WO2017196123A1 - 생체 조직 검사 장치 및 그 방법 - Google Patents

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김민규
황보민영
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Definitions

  • the present invention relates to a biopsy apparatus, and more particularly, to a biopsy apparatus and a method for inspecting living tissue using optical technology.
  • a biopsy is used to extract a tissue of a suspected disease area and examine it to diagnose the disease.
  • the tissues are extracted through a method such as a cell inhalation, a total biopsy, an incisional biopsy, or an excisional biopsy, and then the extracted tissue samples are sliced into slides, stained, and examined under a microscope. It is becoming.
  • the process of making the slide is made by curing, fixing, dehydrating, etc., cutting it into sections, and then dyeing and covering the cover glass.
  • the doctor in charge of diagnosing and determining pathology can observe the tissue slide through a microscope to make an accurate diagnosis decision.
  • the biopsy In order to solve the above problems, by using the biopsy as described above, it is to determine which tissue and the state of the tissue is extracted.
  • the commonly used biopsy often takes several days or more to determine the result due to the process of fixing a tissue sample through a fixative fluid for the manufacture of slides or due to the accumulation of pathology. It is difficult to use it to make judgments about an organization.
  • the slide In the frozen specimen test or frozen section test used to solve this problem, the slide is manufactured by freezing instead of fixing the tissue and sectioning the frozen tissue. However, this process also takes at least 30 minutes, which is a great burden for both the doctor and the patient performing the surgery.
  • the present invention has been proposed in order to solve the above technical problem, more specifically, in the case of urgently performing a biopsy during a surgical operation, biopsies to quickly observe and determine the target tissue during surgery It is an object to provide an apparatus and method.
  • a biotissue examination apparatus may acquire an optical image of a stage unit and an inspection target on which an inspection target is loaded, and obtain optical interference data of an inspection target of a selected region among the optical images. And a probe unit, wherein the probe unit or the stage unit is movable to obtain optical interference data of an inspection target of the selected region.
  • the probe unit includes an optical imaging unit for acquiring the optical image, an optical interference detection unit and an optical induction unit for acquiring the optical interference data, and the optical induction unit is the optical
  • a first optical path is formed in which illumination light emitted from an illumination light source and reflected from an inspection object is guided to an optical imaging unit, and a measurement light for obtaining the optical interference data is incident on the inspection object. It is characterized by forming an optical path.
  • the illumination light source is provided in the probe unit.
  • the illumination light source is characterized in that it is provided outside the probe unit.
  • the light guide portion includes a light path control element, wherein the first light path and the second light path are sections between the light path control element and the test target. It is characterized by overlapping to form a coaxial.
  • the optical path control element is a transflective mirror, the transflective mirror passes the illumination light and refracts the measurement light, or refracts the illumination light and the measurement It is characterized by reflecting light.
  • the light guide portion includes a magnification change portion
  • the magnification change portion includes a variable magnification objective lens
  • the first light path and the second light path are variable. It passes through a magnification objective lens.
  • the light guide portion includes a magnification changing portion
  • the magnification changing portion includes a plurality of fixed magnification objective lenses
  • any one of the plurality of fixed magnification objective lenses is Passing the first optical path and the second optical path.
  • the optical interference detection unit includes an interference light source for irradiating near infrared light and a beam interference splitter for optical interference measurement that separates the near infrared light from the interference light source into the measurement light and the reference light. And a reference mirror for reflecting the reference light.
  • the reference mirror is moved based on the thickness of the fixed magnification objective lens through which the second optical path passes.
  • the apparatus for inspecting a biotissue may further include a guide beam irradiator configured to irradiate a guide beam so that an irradiation point is located in a field of view (FOV) of the optical imager, and the optical imager comprises: The optical image is acquired so that the irradiation point of the guide beam is visually identified in the optical image, and the irradiation point of the guide beam is included in the selected area.
  • FOV field of view
  • the guide beam irradiator irradiates the guide beam along the second optical path.
  • the probe unit or the stage unit may be adjusted on a z-axis such that the surface of the test object is positioned within a measurement range of the z-axis direction of the optical interference detector. It is done.
  • the position adjustment on the z-axis may be performed after the optical interference detection unit obtains the optical interference data for the inspection target of the selected region.
  • the position adjustment on the z-axis may be performed together with the optical interference detecting unit acquiring optical interference data on a test target of the selected region.
  • the apparatus for testing a biological tissue may further include a distance measuring unit configured to measure a distance between the probe unit and the surface of the test target, and the position adjustment on the z axis may be performed by the distance measuring unit. It is characterized in that based on the distance measured by.
  • the probe unit or the stage unit may include an x-axis, y-axis, or x-axis such that the corresponding region is included in the FOV of the optical imaging unit or the FOV of the optical interference detection unit. And position adjustment on the y-axis.
  • the biopsy apparatus may further include a display unit displaying the optical image and an input unit configured to receive a user selection for selecting a partial region of the optical image.
  • the biopsy apparatus may further include a transmission unit configured to externally transmit the optical image, the optical interference data, or the optical image and the optical interference data to be shared in real time. .
  • a biopsy method comprising: obtaining a optical image of an object to be examined by a biopsy device using a biopsy device including a stage unit and a probe unit; Selecting a partial region from the optical image and acquiring optical interference data of an inspection target of the selected region from the optical image, wherein the probe unit or the stage unit is configured to provide light for the inspection target of the selected region; Moveable to obtain interference data.
  • the probe unit may include an optical imaging unit and an optical interference detector, and the probe unit may include a surface of the test object within a z-axis measurement range of the optical interference detector. Or adjusting the position on the z-axis of the stage unit.
  • the adjusting of the z-axis position may be performed after the optical interference detector acquires optical interference data of a test target of the selected region. .
  • the adjusting of the z-axis position may be performed together with the optical interference detector acquiring optical interference data of a test target of the selected region. do.
  • a method of inspecting a biotissue may include the probe unit including an optical imaging unit and an optical interference detection unit, and the selected region may be included in an FOV of the optical imaging unit or the optical interference detection unit. And adjusting an x-axis, y-axis, or x-axis and y-axis position of the stage unit.
  • the method of examining a biotissue according to an embodiment of the present invention may further include changing a magnification for acquiring the optical image or the optical interference data by the probe unit.
  • the biopsy method according to an embodiment of the present invention may further include correcting a color of the optical image.
  • the optical image of the inspection object can be confirmed, and the site to be examined histologically can be quickly selected.
  • biopsy can be performed in real time even without conventional biopsy procedures such as slide preparation, and in the case of thyroid surgery, it is not necessary to ablate a wide range, thereby protecting the parathyroid gland. .
  • FIG. 1 is a structural diagram showing a biopsy apparatus according to the present invention.
  • Figure 2 illustrates a probe portion of a biological tissue testing apparatus according to the present invention.
  • FIG 3 illustrates an optical imaging unit of the probe unit of the biological tissue test apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 illustrates an optical interference detection unit of a biological tissue test apparatus according to the present invention.
  • Figure 5 shows the light guide portion of the biological tissue testing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a method of operating the optical interference detection unit according to the operation of the magnification change unit in the biological tissue test apparatus according to the present invention.
  • Figure 7 shows the configuration of the optical path formed in the biopsy apparatus according to the present invention.
  • Figure 8 illustrates the configuration and operation of the guide beam irradiator of the biological tissue testing apparatus according to the present invention.
  • FIG 9 illustrates the movement of the stage portion in the x and y axis directions of the biopsy apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 illustrates the movement of the stage portion in the z-axis direction of the biopsy apparatus according to the present invention.
  • FIG. 11 shows a biopsy method according to the present invention.
  • the biological tissue test apparatus 10 includes a probe unit 20 and a stage unit 30.
  • the stage unit 30 is loaded with the biological tissue 50 to be examined, and the probe unit 20 obtains an optical image and optical interference data on the inspection target through an objective lens disposed on the inspection target side.
  • the biopsy apparatus 10 may further include an area selector 40.
  • the area selector 40 may provide a selection interface to the user to obtain optical interference data of a specific area desired by the user for the inspection object.
  • the probe unit 20 may include an optical imaging unit 100 for acquiring an optical image of an inspection target, an optical interference detection unit 200 for acquiring optical interference data for an inspection target, an optical imaging unit 100, and an optical interference
  • the detection unit 200 includes a light induction unit 300 for inducing illumination light and measurement light so as to acquire an optical image and optical interference data of the inspection object 50.
  • the optical imaging unit 100 illustrated in FIG. 3 acquires an optical image of the inspection target 50.
  • the optical image may be a conventional two-dimensional image of the object to be inspected, but if necessary, other images, for example, three-dimensional images may be obtained.
  • the optical imaging unit 100 will be described as obtaining a conventional two-dimensional image.
  • the optical imaging unit 100 irradiates the illumination light 115 to the inspection object to detect an illumination light source 110 for improving the quality of the image, and the light reflected from the inspection object. It includes a light detecting unit 120 for converting into an electrical signal.
  • the illumination light source 110 is attached to the side of the light sensing unit 120 as shown in FIG. 3, the illumination light 115 is converted in the direction of the inspection target 50 through the beam splitter 130, so that the light induction unit 300 is rotated. Can be irradiated to the inspection object.
  • the light reflected by the illumination light 115 to the inspection object may pass through the light guide part 300 again, and then reach the light detector 120.
  • the path of such illumination light 115 is only one example.
  • the illumination light 115 may be irradiated in a straight line and irradiated to the inspection object through the light guide unit 300.
  • a separate external illumination light source 170 is disposed, and the illumination light is irradiated to the inspection object 50 without the external illumination light source 170 passing through the light guide unit 300. can do.
  • the illumination light 115 irradiated by the illumination light source 110 may be visible light.
  • the photodetector 120 may be a CCD image sensor or a CMOS image sensor capable of sensing light in the visible light region.
  • the light detector 120 may convert the detected light into an electrical signal and transmit the detected light to the processor 140.
  • the processor 140 may generate an image of the test target 50 based on the electrical signal transmitted from the light detector 120.
  • the optical image of the inspection target 50 acquired by the optical imaging unit 100 may be used as a material for observing the inspection target by itself.
  • the optical image may be used to move and manipulate the stage unit 30 and the probe unit 20.
  • the optical image may be used to identify a region to be measured by the optical interference detector 200.
  • the optical image may be provided to the area selector 40.
  • the user may select an area to be checked through the area selector 40.
  • the biological tissue examination apparatus 10 may obtain optical interference data with respect to a region selected by the user.
