면서 고출력의 에너지로 피부의 표피와 진피층의 멜라닌 색소를 선택적으로 파괴하는 방법이다.

통상적으로 레이저빔의 단면의 크기, 즉 빔 사이즈(Beam size)는 수mm에서 수십mm의 직경을 가지고 있는데, 피부 병변 부위에서 치료가 필요한 피부 병변 영역은 빔 사이즈보다 훨씬 크기 때문에 한 번의 레이저빔을 조사하는 것으로는 해당 피부 병변 영역에 대한 치료를 할 수 없다. 따라서 피부 병변 영역을 빈틈없이 꽉 채우도록 레이저빔을 타깃 위치를 바꿔가면서 다수회 조사(이하 "다중 조사"라 한다)함으로써 해당 피부 병변 영역에 대한 레이저 치료를 수행한다.

이때, 종래에는 레이저빔의 빔사이즈를 고려하여 피부 병변 영역에 레이저빔이 채워지도록(빔과 빔 사이가 접하거나 일부 중첩되도록 하여 피부 병변 영역에 빈틈이 없도록) 다중 조사를 하는 방식으로 레이저 치료가 수행되었다.

그러나, 위치 대비 레이저의 강도에 대한 레이저빔 프로파일(Laser beam profile)을 보면 레이저빔의 빔 사이즈 전체 영역이 치료에 필요한 레이저 에너지를 전달하지 않고 레이저빔의 단면의 중심부 소정 영역에서만 치료에 필요한 레이저 에너지가 전달된다는 것을 알 수 있으며, 따라서 레이저빔의 빔 사이즈를 고려하여 피부 병변 영역을 빈틈없이 채우도록 레이저빔의 다중 조사가 이루어지더라도 실제로는 다중 조사된 레이저빔의 중심부 소정 영역들 사이의 간격이 발생하여 레이저 에너지가 피부 병변 영역에 전달되지 못하는 문제점이 생긴다.

