WO2017159951A1 - 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치 및 이를 이용한 영상 처리 시스템 - Google Patents

심혈관 진단용 통합형 카테터 장치 및 이를 이용한 영상 처리 시스템 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an integrated catheter device for cardiovascular diagnostics and an image processing system using the same. More specifically, a single catheter can be used to measure a tomography image of a blood vessel and a diameter of a blood vessel, and a close contact with a blood vessel and a blood vessel.
  • the present invention relates to a technique capable of acquiring tomographic images of and simultaneously acquiring blood concentration and lipid core area in a blood vessel.
  • intravascular imaging catheter used for the diagnosis of cardiovascular disease
  • intravascular ultrasound, intravascular near infrared imaging technology, and intravascular optical interference tomography have been commercialized and used in clinical practice.
  • Intravascular ultrasound is a catheter-like device that is inserted into blood vessels and acquires tomographic images of blood vessels.
  • the resolution is as low as 100 ⁇ m
  • the contrast is low
  • the image acquisition speed is about 30 seconds.
  • intravascular near-infrared imaging technology is a commercially available technology that detects the presence of lipids in the inner wall of blood vessels using near-infrared light, and has recently been developed as a single catheter combined with intravascular ultrasound.
  • the sensitivity of the signal is not constant depending on the presence or absence of blood present in the blood vessel, and the resolution is low, and the image acquisition speed may be slow because it is acquired simultaneously with the intravascular ultrasound.
  • Intravascular coherence tomography used for intravascular intravascular tomography, is a catheter-like device that is inserted into a blood vessel and sends light to the blood vessel, similar to the intravascular ultrasound, and analyzes the returned light to acquire a tomographic image of the blood vessel. Says technology.
  • vascular optical coherence tomography was not widely available because its speed was not as fast as intravascular ultrasound, but recently developed second generation vascular optical coherence tomography improved more than 10 times, resulting in intravascular imaging within seconds. You can shoot. Because light is used, images are obtained by flushing a solution of saline and angiography to minimize the effects of blood.
  • the microscopic changes in the blood vessels can be observed because they have a resolution ( ⁇ 10 ⁇ m) that is 10 times higher than the intravascular ultrasound.
  • ⁇ 10 ⁇ m resolution
  • multi-functional imaging technology combining fluorescence imaging technology has been implemented at the laboratory level.
  • the present inventors have come to the present invention to obtain an image in a cardiovascular system using ultrasound, photoacoustic light, and near infrared light using one catheter.
  • the present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a high-resolution cardiovascular image with high efficiency by acquiring an image in a cardiovascular vessel using a single catheter, thereby It is an object of the present invention to provide an integrated catheter device for cardiovascular diagnosis and an image processing system using the same.
  • An image processing system using a cardiovascular diagnostic catheter device for achieving the above object includes an OCT imaging unit for obtaining a close-up image of a stent and a blood vessel and an optical tomographic microstructure image in the blood vessel using near-infrared light.
  • an ultrasound and optoacoustic imaging unit for acquiring a structural image in a blood vessel capable of measuring an inner diameter of the vessel using ultrasonic waves and an image for measuring the concentration of liquid and the lipid core area using photoacoustics;
  • a catheter device that delivers a plurality of predetermined wavelengths of near infrared light, photoacoustic light, and ultrasonic waves to the sample; And concentrating a plurality of NIR light and photoacoustic light of a predetermined wavelength generated by the catheter device to the catheter device and separating the NIR light, sound wave, and ultrasonic wave of the predetermined wavelength returned from the sample into the imaging device. It characterized in that it comprises a light processing device for transmitting.
  • the OCT imaging unit includes a near-infrared light generator for generating light of a plurality of predetermined wavelengths; A first SMF coupler for guiding the light to a reference stage through a first path; A double clad optical fiber coupler for transferring the light provided through the second path of the first SMF coupler through the core portion to the optical processing device; And a second SMF coupler that combines the light of the double clad optical fiber coupler for guiding the light reflected from the sample and the light reflected from the reference stage to obtain the OCT image in the detector and transmits the light to the detector.
  • the ultrasound and optoacoustic imaging unit may include: a pulse laser generator for generating an optoacoustic light irradiated to the catheter device via the double clad optical fiber coupler via the light processing device to emit a sample; A receiving end receiving sound waves generated by thermal energy generated by the photoacoustic light emitted from the sample through the catheter device, and delaying the photoacoustic light as a reference signal; It may include a processing unit for processing the reference signal and the sound wave signal of the receiving end to obtain an IVPA image.
  • the catheter device for guiding a plurality of predetermined wavelengths of light provided from the light processing device as a sample;
  • a lens for passing the light guided by the DCF;
  • a prism that refracts the light passing through the lens and irradiates the sample at a predetermined target position, and has a light source aperture for modularizing the DCF, the lens, and the prism into one to scan the light into the sample.
  • the housing may be provided with a quartz capillary for preventing the inflow of liquid.
  • the catheter device may further include an ultrasonic transducer which receives sound waves provided from a sample for the photoacoustic light generated by the ultrasonic and optoacoustic imaging unit and transmits the acoustic waves to a receiving end of the ultrasonic and optoacoustic imaging unit.
  • an ultrasonic transducer which receives sound waves provided from a sample for the photoacoustic light generated by the ultrasonic and optoacoustic imaging unit and transmits the acoustic waves to a receiving end of the ultrasonic and optoacoustic imaging unit.
  • the DCF is a photoacoustic of the pulse portion of the core portion and the ultrasonic wave and the photoacoustic image portion to guide the near-infrared light of a predetermined wavelength of the OCT image portion to the sample and to transmit the light source reflected from the sample to the OCT image portion. It may include a clad portion that guides the molten light to the sample.
  • the ultrasound and optoacoustic imaging unit may further include an ultrasound generator configured to generate the ultrasound of the predetermined frequency and to deliver the generated ultrasound to the sample via the ultrasound transducer, and to transmit ultrasound reflected from the sample to the catheter device. It may be provided to receive at the receiving end via the ultrasonic transducer to deliver to the processing unit.
  • an ultrasound generator configured to generate the ultrasound of the predetermined frequency and to deliver the generated ultrasound to the sample via the ultrasound transducer, and to transmit ultrasound reflected from the sample to the catheter device. It may be provided to receive at the receiving end via the ultrasonic transducer to deliver to the processing unit.