  • the optical imaging unit has been described with an example of a configuration for acquiring a two-dimensional image of the surface of the inspection object using visible light as a light source.
  • it may include a configuration for capturing an optical image necessary to generate a 3D image.
  • the optical imaging unit may include two cameras arranged at a predetermined angle difference with respect to the inspection object.
  • the optical imaging unit may include a camera and a transfer unit capable of moving the camera.
  • the 2D image of the inspection object may be acquired at different angles.
  • the optical imaging unit includes a pattern light irradiation apparatus for irradiating pattern light, a camera for acquiring an image formed by the pattern light at the inspection object, and a processing unit for generating a 3D image from the measured pattern image. It may further comprise.
  • the optical interference detection unit 200 may obtain optical interference data in order to generate a 3D image of all or a part of the inspection object. In addition, the optical interference detection unit 200 may obtain optical interference data on a specific region selected by the user among the inspection targets.
  • the optical interference detection unit 200 of FIG. 4 illustrates a case of using a Michelson-type interferometer as an example.
  • the optical interference detection unit 200 includes an interference light source 210 for irradiating near infrared light, a beam splitter 220 for separating the near infrared light from the interference light source 210 into a measurement light 215, and a reference light 225, and a beam.
  • the reference mirror 230 reflects the reference light separated by the splitter 220, and the interference light detector 240 detecting the interference light formed by the measurement light 215 and the reference light 225 to generate optical interference data. It may include.
  • the optical interference detector 200 may also include a processor 250 that generates a 3D image from the optical interference data.
  • the interference light source 210 may irradiate light with a tunable wavelength so that tomography of human tissues is performed by depth.
  • a laser having a wavelength of 750 to 1300 nm, which is an infrared region may be used.
  • the longer the wavelength the deeper the depth that can penetrate the human tissue.
  • the interfering light source irradiates the laser while converting the wavelength from the short wavelength to the long wavelength, thereby irradiating the surface of the test object 50. In order to obtain a three-dimensional interference signal up to a predetermined depth.
  • the path of the measurement light 215 separated by the beam splitter 220 may be changed by the light guide part 300 to be described later, and irradiated to the inspection object 50 loaded on the stage part 30.
  • the measurement light 215 irradiated to the inspection object 50 is reflected from the surface of the inspection object 50 or is scattered back after being penetrated to a predetermined depth depending on the wavelength. Thereafter, the reflected measurement light or the back scattered measurement light returns to the optical interference detection unit 200 through the opposite path.
  • the measurement light 215 and the reference light 225 interfere with the beam splitter 220 to form the interference light 235, and the formed interference light 235 is sensed by the interference light detector 240.
  • the interference light detector 240 generates optical interference data from the interference light and transmits the optical interference data to the processor 250.
  • the processor 250 may generate a tomography image of the inspection object 50 from the optical interference data, thereby generating a 3D image of the inspection object 50.
  • the interference light detector 240 and the processor 250 are both illustrated as being included in the optical interference detector 200, the interference light detector 240 and the processor 250 may be optical interference as needed. It may be separated from the detection unit 200 and may be connected to the optical interference detection unit 200 through a communication means such as an optical cable.
  • the beam splitter 220 splits the light from the interference light source 210 into the measurement light 215 and the reference light 225.
  • the measurement light 215 is irradiated to the inspection object 50 through the light guide portion 300, reflected from the surface of the inspection object 50, or transmitted back to a predetermined depth and scattered backwards to cause light interference Return to the detection unit 200.
  • the reference light is reflected by the reference mirror 230 and returned to the beam splitter 220 again.
  • the reference light interferes with the measurement light 215 returned to the optical interference detector to form the interference light 235, and the formed interference light is optical interference detection. It is sensed by the unit 240.
  • the reference mirror 230 reflects the reference light 225 separated by the beam splitter 220 to form the interference light 235 together with the measurement light 215 reflected or backscattered from the inspection object 50. do.
  • the interference light detecting unit 240 may be detected.
  • the position of the reference mirror 230 may be moved to properly adjust this. Detailed description thereof will be described later.
  • the light guide unit 300 shown in FIG. 5 includes the illumination light 115 from the optical imaging unit 100, the measurement light 215 from the optical interference detection unit 200, or both the illumination light 115 and the measurement light 215. Can be guided to the inspection target 50 on the stage unit 30.
  • the light guide part 300 may include a light path control element 310 and a magnification change part 320.
  • the light path control element 310 can control the path of the illumination light 115, the measurement light 215, or both the illumination light 115 and the measurement light 215.
  • the illumination light 115 and the measurement light 215 enter the light guide portion 300 as described above to reach the light path control element 310.
  • the light path control element 310 may transmit the illumination light 115 as it is and irradiate the inspection object.
  • the light path control element may adjust the path of the measurement light to irradiate the inspection object 50 such that the measurement light 215 is coaxial with the illumination light 115.
  • the illumination light 115 'and the measurement light 215' reflected or backscattered from the inspection object 50 are returned to the optical imaging unit 100 and the optical interference detection unit 200, respectively, so that the optical image and the optical interference data are returned. Can be acquired.
  • a transflective mirror such as a dichroic filter mirror
  • the optical imaging unit 100 acquires the 2D image of the inspection object using visible light illumination light
  • the optical interference detection unit 200 uses the measurement light of near infrared light, and the 3D image of the inspection object.
  • the optical paths of two light having different wavelengths can be individually controlled.
  • the nature of the illumination light used in the optical imaging unit 100 is a region other than visible light, or the optical image to be obtained through the optical imaging unit 100 is different, or the optical interference data from the optical interference detection unit 200 If the nature of the measurement light used for acquisition is different, an appropriate optical component can be used instead.
  • the light guide part 300 may include a magnification change part 320.
  • the magnification changing unit 320 is a component that changes the magnification of the captured image.
  • As the magnification changing unit 320 a plurality of fixed magnification objective lenses which can be mutually changed are arranged, and it is possible to obtain an enlarged image of the inspection object by changing the lens.
  • a single variable magnification objective lens having a variable magnification may be used as the magnification changing unit 320.
  • each objective lens is disposed on the rotating plate for illustrative purposes.
  • other equivalent configurations may be used in which a plurality of lenses may be arranged to be interchanged.
  • a single variable magnification objective lens may be disposed at the bottom of the light path control element 310.
  • each lens of the magnification change part may be arranged in plural sets accordingly.
  • the position of the reference mirror 230 of the optical interference detection unit 200 may vary according to the characteristics of the lens, for example, the thickness and the focal length of the lens.
  • FIG. 6 illustrates a principle in which the reference mirror 230 should move when using a plurality of fixed magnification objective lenses 322, 324, and 326.
  • the optical interference data obtained by the optical interference detection unit 200 may be obtained from interference generated by the optical path difference between the measurement light 215 and the reference light 225, in which case the magnification changing unit 320 may be used. Depending on the thickness of the lens, a path difference of the optical path may further occur.
  • the lenses have different thicknesses (L1, L2, L3), the distance between the free space through which the measurement light passes and the focal length of the lens are changed together (WD1, WD2, WD3). Occurs additionally. Accordingly, in order to detect the interference between the measurement light 215 and the reference light 225 by reflecting the changed path difference, the measurement light 215 undergoes according to the change of the lens by changing the optical path experienced by the reference light 225. It is necessary to be adapted to the change of the optical path, for which the position of the reference mirror can be changed (P1, P2, P3).
  • FIG. 7 illustrates a shape in which the illumination light 115 from the optical imaging unit 100 is irradiated to the inspection object 50 by the light guide unit 300 through the first optical path 1115.
  • the illumination light 115 for acquiring the optical image follows the first optical path 1115.
  • the illumination light is first emitted from the illumination light source 110, incident to the light guide portion 300 via the beam splitter 130, the illumination light 115 incident on the light guide portion 300 is the light guide portion 300
  • the illumination light 115 irradiated to the inspection object 50 is reflected from the inspection object 50 to the optical imaging unit.
  • the first optical path 1115 is formed.
  • the first light path 1115 of the illumination light is just an example, and a person skilled in the art may adopt another method for irradiating the illumination light.
  • illumination light may be irradiated from the illumination 170 having a different position to the inspection object 50 through another optical path 1715.
  • the illumination light along the other light path 1715 may be irradiated directly to the inspection object 50 without passing through the light guide unit 300.
  • the illumination light irradiated to the inspection target 50 through the other optical path 1715 is reflected from the inspection target, and passes through the light guide unit 300 along the same path as the first optical path 1115 to allow the optical imaging unit to pass through. Is headed to (100).
  • the measurement light 215 from the optical interference detection unit 200 may be guided to the inspection object 50 by the light guide unit 300 along the second optical path 1215.
  • the light emitted from the interference light source 210 is separated in the beam splitter 220, and the measurement light 215 transmitted through the beam splitter 220 is the light path control element 310 of the light guide part 300.
  • the light path control element 310 changes the path of the measurement light 215 to direct the measurement light to the inspection object 50.
  • the first optical path 1115 for acquiring the optical image and the second optical path 1215 for acquiring the optical interference data are partially separated by the optical path control element 310 of the light guide part 300. Share. That is, as shown in FIG. 7, the optical path between the optical path control element 310 and the inspection target 50 among the first optical path 1115 for acquiring the optical image, and the optical path data for acquiring optical interference data. Of the two light paths 1215, the light paths between the light path control element 310 and the inspection object 50 overlap.
  • the light guide unit 300 may induce the illumination light 115 and the measurement light 215 to be irradiated to the inspection object with different optical axes instead of overlapping the optical paths as described above and irradiating coaxially.
  • the various portions of the optical image acquired by the optical imaging unit 100 are examined.
  • the light guide unit 300 may induce the measurement light 215 to acquire the optical interference data for the area selected by the area selection unit 40.
  • the guide beam irradiator 400 may be additionally disposed in the biological tissue test apparatus 10.
  • the guide beam irradiator 400 may be disposed together with the optical imaging unit 100 or the optical interference detector 200, or may be disposed at another position of the probe unit 20.
  • the guide beam irradiator 400 will be described with reference to the optical interference detector 200 for convenience of description.
  • the guide beam irradiator 400 may include a guide beam light source 410 and a beam splitter 420, and irradiate the guide beam 415 coaxially with the measurement light of the optical interference detector 200.