특히, 피부 병변의 특성에 따라 치료에 필요한 레이저의 출력을 높일 수도 있고 낮출 수도 있는데, 이와 같이 레이저 출력이 변경되는 경우에는 레이저빔의 빔 사이즈는 그대로인데 레이저빔의 중심부의 레이저 에너지를 실질적으로 전달하는 영역의 크기는 달라지기 때문에 피부 병변 영역에 레이저의 에너지를 빈틈없이 균일하게 전달하는 것이 더욱 어려워질 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 레이저를 이용하여 피부의 색소 질환 등과 같은 피부 병변의 영역에 치료를 위한 레이저빔을 다중 조사하여 전체 피부 병변 영역에 레이저 에너지를 전달함에 있어서, 레이저빔의 빔 사이즈를 고려하지 않고 치료에 필요한 레이저의 출력에 따른 에너지를 갖는 레이저빔 내의 영역의 크기를 결정하여 그 결정된 영역의 크기에 기반하여 피부 병변 영역에 레이저빔의 다중 조사가 이루어지도록 함으로써 피부 병변 영역 전체에 균일하고 효과적인 치료 레이저의 에너지를 전달하도록 할 수 있는 레이저 치료장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치는, 레이저 소스; 상기 레이저 소스로부터 제공되는 레이저빔이 피부 병변 영역 상의 다중 조사 위치에 각각 조사되도록 위치 조절을 하는 광조절 유닛; 및 레이저 출력이 결정됨에 따라 레이저빔의 프로파일에서 상기 결정된 레이저 출력에 따른 에너지를 갖는 영역으로서 유효스팟의 크기를 결정하고, 상기 결정된 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 결정된 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟 복수개가 상기 피부 병변 영역을 채울 때의 상기 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 산출하고, 상기 레이저빔이 상기 산출된 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 타깃 위치로 하여 조사되도록 상기 레이저 소스 및 상기 광조절 유닛을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 시술자가 상기 피부 병변 영역의 치료를 위한 레이저 출력을 설정할 수 있도록 구성되며, 상기 제어부는 상기 시술자가 설정한 레이저 출력값에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 산출하고 상기 산출된 레이저빔의 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 복수의 레이저 출력값을 미리 설정하여 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택할 수 있도록 구성되며, 상기 제어부는 상기 복수의 레이저 출력값 각각에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 미리 측정하여 상기 미리 설정된 복수의 레이저 출력값에 각각 매칭시켜 미리 설정함으로써 상기 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택하면 그 선택된 레이저 출력값에 대해 미리 설정된 레이저빔의 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어부는, 시술자에 의해 레이저 출력의 값이 변경된 경우 상기 변경된 레이저 출력의 값에 대응하여 상기 유효스팟의 크기를 다시 산출하거나 결정하고, 상기 다시 산출 또는 결정된 유효스팟의 크기에 기반하여 다수의 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저 빔을 다중 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치의 제어방법은, 피부 병변 영역에 치료를 위한 레이저빔이 다중 조사되도록 하는 레이저 치료장치의 제어방법으로서, 상기 피부 병변 영역의 범위를 특정하는 단계; 상기 피부 병변 영역의 치료를 위한 레이저 출력이 결정되는 단계; 레이저빔의 프로파일에서 상기 결정된 레이저 출력에 따른 에너지를 갖는 영역으로서 유효스팟의 크기를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계는, 상기 결정된 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟 복수개가 상기 피부 병변 영역을 채울 때의 상기 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 산출하는 단계와, 상기 레이저빔이 상기 산출된 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 타깃 위치로 하여 조사되도록 레이저 소스 및 광조절 유닛을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 레이저 치료장치는 복수의 레이저 출력값을 미리 설정하여 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택할 수 있도록 구성되며, 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계는, 상기 복수의 레이저 출력값 각각에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 미리 측정하여 상기 미리 설정된 복수의 레이저 출력값에 각각 매칭시켜 미리 설정하며, 상기 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택하면 그 선택된 레이저 출력값에 대해 미리 설정된 레이저빔의 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 시술자에 의해 레이저 출력의 값이 변경된 경우 상기 변경된 레이저 출력의 값에 대응하여 상기 유효스팟의 크기를 다시 산출하거나 결정하는 단계와, 상기 다시 산출 또는 결정된 유효스팟의 크기에 기반하여 다수의 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저 빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 치료장치 및 그 제어방법은, 레이저를 이용하여 피부의 색소 질환 등과 같은 피부 병변의 영역에 치료를 위한 레이저빔을 다중 조사하여 전체 피부 병변 영역에 레이저 에너지를 전달함에 있어서, 레이저빔의 빔 사이즈를 고려하지 않고 치료에 필요한 레이저의 출력에 따른 에너지를 갖는 레이저빔 내의 영역의 크기를 결정하여 그 결정된 영역의 크기에 기반하여 피부 병변 영역에 레이저빔의 다중 조사가 이루어지도록 함으로써 피부 병변 영역 전체에 균일하고 효과적인 치료 레이저의 에너지를 전달할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 구성과 제어계통을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치의 카메라가 피부의 병변 부위에 대한 영상을 분석하여 피부 병변 영역을 찾아내고 이에 대한 레이저 치료를 하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 위치와 레이저의 강도의 관계에서, 제1 레이저 출력을 갖는 레이저빔의 프로파일(BP1)과, 제1 레이저 출력보다 높은 제2 레이저 출력을 갖는 레이저빔의 프로파일(BP2)을 각각 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 제어방법에 관하여 나타낸 플로우차트이다.
도 5는 레이저빔의 빔 사이즈를 기반으로 피부 병변 영역에 레이저빔의 다중 조사를 하는 경우의 문제점에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치 및 그 제어방법에 의해 레이저 출력에 따른 유효스팟의 크기를 고려한 레이저빔 다중 조사로 피부 병변 부위를 치료하는 경우에 대해 설명하기 위한 도면들이다.

본 발명에 따른 레이저 치료장치 및 그 제어방법에 관한 구체적인 내용을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치의 구성에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 구성과 제어계통을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 치료장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 카메라(100)와, 레이저 소스(210)와, 광조절 유닛(220)과, 제어부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 레이저 소스(200)는 피부의 병변(PG), 예컨대 색소성 피부질환과 같은 병변의 치료에 주로 이용되는 레이저빔를 발진시키는 구성요소이다.

