WO2017142376A1 - Non-label imaging system for selective microscopy of peripheral nerve - Google Patents

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WO2017142376A1
WO2017142376A1 PCT/KR2017/001823 KR2017001823W WO2017142376A1 WO 2017142376 A1 WO2017142376 A1 WO 2017142376A1 KR 2017001823 W KR2017001823 W KR 2017001823W WO 2017142376 A1 WO2017142376 A1 WO 2017142376A1
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PCT/KR2017/001823
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유정선
이태린
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서울대학교 산학협력단
재단법인 차세대융합기술연구원
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons

Abstract

Disclosed according to an embodiment of the present disclosure is a system and method for selectively imaging peripheral nerves rather than other tissues such as muscles, vessels, adipose tissues, ligaments, etc., without external labels, in which intensive reflective light emitted at a specific excitation wavelength from the peripheral nerve can be detected on the basis of the thin-film interference phenomenon caused by the characteristic lamellar structure of the myelin sheath of nerve fibers.

Description

말초신경의 선택적 검경을 위한 무표지 영상화 시스템 Label-free Imaging System for Selective Speculum of Peripheral Nerve
본 개시 내용은 외부 표지를 사용하지 않고 생체 내에서 말초신경을 선택적으로 영상화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은 신경섬유 수초의 독특한 층상구조로부터 나타나는 얇은 막 간섭 현상에 기반하여, 특정 여기 파장에서 말초신경으로부터 방출되는 강한 반사광을 이용하여 외부 표지 없이도 혈관, 근육, 지방 등 기타 생체 조직에 비하여 말초신경을 선택적으로 영상화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to systems and methods for selectively imaging peripheral nerves in vivo without the use of external labels. More specifically, the present disclosure is based on the phenomena of thin membrane interference from the unique layered structure of nerve fiber myelin, and uses strong reflected light emitted from peripheral nerves at specific excitation wavelengths to allow blood vessels, muscles, fats and other living organisms to be removed without external labeling. A system and method for selectively imaging peripheral nerves relative to tissue.
생물학적 조직 및 기관을 영상화하는데 적합한 다양한 의학 기술이 알려져 있다. 이러한 기술의 예로는 전형적으로 엑스레이, 초음파, 자기공명 영상화, CT(computerized tomograph) 등이 있다.Various medical techniques are known that are suitable for imaging biological tissues and organs. Examples of such techniques typically include x-rays, ultrasound, magnetic resonance imaging, computerized tomograph (CT), and the like.
한편, 최근에는 말초신경을 포함하는 신경 조직의 영상화 기술에 대한 요구가 증가하고 있는 바, 예를 들면 외과 수술 과정 중 이러한 말초신경은 주변 근육 및 지방 조직과 감별하기 어려울 수 있기 때문에 이를 구분하여 가이드하는 것이 필요하고, 이외에도 국소적 마취의 가이드 또는 당뇨 합병증으로 많이 발생하는 신경병증의 진단 및 이의 신경 자극 치료를 위한 가이드용으로도 말초신경에 대한 영상화가 요구되고 있다.Recently, there is an increasing demand for imaging techniques of nerve tissues including peripheral nerves. For example, these peripheral nerves may be difficult to distinguish from surrounding muscles and adipose tissue during surgical procedures. In addition, imaging of peripheral nerves is also required for the guidance of local anesthesia or for diagnosing neuropathy caused by diabetic complications and for treating neurostimulation thereof.
일반적으로, 말초신경계 뉴런의 축색(axon)은 슈반세포(Schwann cell)에 의하여 둘러싸여 있고, 중추신경계의 뉴런에서는 희소돌기아교세포(oligodendrocyte)에 의해 둘러싸여 있을 수 있다. 슈반세포와 희소돌기아교세포의 세포막은 특수하게 분화되어 축색을 여러 층으로 둘러싸며 서로 융합된다. 이와 같이 축색을 둘러싸고 있는 여러 층의 융합된 슈반세포의 세포막 구조를 수초(myelin sheath)라고 하며, 수초를 이루고 있는 성분은 미엘린(myelin)이라고 한다. 운동신경, 지각신경 등 대부분의 말초신경을 이루는 뉴런의 축색이 수초에 둘러싸여 있는 반면, 그렇지 않은 경우도 있다. In general, axons of peripheral nervous system neurons are surrounded by Schwann cells, and neurons of the central nervous system may be surrounded by oligodendrocytes. The cell membranes of Schwann cells and oligodendrocytes are specially differentiated and are fused with each other by surrounding axons in several layers. The membrane structure of the fused Schwann cells of several layers surrounding the axon is called myelin sheath, and the components that make up the myelin are called myelin. The axons of most peripheral neurons, including motor and perceptual nerves, are surrounded by myelin sheaths, while others are not.
수초에 의하여 둘러싸여 있는 축색을 유수 축색 또는 축색 돌기(myelinated axon) 또는 유수신경 섬유(myelinated nerve fiber)로 명명하는 한편, 수초에 의하여 둘러싸여 있지 않은 축색을 무수신경 축색(unmyelinated axon) 또는 무수신경 섬유(unmyelinated nerve fiber)라고 한다. 이때, 수초는 전파(propagation), 축색돌기의 절연(axonal insulation) 및 영양적 지원(trophic support)에 있어서 중요한 역할을 담당하는 복잡한 세포 구조이다. 축색이 주로 수분으로 이루어져 있는 반면, 미엘린 수초는 지질이 80%, 그리고 단백질이 20%를 구성하고 있다. Axons enclosed by myelin are termed lacrimal axons or myelinated axons or myelinated nerve fibers, while axons not enclosed by myelin are referred to as unmyelinated axons or anhydrous fibers. It is called unmyelinated nerve fiber). At this time, the myelin sheath is a complex cellular structure that plays an important role in propagation, axonal insulation and trophic support. While axons are primarily water, myelin is composed of 80% lipids and 20% protein.
상술한 바와 같이 말초 신경의 영상화 분야의 경우, 체내(in vivo, intraoperative) 영상화 기술이 필수적이다. In the field of imaging of peripheral nerves as described above, in vivo (intraoperative) imaging techniques are essential.
예를 들면, 외과 수술 중 신경 조직과 다른 조직을 정확하게 구별하지 못할 경우에는 신경의 절단 또는 손상과 같은 부작용이 야기될 수 있는 문제점이 존재한다. For example, there is a problem that can cause side effects, such as cutting or damage of nerves, if the inability to accurately distinguish neural tissue from other tissues during surgery.
또한, 국소 마취에 있어서 말초신경에 대한 블로킹(peripheral nerve blocking) 과정이 요구되는 바, 타겟 신경 옆에 니들 및 국소 마취제를 위치시키는 것이 요구된다. 이와 같이 말초신경에 대한 블로킹의 성공 여부는 니들 팁(tip)의 위치 및 투여되는 약제의 후속 위치에 의하여 주로 결정된다. 이처럼, 국지적 마취를 위한 정확한 위치를 결정함에 있어서 신뢰성 있는 신경 위치 특정 기술이 요구되며, 이를 통하여 말초신경과 바로 인접하는 위치에 정확하고 안전하게 니들을 위치시킬 수 있다. In addition, a procedure for peripheral nerve blocking is required for local anesthesia, which requires placing a needle and a local anesthetic next to the target nerve. As such, the success of blocking on the peripheral nerve is mainly determined by the position of the needle tip and the subsequent position of the drug being administered. As such, there is a need for reliable nerve location specific techniques in determining the correct location for local anesthesia, thereby enabling the needle to be accurately and safely positioned in the immediate immediate vicinity of the peripheral nerve.
상술한 바와 같이, 말초신경의 위치를 정확하게 파악하는 것은 각종 외과 수술, 국소 마취, 신경병증 진단 및 신경 자극 치료에 필수적으로 요구되는 만큼, 이를 가능케 하는 영상화 기술의 개발이 절실하다. As described above, precisely locating peripheral nerves is essential for various surgical procedures, local anesthesia, neuropathy diagnosis, and nerve stimulation treatment, and thus, there is an urgent need for the development of an imaging technique that enables this.
이와 관련하여, 현재 신경 조직의 영상화 기술에 대하여 지속적인 연구가 진행되고 있는데, 예를 들면 (1) 전기적 자극(Electrical stimulation; 예를 들면 국내특허공개번호 제2009-0112728호, 국내특허번호 제1270935호 등), (2) 초음파(Ultrasound), (3) MRI, (4) 형광 프로브(Fluorescent probe; 예를 들면 Michael A Whitney et al., Fluorescent peptides highlight peripheral nerves during surgery in mice, Nature Biotechnology, Vol. 29, No. 4 (APRIL 2011)), (5) 3차 조화파 발생 고분해 현미경(Third Harmonic Generation microscopy), (6) 광간섭 단층 영상(Optical coherence tomography), (7) 라만 현미경(Raman microscopy), (8) 광음향 단층촬영(Photoacoustic tomography) 및 (9) 광학 분광기술(Optical spectroscopy)이 알려져 있다. In this regard, ongoing research on imaging techniques of neural tissues is currently being conducted. For example, (1) Electrical stimulation; for example, Korean Patent Publication No. 2009-0112728 and Korean Patent No. 1270935 Etc.), (2) Ultrasound, (3) MRI, (4) Fluorescent probes; for example, Michael A Whitney et al., Fluorescent peptides highlight peripheral nerves during surgery in mice, Nature Biotechnology, Vol. 29, No. 4 (APRIL 2011)), (5) Third Harmonic Generation microscopy, (6) Optical coherence tomography, (7) Raman microscopy ), (8) photoacoustic tomography and (9) optical spectroscopy are known.
형광 프로브(또는 표지)를 이용한 기술의 경우, 전통적인 의학 영상화 분야에서는 비특이적 형광 프로브로서 인도시아닌 그린(ICG)과 같은 트리카보시아닌 계통의 염료가 사용되어 왔다. 택일적으로, 인프라시아닌 그린, 프루오레세인 이소티오시아네이트, 로다민 등의 형광 염료가 사용되고 있다. 형광 프로브는 특정 파장의 에너지에 의하여 여기될 때 보다 긴 파장의 빛을 방출하는 물질 또는 성분(작은 분자(염료), 단백질, 기타 중합체 또는 매크로 분자를 포함함)으로서 발광 파장의 빛을 검출하여 형광 프로브의 위치 및 농도를 추적할 수 있다(미국특허공개번호 제2014/0276008호 등). 구체적으로, 형광 프로브 기반의 외과 수술 가이드 기술은 수술 중 특정 조직 및 기관에 대한 시각적 대비 효과를 증대시켜 백색광 단독에 의한 효과에 비하여 절단 대상 조직과 보호 대상 조직 간에 보다 효과적인 시각적 구별 성능을 제공한다. 이를 위하여, 형광 표지를 이용한 공초점 및 이광자 현미경을 사용하는 기술이 알려져 있다(Kirby BB et al., In vivo time-lapse imaging shows dynamic oligodendrocyte progenitor behavior during zebrafish development. Nat Neurosci. 2006; 9:1506-11). 그러나 말초신경을 혈관, 근육, 지방 등 주요 생체 조직과 다르게 선택적으로 영상화하는 기술을 제공하지는 못하며, 상용화된 제품 중에 플루오로미엘린과 같은 형광 염료가 생체 영상화에 유용할 수는 있으나, 아직 임상 사용이 허용되어 있지 않다. 최근 들어 펩타이드 및 합성염료 기반의 말초신경 특이적 형광 프로브들이 많이 개발되어 보고되고 있으나 여전히 임상 시험에 들어간 후보 물질은 전무한 상태이다(Michael A Whitney et al., Fluorescent peptides highlight peripheral nerves during surgery in mice, Nature Biotechnology, Vol. 29, No. 4 (APRIL 2011) 등). 무엇보다 형광 프로브의 독성이 가장 문제시되는데, 실제 형광 조영제로서 안전성이 인정되어 FDA 및 식약청 승인을 거쳐 판매가 허용된 종류는 제한적이며 이중 말초신경을 선택적으로 염색하는 프로브는 존재하지 않는다. In the case of techniques using fluorescent probes (or labels), a tricarbocyanine family of dyes such as indocyanine green (ICG) has been used in the field of traditional medical imaging as nonspecific fluorescent probes. Alternatively, fluorescent dyes such as infracyanine green, pluorescein isothiocyanate, and rhodamine are used. Fluorescent probes are materials or components (including small molecules (dyes), proteins, other polymers, or macromolecules) that emit light of longer wavelengths when excited by energy of a particular wavelength, thereby detecting light at the emission wavelength. Position and concentration of probes can be tracked (US Patent Publication No. 2014/0276008, etc.). Specifically, the fluorescence probe-based surgical guide technology increases the visual contrast effect on specific tissues and organs during surgery to provide more effective visual discrimination between the tissue to be cut and the tissue to be protected than the effect of white light alone. To this end, techniques using confocal and two-photon microscopy with fluorescent labels are known (Kirby BB et al ., In vivo time-lapse imaging shows dynamic oligodendrocyte progenitor behavior during zebrafish development. Nat Neurosci. 2006; 9: 1506- 11). However, it does not provide a technique for selectively imaging peripheral nerves differently from major biological tissues such as blood vessels, muscles and fats. Fluorescent dyes such as fluoromyelin may be useful for bioimaging in commercialized products. Not allowed Recently, many peptide- and synthetic dye-based peripheral nerve-specific fluorescent probes have been developed and reported, but there are still no candidates for clinical trials (Michael A Whitney et al ., Fluorescent peptides highlight peripheral nerves during surgery in mice, Nature Biotechnology, Vol. 29, No. 4 (APRIL 2011), etc.). Above all, the toxicity of the fluorescent probe is the most serious problem. In fact, as a fluorescent contrast agent, safety has been recognized and approved by the FDA and the FDA, and is allowed to be sold. There is no probe that selectively stains peripheral nerves.
