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KR102372603B1 - Medical system providing functional image - Google Patents

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KR102372603B1
KR102372603B1 KR1020190136141A KR20190136141A KR102372603B1 KR 102372603 B1 KR102372603 B1 KR 102372603B1 KR 1020190136141 A KR1020190136141 A KR 1020190136141A KR 20190136141 A KR20190136141 A KR 20190136141A KR 102372603 B1 KR102372603 B1 KR 102372603B1
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light
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fluorescence
icg
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배수진
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한국전기연구원
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Abstract

기능영상 제공 의료 시스템은 광원부, 반사광 영상 검출부, 형광 영상 검출부, 영상 처리부, 및 영상 출력부를 포함한다. 광원부는 가시광선 및 근적외선 여기광을 방출하고 반상광 영상 검출부는 가시광선에 의한 반사광 영상을 검출하고, 형광 영상 검출부는 여기광에 의한 형광 영상을 검출하고, 영상 처리부는 반사광 영상 중 미리 설정된 형광물질에 대응하는 관심 가시광선 파장의 강도가 비교 가시광선 파장의 강도보다 큰 우세 영역을 추출하며, 영상 출력부는 영상 처리부로부터 전달되는 영상을 출력한다. 이와 같은 구성에 의하면, ICG의 근적외선 형광뿐만 아니라 암녹색을 띠는 ICG의 색정보를 동시에 검출함으로써, 왜곡된 ICG 위치 및 분포 정보를 보정한 보완된 기능영상을 제공할 수 있게 된다.The functional image providing medical system includes a light source unit, a reflected light image detection unit, a fluorescence image detection unit, an image processing unit, and an image output unit. The light source unit emits visible light and near-infrared excitation light, the semi-optical image detection unit detects a reflected light image by visible light, the fluorescence image detection unit detects a fluorescence image by the excitation light, and the image processing unit detects a fluorescent material preset in the reflected light image A dominant region in which the intensity of the visible ray wavelength of interest corresponding to . According to such a configuration, it is possible to provide a complementary functional image in which the distorted ICG position and distribution information is corrected by simultaneously detecting not only the near-infrared fluorescence of the ICG but also the dark green color information of the ICG.

Description

기능영상 제공 의료 시스템 {MEDICAL SYSTEM PROVIDING FUNCTIONAL IMAGE}Medical system providing functional images {MEDICAL SYSTEM PROVIDING FUNCTIONAL IMAGE}

본 발명은 기능영상 제공 의료 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내시경, 복강경, 현미경 등에 적용되어 기능영상을 제공하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a functional image providing medical system, and more particularly, to a system for providing a functional image applied to an endoscope, a laparoscope, a microscope, and the like.

내시경 영상과 같은 의료 영상에 있어서, 가시광선 영역의 광학 영상만으로 충분하지 않을 때, 혈류, 림프관류의 시각화, 중요한 해부학의 식별 및 관심 영역 강조를 포함한 여러 의료 응용 분야에서 근적외선 형광 영상이 유용하게 사용된다. In medical imaging such as endoscopic imaging, near-infrared fluorescence imaging is useful in several medical applications, including visualization of blood flow and lymphatic perfusion, identification of important anatomy, and highlighting of regions of interest, when optical imaging in the visible region is not sufficient. do.

근적외선은 가시광선보다 생체 조직에서의 조직 투과 깊이가 더 깊기 때문에 더욱 깊은 조직 관찰이 가능하고, 자외선이나 가시광선처럼 생체 조직에서 자가형광을 일으키지도 않아 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 갖는 영상을 획득할 수 있다는 장점도 갖는다.Because near-infrared rays have a deeper tissue penetration depth in living tissues than visible rays, deeper tissue observation is possible. It also has the advantage of being able to