상기 레이저 소스(200)에 의해 발생되는 레이저는 루비(Ruby), 알렉산드라이트(Alexandrite), 엔디야그(Nd:YAG) 등의 레이저를 포함할 수 있으며, 예컨대 멜라닌에 의해 진피 및 표피에 발생된 색소 병변의 치료에 두 파장을 발진시킬 수 있는 엔디야그(Nd:YAG) 레이저가 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 치료장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 피부의 병변(PG)이 있는 부위에 접촉되는 광투과 부재(120)를 구비할 수 있으며, 광투과 부재(120)는 레이저빔(La)이 투과하여 진행할 수 있도록 가이드를 하는 구성요소로서 광(Light)을 투과할 수 있는 재질로서 석영(Quartz), 사파이어(Saphire), 크리스탈(Crystal), 폴리(메타크릴산메틸) 또는 폴리스티렌 등으로 구성될 수 있다.

상기 광조절 유닛(220)은 레이저 소스(210)로부터 발진된 레이저빔의 광 경로를 조절하는 장치로서 레이저빔이 도달하는 타깃 위치의 좌표를 설정할 수 있으며, 예컨대 갈바노 미러(Galbano Mirror)와 같은 장치로서 구현될 수 있다.

레이저빔(La)이 투과하여 빔의 진행을 가이드하는 광투과 부재(120)에는 레이저빔은 반사시키고 가시광선은 통과시키는(또는 레이저빔은 통과시키고 가시광선은 반사시키는) 빔스플리터(130)가 포함될 수 있고, 광조절 유닛(220)은 빔스플리터(130)에 의해 반사되는 것을 고려하여 피부 병변(PG)의 타깃 위치에 도달할 수 있도록 광 경로를 조절할 수 있다.

상기 카메라(100)는 피부의 병변(PG)을 포함하는 화각(fov)의 영상을 취득하도록 구성되며, 도 1에 도시된 바와 같이 광투과 부재(120)를 통해 영상을 취득할 수 있다.

카메라(100)의 영상 취득을 위해서는 자연광을 이용하기 보다는 별도의 전용 조명장치를 이용하는 것이 바람직하다. 별도의 조명장치가 피부 접촉부위에 제공되도록 함으로써 그 피부접촉 부위에서 반사된 광이 빔스플리터(130)를 통과하여 카메라(100)가 이를 받아 선명한 병변 부위의 영상을 얻을 수 있다.

카메라(100)에 의해 취득되는 병변 부위의 영상은 제어부(300)로 전송되고, 제어부(300)는 그 영상을 분석하여 피부의 병변(PG) 부분을 감지하여 그 범위를 피부 병변 영역으로서 특정할 수 있다.

도 2는 상기한 바와 같이 레이저 치료장치의 카메라가 피부의 병변 부위에 대한 영상을 분석하여 피부 병변 영역을 찾아내고 이에 대한 레이저 치료를 하는 과정을 나타내고 있다.

도 2의 (a)는 상기한 카메라가 취득한 영상의 일 예로서 정상적인 피부 부분(iSK)과 병변 부분(iPG)이 구분될 수 있고, 제어부는 미리 설정된 영상 처리 알고리즘을 이용하여 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 카메라 취득 영상으로부터 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 병변 부분(iPG)의 경계를 결정하여 피부 병변 영역(TP)을 특정할 수 있다 (도 2의 (a) 내지 (d)에서 각 도면부호 앞단에 "i"가 표기된 이유는 해당 부분에 대한 영상임을 나타내는 것임).

제어부는, 도 1에 도시된 바와 같은 레이저 치료장치의 레이저 소스(210), 광조절 유닛(220) 등을 제어하여, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 피부 병변 영역(TP)에 치료에 필요한 파라미터를 갖는 레이저빔(iLS)이 조사되도록 할 수 있다.

제어부는 영상으로부터 피부 병변 영역(TP)을 특정하고 그 피부 병변 영역(TP)을 채우도록 레이저빔(iLS)의 위치들을 각각 결정하고 그 각각의 결정된 위치를 타깃 위치로 하여 레이저빔이 조사될 수 있도록 광조절 유닛을 제어할 수 있으며, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 다수의 레이저빔이 피부 병변 영역을 채우도록 레이저빔의 다중 조사(iGL)를 할 수 있다.

