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KR101859717B1 - 내시경 장치 및 이것의 제어 방법 - Google Patents

내시경 장치 및 이것의 제어 방법 Download PDF

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KR101859717B1
KR101859717B1 KR1020160176490A KR20160176490A KR101859717B1 KR 101859717 B1 KR101859717 B1 KR 101859717B1 KR 1020160176490 A KR1020160176490 A KR 1020160176490A KR 20160176490 A KR20160176490 A KR 20160176490A KR 101859717 B1 KR101859717 B1 KR 101859717B1
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KR
South Korea
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unit
sub
sensing
probe unit
shake
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KR1020160176490A
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English (en)
Inventor
서성기
최두환
배동진
Original Assignee
테라셈 주식회사
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Publication date
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Priority to KR1020160176490A priority Critical patent/KR101859717B1/ko
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Abstract

본 발명은 내시경 장치 및 이것의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치는, 일단에 형성된 선단부가 검진 대상자의 신체에 삽입되는 메인 프로브부; 상기 메인 프로브부에 연결되며, 상기 검진 대상자의 장기 점막에 레이저 광을 조사하고, 조사된 상기 레이저 광이 상기 장기 점막으로부터 반사된 레이저 반사광을 수광하는 서브 프로브 유닛; 상기 서브 프로브 유닛에서 수광된 상기 레이저 반사광으로부터 기설정된 파장 대역의 라만 분광 신호 또는 고배율 영상 신호를 생성하고, 입사된 상기 레이저 반사광을 전기적인 신호로 변환하는 센싱 유닛을 포함하는 센싱부; 및 상기 서브 프로브 유닛의 선단부 측에서 흔들림이 발생되는 경우, 상기 레이저 반사광으로부터 생성되는 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호의 흔들림을 보정하는 흔들림 보정 유닛;을 포함한다.

Description

내시경 장치 및 이것의 제어 방법{ENDOSCOPE APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 내시경 장치에 관한 것으로, 보다 상세히, 메인 프로브부에 마련되는 서브 프로브 유닛을 구비한 내시경 장치 및 이것의 제어 방법에 관한 것이다.
위, 기관지, 식도, 십이지장, 직장 등, 의료 전문가가 병변을 직접 볼 수 없는 인체 내부의 장기를 관찰하여 암 진단이나 수술 등의 치료에 활용할 목적으로 광학 내시경이 사용되고 있다. 일반적으로, 내시경을 이용한 진단은 프로브를 인체 내에 삽입하여 장기 점막을 관찰하는 방식으로 이루어지며, 이를 위해 프로브의 선단부에는 전하 결합 장치(CCD; Charge Coupled Device)와 같은 영상 센서가 구비되어 있다.
다만, 상기 영상 센서에 의한 영상은 비교적 낮은 수준의 저배율 영상으로, 보다 정확한 병변 검진 또는 수술의 정확도 향상을 위하여, 보다 높은 배율의 영상 또는 검진 대상자의 장기 점막 상태에 대한 다양한 정보를 제공하기 위한 내시경 시스템에 대한 필요성이 증가되고 있다.
한국특허등록 제10-0889138호(2009.03.09)
본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 메인 프로브부의 삽입 채널에 선택적으로 삽입되어 장기 점막에 대한 상태 정보를 제공하기 위한 서브 프로브 유닛을 구비한 내시경 장치 및 이것의 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 내시경 장치는 일단에 형성된 선단부가 검진 대상자의 신체에 삽입되는 메인 프로브부; 상기 메인 프로브부에 연결되며, 상기 검진 대상자의 장기 점막에 레이저 광을 조사하고, 조사된 상기 레이저 광이 상기 장기 점막으로부터 반사된 레이저 반사광을 수광하는 서브 프로브 유닛; 상기 서브 프로브 유닛에서 수광된 상기 레이저 반사광으로부터 기설정된 파장 대역의 라만 분광 신호 또는 고배율 영상 신호를 생성하고, 입사된 상기 레이저 반사광을 전기적인 신호로 변환하는 센싱 유닛을 포함하는 센싱부; 및 상기 서브 프로브 유닛의 선단부 측에서 흔들림이 발생되는 경우, 상기 레이저 반사광으로부터 생성되는 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호의 흔들림을 보정하는 흔들림 보정 유닛;을 포함한다.
또한, 상기 메인 프로브부에는, 내부에 적어도 하나 이상의 광경로 및 삽입 채널이 형성되며, 상기 광경로 및 상기 삽입 채널은 길이 방향으로 연장 형성되며, 상기 서브 프로브 유닛은 상기 메인 프로브부의 상기 삽입 채널에 분리 가능하게 삽입될 수 있다.
또한, 상기 센싱 유닛과 상기 서브 프로브 유닛 사이에 배치되며, 상기 서브 프로브 유닛으로부터 상기 센싱 유닛으로 조사되는 상기 레이저 반사광이 통과되는 렌즈 유닛;을 더 포함하고, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부의 흔들림에 대응하여 상기 센싱 유닛 및 상기 렌즈 유닛 중 어느 하나를 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 흔들림 보정 유닛이 상기 센싱 유닛 또는 상기 렌즈 유닛을 이동시키는 경우, 상기 흔들림 보정 유닛은 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부의 흔들림 변위를 측정하고, 측정된 상기 흔들림 변위에 대응하여 상기 센싱 유닛 또는 상기 렌즈 유닛을 반대 방향으로 이동시키고, 상기 흔들림 변위는 제1 축 및 상기 제1 축과 직교되는 제2 축에 따라서 감지될 수 있다.
또한, 상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호를 기반으로 시각별로 형성되며, 각각 하나의 기준 원점을 갖는 복수의 영상 프레임을 형성하고, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 복수의 영상 프레임 중, 어느 하나의 영상 프레임을 기준 영상 프레임으로 설정하고, 상기 기준 원점이 상기 기준 영상 프레임의 상기 기준 원점과 보정 기준 거리 이상으로 이격된 다른 위치에 형성되는 적어도 하나 이상의 영상 프레임은 삭제할 수 있다.
또한, 상기 흔들림 보정 유닛은, 기준 시간 동안 형성되는 상기 복수의 영상 프레임 중 영상 일부 프레임이 삭제된 경우, 상기 기준 영상 프레임을 삭제된 상기 일부 영상 프레임에 대체시킬 수 있다.
또한, 상기 센싱 유닛에는, 일면에 센싱면이 형성되고, 상기 센싱면에는 상기 센싱면보다 작은 크기로 형성되며 해당 부분이 활성화되는 활성 영역 및 상기 활성 영역보다 작은 크기로 형성되며 상기 레이저 반사광이 조사되는 조사 영역이 형성되고, 상기 활성 영역은, 상기 조사 영역을 둘러싸며, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 조사 영역이 상기 활성 영역으로부터 벗어나는 경우, 상기 활성 영역이 상기 조사 영역을 둘러싸도록, 상기 활성 영역을 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 흔들림 보정 유닛은 상기 활성 영역의 중심 좌표와, 상기 조사 영역의 중심좌표가 상호 일치되도록, 상기 활성 영역의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 활성 영역의 크기는 상기 센싱면의 크기의 1/10 보다 크고 1/2 보다 작은 범위로 형성될 수 있다.