근적외선 형광 영상은 근적외선 형광물질을 이용하는 경우 더욱 효과적으로 활용될 수 있다. 특히 현재 미국 FDA에서 승인받은 물질로 암과 암의 전이 등의 진단에 사용될 수 있는 근적외선 형광물질인 인도시아닌 그린(Indocyanine green, ICG)은 혈액 지질 단백질에 효율적으로 결합하여 순환 중 주변 조직으로 누출되지 않기 때문에, 기존의 내시경·복강경 영상들로는 확인이 어려웠던 혈관, 병변 주변 림프절의 위치 및 형태를 파악하는데 유용하게 활용되고 있으며, 혈액이나 림프액의 흐름까지 관찰이 가능케 한다.The near-infrared fluorescence image can be more effectively utilized when a near-infrared fluorescence material is used. In particular, indocyanine green (ICG), a near-infrared fluorescent substance that is currently approved by the US FDA and can be used for diagnosis of cancer and cancer metastasis, efficiently binds to blood lipid proteins and leaks into surrounding tissues during circulation. Because it does not do so, it is usefully used to identify the location and shape of blood vessels and lymph nodes around the lesion, which were difficult to confirm with existing endoscopic and laparoscopic images, and enables observation of the flow of blood or lymph.

따라서 ICG를 사용하여 획득된 가시광선 영상과 근적외선 영상을 서로 독립적으로 또는 서로 영상을 중첩하여 제공함으로써 의사에게 유용한 많은 추가 정보들을 제공할 수 있다. Therefore, it is possible to provide a lot of useful additional information to the doctor by providing the visible ray image and the near infrared image obtained using ICG independently of each other or by superimposing the images.

ICG는 암녹색을 띠는 색소로서 805nm의 적외선 파장에서 840nm 형광을 발현하는 특징을 가진다. 도 1은 ICG의 흡광도와 형광신호 스펙트럼을 도시한 도면이다. 또한, ICG는 농도가 낮을 때 준 선형 형태로 형광 강도가 증가하다가 피크에 도달하고, 염료 농도가 더욱 증가함에 따라 형광 강도가 다시 감소하는 특성을 갖는다. 도 2는 ICG 농도에 대한 ICG의 형광 의존성을 도시한 도면이고, 도 3은 ICG 농도에 대한 ICG 형광 영상을 도시한 도면이다. ICG is a dark green dye and has the characteristic of expressing 840 nm fluorescence at an infrared wavelength of 805 nm. 1 is a view showing the absorbance and fluorescence signal spectrum of ICG. In addition, ICG has a characteristic that the fluorescence intensity increases in a quasi-linear form when the concentration is low and reaches a peak, and the fluorescence intensity decreases again as the dye concentration further increases. FIG. 2 is a diagram illustrating the dependence of ICG fluorescence on ICG concentration, and FIG. 3 is a diagram illustrating an ICG fluorescence image versus ICG concentration.

이는 높은 ICG 농도에서 여기와 형광 스펙트럼 사이의 중첩으로 인한 형광의 재흡수에 기인한다. 이러한 ICG 형광과 농도 사이의 비선형 관계로 인해 ICG 소실에 대한 왜곡된 추정 및 정보가 초래될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, ICG는 백색광에서 관찰하면 ICG 농도가 높은 부위에서 암녹색을 띠는데도 불구하고, ICG 근적외선 형광 영상에서는 ICG 형광 강도가 낮게 검출되어 의사는 잘못된 정보를 받아들일 수 있다. 도 4 및 도 5는 채취된 조직에서의 ICG 관찰 영상을 도시한 도면으로서, 도 4와 도 5는 각각 백색광 영상과 근적외선 형광 영상을 도시하고 있다.This is due to the reabsorption of fluorescence due to the overlap between the excitation and fluorescence spectra at high ICG concentrations. This non-linear relationship between ICG fluorescence and concentration can lead to distorted estimates and information about ICG loss. As shown in FIG. 4 , although ICG is dark green in areas with high ICG concentration when observed in white light, ICG fluorescence intensity is low in ICG near-infrared fluorescence images, so that a doctor may receive erroneous information. 4 and 5 are views illustrating ICG observation images in the collected tissue, and FIGS. 4 and 5 are white light images and near-infrared fluorescence images, respectively.