그런데, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 피부 병변 영역에 레이저빔의 다중 조사를 할 때 레이저빔 내부의 실질적으로 치료에 필요한 레이저의 에너지를 갖는 영역을 고려하지 않을 경우 피부 병변 영역 전체에 빈틈없이 균일하게 치료 레이저의 에너지가 전달되도록 하기 어려울 수 있다.

상기한 바와 같은 레이저빔 내부의 에너지 영역은 도 3에 도시된 바와 같은 위치 대비 레이저의 강도에 대한 레이저빔 프로파일(Laser beam profile)을 통해 확인할 수 있다.

도 3은 위치(Positin)와 레이저의 강도(Intensity)의 관계에서, 제1 레이저 출력을 갖는 레이저빔의 프로파일(BP1)과, 제1 레이저 출력보다 높은 제2 레이저 출력을 갖는 레이저빔의 프로파일(BP2)을 각각 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 레이저빔(LB)의 단면의 위치 대비 레이저의 강도에 대한 레이저빔 프로파일을 보면 가운데가 볼록 솟아오른 형태임을 알 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 선택된 에너지 E 값에서의 제1 레이저 출력을 갖는 레이저(BP1)의 프로파일을 보면, 전체 레이저빔(LB)의 빔 사이즈가 bs이지만, 실질적으로 선택된 에너지(E)를 균일하게 갖는 부분은 중심부의 es1 크기를 갖는 부분임을 알 수 있으며, 이하에서는 실질적으로 선택된 레이저의 에너지를 갖는 중심부의 영역을 "유효스팟"이라 하기로 하고, 도 3에서 전체 레이저빔(LB) 중에서 제1 레이저 출력에 따른 에너지를 갖는 유효스팟은 Le1이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 레이저 출력을 가진 레이저빔(LB)에서 유효스팟(Le1)은 es1 크기를 갖는 중심부의 영역이며, 그 유효스팟(Le1) 바깥의 영역(Lp)은 선택된 레이저 출력(제1 레이저 출력)에 따른 에너지를 가지고 있지 않거나 약하게 가지고 있는 영역이므로, 제1 레이저 출력에 따른 레이저 에너지를 피부 병변에 전달할 때에는 유효스팟(Le1)이 전달하는 에너지가 중요하고 그 외의 영역(Lp)은 중요도가 낮다.

도 3에 도시된 바와 같이 제1 레이저 출력보다 높은 출력을 갖는 제2 레이저 출력에서는, BP2에서 보듯이, 빔 사이즈(bs)는 그대로이지만 유효스팟(Le2)의 크기(es2)는 제1 레이저 출력일 때보다 더 커진 것을 알 수 있다.

즉, 레이저 출력에 따라 레이저빔의 전체 빔 사이즈에서 유효스팟의 크기가 달라진다. 본 발명에 따른 레이저 치료장치는 상기한 바와 같이 레이저 출력에 따라 달라지는 유효스팟의 크기를 고려하여 레이저 치료를 수행할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치는 시술자가 피부 병변의 치료를 위한 레이저의 출력을 선택하거나 입력함에 따라 그 결정된 레이저 출력에 따른 레이저를 갖는 영역인 유효스팟의 크기를 산출하거나 미리 산출된 유효스팟의 크기값들 중에서 선택하여 결정할 수 있고, 이를 기반으로 레이저빔의 다중 조사를 위한 레이저빔의 타깃 위치들을 산출할 수 있고, 그 각 산출된 타깃 위치마다 레이저빔을 조사(다중 조사) 하는 방식으로 레이저 치료를 수행할 수 있다.

이와 같은 레이저 치료장치의 제어방법에 관하여 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치의 제어방법에 관하여 나타낸 플로우차트이다.

먼저, 카메라가 그 화각에서 피부 병변 부위에 대한 영상을 취득하면(S100), 제어부가 그 취득된 영상을 분석하여 병변 부위의 경계를 검출함으로써 피부 병변 영역을 특정할 수 있다(S120). 이에 대해서는 도 2에서 설명한 바 있다.

시술자는 피시술자의 피부 병변 부위의 상태 등을 확인하고 치료를 위한 레이저 출력을 결정하여 설정할 수 있고(S130), 제어부는 그와 같이 결정된 레이저 출력에 따라 레이저빔의 유효스팟의 크기를 결정할 수 있다(S140).