  • the guide beam irradiator 400 assists the user to determine which area the optical interference data is obtained by irradiating the guide beam. That is, since the measurement light 215 used for the optical interference data acquisition is laser light in the infrared or near infrared region, it is not possible to visually determine which part of the inspection target is acquired. Therefore, by irradiating the inspection object coaxially with the measurement light to the guide beam 415 corresponding to the visible light region, the user can determine the area where the optical interference data is currently obtained for the inspection object.
  • a configuration such as a beam splitter 420 for irradiating the guide beam 415 coaxially with the measurement light 215 may be added to the inspection apparatus.
  • the guide beam 415 may be irradiated to a specific area of the inspection target selected by the user through the area selection unit 40 to indicate that the optical interference data is acquired for the area selected by the user. . If necessary, the guide beam 415 may not be irradiated coaxially with the measurement light 215.
  • the distance measuring part 500 may be disposed at one end of the probe part 30, specifically at the end of the light guide part 300, and more specifically, together with the magnification changing part 320.
  • the distance measuring unit 500 may measure the distance between the magnification changing unit 320 and the surface of the test object 50.
  • the distance measuring unit 500 may use infrared rays, ultrasonic waves, lasers, and the like to measure the distance.
  • the distance measured by the distance measurer 500 may be used to solve a problem in which the measurement in the z-axis direction is not correctly performed when the optical interference detector 200 acquires the optical interference data for the inspection target 50. . Details will be described later.
  • the biological tissue examination apparatus of the present invention may enable the user to acquire optical interference data for a region desired by the user with respect to the optical image of the examination target obtained by the optical imaging unit 100.
  • the biopsy apparatus of the present invention may further include a region selection unit 40.
  • the area selector 40 is a display unit 42 for displaying an optical image acquired by the optical imaging unit 100 and an input device for receiving a user input to select a specific region among the optical images displayed on the display unit 42. And (44).
  • Specific configurations of the display unit and the input device may utilize a conventional technology.
  • the biopsy apparatus 10 of the present invention may further include a transmission unit 70.
  • a transmission unit 70 may transmit and receive optical images, optical interference data or 3D image data generated therefrom, and other data related to a patient in real time during surgery.
  • a test subject 50 which is a sample collected from human tissue, may be located.
  • the optical imaging unit 100 may acquire an optical image of the inspection object 50.
  • the optical interference detection unit 200 may obtain optical interference data on an area of the inspection target corresponding to all or part of the optical image. This problem is solved because the FOV of the optical imaging unit 100 and the optical interference detection unit 200 is limited, and accurate optical interference data cannot be obtained due to the step on the surface of the inspection object 50.
  • the stage unit 30 may move in the x-axis, y-axis, and z-axis directions.
  • the inspection target 50 is positioned on the stage unit 30, and the current optical interference detection unit searches an area 54 for obtaining a 3D image of the inspection target 50.
  • the stage unit 30 may move in the x and y directions by dx and dy to move in the FOV 52. Such movement in the x and y-axis directions may be performed based on an optical image obtained by the optical imaging unit 100 or an interference signal obtained by the optical interference detection unit 200.
  • the stage unit may be included in the FOV of the optical interference detecting unit 200.
  • 30 may move in the x- and y-axis directions.
  • the stage unit 30 does not move, but instead the probe unit 20 moves so that the area of the inspection target included in the FOV can be changed in the same manner.
  • the level difference on the surface of the inspection object 50 is large, distortion may occur in the optical interference data acquired for generating the 3D image of the inspection object 50. Due to factors such as the frequency of the measurement light, the characteristics of the lens of the optical system, and the like, the depth through which the measurement light can penetrate from the surface of the inspection object 50 is a few mm from the surface. If the section of several mm is defined as the "z-axis direction measurement range" of the optical interference detection unit, the step difference existing on the surface of the inspection object 50 may be out of the z-axis direction measurement range of the optical interference detection unit.
  • the inspection object 50 may have a step on the surface, and the step on the surface of the high height area and the low height area may be larger than the z-axis measurement range.
  • the height is compared with the reflected light of the measurement light reflected in the region having a high height on the surface of the inspection object 50 or the optical interference data obtained from the back scattered light of the measurement light penetrated below the surface of the high region and scattered backward.
  • the optical interference data obtained by the reflected light of the measurement light reflected in the low region and the back scattered light of the back scattered measurement light penetrating below the surface of the low height region may appear in a distorted form. Therefore, in order to prevent the occurrence of such distorted data or to remove the distorted data and obtain accurate data, it is necessary to move the position of the inspection object 50 in the z-axis direction.
  • the stage unit 30 or the probe unit 20 may move in the z-axis direction for measurement.
  • the optical interference data is first obtained for the inspection object 50, and then the optical interference data is acquired again for an area where the optical interference data is judged to be distorted due to the step on the surface. That is, after the stage unit 30 or the probe unit 20 moves in the z-axis direction and the surface of the region where the optical interference data is judged to be distorted is included in the z-axis measurement range, the optical interference data is acquired again. There is a way to do this.
  • the stage when acquiring optical interference data for the inspection object 50, the stage is measured in the z-axis direction in real time so that the surface of the inspection object is always included in the z-axis measurement range while measuring the height on the surface of the inspection object.
  • the stage unit 30 or the probe unit 20 moves in the z-axis direction
  • the width of the movement is between the lens of the magnification change unit 320 measured by the distance measuring unit 500 and the inspection target 50. It can be done automatically based on the distance of.
  • the stage unit 30 or the probe unit 20 may include an operation unit which can be operated by the user, and as the user manipulates the operation unit, the stage unit 30 or the probe unit 20 may move in the z-axis direction. I can move it.
  • This configuration can be utilized for other purposes as well as to include the surface of the inspection object in the z-axis measurement range described above.
  • the optical imaging unit 100 is configured to acquire a two-dimensional image of the inspection object
  • the user views the two-dimensional image and manipulates the operation unit to focus the image, thereby performing the stage unit 30 or the probe unit 20. You can also move).
  • the optical imaging unit 100 is positioned at the upper end in the vertical direction of the stage unit 30, and the light is directed to the side surface of the light guide unit 300.
  • the interference detection unit 200 is arranged. Under this configuration, the path of the measurement light 215 from the optical interference detection unit 200 is changed by the optical path control element 310 of the light guide unit 300.
  • the present invention may perform the function of the same inspection apparatus even if the arrangement of the optical imaging unit 100, the optical interference detection unit 200, and the light induction unit 300 is different from the above embodiment. Can be configured.
  • the optical interference detection unit 200 may be disposed above the light guide unit 300 and the optical imaging unit 100 may be disposed on the side surface thereof.
  • both the optical imaging unit 100 and the optical interference detection unit 200 may be located at the upper end of the light guide unit 300.
  • the light path control element 310 arranges a single beam splitter or a dichroic filter mirror, a plurality of beam splitters or a plurality of dichroic filter mirrors, or a combination thereof to direct the illumination light and the measurement light to the inspection target direction. By inducing it to perform the same function as the inspection apparatus in the previous embodiment.
  • the optical image and the 3D image generated by processing the optical interference data may be displayed through the display unit 60.
  • the user may examine and determine what tissues and conditions are included in the target region from the image displayed on the display unit, and plan or proceed to subsequent surgical procedures.
  • a biopsy method includes acquiring an optical image by the optical imaging unit 100 (S100) and acquiring optical interference data by the optical interference detection unit 200 (S200).
  • the user may go through the step of selecting a region for acquiring the optical interference data (S150).
  • the area to be measured of the test object is included in the FOV of the optical imaging unit 100 and the optical interference detection unit 200.
  • the step of changing the magnification for image acquisition may be further included (S120).
  • the magnification at the time of acquiring the optical image and the magnification at the time of generating the optical interference data may be changed before the optical interference data is acquired after the optical image is acquired.
  • a display capable of representing a difference in magnification may be displayed, or an image having the same magnification may be displayed through processing on an image having a different magnification.
  • the light path control element 310 of the light guide part 300 may separate the illumination light 115, the measurement light 215, and the guide beam 415 reflected from the inspection object.
  • the illumination light 215 including the visible light region may also be partially removed. Therefore, in the step of measuring the 2D image, color correction may be additionally performed on the optical image to restore the removal of some of the wavelengths (S140).
  • the test method for biological tissues according to the present invention may be performed by being stored as program instructions in a storage medium readable by a machine or a computer.
  • the program command may include a program command for specifying operations of the optical imaging unit, the optical interference detector, the probe unit, and the stage unit.
  • the program may be executed by a computer or a processing device included in the biopsy apparatus according to the present invention, and on the other hand, by a server or a computer remotely connected to communicate with the biopsy apparatus according to the present invention. have.
  • the method of testing a biological tissue according to the present invention is performed through a remote server or computer, and the remote server or computer transmits the corresponding command to the biological tissue testing device, and the biological tissue testing device performs the method according to the command.
  • the result can be delivered to a remote server or computer, which can then be interpreted by the remote server or computer to deliver additional commands.

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Abstract

생체 조직 검사 장치가 제시된다. 생체 조직 검사 장치는 스테이지부와 프로브부를 포함하고, 프로브부는 광학 촬상부, 광간섭 검출부 및 광유도부를 포함한다. 스테이지부는 검사 대상물이 적재되고, 프로브부는 광학 촬상부 및 광간섭 검출부를 통하여 검사 대상물에 대한 광학 영상 및 광간섭 데이터를 획득한다. 광학 촬상부 및 광간섭 검출부의 FOV에 검사 대상물의 선택된 영역이 위치하도록 스테이지부 또는 프로브부가 이동할 수 있다. 광유도부는 광학 촬상부로부터의 조명광과 광간섭 검출부로부터의 측정광이 검사 대상물에 동축으로 조사될 수 있도록 한다. 측정되고 있는 영역을 표시하기 위한 가이드빔이 추가로 조사될 수 있다. 측정되는 영상에 대한 배율을 조정하기 위한 배율 변경부가 포함된다. 배율 변경부에서 렌즈가 변경됨에 따라, 광경로차를 보정하기 위하여 광간섭 검출부에 포함된 기준 거울의 위치가 함께 변경된다.

Description

생체 조직 검사 장치 및 그 방법
본 발명은 생체 조직 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 광학 기술을 활용하여 생체 조직을 검사하는 생체 조직 검사 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
인체에서 발생하는 질병에 대한 진단을 내리기 위해, 질병이 의심되는 부위의 조직을 적출하고 이를 검사하여 질병에 대한 진단을 내리는 조직검사가 활용되고 있다.