USUS 95856129585612 B2B2

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 근적외선 형광 영상에서의 왜곡된 ICG 위치 및 분포 정보를 보정할 수 있는 보완된 기능영상을 제공할 수 있는 기능영상 제공 의료 시스템을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems in the prior art, and for the purpose of a functional image providing medical system capable of providing a supplemented functional image capable of correcting distorted ICG position and distribution information in a near-infrared fluorescence image. do.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 기능영상 제공 의료 시스템은 광원부, 반사광 영상 검출부, 형광 영상 검출부, 영상 처리부, 및 영상 출력부를 포함한다. 광원부는 가시광선 및 근적외선 여기광을 방출하고 반사광 영상 검출부는 가시광선에 의한 반사광 영상을 검출하고, 형광 영상 검출부는 여기광에 의한 형광 영상을 검출하고, 영상 처리부는 반사광 영상 중 미리 설정된 형광물질에 대응하는 관심 가시광선 파장의 강도가 비교 가시광선 파장의 강도보다 큰 우세 영역을 추출하며, 영상 출력부는 영상 처리부로부터 전달되는 영상을 출력한다.In order to achieve the above object, a functional image providing medical system according to the present invention includes a light source unit, a reflected light image detection unit, a fluorescence image detection unit, an image processing unit, and an image output unit. The light source unit emits visible light and near-infrared excitation light, the reflected light image detection unit detects a reflected light image by visible light, the fluorescence image detection unit detects a fluorescent image by the excitation light, and the image processing unit applies a preset fluorescent material among the reflected light images. A dominant region in which an intensity of a corresponding visible ray wavelength of interest is greater than an intensity of a comparative visible ray wavelength is extracted, and the image output unit outputs an image transmitted from the image processing unit.

이와 같은 구성에 의하면, ICG의 근적외선 형광뿐만 아니라 암녹색을 띠는 ICG의 색정보를 동시에 검출함으로써, 왜곡된 ICG 위치 및 분포 정보를 보정한 보완된 기능영상을 제공할 수 있게 된다.According to such a configuration, it is possible to provide a complementary functional image in which the distorted ICG position and distribution information is corrected by simultaneously detecting not only the near-infrared fluorescence of the ICG but also the dark green color information of the ICG.

이때, 형광 물질은 인도시아닌 그린이고 관심 가시광선 파장은 녹색 파장일 수 있다.In this case, the fluorescent material may be indocyanine green, and the wavelength of visible light of interest may be a green wavelength.

또한, 비교 가시광선 파장은 적색 파장을 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 인체 장기의 주요 색깔인 적색보다 우세한 녹색 파장 영역만을 추출함으로써, ICG에 의한 녹색 파장 영역만을 보다 정확하게 추출할 수 있게 된다.In addition, the comparative visible light wavelength may include a red wavelength. According to such a configuration, only the green wavelength region by ICG can be more accurately extracted by extracting only the green wavelength region dominant over red, which is the main color of human organs.

또한, 광원부는 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 근적외선 광원의 내부 광원들을 포함할 수 있으며, 내부 광원들의 상대 강도를 조절하는 광원 제어부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 내부 광원들의 상대 강도를 조절함으로써, 더욱 다양한 기능 영상들을 획득할 수 있게 된다.In addition, the light source unit may include internal light sources of a red light source, a green light source, a blue light source, and a near-infrared light source, and may further include a light source controller for adjusting the relative intensity of the internal light sources. According to such a configuration, it is possible to obtain more diverse functional images by adjusting the relative intensities of the internal light sources.

또한, 피사체로부터 전달된 반사광 영상과 형광 영상의 광경로를 서로 분리하는 경로 분리부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 동시에 전달된 영상을 서로 다른 센서 장치를 이용하여 검출할 수 있게 된다.In addition, it may further include a path separator for separating the optical path of the reflected light image and the fluorescent image transmitted from the subject from each other. According to such a configuration, it is possible to detect simultaneously transmitted images using different sensor devices.

또한, 경로 분리부는 반사광 영상의 광 경로를 적색 영상, 녹색 영상, 청색 영상으로 더 분리할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 보다 정밀한 반사광 영상의 정보를 획득할 수 있게 된다.Also, the path separator may further separate the light path of the reflected light image into a red image, a green image, and a blue image. According to such a configuration, it is possible to acquire more precise reflected light image information.