  • Double Cladding Fiber for guiding a plurality of predetermined wavelengths of light generated by an imaging device into a sample;
  • a lens for passing the light passing through the DCF;
  • a prism that refracts the light passing through the lens and irradiates a sample at a predetermined target position, and has a light source opening for irradiating the light to the sample by modularizing the DCF, the lens, and the prism into one; It is characterized by the provision.
  • the housing may be provided with a quartz capillary to prevent the inflow of liquid.
  • the DCF is a clad that guides a plurality of near-infrared light of a predetermined wavelength in a imaging device to a sample, and a core portion for transmitting the light reflected from the sample to the imaging device, and a photoacoustic light generated in the imaging device. It may include two channels that include portions.
  • the present invention by using a single catheter to acquire the image in the cardiovascular using ultrasound, photoacoustic light and near-infrared light, by obtaining a cardiovascular image having a number of analysis functions, vascular fibrosis, camellia plaque, rupture
  • the effect is to accurately run diagnostics such as predictions.
  • a catheter device is provided with a DCF for guiding near-infrared light of a predetermined wavelength of an imaging device to a core portion as a sample and guiding photoacoustic light of a pulse laser to the clad portion as a sample. Since light of different wavelengths can be simultaneously guided to a sample through the same path, it can be reduced to a radius of a catheter device capable of acquiring a cardiovascular image having a plurality of analysis functions, and can simultaneously acquire ultrasonic waves, sound waves, and near infrared light. Has an advantage.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an image processing system using an integrated catheter for cardiovascular diagnosis according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a catheter device of an image processing system using an integrated catheter for cardiovascular diagnosis according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view illustrating a guide state of light of a catheter device of an image processing system using an integrated catheter for cardiovascular diagnosis according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a catheter device of an image processing system using an integrated catheter for cardiovascular diagnosis according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating another example of a catheter device of an image processing system using an integrated catheter for cardiovascular diagnosis according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed configuration of an image processing system using an integrated catheter for cardiovascular diagnosis according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7A to 7C are diagrams illustrating an operation state of a catheter device of an image processing system using an integrated catheter for cardiovascular diagnosis according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8A to 8C are diagrams illustrating images acquired in an image processing system using an integrated catheter for cardiovascular diagnosis according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the image processing system S uses ultrasound, photoacoustic light, and near-infrared light to acquire a comprehensive cardiovascular image by using a single catheter.
  • the optical tomography image may be analyzed based on light to acquire various cardiovascular images at the same time, and may be processed, imaged, and displayed.
  • a single catheter having a double clad optical fiber coupler is used to deliver ultrasound, photoacoustic, and near-infrared light to blood vessels, and to detect ultrasound, sound waves, and near-infrared light from the blood vessels through optical tomography imaging and sound waves.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an image processing system for acquiring an image of a multianalytic function from light collected by using an integrated catheter for cardiovascular diagnosis according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the imaging apparatus 100 generates and transmits light and ultrasonic waves having a plurality of wavelengths and images blood vessels based on the received light and ultrasonic signals and sound wave signals, and the ultrasonic waves and light having multiple wavelengths. It may include a catheter device 200 to transmit to, and the light processing device 300 to combine or separate the ultrasonic wave and the light of a plurality of wavelengths to deliver to the catheter device 200 and the imaging device (100).
  • the light having a plurality of predetermined wavelengths may include a photoacoustic light of a pulse laser and a wavelength-variable near infrared light
  • the light processing device 300 may transmit a near infrared light and an optoacoustic light and have a fixed imaging device 100. And a function of mechanically connecting the rotating catheter device 200, and thus the imaging processing function is not degraded even when the catheter device 200 is rotated.
  • the imaging apparatus 100 includes an OCT imaging unit 110 for obtaining intravascular IVOCT (Intravascular Optical Coherence Tompgraphy) images, and includes an intravascular photo acoustic (IVPA) image for measuring the liquid concentration and the lipid core area in the vessel. It may include an ultrasound and photoacoustic imaging unit 120 for obtaining IVUS (Intravascular Ultra Sound) to measure the entire blood vessel and the inner diameter of the vessel.
  • IVOCT Intravascular Optical Coherence Tompgraphy
  • IVPA intravascular photo acoustic
  • the OCT imaging unit 110 and the ultrasound and optoacoustic imaging unit 120 processes the light and sound signals and ultrasonic signals provided from one catheter device 200, at the same time at the same position Blood vessel images are acquired and integrated.
  • the catheter device 200 refers to a tubular device for insertion into an organ having a body cavity or lumen, and the catheter device 200 constituting the image processing system S uses special optical fibers (hereinafter, referred to as DCF: Double-clad Fiber). Means a device capable of imaging the inside of the blood vessel.
  • DCF Double-clad Fiber
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of the catheter device 200 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a view showing the detailed configuration of the double cladding fiber 210 shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is shown in FIG. 2 to 4, the catheter device 200 transmits the photoacoustic light and near-infrared light of the pulse laser of the imaging device 100 to an internal blood vessel. 210 may be provided.
  • the DCF 210 is a path for moving the photoacoustic light and the near infrared light provided from the imaging apparatus 100, a coating tube 211 surrounding the optical fiber, and a core part 212 and the clad as a path for the light to travel.
  • Portion 213 includes two channels.
  • the core portion 212 may obtain an OCT image by using the OCT imaging unit 110, and the clad portion 213 may acquire an IVPA image by using a photoacoustic light source of the ultrasonic and optoacoustic imaging unit 120. You can get it.
  • the catheter device 200 may further include a green lens 220 based on the optical fiber of the DCF 210 to manufacture a catheter of a very small size.
  • the green lens 220 is a lens that combines and separates light, and transmits the light source of the imaging device 100 to the DCF 210 and rotates with the DCF 210 to obtain a cardiovascular image.
  • a green lens is described as an example for convenience of description, but it may be provided as a lens including a lens, a ball lens, a C-lens, a double lens, and a lens array. In this case, the catheter device 200 using the ball lens instead of the green lens is shown in FIG. 5.
  • the catheter device 200 may further include a prism 230 that refracts the light source passing through the green lens 220 to a target position of the sample to transmit the light source to the target position.