또한, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 센싱부에서 생성된 라만 분광 신호 또는 고배율 영상 신호로부터, 생성되는 영상 중, 제1 시각의 상기 영상에 형성된 제1 기준 원점과 제2 시각의 상기 영상에 형성된 제2 기준 원점 사이의 변위가 기설정된 크기 이상인 경우, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부에서 흔들림이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제1 기준 원점 및 상기 제2 기준 원점은, 제1 시각 및 제2 시각의 상기 영상에 표시된 픽셀들 중 다른 픽셀들보다 특정 파장 대역의 라만 분광 신호의 강도 또는 고배율 영상 신호의 밝기가 크게 형성되는 픽셀들을 상호 연결하였을 때, 형성되는 기준 폐곡선의 중심에 형성될 수 있다.
또한, 상기 센싱부는, 상기 레이저 반사광을 기설정된 파장 대역별로 분리하기 위한 분광 유닛을 더 포함하고, 상기 분광 유닛을 거친 상기 레이저 반사광은 상기 센싱 유닛으로 입사될 수 있다.
또한, 상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호에 기반한 검진 데이터와, 라만 분광 신호 데이터 테이블 또는 고배율 영상 신호 데이터 테이블에 저장된 적어도 하나 이상의 기준 라만 분광 신호 데이터 또는 기준 고배율 영상 신호 데이터 사이의 유사도를 비교하며, 상기 유사도에 기반하여 생성된 비교 데이터를 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 측면에 따른 내시경 장치의 제어 방법은, 일단에 형성된 선단부가 검진 대상자의 신체에 삽입되는 메인 프로브부; 상기 메인 프로브부에 연결되며, 상기 검진 대상자의 장기 점막에 레이저 광을 조사하고, 조사된 상기 레이저 광이 상기 장기 점막으로부터 반사된 레이저 반사광을 수광하는 서브 프로브 유닛; 상기 서브 프로브 유닛에서 수광된 상기 레이저 반사광으로부터 기설정된 파장 대역의 라만 분광 신호 또는 고배율 영상 신호를 생성하고, 입사된 상기 레이저 반사광을 전기적인 신호로 변환하는 센싱 유닛을 포함하는 센싱부; 및 상기 서브 프로브 유닛의 선단부 측에서 흔들림이 발생되는 경우, 상기 레이저 반사광으로부터 생성되는 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호의 흔들림을 보정하는 흔들림 보정 유닛;을 포함하는 내시경 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 서브 프로브 유닛을 상기 메인 프로브부에 연결시키는 서브 프로브 유닛 설치 단계; 삽입된 상기 서브 프로브 유닛에서 상기 레이저 광을 상기 검진 대상자의 장기 점막에 조사하고, 반사된 상기 레이저 광을 수광하여, 상기 장기 점막의 상태를 센싱하는 병변 센싱 단계; 상기 병변 센싱 단계에서, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부에서 흔들림이 발생되는 지 여부를 판단하는 흔들림 발생 여부 판단 단계; 및 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부에서 발생된 흔들림을 보정하기 위한 흔들림 보정 단계;를 포함한다.
또한, 상기 흔들림 발생 여부 판단 단계는, 상기 센싱부에서 생성된 라만 분광 신호 또는 고배율 영상 신호로부터, 생성되는 영상 중, 제1 시각의 상기 영상에 형성된 제1 기준 원점과 제2 시각의 상기 영상에 형성된 제2 기준 원점 사이의 흔들림 변위가 기설정된 크기 이상인 경우, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부에서 흔들림이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제1 기준 원점 및 상기 제2 기준 원점은, 제1 시각 및 제2 시각의 상기 영상에 표시된 픽셀들 중 다른 픽셀들보다 특정 파장 대역의 라만 분광 신호의 강도 또는 고배율 영상 신호의 밝기가 크게 형성되는 픽셀들을 상호 연결하였을 때, 형성되는 기준 폐곡선의 중심에 형성될 수 있다.
또한, 상기 내시경 장치는, 상기 센싱 유닛과 상기 서브 프로브 유닛 사이에 배치되며, 상기 서브 프로브 유닛으로부터 상기 센싱 유닛으로 조사되는 상기 레이저 반사광이 통과되는 렌즈 유닛;을 더 포함하고, 상기 흔들림 보정 단계에서, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부의 흔들림에 대응하여 상기 센싱 유닛 및 상기 렌즈 유닛 중 어느 하나를 이동시키고, 상기 흔들림 보정 유닛이 상기 센싱 유닛 또는 상기 렌즈 유닛을 이동시키는 경우, 상기 흔들림 보정 유닛은 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부의 흔들림 변위를 측정하고, 측정된 상기 흔들림 변위의 크기만큼 상기 센싱 유닛 또는 상기 렌즈 유닛을 반대 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 병변 센싱 단계에서, 상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호를 기반으로 시각별로 형성되며, 각각 하나의 기준 원점을 갖는 복수의 영상 프레임을 형성하고, 상기 흔들림 보정 단계에서, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 복수의 영상 프레임 중, 어느 하나의 영상 프레임을 기준 영상 프레임으로 설정하고, 상기 기준 원점이 상기 기준 영상 프레임의 상기 기준 원점과 보정 기준 거리 이상으로 이격된 다른 위치에 형성되는 적어도 하나 이상의 영상 프레임은 삭제할 수 있다.
또한, 상기 센싱 유닛에는 일면에 센싱면이 형성되고, 상기 센싱면에는 상기 센싱면보다 작은 크기로 형성되며 해당 부분이 활성화되는 활성 영역 및 상기 활성 영역보다 작은 크기로 형성되며 상기 레이저 반사광이 조사되는 조사 영역이 형성되고, 상기 활성 영역은, 상기 조사 영역을 둘러싸며, 상기 흔들림 보정 단계에서, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 조사 영역이 상기 활성 영역으로부터 벗어나는 경우, 상기 활성 영역이 상기 조사 영역을 둘러싸도록, 상기 활성 영역을 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 센싱부는, 상기 레이저 반사광을 기설정된 파장 대역별로 분리하기 위한 분광 유닛을 더 포함하고, 상기 분광 유닛을 거친 상기 레이저 반사광은 상기 센싱 유닛으로 입사되며, 상기 병변 센싱 단계에서, 상기 센싱부에서 상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호에 기반한 검진 데이터와, 라만 분광 신호 데이터 테이블 또는 고배율 영상 신호 데이터 테이블에 저장된 적어도 하나 이상의 기준 라만 분광 신호 데이터 또는 기준 고배율 영상 신호 데이터 사이의 유사도를 비교하며, 상기 유사도에 기반하여 생성된 비교 데이터를 출력하 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 메인 프로브부의 촬영 영상에 부가하여 검진 대상자의 장기 점막에 대한 다른 정보를 제공할 수 있는 서브 프로브 유닛이 마련됨에 따라서, 보다 정밀하고 객관적인 검진 대상자의 병변 진단을 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 메인 프로브부에 서브 프로브 유닛이 배치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 흔들림 보정 유닛에 의하여, 서브 프로브 유닛의 흔들림을 감지하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 흔들림 보정 유닛에 의하여, 서브 프로브 유닛의 흔들림을 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1의 내시경 장치의 제어 방법을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 흔들림을 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 흔들림을 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 흔들림을 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 가급적 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 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.