또한, 영상 처리부는 내부 광원들의 상대 강도를 반영하여 백색광 영상을 생성할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 파장에 반응하는 다양한 생체 영상 정보를 획득하면서도, 영상 처리를 거쳐 내부 광원들의 상대 강도가 반영된 자연스러운 백색광 영상을 획득할 수 있게 된다.Also, the image processing unit may generate a white light image by reflecting the relative intensities of the internal light sources. According to such a configuration, it is possible to acquire a natural white light image in which the relative intensities of internal light sources are reflected through image processing while acquiring various biological image information responding to different wavelengths.

또한, 영상 처리부는 우세 영역의 정보를 이용하여 형광 영상을 변경하는 영상 합성부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 가시광선에 의한 반사광 영상을 이용하여 형광 영상 자체를 변경함으로써 더욱 직관적인 형광 영상 정보를 획득할 수 있게 된다.Also, the image processing unit may further include an image synthesizer configured to change the fluorescence image by using information on the dominant region. According to such a configuration, it is possible to obtain more intuitive fluorescence image information by changing the fluorescence image itself using the image reflected by visible light.

본 발명에 의하면, ICG의 근적외선 형광뿐만 아니라 암녹색을 띠는 ICG의 색정보를 동시에 검출함으로써, 왜곡된 ICG 위치 및 분포 정보를 보정한 보완된 기능영상을 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, by simultaneously detecting the near-infrared fluorescence of the ICG as well as the color information of the dark green ICG, it is possible to provide a supplemented functional image in which the distorted ICG position and distribution information is corrected.

또한, 인체 장기의 주요 색깔인 적색보다 우세한 녹색 파장 영역만을 추출함으로써, ICG에 의한 녹색 파장 영역만을 보다 정확하게 추출할 수 있게 된다.In addition, by extracting only the green wavelength region dominant over red, which is the main color of human organs, it is possible to more accurately extract only the green wavelength region by ICG.

또한, 내부 광원들의 상대 강도를 조절함으로써, 더욱 다양한 기능 영상들을 획득할 수 있게 된다.In addition, by adjusting the relative intensities of the internal light sources, it is possible to obtain more diverse functional images.

또한, 동시에 전달된 영상을 서로 다른 센서 장치를 이용하여 검출할 수 있게 된다.In addition, images transmitted at the same time can be detected using different sensor devices.

또한, 보다 정밀한 반사광 영상의 정보를 획득할 수 있게 된다.In addition, it is possible to acquire more precise reflected light image information.

또한, 서로 다른 파장에 의한 다양한 영상 정보를 획득하면서도, 자연스러운 백색광 영상을 획득할 수 있게 된다.In addition, it is possible to acquire a natural white light image while acquiring various image information by different wavelengths.

또한, 가시광선에 의한 반사광 영상을 이용하여 형광 영상 자체를 변경함으로써 더욱 직관적인 형광 영상 정보를 획득할 수 있게 된다.In addition, it is possible to obtain more intuitive fluorescence image information by changing the fluorescence image itself using the reflected light image by visible light.

