WO2016182164A1 - 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치 및 방법 - Google Patents

관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치 및 방법 Download PDF

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imaging catheter
collimator
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high speed
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오왕열
조한샘
박현상
김대식
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow

Definitions

  • a high speed scanning device for fast scanning of coronary artery vessels in a living person, and more specifically, for fast imaging of a human coronary artery by optical coherence tomography (OCT). And the method.
  • OCT optical coherence tomography
  • Coronary arteries provide oxygen and nutrients to the heart muscle. Recently, due to the changes in dietary habits and stress of modern people, the population with coronary artery disease has increased, and it has become a major cause of death of modern people.
  • coronary artery diseases atherosclerosis and myocardial infarction may be cited.
  • atherosclerosis is a disease in which coronary arteries are narrowed by various factors. As the symptoms of atherosclerosis persist and develop, blood flow through the coronary arteries decreases and the coronary arteries become blocked. In this case, myocardial necrosis can lead to death in severe cases. Therefore, it is important to prevent such coronary artery disease, and imaging technique for observing coronary vessel wall is important for this.
  • Imaging techniques for diagnosing coronary artery disease include angiography, intravascular ultrasound (IVUS), and optical coherence tomography (OCT).
  • IVUS intravascular ultrasound
  • OCT optical coherence tomography
  • an endoscope for OCT imaging should be inserted into the vessel.
  • imaging of blood vessel walls requires temporary replacement of blood with contrast agents.
  • the myocardium may be necrotic due to lack of oxygen and nutrients to the myocardium, and in severe cases, death may occur in a few seconds. For this reason, development of a high speed scanning device for optical coherence tomography imaging system for coronary artery imaging is required.
  • second-generation optical coherence tomography is a technique of acquiring an image using a wavelength conversion laser.
  • Second-generation optical coherence tomography is called optical frequency domain imaging (OFDI) or swept-source optical coherence tomography (SS-OCT). Advances in light source wavelength conversion have further improved the imaging speed of second-generation optical coherence tomography.
  • OFDI optical frequency domain imaging
  • SS-OCT swept-source optical coherence tomography
  • Advances in light source wavelength conversion have further improved the imaging speed of second-generation optical coherence tomography.
  • Harvard's team established a high-speed clinical second-generation optical coherence tomography system for the first time in the entire coronary artery. Imaging at high speeds of around 100 frames per second was possible.
  • the resolution in the vascular longitudinal direction is about 200 It is difficult to obtain an accurate coronary vessel wall image because it is several times more than the cross-sectional resolution of blood vessels.
  • the improvement of the imaging speed is limited, and the speed of the scanning part used in the imaging process also needs to be improved as an important determinant.
  • a device for scanning the coronary vessels of a living person at high speed includes: an imaging catheter inserted into a blood vessel of a first subject to image a blood vessel wall while being rotated, and coupled to one side of the imaging catheter to deliver light irradiated from an optical coherence tomography (OCT) device to the imaging catheter and It may include a rotary joint for rotating the imaging catheter.
  • OCT optical coherence tomography
  • the imaging catheter may irradiate the blood vessel wall with the light transmitted from the rotary junction, and detect the interference signal from the backscattering light from the tissue of the blood vessel wall.
  • the device may further comprise a pullback stage mounted to support at least one side of the rotational junction, to support the equilibrium movement of the imaging catheter.
  • an optical connector coupled to the rotational joint is attached to a first side of both ends of the imaging catheter, and a ball-shaped lens in which one surface is polished is welded to a second side different from the first side. (splicing).
  • the imaging catheter may include: an imaging probe for scanning a blood vessel wall of the first object using an optical fiber connected to the rotational junction, and fixed to one side of the rotational junction, such that the imaging probe and the rotation of the imaging catheter are rotated.
  • An envelope that protects the blood vessels of the first subject, wherein the imaging probe is inserted into the envelope and rotates to maintain a predetermined clearance with the envelope.
  • the imaging probe may include: an optical connector coupled to an adapter of the rotary joint and receiving light emitted from the optical coherence tomography (OCT) device, a torque coil wound in a spring shape, and the optical connector through the optical connector. It may include an optical fiber connected to the rotational junction and inserted into the torque coil to guide the light toward the blood vessel wall of the first object, and a ball lens to irradiate the blood vessel wall with the light transmitted through the optical fiber.
  • OCT optical coherence tomography
  • the optical fiber may be coated with a polyimide (polyimide) material.
  • the rotation junction portion a plurality of collimators for transmitting the light from the optical coherence tomography (OCT) device to the imaging catheter using an optical fiber, and a high fixing of at least one of the plurality of collimators And a rotating part for rotating at least one of the plurality of collimators.
  • OCT optical coherence tomography
  • the plurality of collimators may include: a first collimator connected to the optical coherence tomography (OCT) device through an optical fiber and receiving light from the first collimator, and transmitting the light to the imaging catheter. And a second collimator, wherein the first collimator is coupled to the fixed part, the second collimator is coupled to the rotating part, and the first collimator and the second collimator may be disposed to be symmetrical to each other.
  • OCT optical coherence tomography
  • a method of scanning a vessel wall of a first subject using a coronary vessel high speed scanning device comprises the steps of: delivering a light irradiated from an optical coherence tomography (OCT) device to an imaging catheter of the high speed scanning device, wherein the imaging catheter is inserted into a blood vessel of a first object; Irradiating the transmitted light to the vessel wall while balancing and rotating, and detecting the interference signal from the light backscattered from the tissue of the vessel wall by the imaging catheter.
  • OCT optical coherence tomography
  • the step of delivering the irradiated light to the imaging catheter of the high-speed scanning device an optical coherence tomography (OCT) device, the first collimator coupled to the fixed portion of the rotational junction, connected via an optical fiber And receiving a light from the first collimator, and a second collimator coupled to the rotating part of the rotary joint unit, to transmit the light received from the first collimator to the imaging catheter, the first collimator and the second collimator.
  • OCT optical coherence tomography
  • the imaging catheter may be rotated by being engaged with at least one side of the rotary joint, and may be balanced by a pullback stage mounted to support at least one side of the rotary joint.
  • the detecting of the interference signal may include: scanning the blood vessel wall of the first object by using an optical fiber connected to the rotation junction while the imaging probe is inserted into the outer shell and rotates.
  • an optical connector fastened to the rotary joint is attached to a first side of both ends of the imaging catheter, and a ball-shaped lens in which one surface is polished is spliced to a second side different from the first side.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a coronary imaging process of an optical coherence tomography system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a coronary vessel high speed scanning apparatus according to an embodiment.
  • 3A and 3B illustrate a detailed configuration of an imaging probe of an imaging catheter, according to an exemplary embodiment.
  • 4A, 4B and 4C are diagrams illustrating the detailed configuration of the shell of the imaging catheter according to one embodiment.
  • FIG. 5 is a view for explaining the structure of the rotary joint according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a view for explaining the detailed configuration of the rotary joint according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a structure in which a rotatable junction is installed in a housing, according to an exemplary embodiment.
  • FIGS. 8A and 8B illustrate a detailed structure of an alignment device for fixing a rotary joint according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a flow chart illustrating a method for high-speed coronary vessel scanning according to one embodiment.
  • Embodiments according to the inventive concept may be variously modified and have various forms, so embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments in accordance with the concept of the present invention to specific embodiments, and includes modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
  • first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, without departing from the scope of the rights according to the inventive concept, the first component may be called a second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a coronary imaging process of an optical coherence tomography system according to an embodiment.
  • various techniques such as angiography, intravascular ultrasound (IVUS), and optical coherence tomography (OCT) are used as techniques for imaging coronary arteries of living people.
  • IVUS intravascular ultrasound
  • OCT optical coherence tomography
  • endoscopy is inserted into the vessel and imaging can be performed quickly. do.
  • the optical coherence tomography system may be classified into a laser part, an interferometer and a detection part, a data acquisition part, and a scanning part.
  • a method of implementing the scanning unit to be optimized for high speed in order to obtain a high resolution image for a limited time in diagnosing coronary artery using an optical coherence tomography system will be described.
  • the scanning unit of the optical coherence tomography system includes an imaging catheter 110 inserted into a blood vessel of a human body and a rotary junction 120 rotating the imaging catheter 110. It consists of a pullback stage (130) for balancing the imaging catheter 110.
  • the imaging catheter 110 is inserted into the blood vessel through the femoral vein of the first object 100 to be diagnosed and reaches the coronary artery to image the blood vessel wall.
  • imaging refers to a process of detecting interference signals by receiving light backscattered from the vessel wall tissue by irradiating light onto the vessel wall.
  • the imaging catheter 110 irradiates the vascular wall tissue with the light received from the OCT system 140, receives the light scattered back by the vascular wall tissue, and returns to the OCT system. And pass to 140.
  • the OCT system 140 simultaneously acquires information in the depth direction of the vessel wall (via the backscattered light).
  • the tomography becomes possible.
  • the imaging catheter 110 acquires one blood vessel cross-sectional image while rotating one step in the process of receiving backscattered light by irradiating light on the blood vessel wall, in order to obtain a 3D image of the blood vessel wall It is necessary to equilibrate the 110 at the same time as it rotates.
  • a rotation joint 120 and a pullback stage 130 are required.