본 명세서에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소에 의해 분리되어 수행되거나, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다. 본 명세서의 '~부'는 반드시 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되지 않으며, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치를 개략적으로 보여주는 도면이며. 도 2는 도 1의 메인 프로브부에 서브 프로브 유닛이 배치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치(100)는, 메인 프로브부(120)에 마련된 기존의 일반 영상 센서에 의한 대략 1 배 내지 10 배 수준의 저배율 영상과 더불어, 메인 프로브부(120)에 선택적으로 결합되는 별도의 서브 프로브 유닛(140)을 더 포함한다. 내시경 장치(100)는, 서브 프로브 유닛(140)을 통하여 레이저 주사식 신호(Laser Scanning Signal)를 조사 및 수집하고, 수집된 상기 레이저 주사식 신호(레이저 반사광)를 바탕으로 공초점 기반 고배율 영상 신호 또는 파장 대역별로 신호의 강도를 나타내는 라만 분광 신호를 생성하여, 검진 대상자의 장기 점막에 대한 추가적인 정보를 제공한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치(100)의 서브 프로브 유닛(140)은 상기 레이저 주사식 신호를 바탕으로, 상기 고배율 영상 신호 또는 상기 라만 분광 신호를 생성하는데, 상기 고배율 영상 신호의 경우, 대략 1 배 내지 10 배의 낮은 배율을 가지는 일반 영상 센서에 비하여, 그 보다 훨씬 높은 고배율 영상, 예시적으로 100 배 내지 1000 배의 고배율을 갖는다.
다만, 상기 레이저 반사광을 수광하는 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)에서 발생되는 미세한 흔들림에 의하여, 상기 고배율 영상의 품질(선명도)가 저하디는 문제점이 있다. 내시경 진단시 프로브의 흔들림은 프로브 삽입시의 삽입 장치에 의한 진동이나, 장기(위, 대장 등)의 움직임 등 다양한 원인으로 인해 불가피하게 발생한다.
전하 결합 장치를 이용하여 생성되는 일반 영상은 5 ~ 6 배율 정도의 저배율을 가지므로, 피사체의 영상을 실시간 관측하는 것이 가능하나, 본 실시예에 따른 내시경 장치(100)는 수백배 수준의 고배율 영상을 생성하므로, 서브 프로브 유닛(140)이 아주 미세하게 흔들리더라도 고배율 영상에서 흔들림 현상이 과도하게 발생하여, 실시간 영상 모니터가 불가능해지는 문제점이 있다.
또한, 내시경 장치(100)가 상기 레이저 반사광으로부터 상기 라만 분광 신호를 생성하는 경우에도, 상기 흔들림에 의하여 데이터 신뢰도가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치(100)는, 서브 프로브 유닛(140)의 흔들림을 보정하여, 품질이 개선된 상기 고배율 영상 신호 또는 라만 분광 신호를 생성한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치(100)의 구성을 상세하게 설명한다.
내시경 장치(100)는, 단말기(110), 레이저 광원(112), 메인 프로브부(120), 센싱부(180)를 포함한다.
메인 프로브부(120)는 검진 또는 수술 대상자의 신체 내부에 투입되어, 대상자 내부의 장기를 관찰하기 위해 제공된다.
본 실시예에서, 메인 프로브부(120)는 반드시 검진 대상자의 장기에 삽입되어 장기 내부를 관찰하는 것으로 제한되지 않으며, 검진 대상자의 장기로부터 채취된 조직 검사 시편을 상기 메인 프로브부가 검진하는 구성도 본 발명의 실시예에 포함될 수 있다.
메인 프로브부(120)는 원통형으로 형성되는 메인 프로브부 몸체(121)와, 저배율의 영상 데이터를 생성하기 위한 영상 센서(130)와, 영상 센서(130)가 검진 대상자의 점막을 촬영하는 과정에서 광을 제공하는 광원(131, 132)을 포함한다. 메인 프로브부(120)의 일단에 형성되는 선단부(120a) 측에는 영상 센서(130) 및 광원(131,132)이 배치될 수 있다.
영상 센서(130)는 예시적으로, 전하 결합 장치(CCD; Charge Coupled Device) 등으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 이미지를 센싱하기 위한 다양한 센서, 예시적으로 CIS(CMOS Image Sensor) 등과 같은 다양한 영상 센서 중 하나일 수 있다.
그리고, 메인 프로브부 몸체(121)의 내부에는 광원(131,132)과 연결되며 메인 프로브부(120)의 길이 방향으로 연장 형성되는 광경로(135)와, 내부에 빈 공간이 형성되며 광경로(135)와 마찬가지로 메인 프로브부(120)의 길이 방향으로 연장형성되는 삽입 채널(123)이 형성된다. 광원(131, 132)이 복수 개로 마련되는 경우, 광경로(135)도 복수 개로 마련되며, 삽입 채널(123)과 광경로(135)는 메인 프로브부 몸체(121) 내부에 서로 나란하게 배치된다.
광경로(135)는 원통형으로 형성되는 광경로 피복부(미도시)와, 상기 광경로 피복부 내부에 배치되는 광경로 유닛(미도시)를 포함한다. 상기 광경로 유닛은, 예시적으로 복수개의 다발로 형성되는 광섬유일 수 있으며, 상기 광경로 유닛의 일측은 광원(131, 132) 측과 연결되며, 타측은 메인 프로브부(120)의 선단부(120a)의 반대측이 연결되는 광 소스부(미도시)와 연결된다. 다라서, 상기 광 소스부에서 발광되는 광이 상기 광경로를 통하여 메인 프로브부(120)의 선단부(120a) 측에 제공되는 광원(131, 132)을 통하여 검진 대상장의 장기 점막 측으로 조사될 수 있다.
본 실시예에서 메인 프로브부(120)의 선단부(120a) 측에 영상 센서(130)가 형성되는 구성으로 설명되고 있으나, 선단부(120a) 측에 별도의 영상 센서(130)가 배치되지 않고, 별도의 광경로가 형성되어, 상기 장기 점막에 조사된 광이 반사된 반사광이 상기 광경로를 통하여 메인 프로브부(120)의 타단 외측에 배치되는 별도의 영상 센서로 전달되어, 영상 데이터를 형성하는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다.
한편, 서브 프로브 유닛(140)은, 메인 프로브부(120)의 삽입 채널(123)에 분리 가능하게 삽입되며, 검진 대상자의 장기 점막에 레이저 광을 조사하고, 조사된 레이저 광이 상기 장기 점막으로부터 반사된 레이저 반사광을 수광한다.
수광된 상기 레이저 반사광은, 서브 프로브 유닛(140)의 내부에 형성되는 광전달부(150)를 통하여, 센싱부(180) 측으로 전달되며, 센싱부(180)는 상기 레이저 반사광으로부터 고배율 영상 신호 또는 라만 분광 신호를 생성한다. 상기 고배율 영상 신호는 메인 프로브부(120)의 영상 센서(130)에서 생성되는 저배율 영상 신호보다 높은 배율을 가지며, 예시적으로 공초점(Confocal) 기반 고배율 영상 신호 일 수 있다.