예컨대, 본 발명에 따른 레이저 치료장치는 레이저 치료를 위한 여러 가지 파라미터를 입력·설정할 수 있는 터치패널이나 입력 인터페이스를 구비할 수 있고, 이를 통해 시술자가 피부 병변 영역의 치료를 위한 레이저 출력을 입력하거나 조절할 수 있으며(예컨대, 다이얼을 돌리거나 '+' 및 '-' 버튼을 눌러서 조절할 수 있다), 그에 따라 레이저 출력값을 결정할 수 있다. 그리고 제어부는 상기한 바와 같이 시술자가 설정한 레이저 출력값에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 미리 저장된 데이터베이스 자료로부터 산출하거나 미리 설정된 유효스팟 크기 산출 알고리즘 등을 이용하여 산출할 수 있다.

예컨대, 본 발명에 따른 레이저 치료장치는 복수의 레이저 출력값을 미리 설정해 놓고 터치패널이나 입력 인터페이스를 통해 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택할 수 있도록 할 수 있다. 이때 제어부는 상기 복수의 레이저 출력값 각각에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 미리 측정하여 상기 미리 설정된 복수의 레이저 출력값에 각각 매칭시켜 미리 설정할 수 있다. 따라서 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택하면 그 선택된 레이저 출력값에 대해 미리 설정된 레이저빔의 유효스팟의 크기를 결정할 수 있다.

상기한 바와 같이 레이저 출력에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기가 결정되면, 제어부는 상기한 바와 같이 결정된 레이저빔의 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟들로 피부 병변 영역을 채울 때의 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 산출할 수 있다(S150).

즉, 레이저빔의 빔 사이즈에 해당하는 원(circle)들로 피부 병변 영역을 채우는 것이 아니라, 빔 사이즈와 상관없이 치료를 위해 결정된 레이저 출력에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 결정하고 그 결정된 유효스팟의 크기에 해당하는 원(빔 사이즈에 해당하는 원 보다는 작은 크기의 원이다)을 이용하여 다수의 원으로 피부 병변 영역이 빈틈없이 채워질 수 있도록 배치하고 그 각각의 배치된 유효스팟의 크기에 해당하는 원의 중심점 위치 좌표를 각각 산출할 수 있다.

상기한 바와 같이 산출된 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 각각 타깃 위치로 하여 상기한 레이저 출력에 따른 레이저빔이 조사될 수 있도록, 제어부는 레이저 소스와 광조절 유닛을 제어할 수 있다(S160).

각각의 타깃 위치마다 레이저빔을 조사함으로써 피부 병변 영역에 레이저빔의 다중 조사가 이루어질 수 있고, 그와 같은 레이저빔의 다중 조사는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 기반으로 산출된 위치마다 조사되는 것이기 때문에 피부 병변 영역에 레이저빔의 유효스팟이 빈틈없이 채워질 수 있도록 다중 조사될 수 있는 것이다.

만약 상기한 바와 같은 레이저 치료 과정에서 피부 병변의 상태 등에 따라 시술자가 레이저 출력을 더 높여서 레이저 치료를 속행할 수도 있고 레이저 출력을 더 낮추어서 레이저 치료를 속행할 수도 있다.

이와 같이 레이저 치료 과정에서 레이저 출력이 변경되면(S170), 제어부는 그 변경된 레이저 출력에 따른 레이저빔의 유효스팟의 크기를 다시 결정할 수 있고(S180), 그에 따라 제어부는 상기한 다시 결정된 레이저빔의 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟들로 피부 병변 영역을 채울 때의 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 산출하여 각 중심점 위치 좌표마다 레이저빔을 조사하는 다중 조사가 진행될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치에 의해 레이저 출력에 따라 피부 병변 영역에 레이저빔이 다중 조사되는 몇 가지 예를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 5의 (a)는 피시술자의 피부 병변(PG)의 범위를 특정하여 산출된 피부 병변 영역(TP)으로서, 설명의 편의를 위하여 사각형으로 단순화시켜 나타낸 것이다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같은 피부 병변 영역(TP)에 레이저빔(LB)이 채워지도록 다중 조사를 하면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 다수의 레이저빔이 다중 조사(GL)된 결과를 얻을 수 있다. 도 5의 (b)는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 고려하지 않고 단순히 레이저빔의 빔 사이즈(bs)를 고려하여 다중 조사(GL)가 된 결과이다.