  • the catheter device 200 is provided to package the DCF 210, the green lens 220, and the prism 230 in one housing 240, where the housing 240 is a quartz capillary, that is,
  • the light source provided in the glass tube and emitted to the sample and the light reflected from the sample may prevent the inflow of external blood or liquid.
  • the catheter device 200 emits an ultrasonic wave to a sample to acquire an ultrasonic image, and transmits the ultrasonic wave received from the sample to the ultrasonic and photoacoustic imaging unit 120 of the imaging apparatus 100.
  • the ultrasonic transducer 250 may be provided to receive the sound waves reflected from the sample and transmit the received sound waves to the ultrasound and photoacoustic imaging unit 120.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed configuration of the imaging apparatus 100 illustrated in FIG. 1, and FIGS. 7A to 7C illustrate ultrasonic waves, photoacoustic lights, and near infrared light received by the catheter device 200 illustrated in FIG. 1.
  • 8A to 8C illustrate images obtained by the imaging apparatus 100.
  • the imaging apparatus 100 may include ultrasound, Photoacoustic light and near-infrared light are irradiated to the sample or blood vessel through one catheter device 200, and the irradiated ultrasound, photoacoustic light and near-infrared light are guided through the catheter device 200 to provide IVUS image and IVPA image. , And may be provided to detect the OCT images, respectively.
  • the OCT imaging unit 110 of the imaging apparatus 100 is guided to the first path of the first SMF coupler 112, the light of the near-infrared light generator 111 for the single-layer microstructure image
  • the reference stage 113 is provided.
  • the light guided to the second path of the first SMF coupler 112 is collected by the light processing device 300, coupled to the core portion of the double clad optical fiber coupler 134, and guided to the catheter device 200.
  • the near-infrared light generator 131 may be used as a device for generating a wavelength tunable laser such as 1310 nm, 1060 nm, or 1550 nm.
  • the light source of the near-infrared light generator 111 may be provided as a first SMF coupler 112 having two ports, and the light passing through one port of the first SMF coupler 112 passes through Circulator 1.
  • the light transmitted to the reference stage 113 and passed through the other port is transmitted to the double clad fiber coupler 114 via Circulator 2 and passes through the catheter device 200 through the core of the double clad fiber coupler 114. Delivered to the sample.
  • the light provided to the catheter device 200 sequentially passes through the core portion 211, the green lens 220, and the prism 230 of the DCF 210 of the catheter device 200, as shown in FIG. 7A. It is injected into a sample or blood vessel.
  • the scanned light is jetted back through the paths sequentially passing through the core part 211, the green lens 220, and the prism 230 of the DCF 210, separated by the light processing apparatus 300, and then the OCT imaging unit 130.
  • After passing through the core of the double clad coupler 114 of the) through the Circulator 2 is transmitted to the detector 116 through the second SMF coupler 115 of the OCT imaging unit 110, at this time to the reference stage 113
  • a signal may be detected.
  • the second SMF coupler 115 combines the reference signal of the reference stage 113 and the signal from the sample to generate an interference signal, converts the generated interference signal into an electrical signal in the detector 116, and then An optical tomographic microstructure (OCT) image shown in FIG. 8A may be obtained through digital transformation and Fourier transformation.
  • OCT optical tomographic microstructure
  • tomographic imaging of blood vessels was performed to determine whether the stent of the bioresorbable vascular_scaffold stent (BVS) treatment current adhered to the blood vessel, whether stent thrombosis occurred, whether the wall edge was detached, and the thickness of the thin fibrous membrane. It is possible.
  • VFS bioresorbable vascular_scaffold stent
  • the photoacoustic light generated by the pulsed laser generator 121 of the ultrasonic and optoacoustic imaging unit 120 is coupled to the clad portion of the double clad optical fiber coupler 114 of the OCT imaging unit 110, the catheter device 200 Guided by).
  • the pulse laser for the photoacoustic performs a function of simply transmitting a light source, it is possible to transmit in a multimode. That is, the core of the double clad optical fiber coupler 114 operates in a single mode while the clad operates in a multi mode.
  • Photoacoustic light guided to the catheter device 200 sequentially passes through the clad portion 212, the green lens 220, and the prism 230 of the DCF 210, as shown in FIG. 7B. Is injected.
  • the light incident from the sample generates thermal energy, and sound waves are generated from the generated thermal energy, and the generated sound waves are received at the receiving end of the ultrasound and photoacoustic imaging unit 120 via the ultrasonic transducer 250 of the catheter device 200.
  • 122 is detected as a signal.
  • the photoacoustic light generated by the pulse laser generator 121 is provided to the receiver 122 via the retarder 123, and the reference signal of the retarder 123 and the sound wave signal provided from the ultrasonic transducer 250.
  • Is filtered through the low pass filter 124 and the IVPA image shown in FIG. 8B for blood component and lipid core thickness measurements can be acquired in a data acquisition (DAQ) 125.
  • DAQ data acquisition
  • the ultrasound of the ultrasound generator 125 of the ultrasound and photoacoustic imaging unit 120 is irradiated onto the sample or blood vessel via the ultrasound transducer 250 of the catheter device 200, as shown in FIG.
  • Ultrasound reflected from the sample or blood vessel is received at the receiving end 122 of the ultrasound and optoacoustic imaging unit 120, the received ultrasound is filtered through the low-pass filter 124 and cardiovascular at the DAQ (Data Acquisition)
  • the IVUS image shown in FIG. 8C for measuring internal structure, cardiovascular internal diameter, etc. can be obtained.
  • cardiovascular images with multiple analysis functions can be obtained to accurately diagnose diagnosis such as vascular fibrosis, camellia plaque, and rupture prediction.
  • the catheter device is provided with a DCF to guide the light of a predetermined wavelength used in the OCT imaging section to the core portion and to the photoacoustic light of the set wavelength used in the ultrasonic and optoacoustic imaging portion to the clad portion. Since light and ultrasound of different wavelengths can be simultaneously guided by the same path, the catheter can be reduced to a radius of a catheter for obtaining cardiovascular images having multiple analysis functions.
  • Ultrasound, sound waves, and near-infrared light can be simultaneously controlled through a single catheter device.