  • Rotational junction 120 is a structure that can be fastened to the imaging catheter 110, and transmits the light received from the OCT system 140 to the imaging catheter 110 and at the same time rotate the imaging catheter 110. have.
  • the rotation junction 120 is mounted to the pullback stage 130 in a state where the imaging catheter 110 is fastened.
  • the pullback stage 130 is a structure capable of equilibrium movement, and the imaging catheter 110 is attached to the first object 100 by mounting the rotation junction 120 coupled to the imaging catheter 110 on the pullback stage 130. To help equilibrate the blood vessels
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a coronary vessel fast scanning apparatus 200 according to an embodiment.
  • the coronary vessel high-speed scanning apparatus 200 rapidly images the coronary vessel wall of the first object to be diagnosed by using light emitted from an optical coherence tomography (OCT) apparatus.
  • the coronary vessel high speed scanning apparatus 200 may include an imaging catheter 210, a rotational junction 220, and a pullback stage 230.
  • the pullback stage 230 is an optional configuration, and in some embodiments, the pullback stage 230 may be omitted.
  • the imaging catheter 210 may be inserted into the blood vessel of the first object and rotate to image the blood vessel wall.
  • the imaging catheter 210 receives the light irradiated from the optical coherence tomography apparatus through the rotary junction 220 and irradiates the blood vessel wall of the first object and interferes with the backscattering by the tissue of the blood vessel wall. Detect the signal.
  • an optical connector fastened to the rotary joint 220 is attached to a first side of both ends of the imaging catheter 210, and one side of a second side (different from the first side), which is the other end. This polished ball lens can be spliced.
  • the imaging catheter 210 is an imaging probe for scanning the blood vessel wall of the first object by using an optical fiber connected to the rotation junction 220, and one side of the rotation junction 220 It may be fixed and divided into a sheath that protects the imaging probe and the blood vessel of the first object when the imaging catheter is rotated.
  • the imaging probe is inserted into the outer shell and rotates, maintaining a predetermined clearance with the outer shell to prevent the central axis of rotation during the rotation.
  • the imaging probe also includes an optical connector, a torque coil, an optical fiber and a ball lens.
  • the optical connector is a part that is fastened with the adapter of the rotary junction 220 to receive the light irradiated from the optical coherence tomography apparatus.
  • the torque coil is a part wound tightly in the form of a spring for the rotation of the imaging catheter 210, and can be manufactured in multiple times to withstand high-speed rotation, and by applying a teflon coating to the outside to reduce friction during rotation Can be.
  • the optical fiber is connected to the rotary joint 220 through the optical connector and inserted into the torque coil to guide the light toward the blood vessel wall of the first object.
  • the optical fiber may be coated with a polyimide material to sustain the external force (for example, twisting or bending in the curved blood vessel) that the imaging catheter 210 receives while rotating in the blood vessel.
  • the ball lens irradiates the blood vessel wall with the light transmitted through the optical fiber, and one surface of the ball lens is polished to allow the light to be irradiated to the blood vessel wall through total reflection, and to protect the ball lens.
  • a hypotube may be attached to the end of the torque coil.
  • the rotation junction unit 220 may be fastened to one side of the imaging catheter 210 to transfer light emitted from the optical coherence tomography apparatus to the imaging catheter 210, and rotate the imaging catheter 210.
  • the rotation junction unit 220 includes a plurality of collimators for transmitting light from the optical coherence tomography apparatus to the imaging catheter 210 using an optical fiber, a fixing unit for fixing at least one of the plurality of collimators, and the And a rotating part for rotating at least one of the plurality of collimators.
  • the plurality of collimators may include a first collimator connected to the optical coherence tomography apparatus through an optical fiber and receiving a light, and a second collimator receiving the light from the first collimator to the imaging catheter 210.
  • the first collimator may be coupled to the fixed part, and the second collimator may be coupled to the rotating part.
  • the first collimator and the second collimator may be disposed to be symmetrical to each other.
  • a detailed configuration of the rotary joint 220 will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the pullback stage 230 may be mounted to support at least one side of the rotation joint 220 and may support an equilibrium movement of the imaging catheter 210.
  • the pullback stage 230 equilibrates to move the intravascular vessel of the imaging catheter 110. It is possible.
  • 3A and 3B illustrate a detailed configuration of an imaging probe 300 of an imaging catheter, according to an exemplary embodiment.
  • 3A is a front view of the imaging probe 300
  • FIG. 3B is an enlarged view of one end portion of the imaging probe 300.
  • the imaging catheter is largely divided into the imaging probe of FIGS. 3A and 3B and the sheath of FIGS. 4A, 4B and 4C.
  • the imaging probe 300 is a part of scanning the blood vessel wall of the first object by using an optical fiber connected to the rotation junction, and may include an optical connector 310, a torque coil 320, and a ball lens 350.
  • the imaging probe 300 also includes an optical fiber of a sufficiently long length to deliver light from the optical coherence tomography (OCT) device to its distal end, and is coupled with a rotational junction to receive light from the optical coherence tomography device.
  • OCT optical coherence tomography
  • the vessel wall imaging is performed while being rotated and equilibrated in the blood vessel of the first subject.
  • optical connector is attached to the first side of both ends of the imaging probe 300 so that the optical fiber is connected to the rotary joint.
  • Commonly used optical fibers are coated with an acrylic paint (acrylic) on the outside, but this is not suitable for the torsion or bending in curved vessels received during rotation. Therefore, in order to withstand such external forces such as twisting or bending, the imaging probe 300 may adopt and use an optical fiber coated with a polyimide material.
  • the coating can be made thinner than an acrylic paint, but it can withstand external forces and is more suitable for high speed rotation.
  • the optical connector 310 is a part that is fastened with the optical fiber collimator and the adapter of the rotation junction to receive the light emitted from the optical coherence tomography apparatus.
  • the imaging probe 300 includes a torque coil 320 wound in a spring form to facilitate rotation in the blood vessel.
  • the torque coil 320 is a portion wound tightly in the form of a spring so that the imaging probe 300 can easily rotate in the curved blood vessel that must pass through the process of reaching the coronary artery of the first object. It can be manufactured in multiple layers of two or more so as to be able to withstand. Teflon coating can be applied to the outside to reduce friction during rotation.
  • the optical fiber included in the imaging probe 300 is used for imaging the blood vessel wall while being inserted into the torque coil 320 and fixed.
  • a ball lens 350 of which one surface is polished is fused to a second side of the both ends of the imaging probe 300 to which the optical connector 310 is not attached, as shown in FIG. 3B.
  • the optical fiber inserted into the torque coil 320 guides the light received from the rotary joint to the ball lens 350.
  • the ball lens 350 of one surface polished is fused to the end of the torque coil 320, and the light guided through the optical fiber passes through the radiopaque ring 340. After total reflection at the polished surface of the ball lens 350 to be irradiated in the direction of the blood vessel wall.
  • a hypotube having a metal window may be attached to the end of the torque coil.
  • FIG. 4A, 4B and 4C illustrate the detailed configuration of the sheath 400 of the imaging catheter, according to one embodiment.
  • 4A is a front view of the sheath 400 into which the imaging probe 300 is inserted
  • FIG. 4B is an enlarged view of one end portion of the sheath 400.
  • Figure 4c shows the principle of fastening the imaging catheter and the rotary joint.
  • the imaging probe 300 of FIG. 3A has to be rotated in a blood vessel to scan a blood vessel wall, and the imaging probe 300 is inserted into the blood vessel while being inserted into the outer shell 400 of the polymer material so as not to affect the blood vessel during the rotation.
  • the sheath 400 is fixed to either side of the rotational junction to protect the imaging probe 300 and the blood vessels of the first object when the imaging catheter is rotated.
  • the outer shell 400 may have a structure in which only the imaging probe 300 rotates in the outer shell 400.
  • the clearance between the torque coil 320 and the outer shell 400 of the imaging probe 300 is large, the rotational central axis of the imaging probe 300 will not be rotated and rotated to one central axis. If the clearance is small may cause a problem that the high-speed rotation is not sufficiently due to the friction during rotation.
  • the clearance between the imaging probe 300 and the sheath 400 should be maintained at an appropriate level, and the currently optimally designed spacing between the two is about 60-70 um.
  • the outer skin portion corresponding to the distal portion of the imaging probe is made of a transparent material.
  • the sheath 400 is fixed to the rotational junction by a part called a cap 410, and the pullback part is fixed so that the sheath 400 is fixed even if the imaging probe 300 is balanced by the pullback stage movement. May be added. Even when the imaging probe 300 is pulled back through the pullback part, only the imaging probe 300 is pulled back while the envelope 400 is fixed.
  • the pullback portion and cap 410 of the shell 400 can be seen in Figure 4b.
  • the pullback part may be positioned at an end of the outer shell 400 and may include an inner tube and an outer tube. The inner tube is present in the outer tube, and the cap 410 is fixed to the inner tube.
  • the exterior is equipped with a pullback holder (pullback holder), even if the imaging catheter is balanced, the outer shell 400 moves only the inner tube in a fixed state, the imaging probe 300 and the inner tube, the cap 410
  • pullback holder pullback holder
  • the optical connector 310 portion of the imaging catheter is rotated in the state exposed to the outside of the shell 400 to be connected to the rotary joint, the exposure length has a great effect on the high speed rotation.
  • the exposure length has a great effect on the high speed rotation.
  • the imaging catheter does not rotate in the outer shell 400 and exits to the outside.