도 1은 ICG의 흡광도와 형광신호 스펙트럼을 도시한 도면.
도 2는 ICG 농도에 대한 ICG의 형광 의존성을 도시한 도면(Jean-Michel I. Maarek, Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 65, 157-164(2001)).
도 3은 ICG 농도에 대한 ICG 형광 영상을 도시한 도면.
도 4 및 도 5는 채취된 조직에서의 ICG 관찰 영상을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 기능영상 제공 의료 시스템의 개략적인 블록도.
도 7은 복합 광원으로 구성된 광원부의 예가 개략적으로 도시된 도면.
도 8은 가시광선과 근적외선 분리 검출의 예를 도시한 도면.
도 9는 R, G, B와 근적외선 분리검출의 예를 도시한 도면.
도 10은 백색광 영상으로부터 ICG 농도가 높은 녹색 우세 영역 추출의 예가 도시된 도면.
도 11은 다중 뷰가 제공된 영상 출력부 디스플레이의 예가 도시된 도면.
1 is a view showing the absorbance and fluorescence signal spectrum of ICG.
Figure 2 shows the dependence of the fluorescence of ICG on the concentration of ICG (Jean-Michel I. Maarek, Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 65, 157-164 (2001)).
3 is a diagram showing ICG fluorescence images with respect to ICG concentration.
4 and 5 are views showing ICG observation images in the collected tissue.
6 is a schematic block diagram of a functional image providing medical system according to the present invention.
7 is a diagram schematically illustrating an example of a light source unit configured as a composite light source;
Fig. 8 is a diagram showing an example of separation detection of visible light and near-infrared light;
9 is a diagram showing an example of R, G, B and near-infrared separation detection.
10 is a diagram illustrating an example of extracting a green dominant region having a high ICG concentration from a white light image.
11 is a diagram illustrating an example of an image output unit display provided with multiple views;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명에 따른 기능영상 제공 의료 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 6에서, 기능영상 제공 의료 시스템(100)은 광원부(110), 반사광 영상 검출부(120), 형광 영상 검출부(130), 영상 처리부(140), 영상 출력부(150)를 포함한다. 또한, 광원부(110)는 내부 광원(112)과 광원 제어부(114)를, 영상 처리부(150)는 다시 백색광 영상 생성부(152) 및 영상 합성부(154)를 각각 다시 포함한다.6 is a schematic block diagram of a medical system for providing functional images according to the present invention. 6 , the functional image providing medical system 100 includes a light source unit 110 , a reflected light image detection unit 120 , a fluorescence image detection unit 130 , an image processing unit 140 , and an image output unit 150 . In addition, the light source unit 110 includes an internal light source 112 and a light source control unit 114 , and the image processing unit 150 further includes a white light image generation unit 152 and an image synthesis unit 154 , respectively.

광원부(110)는 가시광선 및 근적외선 여기광을 방출한다. 이때, 내부 광원(112)은 적색 광원(112-1), 녹색 광원(112-2), 청색 광원(112-3) 및 근적외선 광원(114-4)을 포함하여 구성될 수 있다.The light source unit 110 emits visible light and near-infrared excitation light. In this case, the internal light source 112 may include a red light source 112-1, a green light source 112-2, a blue light source 112-3, and a near-infrared light source 114-4.

광원 제어부(114)는 내부 광원(112)들의 상대 강도를 조절한다. 이와 같이, 내부 광원(112)들의 상대 강도를 조절하는 경우, 더욱 다양한 기능 영상들을 획득할 수 있게 된다.The light source control unit 114 adjusts the relative intensity of the internal light sources 112 . In this way, when the relative intensities of the internal light sources 112 are adjusted, more diverse functional images can be obtained.

예를 들어, 가시광선을 방출하는 백색광 광원으로는 LED나 램프를, ICG 형광을 여기하기 위한 805nm 근적외선 레이저로 광원을 구성할 수 있다. 도 7은 복합 광원으로 구성된 광원부의 예가 개략적으로 도시된 도면이다. For example, an LED or lamp may be used as a white light source emitting visible light, and a light source may be configured as an 805 nm near-infrared laser for excitation of ICG fluorescence. 7 is a diagram schematically illustrating an example of a light source unit configured as a composite light source.

LED를 기반으로 백색광을 제공하기 위하여 단일 White LED로도 구성할 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이, Red, Green, Blue LED의 출력을 결합하여 효율적인 백색광을 생성하고 조명의 정확한 색상을 제어할 수도 있다. 이와 같이, 가변 색상을 가지는 광원을 제공함으로써 생체 조직의 기능영상을 확보할 수 있게 된다. In order to provide white light based on the LED, it can also be configured as a single White LED, and as shown in FIG. 7, it is also possible to combine the outputs of Red, Green, and Blue LEDs to generate efficient white light and control the exact color of the lighting. there is. In this way, by providing a light source having a variable color, it is possible to secure a functional image of a living tissue.