  • Acquisition of an integrated catheter device for cardiovascular diagnosis and image processing using the same Industrially available inventions that can bring significant advances in terms of accuracy and reliability of operation to the system, and furthermore, in terms of performance efficiency, and because of the potential for sales of medical equipment as well as being practically viable. to be.

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Abstract

본 기술은 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치와 이를 이용한 영상 처리 시스템이 개시된다. 본 발명의 구체적인 예에 따르면, 하나의 카테터를 이용하여 초음파, 광음향용 광 및 근적외선 광을 이용하여 심혈관 내의 영상을 획득함으로써, 다수의 분석 기능을 가지는 심혈관 영상을 획득하여 혈관 섬유화, 동백경화반, 파열 예측과 같은 진단을 정확하게 실행할 수 있고, 카테터 장치를 코어 부분에서 OCT 영상부에서 이용되는 소정 파장의 근적외선 광을 가이드하고 클래드 부분에서 초음파 및 광음향 영상부에서 이용되는 광음향 광 및 초음파를 가이드하는 DCF로 구비함에 따라 동일 경로로 다른 파장의 광이 동시에 가이드가 가능하므로 다수의 분석 기능을 가지는 심혈관 영상을 획득할 수 있는 카테터의 반경으로 줄일 수 있고, 동시에 초음파, 음파, 및 근적외선 광을 획득할 수 있게 된다.

Description

심혈관 진단용 통합형 카테터 장치 및 이를 이용한 영상 처리 시스템
본 발명은 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치 및 이를 이용한 영상 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 카테터를 이용하여 혈관의 단층 영상 및 혈관 내부의 직경을 측정할 수 있고 혈관과의 밀착 영상 및 혈관 내부의 단층 영상을 획득할 수 있으며 혈관내의 혈액 농도 및 리피드 코어 면적을 동시에 획득할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
심혈관 질환의 진단에 사용되는 혈관 영상 카테터의 종래 기술로는 혈관 내 초음파, 혈관 내 근적외선영상기술, 혈관 내 광 간섭 단층촬영기가 상용화되어 임상에서 활용되고 있다.
혈관 내 초음파는 카테터 형태의 기기로 혈관에 삽입되어 혈관의 단층 영상을 획득하는 기술로 아직까지 병원에서 가장 많이 활용되고 있는 혈관 내 영상화 기술이다. 초음파 기술을 이용하기 때문에 해상도가 100 ㎛ 수준으로 낮고 대비도 또한 낮으며 영상 획득 속도가 약 30초 정도로 느리다.
또한, 혈관 내 근적외선 영상기술은 상용화된 기술로 근적외선 광을 이용하여 혈관 내벽에 지질의 존재 여부를 파악하는 기술로, 최근 혈관 내 초음파와 결합되어 단일 카테터로 개발되기도 하였다.
광을 이용하는 방법이기 때문에 혈관 내부에 존재하는 혈액의 유무에 따라 신호의 감도가 일정하지 않은 문제점이 존재하고 분해능이 낮으며, 영상 획득 속도 또한 혈관 내 초음파와 동시에 획득하기 때문에 느리다 할 수 있다.
혈관 내 광 간섭 단층촬영기에 사용되는 혈관 내 광 간섭 단층촬영기술은 혈관 내 초음파와 마찬가지로 카테터 형태의 기기로 혈관에 삽입되어 광을 혈관으로 보내고, 돌아오는 광을 분석하여 혈관의 단층 영상을 획득하는 기술을 말한다.
초기 혈관 내 광 간섭 단층촬영기는 속도가 혈관 내 초음파 수준으로 빠르지 않아 널리 활용되지 못하였으나 최근에 개발된 2세대 혈관 내 광 간섭 단층촬영기술은 속도가 10배 이상 향상되어, 수 초 이내에 혈관 내 영상을 촬영할 수 있다. 광을 이용하기 때문에 혈액의 영향을 최소화하기 위해 식염수와 혈관 조영제를 혼합한 용액을 플러싱(Flushing) 하면서 영상을 얻는다.
혈관 내 초음파에 비해 10배 정도 향상된 분해능(~10 ㎛)을 갖기 때문에 혈관 내의 미세한 변화도 관찰이 가능하다. 최근 형광 영상 기술을 접목한 다기능 영상화 기술이 연구실 수준에서 구현되고 있다.
이에 미세한 심혈관의 정확한 영상을 획득하기 위해서는 혈관에 삽입 가능한 정도로 미세한 카테터를 다수 삽입/측정하여야 하므로 합병증 발생 위험도가 증가하고, 획득된 영상 간의 병변의 일치도가 정확하지 아니하므로 급성심근경색과 같은 응급 질환에 대해 사용이 어려우며, 각각의 영상 기술이 가지는 한계점으로 인해 고위험도 취약성 동맥경화반의 조직학적 특성을 판별하기 어려워 급성관상동맥질환의 조기 진단/예방이 어려운 한계가 존재하였다.
이에 본 출원인은 상기의 한계점을 고려하여 하나의 카테터를 이용하여 초음파, 광음향용 광, 및 근적외선 광을 이용하여 심혈관 내의 영상을 획득할 수 있는 본 발명을 착안하게 되었다.