광간섭 단층 영상(OCT)의 경우, 저가간섭성 간섭계(low coherence interferometry) 또는 백색광 간섭계(white-light interferometry)의 원리와 공초점 현미경 원리를 조합시켜 생체조직 내부의 미세구조를 영상화하는 방식으로, 기본적으로 가간섭성(coherence)이 매우 짧은 광원을 이용한 마이켈슨 간섭계를 이용한다. OCT를 이용한 구조적 형태학적 관찰을 통해서도 말초신경의 영상화가 가능하지만 기타 조직과 비교되는 말초신경 특이적 컨트라스트를 보여주지는 못한다.In the case of optical coherence tomography (OCT), by combining the principle of low coherence interferometry or white-light interferometry and confocal microscopy, the microstructure inside the biological tissue is imaged. Basically, a Michelson interferometer using a light source with very short coherence is used. Structural morphological observation using OCT allows imaging of peripheral nerves but does not show peripheral nerve specific contrast compared to other tissues.
또한, 현재 임상 현장에서 주로 쓰이고 있는 전기적 자극 방식은 포인트 시뮬레이션으로서 역치가 거리에 의존하기 때문에 협소한 부위에 대하여만 적용할 수 있고, 초음파를 이용한 방식은 콘트라스트 비(contrast ratio)가 낮기 때문에 유사 조직 대비 말초신경의 구분이 어렵다. 라만 현미경을 이용하는 방식의 경우, 장치 셋업이 복잡하고 상대적으로 높은 비용이 소요된다. In addition, the electrical stimulation method which is mainly used in the clinical field is a point simulation, which can be applied only to a narrow area because the threshold depends on the distance, and the method using the ultrasound method has similar contrast tissue because of the low contrast ratio. Contrast is difficult to distinguish peripheral nerves. In the case of using a Raman microscope, the device setup is complicated and relatively expensive.
이외에도, 당업계에서 외부 표지를 이용하지 않는 기타 영상화 방식 역시 큰 잠재성을 갖고 있으나, 복잡한 장치 셋업 과정 및 입수가 용이하지 않은 설비를 필요로 하는 점과 복잡한 영상 후처리 과정으로 인한 실시간 영상화가 어려운 점 등으로 인하여 널리 적용되고 있지 않다.In addition, other imaging methods that do not use external markers in the art also have great potential, but the real-time imaging is difficult due to the complicated equipment setup process and the inaccessible facilities and the complicated image post-processing process. It is not widely applied because of the point.
따라서, 전술한 종래 기술의 한계를 해소함과 동시에, 형광 프로브와 같은 외부 표지 기술을 사용하지 않으면서 말초신경의 위치를 선택적으로 실시간 생체 영상화할 수 있는 기술에 대한 요구가 여전히 존재한다.Accordingly, there is still a need for a technique that overcomes the limitations of the prior art described above and, at the same time, allows selective real-time bioimaging of peripheral nerve locations without the use of external labeling techniques such as fluorescent probes.
본 개시 내용에서는 종래에 알려진 생체 영상화 기술, 특히 형광 프로브와 같은 외부 표지 물질을 사용하지 않고도 인체 내 말초신경의 위치를 선택적으로 실시간 영상화할 수 있는 시스템 및 영상화 방법을 제공하고자 한다.The present disclosure is to provide a system and an imaging method capable of selectively real-time imaging of the position of the peripheral nerve in the human body without using a conventionally known bio-imaging technology, in particular, an external labeling material such as a fluorescent probe.
본 개시 내용의 제1 면에 따르면, According to the first aspect of the present disclosure,
검사 대상 내 말초신경을 선택적으로 영상화하는 시스템으로서,A system for selectively imaging peripheral nerves in a test subject,
상기 검사 대상을 조사하도록 배치된 광원, 여기서 상기 광원은 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)을 제공하는 제1 광원, 및 가시 광 대역의 빔(beam)을 제공하는 제2 광원을 포함하며, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은 검사 대상을 교대로 조사하도록 구성됨;A light source arranged to irradiate the inspection object, wherein the light source includes a first light source providing a beam in at least 600 nm wavelength band, and a second light source providing a beam in visible light band, The first light source and the second light source are configured to alternately irradiate a test object;
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 교대 조사된 각각의 빔이 말초신경의 막 간섭 현상을 거쳐 상기 검사 대상으로부터 방출되는 반사광 중 말초신경을 지시하는 제1 광 성분을 투과시키는 한편, 상기 제1 광 성분을 제외한 제2 광 성분을 반사하도록 배열된 빔 스플리터(splitter);Each beam alternately irradiated from the first light source and the second light source transmits a first light component indicating a peripheral nerve of the reflected light emitted from the test object through a film interference phenomenon of the peripheral nerve, while the first light component is transmitted. A beam splitter arranged to reflect a second light component except the light component;
상기 제1 광 성분을 센싱하여 제1 이미지를 생성하는 제1 카메라; 및A first camera configured to generate the first image by sensing the first light component; And
상기 제2 광 성분을 센싱하여 제2 이미지를 생성하는 제2 카메라; A second camera sensing the second light component to generate a second image;
를 포함하는 시스템이 제공된다.Provided is a system comprising a.
예시적 구체예에 따르면, 상기 시스템은 제1 카메라 및 제2 카메라와 각각 연결되어 제1 이미지 및 제2 이미지를 정합한 오버레이(overlay) 이미지를 생성하는 프로세싱 장치를 더 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment, the system may further include a processing device connected to the first camera and the second camera, respectively, to generate an overlay image that matches the first image and the second image.
예시적 구체예에 따르면, 상기 시스템은 상기 제2 광원으로부터 방출되는 빔으로부터 600 nm 이상의 파장대역을 갖는 광을 제거하기 위한 필터를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the system may further include a filter for removing light having a wavelength band of 600 nm or more from the beam emitted from the second light source.
예시적 구체예에 따르면, 상기 시스템은 검사 대상으로부터 방출되는 반사광을 수집하거나 가이드하여 상기 빔 스플리터로 전달하는 렌즈 부재를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the system may further include a lens member for collecting or guiding the reflected light emitted from the object to be delivered to the beam splitter.
예시적 구체예에 따르면, 상기 빔 스플리터는 다이크로익 미러(dichroic mirror)일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the beam splitter may be a dichroic mirror.
예시적 구체예에 따르면, 상기 제1 광원은 협대역의 레이저, 램프 또는 LED일 수 있다. 구체적으로, 제1 광원은 아르곤 레이저, 헬륨/네온 레이저, 레이저 다이오드, 초광대역 레이저(supercontinuum laser), 펄스형 Ti : 사파이어 레이저(Pulsed Ti : sapphire Laser), 제논 램프, 수은 램프, 메탈할라이드 램프 또는 이의 조합일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the first light source may be a narrow band laser, lamp or LED. Specifically, the first light source may be an argon laser, a helium / neon laser, a laser diode, a supercontinuum laser, a pulsed Ti: sapphire laser, a xenon lamp, a mercury lamp, a metal halide lamp or Combinations thereof.
예시적 구체예에 따르면, 상기 제2 광원은 광대역 광원으로서, 예를 들면 가시 광원일 수 있다. 구체적으로, 제2 광원은 백열 램프(백광 텅스텐 전구), 할로겐 램프, 광대역 LED, OLED, LDLS(Laser-Driven Light Source) 또는 이의 조합일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the second light source may be a broadband light source, for example, a visible light source. Specifically, the second light source may be an incandescent lamp (white tungsten bulb), a halogen lamp, a broadband LED, an OLED, a laser-driven light source (LDLS), or a combination thereof.
예시적 구체예에 따르면, 상기 제1 광원 앞에는 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)을 추출하기 위하여, 특정 파장 대역의 필터(band pass filter: 640/40 등, long pass filter: 600LP 등, multiple band pass filter)를 설치할 수 있다.According to an exemplary embodiment, in order to extract a beam of at least 600 nm wavelength band in front of the first light source, a filter of a specific wavelength band (band pass filter: 640/40, etc., long pass filter: 600LP, etc.) band pass filter) can be installed.
예시적 구체예에 따르면, 상기 제1 카메라 앞에는 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)만을 받아들이기 위하여, 그리고 상기 제2 카메라 앞에는 가시 광 영역의 빛을 받아들이기 위하여 특정 파장 대역의 필터(band pass filter: 640/40 등, long pass filter: 600LP 등, multiple band pass filter)를 설치할 수 있다.According to an exemplary embodiment, a band pass filter of a specific wavelength band in order to receive only a beam of at least 600 nm wavelength band in front of the first camera, and to receive light in the visible light region in front of the second camera. Multiple band pass filters (eg, 640/40, long pass filter: 600LP, etc.) can be installed.
본 개시 내용의 제2 면에 따르면,According to a second aspect of the present disclosure,
검사 대상 내 말초신경을 선택적으로 영상화하는 방법으로서,A method of selectively imaging peripheral nerves in a test subject,
상기 검사 대상에 대하여 광원을 조사하는 단계, 여기서 상기 광원은 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)을 제공하는 제1 광원, 및 가시 광 대역의 빔(beam)을 제공하는 제2 광원을 포함하며, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 교대로 검사 대상에 조사함;Irradiating a light source to the inspection object, wherein the light source includes a first light source providing a beam in at least 600 nm wavelength band, and a second light source providing a beam in visible light band; Irradiating the inspection target with the first light source and the second light source alternately;
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 교대 조사된 각각의 빔이 말초신경의 막 간섭 현상을 거쳐 상기 검사 대상으로부터 방출되는 반사광을 빔 스플리터로 전달하는 단계, 여기서 상기 빔 스플리터는 말초신경을 지시하는 제1 광 성분을 투과시키는 한편, 상기 제1 광 성분을 제외한 제2 광 성분을 반사하도록 배열됨; 및Each beam alternately irradiated from the first light source and the second light source transfers the reflected light emitted from the inspection object to the beam splitter through a film interference phenomenon of the peripheral nerve, wherein the beam splitter indicates the peripheral nerve Arranged to transmit a first light component while reflecting a second light component except for the first light component; And
제1 카메라에 의하여 상기 제1 광 성분을 센싱하여 제1 이미지를 생성하는 한편, 제2 카메라에 의하여 상기 제2 광 성분을 센싱하여 제2 이미지를 생성하는 단계; Generating a first image by sensing the first light component by a first camera, and generating a second image by sensing the second light component by a second camera;
를 포함하는 방법이 제공된다.There is provided a method comprising a.
예시적 구체예에 따르면, 상기 방법은 제1 이미지 및 상기 제2 이미지를 정합하여 오버레이(overlay) 이미지를 생성하도록 프로세싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the method may further comprise processing to match the first image and the second image to produce an overlay image.
예시적 구체예에 따르면, 상기 제2 광원으로부터 방출되는 빔이 검사 대상에 조사되기에 앞서 필터링하여 600 nm 이상의 파장대역을 갖는 광을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들면 이 필터는 600 nm 미만의 파장대역만 통과시키는 필터(600SP, short pass filter)일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the method may further include filtering the beam emitted from the second light source to irradiate the inspection object to remove light having a wavelength band of 600 nm or more. For example, the filter may be a short pass filter (600SP) that passes only a wavelength band of less than 600 nm.
예시적 구체예에 있어서, 상기 검사 대상으로부터 방출되는 반사광을 빔 스플리터로 전달하기에 앞서 상기 반사광을 렌즈 부재를 통하여 수집하거나 가이드하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the method may further include collecting or guiding the reflected light through the lens member prior to transferring the reflected light emitted from the inspection target to the beam splitter.