보다 구체적으로, 생체 조직을 관찰에 적절한 밝기의 영상을 관찰하기 위해 광원의 밝기 조절이 필요하다. 뿐만 아니라 조직 부위에 따른 고유의 색과 대비되는 병변부위의 점막 색은 눈에 잘 띄지 않아 미세혈관이나 병변을 놓치는 경우가 발생할 수 있다. 하지만, 광원 제어부(114)의 구성에 의하면, 가시광선 파장대에서 파장 의존적으로 생체조직의 투과 깊이가 다르고, 혈관 내 헤모글로빈 흡수도가 높아 반사되지 않기 때문에 혈관분포 및 구별이 용이한 특성을 갖는다. More specifically, it is necessary to adjust the brightness of the light source in order to observe an image having an appropriate brightness for observing living tissue. In addition, the color of the mucous membrane at the lesion site, which contrasts with the unique color according to the tissue site, is not conspicuous, so micro-vessels or lesions may be missed. However, according to the configuration of the light source control unit 114, the penetration depth of the living tissue is different in a wavelength-dependent manner in the visible light wavelength band, and the hemoglobin absorption in the blood vessel is high, so that it is not reflected, so it has characteristics that it is easy to distribute and distinguish blood vessels.

즉, Red, Green, Blue LED로 백색광을 구성하기 때문에, 백색광 영상을 제공하면서 Green LED나 Blue LED의 각각의 광원 밝기를 조절함으로써 가시광선 파장에 따른 혈관 분포 강조 영상을 획득하고 정확한 병변 검출의 변별력을 높일 수 있게 되는 것이다.That is, since white light is composed of red, green, and blue LEDs, while providing a white light image, by adjusting the brightness of each light source of the green LED or blue LED, an image emphasizing blood vessel distribution according to the visible light wavelength is obtained and the discriminatory power of accurate lesion detection will be able to increase

또한, ICG 형광을 여기하는 레이저를 펄스로 구동하고 광원 구동신호와 카메라를 동기화하여 근적외선 형광을 관찰함으로써 ICG의 동적인 흐름, 혈류의 흐름을 파악, 산출할 수 있게 된다. In addition, by driving a laser that excites ICG fluorescence as a pulse and synchronizing a light source driving signal and a camera to observe near-infrared fluorescence, it is possible to grasp and calculate the dynamic flow of ICG and blood flow.

반사광 영상 검출부(120)는 가시광선에 의한 반사광 영상을 검출하고, 형광 영상 검출부(130)는 여기광에 의한 형광 영상을 검출한다. 이때, 경로 분리부(140)는 피사체로부터 전달된 반사광 영상과 형광 영상의 광경로를 서로 분리한다. 이때, 경로 분리부(140)는 반사광 영상의 광 경로를 적색 영상, 녹색 영상, 청색 영상으로 더 분리할 수 있다.The reflected light image detecting unit 120 detects a reflected light image by visible light, and the fluorescent image detecting unit 130 detects a fluorescent image by the excitation light. In this case, the path separator 140 separates the optical paths of the reflected light image and the fluorescent image transmitted from the subject. In this case, the path separator 140 may further separate the optical path of the reflected light image into a red image, a green image, and a blue image.

ICG의 근적외선 형광뿐만 아니라 암녹색을 띠는 ICG의 색정보를 동시에 검출하기 위하여 가시광선 파장과 근적외선 파장의 검출 경로를 달리하는 복수개의 카메라로 구성하는 것이다. In order to simultaneously detect not only the near-infrared fluorescence of the ICG but also the color information of the dark green ICG, it consists of a plurality of cameras with different detection paths for the visible and near-infrared wavelengths.

이러한 구성은, 근적외선과 가시광선 Red 파장의 경로가 다른 것을 특징으로 하며, 다이크로익 프리즘이나 다이크로익 미러 등으로 빔스플리터를 구성하여 가시광선과 근적외선으로 분리하거나, R, G, B와 근적외선으로 각각의 파장을 분리할 수 있다.This configuration is characterized in that the paths of the near-infrared and visible red wavelengths are different, and a beam splitter is configured with a dichroic prism or a dichroic mirror to separate visible and near-infrared rays, or R, G, B and near-infrared rays. Each wavelength can be isolated.

도 8에서와 같이 가시광선과 근적외선으로 분리된 경우, RGB 컬러 카메라와 근적외선 카메라로 구성되어 가시광선 영상은 RGB 컬러 카메라로 획득하고, 근적외선 영상은 근적외선 카메라로 획득한다. 도 8은 가시광선과 근적외선 분리 검출의 예를 도시한 도면이다.As in FIG. 8, when the visible light and the near-infrared light are separated, the RGB color camera and the near-infrared camera are used. Visible light images are acquired with an RGB color camera, and near-infrared images are acquired with a near-infrared camera. 8 is a diagram illustrating an example of separation detection of visible light and near-infrared light.