이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로 본 발명의 목적은, 하나의 카테터를 이용하여 심혈관 내의 영상을 획득함으로써, 고효율적으로 고해상도의 심혈관 영상을 표시할 수 있고 이에 따라 심혈관 질환에 대한 정확한 진단이 가능한 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치 및 이를 이용한 영상 처리 시스템을 제공하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 심혈관 진단용 카테터 장치를 이용한 영상 처리 시스템은, 근적외선 광을 이용하여 스텐트와 혈관과의 밀착 영상 및 혈관 내의 광 단층 미세 구조 영상을 획득하는 OCT 영상부를 포함하고, 초음파를 이용하여 혈관 내부 직경 측정이 가능한 혈관 내의 구조 영상을 획득하고 광음향을 이용하여 액체의 농도 및 리피드코어 면적을 측정하기 위한 영상을 획득하는 초음파 및 광음향 영상부를 포함하는 영상 장치; 상기 영상 장치의 다수의 소정 파장의 근적외선 광 및 광음향용 광 및 초음파를 샘플에 전달하는 카테터 장치; 및 상기 카테터 장치에서 발생된 다수의 소정 파장의 근적외선 광 및 광음향용 광을 집중하여 상기 카테터 장치로 전달하고 상기 샘플로부터 되돌아오는 소정 파장의 근적외선 광, 음파, 및 초음파를 상기 영상 장치로 분리시켜 전달하는 광처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 OCT 영상부는, 다수의 소정 파장의 광을 발생하는 근적외선 광 발생기; 상기 광을 제1 경로를 통해 기준단으로 가이드하는 제1 SMF 커플러 (Single-mode fiber coupler); 상기 제1 SMF 커플러의 제2 경로를 통해 제공된 광을 코어 부분을 통해 광처리 장치로 전달하는 더블 클래드 광섬유 커플러; 및 검출기에서 OCT 영상을 획득하기 위해 샘플로부터 반사된 광을 가이드하는 상기 더블 클래드 광섬유 커플러의 광과 상기 기준단에서 반사되는 광을 결합하여 상기 검출기로 전달하는 제2 SMF 커플러를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 초음파 및 광음향 영상부는, 상기 더블 클래드 광섬유 커플러를 통해 상기 광처리 장치를 경유하여 상기 카테터 장치로 전달하여 샘플로 조사되는 광음향용 광을 발생하는 펄스 레이저 발생기; 상기 샘플로부터 조사된 광음향용 광에 의해 생성한 열에너지로 발생된 음파를 상기 카테터 장치를 통해 수신하고, 상기 광음향용 광을 지연시켜 기준 신호로 수신하는 수신단; 상기 수신단의 기준 신호 및 음파 신호를 가공 처리하여 IVPA 영상을 획득하는 가공부를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 카테터 장치는, 상기 광처리 장치로부터 제공된 다수의 소정 파장의 광을 샘플로 가이드하는 DCF(Double Cladding Fiber); 상기 DCF에 의해 가이드된 광을 통과시키는 렌즈; 상기 렌즈를 통과한 광을 굴절시켜 기 정해진 목표 위치의 샘플에 조사하는 프리즘을 포함하고, 상기 DCF, 렌즈, 및 프리즘을 하나로 모듈화하여 상기 광을 샘플로 주사하기 위한 광원 개구를 가지는 하나의 하우징 내에 마련하도록 구비될 수 있으며, 상기 하우징은 액체의 유입을 방지하기 위한 석영 모세관으로 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 카테터 장치는, 상기 초음파 및 광음향 영상부에서 생성된 광음향용 광에 대해 샘플로부터 제공된 음파를 수신하여 상기 초음파 및 광음향 영상부의 수신단으로 전달하는 초음파 트랜듀서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 DCF는, 상기 OCT 영상부의 기 정해진 소정 파장의 근적외선 광을 샘플로 가이드하고 샘플에서 반사된 광원을 상기 OCT 영상부로 전달하는 코어 부분과 상기 초음파 및 광음향 영상부의 상기 펄스 레이저의 광음향용 광을 샘플로 가이드하는 클래드 부분을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 초음파 및 광음향 영상부는 상기 기 정해진 주파수의 초음파를 생성하고 생성된 초음파를 상기 초음파 트랜듀서를 경유하여 샘플로 전달하는 초음파 생성기를 더 포함하고, 샘플로부터 반사된 초음파를 상기 카테터 장치의 초음파 트랜듀서를 경유하여 상기 수신단에서 수신하여 가공부로 전달하도록 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는,
영상 장치에서 생성된 다수의 소정 파장의 광을 샘플로 가이드하는 DCF(Double Cladding Fiber); 상기 DCF를 통과한 광을 통과시키는 렌즈; 상기 렌즈를 통과한 광을 굴절시켜 기 정해진 목표 위치의 샘플에 조사하는 프리즘을 포함하고, 상기 DCF, 렌즈, 및 프리즘을 하나로 모듈화하여 상기 광을 샘플로 조사하기 위한 광원 개구를 가지는 하나의 하우징 내에 마련하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 하우징은 액체의 유입을 방지하기 위한 석영 모세관으로 구비될 수 있다.
상기 DCF는, 영상 장치에서 소정 파장의 다수의 근적외선 광을 샘플로 가이드하고 샘플로부터 반사된 광을 상기 영상 장치로 전달하는 코어 부분과 상기 영상 장치에서 생성된 광음향용 광을 샘플로 가이드하는 클래드 부분을 포함하는 두 개의 채널을 포함할 수 있다.
이에 본 발명에 의하면, 하나의 카테터를 이용하여 초음파, 광음향의 광 및 근적외선 광을 이용하여 심혈관 내의 영상을 획득함으로써, 다수의 분석 기능을 가지는 심혈관 영상을 획득하여 혈관 섬유화, 동백경화반, 파열 예측과 같은 진단을 정확하게 실행할 수 있는 효과를 얻는다.
본 발명에 따르면, 카테터 장치를 코어 부분에 영상 장치의 소정 파장의 근적외선 광을 샘플로 가이드하고, 클래드 부분에 펄스 레이저의 광음향용 광을 샘플로 가이드하는 DCF를 구비함에 따라 하나의 DCF를 이용하여 동일 경로로 다른 파장의 광이 동시에 샘플로 가이드가 가능하므로 다수의 분석 기능을 가지는 심혈관 영상을 획득할 수 있는 카테터 장치의 반경으로 줄일 수 있으며, 초음파와 음파 및 근적외선 광을 동시에 획득할 수 있는 잇점을 가진다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템의 카테터 장치의 구성을 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템의 카테터 장치의 광의 가이드 상태를 보인 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템의 카테터 장치의 단면을 보인 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템의 카테터 장치의 다른 일 례를 보인인 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시 예에 따른 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템의 카테터 장치의 동작 상태를 보인 도들이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시 예에 따른 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템에서 획득된 영상을 보인 도들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 서킷 서비스 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 영상 처리 시스템(S)은 하나의 카테터를 이용하여 초음파, 광음향용 광 및 근적외선 광을 이용하여 포괄적인 심혈관 내의 영상을 획득하기 위해, 샘플로부터 제공된 초음파 및 음파 및 근적외선 광을 토대로 광 단층 영상 분석하여 동시에 다양한 심혈관 영상을 획득한 후 처리 및 영상화하여 디스플레이하도록 구비할 수 있다.