본 실시예에 따른 내시경 장치(100)는, 센싱부(180)에서 생성된 상기 고배율영상 신호 또는 라만 분광 신호를 바탕으로 검진 데이터를 생성하고, 생성된 상기 검진 데이터와, 라만 분광 신호 데이터 테이블 또는 고배율 영상 신호 데이터 테이블에 저장된 적어도 하나 이상의 기준 라만 분광 신호 데이터 또는 기준 고배율 영상 신호 데이터 사이의 유사도를 비교한다. 그리고 내시경 장치(100)는 상기 유사도에 기반하여 생성된 비교 데이터를 출력하여, 검진 대상자의 장기 점막의 상태에 대한 병변을 진단할 수 있는 데이터를 사용자에게 제공한다.
예시적으로, 검진 대상자의 장기 점막에 대한 상기 라만 분광 신호가 제1 파장 대역에서 제1 세기를 가질 경우, 생성된 상기 라만 분광 신호에 기반한 검진 데이터와, 기설정된 상기 데이터 테이블에 포함되며 기준 파장 대역 및 기준 세기를 갖는 상기 기준 라만 분광 데이터와 비교한다. 비교 결과, 상기 검진 데이터와 상기 기준 라만 분광 데이터의 유사도가 높을 경우, 검진 대상자는 해당 기준 라만 분광 데이터에 대응되는 병변을 가질 가능성이 높으며 이에 대한 비교 데이터를 사용자에게 제공할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 내시경 장치는, 상기 비교 데이터를 사용자에게 제공함으로써, 동일한 장기 점막에 대하여 검진 실시자마다 서로 다른 진단을 내릴 수 있는 가능성을 억제할 수 있으며, 검진 실시자의 숙련도 등에 병변 진단이 영향 받을 수 있는 가능성 또한 최소화 시킬 수 있다.
한편, 서브 프로브 유닛(140)은, 광전달부(150)와, 안정부(160)를 포함한다.
광전달부(150)는 광섬유 다발로 이루어진 공초점 프로브(Confocal Probe) 또는 라만 프로브(Raman Probe)로 제공될 수 있다. 예시적으로, 광전달부(150)의 광섬유들 중 일부는 레이저 광의 산란광을 수광하기 위한 수광부로 제공되고, 다른 일부는 레이저 광을 주사하기 위한 발광부로 제공될 수 있다.
서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)는, 서브 프로브 유닛(140)이 메인 프로브부(120)에 배치된 상태에서, 메인 프로브부(120)의 선단부(120a) 측으로부터 기설정된 거리만큼 돌출될 수 있으며, 메인 프로브부(120)에 대한 서브 프로브 유닛(140)의 삽입 위치가 조정됨으로써, 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)가 상기메인 프로브부(120)의 선단부(120a)로부터 돌출된 위치가 조정될 수 있다. 일 실시예로, 광전달부(150)는 상하 및 좌우 방향으로 휘어질 수 있는 연성을 갖도록 제공될 수 있다.
안정부(160)는 서브 프로브 유닛(140)의 흔들림을 보상하여 서브 프로브 유닛(140)의 자세를 제어하는 안정화 기능을 수행하여, 센싱부(180)에서 생성되는 고배율 영상(레이저 주사식 공초점 영상)에 흔들림이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
인체 내부의 장기 점막에 레이저 광을 주사하기 위하여, 레이저 광원(112)은 기설정된 단일 파장 또는 멀티 파장의 레이저 광을 발생한다. 제1 필터(114)는, 예시적으로 밴드 패스 필터(Band pass filter)일 수 있으며, 레이저 광원(112)에서 발생한 레이저 광 중 장기 점막에 주사시키고자 하는 특정 파장의 레이저 광을 통과시킨다. 레이저 광원(112)과 제1 필터(114)는 예시적으로, 415 nm 내지 540 nm 중 적어도 하나의 파장을 가지는 레이저 광을 발생하도록 제공될 수 있다.
제1 필터(114)를 통과한 레이저 광은 커플러(coupler)(116)을 통해 광전달부(150)로 제공되고, 광전달부(150)의 광섬유 다발(151) 중의 적어도 일부를 통하여 장기의 점막(Mucosa)에 조사될 수 있다. 이때, 커플링(116)은 예시적으로 광선의 일부는 반사하고, 다른 부분은 투과하는 반사경 또는 기타의 광학 장치인 빔 스플리터(Beam Splitter)일 수 있다.
일 실시예로, 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저 광이 광전달부(150)를 통해 장기의 점막에 조사될 수 있다. 예시적으로, 415 nm 대 파장의 청색 레이저 광 및/또는 540 nm 대 파장의 녹색 레이저 광이 장기 점막에 조사될 수 있다.
청색 레이저 광은 녹색 레이저 광보다 파장이 짧으므로, 표시 모세혈관(superficial capillary networks)에서 반사되어, 광전달부(150)에 수광될 수 있다. 녹색 레이저 광은 청색 레이저 광보다 파장이 길므로, 표피를 통과하여 상피하(subepithelial) 조직에서 반사되어 광전달부(150)에 수광될 수 있다.
광전달부(150)를 통해 수집된 산란광은 커플링(116)을 통해 제2 필터(170)를 거쳐 센싱부(180)로 전달된다. 센싱부(180)는 센싱 유닛(182)과, 분광기(spectrograph)(184)와 흔들림 보정 유닛(186)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 필터(170)는 롱패스 필터(long pass filter)일 수 있다.
분광기(184)는 프로브부(120)에 의해 수집된 라만 산란광을 포함한 레이저광을 분광하여 스펙트럼 데이터를 생성한다. 이때, 상기 스펙트럼 데이터는 측정 가능한 라만 분광 데이터를 포함할 수 있으며, 라만 분광 데이터는 라만 변이 파형들을 포함하며, 가로축은 라만 변이를 세로축은 세기(밝기)를 나타낼 수 있다.
센싱 유닛(182)은 프로브부(120)에 의해 수집된 산란광의 정보를 이용하여 고배율 영상(레이저 주사식 광학 영상) 신호를 생성하거나, 분광기(184)를 통과한 스펙트럼 데이터로부터 상기 고배율 영상 신호 또는 라만 분광 신호를 생성 할 수 있다. 즉, 센싱 유닛(182)은, 상기 레이저 반사광이 입사되면, 이를 전기적인 신호로 변경한다. 센싱된 상기 고배율 영상 또는 상기 라만 분광 스펙트럼은 센싱 유닛(182)에서 고배율 영상 정보 또는 라만 분광 스펙트럼 정보로 생성되어, 단말기(110)로 전달될 수 있다.
본 실시예에 따른 센싱 유닛(182)은 상기 고배율 영상 및 상기 라만 분광 스펙트럼을 센싱할 수 있는 고감도 센서일 수 있다.
흔들림 보정 유닛(186)은, 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a) 측에서 흔들림이 발생되는 경우, 상기 레이저 반사광으로부터 생성되는 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호의 흔들림을 보정한다.
한편, 본 실시예에 따른 내시경 장치(1)의 흔들림 보정 유닛(186)은 센싱부(180)에 포함되는 구성으로 설명되고 있으나, 흔들림 보정 유닛(186)은 단말기(110) 등 다른 구성에 포함되는 구성이거나, 센싱부(180)와 별도로 마련되는 독립적인 구성으로 형성되는 것 또한 가능하다.