그런데, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 레이저빔(LB)에서는 앞서 도 3을 통해 살펴본 바와 같이 그 중심부의 소정 크기의 영역에 유효스팟(Le)이 존재하고 그 유효스팟(Le)의 크기는 빔 사이즈(bs) 보다 작으며 레이저 출력에 따라 달라질 수 있다.

레이저빔의 유효스팟(Le)에 해당하는 부분이 실질적으로 레이저 에너지가 유효하게 전달될 수 있는 부분이고 그 이외의 영역(Lp)은 레이저 에너지를 유효하게 전달할 수 없다.

도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 다중 조사된 레이저빔 각각의 유효스팟(Le)의 크기(es)는 빔 사이즈(bs)보다 작기 때문에, 피부 병변 영역(TP)에 실질적으로 전달되는 레이저 에너지의 분포를 보면 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 유효스팟(Le)들 사이 사이에 에너지가 유효하게 전달되지 않은 영역(Rs)이 상당하게 존재하게 된다.

이와 같이 피부 병변 영역(TP)에 레이저 에너지가 유효하게 전달되지 않은 영역(Rs)이 상당하게 존재하게 되면 병변에 대한 효과적인 레이저 치료가 이루어질 수 없게 되는 문제점이 생긴다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치 및 그 제어방법은, 레이저빔의 빔 사이즈를 고려하지 않고, 치료에 필요한 레이저의 출력에 따른 에너지를 갖는 유효스팟의 크기를 결정하여 그 결정된 유효스팟의 크기에 기반하여 피부 병변 영역에 유효스팟이 채워질 수 있도록 레이저빔의 다중 조사를 함으로써 피부 병변 영역 전체에 균일하고 효과적인 치료 레이저의 에너지를 전달할 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 6과 도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료장치 및 그 제어방법에 의해 레이저 출력에 따른 유효스팟의 크기를 고려한 레이저빔 다중 조사로 피부 병변 부위를 치료하는 경우에 대해 나타내고 있다.

도 6의 (a)는 피시술자의 피부 병변(PG)의 범위를 특정하여 산출된 피부 병변 영역(TP)으로서, 설명의 편의를 위하여 사각형으로 단순화시켜 나타낸 것이다.

피부 병변 영역(TP)이 특정되고 해당 병변의 치료를 위한 레이저의 출력이 결정되면, 그에 따라 레이저빔(LB) 내부의 유효스팟(Le1)의 크기(es1)를 결정할 수 있다.

도 6의 (a)에서 레이저빔(LB)의 빔 사이즈는 bs, 레이저 출력에 따라 결정된 유효스팟의 크기는 es1, 레이저빔(LB)의 유효스팟(Le1) 이외의 영역은 Lp1으로 지칭하고 있으며, 도면부호 Ca1은 유효스팟(Le1)의 중심점의 위치를 지칭한다. 유효스팟의 중심점 위치는 레이저빔의 중심점 위치와 일치할 수 있다.

상기한 바와 같이 피부 병변 영역(TP)이 특정되고 유효스팟(Le1)의 크기(es1)가 결정되면, 제어부는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 es1의 크기를 가진 유효스팟(Le1)이 피부 병변 영역(TP)을 빈틈없이 채울 수 있도록 배치하고 그와 같이 배치된 상태에서 각각의 유효스팟(Le1)의 중심점 위치(Ca1)의 좌표를 산출할 수 있다.

예컨대, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, es1의 크기를 갖는 유효스팟(Le1)으로 빈틈없이 피부 병변 영역(TP)을 채웠을 때, 최초 위치의 유효스팟의 중심점 Ca1 부터 마지막 위치의 유효스팟의 중심점 CaN까지의 총 N개의 유효스팟을 채우고 그 각각의 중심점 위치(Ca1~CaN) 좌표를 산출할 수 있다.