  • the exposure length is too short, the friction in the outer shell 400 increases and the rotation is not easily achieved. It is possible to generate mechanical beats in the catheter.
  • an appropriate exposure length setting is necessary, but since this may vary according to characteristics of each imaging catheter, a means such as FIG. 4C is required to enable the adjustment of the exposure length according to the image catheter. Referring to FIG.
  • the cap 410 and the fixing portion of the inner tube may be fixed with a set screw to vary the length of the shell in the cap 410.
  • a connector holder 420 is positioned within the cap 410 so that the cap 410 and the imaging probe 300 can be simultaneously engaged when the cap 410 is fastened to the cap adapter.
  • the cap 410 and the cap connector holder 420 are connected in the form of a thread 421.
  • the cap adapter includes a spring 431. When the cap 410 is engaged with the inner tube, the cap 410 compresses the spring 431 so that when the cap 410 is mounted, the imaging probe connector is an optical adapter of the rotary joint. Is fastened to.
  • the cap 410 when releasing the fastened one, the cap 410 is pulled back slightly so that the imaging probe connector comes out of the connector holder 420 so that the imaging probe 300 is not affected by the cap 410 during rotation. ) Can only be rotated.
  • pressing the lever of the cap adapter is implemented such that the cap 410 pops out by the restoring force of the spring 431.
  • FIG 5 is a view for explaining the structure of the rotary joint 500 according to an embodiment.
  • the rotation junction part 500 receives the light irradiated by the optical coherence tomography (OCT) device and transmits the light to the imaging catheter, and rotates the imaging catheter.
  • OCT optical coherence tomography
  • the rotation junction 500 may be configured based on two fiber collimators 510 and 520.
  • the optical fiber collimators 510 and 520 will be described in detail with reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 is a view for explaining the detailed configuration of the optical fiber collimator (510, 520) included in the rotary joint 500 according to an embodiment.
  • the optical fiber collimator is connected to the optical coherence tomography apparatus and the optical fiber through the first collimator 610 receives the light, and the second collimator 620 receives the light from the first collimator 610 to deliver the imaging catheter. ) Can be separated.
  • the first collimator 610 receives the light through the optical fiber connected to the optical coherence tomography apparatus, the light is delivered to the free space, which is then transmitted to the second collimator 620 on the opposite side. .
  • the first collimator is coupled to the fixed portion 530 of the rotary joint 500
  • the second collimator is coupled to the rotating portion 540 of the rotary joint 500
  • the first collimator and the The second collimator may be arranged to be symmetrical with each other with the free space therebetween.
  • the second collimator 620 may be connected to the optical fiber having a shorter length than the first collimator 610 and may be coupled to the imaging catheter through a connector and an optical adapter.
  • the first collimator 510 of the two optical fiber collimators included in the rotation junction 500 is fixed to a metallic structure called a stationary part 530, and the second collimator 520 and the light
  • the adapter is secured to a metallic structure called a rotary part 540.
  • a bearing is positioned between the fixing part 530 and the rotating part 540, so that the rotating part 540 is rotatable in a fixed state in the fixing part 530.
  • the optical fiber collimator 520 having a short length in the portion of the rotating part 540 is provided. Even if it rotates, the light can be completely transmitted.
  • the rotating part 540 portion may be made compact using titanium, which is a lightweight material, to favor high speed rotation.
  • the short length optical fiber collimator 520 of the rotating part 540 and the optical fiber collimator 510 of the fixing part 530 should be fixed to each metal part using epoxy, and the two collimators are precisely aligned with each other. It must be aligned so that one collimator can rotate and receive light while maintaining optical transmission without large deviation.
  • a process of aligning collimators well and bonding each metal part is required, and an alignment device for this process is called a rotary junction alignment device.
  • the alignment process and the alignment device of such a rotary joint will be described with reference to FIGS. 8A and 8B below.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a structure in which the rotary joint 700 is installed in the housing 710 according to an embodiment.
  • the rotational power of the rotary joint 700 may be transmitted through a timing belt from a brushless direct current motor (BLDC). It is advantageous to use gears in view of power loss, but it is advantageous to use timing belts for high speed rotation. Therefore, power transmission method using timing belt is adopted.
  • BLDC brushless direct current motor
  • FIG. 7 the rotary joint 700 is fixed to the rotary joint housing 710 together with the motor 720.
  • the housing 710 may fix the cap of the imaging catheter (see FIG. 4C).
  • the cap adapter part is tightened.
  • FIGS. 8A and 8B illustrate a detailed structure of an alignment device for fixing a rotary joint according to an embodiment.
  • the alignment device of the rotary joint is largely a translational stage (810), a tilt stage (820), a rotor part holder (830) and a collimator holder (840) ) Can be separated.
  • the alignment device has a structure in which the rotary part holder 830 fixes the rotary part of the rotary joint, and rotates together when the rotary part of the rotary joint rotates.
  • the light source is connected to the optical fiber collimator of the rotating unit, light is emitted from the collimator. At this time, the rotating unit rotates to observe the movement of the beam using a beam profiler.
  • the position and angle of the collimator may be adjusted by using stages of the alignment device for beam alignment.
  • the alignment process is performed between the rotating part and the optical fiber collimator with a long working time epoxy.
  • the light emitted from the optical fiber collimator of the aligned rotating part to pass through the other collimator on the opposite side, it can be confirmed whether the light transmittance according to the rotation is above a certain reference.
  • the rotating part alignment process is completed.
  • the optical fiber collimator of the fixing part of the rotating joint must be aligned.
  • the mechanical part of the fixing part is in the form of a lid, so that the fixing part and the rotating part may be coupled to each other by screwing.
  • the fixing part optical fiber collimator is fixed to the mechanical part of the fixing part, and has a hole for receiving light transmitted from the rotating part. After inserting the optical fiber collimator of the fixing part fixed to the 6-axis precision stage into the hole, the light transmittance is measured by receiving the light from the optical fiber collimator of the rotating part, and the light transmittance is maximum and the deviation according to the rotation of the rotating part is Align the optical fiber collimator of the fixture in such a way that the precision stage is adjusted to a minimum.
  • the alignment is carried out with epoxy filled between the collimator and the fixing part mechanical parts before the collimator alignment process (as with the rotation part alignment), and when the epoxy is completely hardened, the optical fiber collimator of the fixing part is separated from the precision stage. To finish the alignment process as shown in Figure 8b.
  • the alignment process may be performed again by removing the epoxy and replacing it with a new collimator.
  • the alignment process may be performed again by removing the epoxy and replacing it with a new collimator.
  • FIG. 9 is a flow chart illustrating a method for high-speed coronary vessel scanning according to one embodiment.
  • the coronary vessel high-speed scanning apparatus provides a method of rapidly imaging a coronary vessel wall of a first object to be diagnosed by using light emitted from an optical coherence tomography (OCT) apparatus.
  • OCT optical coherence tomography
  • the light irradiated from the optical coherence tomography apparatus may be transmitted to the imaging catheter of the high speed scanning apparatus.
  • the rotating junction of the high speed scanning apparatus transmits light from the optical coherence tomography apparatus to the imaging catheter.
  • two collimators included in the rotating junction may be used.
  • the first collimator coupled to the fixed portion of the rotary junction receives light from the optical coherence tomography apparatus connected through the optical fiber
  • the second collimator coupled to the rotary portion of the rotary junction transmits the light from the first collimator. It receives and delivers to the imaging catheter 210.
  • the first collimator and the second collimator may be disposed to be symmetrical with each other.
  • the imaging catheter may be inserted into the blood vessel of the first object to equilibrate and rotate and irradiate the blood vessel wall with the light transmitted in operation 910.
  • the imaging catheter may be rotated by being fastened with at least one side of the rotary joint, and may be balanced by a pullback stage mounted to support at least one side of the rotary joint.
  • the imaging catheter may detect an interference signal from light backscattered by the tissue of the blood vessel wall.
  • the imaging catheter may be divided into an imaging probe and a sheath.
  • the imaging probe is inserted into the outer shell and rotates to scan the blood vessel wall of the first object using an optical fiber connected to the rotational junction, and the outer shell is fixed to one side of the rotational junction to fix the imaging catheter.
  • the blood vessel of the imaging probe and the first subject is protected during rotation.
  • the imaging probe is inserted into the outer shell and rotates, and maintains a predetermined clearance with the outer shell to prevent the central axis of rotation during the rotation.
  • the imaging catheter has an optical connector that is fastened to the rotational joint to a first side of both ends, and has one surface polished on a second side (different from the first side) to scan the blood vessel wall.
  • the ball lens can be spliced.

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Abstract

살아있는 사람의 관상동맥 혈관을 고속으로 스캐닝하는 장치가 제공된다. 상기 장치는: 제1 대상체의 혈관 내에 삽입되어 회전하면서 혈관벽을 이미징하는 이미징 카테터, 및 상기 이미징 카테터의 한 측에 체결되어 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 조사된 빛을 상기 이미징 카테터로 전달하고 상기 이미징 카테터를 회전시키는 회전접합부를 포함할 수 있다.

Description

관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치 및 방법
살아있는 사람의 관상동맥(Coronary Artery) 혈관을 고속으로 스캐닝하는 기술에 연관되며, 보다 상세하게는 사람의 관상동맥을 빠른 시간 내에 광간섭단층촬영술(Optical Coherence Tomography, OCT)로 이미징하기 위한 고속 스캐닝 장치 및 그 방법에 연관된다.