조직검사를 위해서는 세포 흡입, 총생검, 절개 생검, 절제 생검과 같은 방식을 통하여 조직을 적출한 이후, 적출된 조직 샘플을 절편화하여 슬라이드로 제작하고, 염색을 한 후 현미경으로 관찰하는 방식이 활용되고 있다. 슬라이드를 제작하는 과정은 고정, 탈수 등을 통하여 경화하고, 이를 절편으로 자른 이후에 염색하고 덮개 유리를 씌우는 방식으로 이루어진다.
이와 같이 슬라이드를 제작한 이후에는, 병리 진단과 판단을 담당하는 의사가 현미경을 통하여 조직 슬라이드를 관찰하여 정확한 진단 결정을 내릴 수 있다.
현대인은 다양한 질병을 겪고 있으며, 암을 비롯한 다양한 질병에는 외과적인 수술을 통해서 문제가 되는 장기를 적출하는 방식으로 치료하는 방법이 사용되고 있다. 그런데, 적출을 위하여 외과적 수술을 수행하는 경우, 인체의 장기 또는 환부 내 종양 조직 등 적출 대상인 부위의 위치와 범위를 판단하는 것은 통상 수술을 집도하는 의사의 육안과 경험에 의지하여 이루어진다. 따라서, 적출을 위한 종양 조직의 범위를 판정하는 것 또한 의사가 육안으로 관찰할 수 있는 범위로 한정되며, 육안으로 관찰할 수 없을 정도의 작은 영역은 해당 조직이 종양인지 아닌지를 판정하기 어렵다. 그 결과, 예를 들어 암 수술을 위하여 종양 조직을 적출할 시에, 통상 종양이 잔존하는 것을 방지하기 위해서는 육안으로 관찰된 종양 조직보다 더 넓은 부위를 적출하여야 할 필요성이 생기게 되고, 이는 환자의 회복에 추가의 부담으로 작용하게 된다. 종양조직보다 더 넓은 부위를 적출함에도 불구하고, 여전히 표면에 드러나지 않은 종양을 확인하는 것은 불가능한 문제점도 있다.
이와 같이 실제의 적출 대상과 비교하여 넓은 영역을 적출하게 되면 위험한 경우도 있다. 예를 들어, 갑상선 절제 수술을 수행하는 경우, 칼슘 대사나 호르몬 분비와 같은 역할을 하는 부갑상선 부위는 기능상 절제되어서는 안 된다. 그러나 육안으로는 일반 갑상선 조직이나 부갑상선 부위, 림프, 또는 절제되어도 무방한 지방 조직을 명확히 구분하는 것이 용이하지 않으며, 이러한 경우에는 앞서 암 조직의 적출 방식처럼 종양을 포함하는 부분을 넓게 적출하는 방식의 수술 자체를 수행할 수 없다.
이상과 같은 문제점을 해결하기 위해 앞서 설명된 바와 같은 조직검사를 활용하여, 적출된 조직이 어떤 조직에 해당하며 어떤 상태인지를 파악하고 있다. 그러나, 일반적으로 활용되는 조직검사는 슬라이드의 제작을 위하여 조직 샘플을 고정액을 통해 고정시키는 과정이나, 병리 검사의 적체 등으로 인하여 결과를 파악하기까지 수 일 이상의 시간을 소요하는 경우가 많아, 현실적으로 수술 중에 조직에 대한 판단을 내리는 것에 활용하기는 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 사용되는 동결표본검사나 동결절편검사에서는 조직을 고정하는 대신 동결하고, 동결화된 조직을 절편화하여 슬라이드가 제작된다. 그러나 이러한 과정도 적어도 30분 가량의 시간이 소요되며, 이는 수술을 수행하는 의사나 환자 모두에게 큰 부담이 된다.
본 발명은 이상과 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서 제안된 것으로, 보다 구체적으로는 외과적 수술 중 조직검사를 긴급하게 수행하여야 하는 경우, 수술 중 대상 조직을 신속하게 관찰하고 판정할 수 있도록 생체 조직 검사 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 검사 대상이 적재되는 스테이지부와 상기 검사 대상에 대한 광학 영상을 획득하고, 상기 광학 영상 중에서 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 프로브부를 포함하고, 상기 프로브부 또는 상기 스테이지부는, 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하도록 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 프로브부는 상기 광학 영상을 획득하는 광학 촬상부, 상기 광간섭 데이터를 획득하는 광간섭 검출부 및 광유도부를 포함하고, 상기 광유도부는 상기 광학 영상을 획득하기 위해 조명광원으로부터 발광하여 검사 대상에서 반사된 조명광이 광학 촬상부까지 유도되는 제1 광경로를 형성하고, 상기 광간섭 데이터를 획득하기 위한 측정광을 상기 검사 대상에 입사시켜 제2 광경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 조명광원은 상기 프로브부 내에 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 조명광원은 상기 프로브부와 별도로 외부에 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 광유도부는 광경로 제어요소를 포함하고, 상기 제1 광경로와 상기 제2 광경로는 상기 광경로 제어 요소와 상기 검사 대상 사이의 구간에서 동축을 이루어 중첩하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 광경로 제어요소는 반투과 거울이고, 상기 반투과 거울은 상기 조명광을 통과시키고 상기 측정광을 굴절시키거나, 상기 조명광을 굴절시키고 상기 측정광을 반사시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 광유도부는 배율변경부를 포함하고, 상기 배율변경부는 가변 배율 대물 렌즈를 포함하고, 상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로는 상기 가변 배율 대물 렌즈를 통과하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 광유도부는 배율변경부를 포함하고, 상기 배율변경부는 복수의 고정 배율 대물 렌즈들을 포함하고, 상기 복수의 고정 배율 대물 렌즈 중 어느 하나는 상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로를 통과시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 광간섭 검출부는, 근적외선광을 조사하는 간섭광원, 상기 간섭광원으로부터의 근적외선광을 상기 측정광과 기준광으로 분리하는 광간섭 측정용 빔 스플리터 및 상기 기준광을 반사시키기 위한 기준 거울을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 기준 거울은 상기 제2 광경로가 통과하는 고정 배율 대물 렌즈의 두께에 기초하여 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 프로브부는 상기 광학 촬상부의 FOV(Field of view) 내에 조사 지점이 위치하도록 가이드빔을 조사하는 가이드빔 조사부를 더 포함하고, 상기 광학 촬상부는 상기 가이드빔의 조사 지점이 상기 광학 영상 내에서 시각적으로 식별되도록 상기 광학 영상을 획득하며, 상기 가이드빔의 조사 지점은 상기 선택된 영역에 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 가이드빔 조사부는 상기 제2 광경로를 따라 상기 가이드빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 프로브부 또는 상기 스테이지부는, 상기 광간섭 검출부의 z축 방향 측정 범위 내에 상기 검사 대상의 표면이 위치되도록 z축상의 위치 조정이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 z축상의 위치 조정은 상기 광간섭 검출부가 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터의 획득 이후에 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 z축상의 위치 조정은 상기 광간섭 검출부가 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 것과 함께 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 프로브부는 상기 프로브부와 상기 검사 대상의 표면 사이의 거리를 측정하는 거리측정부를 더 포함하고, 상기 z축상의 위치 조정은 상기 거리측정부에 의해 측정된 거리에 기초하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 프로브부 또는 상기 스테이지부는, 상기 광학 촬상부의 FOV 또는 상기 광간섭 검출부의 FOV 내에 상기 대응 영역이 포함되도록 x축상, y축상, 또는 x축 및 y축상의 위치 조정이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 광학 영상을 표시하는 디스플레이부 및 상기 광학 영상의 일부 영역을 선택하기 위한 사용자 선택을 입력받는 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치는, 상기 광학 영상, 상기 광간섭 데이터, 또는 상기 광학 영상 및 상기 광간섭 데이터를 실시간 공유 가능하도록 외부 전송하기 위한 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 방법은, 스테이지부와 프로브부를 포함하는 생체 조직 검사 장치를 이용한 생체 조직 검사 방법으로서, 상기 생체 조직 검사 장치가 검사 대상에 대한 광학 영상을 획득하는 단계, 상기 광학 영상 중에서 일부 영역을 선택하는 단계 및 상기 광학 영상 중에서 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 프로브부 또는 상기 스테이지부는, 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하도록 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 방법은, 상기 프로브부는 광학 촬상부 및 광간섭 검출부를 포함하고, 상기 광간섭 검출부의 z축 방향 측정 범위 내에 상기 검사 대상의 표면이 포함되도록 상기 프로브부 또는 상기 스테이지부의 z축상 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 방법은, 상기 z축상 위치를 조정하는 단계는 상기 광간섭 검출부가 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 방법은, 상기 z축상 위치를 조정하는 단계는 상기 광간섭 검출부가 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 단계와 함께 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 방법은, 상기 프로브부는 광학 촬상부 및 광간섭 검출부를 포함하고, 상기 광학 촬상부 또는 상기 광간섭 검출부의 FOV 내에 상기 선택된 영역이 포함되도록 상기 프로브부 또는 상기 스테이지부의 x축상, y축상, 또는 x축 및 y축상 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 방법은, 상기 프로브부가 상기 광학 영상 또는 상기 광간섭 데이터를 획득하기 위한 배율을 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 방법은, 상기 광학 영상의 색상을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 검사 장치 및 방법을 통해, 외과적 수술을 진행하는 의사가 적출 등 수술의 대상이 되는 조직의 영역을 수술 중 실시간으로 정확히 파악할 수 있도록 지원함으로써, 수술의 신속성, 정확성과 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명에 따르는 검사 장치 및 방법에 의해, 검사 대상에 대한 광학 영상을 확인하고, 이에 대해 조직 검사하고자 하는 부위를 빠르게 선정할 수 있다.
본 발명에 따르는 검사 장치 및 방법에 의해, 슬라이드 제작과 같은 종래의 생검 절차를 거치지 않더라도 조직 검사를 실시간으로 할 수 있으며, 갑상선 수술의 경우 넓은 범위를 절제할 필요가 없어지므로, 부갑상선 보호가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치를 나타낸 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치의 프로브부를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치의 프로브부의 광학 촬상부를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치의 광간섭 검출부를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치의 광유도부를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치에서, 배율 변경부의 동작에 따라 광간섭 검출부가 동작하는 방식을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치에서 형성되는 광경로의 구성을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치의 가이드빔 조사부의 구성과 동작을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치의 스테이지부의 x 및 y축 방향의 이동을 도시한 것이다.
도 10는 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치의 스테이지부의 z축 방향의 이동을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 방법을 도시한 것이다.
이하의 실시예를 통해 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치와 그 방법에 관한 설명이 제시된다.