이와 같이 결정된 레이저 출력에 따른 유효스팟으로 피부 병변 영역을 채웠을 때의 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 산출하면, 제어부는 그 산출된 각각의 중심점 위치를 레이저빔의 타깃 위치로 하여 광조절 유닛을 제어하여 해당 레이저 출력에 따른 레이저빔(es1 크기의 유효스팟(Le1)을 갖는 레이저빔(LB))을 각 중심점 마다 조사하여 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 레이저빔의 다중 조사(GL)가 이루어지도록 할 수 있으며, 이와 같이 레이저빔이 유효스팟의 크기를 기반으로 다중 조사됨으로써 피부 병변 영역(TP) 전체에 치료 레이저의 유효한 에너지가 균일하고 효과적으로 전달될 수 있다.

도 7에서는 도 6에 도시된 레이저 치료의 경우보다 레이저 출력이 다른 경우로서, 그와 같이 레이저 출력이 달라짐에 따라 도 6의 경우보다 레이저빔의 유효스팟의 크기(es2)가 더 큰 경우에 관한 것이다.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 피부 병변 영역(TP)이 특정되고 해당 병변의 치료를 위한 레이저의 출력이 결정되면, 그에 따라 레이저빔(LB) 내부의 유효스팟(Le2)의 크기(es2)를 결정할 수 있다.

도 7의 (a)에서 레이저빔(LB)의 빔 사이즈는 bs, 레이저 출력에 따라 결정된 유효스팟의 크기는 es2, 레이저빔(LB)의 유효스팟(Le2) 이외의 영역은 Lp2으로 지칭하고 있으며, 도면부호 Cb1은 유효스팟(Le2)의 중심점의 위치를 지칭한다. 유효스팟의 중심점 위치는 레이저빔의 중심점 위치와 일치할 수 있다.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 레이저 출력이 도 6의 경우와 다르기 때문에, 도 6의 (a)에 도시된 경우보다 레이저빔의 유효스팟의 크기(es2)가 더 크다. 따라서 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 es2의 크기를 가진 유효스팟(Le2)이 피부 병변 영역(TP)을 빈틈없이 채울 수 있도록 배치하면 도 6의 (b)에 도시된 경우와 달리 피부 병변 영역(TP)을 빈틈없이 채운 유효스팟(Le2)의 개수는 더 적게 될 수 있다.

도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, es2의 크기를 가진 유효스팟(Le2)이 피부 병변 영역(TP)을 빈틈없이 채울 수 있도록 배치하고 그와 같이 배치된 상태에서 각각의 유효스팟(Le2)의 중심점 위치(Cb1)의 좌표를 산출할 수 있다.

예컨대, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, es2의 크기를 갖는 유효스팟(Le2)으로 빈틈없이 피부 병변 영역(TP)을 채웠을 때, 최초 위치의 유효스팟의 중심점 Cb1 부터 마지막 위치의 유효스팟의 중심점 CbM까지의 총 M개의 유효스팟을 채우고 그 각각의 중심점 위치(Cb1~CbM) 좌표를 산출할 수 있다. 도 6의 경우에는 동일한 피부 병변 영역에 N개의 유효스팟이 채워졌다면 도 7의 경우에는 유효스팟이 더 커졌기 때문에 N개보다 더 적은 M개의 유효스팟이 채워진 것을 알 수 있다.

이와 같이 결정된 레이저 출력에 따른 유효스팟으로 피부 병변 영역을 채웠을 때의 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 산출하면, 제어부는 그 산출된 각각의 중심점 위치를 레이저빔의 타깃 위치로 하여 광조절 유닛을 제어하여 해당 레이저 출력에 따른 레이저빔(es2 크기의 유효스팟(Le2)을 갖는 레이저빔(LB))을 각 중심점 마다 조사하여 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 레이저빔의 다중 조사(GL)가 이루어지도록 할 수 있으며, 이와 같이 레이저빔이 유효스팟의 크기를 기반으로 다중 조사됨으로써 피부 병변 영역(TP) 전체에 치료 레이저의 유효한 에너지가 균일하고 효과적으로 전달될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 레이저를 이용하여 피부의 색소 질환 등과 같은 피부 병변의 영역에 치료를 위한 레이저빔을 다중 조사하여 전체 피부 병변 영역에 레이저 에너지를 전달함에 있어서, 레이저빔의 빔 사이즈를 고려하지 않고, 치료에 필요한 레이저의 출력에 따라서 달라지는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 레이저 출력에 대응하여 결정할 수 있고, 레이저 출력에 따라 그때그때 결정되는 유효스팟의 크기에 기반하여 유효스팟이 피부 병변 영역을 빈틈없이 채울 수 있도록 위치를 정하여 그 각 위치마다 레이저빔을 조사함으로써 피부 병변 영역 전체에 균일하고 효과적인 치료 레이저의 에너지를 전달할 수 있는 특장점이 있다.