도 9에서와 같이, R, G, B, 근적외선으로 분리된 경우, 네 개의 카메라로 구성되어 R, G, B, 근적외선 파장 영상을 각각 획득할 수 있다. 도 9는 R, G, B와 근적외선 분리검출의 예를 도시한 도면이다.As shown in FIG. 9 , when R, G, B, and near-infrared rays are separated, four cameras may be configured to acquire R, G, B, and near-infrared wavelength images, respectively. 9 is a diagram illustrating an example of R, G, B and near-infrared separation detection.

도 9에서와 같이, 네 개의 카메라로 구성되어 R, G, B, 근적외선을 각각 검출하는 경우, 하나의 컬러 카메라로 가시광선을 검출하는 경우와 비교하여 컬러 카메라의 Bayer 필터보다 더 높은 광선 투과율을 가지므로 더 많은 빛을 감도 높게 검출할 수 있고, 각 픽셀에 대해 정확한 R, G 및 B 값을 제공하고 보간이 필요 없기 때문에 Bayer 카메라가 제공하는 값보다 정확하고 더 향상된 공간 정밀도를 제공할 수 있다. As shown in FIG. 9, when R, G, B, and near infrared rays are detected respectively with four cameras, higher light transmittance than the Bayer filter of the color camera is obtained compared to the case of detecting visible light with one color camera. This allows more light to be detected with greater sensitivity, provides accurate R, G, and B values for each pixel, and provides more accurate and better spatial precision than Bayer cameras provide because no interpolation is required. .

영상 처리부(150)는 반사광 영상 중 미리 설정된 형광물질에 대응하는 관심 가시광선 파장의 강도가 비교 가시광선 파장의 강도보다 큰 우세 영역을 추출하고, 영상 출력부(160)는 영상 처리부(150)로부터 전달되는 영상을 출력한다. 도 10은 백색광 영상으로부터 ICG 농도가 높은 녹색 우세 영역 추출의 예가 도시된 도면이다.The image processing unit 150 extracts a dominant region in the reflected light image in which the intensity of the visible ray wavelength of interest corresponding to the preset fluorescent material is greater than the intensity of the comparative visible ray wavelength, and the image output unit 160 is output from the image processing unit 150 . Output the transmitted image. 10 is a diagram illustrating an example of extracting a green dominant region having a high ICG concentration from a white light image.

이때, 형광 물질은 인도시아닌 그린이고 관심 가시광선 파장은 녹색 파장일 수 있다. 또한, 비교 가시광선 파장은 적색 파장을 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 인체 장기의 주요 색깔인 적색보다 우세한 녹색 파장 영역만을 추출함으로써, ICG에 의한 녹색 파장 영역만을 보다 정확하게 추출할 수 있게 된다.In this case, the fluorescent material may be indocyanine green, and the wavelength of visible light of interest may be a green wavelength. In addition, the comparative visible light wavelength may include a red wavelength. According to such a configuration, only the green wavelength region by ICG can be more accurately extracted by extracting only the green wavelength region dominant over red, which is the main color of human organs.

예를 들어, 영상처리장치를 포함하여 RGB 컬러 카메라에서 획득된 R, G, B raw 신호로부터 Green이 우세한 영역을 분석하고 추출하고, 근적외선 형광 영상, 백색광 영상, 백색광 영상에서 농도가 짙은 ICG 부위만 추출된 영상을 각각 또는 오버랩하여 디스플레이할 수 있다. For example, the green dominant region is analyzed and extracted from the R, G, and B raw signals acquired from the RGB color camera including the image processing device, and only the ICG region with high density in the near-infrared fluorescence image, white light image, and white light image The extracted images may be displayed individually or overlapping each other.

백색광 영상에 근적외선 형광 영상과 Green 우세영역 추출 영상을 함께 오버랩한 영상을 제공하는 등 다중 뷰(Multi-View)를 제공하는 것이다. 도 11은 다중 뷰가 제공된 영상 출력부 디스플레이의 예가 도시된 도면이다.It is to provide a multi-view, such as providing an image that overlaps the white light image with the near-infrared fluorescence image and the green dominant region extraction image. 11 is a diagram illustrating an example of an image output unit display provided with multiple views.