이에 본 발명에서는 더블 클래드 광섬유 커플러를 가지는 하나의 카테터를 이용하여 초음파, 광음향의 광, 및 근적외선 광을 혈관까지 전달하고, 혈관에서 되돌아 나오는 초음파, 음파, 및 근적외선 광을 광 단층 영상 분석 및 음파 분석 및 초음파 분석을 통해 가공 처리함으로써 고효율의 심혈관 영상을 획득 및 표시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 심혈관 진단용 통합 카테터를 이용하여 수집된 광으로부터 다 분석 기능의 영상을 획득하는 영상 처리 시스템의 구성을 보인 도이다. 도 1을 참조하면, 다수의 파장의 광 및 초음파를 생성하여 전달하여 수신된 광 및 초음파 신호 및 음파 신호를 토대로 혈관을 영상화 처리하는 영상 장치(100)와, 초음파 및 다수의 파장의 광을 혈관에 전달하는 카테터 장치(200)와, 초음파 및 다수의 파장의 광을 결합 또는 분리하여 카테터 장치(200) 및 영상 장치(100)로 전달하는 광처리 장치(300)를 포함할 수 있다. 여기서, 다수 소정 파장의 광은 펄스 레이저의 광음향용 광과 파장 가변형 근적외선 광을 포함할 수 있고, 광처리 장치(300)는 근적외선 광 및 광음향 광을 전달하는 기능과 고정된 영상 장치(100)와 회전하는 카테터 장치(200)를 기계적으로 연결하는 기능을 포함하며, 이에 따라 카테터 장치(200)의 회전 시에도 영상화 처리 기능이 저하되지 아니한다.
영상 장치(100)는 혈관 내 IVOCT(Intravascular Optical Coherence Tompgraphy) 영상을 획득하는 OCT 영상부(110)를 포함하고, 혈관 내의 액체 농도 및 리피드 코어 면적을 측정하기 위한 IVPA(Intra Vascular Photo Acoustic) 영상 및 혈관 전체의 영상 및 혈관 내부 직경 등을 측정하기 위해 IVUS(Intravascular Ultra Sound)을 획득하는 초음파 및 광음향 영상부(120)를 포함할 수 있다.
이에 본 발명의 실시 예에서, OCT 영상부(110)및 초음파 및 광음향 영상부(120)에서 하나의 카테터 장치(200)로부터 제공된 광 및 음파 신호 및 초음파 신호를 처리함에 따라, 동일한 위치에서 동시에 혈관 영상이 획득 통합 처리된다.
카테터 장치(200)란 체강 또는 내강이 있는 장기 내로 삽입하기 위한 튜브형의 기구를 말하는데, 영상 처리 시스템(S)을 구성하는 카테터 장치(200)는 특수광섬유(이하 DCF: Double-clad Fiber)를 이용하여 혈관의 내부를 영상화할 수 있는 장치를 의미한다.
도 2는 도 1에 도시된 카테터 장치(200)의 구성을 보인 도면이고 도 3은 도 2에 도시된 DCF(Double Cladding Fiber: 210)의 세부적인 구성을 보인 도이며 도 4는 도 2에 도시된 DCF(210)의 단면을 보인 도로서, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 카테터 장치(200)는 영상 장치(100)의 펄스 레이저의 광음향용 광과 근적외선 광을 내부 혈관에 전달하는 DCF(210)로 구비할 수 있다.
DCF(210)는 영상 장치(100)로부터 제공된 광음향용 광과 근적외선 광을 이동하는 경로로서, 크게 광섬유를 감싸고 있는 코팅 튜브(211), 그리고 광이 이동하는 경로로서 코어 부분(212)과 클래드 부분(213) 두 개의 채널을 포함한다.
이에 코어 부분(212)은 OCT 영상부(110)를 이용하여 OCT 영상을 획득할 수 있고, 클래드 부분(213)은 초음파 및 광음향 영상부(120)의 광음향용 광원을 이용하여 IVPA 영상을 얻을 수 있다.
또한 카테터 장치(200)는 DCF(210)의 광섬유를 기반으로 그린 렌즈(220: Grin lens)를 더 구비하여 매우 작은 크기의 카테터를 제작할 수 있다. 여기서, 그린 렌즈(220)는 광을 결합하고 분리하는 렌즈로서, 영상 장치(100)의 광원을 DCF(210)로 전달하고 DCF(210)와 함께 회전하면서 심혈관 영상을 얻을 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 설명 상의 편의를 위해 그린 렌즈를 일 례로 설명하고 있으나, 단 렌즈, 볼 렌즈, C-렌즈, 복 렌즈, 및 렌즈 어레이 등을 포함하는 렌즈로 구비될 수 있다. 이때 그린 렌즈 대신 볼 렌즈를 이용한 카테터 장치(200)는 도 5에 도시된 바와 같다.
그리고 카테터 장치(200)는 그린 렌즈(220)를 통과한 광원을 샘플의 목표 위치로 굴절시켜 목표 위치에 광원을 전달하는 프리즘(230)을 더 구비할 수 있다.
그리고 카테터 장치(200)는 하나의 하우징(240) 내에 DCF(210), 그린 렌즈(220), 및 프리즘(230)을 패키징하도록 구비되며, 여기서 하우징(240)은 석명 모세관(quartz capillary) 즉, 유리관으로 마련되고 샘플에 방출되는 광원과 샘플로부터 반사되는 광이 외부 혈액 또는 액체의 유입을 방지할 수 있다.
또한, 카테터 장치(200)는, 초음파 영상을 획득하기 위해 샘플에 초음파를 방출하고 샘플로부터 수신된 초음파를 영상 장치(100)의 초음파 및 광음향 영상부(120)로 전달하는 초음파 트랜듀서(250)를 더 포함할 수 있고, 그에 더하여 초음파 트랜듀서(250)는 샘플로부터 반사된 음파를 수신하여 초음파 및 광음향 영상부(120)로 전달하도록 구비될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에서 하나의 카테터 장치(200)를 이용하여 수신된 광과 펄스 레이저와 초음파를 분석하여 OCT 영상, IVPA 영상, 및 IVUS 영상을 획득하는 일련의 과정을 이하 도면을 참조하여 자세히 설명하도록 하며 광, 레이저 및 신호를 혼용되어 사용될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 영상 장치(100)의 세부적인 구성을 보인 도이고, 도 7a 내지 도 7c는 도 1에 도시된 카테터 장치(200)에 수신된 초음파, 광음향용 광 및 근적외선 광을 샘플 또는 혈관으로 조사하는 방법을 나타낸 도면이며, 도 8a 내지 도 8c는 영상 장치(100)에서 획득된 영상들을 보인 도면으로서, 도 6 내지 도 8c를 참조하면, 영상 장치(100)는 초음파, 광음향용 광 및 근적외선 광을 하나의 카테터 장치(200)를 통해 샘플 또는 혈관에 조사되고, 조사된 초음파, 광음향용 광 및 근적외선 광을 카테터 장치(200)를 통해 가이드되어 IVUS 영상, IVPA 영상, 및 OCT 영상을 각각 검출하도록 구비될 수 있다.