이때, 안정부(160)는 서브 프로브 유닛(140) 자체의 흔들림을 보상하기 위한 구성이며, 흔들림 보정 유닛(186)은 서브 프로브 유닛(140)으로부터 센싱부(180) 측으로 전달되는 상기 레이저 반사광에 의한 신호들을 보정하기 위한 구성으로, 안정부(160) 및 흔들림 보정 유닛(186)은 동시에 사용되거나, 선택적으로 어느 하나의 구성만이 사용될 수 있다.
단말기(110)는 레이저 광원(112), 프로브부(120) 및 센싱부(180)와 전기적으로 결합되어, 레이저 광원(112), 프로브부(120) 및 센싱부(180)의 동작을 제어하는 동시에, 프로브부(120) 및 센싱부(180)에 의해 생성된 CCD 영상 데이터(제1 영상 데이터), 레이저 주사식 고배율 영상 데이터(제2 영상 데이터), 라만 분광 데이터 등의 데이터를 디스플레이할 수 있다.
이때, CCD 영상 데이터인 상기 제1 영상 데이터는 레이저 주사 방식의 공초점 영상 데이터인 상기 제2 영상 데이터보다 저배율 영상 데이터로 형성되며, 따라서 상기 제1 영상 데이터를 저배율 영상 데이터라 할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치(100)는, 상기 레이저 반사광을 서브 프로브 유닛(140) 측으로부터 주사하는 스캔부(미도시)를 포함한다. 상기 스캔부는 갈바노미터(Galvanometer)를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치(100)가 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)의 흔들림을 감지하는 과정을 상세하게 설명한다.
도 3은 도 1의 흔들림 보정 유닛에 의하여, 서브 프로브 유닛의 흔들림을 감지하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 내시경 장치(100)의 센싱부(180)는, 서브 프로브 유닛(140)에서 수광한 상기 레이저 반사광으로부터 상기 고배율 영상 신호 또는 라만 영상 신호를 생성한다.
도 3에서는 예시적으로 센싱부(180)가 상기 고배율 영상 신호를 생성하고, 생성된 상기 고배율 영상 신호에 기반하여 형성된 고배율 영상(I)이 도시된다.
고배율 영상(I)에서는 검진 대상자의 조직 점막에 대한 고배율 영상이 표시된다. 제1 시각(t1)에서, 고배율 영상(I)에는 조직 점막에 대한 제1 기준 폐곡선(CL11) 및 제2 기준 폐곡선(CL12)이 형성된다. 그리고, 제2 시각(t2)에서는 상기 조직 점막에 대한 제1 기준 폐곡선(CL21) 및 제2 기준 폐곡선(CL22)이 형성된다. 각각의 기준 폐곡선(CL11, CL12, CL21, CL22)들은 특정 시각에서의 조직 위치에 대한 영상을 나타낸다. 본 실시예에서 기준 폐곡선(CL11, CL12, CL21, CL22)들은, 고배율 영상(I)에 표시된 복수의 픽셀(Pixel)들 중 다른 픽셀들 보다 상기 고배율 영상 신호의 밝기가 크게 형성되는 픽셀들을 상호 연결하여 형성된다. 즉, 기준 폐곡선(CL11, CL12, CL21, CL22)들을 형성하는 상기 픽셀들은, 다른 픽셀들에 비하여 밝은 픽셀들이다.
기준 폐곡선(CL11, CL12, CL21, CL22)의 중심에는 기준 원점(P1, P2)이 형성된다. 한편, 하나의 시각에 기준 폐곡선(CL11, CL12, CL21, CL22)들이 복수개로 마련되는 경우, 기준 폐곡선(CL11, CL12, CL21, CL22)들을 이루는 픽셀들의 밝기 총합이 더 큰 폐곡선이 기준 폐곡선(CL11, CL12, CL21, CL22)의 중심에 기준 원점(P1, P2)이 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 예시적으로 제1 기준 폐곡선(CL11, CL21)에 기준 원점(P1, P2)이 형성되는 것으로 도시된다.
본 실시예에 따른 내시경 장치(100)의 흔들림 보정 유닛(186)은, 제1 시각(t1)의 고배율 영상(I)에서 제1 기준 폐곡선(CL11)의 제1 기준 원점(P1)과 제2 시각(t2)의 고배율 영상(I)에서 제2 기준 폐곡선(CL12)의 제2 기준 원점(P2) 사이의 흔들림 변위가 기설정된 크기 이상인 경우, 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)에서 흔들림이 발생된 것으로 판단한다.
본 실시예에서 상기 흔들림 변위가 예시적으로 전체 픽셀 기준으로 기설정된 비율 이상으로 발생하게 되는 경우, 흔들림 보정 유닛(186)은 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)에서 흔들림이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
한편, 센싱부(180)가 상기 라만 분광 신호를 형성하는 경우, 내시경 장치(100)는 상기 라만 분광 신호에 기반하여 라만 영상을 형성할 수 있다. 흔들림 보정 유닛(186)는 상기 라만 영상 중 기설정된 특정한 파장 대역의 상기 라만 분광 신호의 강도가 가장 강한 픽셀들을 연결하여 기준 폐곡선(CL11, CL12, CL21, CL22) 및 기준 원점(P1, P2)을 설정하여, 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)에서 흔들림을 감지할 수 있다.
본 실시예에서는 흔들림 보정 유닛(186)이 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)의 흔들림을 감지하는 구성으로 설명되고 있으나, 흔들림 보정 유닛(186)에서 상기 흔들림을 감지하지 않고, 별도의 이미지 처리 장치(Image Signal Processor) 또는 단말기(110)에서 상기 흔들림을 감지하는 구성 또한 가능하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 내시경 장치(100)가, 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)의 흔들림을 감지하는 과정을 상세하게 설명한다.
도 4는 도 1의 흔들림 보정 유닛에 의하여, 서브 프로브 유닛의 흔들림을 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 내시경 장치(1)는, 센싱 유닛(182)과 서브 프로브 유닛(140) 사이에 배치되며, 서브 프로브 유닛(140)으로부터 센싱 유닛(182)으로 조사되는 상기 레이저 반사광이 통과되는 렌즈 유닛(188)을 더 포함한다.
서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)의 흔들림이 감지된 경우, 흔들림 보정 유닛(140)은 센싱 유닛(182)을 감지된 상기 흔들림 변위에 대응하여 이동시킨다. 이때, 센싱 유닛(182)은 광축(A)을 기준으로 이동된다.
즉, 흔들림 보정 유닛(186)은 선단부(140a)의 흔들림에 따라 센싱 유닛(182)을 이동시켜, 상기 흔들림에 대한 보정을 수행한다.
흔들림 보정 유닛(186)은 센싱 유닛(182)을 이동시키기 위한 이동 수단(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 이동 수단과 센싱 유닛(182)이 연결된 상태에서, 상기 이동 수단에 기설정된 크기의 전압 또는 전류를 인가하여, 상기 이동 수단이 상기 흔들림 변위에 대응하여 센싱 유닛(182)이 이동되도록 할 수 있다. 상기 이동 수단은 초소형 모터 또는 멤스(MEMS, Micro-electro mechanical system) 기반 구조물 일 수 있다.