<생체 조직 검사 장치>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치를 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르는 생체 조직 검사 장치(10)는 프로브부(20)와 스테이지부(30)를 포함한다. 스테이지부(30)에는 검사 대상이 되는 생체 조직(50)이 적재되고, 프로브부(20)는 검사 대상 측에 배치된 대물 렌즈를 통하여 검사 대상에 대한 광학 영상 및 광간섭 데이터를 획득한다. 생체 조직 검사 장치(10)에는 영역 선택부(40)가 추가로 포함될 수 있다. 영역 선택부(40)는 검사 대상에 대해, 사용자가 원하는 특정 영역의 광간섭 데이터를 획득하도록 사용자에게 선택 인터페이스를 제공할 수 있다.
<프로브부>
도 2는 프로브부(20)의 구성을 도시한 것이다. 프로브부(20)는 검사 대상의 광학 영상을 획득하기 위한 광학 촬상부(100)와, 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하기 위한 광간섭 검출부(200), 광학 촬상부(100)와 광간섭 검출부(200)가 검사 대상(50)의 광학 영상과 광간섭 데이터를 획득할 수 있도록 조명광과 측정광을 유도하는 광유도부(300)를 포함한다.
<광학 촬상부>
도 3에 도시된 광학 촬상부(100)는 검사 대상(50)의 광학 영상을 획득한다. 광학 영상은 검사 대상에 대한 통상적인 2차원 영상일 수 있으나, 필요에 따라서는 그 외의 영상, 예를 들면 3차원 영상을 획득하는 것도 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 광학 촬상부(100)가 통상적인 2차원 영상을 획득하는 것으로 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광학 촬상부(100)는 조명광(115)을 검사 대상에 조사하여 영상의 품질을 높이기 위한 조명광원(110)과, 광이 검사 대상에서 반사되어 나온 광을 감지하여 전기 신호로 변환하기 위한 광감지부(120)를 포함한다. 도 3과 같이 조명광원(110)이 광감지부(120)의 측면에 부착되는 경우, 조명광(115)은 빔 스플리터(130)를 통해 검사 대상(50) 방향으로 방향이 변환되어 광유도부(300)를 통과하여 검사 대상에 조사될 수 있다. 조명광(115)이 검사 대상에 반사되어 나온 광은 다시 광유도부(300)를 통과하고, 이후 광감지부(120)에 도달될 수 있다.
한편, 이와 같은 조명광(115)의 경로는 하나의 예시에 불과하다. 다른 예시로서, 조명광(115)은 일직선으로 조사되어 광유도부(300)를 통하여 검사 대상에 조사될 수도 있다. 또는, 이하 도 7과 관련하여 설명될 바와 같이, 별도의 외부 조명광원(170)이 배치되고, 외부 조명광원(170)이 광유도부(300)를 통하지 않은 채 조명광을 검사 대상(50)에 조사할 수 있다.
조명광원(110)이 조사하는 조명광(115)은 가시광선일 수 있다. 광감지부(120)는 가시광선 영역의 광을 감지할 수 있는 CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서일 수 있다. 광감지부(120)는 감지된 광을 전기 신호로 변환하고, 이를 처리부(140)로 전달할 수 있다. 처리부(140)는 광감지부(120)로부터 전달된 전기 신호를 기초로 하여, 검사 대상(50)의 영상을 생성할 수 있다.
광학 촬상부(100)에 의해 획득된 검사 대상(50)의 광학 영상은 그 자체로 검사 대상을 관찰하기 위한 자료로 활용될 수 있다. 또한, 광학 영상은 스테이지부(30) 및 프로브부(20)의 이동 및 조작에 활용될 수 있다. 또한, 광학 영상은 광간섭 검출부(200)에 의해 측정하고자 하는 영역을 확인하기 위해서도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 광학 영상이 영역 선택부(40)에 제공될 수 있다. 이하에서 다시 설명되겠지만, 사용자는 영역 선택부(40)를 통해 확인하고자 하는 영역을 선택할 수 있다. 생체 조직 검사 장치(10)는 사용자가 선택한 영역에 대해서 광간섭 데이터를 획득할 수 있다.
이상의 설명에 따르는 광학 촬상부는 가시광선을 광원으로 하여 검사 대상의 표면에 대한 2차원 영상을 획득하기 위한 구성을 예시로 하여 설명되었다. 그러나, 필요에 따라서는 3차원 영상을 생성할 수 있도록 필요한 광학 영상을 촬영하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들면, 양안간의 시차에 기초하여 3차원 영상을 생성하는 방식으로서, 검사 대상에 대해 소정의 각도의 차이를 두고 획득된 2차원 영상들을 합성함으로써 3차원 영상을 생성하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로 3차원 영상을 획득하기 위해서는, 광학 촬상부는 검사 대상에 대해 소정의 각도의 차이를 두고 배치된 2대의 카메라를 포함할 수 있다. 또는, 광학 촬상부는 카메라와 카메라를 이동시킬 수 있는 이송부를 포함할 수 있다. 이 경우 이송부에 의해 카메라가 이동됨에 따라 서로 다른 각도에서 검사 대상의 2차원 영상을 획득할 수 있다. 또는, 패턴광을 이용함으로써 검사 대상의 3차원 영상을 생성하는 것도 가능하다. 즉, 일정한 주기를 갖는 패턴광을 위상을 변경해 가면서 조사하고, 위상 천이된 패턴광이 검사 대상에서 형성하는 패턴의 영상을 획득한 후, 패턴 영상을 처리하여 검사 대상의 3차원 영상을 생성하는 방법이 본 발명에 따르는 검사 장치에 적용될 수 있다. 이러한 방법을 적용하기 위해서, 광학 촬상부는 패턴광을 조사하기 위한 패턴광 조사 장치 및 패턴광이 검사 대상에서 형성하는 영상을 획득하기 위한 카메라와, 측정된 패턴 영상으로부터 3차원 영상을 생성하는 처리부를 추가로 포함할 수 있다.
<광간섭 검출부>
광간섭 검출부(200)는 검사 대상의 전체 또는 일부에 대한 3차원 영상을 생성하기 위해 광간섭 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 광간섭 검출부(200)는 검사 대상 중 사용자가 선택한 특정 영역에 대한 광간섭 데이터를 획득할 수 있다. 도 4의 광간섭 검출부(200)는 예시로서 마이켈슨형의 간섭계를 이용하는 경우를 도시한 것이다. 광간섭 검출부(200)는 근적외선광을 조사하기 위한 간섭광원(210), 간섭광원(210)으로부터의 근적외선광을 측정광(215)과 기준광(225)으로 분리하기 위한 빔 스플리터(220), 빔 스플리터(220)에 의해 분리된 기준광을 반사시키는 기준 거울(230)과, 측정광(215)과 기준광(225)이 형성한 간섭광을 감지하여 광간섭 데이터를 생성하는 간섭광감지부(240)를 포함할 수 있다. 광간섭 검출부(200)는 또한, 광간섭 데이터로부터 3차원 영상을 생성하는 처리부(250)를 포함할 수 있다.
간섭광원(210)은 인체 조직을 깊이별로 단층 촬영할 수 있도록 파장을 가변(tunable)하면서 광을 조사할 수 있다. 광간섭 측정에서 대상물의 촬영을 위해 사용되는 광으로는, 적외선 영역인 750 ~ 1300㎚ 구간의 파장을 갖는 레이저가 사용될 수 있다. 특히, 파장이 길수록 인체 조직을 침투할 수 있는 깊이가 깊어지므로, 간섭광원이 단일한 파장의 레이저만을 조사하는 대신 짧은 파장에서 긴 파장으로 파장을 변환시키면서 레이저를 조사함으로써 검사 대상(50)의 표면에서 소정 깊이까지 입체적인 간섭신호를 획득할 수 있다.
빔 스플리터(220)에 의해 분리된 측정광(215)은 후술할 광유도부(300)에 의해 경로가 변경되어, 스테이지부(30)에 적재된 검사 대상(50)으로 조사될 수 있다. 검사 대상(50)으로 조사된 측정광(215)은 검사 대상(50)의 표면에서 반사되거나, 또는 파장에 따라 일정 깊이까지 침투 후 후방 산란된다. 이후 반사된 측정광 또는 후방 산란된 측정광은 반대의 경로를 통하여 광간섭 검출부(200)로 돌아온다. 측정광(215)과 기준광(225)은 빔 스플리터(220)에서 간섭되어 간섭광(235)을 형성하고, 형성된 간섭광(235)은 간섭광감지부(240)에 의해 감지된다. 간섭광감지부(240)는 간섭광으로부터 광간섭 데이터를 생성하여 처리부(250)로 전달한다. 처리부(250)는 광간섭 데이터로부터 검사 대상(50)의 단층 영상을 생성함으로써, 이로부터 검사 대상(50)의 3차원 영상을 생성할 수 있다. 설명을 위하여 간섭광감지부(240) 및 처리부(250)가 모두 광간섭 검출부(200)에 포함된 것으로 예시되었으나, 필요에 따라서는 간섭광감지부(240)와 처리부(250)는 각각 광간섭 검출부(200)와 별도로 분리될 수 있고 광 케이블 등의 통신 수단을 통하여 광간섭 검출부(200)와 연결될 수 있다.
빔 스플리터(220)는 간섭광원(210)으로부터의 광을 측정광(215)과 기준광(225)으로 분리한다. 앞서 설명된 바와 같이, 측정광(215)은 광유도부(300)를 통하여 검사 대상(50)에 조사되고, 검사 대상(50)의 표면에서 반사되거나, 혹은 일정 깊이까지 투과 후 후방 산란되어 광간섭 검출부(200)로 돌아온다. 기준광은 기준 거울(230)에 의해 반사되어 빔 스플리터(220)로 다시 돌아오며, 광간섭 검출부로 돌아온 측정광(215)과 간섭하여 간섭광(235)을 형성하고, 형성된 간섭광은 광간섭감지부(240)에 의해 감지된다.
기준 거울(230)은 빔 스플리터(220)에 의해 분리된 기준광(225)을 반사시켜, 검사 대상(50)으로부터 반사 또는 후방 산란되어 온 측정광(215)과 함께 간섭광(235)을 형성하도록 한다. 이 때, 측정광(215)과 기준광(225) 사이의 경로차가 간섭광원(210)이 조사한 광의 가간섭 길이(coherence length) 이내인 경우에 간섭광감지부(240)에 의해 감지될 수 있으므로, 이를 적절히 조절하기 위하여 기준 거울(230)의 위치가 이동될 수 있다. 이와 관련된 상세한 설명은 후술한다.