본 개시 내용의 구체예에 따라 제공되는 검사 대상 내 말초신경을 선택적으로 영상화하는 시스템 및 방법은 안전성과 같은 문제로 인하여 제한적으로 적용되거나, 좁은 부위에 대하여만 진단이 가능하거나, 또는 낮은 콘트라스트 비와 같은 문제점을 갖는 종래기술의 한계를 효과적으로 해소할 수 있다. 특히, 형광 물질과 같은 외부 표지 수단을 사용하지 않고도 말초신경을 구성하는 복수 층으로부터 기인하는 간섭 현상을 통하여 충분한 세기의 반사광을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 실질적으로 실시간 영상화 역시 가능하기 때문에 외과 수술, 신경병증(Neuropathy, 당뇨합병증 및 방사선 및 항암치료의 부작용으로 발생 가능)의 진단 및 신경자극 치료, 말초신경에 대한 국소 마취(peripheral nerve blocking) 등의 가이드에 있어서 중대한 장점을 갖는다. 예를 들면, 외과 수술 과정에서 집도의가 수술 중 말초신경이 손상되지 않게 남기고 수술을 할 수 있도록 한다. 이를 통해 갑상선암 수술의 부작용으로 인한 목소리 변화, 전립선암 수술의 부작용으로 인한 발기부전 및 요실금 등을 막을 수 있다. 따라서, 향후 광범위한 활용이 기대된다.Systems and methods for selectively imaging peripheral nerves in a test subject provided in accordance with embodiments of the present disclosure may be of limited application due to issues such as safety, can be diagnosed only for narrow areas, or have low contrast ratios. It is possible to effectively solve the limitations of the prior art having the same problem. In particular, it is possible not only to obtain the reflected light of sufficient intensity through the interference phenomenon resulting from the plural layers constituting the peripheral nerve without using an external labeling means such as a fluorescent substance, and also to perform a real-time imaging, so that surgery, nerves It has significant advantages in the diagnosis of neuropathy (which can occur as a side effect of diabetic complications and radiation and chemotherapy) and in the guidance of neurostimulation therapy, and local anesthesia for peripheral nerves. For example, during a surgical procedure, the surgeon may perform surgery without leaving peripheral nerves intact during surgery. This prevents voice changes due to side effects of thyroid cancer surgery and erectile dysfunction and incontinence due to side effects of prostate cancer surgery. Therefore, widespread use is expected in the future.
도 1a 및 도 1b 각각은 본 개시 내용의 일 구체예에 있어서 말초신경을 구성하는 신경 섬유의 구조적 특성 및 얇은 막 간섭 현상 원리를 통한 신경 섬유의 영상화 원리를 도시하는 도면이고;1A and 1B are diagrams illustrating the structural characteristics of nerve fibers constituting the peripheral nerve and imaging principle of nerve fibers through a thin film interference phenomenon principle in one embodiment of the present disclosure;
도 2a와 도 2b 각각은 본 개시 내용의 예시적 구체예에 따라 수술 시 말초신경을 영상화하기 위한 반사 영상 시스템 및 이의 변형예를 개략적으로 도시하는 모식도이고;2A and 2B are schematic diagrams schematically illustrating a reflex imaging system and variations thereof for imaging peripheral nerves during surgery according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
도 3a는 실시예 1에서 이용된 생체 내 부위에 대한 광학적 특성을 평가하기 위한 적분구 장치가 구비된 시스템을 개략적으로 도시하는 모식도이고;FIG. 3A is a schematic diagram schematically showing a system equipped with an integrating sphere apparatus for evaluating optical properties for an in vivo site used in Example 1; FIG.
도 3b는 샘플링된 말초신경, 결합조직에 둘러싸인 말초신경, 혈관 및 근육을 나타내는 광학 현미경 사진이고;3B is an optical micrograph showing sampled peripheral nerves, peripheral nerves surrounded by connective tissue, blood vessels and muscles;
도 4a는 실시예 1에 따라 입사광의 세기(power) 10 kHz 및 파장대 간격(interval) 5 nm 조건 하에서 조사되는 레이저 파장에 따른 투과도 및 반사도(20°, 40° 및 60°)의 측정값을 나타내는 그래프이고;4A shows measurements of transmittance and reflectance (20 °, 40 ° and 60 °) according to laser wavelength irradiated under conditions of 10 kHz power and 5 nm wavelength band interval according to Example 1; It is a graph;
도 4b는 실시예 1에 따라 입사광의 세기(power) 40 Hz 및 파장대 간격(interval) 10 nm 조건 하에서 조사되는 레이저 파장에 따른 투과도 및 반사도(20°, 40° 및 60°)의 측정값을 나타내는 그래프이고;4B shows measurements of transmission and reflectance (20 °, 40 ° and 60 °) according to laser wavelength irradiated under conditions of 40 Hz power and 10 nm wavelength band interval according to Example 1; It is a graph;
도 5a 내지 도 5d는 실시예 2에 따라 여기 광인 레이저의 파장을 640 nm, 561 nm, 488 nm 및 408 nm으로 각각 설정한 경우, 지방 조직(fat), 대퇴동맥(femoral artery), 근육(muscle), 대퇴정맥(femoral vein), 대퇴신경(femoral nerve) 및 좌골신경(sciatic nerve)에 대한 반사영상 테스트 결과를 나타내는 이미지이고; 그리고5A to 5D show the fat, femoral artery, and muscle of the laser when the wavelength of the excitation light is set to 640 nm, 561 nm, 488 nm, and 408 nm, respectively, according to Example 2. ), Reflex image test results for femoral vein, femoral nerve and sciatic nerve; And
도 6은 640 nm 파장을 갖는 레이저의 조사 시 말초신경의 반사영상 테스트 결과를 나타내는 확대 이미지이다.Figure 6 is an enlarged image showing the reflection test results of the peripheral nerves when irradiated with a laser having a wavelength of 640 nm.
본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The present invention can all be achieved by the following description. The following description is to be understood as describing preferred embodiments of the invention, but the invention is not necessarily limited thereto.
첨부된 도면은 이해를 돕기 위하여 실제 층의 두께(또는 높이) 또는 다른 층과의 비율에 비하여 다소 과장되게 표현된 것일 수 있으며, 그 의미는 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다. 또한, 개별 구성에 관한 세부 사항은 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다The accompanying drawings may be somewhat exaggerated relative to the thickness (or height) of the actual layer or the ratio with other layers in order to facilitate understanding, the meaning may be appropriately understood by the specific gist of the related description to be described later. . In addition, the detail about individual structure can be suitably understood by the specific meaning of the related description mentioned later.
"앞에" 및 "전단에"라는 표현은 상대적인 위치 개념을 언급하기 위하여 사용되는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 언급된 층에 다른 구성 요소 또는 층이 직접적으로 존재하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 다른 구성 요소가 개재되거나 존재할 수도 있다. 이와 유사하게, "뒤에" 및 "후단에"라는 표현 및 "사이에"라는 표현 역시 위치에 대한 상대적 개념으로 이해될 수 있을 것이다. 또한, "순차적으로"라는 표현 역시 상대적인 시간 개념으로 이해될 수 있다. The expressions "before" and "before" may be understood to be used to refer to relative positional concepts. Thus, other components or layers may be directly present in the mentioned layers, as well as other components interposed or present therebetween. Similarly, the expressions "behind" and "behind" and "between" may also be understood as relative concepts of position. In addition, the expression "sequentially" may also be understood as a relative concept of time.
"말초신경"은 인체의 표면과 골격근, 각종 내부 장기로부터 수집된 감각을 중추신경으로 전달하고, 중추신경의 운동자극을 다시 이들에게 전달하는 통로 기관을 의미한다. 말초신경의 경우, 감각을 전달하는 신경 및 운동 신호를 전달하는 신경이 있다. 이러한 말초신경의 예로서, 상완신경총 신경(Brachial plexus nerve), 총비골신경(Common peroneal nerve), 대퇴신경(Femoral nerve), 외측넙다리피부신경(Lateral femoral cutaneous nerve), 정중신경(Median nerve), 요골신경(Radial nerve), 좌골신경(Sciatic nerve), 척수부신경(Spinal accessory nerve), 경골신경(Tibial nerve), 척골신경(Ulnar nerve) 등을 들 수 있다. "Peripheral nerve" means a passage organ that transmits the senses collected from the surface of the human body, skeletal muscle, and various internal organs to the central nerve, and transmits the motor stimulation of the central nerve to them again. In the peripheral nerves, there are nerves that carry sense and nerves that carry motor signals. Examples of such peripheral nerves include the brachial plexus nerve, the common peroneal nerve, the femoral nerve, the lateral femoral cutaneous nerve, and the median nerve. Radial nerves, sciatic nerves, spinal accessory nerves, tibial nerves, ulnar nerves, and the like.
개시 내용의 요약Summary of disclosure
도 1a 및 도 1b 각각은 본 개시 내용의 일 구체예에 있어서 말초신경을 구성하는 신경 섬유의 구조적 특성 및 얇은 막 간섭 현상 원리를 통한 신경 섬유의 영상화 원리를 도시하는 도면이다.1A and 1B are diagrams illustrating the structural characteristics of nerve fibers constituting the peripheral nerve and imaging principle of nerve fibers through a thin film interference phenomenon principle in one embodiment of the present disclosure.
도 1a에 있어서, 말초신경을 이루는 신경섬유는 수초상 구조로 둘러싸여 있는데, 이때 수초(미엘린)는 지질이 풍부한 복수의 층으로 이루어지는 얇은 막 구조로 이루어져 있다.In Fig. 1A, the nerve fibers forming the peripheral nerve are surrounded by a myelin sheath structure, where myelin is a thin membrane structure composed of a plurality of lipid-rich layers.
도 1b에 도시된 바와 같이, 얇은 막 구조 중 상측에 위치하는 층의 표면에서 반사되는 빛과 하측의 층의 표면에서 반사되는 빛이 만나 간섭(interference) 현상, 구체적으로 막의 성질에 따라 특정 파장에서 보강 간섭(constructive interference) 및 상쇄 간섭(destructive interference)이 일어나 특정 반사 파장은 강화되는 반면, 다른 반사 파장은 억제된다. As shown in FIG. 1B, the light reflected from the surface of the upper layer and the light reflected from the surface of the lower layer of the thin film structure meet with each other at a specific wavelength according to the interference phenomenon, specifically, the property of the film. Constructive interference and destructive interference occur to enhance certain reflection wavelengths while suppressing other reflection wavelengths.
그 결과, 보강 간섭이 일어날 경우에는 강한 반사광을 방출하기 때문에 영상화에 필요한 충분한 세기의 신호(signal)를 확보할 수 있다. 이때, 얇은 막을 구성하는 층들의 두께 및 개수가 선택적으로 반사되는 파장에 영향을 미치며, 또한 수초 두께의 불규칙성 정도, 지질의 조성 및 기타 국지적인 세포의 변수에 따라 추가적인 영향을 받을 수 있다. 따라서, 복수층의 얇은 막 구조로 이루어진 신경 섬유(말초신경)에 있어서 다양한 파장대에서 보강 간섭이 일어날 수 있고, 이로부터 얻어진 특성을 측정하여 특정 몇몇 파장대에서의 분광 반사 영상을 획득하여 결합(정합)하면 완전한 신경 섬유의 영상화를 도출할 수 있다.As a result, a strong reflected light is emitted when constructive interference occurs, so that a signal having sufficient intensity necessary for imaging can be secured. At this time, the thickness and the number of layers constituting the thin film may affect the wavelength to be selectively reflected, and may be further affected by the degree of irregularity of the thickness of the myelin sheath, the composition of lipids and other local cell variables. Therefore, constructive interference may occur in various wavelength bands in a plurality of thin film structured nerve fibers (peripheral nerves), and the spectral reflection images in certain specific wavelength bands may be acquired and measured (coupled) by measuring characteristics obtained therefrom. This can lead to the imaging of complete nerve fibers.
상기 구체예에서 주목할 점은 도입되는 광의 여기(excitation) 파장에 따라 특이적인 말초신경의 반사광을 얻을 수 있다는 것이다. 즉, 특정 여기 파장 이상의 대역에서는 말초신경의 얇은 막 구조에 의한 보강 간섭 현상이 두드러짐에 따라 이로부터 유래하는 특이적인 반사광에 기초하여 영상화할 수 있는 반면, 이보다 낮은 여기 파장 대역에서는 영상화에 충분한 반사광을 얻을 수 없다. 따라서, 말초신경에 상당하는 이미지만을 선택적으로 또는 특이적으로 얻을 수 있게 된다.It is noteworthy in the above embodiment that the reflected light of a specific peripheral nerve can be obtained according to the excitation wavelength of the light to be introduced. In other words, in a band above a specific excitation wavelength, the constructive interference phenomenon due to the thin film structure of the peripheral nerve becomes prominent, and thus imaging can be performed based on specific reflected light derived therefrom. Can not get Therefore, only the image corresponding to the peripheral nerve can be selectively or specifically obtained.
이처럼, 일 구체예는 여기 광에 대한 말초신경의 특이적인 반사 특성을 기반으로 하며, 이때 여기 광원으로서, 적어도 약 600 nm, 구체적으로 약 600 내지 750 nm, 보다 구체적으로 약 620 내지 700 nm 파장 대역의 광을 사용할 수 있다.As such, one embodiment is based on the specific reflection properties of the peripheral nerves to the excitation light, wherein the excitation light source is at least about 600 nm, specifically about 600 to 750 nm, more specifically about 620 to 700 nm wavelength band. Light can be used.