관상동맥은 심장 근육에 산소와 영양분을 공급하는 역할을 한다. 최근, 현대인의 식습관 변화 및 스트레스로 인해서 관상동맥 질환을 갖고 있는 인구가 증가하고, 현대인의 주요 사망원인으로 자리매김하게 되었다. 관상동맥 질환 중 대표적인 질환으로는 동맥경화와 심근경색을 꼽을 수 있는데, 이 중 동맥경화는 관상동맥이 다양한 요인에 의해 좁아지게 되는 질환이다. 동맥경화의 증상이 지속되어 발전하면 관상동맥을 흐르는 혈류가 감소하고 관상동맥이 막히게 되는데, 이러한 경우 심근이 괴사하게 되어 심각한 경우에 사람이 사망에 이르게 될 수 있다. 따라서 이러한 관상동맥 질환을 예방하는 것이 중요하며, 이를 위해서는 관상동맥 혈관벽을 관찰하는 이미징 기술이 중요하다.
관상동맥 질환 진단을 위한 이미징 기술로는 대표적으로 혈관조영술(angiography), 혈관 내 초음파(intravascular ultrasound, IVUS) 및 광간섭단층촬영(OCT)이 있다. 이 중 광간섭단층촬영 이미징 시스템은 뛰어난 해상도(resolution)와 민감도(sensitivity)로 혈관 이미징 기술로 각광을 받고 있으며, 임상에서 널리 사용되고 있다. 광간섭단층촬영술을 이용하여 관상동맥 혈관벽을 이미징하기 위해서는 혈관 내에 OCT 이미징용 내시경을 혈관 내에 삽입하여야 한다. 또한, 빛은 혈액에 대해 매우 높은 흡수 계수를 갖기 때문에 혈관벽을 이미징하기 위해서는 혈액을 일시적으로 조영제(contrast agent)로 대체하여 이미징을 수행해야 한다. 다만, 너무 오랫동안 대체재를 이용하는 경우 심근에 산소와 영양분이 공급되지 못하여 심근이 괴사할 수 있고, 심하면 사람이 사망에 이를 수 있기 때문에 수 초 내에 이미징을 마쳐야 한다. 이러한 이유로 관상동맥 이미징을 위한 광간섭단층촬영 이미징 시스템용 고속 스캐닝 장치 개발이 요구된다.
광간섭단층촬영술을 이용하여 살아있는 사람의 관상동맥 혈관벽 이미징을 하려는 시도는 2002년 하버드 의대 연구팀에 의해 세계 최초로 수행되었다. 프레임 속도는 초당 약 4 혹은 8 프레임이었기 때문에 제한된 이미징 시간에 관상동맥의 일부분만이 이미징이 가능했다. 이 연구를 필두로 관상동맥 질환진단을 위한 광간섭단층촬영 시스템 개발이 본격화되었다. 2세대 광간섭단층촬영술(the second generation optical coherence tomography, 2G-0CT)이 관상동맥 질환진단을 위한 광간섭단층촬영 시스템에 적용되면서 임상에 적용하는데 걸림돌이었던 이미징 속도가 향상되었다. 기준거울(reference mirror)를 움직여서 이미지를 획득하던 1세대 광간섭단층촬영술과 달리, 2세대 광간섭단층촬영술은 파장 변환 레이저를 이용하여 이미지를 획득하는 기술이다. 2세대 광간섭단층촬영술은 광 주파수 영역 이미징(optical frequency domain imaging, OFDI) 혹은 swept-source optical coherence tomography, SS-OCT)로 불린다. 광원의 파장 변환 방식의 발전으로 2세대 광간섭단층촬영술의 이미징 속도는 더욱 개선되었고, 2008년에는 하버드 연구팀이 고속의 임상용 2세대 광간섭단층촬영 시스템을 구축하여 세계 최초로 환자의 관상동맥 전부분을 초당 100 프레임 정도의 고속으로 이미징할 수 있었다. 그러나, 혈관 종방향으로의 해상도는 약 200
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정도로 혈관의 횡단면 해상도에 비해 수 배 이상 차이가 나기 때문에 정확한 관상동맥 혈관벽 이미지를 얻기에 어려움이 있다. 제한된 이미징 시간 동안 고해상도 이미지를 획득하기 위해, 이미징 속도의 개선만으로는 한계가 있으며, 이미징 과정에서 사용되는 스캐닝부(scanning part)의 속도 또한 중요한 결정인자로서 보다 개선될 필요가 있다.
일측에 따르면, 살아있는 사람의 관상동맥 혈관을 고속으로 스캐닝하는 장치가 제공된다. 상기 장치는: 제1 대상체의 혈관 내에 삽입되어 회전하면서 혈관벽을 이미징하는 이미징 카테터, 및 상기 이미징 카테터의 한 측에 체결되어 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 조사된 빛을 상기 이미징 카테터로 전달하고 상기 이미징 카테터를 회전시키는 회전접합부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 이미징 카테터는 상기 회전접합부로부터 전달받은 빛을 상기 혈관벽에 조사하고, 상기 혈관벽의 조직으로부터 후방산란(backscattering) 된 빛으로부터 간섭신호를 검출할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 장치는 상기 회전접합부의 적어도 한 측을 지지하도록 장착되어, 상기 이미징 카테터의 평형이동을 지원하는 풀백 스테이지를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 이미징 카테터의 양쪽 끝 단 중 제1 측에는 상기 회전접합부에 체결되는 광 커넥터가 부착되고, 상기 제1 측과 상이한 제2 측에는 어느 한 면이 연마된 볼 모양의 렌즈가 융착(splicing)된다.
또한, 상기 이미징 카테터는: 상기 회전접합부와 연결된 광섬유를 이용하여 상기 제1 대상체의 혈관벽을 스캐닝 하는 이미징 프로브, 및 상기 회전접합부의 한 측에 고정되어, 상기 이미징 카테터의 회전 시 상기 이미징 프로브 및 상기 제1 대상체의 혈관을 보호하는 외피를 포함하며, 상기 이미징 프로브는 상기 외피 내에 삽입되어 회전하고, 상기 외피와 미리 지정된 유격을 유지한다.
여기서, 상기 이미징 프로브는: 상기 회전접합부의 어댑터와 체결되어 상기 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 조사되는 빛을 전달받는 광 커넥터와, 스프링 형태로 감겨있는 토크코일과, 상기 광 커넥터를 통해 상기 회전접합부와 연결되고 상기 토크코일 내에 삽입되어 상기 빛을 상기 제1 대상체의 혈관벽 방향으로 가이드하는 광섬유, 및 상기 광섬유를 통해 전달받은 상기 빛을 혈관벽에 조사하는 볼 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광섬유는, 폴리미드(polyimide) 재질로 코팅된 것일 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 회전접합부는: 광섬유를 이용하여 상기 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터의 빛을 상기 이미징 카테터로 전달하는 복수 개의 시준기와, 상기 복수 개의 시준기 중 적어도 하나를 고정시키는 고정부, 및 상기 복수 개의 시준기 중 적어도 하나를 회전시키는 회전부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 복수 개의 시준기는: 상기 광간섭단층촬영(OCT) 장치와 광섬유를 통해 연결되어 빛을 전달받는 제1 시준기, 및 상기 제1 시준기로부터 상기 빛을 전달받아 상기 이미징 카테터로 전달하는 제2 시준기를 포함하며, 상기 제1 시준기는 상기 고정부에 결합되고, 상기 제2 시준기는 상기 회전부에 결합되며, 상기 제1 시준기 및 상기 제2 시준기는 서로 대칭하도록 배치될 수 있다.
다른 일측에 따르면, 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치를 이용하여 제1 대상체의 혈관벽을 스캔하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 상기 고속 스캐닝 장치의 회전접합부가 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 조사된 빛을 상기 고속 스캐닝 장치의 이미징 카테터로 전달하는 단계와, 상기 이미징 카테터가 제1 대상체의 혈관 내에 삽입되어 평형이동 및 회전이동 하면서 상기 전달받은 빛을 상기 혈관벽에 조사하는 단계, 및 상기 이미징 카테터가 상기 혈관벽의 조직으로부터 후방산란(backscattering) 된 빛으로부터 간섭신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 조사된 빛을 상기 고속 스캐닝 장치의 이미징 카테터로 전달하는 단계는: 상기 회전접합부의 고정부에 결합된 제1 시준기가, 광섬유를 통해 연결된 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 빛을 전달받는 단계, 및 상기 회전접합부의 회전부에 결합된 제2 시준기가, 상기 제1 시준기로부터 전달받은 빛을 상기 이미징 카테터로 전달하는 단계를 포함하며, 상기 제1 시준기 및 상기 제2 시준기는 서로 대칭하도록 배치될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 이미징 카테터는 상기 회전접합부의 적어도 한 측과 체결되어 회전이동 하고, 상기 회전접합부의 적어도 한 측을 지지하도록 장착된 풀백 스테이지에 의해 평형이동 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 간섭신호를 검출하는 단계는: 이미징 프로브가 외피 내에 삽입되어 회전하면서, 상기 회전접합부와 연결된 광섬유를 이용하여 상기 제1 대상체의 혈관벽을 스캐닝 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이미징 카테터의 양쪽 끝 단 중 제1 측에는 상기 회전접합부에 체결되는 광 커넥터가 부착되고, 상기 제1 측과 상이한 제2 측에는 어느 한 면이 연마된 볼 모양의 렌즈가 융착(splicing)된다.