100: 카메라, 210: 레이저 소스
220: 광조절 유닛, 300: 제어부

Claims (9)

1. 레이저 소스;
   상기 레이저 소스로부터 제공되는 레이저빔이 피부 병변 영역 상의 다중 조사 위치에 각각 조사되도록 위치 조절을 하는 광조절 유닛; 및
   레이저 출력이 결정됨에 따라 레이저빔의 프로파일에서 상기 결정된 레이저 출력에 따른 에너지를 갖는 영역으로서 유효스팟의 크기를 결정하고, 상기 결정된 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 제어부;
   를 포함하는 레이저 치료장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 결정된 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟 복수개가 상기 피부 병변 영역을 채울 때의 상기 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 산출하고, 상기 레이저빔이 상기 산출된 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 타깃 위치로 하여 조사되도록 상기 레이저 소스 및 상기 광조절 유닛을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 치료장치.
3. 제1항에 있어서,
   시술자가 상기 피부 병변 영역의 치료를 위한 레이저 출력을 설정할 수 있도록 구성되며,
   상기 제어부는 상기 시술자가 설정한 레이저 출력값에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 산출하고 상기 산출된 레이저빔의 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 치료장치.
4. 제1항에 있어서,
   복수의 레이저 출력값을 미리 설정하여 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택할 수 있도록 구성되며,
   상기 제어부는 상기 복수의 레이저 출력값 각각에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 미리 측정하여 상기 미리 설정된 복수의 레이저 출력값에 각각 매칭시켜 미리 설정함으로써 상기 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택하면 그 선택된 레이저 출력값에 대해 미리 설정된 레이저빔의 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 치료장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   시술자에 의해 레이저 출력의 값이 변경된 경우 상기 변경된 레이저 출력의 값에 대응하여 상기 유효스팟의 크기를 다시 산출하거나 결정하고, 상기 다시 산출 또는 결정된 유효스팟의 크기에 기반하여 다수의 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저 빔을 다중 조사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료장치.
6. 피부 병변 영역에 치료를 위한 레이저빔이 다중 조사되도록 하는 레이저 치료장치의 제어방법으로서,
   상기 피부 병변 영역의 범위를 특정하는 단계;
   상기 피부 병변 영역의 치료를 위한 레이저 출력이 결정되는 단계;
   레이저빔의 프로파일에서 상기 결정된 레이저 출력에 따른 에너지를 갖는 영역으로서 유효스팟의 크기를 결정하는 단계; 및
   상기 결정된 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계;
   를 포함하는 레이저 치료장치의 제어방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계는,
   상기 결정된 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟 복수개가 상기 피부 병변 영역을 채울 때의 상기 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 산출하는 단계와,
   상기 레이저빔이 상기 산출된 각 유효스팟의 중심점 위치 좌표를 타깃 위치로 하여 조사되도록 레이저 소스 및 광조절 유닛을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료장치의 제어방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 레이저 치료장치는 복수의 레이저 출력값을 미리 설정하여 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택할 수 있도록 구성되며,
   상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계는,
   상기 복수의 레이저 출력값 각각에 대응하는 레이저빔의 유효스팟의 크기를 미리 측정하여 상기 미리 설정된 복수의 레이저 출력값에 각각 매칭시켜 미리 설정하며, 상기 시술자가 상기 복수의 레이저 출력값 중 하나를 선택하면 그 선택된 레이저 출력값에 대해 미리 설정된 레이저빔의 유효스팟의 크기에 따른 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료장치의 제어방법.
9. 제6항에 있어서,
   시술자에 의해 레이저 출력의 값이 변경된 경우 상기 변경된 레이저 출력의 값에 대응하여 상기 유효스팟의 크기를 다시 산출하거나 결정하는 단계와,
   상기 다시 산출 또는 결정된 유효스팟의 크기에 기반하여 다수의 유효스팟이 상기 피부 병변 영역을 채우도록 상기 레이저 빔을 다중 조사하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료장치의 제어방법.