또한, 광원의 세기가 약할 경우에는 말초 신경과 기타 조직(근육, 혈관 등) 간의 구별이 용이하지 않을 수 있기 때문에 반사광 측정 시 일정 세기 이상의 광원을 활용하여 노이즈 방해 없이 기타 조직에 비하여 말초신경으로부터 유래하는 보다 뚜렷한 신호(signal)를 측정할 수 있도록 적어도 약 5 mW/cm2의 광 조사를 사용하는 것이 유리할 수 있다. In addition, when the intensity of the light source is weak, it may not be easy to distinguish between peripheral nerves and other tissues (muscles, blood vessels, etc.). It may be advantageous to use light irradiation of at least about 5 mW / cm 2 so that a more pronounced signal can be measured.
일 구체예에 있어서, 검사 대상은 동물의 일부, 예를 들면 포유류, 보다 구체적으로 인체의 일부일 수 있다. 또한, 검사 대상은 피부 영역 또는 피부 아래 조직 영역(예를 들면, 외과 수술 중 및/또는 내시경을 이용한 수술 중 영상화되는 피하조직 영역)일 수 있다. 보다 구체적으로, 수술 부위는 이를 관찰하는데 사용되는 외과 수술용 현미경을 이용한 신경 수술 부위일 수 있다.In one embodiment, the test subject may be part of an animal, such as a mammal, more specifically part of a human body. In addition, the test subject may be a skin area or a tissue area under the skin (eg, a subcutaneous tissue area that is imaged during a surgical operation and / or during an operation using an endoscope). More specifically, the surgical site may be a neurosurgical site using a surgical microscope used to observe it.
상술한 원리를 이용한 영상화 방식은 종래기술 중 간섭 현상을 이용하는 OCT와 하기의 점에서 구별된다. The imaging method using the above-described principle is distinguished from the following points in the OCT using the interference phenomenon in the prior art.
OCT는 기본적으로 백색 광의 간섭 현상을 활용하는 기술로서, 생체 조직으로부터 반사된 광과 기준 미러(reference mirror)로부터 반사된 광 사이의 간섭 현상을 이용한다. 최근 개발된 OCT 기술의 경우, 완전 백색 광보다 대체적으로 근적외선 영역대의 광을 이용하여 조직에 대한 투과력을 높이고 있으나, 기본적으로 단파장 광원이 아니라 100 nm 이상의 밴드 폭(bandwidth)를 갖는 광대역 광원을 이용한다(broad-bandwidth light source, very wide spectrum light source). 이때, 가간섭성(coherence)이 높지 않은 저가간섭성 광원을 사용하여 um 영역대의 결맞음 길이(coherence length)를 얻음으로써 z축 분해능을 높이게 된다. 이와 같이, 생체 조직으로부터 반사된 광과 기준 미러로부터 반사된 광 사이의 간섭 현상을 통하여 경로 길이(path length) 및 굴절률의 차이를 알 수 있다. 가장 일반적인 형태인 시간영역 OCT(time domain OCT)의 경우, 기준 미러의 위치를 이동하면서 간섭 무늬의 변화를 관찰함으로써 위치 및 위치 변화 정보를 확보할 수 있고, 그 결과 형태학적 영상, 특히 단층활영 영상을 획득할 수 있다. 또한, 경로에 부합되는 반사광만을 감지함으로써 기타 다양한 산란광으로 인하여 야기되는 해상도의 저하를 방지하도록 한다.OCT is basically a technology that utilizes the interference phenomenon of white light, and uses the interference phenomenon between the light reflected from the biological tissue and the light reflected from the reference mirror. Recently developed OCT technology improves the penetration of tissue by using light in the near infrared region rather than all-white light, but basically uses a broadband light source having a bandwidth of 100 nm or more rather than a short wavelength light source ( broad-bandwidth light source, very wide spectrum light source. At this time, by using a low-cost coherence light source with a low coherence (coherence) to obtain a coherence length of the um area band (z) resolution is increased. As such, the difference between the path length and the refractive index may be known through the interference phenomenon between the light reflected from the biological tissue and the light reflected from the reference mirror. In the case of the time domain OCT, which is the most common form, the position and position change information can be obtained by observing the change of the interference fringe while moving the position of the reference mirror, and as a result, the morphological image, especially the tomographic image Can be obtained. In addition, by detecting only the reflected light corresponding to the path, it is possible to prevent the degradation of the resolution caused by various other scattered light.
반면, 본 구체예의 경우, 말초신경을 구성하는 복수의 층 중 특정 위치(예를 들면, 제1 층)에서 반사된 광과 또 다른 특정 위치(예를 들면, 제2 층)로부터 반사된 광의 보강 간섭 및 상쇄 간섭을 활용한다. 이 경우, 광 경로의 차이는 광이 층 내부를 이동하는 정도에 의존하게 된다. 특히, 수술 현장에서 통상적으로 표면은 액체(혈액, 체액 등의 수분을 다량 함유하는 성분)로 구성되는데, 신경 조직의 표면층인 수초(myelin)의 경우에는 지방(lipid)으로 구성되어 있고, 중심 부분에는 액체 성분인 축색(axon)이 위치하고 있기 때문에 수초의 굴절률이 훨씬 크다. 따라서, 신경 조직의 표면층, 그리고 수초와 축색이 접촉하는 층에서 강한 반사광이 나타나고, 도 1b에 도시된 바와 같이 2개의 반사광이 특정 파장일 경우, mλ=2ndcosθ (m=정수, λ=입사광의 파장, n=굴절률(수초 층), d=수초의 두께, θ=수초로부터 축색으로 입사하는 광의 입사각)를 만족하는 조건에서 강한 보강 간섭이 일어나게 된다. On the other hand, in this embodiment, reinforcement of light reflected from a specific position (eg, the first layer) of the plurality of layers constituting the peripheral nerve and light reflected from another specific position (eg, the second layer) Take advantage of interference and destructive interference. In this case, the difference in the light path will depend on the extent to which light travels inside the layer. In particular, at the surgical site, the surface is usually composed of a liquid (a component containing a large amount of water such as blood and body fluids). In the case of myelin, which is the surface layer of nerve tissue, it is composed of lipids, and a central part. Since the axon, which is a liquid component, is located, the refractive index of the myelin is much larger. Therefore, when strong reflected light appears in the surface layer of neural tissue and the layer in contact with the myelin sheath and the axon, and as shown in FIG. 1B, when the two reflected light have a specific wavelength, mλ = 2ndcosθ (m = integer, λ = wavelength of incident light). , strong constructive interference occurs under the condition that n = refractive index (a few seconds layer), d = the thickness of several seconds, θ = the incident angle of light incident on the axle from a few seconds.
이처럼, 강한 보강 간섭을 일으키는 파장 중 혈관, 근육 등과 같은 주요 조직에서 반사 정도가 강하지 않은 파장대를 선정하여 신경(특히, 말초신경)에 특이적인 영상을 획득할 수 있는 것이다.As such, by selecting a wavelength band that does not have a strong degree of reflection in major tissues such as blood vessels and muscles among the wavelengths causing strong constructive interference, an image specific to a nerve (particularly, a peripheral nerve) can be obtained.
도 2a 및 도 2b 각각은 본 개시 내용의 예시적 구체예에 따라 수술 시 말초신경을 영상화하기 위한 반사 영상화 시스템 및 이의 변형예를 개략적으로 도시하는 모식도이다.2A and 2B are schematic diagrams schematically illustrating a reflection imaging system and variations thereof for imaging peripheral nerves during surgery according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
상기 도시된 구체예에 따른 영상화 시스템(100)은, 예를 들면 외과 수술 가이드용으로 적용될 경우, 원하지 않는 스펙트럼에 의하여 영향을 최소화할 수 있도록 외부의 주변 광으로부터 차단된 수술실 공간으로 둘러싸여 있을 수 있다. Imaging system 100 according to the illustrated embodiment may be surrounded by an operating room space that is shielded from external ambient light so as to minimize the influence by unwanted spectrum when applied, for example, for surgical guides. .
영상화 시스템(100)을 구성하는 광원으로서 2가지 타입의 광원, 즉 제1 광원(12) 및 제2 광원(14)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 광원(12)은 적어도 약 600 nm의 파장 대역의 광을 방출할 수 있는 여기 광원이고, 제2 광원(14)은 광대역 광원으로서, 예를 들면 가시 광원(예를 들면, 백색 광원)일 수 있다. 이러한 제2 광원(14)은 후술하는 비디오 카메라에 대한 광원으로 작용할 수 있다.As a light source constituting the imaging system 100, two types of light sources may be included, namely, a first light source 12 and a second light source 14. In this case, the first light source 12 is an excitation light source capable of emitting light in a wavelength band of at least about 600 nm, and the second light source 14 is a broadband light source, for example, a visible light source (for example, a white light source). May be). The second light source 14 may serve as a light source for a video camera, which will be described later.
상기 제1 광원(12)은, 예를 들면 협대역 레이저와 같은 레이저 광원, 협대역 램프 또는 협대역 LED일 수 있는데, 구체적으로 아르곤 레이저, 헬륨/네온 레이저, 레이저 다이오드, 초광대역 레이저(supercontinuum laser), 펄스형 Ti : 사파이어 레이저(Pulsed Ti : sapphire Laser), 제논 램프, 수은 램프, 메탈 할라이드 램프 또는 이의 조합일 수 있다. 이와 관련하여, 저렴하고 휴대성이 편리한 레이저 다이오드를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이때, 제1 광원(12)의 조사에 의한 생체 조직에서의 세기(intensity)는, 예를 들면 적어도 약 5 mW/cm2, 구체적으로 약 20 내지 120 mW/cm2, 보다 구체적으로 약 50 내지 100 mW/cm2, 특히 구체적으로 약 70 내지 90 mW/cm2 범위일 수 있다. The first light source 12 may be, for example, a laser light source such as a narrow band laser, a narrow band lamp or a narrow band LED, and specifically, an argon laser, a helium / neon laser, a laser diode, and a supercontinuum laser. ), Pulsed Ti: sapphire laser, xenon lamp, mercury lamp, metal halide lamp, or a combination thereof. In this regard, it may be advantageous to use laser diodes which are inexpensive and portable. In this case, the intensity in the biological tissue by the irradiation of the first light source 12 is, for example, at least about 5 mW / cm 2 , specifically about 20 to 120 mW / cm 2 , more specifically about 50 to 100 mW / cm 2 , particularly specifically about 70 to 90 mW / cm 2 .
또한, 제2 광원(14)은 백열램프(백광 텅스텐 전구), 할로겐 램프, 광대역 LED, OLED, LDLS(Laser-Driven Light Source) 또는 이의 조합일 수 있다. 이때, 제2 광원(14)의 생체 조직 조사 세기(intensity)는, 예를 들면 약 50 내지 120 mW/cm2, 구체적으로 약 60 내지 100 mW/cm2, 보다 구체적으로 약 70 내지 90 mW/cm2 범위일 수 있다. 다만, 제2 광원(14)으로서 가시 광원은 가시 광 파장 대역의 전부를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 가시 광 파장 대역의 일부를 포함하는 경우도 해당되는 것으로 이해될 수 있다. In addition, the second light source 14 may be an incandescent lamp (white tungsten light bulb), a halogen lamp, a broadband LED, an OLED, a laser-driven light source (LDLS), or a combination thereof. At this time, the biological tissue irradiation intensity of the second light source 14 is, for example, about 50 to 120 mW / cm 2 , specifically about 60 to 100 mW / cm 2 , more specifically about 70 to 90 mW / may range from cm 2 . However, the visible light source as the second light source 14 may include all of the visible light wavelength band, but is not necessarily limited thereto. In some cases, the visible light source includes a part of the visible light wavelength band. Can be.
예시적으로, 제2 광원의 파장 대역은, 예를 들면 약 200 nm에서 600 nm 미만, 구체적으로 약 350 내지 550 nm, 보다 구체적으로 약 400 내지 500 nm 범위일 수 있다.By way of example, the wavelength band of the second light source may range from about 200 nm to less than 600 nm, specifically about 350 to 550 nm, more specifically about 400 to 500 nm.
선택적으로, 제1 광원(12) 및 제2 광원(14) 중 적어도 하나는 필요한 광 특성을 얻을 수 있도록 필터링될 수 있다. 예를 들면, 제2 광원(14)으로서, 특히 할로겐 광원을 사용할 경우, 이로부터 방출되는 광으로부터 600 nm 이상의 파장대를 갖는 광을 필터링하여 제거함으로써 가급적 가시 광으로만 조사하도록 하여 영상화의 정확도를 높일 수 있을 것이다. 이때, 필터로서, 예를 들면 단파장 투과 필터(short pass filter), 구체적으로 미국 Edmund Optics사의 SP600을 사용할 수 있다. 또한, 제1 광원 앞에는 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)을 추출하기 위하여, 선택적으로 특정 파장 대역의 필터(band pass filter: 640/40 등, long pass filter: 600LP 등, multiple band pass filter)를 설치할 수 있다.Optionally, at least one of the first light source 12 and the second light source 14 may be filtered to obtain the required optical properties. For example, in the case of using a halogen light source as the second light source 14, in particular, the light having a wavelength band of 600 nm or more is removed from the light emitted therefrom, so that only the visible light is irradiated to increase the accuracy of imaging. Could be. In this case, as a filter, for example, a short pass filter, specifically SP600 of Edmund Optics, Inc., may be used. In addition, in order to extract a beam of at least 600 nm wavelength band in front of the first light source, a filter of a specific wavelength band (band pass filter: 640/40, etc., long pass filter: 600LP, etc., multiple band pass filter) Can be installed.