도 1은 일실시예에 따른 광간섭단층촬영(Optical Coherence Tomography) 시스템의 관상동맥 이미징 과정을 설명하는 개념도이다.
도 2는 일실시예에 따른 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치를 도시하는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 일실시예에 따른 이미징 카테터의 이미징 프로브의 세부구성을 설명하는 도면이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 일실시예에 따른 이미징 카테터의 외피의 세부구성을 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 회전 접합부의 구조를 설명하는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 회전 접합부의 세부구성을 설명하는 도면이다.
도 7은 일실시예에 따라 회전 접합부가 하우징에 설치된 구조를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 일실시예에 따라 회전 접합부를 고정하는 정렬장치의 세부 구조를 설명하는 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 방법을 도시하는 흐름도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 광간섭단층촬영(Optical Coherence Tomography) 시스템의 관상동맥 이미징 과정을 설명하는 개념도이다.
일반적으로, 살아있는 사람의 관상동맥을 이미징하기 위한 기술로는 혈관 조영술(angiography), 혈관 내 초음파(intravascular ultrasound, IVUS), 광간섭단층촬영(OCT) 등 다양한 기술이 이용된다. 이 중에서, 광간섭단층촬영 기술은 비교적 높은 해상도와 민감도로 인해 임상에서 활발히 사용되고 있는데, 이러한 광간섭단층촬영술을 이용하여 관상동맥 혈관벽을 이미징 하기 위해서는 혈관 내에 내시경을 삽입하여 빠른 시간 내에 이미징을 수행하여야 한다.
광간섭단층촬영 시스템은 크게 레이저부(laser part), 간섭계 및 감지부(interferometer and detection part), 데이터 획득부(data acquisition part) 및 스캐닝부(scanning part)로 구분될 수 있다. 도 1에서는, 광간섭단층촬영 시스템을 이용한 관상동맥 진단 시 제한된 시간 동안 고해상도의 이미지를 획득하기 위해, 상기 스캐닝부가 고속에 최적화되도록 구현하는 방법을 설명하고자 한다.
도 1을 참조하면, 상기 광간섭단층촬영 시스템의 스캐닝부는 인체의 혈관 내에 삽입되는 이미징 카테터(Imaging Catheter, 110)와 상기 이미징 카테터(110)를 회전시키는 회전접합부(Rotary Junction, 120), 그리고 상기 이미징 카테터(110)를 평형이동 시키는 풀백 스테이지(Pullback Stage, 130)로 구성된다.
이미징 카테터(110)는 진단 대상인 제1 대상체(100)의 대퇴부 정맥을 통해 혈관 내로 삽입된 후, 관상동맥까지 도달하여 혈관벽을 이미징 한다. 여기서, 이미징이란, 혈관벽에 빛을 조사(irradiance)하여 혈관벽 조직으로부터 후방산란(backscattering) 된 빛을 받아 간섭신호를 검출하는 과정을 의미한다. 제1 대상체(100)의 혈관벽을 이미징 하기 위해, 이미징 카테터(110)는 OCT 시스템(140)으로부터 전달받은 빛을 혈관벽 조직에 조사하고, 상기 혈관벽 조직에 의해 후방산란 된 빛을 수광하여 다시 OCT 시스템(140)으로 전달할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 이미징 카테터(110)가 혈관벽의 어느 한 지점에 빛을 조사하는 경우, OCT 시스템(140)에서는 (상기 후방산란 된 빛을 통해) 상기 혈관벽의 깊이 방향으로의 정보를 한꺼번에 획득할 수 있어 단층촬영이 가능해진다. 이 때, 상기 이미징 카테터(110)는 혈관벽에 빛을 조사하여 후방산란 된 빛을 받는 과정에서 1회전 하면서 하나의 혈관 단면 영상을 획득하게 되는데, 혈관벽에 대한 3차원 영상을 획득하기 위해서는 상기 이미징 카테터(110)가 회전하는 동시에 평형이동 할 필요가 있다. 상기 이미징 카테터(110)의 회전 및 평형이동을 위해서는 회전접합부(120) 및 풀백 스테이지(130)가 필요하다.
회전접합부(120)는 상기 이미징 카테터(110)에 체결될 수 있는 구조로서, OCT 시스템(140)으로부터 수신한 빛을 상기 이미징 카테터(110)로 전달하는 동시에 상기 이미징 카테터(110)를 회전시킬 수 있다. 또한, 상기 이미징 카테터(110)의 평형이동을 추가적으로 지원하기 위해, 회전접합부(120)는 상기 이미징 카테터(110)가 체결된 상태에서 풀백 스테이지(130)에 장착된다.
풀백 스테이지(130)는 평형이동이 가능한 구조로서, 이미징 카테터(110)와 체결된 회전접합부(120)를 풀백 스테이지(130) 상에 장착함으로써 상기 이미징 카테터(110)가 상기 제1 대상체(100)의 혈관 내에서 평형이동 할 수 있도록 지원한다.
도 2는 일실시예에 따른 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치(200)를 도시하는 블록도이다.
관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치(200)는 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 조사되는 빛을 이용하여 진단 대상인 제1 대상체의 관상동맥 혈관벽을 빠른 속도로 이미징 한다. 상기 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치(200)는 이미징 카테터(210), 회전 접합부(220) 및 풀백 스테이지(230)를 포함할 수 있다. 다만, 상기 풀백 스테이지(230)는 선택적인(optional) 구성으로서, 일부 실시예에서는 상기 풀백 스테이지(230)가 생략될 수도 있다.
먼저, 이미징 카테터(210)는 상기 제1 대상체의 혈관 내에 삽입되어 회전하면서 혈관벽을 이미징 할 수 있다. 이미징 카테터(210)는 광간섭단층촬영 장치로부터 조사되는 빛을 회전접합부(220)를 통해 전달받아 상기 제1 대상체의 혈관벽에 조사하고, 상기 혈관벽의 조직에 의해 후방산란(backscattering) 되는 빛으로부터 간섭신호를 검출한다. 이를 위해, 상기 이미징 카테터(210)의 양쪽 끝 단 중 제1 측에는 상기 회전접합부(220)에 체결되는 광 커넥터가 부착되고, 다른 끝 단인 (상기 제1 측과는 상이한)제2 측에는 어느 한 면이 연마된 형태의 볼 렌즈가 융착(splicing) 될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 이미징 카테터(210)는 상기 회전접합부(220)와 연결된 광섬유를 이용하여 상기 제1 대상체의 혈관벽을 스캐닝 하는 이미징 프로브(imaging probe)와, 상기 회전접합부(220)의 한 측에 고정되어 상기 이미징 카테터의 회전 시 상기 이미징 프로브 및 상기 제1 대상체의 혈관을 보호하는 외피(sheath)로 구분될 수 있다. 이미징 카테터(210)가 상기 제1 대상체의 혈관벽을 이미징하는 과정에서, 상기 이미징 프로브는 상기 외피 내에 삽입되어 회전하며, 회전 시 회전중심축이 흔들리는 것을 방지하기 위해 상기 외피와 미리 지정된 유격을 유지한다. 또한, 상기 이미징 프로브는 광 커넥터, 토크코일, 광섬유 및 볼 렌즈를 포함한다. 상기 광 커넥터는 상기 광간섭단층촬영 장치로부터 조사되는 빛을 전달받기 위해 상기 회전접합부(220)의 어댑터와 체결되는 부분이다. 상기 토크코일은 이미징 카테터(210)의 회전을 위해 스프링 형태로 촘촘히 감겨있는 부분으로, 고속 회전에도 버틸 수 있도록 다중으로 제작될 수 있고, 외부에 테플론 코팅(teflon coating) 처리하여 회전 시 마찰력을 줄일 수 있다. 상기 광섬유는 상기 광 커넥터를 통해 상기 회전접합부(220)와 연결되고, 상기 토크코일 내에 삽입되어 상기 빛을 상기 제1 대상체의 혈관벽 방향으로 가이드한다. 이 때, 상기 광섬유는 이미징 카테터(210)가 혈관 내에서 회전하면서 받는 외력(이를 테면, 굴곡진 혈관 내에서 비틀림이나 구부러짐)을 버티기 위해 폴리미드(polymide) 재질로 코팅된 것일 수 있다. 그리고 상기 볼 렌즈는 상기 광섬유를 통해 전달받은 상기 빛을 상기 혈관벽에 조사하는데, 상기 빛이 전반사를 통해 상기 혈관벽으로 조사될 수 있도록 어느 한 면이 연마된 형태이며, 상기 볼 렌즈를 보호하기 위해 상기 토크코일의 끝 단에 하이포튜브(hypotube)가 부착될 수 있다. 상기 이미징 카테터(210)의 세부 구성에 대해서는 도 3a, 도 3b와 도 4a, 도 4b, 도 4c를 참조하여 상세히 설명한다.