<광유도부>
도 5에 도시된 광유도부(300)는 광학 촬상부(100)로부터의 조명광(115), 광간섭 검출부(200)로부터의 측정광(215), 또는 조명광(115)과 측정광(215) 모두를 스테이지부(30)상의 검사 대상(50)으로 유도하는 기능을 행할 수 있다. 광유도부(300)는 광경로 제어 요소(310)와 배율 변경부(320)를 포함할 수 있다.
광경로 제어 요소(310)는 조명광(115), 측정광(215), 또는 조명광(115)과 측정광(215) 모두의 경로를 제어할 수 있다. 조명광(115)과 측정광(215)이 앞서 설명된 바와 같이 광유도부(300)로 입사하여 광경로 제어 요소(310)에 도달한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광경로 제어 요소(310)는 조명광(115)을 그대로 투과시켜서 검사 대상에 조사할 수 있다. 또한, 광경로 제어 요소는 측정광(215)이 조명광(115)과 동축이 되도록 측정광의 경로를 조정하여 검사 대상(50)에 조사할 수 있다. 또한, 검사 대상(50)으로부터 반사 또는 후방 산란된 조명광(115')과 측정광(215')을 각각 광학 촬상부(100)와 광간섭 검출부(200)으로 되돌려보내서 광학 영상 및 광간섭 데이터를 획득하도록 할 수 있다.
광경로 제어 요소(310)로는 다이크로익 필터 미러와 같은 반투과 거울이 사용될 수 있다. 앞서 설명된 예시에서와 같이 광학 촬상부(100)가 가시광선 조명광을 이용하여 검사 대상의 2차원 영상을 획득하고, 광간섭 검출부(200)가 근적외선광인 측정광을 이용하여 검사 대상의 3차원 영상을 획득하기 위한 광간섭 데이터를 획득하고자 하는 경우, 다이크로익 필터 미러를 사용하면 파장이 다른 두 광의 광경로를 개별적으로 제어할 수 있다. 따라서, 광학 촬상부(100)에서 사용하는 조명광의 성질이 가시광선이 아닌 영역이거나, 광학 촬상부(100)를 통해 획득하고자 하는 광학 영상이 달라지거나, 또는 광간섭 검출부(200)에서 광간섭 데이터 획득을 위하여 사용하는 측정광의 성질이 달라지는 경우에는 그에 알맞은 광학 구성 요소가 대신 사용될 수 있다.
광유도부(300)는 배율 변경부(320)를 포함할 수 있다. 배율 변경부(320)는 촬영 영상의 배율을 변경하는 구성요소이다. 배율 변경부(320)로는, 상호간 변경이 가능한 복수의 고정 배율 대물 렌즈가 배치되고, 렌즈를 변경함으로써 검사 대상에 대한 확대된 영상을 획득하는 것이 가능하다. 또는, 배율 변경부(320)로는 배율이 가변인 단일한 가변 배율 대물 렌즈가 사용될 수 있다. 도 3에서는 예시를 위하여 회전판에 각 대물 렌즈들이 배치되는 형태가 도시되어 있으나, 그 외에도 복수의 렌즈를 배치하여 이를 상호 변경할 수 있는 다른 동등한 구성이 사용될 수 있다. 또는, 단일한 가변배율 대물 렌즈가 광경로 제어 요소(310)의 하단에 배치될 수 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이 조명광(115)과 측정광(215)이 서로 다른 광축을 갖고 조사되어야 하는 경우에는, 그에 맞게 배율 변경부의 각 렌즈도 복수 세트로 배치될 수 있다.
배율 변경부(320)가 배율을 변경하는 경우, 렌즈의 특징, 예를 들면 렌즈의 두께 및 초점거리에 따라, 광간섭 검출부(200)의 기준 거울(230)의 위치가 변동되어야 할 수 있다. 도 6은 복수의 고정 배율 대물 렌즈(322, 324, 326)을 사용하는 경우 기준 거울(230)이 이동하여야 하는 원리를 도시한 것이다. 광간섭 검출부(200)에서 획득하는 광간섭 데이터는 측정광(215)과 기준광(225) 사이의 광경로 차이에 의해 발생하는 간섭으로부터 획득될 수 있는데, 이 때 배율 변경부(320)에서 사용되는 렌즈의 두께에 따라서 광경로의 경로차가 추가로 발생할 수 있다. 즉, 렌즈의 두께(L1, L2, L3)가 다르면 측정광이 통과하는 자유공간의 거리 및 렌즈의 초점거리가 함께 변경되기 때문에(WD1, WD2, WD3) 측정광(215)이 겪게 되는 경로차가 추가로 발생한다. 따라서, 이렇게 변경된 경로차를 반영하여 측정광(215)과 기준광(225)의 간섭을 감지하기 위해서는, 기준광(225)이 겪게 되는 광경로를 변경시킴으로써 렌즈의 변경에 따라 측정광(215)가 겪는 광경로의 변경에 맞추어 주어야 할 필요가 있으며, 이를 위하여 기준거울의 위치가 변경될 수 있다(P1, P2, P3).
이하 광유도부(300)가 광학 촬상부(100)로부터의 조명광(115)과 광간섭 검출부(200)로부터의 측정광(215)을 검사 대상으로 유도하는 제1 광경로 형성에 관하여 설명한다. 도 7에는 광학 촬상부(100)로부터의 조명광(115)이 광유도부(300)에 의하여 제1 광경로(1115)를 통하여 검사 대상(50)에 조사되는 형상이 도시되어 있다. 광학 영상을 획득하기 위한 조명광(115)은 제1 광경로(1115)를 따른다. 즉, 조명광은 최초에 조명광원(110)에서 출사되어, 빔스플리터(130)를 거쳐 광유도부(300)에 입사되고, 광유도부(300)에 입사된 조명광(115)은 광유도부(300)의 광경로 제어요소(310)를 투과한 다음 배율변경부(320)를 거쳐 검사 대상에 조사되며, 검사 대상(50)에 조사된 조명광(115)는 검사 대상(50)으로부터 반사되어 광학 촬상부로 향하여 제1 광경로(1115)를 형성하게 된다.
한편, 상기와 같은 조명광의 제1 광경로(1115)는 일 예시일 뿐이며, 당업자는 조명광을 조사하기 위해서 다른 방안을 채택할 수 있다. 예를 들어, 위치가 다른 조명(170)로부터 검사 대상물(50)에 조명광이 다른 광경로(1715)를 통하여 조사될 수 있다. 이 경우 다른 광경로(1715)를 따르는 조명광은 광유도부(300)를 통하지 않고 직접 검사 대상(50)에 조사될 수 있다. 이 경우에도 다른 광경로(1715)를 통하여 검사 대상(50)에 조사된 조명광은 검사 대상으로부터 반사되어, 제1 광경로(1115)와 동일한 경로를 따라 광유도부(300)를 통과하여 광학 촬상부(100)로 향하게 된다.
광간섭 검출부(200)로부터의 측정광(215)은 제2 광경로(1215)를 따라 광유도부(300)에 의해 검사 대상(50)으로 유도될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이 간섭광원(210)으로부터 출사된 광은 빔 스플리터(220)에서 분리되고, 빔 스플리터(220)를 투과한 측정광(215)은 광유도부(300)의 광경로 제어요소(310)로 입사한다. 광경로 제어요소(310)는 측정광(215)의 경로를 변경하여, 측정광이 검사 대상(50)으로 향하게 한다.
광학 영상을 획득하기 위한 제1 광경로(1115)와 광 간섭 데이터를 획득하기 위한 제2 광경로(1215)는 광유도부(300)의 광경로 제어요소(310)에 의하여 일부 구간(1315)을 공유한다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 광학 영상을 획득하기 위한 제1 광경로(1115) 중 광경로 제어요소(310)와 검사 대상(50) 사이의 광경로와, 광간섭 데이터를 획득하기 위한 제2 광경로(1215) 중 광경로 제어요소(310)와 검사 대상(50) 사이의 광경로는 중첩되어 있다. 또는, 상기와 같이 광경로가 중첩되어 동축으로 조사되는 대신, 광유도부(300)는 조명광(115)과 측정광(215)이 서로 다른 광축을 갖고 검사 대상에 조사되도록 유도할 수도 있다. 광학 촬상부(100)의 FOV(Field of View)는 넓은 반면, 광간섭 검출부(200)의 FOV는 그보다 좁기 때문에, 검사 대상에 대해 광학 촬상부(100)가 획득한 광학 영상의 다양한 부분에 대해 광간섭 검출부(200)로 측정을 수행하고자 할 때 이와 같이 서로 다른 광축을 갖고 조사되도록 하는 것이 필요하다. 특히, 영역 선택부(40)에 의해 사용자가 선택한 영역에 대해 광간섭 데이터를 획득하도록 광유도부(300)가 측정광(215)을 유도할 수 있다.
<가이드빔 조사부>
도 8에 도시된 바와 같이, 생체 조직 검사 장치(10)에, 가이드빔 조사부(400)가 추가로 배치될 수 있다. 가이드빔 조사부(400)는 광학 촬상부(100) 또는 광간섭 검출부(200)와 함께 배치되거나, 또는 그 외 프로브부(20)의 다른 위치에 배치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 가이드빔 조사부(400)가 광간섭 검출부(200)와 함께 배치된 것을 기준으로 하여 설명한다.
가이드빔 조사부(400)는 가이드빔 광원(410)과 빔 스플리터(420)를 포함할 수 있으며, 광간섭 검출부(200)의 측정광과 동축으로 가이드빔(415)을 조사한다. 가이드빔 조사부(400)는 가이드빔을 조사함으로써 어느 영역에 대해 광간섭 데이터의 획득이 이루어지고 있는지를 파악할 수 있도록 사용자를 보조한다. 즉, 광간섭 데이터 획득을 위하여 사용되는 측정광(215)은 적외선 또는 근적외선 영역의 레이저광이므로, 육안으로는 검사 대상의 어느 부분에 대한 광간섭 데이터의 획득이 이루어지고 있는지를 파악할 수 없다. 따라서, 가시광선 영역에 해당하는 가이드빔(415)을 측정광과 동축으로 검사 대상에 조사함으로써, 현재 검사 대상에 대해 광간섭 데이터가 획득되고 있는 영역이 어디인지를 사용자가 파악할 수 있도록 한다. 가이드빔(415)이 측정광(215)과 동축으로 조사되기 위한 빔 스플리터(420)와 같은 구성이 검사 장치에 부가될 수 있다. 예를 들면, 가이드빔(415)를 사용자가 영역 선택부(40)를 통하여 선택한 검사 대상의 특정 영역에 조사하여, 사용자가 선택한 영역에 대한 광간섭 데이터의 획득이 이루어지고 있음을 표시할 수 있다. 필요에 따라, 가이드빔(415)은 측정광(215)과 동축으로 조사되지 않을 수 있다.