도시된 구체예에 따르면, 제1 광원(12) 및 제2 광원(14)은 교대로 조사되는 바, 후술하는 바와 같이 오버레이 이미지를 용이하게 형성하기 위하여는 각 광원의 조사 시간은 약 10 내지 40 ms, 구체적으로 약 15 내지 35 ms, 보다 구체적으로 약 20 내지 33 ms 범위일 수 있다. According to the illustrated embodiment, the first light source 12 and the second light source 14 are irradiated alternately, in order to easily form an overlay image as described below, the irradiation time of each light source is about 10 to 40 ms, specifically about 15 to 35 ms, more specifically about 20 to 33 ms.
제1 광원(12) 및 제2 광원(14) 각각으로부터 교대로 방출(또는 출사)된 광은 글라스 윈도우(11) 상에 위치하는 검사 대상(예를 들면, 수술 부위)을 조사한다. 이때, 글라스 윈도우(11)는 1차적으로 특정 물체를 올려 지지하기 위한 받침대 역할을 하기 때문에 반드시 글라스 재질로 한정할 필요는 없다. 택일적으로, 검정색의 흡수성이 높은 재질로 받침대를 사용할 수 있고, 외과 수술에서는 수술대에 해당될 수 있다.Light alternately emitted (or emitted) from each of the first light source 12 and the second light source 14 irradiates a test object (eg, a surgical site) positioned on the glass window 11. At this time, since the glass window 11 primarily serves as a support for raising and supporting a specific object, the glass window 11 is not necessarily limited to a glass material. Alternatively, the pedestal may be made of a black absorbent material and may correspond to a operating table in a surgical operation.
예시적 구체예에 있어서, 광 확장(beam expansion) 및 균일한 조사(uniform illumination)를 위하여, 광 섬유, 구체적으로 다중모드(multimode) 광 섬유를 이용하여 제1 광원 또는 여기 광원(12) 및 제2 광원 또는 가시 광원(14) 각각으로부터 방출되는 광을 콜리메이터(collimator; 광원으로부터 발산하여 입사되는 광을 평행한 광으로 출사함) 및 디퓨저(diffuser)로 가이드하고, 빔 확산기(beam expander; 13, 15)를 통하여 검사 대상을 향하여 조사한다. In an exemplary embodiment, the first light source or the excitation light source 12 and the first light source using optical fibers, specifically multimode optical fibers, for beam expansion and uniform illumination. The light emitted from each of the two light sources or the visible light sources 14 is guided by a collimator (the light emitted from the light source is emitted as parallel light) and a diffuser, and a beam expander; Investigate toward the inspection target through 15).
도시된 예에서는 제1 광원(12) 및 제2 광원(14)이 각각 상이한 방향으로 출사되는 방식으로 검사 대상으로 조사되고 있으나, 경우에 따라서는 제1 광원(12) 및 제2 광원(14)이 서로 같거나 평행한 방향으로 검색 대상을 교대 조사할 수도 있다.In the illustrated example, the first light source 12 and the second light source 14 are irradiated to the inspection object in a manner of being emitted in different directions, respectively, but in some cases, the first light source 12 and the second light source 14 The search objects may be alternately searched in the same or parallel directions.
도시된 구체예에 있어서, 제1 및 제2 광원 각각에 의하여 교대 조사된 검사 대상(예를 들면, 수술 부위)으로부터 반사되는 광(반사광)에 있어서, 제1 광원(12)으로부터의 여기 광에 의하여는 수초로 둘러싸인 축색돌기(myelinated axon) 부위가 보강 간섭에 의하여 증가된 세기로 반사될 수 있다. In the illustrated embodiment, in the light (reflected light) reflected from the inspection target (for example, the surgical site) alternately irradiated by each of the first and second light sources, the excitation light from the first light source 12 is applied. By this, the myelinated axon site surrounded by the myelin sheath can be reflected at increased intensity by constructive interference.
이와 같이 제1 광원(12) 및 제2 광원(14)의 교대 조사에 의하여 검사 대상으로부터 반사된 광(반사광)은 빔 스플리터(17)의 전단에 배치된 렌즈 부재(16)를 통하여 수집되거나 가이드될 수 있다. 구체적으로, 렌즈 부재(16)는, 검사 대상으로부터 광을 수집하고 추후 반사 이미지 카메라(19) 및 비디오 카메라(21)에 의한 이미지 캡쳐를 위하여 광 또는 이미지를 가이드하는데 적합한 임의의 렌즈 요소, 구체적으로 줌 렌즈(zoom lens)를 포함할 수 있다. As such, the light (reflected light) reflected from the inspection object by alternating irradiation of the first light source 12 and the second light source 14 is collected or guided through the lens member 16 disposed in front of the beam splitter 17. Can be. Specifically, the lens member 16 is any lens element suitable for collecting light from the inspection object and for guiding the light or image for later image capture by the reflective image camera 19 and the video camera 21, in particular. It may include a zoom lens.
특정 구체예에 있어서, 렌즈 부재(16)로서 줌 렌즈를 사용하는 경우, 렌즈 부재(16)는 파장이 영상화되는데 적합한 적어도 하나의 광학 코팅을 포함할 수 있고, 수동 방식 또는 자동 방식으로 줌(zoom) 기능을 조절할 수 있다. 이와 관련하여, 줌 비율(zoom ratio)은, 예를 들면 최대 약 6 배, 구체적으로 최대 약 5 배, 보다 구체적으로 약 2 내지 4 배의 범위일 수 있다. 따라서, 예를 들면 최소 10×10 (mm2)에서 최대 100×100 (mm2)까지의 넓이를 영상화할 수 있으며, 그 결과 수십 ㎛의 초미세 신경부터 수 mm의 일반적인 말초신경까지 구분할 수 있도록 한다.In certain embodiments, when using a zoom lens as the lens member 16, the lens member 16 may include at least one optical coating suitable for imaging wavelengths, and zoom in a manual or automatic manner. ) You can adjust the function. In this regard, the zoom ratio can be in the range of, for example, up to about 6 times, specifically up to about 5 times, more specifically about 2 to 4 times. Thus, for example, images can be imaged from a minimum of 10 × 10 (mm 2 ) to a range of up to 100 × 100 (mm 2 ), resulting in the distinction of ultrafine nerves of several tens of micrometers to common peripheral nerves of several millimeters. do.
이와 같이 수집된 반사광은 렌즈 부재(16)으로부터의 이미지 경로 상에 배치되는 빔 스플리터(17)를 통하여 필터링된다. 빔 스플리터(17)의 대표적 예로서 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 들 수 있다. 다이크로익 미러는 전형적으로 필름으로 코팅된 글라스 표면으로서, 예를 들면 특정 파정 대역의 광만을 선택적으로 투과시키는 한편, 나머지 파장 대역의 광은 반사(예를 들면, 약 90° 각도로 반사)하는 컬러 필터를 의미할 수 있다. 다이크로익 미러에 관한 원리 및 기본적인 구성은 당업계에 알려져 있다.The reflected light thus collected is filtered through a beam splitter 17 disposed on the image path from the lens member 16. A representative example of the beam splitter 17 is a dichroic mirror. Dichroic mirrors are typically film-coated glass surfaces that selectively transmit, for example, only light in a particular waveband, while reflecting light (eg, at an angle of about 90 °) in the remaining wavelength bands. It may mean a color filter. Principles and basic configurations relating to dichroic mirrors are known in the art.
예시적 구체예에 따르면, 상기 빔 스플리터(17)에 의하여 대략 600 nm 이상의 파장 대역의 광이 투과(통과)하는 반면, 대략 600 nm 미만의 파장 대역의 광은 반사될 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 빔 스플리터(17)에 의하여, 약 600 nm 이상의 파장 대역을 갖는 반사광의 경우, 이중 적어도 약 90 %(구체적으로 적어도 약 95 %, 보다 구체적으로 적어도 약 99 %)가 제1 광 성분으로서 반사 이미지 카메라(reflectance image camera; 19) 방향으로 투과(통과)한다. 한편, 약 600 nm 미만의 파장 대역의 반사광의 경우, 이중 적어도 약 90%(구체적으로 적어도 약 95%, 보다 구체적으로 적어도 약 99%)가 제2 광 성분으로서 비디오 카메라(21) 방향으로 반사된다. 이때, 반사 이미지 카메라(19) 및 비디오 카메라(21)는, 예를 들면 광-민감성 칩, 예를 들면 CCD(charged coupled device) 센서 또는 CMOS 센서를 포함하는 광학 카메라일 수 있다.According to an exemplary embodiment, light in the wavelength band of about 600 nm or more is transmitted (passed) by the beam splitter 17, while light in the wavelength band of less than about 600 nm may be reflected. According to certain embodiments, by the beam splitter 17, at least about 90% (specifically at least about 95%, more specifically at least about 99%) of the reflected light having a wavelength band of about 600 nm or more is first It is transmitted (passed) in the direction of a reflection image camera 19 as a light component. On the other hand, in the case of the reflected light in the wavelength band of less than about 600 nm, at least about 90% (specifically at least about 95%, more specifically at least about 99%) is reflected toward the video camera 21 as the second light component. . In this case, the reflective image camera 19 and the video camera 21 may be, for example, an optical camera including a light-sensitive chip, for example, a charged coupled device (CCD) sensor or a CMOS sensor.
예시적 구체예에 따르면, 상기 반사 이미지 카메라(제1 카메라) 앞에는 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)만을 받아들이기 위하여, 그리고 상기 비디오 카메라(제2 카메라) 앞에는 가시 광 영역의 빛을 받아들이기 위하여, 선택적으로(optionally) 특정 파장 대역의 필터(band pass filter: 640/40 등, long pass filter: 600LP 등, multiple band pass filter)를 설치할 수도 있다(도시되지 않음).According to an exemplary embodiment, to receive only a beam of at least 600 nm wavelength band in front of the reflective image camera (first camera) and to receive light in the visible light region in front of the video camera (second camera). In order to do this, a bandpass filter (band pass filter: 640/40, etc., long pass filter: 600LP, etc.) may be optionally installed (not shown).
한편, 빔 스플리터(17)를 투과하는 제1 광 성분은 축색돌기의 얇은 막 구조 내 보강 간섭 현상에 의하여 생성되는 축색돌기 특유의 광 성분(또는 제1 이미지 성분)을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 반면, 빔 스플리터(17)에 의하여 반사되는 제2 광 성분(또는 제2 이미지 성분)은 실질적으로 해부학적(anatomical) 이미지(구체적으로 해부학적 컬러 이미지)를 형성하게 되는 바, 이러한 해부학적 이미지 정보는 수술시에 중요한 기준 정보를 제공하게 된다. 이와 관련하여, 상기 구체예에서는 600 nm 이상의 근적외선 파장 없이도, 예를 들면 약 300 내지 600 nm 파장 범위의 가시 광 대역의 광만으로도 일정 수준 또는 그 이상의 컬러 이미지를 형성할 수 있다.On the other hand, the first light component that passes through the beam splitter 17 may be understood to include axon-specific light components (or first image components) generated by the constructive interference phenomenon in the thin film structure of the axons. . On the other hand, the second light component (or second image component) reflected by the beam splitter 17 forms a substantially anatomical image (specifically, an anatomical color image), such anatomical image information. Will provide important reference information during surgery. In this regard, in this embodiment, a color image can be formed at a level or more even without light having a near infrared wavelength of 600 nm or more, for example, only in the visible light band in the wavelength range of about 300 to 600 nm.