이때, 흔들림 보정 유닛(186)은, 측정된 상기 흔들림 변위에 대응하여 반대 방향으로 센싱 유닛(182)을 이동시킨다. 예시적으로, 상기 흔들림 변위가 X축 방향 - 15 픽셀, Y 축 방향 + 12 픽셀 일 경우, 흔들림 보정 유닛(186)은 센싱 유닛(182)을 X축 방향 + 15 픽셀, Y축 방향 -12 픽셀만큼 이동시킬 수 있다. 한편, 흔들림 보정 유닛(186)이 상기 흔들림 변위의 반대 방향으로 센싱 유닛(182)을 이동시킬 때, 초점 거리 등에 따라서 상기 흔들림 변위에 대응되는 크기, 이보다 작은 크기 또는 이보다 큰 크기로 센싱 유닛(182)을 이동시킬 수 있다.
한편, 상기 흔들림 변위는 제1 축 및 상기 제1 축과 직교되는 제2 축에 따라서 감지될 수 있다. 즉, 상기 흔들림 변위는 X 축 및 Y 축에 따라 감지될 수 있다.
도 5는 도 1의 내시경 장치의 제어 방법을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 내시경 장치(100)은, (서브 프로브 유닛 설치 단계)먼저 서브 프로브 유닛(140)을 메인 프로브부(120)에 설치(S110)한다. 이때, 서브 프로브 유닛(140)은 메인 프로브부(120)에 형성된 삽입채널(123)에 삽입되어 메인 프로브부(120)에 설치될 수 있다.
(병변 센싱 단계)그 다음, 내시경 장치(100)는, 설치된 서브 프로브 유닛(140)을 통하여, 상기 레이저 광을 상기 검진 대상자의 장기 점막에 조사하고, 반사된 상기 레이저 광을 수광하여, 상기 장기 점막의 상태를 센싱(S120)한다.
(흔들림 발생 여부 판단 단계)병변 센싱 단계(S120)를 수행하는 과정에서, 내시경 장치(100)는, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부에서 흔들림이 발생되는 지 여부를 판단하는 흔들림 발생 여부 판단(S130)한다.
이때, 흔들림 발생 여부 판단 단계(S130)에서는, 센싱부(180)에서 생성된 라만 분광 신호 또는 고배율 영상 신호로부터, 생성되는 영상 중, 제1 시각(t1)의 상기 영상에 형성된 제1 기준 원점(P1)과 제2 시각(t2)의 상기 영상에 형성된 제2 기준 원점(P2) 사이의 상기 흔들림 변위가 기설정된 크기 이상인 경우, 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)에서 흔들림이 발생한 것으로 판단한다.
(흔들림 보정 단계)흔들림 발생 여부 판단 단계(S130)에서, 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)에서 발생된 것으로 판단되면, 흔들림 보정 유닛(186)이 상기 흔들림을 보정(S131)한다.
흔들림 보정 단계(S131)에서, 흔들림 보정 유닛(186)은, 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)의 흔들림에 대응하여 센싱 유닛(182)을 이동시킨다. 이때, 흔들림 보정 유닛(186)은, 측정된 상기 흔들림 변위의 크기에 대응되는 크기로 상기 센싱 유닛(182)을 반대 방향으로 이동시킨다.
그리고, 내시경 장치(100)는, 병변 센싱이 종료되었는 지 여부를 판단(S140)하고, 제어를 종료한다.
제안되는 실시예에 의하면, 메인 프로브부의 촬영 영상에 부가하여 검진 대상자의 장기 점막에 대한 다른 정보를 제공할 수 있는 서브 프로브 유닛이 마련됨에 따라서, 보다 정밀하고 객관적인 검진 대상자의 병변 진단을 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 내시경 장치의 프로브(probe) 흔들림을 보정하여 내시경 영상의 품질(선명도)을 높일 수 있으며, 내시경 영상을 이용한 병변의 진단 및 수술의 정확도를 높일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 측면에 따른 실시예들을 설명한다.
본 실시예들은, 흔들림을 보정하는 구성에 있어서, 차이가 있을 뿐 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 5에서 설명되는 내시경 장치(100)의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 본 실시예들의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 흔들림을 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 내시경 장치(100)의 흔들림 보정 유닛(186)은, 렌즈 유닛(188)과 연결된 이동 수단(미도시)을 포함하며, 서브 프로브 유닛(140)의 선단부(140a)의 흔들림이 감지된 경우, 센싱 유닛(182)과 서브 프로브 유닛(140) 사이에 마련되는 렌즈 유닛(188)을 감지된 상기 흔들림 변위에 대응하여 이동시킨다.
본 실시예에 따른, 내시경 장치(100)는 상기 이동 수단을 통하여 렌즈 유닛(188)과 연결되는 구성으로 설명되고 있으나, 상기 이동 수단이 렌즈 유닛(188) 및 센싱 유닛(182) 모두와 연결되어, 흔들림 보정 유닛(186)이 렌즈 유닛(188) 및 센싱 유닛(182)을 동시에 이동시키거나, 어느 하나를 선택적으로 이동시키는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 흔들림을 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 내시경 장치(100)은 각 시각(t) 별로 형성되는 영상 프레임(F1, F2, F3, ~ Fn)들을 저장하는, 메모리부(미도시)를 더 포함한다.
내시경 장치(100)는, 센싱부(180)에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호를 기반으로 시각(t) 별로 형성된 복수의 영상 프레임(F1, F2, F3, ~ Fn)을 형성한다. 복수의 영상 프레임(F1, F2, F3, ~ Fn)에는 각각 하나의 기준 원점(P)들이 형성된다.
서브 프로브 유닛(140)으로부터 전달되는 상기 레이저 반사광에 기초하여 상기 흔들림이 발생된 것으로 판단되면, 흔들림 보정 유닛(186)은, 상기 메모리에 저장된 복수의 영상 프레임(F1, F2, F3, ~ Fn) 중, 어느 하나의 영상 프레임을 기준 영상 프레임(F1)으로 형성한다.
그리고, 흔들림 보정 유닛(186)은, 기준 영상 프레임(F1) 제외한 다른 영상 프레임(F2, F3, ~ Fn)들 중, 기준 원점(P)이 기준 영상 프레임(F1)의 기준 원점(P1)과 보정 기준 거리 이상으로 이격된 다른 위치에 형성되는 적어도 하나 이상의 프레임은 삭제한다.
이때, 흔들림 보정 유닛(186)은, 기준 시간 동안 형성되는 복수의 영상 프레임 중 영상 일부 프레임(F1, F2, F3, ~ Fn)이 삭제된 경우, 기준 영상 프레임(F1)을 삭제된 상기 일부 영상 프레임에 대체시킨다.
즉, 예시적으로 기준 시간(T) 1초 동안, 30개의 영상 프레임(F1, F2, F3, ~ Fn)들이 형성되고, 30개의 영상 프레임 중 5개의 영상 프레임이 삭제된 경우, 흔들림 보정 유닛(186)은, 삭제된 5개의 영상 프레임에 해당되는 시각에 기준 영상 프레임(F1)을 대체시킬 수 있다.