회전접합부(220)는 이미징 카테터(210)의 한 측에 체결되어 상기 광간섭단층촬영 장치로부터 조사되는 빛을 상기 이미징 카테터(210)로 전달하고, 상기 이미징 카테터(210)를 회전시킬 수 있다. 상기 회전접합부(220)는 광섬유를 이용하여 상기 광간섭단층촬영 장치로부터의 빛을 상기 이미징 카테터(210)로 전달 하는 복수 개의 시준기와, 상기 복수 개의 시준기 중 적어도 하나를 고정시키는 고정부, 및 상기 복수 개의 시준기 중 적어도 하나를 회전시키는 회전부를 포함한다. 상기 복수 개의 시준기는 상기 광간섭단층촬영 장치와 광섬유를 통해 연결되어 빛을 전달받는 제1 시준기와, 상기 제1 시준기로부터 상기 빛을 전달받아 상기 이미징 카테터(210)로 전달하는 제2 시준기를 포함하며, 상기 제1 시준기는 상기 고정부에 결합되고 상기 제2 시준기는 상기 회전부에 결합되는 구조일 수 있다. 또한, 상기 제1 시준기 및 상기 제2 시준기는 서로 대칭하도록 배치될 수 있다. 상기 회전접합부(220)의 세부 구성에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
풀백 스테이지(230)는 회전접합부(220)의 적어도 한 측을 지지하도록 장착되며, 상기 이미징 카테터(210)의 평형이동을 지원할 수 있다. 이미징 카테터(210)와 체결된 회전접합부(220)가 풀백 스테이지(230)의 어느 한 측에 장착되는 경우, 상기 풀백 스테이지(230)가 평형이동 함으로써 상기 이미징 카테터(110)의 혈관 내 평형이동이 가능하다.
도 3a 및 도 3b는 일실시예에 따른 이미징 카테터의 이미징 프로브(300)의 세부구성을 설명하는 도면이다. 도 3a는 이미징 프로브(300)의 정면도이고, 도 3b는 이미징 프로브(300)의 한쪽 끝 단 부분을 확대한 도면이다.
이미징 카테터는 크게 도 3a, 도 3b의 이미징 프로브(imaging probe)와 도 4a, 도 4b, 도 4c의 외피(sheath)로 구분된다. 먼저, 이미징 프로브(300)는 회전접합부와 연결된 광섬유를 이용하여 상기 제1 대상체의 혈관벽을 스캐닝 하는 부분으로, 광 커넥터(310), 토크코일(320), 볼 렌즈(350)를 포함할 수 있다. 또한, 이미징 프로브(300)는 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터의 빛을 말단 부분에까지 전달하기 위해 충분히 긴 길이의 광섬유를 포함하며, 회전접합부와 체결되어 상기 광간섭단층촬영 장치로부터의 빛을 전달받아 제1 대상체의 혈관 내에서 회전 및 평형이동하면서 혈관벽 이미징을 수행한다. 상기 광섬유가 상기 회전접합부와 연결되기 위해, 이미징 프로브(300)의 양쪽 끝 단 중 제1 측에는 광 커넥터가 부착된다. 일반적으로 사용되는 광섬유는 아크릴 도료(acrylic)로 외부를 코팅된 형태이지만, 이는 회전 시 받게되는 비틀림이나 굴곡진 혈관 내에서의 구부러짐에 적합하지 않다. 따라서, 이러한 비틀림이나 구부러짐과 같은 외력에 잘 버티기 위해, 상기 이미징 프로브(300)는 폴리미드(polyimide) 재질로 코팅된 광섬유를 채택하여 이용할 수 있다. 폴리미드 재질에 의한 코팅의 경우, 아크릴 도료보다 더 얇게 코팅이 가능하면서도, 외력에 잘 버틸 수 있어 고속 회전을 하기에 보다 적합하기 때문이다.
도 3a에서, 광 커넥터(310)는 상기 광간섭단층촬영 장치로부터 조사되는 빛을 전달받기 위해 상기 회전접합부의 광섬유 시준기 및 어댑터와 체결되는 부분이다. 또한, 이미징 프로브(300)는 혈관 내 회전이 용이하도록 스프링 형태로 감겨있는 토크코일(320)을 포함한다. 상기 토크코일(320)은 이미징 프로브(300)가 상기 제1 대상체의 관상동맥까지 도달하는 과정에서 거쳐야 하는 굴곡진 혈관 내에서 용이하게 회전할 수 있도록 스프링 형태로 촘촘히 감겨있는 부분으로, 고속 회전에도 버틸 수 있도록 2겹 이상의 다중으로 제작될 수 있고, 외부에 테플론 코팅(teflon coating) 처리하여 회전 시 마찰력을 줄일 수 있다. 이미징 프로브(300)에 포함되는 상기 광섬유는 상기 토크코일(320) 내에 삽입되어 고정된 상태에서 상기 혈관벽 이미징에 이용된다.
한편, 이미징 프로브(300)의 양쪽 끝 단 중 광 커넥터(310)가 부착되지 않은 제2측에는 어느 한 면이 연마된 형태의 볼 렌즈(350)가 융착되며, 이는 도 3b와 같이 도시된다. 상기 토크코일(320)에 삽입된 광섬유는 상기 회전접합부로부터 전달받은 빛을 볼 렌즈(350)로 가이드 한다. 혈관벽을 이미징 하기 위해서는 상기 혈관벽 방향으로 빛이 조사되어야 한다. 이를 위해, 어느 한 면이 연마된 형태의 볼 렌즈(350)를 상기 토크코일(320)의 말단에 융착시키며, 상기 광섬유를 통해 가이딩 되어 온 빛이 방사선 불투과성 링(340)을 통과하여 상기 볼 렌즈(350)의 연마된 면에서 전반사된 후 상기 혈관벽 방향으로 조사되도록 한다. 또한, 상기 볼 렌즈(350)를 보호하기 위해, 금속 재질의 윈도우(window)가 있는 하이포튜브(hypotube)가 상기 토크코일의 끝 단에 부착될 수 있다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 일실시예에 따른 이미징 카테터의 외피(400)의 세부구성을 설명하는 도면이다. 도 4a는 이미징 프로브(300)가 삽입되는 외피(400)의 정면도이고, 도 4b는 외피(400)의 한쪽 끝 단 부분을 확대한 도면이다. 또한, 도 4c는 이미징 카테터와 회전접합부의 체결되는 원리를 나타낸다.
도 3a의 이미징 프로브(300)는 혈관벽 스캐닝을 위해 혈관 내에서 회전해야 하는데, 회전 시 혈관에 영향을 주지 않도록 폴리머 재질의 외피(400)에 삽입된 상태에서 상기 혈관에 삽입된다
외피(400)는 회전접합부의 어느 한 측에 고정되어, 상기 이미징 카테터의 회전 시 상기 이미징 프로브(300) 및 상기 제1 대상체의 혈관을 보호한다. 이로 인해, 상기 이미징 카테터가 상기 제1 대상체의 혈관 내에 삽입되어 회전하더라도, 외피(400)는 고정된 상태에서 상기 이미징 프로브(300)만 상기 외피(400) 내에서 회전하는 구조일 수 있다. 이 때, 이미징 프로브(300)의 토크코일(320)과 외피(400) 사이의 유격이 크면 상기 이미징 프로브(300)의 회전 시 회전 중심축이 흔들리면서 하나의 중심축으로 회전하지 못할 것이고, 반대로 상기 유격이 작으면 회전 시 마찰로 인해 고속 회전이 충분히 이루어지지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 이미징 프로브(300)와 외피(400) 사이의 유격이 적절한 수준에서 유지되어야 하며, 현재 최적설계된 둘 사이 간격은 약 60-70 um정도이다. 또한, 이미징 프로브(300)의 볼 렌즈(350) 부분에서 혈관벽 쪽으로 빛이 조사되어야 하므로, 상기 이미징 프로브의 말단 부분에 대응하는 외피 부분은 투명한 재질로 제작된다.
외피(400)는 캡(cap, 410)이라는 부품에 의해 회전 접합부에 고정되며, 이미징 프로브(300)가 풀백 스테이지 움직임에 의해 평형이동하더라도 외피(400)는 고정되도록 하기 위해 풀백부(pullback part)가 추가될 수 있다. 상기 풀백부를 통해, 상기 이미징 프로브(300)가 풀백하는 경우에도 외피(400)는 고정된 상태에서 상기 이미징 프로브(300)만 풀백된다. 상기 외피(400)의 풀백부 및 캡(410)은 도 4b에서 확인할 수 있다. 상기 풀백부는 외피(400) 끝단에 위치하며, 내관(inner tube)과 외관(outer tube)으로 구성될 수 있다. 상기 내관은 상기 외관 내에 존재하고, 상기 내관에는 캡(410)이 고정되어 있다. 또한, 상기 외관에는 풀백 고정부(pullback holder)가 장착되어, 이미징 카테터가 평형이동 하더라도 외피(400)는 고정된 상태에서 상기 내관만 움직이며, 상기 이미징 프로브(300)와 내관, 캡(410)이 함께 회전접합부에 체결되어 움직이는 구조로 이해될 수 있다.