예시적 구체예에 있어서, 도 2a에서 도시된 바와 같이 빔 스플리터(17)에 의하여 투과된 광(제1 광 성분)은 바로 반사 이미지 카메라(19)로 전달되기보다는 릴레이 렌즈(18)를 경유하여 전달될 수 있다. 한편, 빔 스플리터(17)에 의하여 반사된 광(제2 광 성분) 역시 릴레이 렌즈(20)를 경유하여 비디오 카메라(21)로 전달될 수 있다. 이때, 릴레이 렌즈(18, 20)의 주된 기능은 렌즈 부재(16)로부터의 1차 이미지(primary image)를 카메라(19, 21) 내 CCD 칩으로 전달하는 것으로, 앞서 렌즈 부재(16), 특히 줌 렌즈에 의하여 맺힌 상(이미지)을 2가지 카메라(19, 21) 각각의 CCD 칩까지 연장하여 전달하게 된다. 이는 CCD 칩을 적어도 2개 사용하고 파장 대역을 구분해야 하기 때문에 광 경로를 연장할 필요성이 있기 때문이다. 예시적 구체예에 따르면, 릴레이 렌즈(18, 20)를 사용함으로써 광량은, 예를 들면 적어도 약 80%, 구체적으로 적어도 약 85%, 보다 구체적으로 적어도 약 90% 유지하면서 상(이미지)의 맺히는 위치를 연장시켜 줄 수 있다.In an exemplary embodiment, the light (first light component) transmitted by the beam splitter 17 as shown in FIG. 2A is transmitted via the relay lens 18 rather than directly to the reflective image camera 19. Can be delivered. Meanwhile, the light (second light component) reflected by the beam splitter 17 may also be transmitted to the video camera 21 via the relay lens 20. At this time, the main function of the relay lens 18, 20 is to transfer the primary image from the lens member 16 to the CCD chip in the camera 19, 21, the lens member 16, in particular The image (image) formed by the zoom lens is extended to the CCD chips of each of the two cameras 19 and 21 and transferred. This is because there is a need to extend the optical path since at least two CCD chips must be used and the wavelength band must be separated. According to an exemplary embodiment, the use of relay lenses 18 and 20 results in the amount of light being retained in the image (image), for example, while maintaining at least about 80%, specifically at least about 85%, more specifically at least about 90%. Can extend the position.
예시적 구체예에 있어서, 릴레이 렌즈(18, 20)로부터 카메라(19, 21)까지의 모든 광 경로 길이는 실질적으로 동일할 수 있다. 릴레이 렌즈(18, 20)는, 예를 들면 동일한 물체 거리 및 이미지 거리를 갖기 때문에 이미지의 크기(magnitude)를 변화시키지 않으며, 이미지는 반사 이미지 카메라(19) 및 비디오 카메라(21) 각각의 CCD 칩 상에 형성된다.In an exemplary embodiment, all optical path lengths from the relay lenses 18, 20 to the cameras 19, 21 can be substantially the same. The relay lenses 18 and 20 do not change the magnitude of the image, for example, because they have the same object distance and image distance, and the image is the CCD chip of each of the reflective image camera 19 and the video camera 21. Is formed on the phase.
다만, 도 2b에 도시된 바와 같이 상술한 릴레이 렌즈(18, 20) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다. However, as illustrated in FIG. 2B, at least one of the above-described relay lenses 18 and 20 may be omitted.
특정 구체예에서, 반사 이미지 카메라(19)는, 예를 들면 전자증배 카메라(EMCCD 카메라)일 수 있는데, 이러한 타입의 카메라는 전자증배 회로를 이용하여 광 신호를 증폭하여 관측하는 초고감도 카메라로 알려져 있다. 또한, 비디오 카메라(21)는, 가시 광 스펙트럼 내 검사 대상(예를 들면, 수술 부위)의 이미지를 캡쳐하는데 적합한 임의의 비디오 카메라일 수 있다. 상기 비디오 카메라(21)는, 예를 들면 컬러 카메라, 구체적으로 24-비트의 컬러 CCD 카메라일 수 있으며, 독일 PCO AG사에서 시판 중인 카메라를 사용할 수 있다.In certain embodiments, the reflective image camera 19 may be, for example, an electron multiplication camera (EMCCD camera), which is known as an ultra-high sensitivity camera that amplifies and observes an optical signal using an electron multiplication circuit. have. In addition, video camera 21 may be any video camera suitable for capturing an image of an examination subject (eg, a surgical site) in the visible light spectrum. The video camera 21 may be, for example, a color camera, specifically a 24-bit color CCD camera, and may use a camera commercially available from PCO AG, Germany.
예시적 구체예에 있어서, 릴레이 렌즈(18, 20)를 거쳐 상기 반사 이미지 카메라(19) 및 비디오 카메라(21) 각각으로 생성된 제1 이미지 및 제2 이미지는 후속적으로 프로세싱 단계를 거칠 수 있다. 이를 위하여, 본 구체예에 따른 영상화 시스템(100)은 반사 이미지 카메라(19) 및 비디오 카메라(21) 각각으로부터 병렬적으로 얻어지는 이미지들을 프로세싱하여 실질적으로 실시 간 모드에 의하여 제1 이미지 및 제2 이미지를 기반으로 정합된 오버레이 이미지를 형성하기 위한 프로세싱 장치(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the first image and the second image generated by the reflective image camera 19 and the video camera 21, respectively, via the relay lenses 18, 20 may be subsequently processed. . To this end, the imaging system 100 according to the present embodiment processes the images obtained in parallel from each of the reflective image camera 19 and the video camera 21 to substantially the first image and the second image by a real time mode. It may further include a processing device (not shown) for forming a matched overlay image based on the.
이와 같이 정합된 오버레이 이미지를 디스플레이 장치(도시되지 않음) 상에 표시할 수 있다. 상술한 프로세싱 장치는 카메라(19, 21)로부터 각각 이미지를 수용하고, 원하는 이미지를 얻을 수 있도록 프로세싱하고, 그리고 상기 프로세싱된 이미지를 디스플레이로 전달하는데 적합한 임의의 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 포함할 수 있다. 이러한 디스플레이 장치의 예로서, 텔레비전, 고 해상도 텔레비전, 컴퓨터 모니터 또는 프로세싱 장치로부터 신호를 받아 디스플레이하도록 구성된 기타 장치를 들 수 있다. 이처럼, 상기 예시된 영상화 시스템(100)은, 제1 광원(12)으로부터 조사된 광이 말초신경의 다층 구조의 얇은 막에서의 간섭 효과에 의하여 얻어지는 특성 이미지(제1 이미지), 그리고 육안으로(예를 들면, 외과 수술 중 집도의가 육안으로) 검사 대상(예를 들면, 수술 부위)을 인지할 수 있는 컬러 이미지(제2 이미지) 중 적어도 하나, 특히 적어도 제1 이미지를 캡쳐하여 말초신경의 특성(예를 들면, 위치, 형태, 분포 등)을 인지할 수 있도록 한다. The matched overlay image may be displayed on a display device (not shown). The processing apparatus described above may include any software and / or hardware suitable for receiving images from cameras 19 and 21, processing to obtain a desired image, and delivering the processed image to a display, respectively. . Examples of such display devices include televisions, high resolution televisions, computer monitors, or other devices configured to receive and display signals from processing devices. As such, the illustrated imaging system 100 includes a characteristic image (first image) obtained by an interference effect in a thin film of a multi-layered structure of peripheral nerves, and visually ( For example, during surgery, the surgeon may visually capture at least one of the color images (second image) that can recognize the examination subject (eg, the surgical site), in particular at least the first image to capture the characteristics of the peripheral nerve. (E.g., location, shape, distribution, etc.)
추가 구체예에 따르면, 영상화 시스템(100)은 선택적으로 프로세싱 장치에 추가적으로 제어 디바이스(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이러한 제어 디바이스는 (i) 광원(12, 14), 카메라(19, 21), 및/또는 프로세싱 장치를 제어하고, 그리고/또는 (ii) 빔 스플리터(17)를 통과하는 이미지(제1 광 성분 또는 제1 이미지 성분), 빔 스플리터(17)에 의하여 반사되는 이미지(제2 광 성분 또는 제2 이미지 성분), 그리고 상기 2가지 이미지가 결합(또는 정합)된 오버레이 이미지 중 적어도 하나를 디스플레이할 수 있도록 제어할 수 있다. According to a further embodiment, the imaging system 100 may optionally further comprise a control device (not shown) in addition to the processing apparatus. Such a control device may (i) control light sources 12, 14, cameras 19, 21, and / or processing apparatus, and / or (ii) an image passing through beam splitter 17 (first light component). Or a first image component), an image reflected by the beam splitter 17 (second light component or second image component), and an overlay image in which the two images are combined (or matched). Can be controlled.
도시된 영상 시스템에 있어서, 각각 얻어진 2개의 이미지를 결합(또는 정합)하여 오버레이 이미지를 얻는 구체적인 원리는 하기와 같이 설명할 수 있다.In the illustrated imaging system, a specific principle of combining (or matching) two obtained images to obtain an overlay image can be described as follows.
제1 광원 및 제2 광원의 교대 조사에 의하여 검사 대상으로부터 반사된 광(반사광) 중 제1 광 성분(또는 제1 이미지) 및 제2 광 성분(또는 제2 이미지; 예를 들면 가시 광 이미지)는, 예를 들면 약 10 내지 30 Hz, 구체적으로 약 15 내지 25 Hz의 빈도로 교대 획득될 수 있고, 각각 얻어진 2가지 이미지를 소프트웨어(예를 들면, MathWorks사의 Matlab 등의 프로그램)에 의하여 결합(또는 정합)함으로써 오버레이 이미지(overlay image)를 얻을 수 있다. 예를 들면, 약 10 내지 40 ms(구체적으로 약 20 내지 33 ms) 동안 제2 광원으로부터 가시 광을 조사하여 컬러 이미지(제2 이미지)를 획득하고, 그 다음 예를 들면 약 10 내지 40 ms(구체적으로 약 20 내지 33 ms) 동안 제1 광원으로부터 특정 파장 대역(적어도 600 nm)의 여기 광을 조사하여 반사 이미지(제1 이미지)를 획득한다. The first light component (or first image) and the second light component (or second image; for example, visible light image) of light (reflected light) reflected from the inspection object by alternating irradiation of the first light source and the second light source Can be obtained alternately at a frequency of, for example, about 10 to 30 Hz, specifically about 15 to 25 Hz, and each of the two images obtained is combined by software (e.g., a program such as Matlab from MathWorks). Or an overlay image) to obtain an overlay image. For example, for about 10 to 40 ms (specifically about 20 to 33 ms), the visible light is irradiated from the second light source to obtain a color image (second image), and then, for example, about 10 to 40 ms ( Specifically, the reflection image (first image) is obtained by irradiating excitation light of a specific wavelength band (at least 600 nm) from the first light source for about 20 to 33 ms.
그 다음, 반사 이미지에서 미리 측정된 특정 노출시간에서의 CCD 노이즈 이미지를 차감하고, 다시 최대 강도 값(maximum intensity value)의 일정 값(대략 5%)을 역치(threshold value)로 설정하여 그 이하의 값을 제거할 수 있다. 이후, 재차 미디언 필터링(median filtering) 등의 과정을 거쳐 육안으로 용이하게 감지할 수 있도록 준컬러 이미지(pseudo-color image)로 변경하는 과정을 거치도록 한다. 이러한 프로세싱 과정을 거쳐 신경(말초신경) 이미지를 측정된 컬러 이미지에 오버레이(overlay)시켜 새로운 이미지를 형성할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이(예를 들면, LabVIEW와 같은 소프트웨어가 사용됨)에는 주로 3개의 영상 채널이 보여진다. 즉, 컬러 해부 이미지, 반사 신경 이미지, 그리고 해부 이미지와 신경 영상의 결합(정합) 이미지가 디스플레이될 수 있다.Then, subtract the CCD noise image at the specific exposure time previously measured from the reflected image, and again set a certain value (approximately 5%) of the maximum intensity value to the threshold value. You can remove the value. Afterwards, a process of changing to a pseudo-color image is performed again so as to be easily detected by the naked eye through a process such as median filtering. Through this processing, the neural (peripheral) image can be overlaid on the measured color image to form a new image. As a result, the display (for example, software such as LabVIEW is used) usually shows three video channels. That is, a color anatomical image, a reflex nerve image, and a combined (matched) image of the anatomical image and the neural image may be displayed.
상술한 교대 이미지화 과정은 순차적이기는 하나, 빠른 속도로 이루어지므로 육안으로는 실질적으로 동시에 감지되는 효과를 제공하게 되고 정합 이미지 역시 복잡한 프로세싱 과정을 거치지 않을 수 있기 때문에 통상의 컴퓨터를 사용하더라도 실질적으로 동시에 디스플레이할 수 있다. The above-described alternate imaging process is sequential, but is performed at a high speed, so that the naked eye can provide a substantially simultaneous effect, and the registered image can be displayed at the same time using a normal computer because the matched image may not undergo a complicated processing process. can do.
더욱이, 도시된 구체예에 있어서, 반사광은 기존의 형광 특성을 이용한 형광 이미지에 비하여 광 강도가 유의미한 수준으로 크기 때문에 노출 시간을 축소할 수 있고, 더 나아가 EMCCD 등의 고감도 검출장치(detector)를 이용함으로써 신속하게 이미지를 획득할 수 있게 된다.Furthermore, in the illustrated embodiment, the reflected light can reduce the exposure time because the light intensity is significantly higher than the fluorescent image using the conventional fluorescence characteristics, furthermore, by using a high sensitivity detector such as EMCCD By doing so, it is possible to acquire an image quickly.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention, but the following examples are provided only for better understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
생체조직 샘플에 대한 광학 특성 평가Evaluation of Optical Properties for Biological Tissue Samples
본 실시예에서 사용된 생체조직 샘플의 광학 특성 평가 시스템을 구성하는 개별 장치는 하기와 같다.The individual devices constituting the optical property evaluation system of the biological tissue sample used in this embodiment are as follows.