<거리 측정부>
거리 측정부(500)는 프로브부(30)의 일 말단에, 구체적으로는 광유도부(300)의 말단에, 더욱 구체적으로는 배율 변경부(320)와 함께 배치될 수 있다. 거리 측정부(500)는 배율 변경부(320)로부터 검사 대상(50)의 표면 사이의 거리를 측정할 수 있다. 거리 측정부(500)는 거리를 측정하기 위해 적외선, 초음파 및 레이저 등을 이용할 수 있다. 거리 측정부(500)가 측정한 거리는 광간섭 검출부(200)가 검사 대상(50)에 대한 광간섭 데이터를 획득할 때, z축 방향의 측정이 올바르게 이루어지지 않는 문제를 해결하기 위하여 사용될 수 있다. 자세한 사항은 후술한다.
<영역 선택부 및 전송부>
앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 생체 조직 검사 장치는 광학 촬상부(100)에 의해 획득된 검사 대상의 광학 영상에 대해, 사용자가 원하는 영역에 대한 광간섭 데이터를 획득하도록 할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 생체 조직 검사 장치는 영역 선택부(40)를 추가로 포함할 수 있다. 영역 선택부(40)는 광학 촬상부(100)가 획득한 광학 영상을 표시하기 위한 표시부(42)와, 표시부(42)에 나타난 광학 영상 중 특정한 영역을 선택하도록 사용자 입력을 수신하기 위한 입력 장치(44)를 포함할 수 있다. 표시부 및 입력 장치의 구체적인 구성은 종래의 기술을 활용할 수 있다.
본 발명의 생체 조직 검사 장치(10)는 그 외에 전송부(70)를 더 포함할 수 있다. 본 발명은 수술 중의 신속한 생체 조직 검사를 수행하기 위하여 제안되었으나, 경우에 따라서는 검사의 정확성을 높이기 위해 병원의 병리과에서도 동일 조직에 대해 실시간으로 검사를 진행하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 검사를 수행하기 위해, 생체 조직 검사 장치는 전송부를 통해 획득한 광학 영상 및 광간섭 데이터 또는 이로부터 생성한 3차원 영상 데이터, 그 외 환자와 관련된 데이터를 수술 중에 실시간으로 송수신할 수 있다.
<조직 검사 방법>
도 9을 참조하여 본 발명에 의한 조직 검사 방법을 설명한다.
스테이지부(30)에는 인체 조직으로부터 채취한 샘플인 검사 대상(50)이 위치할 수 있다. 광학 촬상부(100)는 검사 대상(50)에 대한 광학 영상을 획득할 수 있다. 광간섭 검출부(200)는 광학 영상의 전부 또는 일부에 상응하는 검사 대상의 영역에 대한 광간섭 데이터를 획득할 수 있다. 광학 촬상부(100)와 광간섭 검출부(200)의 FOV가 제한적이고, 또한 검사 대상(50)의 표면상 단차에 의해 정확한 광간섭 데이터를 획득할 수 없는 문제도 발생하기 때문에, 이러한 문제를 해결하기 위해 스테이지부(30)는 x축, y축 및 z축 방향으로 이동할 수 있다.
예를 들어, 도 9에 나타난 바와 같이, 스테이지부(30)상에 검사 대상(50)이 위치해 있고, 검사 대상(50)에 대한 3차원 영상을 획득하고자 하는 영역(54)을 현재 광간섭 검출부의 FOV(52) 내로 이동시키기 위해 스테이지부(30)는 dx 및 dy만큼 x, y방향으로 이동할 수 있다. 상기와 같은 x 및 y축 방향의 이동은 광학 촬상부(100)가 획득한 광학 영상 또는 광간섭 검출부(200)가 획득한 간섭 신호에 기초하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광학 영상 중 사용자가 선택한 특정 영역에 대해서 3차원 영상을 통하여 검사를 수행하고자 하는 경우, 검사 대상 중 선택된 영역에 대응되는 영역이 광간섭 검출부(200)의 FOV 내에 포함되도록 스테이지부(30)가 x축 및 y축 방향으로 이동할 수 있다. 한편, 스테이지부(30)가 이동하지 않고, 대신 프로브부(20)가 이동함으로써 동일하게 FOV에 포함되는 검사 대상의 영역을 변경할 수 있다.
한편, 검사 대상(50)의 표면상 단차가 큰 경우에는, 검사 대상(50)에 대한 3차원 영상의 생성을 위해 획득하는 광간섭 데이터에 왜곡이 발생할 수 있다. 측정광이 갖는 주파수 등의 특성이나, 광학계의 렌즈의 특성 등의 요인으로 인해, 검사 대상(50)의 표면상으로부터 측정광이 침투할 수 있는 깊이는 표면부터 수 mm 수준이다. 이 수 mm의 구간을 광간섭 검출부의 "z축 방향 측정 범위"라고 정의하면, 검사 대상(50)의 표면상에 존재하는 단차가 광간섭 검출부의 z축 방향 측정 범위를 벗어날 수 있다. 다른 표현으로, 검사 대상(50)이 표면상에 단차가 존재하고, 높이가 높은 영역과 높이가 낮은 영역의 표면상 단차가 z축 방향 측정 범위보다 클 수 있다. 이 경우, 검사 대상(50)의 표면상 높이가 높은 영역에서 반사된 측정광의 반사광이나, 혹은 높은 영역의 표면 이하로 침투하여 후방 산란된 측정광의 후방 산란광으로부터 획득된 광간섭 데이터와 비교할 때, 높이가 낮은 영역에서 반사된 측정광의 반사광 및 높이가 낮은 영역의 표면 이하로 침투하여 후방 산란된 측정광의 후방 산란광에 의해 획득된 광간섭 데이터는 왜곡된 형태로 나타날 수 있다. 따라서, 이와 같은 왜곡된 데이터의 발생을 방지하거나, 또는 왜곡된 데이터를 제거하고 정확한 데이터를 획득하기 위해 검사 대상(50)의 위치를 z축 방향으로 이동시켜야 할 필요가 있다.
이와 관련하여 도 10을 참조하면, 측정하고자 하는 검사 대상(50)에 표면상 단차가 있고, 측정하고자 하는 영역(55)의 표면이 z축 방향 측정 범위(53)를 벗어나는 경우에는, 해당 영역의 측정을 위해 스테이지부(30) 또는 프로브부(20)가 z축 방향으로 이동할 수 있다. 한 가지 방법으로는, 검사 대상(50)에 대해서 우선 광간섭 데이터를 모두 획득한 이후, 표면상의 단차로 인해 광간섭 데이터가 왜곡되었을 것으로 판단되는 영역에 대해 다시 광간섭 데이터를 획득하는 것이다. 즉, 스테이지부(30) 또는 프로브부(20)가 z축 방향으로 이동하여, 광간섭 데이터가 왜곡되었을 것으로 판단되는 영역의 표면을 z축 방향 측정 범위 내에 포함시킨 이후에 다시 광간섭 데이터의 획득을 수행하는 방법이 있다. 다른 방법으로는, 검사 대상(50)에 대해 광간섭 데이터를 획득할 때, 검사 대상의 표면상의 높이를 측정하면서 z축 방향 측정 범위 내에 검사 대상의 표면이 항상 포함되도록 실시간으로 z축 방향으로 스테이지부 또는 프로브부를 이동하는 방법이 있다.
한편, 스테이지부(30) 또는 프로브부(20)가 z축 방향으로 이동할 때, 그 이동의 폭은 거리 측정부(500)가 측정한 배율 변경부(320)의 렌즈와 검사 대상(50) 사이의 거리에 기초하여 자동으로 이루어질 수 있다. 또는, 스테이지부(30)나 프로브부(20)가 사용자에 의해 조작이 가능한 조작부를 포함할 수 있고, 사용자가 조작부를 조작함에 따라 스테이지부(30)나 프로브부(20)가 z축 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 구성은 앞서 설명된 z축 방향 측정 범위에 검사 대상의 표면을 포함시키기 위함이 아니라, 다른 목적을 위해서도 활용될 수 있다. 예를 들어, 광학 촬상부(100)가 검사 대상의 2차원 영상을 획득하도록 구성된 경우, 사용자는 2차원 영상을 보고 영상의 초점을 맞추기 위해 조작부를 조작함으로써 스테이지부(30) 또는 프로브부(20)를 이동시킬 수도 있다.
본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치에 대해, 이상의 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 광학 촬상부(100)가 스테이지부(30)의 수직 방향 상단에 위치하고, 광유도부(300)의 측면에 광간섭 검출부(200)가 배치되는 구성을 갖추었다. 이러한 구성 하에서는, 광유도부(300)의 광경로 제어요소(310)에 의해 광간섭 검출부(200)로부터의 측정광(215)의 경로가 변경된다. 그러나 이러한 구성은 일례에 불과한 것이며, 당업자는 광학 촬상부(100), 광간섭 검출부(200) 및 광유도부(300)의 배치를 상기 실시예와 달리 하더라도 동일한 검사 장치로서의 기능을 수행하도록 본 발명을 구성할 수 있다. 예를 들면, 광유도부(300)의 수직 상방에 광간섭 검출부(200)가 배치되고 광학 촬상부(100)는 측면에 배치될 수 있다. 또는, 광학 촬상부(100)와 광간섭 검출부(200)가 모두 광유도부(300)의 상단에 위치할 수 있다. 이 경우, 광경로 제어 요소(310)가 단일한 빔 스플리터나 다이크로익 필터 미러, 복수의 빔 스플리터나 복수의 다이크로익 필터 미러 또는 이들의 조합 등을 배치하여 조명광 및 측정광을 검사 대상 방향으로 유도함으로써 앞선 실시예에서와 동일한 검사 장치로서의 기능을 수행할 수 있다.