한편, 이미징 카테터의 광 커넥터(310) 부분은 회전접합부와 연결되기 위해서 외피(400)의 외부로 노출된 상태에서 회전하게 되는데, 이 때 노출 길이가 고속 회전에 큰 영향을 주게 된다. 이를 테면, 상기 노출 길이가 너무 길면 외피(400) 내에서 이미징 카테터가 회전하지 못하고 외부로 빠져나오게 되며, 반대로 상기 노출 길이가 너무 짧으면 외피(400) 내 마찰이 커져 회전이 용이하게 이루어지지 못하고 이미징 카테터 안에서 기계적 진동(beating)을 발생시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해서는, 적절한 노출 길이 설정이 필요하지만, 이는 이미징 카테터마다의 특성에 따라 달라질 수 있으므로, 이미지 카테터에 따라 상기 노출 길이의 조절이 가능하도록 도 4c와 같은 수단이 필요하다. 도 4c를 참조하면, 캡(410) 내의 외피 길이를 가변할 수 있도록 캡(410)과 내관의 고정부를 고정 나사(set screw)로 고정시킨다. 또한, 캡(410)이 캡 어댑터(cap adaptor)에 체결될 때 상기 캡(410)과 이미징 프로브(300)가 동시에 체결될 수 있도록 커넥터 홀더(connector holder, 420)가 상기 캡(410) 내에 위치하며, 상기 캡(410)과 상기 캡 커넥터 홀더(420)는 스레드(thread, 421) 형태로 연결된다. 상기 캡 어댑터는 스프링(431)을 포함하고 있는데, 상기 캡(410)이 상기 내관과 체결될 때 스프링(431)을 압축시켜 상기 캡(410)이 장착될 때 이미징 프로브 커넥터가 회전 접합부의 광 어댑터에 체결된다. 또한, 체결된 것을 해제하는 경우에는, 상기 캡(410)이 약간 뒤로 빠지면서 상기 이미징 프로브 커넥터가 커넥터 홀더(420)로부터 빠져나오도록 하여, 회전 시 캡(410)의 영향을 받지 않고 이미징 프로브(300)만 회전될 수 있다. 이미징 카테터를 해제할 때에는 상기 캡 어댑터의 레버(lever)를 누르면 상기 캡(410)이 스프링(431)의 복원력에 의하여 튀어나오도록 구현된다.
도 5는 일실시예에 따른 회전접합부(500)의 구조를 설명하는 도면이다.
회전접합부(500)는 광간섭단층촬영(OCT) 장치로 조사되는 빛을 전달받아 이미징 카테터로 전달하는 동시에, 상기 이미징 카테터를 회전시키는 역할을 수행한다. 회전 접합부(500)는 두 개의 광섬유 시준기(fiber collimator, 510 및 520)를 기반으로 구성될 수 있다. 상기 광섬유 시준기(510, 520)에 대해서는 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 일실시예에 따른 회전 접합부(500)에 포함되는 광섬유 시준기(510, 520)의 세부구성을 설명하는 도면이다.
상기 광섬유 시준기는 광간섭단층촬영 장치와 광섬유를 통해 연결되어 빛을 전달받는 제1 시준기(610)와, 상기 제1 시준기(610)로부터 상기 빛을 전달받아 이미징 카테터로 전달하는 제2 시준기(620)로 구분될 수 있다. 상기 제1 시준기(610)가 광간섭단층촬영 장치와 연결된 광섬유를 통해 빛을 전달받으면 상기 빛이 자유 공간(free space)으로 전달되고, 이는 다시 맞은 편의 제2 시준기(620)로 전달되는 방식이다. 이 때, 상기 제1 시준기는 회전 접합부(500)의 고정부(530)에 결합되고, 상기 제2 시준기는 회전 접합부(500)의 회전부(540)에 결합되는 구조이며, 상기 제1 시준기 및 상기 제2 시준기는 상기 자유 공간을 사이에 두고 서로 대칭하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 시준기(620)는 제1 시준기(610)에 비해 짧은 길이의 광섬유로 연결되어, 커넥터 및 광 어댑터(optical adaptor)를 통해 이미징 카테터와 체결될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 회전 접합부(500)에 포함되는 두 개의 광섬유 시준기 중 제1 시준기(510)는 고정부(stationary part, 530)라는 금속성 구조물에 고정되고, 제2 시준기(520) 및 광 어댑터는 회전부(rotary part, 540)라는 금속성 구조물에 고정된다. 또한, 상기 고정부(530) 및 상기 회전부(540) 사이에는 베어링(bearing)이 위치하고 있어, 상기 회전부(540)가 상기 고정부(530) 내에 위치 고정된 상태에서 회전이 가능한 구조이다. 도 5의 회전접합부(500)에서는, 두 개의 시준기(510, 520)를 이용하여 광간섭단층촬영 장치로부터의 빛을 이미지 카테터로 전달하기 때문에 회전부(540) 부분의 짧은 길이의 광섬유 시준기(520)가 회전하더라도 상기 빛을 온전히 전달받을 수 있다. 또한, 상기 회전부(540) 부분은 고속 회전에 유리하도록 경량 재질인 티타늄을 이용하여 소형으로 제작될 수 있다.
한편, 상기 회전부(540)의 짧은 길이 광섬유 시준기(520)와 상기 고정부(530)의 광섬유 시준기(510)는 각 금속부에 에폭시를 이용하여 고정되어야 하며, 두 개의 시준기가 정밀하게 축이 맞도록 정렬되어 있어야 한쪽 시준기가 회전하면서 광 투과율(optical transmission)이 큰 편차 없이 유지되면서 빛을 전달받을 수 있다. 이를 위해, 시준기들을 잘 정렬하여 각 금속부에 본딩하는 과정이 필요하고, 이 과정을 위한 정렬 장치를 회전 접합부 정렬 장치(rotary junction alignment device)라고 한다. 이러한 회전 접합부의 정렬 과정 및 정렬 장치에 대해서는 아래 도 8a 및 도 8b에서 설명한다.
도 7은 일실시예에 따라 회전 접합부(700)가 하우징(710)에 설치된 구조를 나타내는 도면이다.
회전 접합부(700)의 회전 동력은 브러시리스 직류 모터(Brush-less Direct Current motor, BLDC)로부터 타이밍 밸트를 통해 전달받을 수 있다. 동력 손실을 고려하면 기어를 이용하는 것이 유리하지만, 고속 회전을 위해서는 타이밍 밸트를 이용하는 것이 유리하기 때문이다. 따라서 타이밍밸트를 이용한 동력 전달 방식을 채택하였다. 도 7과 같이, 회전 접합부(700)는 상기 모터(720)와 함께 회전 접합부 하우징(710)에 고정되는 구조이며, 상기 하우징(710)에는 이미징 카테터의 캡(도 4c 참조)을 고정시킬 수 있는 캡 어댑터 부분이 체결된다.
도 8a 및 도 8b는 일실시예에 따라 회전 접합부를 고정하는 정렬장치의 세부 구조를 설명하는 도면이다.
회전 접합부의 회전부의 기계적 파트와 회전 광섬유 시준기를 에폭시로 고정하기 전에, 상기 회전 광섬유 시준기의 회전에 따른 광 전달률의 편차가 크지 않고 일정 수준으로 유지하기 위해 광섬유 시준기를 정렬할 수 있는 장치가 필요하다.
도 8a에서 볼 수 있듯이, 회전접합부의 정렬 장치는 크게 평형 이동 스테이지(translational stage, 810), 경사 스테이지(tilt stage, 820), 회전부 홀더(Rotor part holder, 830) 및 시준기 홀더(Collimator holder, 840)로 구분될 수 있다. 상기 정렬장치는 상기 회전부 홀더(830)가 회전접합부의 회전부를 고정시키는 구조로서, 상기 회전접합부의 회전부가 회전할 때 함께 회전한다. 상기 회전부의 광섬유 시준기에 광원을 연결하면 빛이 시준기로부터 방출되는데, 이 때 상기 회전부를 회전하면서 빔 프로파일러(beam profiler) 등을 이용하여 빔의 움직임을 살핀다. 빔 정렬이 제대로 이루어진 경우에는 회전에 따라 거의 움직임이 없으나, 빔 정렬이 달 수행되지 않은 경우에는 빔 정렬을 위해 정렬 장치의 스테이지들을 이용하여 시준기의 위치 및 각도를 조절할 수 있다. 이를 위해, 상기 정렬 장치를 회전부에 고정시키기에 앞서, 상기 회전부와 광섬유 시준기 사이를 작업 시간이 긴 에폭시로 채우고 정렬 과정을 진행한다. 이 때, 상기 회전부의 광학적 성능을 정량적으로 측정하기 위해, 정렬된 회전부의 광섬유 시준기로부터 방출된 빛을 반대쪽의 다른 시준기를 통과하도록 하여 회전에 따른 광 투과율이 일정 기준 이상이 되는지 확인할 수 있다. 상기 회전부와 광섬유 시준기 사이를 채워넣은 에폭시가 굳어진 상태에서, 상기 정렬 장치를 상기 회전부로부터 분리시키면 회전부 정렬과정이 완료된다.
상기 회전부 정렬과정이 완료된 이후에는, 회전접합부의 고정부 부분의 광섬유 시준기를 정렬해야 한다. 상기 고정부의 기계적 부품은 뚜껑 형태로 되어 있어 나사 체결로 상기 고정부 및 상기 회전부가 서로 결합될 수 있다. 상기 고정부의 기계적 부품에는 고정부 광섬유 시준기가 고정되며, 상기 회전부로부터 전달되는 빛을 받을 수 있는 구멍이 있다. 6축 정밀 스테이지에 고정되어 있는 고정부의 광섬유 시준기를 상기 구멍 안으로 삽입한 후, 회전부의 광섬유 시준기로부터 오는 빛을 전달받아 광 투과율을 측정하며, 광 투과율이 최대이면서 상기 회전부의 회전에 따른 편차가 최소가 되도록 정밀 스테이지를 조절하는 방식으로, 상기 고정부의 광섬유 시준기를 정렬한다. 이 때, (회전부 정렬 시와 마찬가지로) 시준기 정렬 과정에 앞서 시준기와 고정부 기계적 부품 사이에 에폭시로 채워넣은 상태에서 정렬을 진행하며, 에폭시가 완전히 굳으면 상기 고정부의 광섬유 시준기를 정밀 스테이지에서 분리하여 도 8b와 같이 고정부 정렬과정을 마무리한다.