- 레이저 광원: EQ-99(Energetiq Technology, Inc.사의 Broadband Laser-Driven Light Source; Spectral Output: 100-1000 nm)Laser light source: EQ-99 (Broadband Laser-Driven Light Source from Energetiq Technology, Inc .; Spectral Output: 100-1000 nm)
- 스펙트로미터(spectrometer): 동우옵트론사의 Monora 200Spectrometer: Dongwoo Optron's Monora 200
- 광 절단기(chopper): Edmound Optics사의 Mini Optical ChopperChopper: Mini Optical Chopper from Edmound Optics
- 신호 증폭기(current preamplifier): Stanford Research Systems사의 STR 570Current preamplifier: STR 570 from Stanford Research Systems
- 록-인 증폭기(lock-in amplifier): Stanford Research Systems사의 STR 830Lock-in amplifier: STR 830 from Stanford Research Systems
- 적분구(integrating sphere): Thorlabs사의 IS236A-4Integrating sphere: Thorlabs IS236A-4
- 광검출기(photodetector): Thorlabs사의 FDS010Photodetector: Thorlabs FDS010
- 제어 소프트웨어: Computer LabVIEW(National Instruments, Austin, Texas)Control Software: Computer LabVIEW (National Instruments, Austin, Texas)
본 실시예에서는 여기 광원의 파장을 변화시키면서 샘플링된 생체 내 말초신경의 광학적 특성을 평가하였으며, 이와 함께 비교를 위하여 결합조직에 둘러싸인 말초신경, 혈관 및 근육에 대하여도 광적 특성을 평가하였다. 전술한 광학 특성 분석을 위한 적분구 장치가 구비된 시스템의 모식도를 도 3a에 나타내었으며, 샘플링된 결합조직에 둘러싸인 말초신경, 말초신경, 혈관 및 근육 각각에 대한 광학 현미경 사진을 도 3b에 나타내었다.In this example, the optical properties of the sampled peripheral nerves in the living body were evaluated while changing the wavelength of the excitation light source, and the optical properties were also evaluated for peripheral nerves, blood vessels, and muscles surrounded by connective tissue for comparison. A schematic diagram of a system equipped with an integrating sphere device for analyzing the above optical characteristics is shown in FIG. 3A, and an optical photomicrograph of each of peripheral nerves, peripheral nerves, blood vessels, and muscles surrounded by sampled connective tissue is shown in FIG. 3B. .
- 광학 특성 평가 시스템의 작동 원리-The principle of operation of optical characterization system
레이저 광원으로부터 방출된 광을 회절격자(Diffraction grating) 및 슬릿(slit)으로 구성된 스텍트로미터를 거쳐 특정 파장을 선별한다. 선별된 파장의 레이저 광은 광 섬유를 통하여 가이드되고, 가이드된 레이저 광은 광 절단기에 의하여 미리 설정된 타이밍 또는 주파수로 절단됨으로써 레이저 광 출력(output)의 타이밍을 조절한다. 이와 같이 조절된 레이저 광을 입사광용 포트를 통하여 적분구(내부에 고반사율의 물질(백색)로 코팅한 구(Lambertian 반사면)로서 약한 반사광도 포획하도록 설계됨) 내로 도입한다. 이때, 입사된 광이 샘플을 투과하고 반사되도록 적분구 외벽의 복수(도시된 평가 시스템에서는 2개)의 지점에 생체 샘플을 위치시키는데, 구체적으로 투과도(transmittance)를 측정하기 위한 샘플 및 반사도(reflectance)를 측정하기 위한 샘플을 배치한다.The light emitted from the laser light source is subjected to a spectrometer composed of diffraction gratings and slits to select specific wavelengths. The laser light of the selected wavelength is guided through the optical fiber, and the guided laser light is cut at a preset timing or frequency by the optical cutter to adjust the timing of the laser light output. The laser light thus adjusted is introduced into the integrating sphere (a sphere coated with a high reflectance material (white) inside the Lambertian reflecting surface) through the incident light port and designed to capture weak reflected light. At this time, the biological sample is positioned at a plurality of points (two in the evaluation system shown) of the integrating sphere outer wall so that the incident light passes through and reflects the sample. Specifically, the sample and reflectance for measuring the transmittance are measured. Place a sample to measure).
한편, 적분구의 검출기용 포트에는 광 검출기가 구비되는데 상기 광 검출기는 포토다이오드 기반의 검출기로서 200 내지 1100 nm까지 높은 감도로 적분구 내 반사광을 검출하고, 이의 광 파워(optical power)를 감지하여 전류로 변환시키는 기능을 한다(감지된 전류는 입사광의 광량에 비례함).On the other hand, the detector port of the integrating sphere is equipped with a photo detector, which is a photodiode-based detector detects the reflected light in the integrating sphere with a high sensitivity up to 200 to 1100 nm, and detects the optical power of the current (Detected current is proportional to the amount of incident light).
그 다음, 광 검출기에 의하여 변환된 전류(신호)는 신호증폭기를 통하여 증폭되며, 동시에 노이즈를 차단하여 후속 증폭 과정에서 노이즈까지 증폭되는 것을 사전에 방지한다. 신호증폭기를 통하여 1차적으로 증폭된 전류 신호는 록-인 증폭기에서 추가적으로 증폭되며, Computer LabVIEW에 의하여 스펙트럼 데이터 또는 컴퓨터 신호를 획득하고, 그리고/또는 이를 저장한다. 이때, Computer LabVIEW는 스펙트로스코피의 셋업을 제어하는 기능도 하게 된다.Then, the current (signal) converted by the photodetector is amplified through the signal amplifier and at the same time blocks the noise to prevent the amplification up to the noise in the subsequent amplification process. The current signal amplified primarily by the signal amplifier is further amplified by the lock-in amplifier, and acquires and / or stores spectral data or computer signal by Computer LabVIEW. At this point, Computer LabVIEW will also control the setup of the spectroscopy.
- 생체 조직 샘플의 투과도 및 반사도 측정Measurement of the transmittance and reflectance of biological tissue samples
집쥐(Rat, 12주령, 수컷)의 대퇴부에 위치한 좌골신경을 채취하여 결합 조직에 둘러싸인 경우 및 결합 조직을 깨끗하게 제거한 2개의 샘플을 준비하였다. 또한, 대퇴부의 주변 근육 조직, 그리고 결찰(ligature)을 통하여 혈관(대정맥, vena cava)을 채취하였다. 채취된 샘플을 슬라이드 글라스 상에 위치시킨 후에 물(식염수; saline)을 약간 떨어뜨려 건조되지 않도록 한 후에 투과도 및 반사도를 측정하였다.The sciatic nerve located in the thigh of the rat (Rat, 12 weeks old, male) was taken to prepare two samples surrounded by connective tissue and in which the connective tissue was cleanly removed. In addition, blood vessels (vena cava) were collected through the surrounding muscle tissue of the thigh and the ligature. After the collected sample was placed on the slide glass, water (saline) was dropped slightly to prevent drying, and then transmission and reflectance were measured.
본 실시예에서는 전술한 적분구 기반의 광학 특성 평가 시스템(Spectroscopy)을 이용하였으며, 400-800 nm 또는 300-1000nm 파장 대역에 걸쳐 20°, 40° 및 60°로 입사각을 각각 변화시키면서 반사광을 측정하였다. 또한, 입사광의 세기(10 kHz 및 40 Hz) 및 파장대의 간격(5 nm 및 10 nm) 역시 변화시켜 측정하였다. In the present embodiment, the integrating sphere-based optical characteristic evaluation system (Spectroscopy) was used, and the reflected light was measured while varying the angle of incidence at 20 °, 40 °, and 60 °, respectively, over the 400-800 nm or 300-1000 nm wavelength band. It was. In addition, the incident light intensity (10 kHz and 40 Hz) and the wavelength band interval (5 nm and 10 nm) were also measured by changing.
(a) 입사광의 세기(power) 10 kHz 및 파장대 간격(interval) 5 nm 조건 하에서 조사되는 레이저 파장 변화에 따른 말초신경 및 혈관 결합조직에 둘러싸인 말초신경의 투과도(transmittance) 및 반사도(reflectance: 20°, 40° 및 60°)의 측정값, 그리고 (b) 입사광의 세기(power) 40 Hz 및 파장대 간격(interval) 10 nm 조건 하에서 조사되는 레이저 파장에 따른 말초신경 및 혈관 결합조직에 둘러싸인 말초신경의 투과도(transmittance) 및 반사도(reflectance: 20°, 40° 및 60°)의 측정값을 각각 도 4a 및 도 4b에 나타내었다. 이와 함께, 대조군으로서 혈관 및 근육 각각에 대하여 측정된 투과도 및 반사도 역시 도 4a 및 도 4b에 나타내었다.(a) Transmittance and reflectance of peripheral nerves and peripheral nerves surrounded by vascular connective tissue under varying laser wavelengths irradiated under a power of 10 kHz and a wavelength band of 5 nm. , 40 ° and 60 °), and (b) peripheral nerves and blood vessels surrounded by vascular connective tissue, depending on the laser wavelength irradiated under conditions of 40 Hz and 10 nm wavelength of incident light. Measured values of transmittance and reflectance (20 °, 40 ° and 60 °) are shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. In addition, the transmittance and reflectance measured for each of the blood vessel and muscle as a control is also shown in Figures 4a and 4b.
상기 도면에 나타난 바와 같이, 신경 조직에서 높은 반사광을 나타내는 파장대역은 약 600 내지 700 nm(즉, 600 nm 이상)이었으며, 상기 파장대역에서 대조군인 근육 조직 및 혈관에 비하여 뚜렷하게 높은 반사 특성을 나타내었다. 또한, 약 470 내지 480 nm의 파장대역에서 피크 파장을 보였고, 약 550 내지 580 nm에서 실제 반사광의 세기는 다른 파장대에 비하여 높지 않았으나, 근육 조직 및 혈관과 비교하면 다소 높은 수준이었다.As shown in the figure, the wavelength band showing high reflected light in the neural tissue was about 600 to 700 nm (ie, 600 nm or more), and the wavelength band showed remarkably high reflection characteristics compared to the control muscle tissue and blood vessels. . In addition, the peak wavelength was shown in the wavelength range of about 470 to 480 nm, and the actual reflected light intensity at about 550 to 580 nm was not high compared to other wavelength bands, but was somewhat higher than muscle tissues and blood vessels.
이와 같이, 적어도 600 nm의 파장 대역에서 높은 반사광 세기를 얻을 수 있는 이유는 말초신경을 구성하는 복수 층에서의 보강 간섭 현상에 의하여 말초신경으로부터 높은 세기(intensity)의 반사광이 방출되었기 때문으로 판단된다.As such, the reason why the high reflected light intensity can be obtained in the wavelength band of at least 600 nm is because the reflected light of high intensity is emitted from the peripheral nerve by the constructive interference phenomenon in the plurality of layers constituting the peripheral nerve. .
실시예 2Example 2
여기 광원의 파장에 따른 반사 영상 테스트Reflective image test according to the wavelength of the excitation light source
본 실시예에서는 특정 파장대에서의 반사 이미지를 분석하여 말초신경의 영상화에 적합한 여기 광의 파장대를 선정하기 위하여 복수의 후보 파장대에서의 영상을 확보하였다. 이때, 복수의 후보 파장대(Ex)로서 640 nm, 561 nm, 488 nm 및 408 nm을 각각 설정하였다.In this embodiment, images from a plurality of candidate wavelength bands are secured in order to select a wavelength band of excitation light suitable for imaging peripheral nerves by analyzing reflected images in a specific wavelength band. At this time, 640 nm, 561 nm, 488 nm, and 408 nm were set as the plurality of candidate wavelength bands Ex.
구체적으로, 공초점 레이저 스캐닝 현미경(Nikon, A1 Rsi)을 이용하였으며, 분석 대상 생체 조직으로 지방 조직(fat), 대퇴 동맥(femoral artery), 근육(muscle), 대퇴정맥(femoral vein), 대퇴신경(femoral nerve) 및 좌골신경(sciatic nerve)을 사용하였다. 각각의 생체 조직에 대하여는 단일 파장으로만 조사하도록 특정 레이저를 사용하였다. 또한, 검출 시 별도의 필터를 사용하지 않고 모든 반사광을 수집하도록 하였으며(Em(emission): No filter), 검출기는 PMT (photomultiplier tube)를 사용하여 감도를 증가시켰다.Specifically, a confocal laser scanning microscope (Nikon, A1 Rsi) was used, and as the biological tissue to be analyzed, adipose tissue (fat), femoral artery, muscle, muscle, femoral vein, femoral nerve (femoral nerve) and sciatic nerve were used. For each living tissue a specific laser was used to irradiate with only a single wavelength. In addition, the detection was to collect all the reflected light without using a separate filter (Em (emission): No filter), the detector was used to increase the sensitivity by using a photomultiplier tube (PMT).