광학 영상과, 광간섭 데이터를 처리하여 생성된 3차원 영상은 표시부(60)을 통해 표시될 수 있다. 사용자는 표시부에 나타난 영상으로부터 대상 영역이 어떠한 조직에 해당하는지와 어떤 상태인지 등을 검사 및 판단하고, 이후의 수술 절차를 계획하거나 진행할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치를 이용한 검사 방법의 순서를 도시한 것이다. 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 방법은 광학 촬상부(100)에 의해 광학 영상을 획득하는 단계(S100)와 광간섭 검출부(200)에 의해 광간섭 데이터를 획득하는 단계(S200)를 포함한다. 또한, 광학 영상을 획득한 이후, 광간섭 데이터를 획득하기에 앞서 광간섭 데이터를 획득하고자 하는 영역을 사용자가 선택하는 단계(S150)를 거칠 수 있다. 앞서 생체 조직 검사 장치에 관하여 설명된 바와 같이, 광학 영상 및 광간섭 신호를 획득하는 단계에 앞서, 광학 촬상부(100)와 광간섭 검출부(200)의 FOV 내에 검사 대상의 측정하고자 하는 영역이 포함되도록 프로브부(20) 또는 스테이지부(30) 의 x축, y축 및 z축상의 위치를 변경하는 단계(S220, S240)가 더 포함될 수 있으며, 특히 z축상의 위치를 변경하는 단계는 앞서 설명된 바와 같이 거리 측정부(500)를 통하여 별도로 측정된 프로브부(20)와 검사 대상(50) 사이의 거리 정보를 이용하여 수행될 수 있다(S242).
한편, 광학 영상을 획득하기에 앞서, 영상 획득을 위한 배율을 변경하는 단계가 추가로 포함될 수 있다(S120). 또는, 도시되지는 않았으나, 광학 영상을 획득할 시의 배율과, 광간섭 데이터를 생성할 시의 배율을 서로 다르게 하기 위하여 광학 영상 획득 후 광간섭 데이터 획득에 앞서 배율을 변경하는 것도 가능하다. 이 경우, 앞서 설명된 바에 따라 표시부에 획득 및 측정된 영상을 표시할 때에 배율의 차이를 나타낼 수 있는 표시를 하거나, 또는 배율이 다른 영상에 대한 처리를 통하여 동일한 배율의 영상으로 표시할 수 있다. 광유도부(300)의 광경로 제어 요소(310)는 검사 대상으로부터 반사된 조명광(115)과 측정광(215) 및 가이드 빔(415)을 분리할 수 있다. 여기서, 가시광선 영역에 속하는 가이드 빔(415)을 분리하는 과정에서 가시광선 영역을 포함하는 조명광(215)도 일부 파장이 함께 제거될 수 있다. 따라서, 2차원 영상을 측정하는 단계에서는 이러한 일부 파장의 제거를 복원하기 위해 광학 영상에 대해 색 보정을 추가로 수행할 수 있다(S140).
본 발명에 따르는 생체 조직의 검사 방법은 기계나 컴퓨터에 의해 판독이 가능한 저장 매체에 프로그램 명령어로서 저장되어 수행될 수 있다. 프로그램 명령어는 광학 촬상부와 광간섭 검출부, 프로브부 및 스테이지부의 동작을 구체화하는 프로그램 명령어를 포함할 수 있다. 프로그램은 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치에 포함된 컴퓨터 또는 처리 장치에 의하여 수행될 수 있으며, 한편으로는 본 발명에 따르는 생체 조직 검사 장치와 통신 가능하게 연결된 원격지의 서버나 컴퓨터를 통해 수행될 수 있다. 본 발명에 따르는 생체 조직의 검사 방법이 원격지의 서버나 컴퓨터를 통해 수행되는 방식은, 원격지 서버나 컴퓨터에서는 해당 명령어를 생체 조직 검사 장치에 전달하고, 생체 조직 검사 장치는 명령어에 따라 방법을 수행한 결과를 원격지 서버나 컴퓨터에 전달하고, 이를 다시 원격지 서버나 컴퓨터가 해석하여 추가적인 명령을 전달하는 방식으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예를 통해 설명되고 예시되었으나, 당업자라면 첨부한 청구 범위의 사항 및 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
(부호의 설명) 10: 생체 조직 검사 장치, 20: 프로브부, 30: 스테이지부, 100: 광학 촬상부, 200: 광간섭 검출부, 300: 광유도부, 400: 가이드빔 조사부, 500: 거리 측정부

Claims (26)

  1. 검사 대상이 적재되는 스테이지부;
    상기 검사 대상에 대한 광학 영상을 획득하고, 상기 광학 영상 중에서 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 프로브부
    를 포함하고,
    상기 프로브부 또는 상기 스테이지부는 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하도록 이동 가능한,
    생체 조직 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로브부는
    상기 광학 영상을 획득하는 광학 촬상부;
    상기 광간섭 데이터를 획득하는 광간섭 검출부; 및
    광유도부를 포함하고,
    상기 광유도부는 상기 광학 영상을 획득하기 위해 조명광원으로부터 발광하여 검사 대상에서 반사된 조명광이 광학 촬상부까지 유도되는 제1 광경로를 형성하고, 상기 광간섭 데이터를 획득하기 위한 측정광을 상기 검사 대상에 입사시켜 제2 광경로를 형성하는,
    생체 조직 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조명광원은 상기 프로브부 내에 구비되는,
    생체 조직 검사 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 조명광원은 상기 프로브부와 별도로 외부에 구비되는,
    생체 조직 검사 장치
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광유도부는 광경로 제어요소를 포함하고,
    상기 제1 광경로와 상기 제2 광경로는 상기 광경로 제어요소와 상기 검사 대상 사이의 구간에서 동축을 이루어 중첩하는,
    생체 조직 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광경로 제어요소는 반투과 거울이고,
    상기 반투과 거울은 상기 조명광을 통과시키고 상기 측정광을 굴절시키거나, 상기 조명광을 굴절시키고 상기 측정광을 반사시키는,
    생체 조직 검사 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 광유도부는 배율변경부를 포함하고,
    상기 배율변경부는 가변 배율 대물 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로는 상기 가변 배율 대물 렌즈를 통과하는,
    생체 조직 검사 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 광유도부는 배율변경부를 포함하고,
    상기 배율변경부는 복수의 고정 배율 대물 렌즈들을 포함하고,
    상기 복수의 고정 배율 대물 렌즈 중 어느 하나는 상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로를 통과시키는,
    생체 조직 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광간섭 검출부는,
    근적외선광을 조사하는 간섭광원;
    상기 간섭광원으로부터의 근적외선광을 상기 측정광과 기준광으로 분리하는 광간섭 측정용 빔 스플리터; 및
    상기 기준광을 반사시키기 위한 기준 거울을 더 포함하는,
    생체 조직 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기준 거울은 상기 제2 광경로가 통과하는 고정 배율 대물 렌즈의 두께에 기초하여 이동하는,
    생체 조직 검사 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 프로브부는 상기 광학 촬상부의 FOV(Field of view) 내에 조사 지점이 위치하도록 가이드빔을 조사하는 가이드빔 조사부를 더 포함하고,
    상기 광학 촬상부는 상기 가이드빔의 조사 지점이 상기 광학 영상 내에서 시각적으로 식별되도록 상기 광학 영상을 획득하며,
    상기 가이드빔의 조사 지점은 상기 선택된 영역에 포함되는,
    생체 조직 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가이드빔 조사부는 상기 제2 광경로를 따라 상기 가이드빔을 조사하는,
    생체 조직 검사 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 프로브부 또는 상기 스테이지부는, 상기 광간섭 검출부의 z축 방향 측정 범위 내에 상기 검사 대상의 표면이 위치되도록 z축상의 위치 조정이 가능한,
    생체 조직 검사 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 z축상의 위치 조정은 상기 광간섭 검출부가 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터의 획득 이후에 수행되는,
    생체 조직 검사 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 z축상의 위치 조정은 상기 광간섭 검출부가 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 것과 함께 수행되는,
    생체 조직 검사 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 프로브부는 상기 프로브부와 상기 검사 대상의 표면 사이의 거리를 측정하는 거리측정부를 더 포함하고,
    상기 z축상의 위치 조정은 상기 거리측정부에 의해 측정된 거리에 기초하는,
    생체 조직 검사 장치.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 프로브부 또는 상기 스테이지부는, 상기 광학 촬상부의 FOV(Field of view) 또는 상기 광간섭 검출부의 FOV 내에 상기 대응 영역이 포함되도록 x축상, y축상, 또는 x축 및 y축상의 위치 조정이 가능한,
    생체 조직 검사 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 생체 조직 검사 장치는,
    상기 광학 영상을 표시하는 디스플레이부; 및
    상기 광학 영상의 일부 영역을 선택하기 위한 사용자 선택을 입력받는 입력부를 더 포함하는,
    생체 조직 검사 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 광학 영상, 상기 광간섭 데이터, 또는 상기 광학 영상 및 상기 광간섭 데이터를 실시간 공유 가능하도록 외부 전송하기 위한 전송부를 더 포함하는,
    생체 조직 검사 장치.
  20. 스테이지부와 프로브부를 포함하는 생체 조직 검사 장치를 이용한 생체 조직 검사 방법으로서,
    상기 생체 조직 검사 장치가,
    검사 대상에 대한 광학 영상을 획득하는 단계;
    상기 광학 영상 중에서 일부 영역을 선택하는 단계; 및
    상기 광학 영상 중에서 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 프로브부 또는 상기 스테이지부는, 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하도록 이동 가능한,
    생체 조직 검사 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 프로브부는 광간섭 검출부를 포함하고,
    상기 광간섭 검출부의 z축 방향 측정 범위 내에 상기 검사 대상의 표면이 포함되도록 상기 프로브부 또는 상기 스테이지부의 z축상 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는,
    생체 조직 검사 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 z축상 위치를 조정하는 단계는 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 단계 후에 수행되는,
    생체 조직 검사 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 z축상 위치를 조정하는 단계는 상기 선택된 영역의 검사 대상에 대한 광간섭 데이터를 획득하는 단계와 함께 수행되는,
    생체 조직 검사 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 프로브부는 광학 촬상부 및 광간섭 검출부를 포함하고,
    상기 광학 촬상부 또는 상기 광간섭 검출부의 FOV(Field of view) 내에 상기 선택된 영역이 포함되도록 상기 프로브부 또는 상기 스테이지부의 x축상, y축상, 또는 x축 및 y축상 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는,
    생체 조직 검사 방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 프로브부가 상기 광학 영상 또는 상기 광간섭 데이터를 획득하기 위한 배율을 변경하는 단계를 더 포함하는,
    생체 조직 검사 방법.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 광학 영상의 색상을 보정하는 단계를 더 포함하는,
    생체 조직 검사 방법.
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