즉, 영상 장치(100)의 OCT 영상부(110)는 단층 미세 구조 영상을 위한 근적외선 광 발생기(111)의 광은 제1 SMF 커플러(Single mode fiber coupler) (112)중 제1 경로로 가이드되어 기준단(113)로 제공된다.
한편, 제1 SMF 커플러(112) 중 제2 경로로 가이드된 광은 광처리 장치(300)에 의해 집광되고 더블 클래드 광섬유 커플러(134)의 코어 부분으로 커플되어 카테터 장치(200)로 가이드된다. 이때 근적외선 광 발생기(131)는 통상 1310 ㎚, 1060 ㎚, 1550 ㎚ 등의 파장 가변형 레이저를 발생하는 장치로 사용될 수 있다.
즉, 근적외선 광 발생기(111)의 광원은 두 개의 포트를 가지는 제1 SMF 커플러(112)로 구비될 수 있고, 제1 SMF 커플러(112)의 하나의 포트를 통과한 광은 Circulator 1을 경유하여 기준단(113)에 전달되고 다른 포트를 통과한 광은 Circulator 2을 경유하여 더블 클래드 공섬유 커플러(114)로 전달되며 더블 클래드 광섬유 커플러(114)의 코어를 통해 카테터 장치(200)를 통과하여 샘플에 전달된다.
그리고 카테터 장치(200)로 제공된 광은 도 7a에 도시된 바와 같이 카테터 장치(200)의 DCF(210)의 코어 부분(211), 그린 렌즈(220), 및 프리즘(230)을 순차적으로 통과하여 샘플 또는 혈관으로 주사된다.
그리고 주사된 광은 DCF(210)의 코어 부분(211), 그린 렌즈(220) 및 프리즘(230)을 순차적으로 지나온 경로를 되돌아 분사되어 광처리 장치(300)에 의해 분리된 후 OCT 영상부(130)의 더블 클래드 커플러(114)의 코어를 경유한 후 Circulator 2를 통과하여 OCT 영상부(110)의 제2 SMF 커플러(115)를 통해 검출기(116)로 전달되며, 이때 기준단(113)에 의해 반사된 광은 Circulator 1을 통과한 후 제2 SMF 커플러(115)를 통해 검출기(116)로 전달됨에 따라 신호가 검출될 수 있다.
즉, 제2 SMF 커플러(115)는 기준단(113)의 기준 신호와 샘플로부터 나오는 신호가 결합하여 간섭 신호를 생성하고 생성된 간섭 신호를 검출기(116)에서 전기적인 신호로 변환한 후 가공부의 디지털 변환 및 푸리에 변환을 통해 도 8a에 도시된 광 단층 미세구조(OCT) 영상을 획득할 수 있다.
이에 따라 생체 흡수성 스텐트(Bioresorbable Vascular_scaffold stent: BVS) 치료 전류의 스텐트와 혈관과의 밀착 여부, 스텐트 혈전증 발생 여부, 벽연부 박리 여부, 혈관의 얇은 섬유막 두께 등을 판단하기 위한 혈관 내부의 단층 영상 획득이 가능하다.
한편, 초음파 및 광음향 영상부(120)의 펄스 레이저 발생기(121)에서 발생된 광음향용 광은 OCT 영상부(110)의 더블 클래드 광섬유 커플러(114)의 클래드 부분으로 커플되어 카테터 장치(200)로 가이드된다. 그리고 광음향을 위한 펄스 레이저는 광원을 단순히 전달하는 기능을 수행하므로 멀티모드로 전송이 가능하다. 즉, 더블클래드 광섬유 커플러(114)의 코어는 단일모드로 동작하는 반면 클래드는 멀티모드로 동작한다.
카테터 장치(200)로 가이드된 광음향용 광은 도 7b에 도시된 바와 같이, DCF(210)의 클래드 부분(212), 그린 렌즈(220) 및 프리즘(230)을 순차적으로 통과하여 샘플 또는 혈관으로 주사된다.
이때 샘플로부터 입사된 광은 열에너지를 생성하고 생성된 열에너지로부터 음파가 발생되며 발생된 음파는 카테터 장치(200)의 초음파 트랜듀서(250)를 경유하여 초음파 및 광음향 영상부(120)의 수신단(122)에서 신호로 검출된다. 이때 펄스 레이저 발생기(121)에서 발생된 광음향용 광은 지연기(123)를 경유하여 수신단(122)에 제공되며, 지연기(123)의 기준 신호 및 초음파 트랜듀서(250)로부터 제공된 음파 신호는 로우패스필터(124)를 경유하여 필터링되고 DAQ(125 :Data Acquisition)에서 혈액 성분 및 리피드코어 두께 측정을 위한 도 8b에 도시된 IVPA 영상을 획득할 수 있게 된다.