집쥐(Rat, 12주령, 수컷)의 대퇴부에 위치한 좌골신경(sciatic nerve) 및 허벅지 부위의 대퇴신경(femoral nerve)을 각각 채취하였고, 또한 주변 근육 조직, 지방 조직, 그리고 결찰을 통하여 채취한 혈관(대퇴정맥(femoral vein) 및 대퇴동맥(femoral artery))을 대조군으로 하여 평가하였다. The sciatic nerve and femoral nerve at the thigh region of rats (Rat, 12 weeks old, male) were collected, and the surrounding muscle tissue, adipose tissue, and blood vessels obtained through ligation ( Femoral vein and femoral artery were evaluated as controls.
슬라이드 글라스 상에 개별 샘플을 위치시키고, 물(식염수; saline)을 약간 떨어뜨려 건조되지 않도록 한 후에 커버 글라스로 덮어 측정하였다. 해당 여기 파장의 레이저 광으로부터 얻어진 지방 조직, 대퇴동맥, 근육, 대퇴정맥, 대퇴신경 및 좌골신경 각각의 반사 영상을 도 5a 내지 도 5d에 나타내었다. Individual samples were placed on the slide glass, and water (saline) was dropped slightly to prevent drying, and then covered with a cover glass and measured. 5A to 5D show reflection images of adipose tissue, femoral artery, muscle, femoral vein, femoral nerve and sciatic nerve obtained from the laser light of the corresponding excitation wavelength.
도 5a에 따르면, 640 nm의 여기 파장에서 말초신경에 해당하는 대퇴신경 및 좌골신경의 경우, 다른 조직에 비하여 반사광이 가장 강하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 특히, 도 6에 나타낸 대퇴신경 및 좌골신경에 대한 확대 반사 영상을 살펴보면 말초신경에서 수초로 둘러싸인 축색돌기(Myelinated axon)에서 특히 강한 반사광이 방출됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 5A, in the case of the femoral nerve and the sciatic nerve corresponding to the peripheral nerve at the excitation wavelength of 640 nm, it can be seen that the reflected light is stronger than other tissues. In particular, looking at the enlarged reflection image of the femoral nerve and sciatic nerve shown in Figure 6 it can be seen that a particularly strong reflected light is emitted from the myelinated axon surrounded by a few seconds in the peripheral nerve.
반면, 도 5b 내지 5d에 따르면, 600 nm 미만의 여기 파장에서 테스트 대상인 지방, 대퇴부 동맥, 근육, 대퇴정맥, 대퇴신경 및 좌골신경 모두에 대하여 특이적인 반사광이 나타나지 않았다. On the other hand, according to Figures 5b to 5d, at the excitation wavelength of less than 600 nm, specific reflected light did not appear for all the fat, femoral artery, muscle, femoral vein, femoral nerve and sciatic nerve under test.
이처럼, 말초신경에 대하여 특이적인 반사광을 방출하도록 하는 여기 파장 대역을 도출하기 위하여 실시예 1의 스펙트로스코피 데이터로부터 가장 유력한 후보 여기 파장대로 고려되었던 600 nm 이상(구체적으로, 600 내지 700 nm)의 파장대역에 속하는 640 nm에서 강한 반사광 영상을 얻을 수 있었다.As such, a wavelength of 600 nm or more (specifically, 600 to 700 nm) that was considered as the most likely candidate excitation wavelength from the spectroscopy data of Example 1 to derive an excitation wavelength band that emits reflected light specific to the peripheral nerve. A strong reflected light image was obtained at 640 nm in the band.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications and variations of the present invention can be readily used by those skilled in the art, and all such variations or modifications can be considered to be included within the scope of the present invention.

Claims (21)

  1. 검사 대상 내 말초신경을 선택적으로 영상화하는 시스템으로서,A system for selectively imaging peripheral nerves in a test subject,
    상기 검사 대상을 조사하도록 배치된 광원, 여기서 상기 광원은 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)을 제공하는 제1 광원, 및 가시 광 대역의 빔(beam)을 제공하는 제2 광원을 포함하며, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은 검사 대상을 교대로 조사하도록 구성됨;A light source arranged to irradiate the inspection object, wherein the light source includes a first light source providing a beam in at least 600 nm wavelength band, and a second light source providing a beam in visible light band, The first light source and the second light source are configured to alternately irradiate a test object;
    상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 교대 조사된 각각의 빔이 말초신경의 막 간섭 현상을 거쳐 상기 검사 대상으로부터 방출되는 반사광 중 말초신경을 지시하는 제1 광 성분을 투과시키는 한편, 상기 제1 광 성분을 제외한 제2 광 성분을 반사하도록 배열된 빔 스플리터(splitter);Each beam alternately irradiated from the first light source and the second light source transmits a first light component indicating a peripheral nerve of the reflected light emitted from the test object through a film interference phenomenon of the peripheral nerve, while the first light component is transmitted. A beam splitter arranged to reflect a second light component except the light component;
    상기 제1 광 성분을 센싱하여 제1 이미지를 생성하는 제1 카메라; 및A first camera configured to generate the first image by sensing the first light component; And
    상기 제2 광 성분을 센싱하여 제2 이미지를 생성하는 제2 카메라; A second camera sensing the second light component to generate a second image;
    를 포함하는 시스템.System comprising a.
  2. 제1항에 있어서, 제1 카메라 및 제2 카메라와 각각 연결되어 제1 이미지 및 제2 이미지를 정합한 오버레이(overlay) 이미지를 생성하는 프로세싱 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.The system of claim 1, further comprising a processing device coupled to the first camera and the second camera, respectively, to generate an overlay image that matches the first and second images.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사광을 수집하거나 가이드하기 위하여 상기 빔 스플리터의 전단에 배치되는 렌즈 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.The system of claim 1, further comprising a lens member disposed in front of the beam splitter to collect or guide the reflected light.
  4. 제1항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 다이크로익 미러(dichroic mirror)인 것을 특징으로 하는 시스템.The system of claim 1, wherein the beam splitter is a dichroic mirror.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 광원은 아르곤 레이저, 헬륨/네온 레이저, 레이저 다이오드, 초광대역 레이저(supercontinuum laser), 펄스형 Ti : 사파이어 레이저(Pulsed Ti : sapphire Laser), 제논 램프, 수은 램프, 메탈 할라이드 램프 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하는 시스템.The method of claim 1, wherein the first light source is an argon laser, a helium / neon laser, a laser diode, a supercontinuum laser, a pulsed Ti: sapphire laser, a xenon lamp, a mercury lamp, And a metal halide lamp or combination thereof.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 광원은 백열 램프(백광 텅스텐 전구), 할로겐 램프, 광대역 LED, OLED, LDLS(Laser-Driven Light Source) 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하는 시스템.The system of claim 1, wherein the second light source is an incandescent lamp (incandescent tungsten bulb), a halogen lamp, a broadband LED, an OLED, a laser-driven light source (LDLS), or a combination thereof.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 광원의 생체 조직 조사 세기(intensity)는 적어도 5 mW/cm2인 것을 특징으로 하는 시스템.The system of claim 1, wherein the biological tissue irradiation intensity of the first light source is at least 5 mW / cm 2 .
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 광원으로부터 방출되는 빔으로부터 600 nm 이상의 파장대역을 갖는 광을 제거하기 위한 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.The system of claim 1, further comprising a filter for removing light having a wavelength band of 600 nm or more from the beam emitted from the second light source.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 광원의 파장 대역은 200 nm에서 600 nm 미만의 범위이고, 또한 상기 제2 광원의 생체 조직 조사 세기는 50 내지 120 mW/cm2 범위인 것을 특징으로 하는 시스템.The system of claim 1, wherein the wavelength band of the second light source is in the range of 200 nm to less than 600 nm, and the biological tissue irradiation intensity of the second light source is in the range of 50 to 120 mW / cm 2 .
  10. 제3항에 있어서, 상기 렌즈 부재는 줌 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.4. The system of claim 3, wherein the lens member comprises a zoom lens.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라 각각의 전단에 상기 제1 광 성분 및 상기 제2 광 성분이 경유할 수 있도록 릴레이 렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.The system of claim 1, further comprising a relay lens in front of each of the first camera and the second camera such that the first and second light components pass through.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 각각의 조사 시간은 10 내지 40 ms 범위인 것을 특징으로 하는 시스템. The system of claim 1, wherein the irradiation time of each of the first and second light sources is in a range of 10 to 40 ms.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 광원 앞에 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)을 추출하기 위하여 특정 파장 대역의 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.The system of claim 1, further comprising a filter of a particular wavelength band to extract a beam of at least 600 nm wavelength band in front of said first light source.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 카메라 앞에 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)만을 받아들이기 위하여, 그리고 상기 제2 카메라 앞에 가시광 영역의 빛을 받아들이기 위하여 각각 특정 파장 대역의 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.Further comprising a filter of a particular wavelength band, respectively, for receiving beams of at least 600 nm wavelength band in front of said first camera and for receiving light in the visible region in front of said second camera. System characterized in that.
  15. 검사 대상 내 말초신경을 선택적으로 영상화하는 방법으로서,A method of selectively imaging peripheral nerves in a test subject,
    상기 검사 대상에 대하여 광원을 조사하는 단계, 여기서 상기 광원은 적어도 600 nm 파장 대역의 빔(beam)을 제공하는 제1 광원, 및 가시 광 대역의 빔(beam)을 제공하는 제2 광원을 포함하며, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원을 교대로 검사 대상에 조사함;Irradiating a light source to the inspection object, wherein the light source includes a first light source providing a beam in at least 600 nm wavelength band, and a second light source providing a beam in visible light band; Irradiating the inspection target with the first light source and the second light source alternately;
    상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 교대 조사된 각각의 빔이 말초신경의 막 간섭 현상을 거쳐 상기 검사 대상으로부터 방출되는 반사광을 빔 스플리터로 전달하는 단계, 여기서 상기 빔 스플리터는 말초신경을 지시하는 제1 광 성분을 투과시키는 한편, 상기 제1 광 성분을 제외한 제2 광 성분을 반사하도록 배열됨; 및Each beam alternately irradiated from the first light source and the second light source transfers the reflected light emitted from the inspection object to the beam splitter through a film interference phenomenon of the peripheral nerve, wherein the beam splitter indicates the peripheral nerve Arranged to transmit a first light component while reflecting a second light component except for the first light component; And
    제1 카메라에 의하여 상기 제1 광 성분을 센싱하여 제1 이미지를 생성하는 한편, 제2 카메라에 의하여 상기 제2 광 성분을 센싱하여 제2 이미지를 생성하는 단계; Generating a first image by sensing the first light component by a first camera, and generating a second image by sensing the second light component by a second camera;
    를 포함하는 방법.How to include.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지를 정합하여 오버레이(overlay) 이미지를 생성하도록 프로세싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, further comprising: processing to match the first image and the second image to produce an overlay image.
  17. 제15항에 있어서, 상기 검사대상으로부터 방출되는 반사광을 빔 스플리터로 전달하기에 앞서 상기 반사광을 렌즈 부재를 통하여 수집하거나 가이드하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, further comprising collecting or guiding the reflected light through a lens member prior to delivering the reflected light emitted from the inspection object to the beam splitter.
  18. 제15항에 있어서, 상기 제2 광원으로부터 방출되는 빔이 검사 대상에 조사되기에 앞서 필터링하여 600 nm 이상의 파장대역을 갖는 광을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 15, further comprising filtering to remove light having a wavelength band of 600 nm or more before the beam emitted from the second light source is irradiated to the inspection object.
  19. 제15항에 있어서, 상기 제1 광 성분은 600 nm 이상의 파장 대역을 갖는 반면, 상기 제2 광 성분은 600 nm 미만의 파장 대역을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the first light component has a wavelength band of at least 600 nm, while the second light component has a wavelength band of less than 600 nm.
  20. 제15항에 있어서, 상기 말초신경은 상완신경총 신경(Brachial plexus nerve), 총비골신경(Common peroneal nerve), 대퇴신경(Femoral nerve), 외측넙다리피부신경(Lateral femoral cutaneous nerve), 정중신경(Median nerve), 요골신경(Radial nerve), 좌골신경(Sciatic nerve), 척수부신경(Spinal accessory nerve), 경골신경(Tibial nerve) 또는 척골신경(Ulnar nerve)인 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the peripheral nerve is the brachial plexus nerve, the common peroneal nerve, the femoral nerve, the femoral nerve, the lateral femoral cutaneous nerve, the median nerve ( Median nerve, radial nerve, radial sciatic nerve, sciatic nerve, spinal accessory nerve, tibial nerve or ulnar nerve.
  21. 제15항에 있어서, 상기 방법은 외부 표지를 사용하지 않고 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 15, wherein the method is performed without using an external label.
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