이때, 흔들림 보정 유닛(186)은 영상을 처리하기 위한 이미지 프로세서(ISP)일 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면, 별도의 기구적인 구성없이 영상 및 신호의 흔들림을 보정함에 따라서, 내시경 장치(100)의 구성이 단순해질 수 있는 장점이 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 흔들림을 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 내시경 장치(100)의 센싱 유닛(182)에는, 일면에 센싱면(183)이 형성되고, 센싱면(183)에는 센싱면(183)보다 작은 크기로 형성되며 해당 부분이 활성화되는 활성 영역(DA) 및 상기 활성 영역보다 작은 크기로 형성되며 상기 레이저 반사광이 조사되는 조사 영역(L)이 형성된다. 즉, 센싱면(183)은 조사 영역(L) 및 활성 영역(DA)보다 대면적 센서면으로 형성된다. 이때, 활성 영역(DA)의 크기는 센싱면(183)의 크기의 1/10 보다 크고 1/2 보다 작은 범위로 형성될 수 있으며, 센싱부(180)는 센싱면(183) 중 활성 영역(DA)에 해당되는 부분에 조사되는 상기 레이저 반사광에 기초하여 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호를 생성한다.
활성 영역(DA)은, 조사 영역(L)을 둘러싸며, 흔들림 보정 유닛(186)은, 조사 영역(L)이 활성 영역(DA)으로부터 벗어나는 경우, 활성 영역(DA)이 조사 영역(L)을 둘러싸도록, 활성 영역(DA)을 이동시킨다.
보다 상세히, 흔들림 보정 유닛(186)은 활성 영역(DA)의 중심 좌표와, 상기 조사 영역(L)의 중심 좌표(O)가 상호 일치되도록, 활성 영역(DA)의 위치를 제어한다.
예시적으로, 제1 시각(t1)에 제1 조사 영역(L1)의 중심에는 제1 중심 좌표(O1)가 형성되며, 활성 영역(DA)은 제1 조사 영역(L1)을 둘러싸며, 활성 영역(DA)의 상기 중심 좌표는 일치된다.
상기 흔들림이 발생하게 되어, 제2 시각(t2)에 제1 조사 영역(L1) 및 제1 중심 좌표(O1)이 제2 조사 영역(L2) 및 제2 중심 좌표(O2)로 변경되면, 흔들림 보정 유닛(186)은 활성 영역(DA)을 상기 중심 좌표를 제2 중심 좌표(O2)와 일치되도록 하여, 활성 영역(DA)이 제2 조사 영역(L2)을 둘러싸도록 이동시킨다.
즉, 상기 흔들림이 발생하게 되는 경우, 상기 흔들림에 대응하여, 활성 영역(DA)을 이동시킴으로써, 상기 흔들림이 보정된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호를 생성할 수 있는 이점이 있다.
이때, 제1 중심 좌표(O1) 및 제2 중심 좌표(O2)는, 센싱면(183)에 조사되는 상기 레이저 반사광의 조사 영역(L1, L2)의 물리적인 중심 지점으로 선정될 수 있으며, 조사 영역(L1, L2)의 크기는 상기 레이저 반사광이 센싱된 영역의 크기에 따라서 설정될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100 : 내시경 장치 110 : 단말기
112 : 레이저 광원 114 : 제1 필터
120 : 메인 프로브부 130 : 영상 센서
140 : 서브 프로브 유닛 150 : 광 전달부
160 : 안정부 170 : 제2 필터
180 : 센싱부 182 : 센싱 유닛
184 : 분광기 186 : 흔들림 보정 유닛

Claims (20)

  1. 일단에 형성된 선단부가 검진 대상자의 신체에 삽입되는 메인 프로브부;
    상기 메인 프로브부에 연결되며, 상기 검진 대상자의 장기 점막에 레이저 광을 조사하고, 조사된 상기 레이저 광이 상기 장기 점막으로부터 반사된 레이저 반사광을 수광하는 서브 프로브 유닛;
    상기 서브 프로브 유닛에서 수광된 상기 레이저 반사광으로부터 기설정된 파장 대역의 라만 분광 신호 또는 고배율 영상 신호를 생성하고, 입사된 상기 레이저 반사광을 전기적인 신호로 변환하는 센싱 유닛을 포함하는 센싱부; 및
    상기 서브 프로브 유닛의 선단부 측에서 흔들림이 발생되는 경우, 상기 레이저 반사광으로부터 생성되는 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호의 흔들림을 보정하는 흔들림 보정 유닛;을 포함하는 내시경 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 프로브부에는, 내부에 적어도 하나 이상의 광경로 및 삽입 채널이 형성되며, 상기 광경로 및 상기 삽입 채널은 길이 방향으로 연장 형성되며,
    상기 서브 프로브 유닛은 상기 메인 프로브부의 상기 삽입 채널에 분리 가능하게 삽입되는 내시경 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 유닛과 상기 서브 프로브 유닛 사이에 배치되며, 상기 서브 프로브 유닛으로부터 상기 센싱 유닛으로 조사되는 상기 레이저 반사광이 통과되는 렌즈 유닛;을 더 포함하고,
    상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부의 흔들림에 대응하여 상기 센싱 유닛 및 상기 렌즈 유닛 중 어느 하나를 이동시키는 내시경 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 흔들림 보정 유닛이 상기 센싱 유닛 또는 상기 렌즈 유닛을 이동시키는 경우, 상기 흔들림 보정 유닛은 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부의 흔들림 변위를 측정하고, 측정된 상기 흔들림 변위에 대응하여 상기 센싱 유닛 또는 상기 렌즈 유닛을 반대 방향으로 이동시키고,
    상기 흔들림 변위는 제1 축 및 상기 제1 축과 직교되는 제2 축에 따라서 감지되는 내시경 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호를 기반으로 시각별로 형성되며, 각각 하나의 기준 원점을 갖는 복수의 영상 프레임을 형성하고,
    상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 복수의 영상 프레임 중, 어느 하나의 영상 프레임을 기준 영상 프레임으로 설정하고, 상기 기준 원점이 상기 기준 영상 프레임의 상기 기준 원점과 보정 기준 거리 이상으로 이격된 다른 위치에 형성되는 적어도 하나 이상의 영상 프레임은 삭제하는 내시경 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 흔들림 보정 유닛은, 기준 시간 동안 형성되는 상기 복수의 영상 프레임 중 영상 일부 프레임이 삭제된 경우, 상기 기준 영상 프레임을 삭제된 상기 일부 영상 프레임에 대체시키는 내시경 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 유닛에는, 일면에 센싱면이 형성되고, 상기 센싱면에는 상기 센싱면보다 작은 크기로 형성되며 해당 부분이 활성화되는 활성 영역 및 상기 활성 영역보다 작은 크기로 형성되며 상기 레이저 반사광이 조사되는 조사 영역이 형성되고,
    상기 활성 영역은, 상기 조사 영역을 둘러싸며,
    상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 조사 영역이 상기 활성 영역으로부터 벗어나는 경우, 상기 활성 영역이 상기 조사 영역을 둘러싸도록, 상기 활성 영역을 이동시키는 내시경 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 흔들림 보정 유닛은 상기 활성 영역의 중심 좌표와, 상기 조사 영역의 중심좌표가 상호 일치되도록, 상기 활성 영역의 위치를 제어하는 내시경 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 활성 영역의 크기는 상기 센싱면의 크기의 1/10 보다 크고 1/2 보다 작은 범위로 인 것을 특징으로 하는 내시경 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호로부터, 생성되는 영상 중, 제1 시각의 상기 영상에 형성된 제1 기준 원점과 제2 시각의 상기 영상에 형성된 제2 기준 원점 사이의 변위가 기설정된 크기 이상인 경우, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부에서 흔들림이 발생한 것으로 판단하는 내시경 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 기준 원점 및 상기 제2 기준 원점은, 제1 시각 및 제2 시각의 상기 영상에 표시된 픽셀들 중 다른 픽셀들보다 특정 파장 대역의 상기 라만 분광 신호의 강도 또는 상기 고배율 영상 신호의 밝기가 크게 형성되는 픽셀들을 상호 연결하였을 때, 형성되는 기준 폐곡선의 중심에 형성되는 내시경 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는, 상기 레이저 반사광을 기설정된 파장 대역별로 분리하기 위한 분광 유닛을 더 포함하고,
    상기 분광 유닛을 거친 상기 레이저 반사광은 상기 센싱 유닛으로 입사되는 내시경 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호에 기반한 검진 데이터와, 라만 분광 신호 데이터 테이블 또는 고배율 영상 신호 데이터 테이블에 저장된 적어도 하나 이상의 기준 라만 분광 신호 데이터 또는 기준 고배율 영상 신호 데이터 사이의 유사도를 비교하며, 상기 유사도에 기반하여 생성된 비교 데이터를 출력하는 내시경 장치.