한편, 초음파 및 광음향 영상부(120)의 초음파 발생기(125)의 초음파는 도 7c에 도시된 바와 같이, 카테터 장치(200)의 초음파 트랜듀서(250)를 경유하여 샘플 또는 혈관에 조사되고, 샘플 또는 혈관으로부터 반사된 초음파는 초음파 및 광음향 영상부(120)의 수신단(122)에서 수신되며, 수신된 초음파는 로우패스필터(124)를 경유하여 필터링되고 DAQ(135 :Data Acquisition)에서 심혈관 내의 구조 및 심혈관 내경 등을 측정하기 위한 도 8c에 도시된 IVUS 영상을 획득할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
하나의 카테터를 이용하여 초음파, 광음향용 광 및 근적외선 광을 이용하여 심혈관 내의 영상을 획득함으로써, 다수의 분석 기능을 가지는 심혈관 영상을 획득하여 혈관 섬유화, 동백경화반, 파열 예측과 같은 진단을 정확하게 실행할 수 있고, 카테터 장치를 코어 부분에 OCT 영상부에서 이용되는 소정 파장의 광을 가이드하고 클래드 부분에 초음파 및 광음향 영상부에서 이용되는 설정 파장의 광음향용 광을 가이드하는 DCF를 구비함에 따라 동일 경로로 다른 파장의 광 및 초음파가 동시에 가이드가 가능하므로 다수의 분석 기능을 가지는 심혈관 영상을 획득할 수 있는 카테터의 반경으로 줄일 수 있으며, 초음파와 음파 및 근적외선 광을 하나의 카테터 장치를 통해 동시에 획득할 수 있는 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치 및 이를 이용한 영상 처리 시스템에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 의료 장비에 대한 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (13)

  1. 근적외선 광을 이용하여 스텐트와 혈관과의 밀착 영상, 얇은 섬유막 두께 측정 및 혈관 내의 광 단층 미세 구조 영상을 획득하는 OCT 영상부를 포함하고, 초음파를 이용하여 혈관 내부 직경 측정이 가능한 혈관 내의 구조 영상을 획득하고 광음향용 광을 이용하여 액체의 농도 및 코어 면적을 측정하기 위한 영상을 획득하는 초음파 및 광음향 영상부를 포함하는 영상 장치;
    상기 영상 장치의 다수의 소정 파장의 근적외선 광 및 광음향용 광 및 초음파를 샘플에 전달하는 카테터 장치; 및
    상기 카테터 장치에서 발생된 다수의 소정 파장의 근적외선 광 및 광음향용 광을 집중하여 상기 카테터 장치로 전달하고 상기 샘플로부터 되돌아오는 소정 파장의 근적외선 광, 음파, 및 초음파를 상기 영상 장치로 분리시켜 전달하는 광처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 OCT 영상부는,
    다수의 소정 파장의 광을 발생하는 근적외선 광 발생기;
    상기 광을 제1 경로를 통해 기준단으로 가이드하는 제1 SMF 커플러(Single-mode fiber coupler);
    상기 제 1 SMF 커플러의 제2 경로를 통해 광을 수신한 후 커플하여 상기 광처리 장치로 전달하는 더블 클래드 광섬유 커플러; 및
    OCT 영상을 획득하기 위해 샘플로부터 반사된 광을 가이드하는 상기 더블 클래드 광섬유 커플러에서 수신된 광과 상기 기준단에서 반사되는 광을 결합하여 검출기로 전달하는 제2 SMF 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 초음파 및 광음향 영상부는,
    상기 더블 클래드 커플러를 통해 상기 광처리 장치를 경유하여 상기 카테터 장치로 전달하여 샘플로 조사되는 펄스 레이저의 광음향용 광을 발생하는 펄스 레이저 발생기;
    상기 샘플로부터 조사된 광에 의해 생성한 열에너지로 발생된 음파를 상기 카테터 장치를 통해 수신하고, 상기 광음향용 광을 지연시켜 기준 신호로 수신하는 수신단;
    상기 수신단의 기준 신호 및 음파 신호를 가공 처리하여 IVPA 영상을 획득하는 가공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 초음파 및 광음향 영상부는,
    샘플로 전달하기 위한 기 정해진 주파수의 초음파를 생성하는 초음파 생성기를 더 포함하고,
    샘플로부터 반사된 초음파를 상기 수신단에서 수신하여 가공부로 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 카테터 장치는,
    상기 광처리 장치로부터 제공된 다수의 소정 파장의 광을 샘플로 가이드하는 DCF(Double Cladding Fiber) ;
    상기 DCF를 통과한 광을 통과시키는 렌즈;
    상기 렌즈를 통과한 광을 굴절시켜 기 정해진 목표 위치의 샘플에 조사하는 프리즘을 포함하고,
    상기 DCF,, 렌즈, 및 프리즘을 하나로 모듈화하여 상기 광을 샘플로 주사하기 위한 광원 개구를 가지는 하나의 하우징 내에 마련하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하우징은
    액체의 유입을 방지하기 위한 석영 모세관으로 구비되는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 카테터 장치는,
    소정 파장의 광에 대해 샘플로부터 반사된 음파를 수신하여 상기 초음파 및 광음향 영상부의 수신단으로 전달하는 초음파 트랜듀서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 DCF는,
    상기 OCT 영상부의 기 정해진 소정 파장의 광을 샘플로 가이드하고 샘플에서 반사된 광을 상기 OCT 영상부로 전달하는 코어 부분과
    상기 초음파 및 광음향 영상부의 광음향용 광을 샘플로 가이드하는 클래드 부분을 포함하는 두 개의 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터를 이용한 영상 처리 시스템.
  9. 영상 장치에서 생성된 소정 파장의 광을 가이드하는 DCF(Double Cladding Fiber);
    상기 DCF를 통과한 광을 통과시키는 렌즈;
    상기 렌즈를 통과한 광을 굴절시켜 기 정해진 목표 위치의 샘플에 조사하는 프리즘을 포함하고,
    상기 DCF, 렌즈, 및 프리즘을 하나로 모듈화하여 상기 광을 샘플로 주사하기 위한 광원 개구를 가지는 하나의 하우징 내에 마련하는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 하우징은 액체의 유입을 방지하기 위한 석영 모세관으로 구비되는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 카테터 장치는,
    영상 장치에서 제공된 초음파를 샘플로 전달하고 샘플의 초음파를 초음파 및 광음향 영상부로 전달하는 초음파 트랜듀서를 더 포함하는 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 초음파 트랜듀서는
    상기 영상 장치의 광음향용 광에 대해 샘플로부터 반사된 음파를 수신하여 상기 영상 장치로 전달하도록 구비되는 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 DCF는,
    상기 영상 장치에서 생성된 소정 파장의 근적외선 광을 샘플로 가이드하고 샘플로부터 반사된 근적외선 광을 상기 영상 장치로 전달하는 코어 부분과,
    상기 영상 장치에서 생성된 광음향용 광을 샘플로 가이드하는 클래드 부분을 포함하는 두 개의 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 심혈관 진단용 통합형 카테터 장치.
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