상술한 바와 같이, 정렬 과정에 앞서 에폭시를 이용함으로써, 정렬 과정 중 광 투과율에 이상이 있으면 에폭시를 제거하고 새로운 시준기로 교체하여 다시 정렬 과정을 진행할 수 있다. 또한, 두 개의 시준기 정렬 과정 중, 고정부의 시준기에만 문제가 있다면 상기 고정부의 시준기를 고정하는 뚜껑 형태의 기계적 파트에서 나사를 풀어 다시 제작 가능하고, 회전부에 대해서는 처음부터 다시 제작할 필요가 없으므로, 제작이 용이하다는 장점이 있다.
도 9는 일실시예에 따른 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 방법을 도시하는 흐름도이다.
관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치는 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 조사되는 빛을 이용하여 진단 대상인 제1 대상체의 관상동맥 혈관벽을 빠른 속도로 이미징 하는 방법을 제공한다.
단계 910에서는, 상기 광간섭단층촬영 장치로부터 조사된 빛이 상기 고속 스캐닝 장치의 이미징 카테터로 전달될 수 있다. 단계 910에서, 상기 고속 스캐닝 장치의 회전접합부는 상기 광간섭단층촬영 장치로부터의 빛을 상기 이미징 카테터로 전달하는데, 이를 위해 상기 회전접합부에 포함되는 두 개의 시준기가 이용될 수 있다. 상기 회전접합부의 고정부에 결합되는 제1 시준기는 광섬유를 통해 연결된 상기 광간섭단층촬영 장치로부터 빛을 전달받고, 상기 회전접합부의 회전부에 결합되는 제2 시준기는 상기 제1 시준기로부터 상기 빛을 전달받아 상기 이미징 카테터(210)로 전달한다. 이 때, 상기 제1 시준기 및 상기 제2 시준기는 서로 대칭하도록 배치될 수 있다.
단계 920에서는, 상기 이미징 카테터가 상기 제1 대상체의 혈관 내에 삽입되어 평형이동 및 회전이동 하면서, 단계 910에서 전달받은 빛을 상기 혈관벽에 조사할 수 있다. 여기서, 상기 이미징 카테터는 상기 회전접합부의 적어도 한 측과 체결되어 회전이동 하고, 상기 회전접합부의 적어도 한 측을 지지하도록 장착된 풀백 스테이지에 의해 평형이동 할 수 있다.
단계 930에서는, 상기 이미징 카테터가 상기 혈관벽의 조직에 의해 후방산란(backscattering) 된 빛으로부터 간섭신호를 검출할 수 있다. 상기 이미징 카테터는 이미징 프로브(imaging probe) 및 외피(sheath)로 구분될 수 있다. 단계 930에서, 상기 이미징 프로브는 상기 외피 내에 삽입되어 회전하면서 상기 회전접합부와 연결된 광섬유를 이용하여 상기 제1 대상체의 혈관벽을 스캐닝하고, 상기 외피는 상기 회전접합부의 한 측에 고정되어 상기 이미징 카테터의 회전 시 상기 이미징 프로브 및 상기 제1 대상체의 혈관을 보호한다. 이 때, 상기 이미징 프로브는 상기 외피 내에 삽입되어 회전하며, 회전 시 회전중심축이 흔들리는 것을 방지하기 위해 상기 외피와 미리 지정된 유격을 유지한다. 상기 이미징 카테터는 혈관벽 스캐닝을 위해, 양쪽 끝 단 중 제1 측에는 상기 회전접합부에 체결되는 광 커넥터가 부착되고, 다른 끝 단인 (상기 제1 측과는 상이한)제2 측에는 어느 한 면이 연마된 형태의 볼 렌즈가 융착(splicing) 될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 제1 대상체의 혈관 내에 삽입되어 회전하면서 혈관벽을 이미징하는 이미징 카테터; 및
    상기 이미징 카테터의 한 측에 체결되어, 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 조사된 빛을 상기 이미징 카테터로 전달하고 상기 이미징 카테터를 회전시키는 회전접합부
    를 포함하는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미징 카테터는,
    상기 회전접합부로부터 전달받은 빛을 상기 혈관벽에 조사하고, 상기 혈관벽의 조직으로부터 후방산란(backscattering) 된 빛으로부터 간섭신호를 검출하는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전접합부의 적어도 한 측을 지지하도록 장착되어, 상기 이미징 카테터의 평형이동을 지원하는 풀백 스테이지
    를 더 포함하는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미징 카테터의 양쪽 끝 단 중 제1 측에는 상기 회전접합부에 체결되는 광 커넥터가 부착되고, 상기 제1 측과 상이한 제2 측에는 어느 한 면이 연마된 볼 모양의 렌즈가 융착(splicing) 되는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이미징 카테터는,
    상기 회전접합부와 연결된 광섬유를 이용하여 상기 제1 대상체의 혈관벽을 스캐닝 하는 이미징 프로브; 및
    상기 회전접합부의 한 측에 고정되어, 상기 이미징 카테터의 회전 시 상기 이미징 프로브 및 상기 제1 대상체의 혈관을 보호하는 외피
    를 포함하며,
    상기 이미징 프로브는 상기 외피 내에 삽입되어 회전하고, 상기 외피와 미리 지정된 유격을 유지하는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이미징 프로브는,
    상기 회전접합부의 어댑터와 체결되어 상기 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 조사되는 빛을 전달받는 광 커넥터;
    스프링 형태로 감겨있는 토크코일;
    상기 광 커넥터를 통해 상기 회전접합부와 연결되고, 상기 토크코일 내에 삽입되어 상기 빛을 상기 제1 대상체의 혈관벽 방향으로 가이드하는 광섬유; 및
    상기 광섬유를 통해 전달받은 상기 빛을 혈관벽에 조사하는 볼 렌즈
    를 포함하는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광섬유는, 폴리미드(polyimide) 재질로 코팅된 것인 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전접합부는,
    광섬유를 이용하여 상기 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터의 빛을 상기 이미징 카테터로 전달하는 복수 개의 시준기;
    상기 복수 개의 시준기 중 적어도 하나를 고정시키는 고정부; 및
    상기 복수 개의 시준기 중 적어도 하나를 회전시키는 회전부
    를 포함하는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 시준기는,
    상기 광간섭단층촬영(OCT) 장치와 광섬유를 통해 연결되어 빛을 전달받는 제1 시준기; 및
    상기 제1 시준기로부터 상기 빛을 전달받아 상기 이미징 카테터로 전달하는 제2 시준기
    를 포함하며,
    상기 제1 시준기는 상기 고정부에 결합되고, 상기 제2 시준기는 상기 회전부에 결합되며, 상기 제1 시준기 및 상기 제2 시준기는 서로 대칭하도록 배치되는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치.
  10. 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 장치가 제1 대상체의 혈관벽을 스캔하는 방법에 있어서,
    상기 고속 스캐닝 장치의 회전접합부가 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 조사된 빛을 상기 고속 스캐닝 장치의 이미징 카테터로 전달하는 단계;
    상기 이미징 카테터가 상기 제1 대상체의 혈관 내에 삽입되어 평형이동 및 회전이동 하면서 상기 전달받은 빛을 상기 혈관벽에 조사하는 단계; 및
    상기 이미징 카테터가 상기 혈관벽의 조직으로부터 후방산란(backscattering) 된 빛으로부터 간섭신호를 검출하는 단계
    를 포함하는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 조사된 빛을 상기 고속 스캐닝 장치의 이미징 카테터로 전달하는 단계는,
    상기 회전접합부의 고정부에 결합된 제1 시준기가, 광섬유를 통해 연결된 광간섭단층촬영(OCT) 장치로부터 빛을 전달받는 단계; 및
    상기 회전접합부의 회전부에 결합된 제2 시준기가, 상기 제1 시준기로부터 전달받은 빛을 상기 이미징 카테터로 전달하는 단계
    를 포함하며, 상기 제1 시준기 및 상기 제2 시준기는 서로 대칭하도록 배치되는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 이미징 카테터는,
    상기 회전접합부의 적어도 한 측과 체결되어 회전이동 하고, 상기 회전접합부의 적어도 한 측을 지지하도록 장착된 풀백 스테이지에 의해 평형이동 하는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 간섭신호를 검출하는 단계는,
    이미징 프로브가 외피 내에 삽입되어 회전하면서, 상기 회전접합부와 연결된 광섬유를 이용하여 상기 제1 대상체의 혈관벽을 스캐닝 하는 단계
    를 더 포함하는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 이미징 카테터의 양쪽 끝 단 중 제1 측에는 상기 회전접합부에 체결되는 광 커넥터가 부착되고, 상기 제1 측과 상이한 제2 측에는 어느 한 면이 연마된 볼 모양의 렌즈가 융착(splicing) 되는 관상동맥 혈관 고속 스캐닝 방법.
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