  14. 일단에 형성된 선단부가 검진 대상자의 신체에 삽입되는 메인 프로브부; 상기 메인 프로브부에 연결되며, 상기 검진 대상자의 장기 점막에 레이저 광을 조사하고, 조사된 상기 레이저 광이 상기 장기 점막으로부터 반사된 레이저 반사광을 수광하는 서브 프로브 유닛; 상기 서브 프로브 유닛에서 수광된 상기 레이저 반사광으로부터 기설정된 파장 대역의 라만 분광 신호 또는 고배율 영상 신호를 생성하고, 입사된 상기 레이저 반사광을 전기적인 신호로 변환하는 센싱 유닛을 포함하는 센싱부; 및 상기 서브 프로브 유닛의 선단부 측에서 흔들림이 발생되는 경우, 상기 레이저 반사광으로부터 생성되는 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호의 흔들림을 보정하는 흔들림 보정 유닛;을 포함하는 내시경 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 서브 프로브 유닛을 상기 메인 프로브부에 연결시키는 서브 프로브 유닛 설치 단계;
    삽입된 상기 서브 프로브 유닛에서 상기 레이저 광을 상기 검진 대상자의 장기 점막에 조사하고, 반사된 상기 레이저 광을 수광하여, 상기 장기 점막의 상태를 센싱하는 병변 센싱 단계;
    상기 병변 센싱 단계에서, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부에서 흔들림이 발생되는 지 여부를 판단하는 흔들림 발생 여부 판단 단계; 및
    상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부에서 발생된 흔들림을 보정하기 위한 흔들림 보정 단계;를 포함하는 내시경 장치의 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 흔들림 발생 여부 판단 단계는, 상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호로부터, 생성되는 영상 중, 제1 시각의 상기 영상에 형성된 제1 기준 원점과 제2 시각의 상기 영상에 형성된 제2 기준 원점 사이의 흔들림 변위가 기설정된 크기 이상인 경우, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부에서 흔들림이 발생한 것으로 판단하는 내시경 장치의 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 기준 원점 및 상기 제2 기준 원점은, 제1 시각 및 제2 시각의 상기 영상에 표시된 픽셀들 중 다른 픽셀들보다 특정 파장 대역의 상기 라만 분광 신호의 강도 또는 상기 고배율 영상 신호의 밝기가 크게 형성되는 픽셀들을 상호 연결하였을 때, 형성되는 기준 폐곡선의 중심에 형성되는 내시경 장치의 제어 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 내시경 장치는, 상기 센싱 유닛과 상기 서브 프로브 유닛 사이에 배치되며, 상기 서브 프로브 유닛으로부터 상기 센싱 유닛으로 조사되는 상기 레이저 반사광이 통과되는 렌즈 유닛;을 더 포함하고,
    상기 흔들림 보정 단계에서, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부의 흔들림에 대응하여 상기 센싱 유닛 및 상기 렌즈 유닛 중 어느 하나를 이동시키고,
    상기 흔들림 보정 유닛이 상기 센싱 유닛 또는 상기 렌즈 유닛을 이동시키는 경우, 상기 흔들림 보정 유닛은 상기 서브 프로브 유닛의 상기 선단부의 흔들림 변위를 측정하고, 측정된 상기 흔들림 변위의 크기만큼 상기 센싱 유닛 또는 상기 렌즈 유닛을 반대 방향으로 이동시키는 내시경 장치의 제어 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 병변 센싱 단계에서, 상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호를 기반으로 시각별로 형성되며, 각각 하나의 기준 원점을 갖는 복수의 영상 프레임을 형성하고,
    상기 흔들림 보정 단계에서, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 복수의 영상 프레임 중, 어느 하나의 영상 프레임을 기준 영상 프레임으로 설정하고, 상기 기준 원점이 상기 기준 영상 프레임의 상기 기준 원점과 보정 기준 거리 이상으로 이격된 다른 위치에 형성되는 적어도 하나 이상의 영상 프레임은 삭제하는 내시경 장치의 제어 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 센싱 유닛에는 일면에 센싱면이 형성되고, 상기 센싱면에는 상기 센싱면보다 작은 크기로 형성되며 해당 부분이 활성화되는 활성 영역 및 상기 활성 영역보다 작은 크기로 형성되며 상기 레이저 반사광이 조사되는 조사 영역이 형성되고, 상기 활성 영역은, 상기 조사 영역을 둘러싸며,
    상기 흔들림 보정 단계에서, 상기 흔들림 보정 유닛은, 상기 조사 영역이 상기 활성 영역으로부터 벗어나는 경우, 상기 활성 영역이 상기 조사 영역을 둘러싸도록, 상기 활성 영역을 이동시키는 내시경 장치의 제어 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 센싱부는, 상기 레이저 반사광을 기설정된 파장 대역별로 분리하기 위한 분광 유닛을 더 포함하고, 상기 분광 유닛을 거친 상기 레이저 반사광은 상기 센싱 유닛으로 입사되며,
    상기 병변 센싱 단계에서, 상기 센싱부에서 생성된 상기 라만 분광 신호 또는 상기 고배율 영상 신호에 기반한 검진 데이터와, 라만 분광 신호 데이터 테이블 또는 고배율 영상 신호 데이터 테이블에 저장된 적어도 하나 이상의 기준 라만 분광 신호 데이터 또는 기준 고배율 영상 신호 데이터 사이의 유사도를 비교하며, 상기 유사도에 기반하여 생성된 비교 데이터를 출력하는 내시경 장치의 제어 방법.
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