다시 말해, 영상처리장치에서 획득된 Red 영상, Green 영상, Blue 영상의 각 픽셀에서 R, G, B 신호를 비교 분석하여 ICG 농도가 높은 Green이 우세한 영역을 추출하고, 이후 근적외선 형광 영상, 백색광 영상, 백색광 영상에서 농도가 짙은 ICG 부위만 추출된 영상을 각각 또는 오버랩하여 디스플레이할 수 있다.In other words, the R, G, and B signals from each pixel of the red image, green image, and blue image acquired by the image processing device are compared and analyzed to extract a region where green with high ICG concentration is dominant, and then a near-infrared fluorescence image and a white light image. , images obtained by extracting only the densely concentrated ICG region from the white light image may be displayed individually or overlapping each other.

이와 같이, 근적외선 형광 영상과 백색광 영상에서 농도가 짙은 ICG 부위만 추출된 영상을 각각 또는 오버랩한 영상을 동시에 의사에게 제공함으로써, 높은 ICG 농도임에도 ICG 형광의 재흡수에 의해 ICG의 형광이 관찰되지 않은 왜곡된 정보를 보완할 수 있으며, 추가적인 ICG의 위치 및 분포 정보를 갖는 개선된 기능영상을 확보할 수 있게 된다. As such, images obtained by extracting only the densely concentrated ICG region from the near-infrared fluorescence image and the white light image, respectively or overlapping images at the same time By providing it to the doctor, it is possible to supplement the distorted information in which ICG fluorescence is not observed by reabsorption of ICG fluorescence even at high ICG concentration, and to secure an improved functional image with additional ICG location and distribution information. do.

백색광 영상 생성부(152)는 내부 광원(112)들의 상대 강도를 반영하여 백색광 영상을 생성한다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 파장에 의한 다양한 영상 정보를 획득하면서도, white balance가 유지된 자연스러운 백색광 영상을 획득할 수 있게 된다.The white light image generator 152 generates a white light image by reflecting the relative intensities of the internal light sources 112 . According to this configuration, it is possible to acquire a natural white light image in which a white balance is maintained while acquiring various image information by different wavelengths.

영상 합성부(154)는 우세 영역의 정보를 이용하여 형광 영상을 변경한다. 예를 들어, Green 우세영역 추출영상을 가지고 오버랩 영상 생성시, Green 우세영역 추출영상에서의 Green 컬러값을 기반으로 형광 세기에 준하는 pseudo 컬러의 영상을 제공하는 것이다. 이와 같은 구성에 의하면, 가시광선에 의한 반사광 영상을 이용하여 형광 영상 자체를 변경함으로써 더욱 직관적인 형광 영상 정보를 획득할 수 있게 된다.The image synthesizer 154 changes the fluorescence image by using information on the dominant region. For example, when an overlap image is generated using an extracted image of a green dominant region, a pseudo color image corresponding to the fluorescence intensity is provided based on the green color value in the extracted image of the green dominant region. According to such a configuration, it is possible to obtain more intuitive fluorescence image information by changing the fluorescence image itself using the image reflected by visible light.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.Although the present invention has been described with reference to some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereto, but should also extend to modifications or improvements of the above embodiments supported by the claims.

100: 기능영상 제공 의료 시스템
110: 광원부
112: 내부 광원
114: 광원 제어부
120: 반사광 영상 검출부
130: 형광 영상 검출부
140: 영상 처리부
150: 영상 출력부
152: 백색광 영상 생성부
154: 영상 합성부
100: functional image providing medical system
110: light source unit
112: internal light source
114: light source control unit
120: reflected light image detection unit
130: fluorescence image detection unit
140: image processing unit
150: video output unit
152: white light image generating unit
154: image synthesizing unit

Claims (9)

가시광선 및 근적외선 여기광을 방출하는 광원부;
상기 가시광선에 의한 반사광 영상을 검출하는 반사광 영상 검출부;
상기 여기광에 의한 형광 영상을 검출하는 형광 영상 검출부;
상기 반사광 영상 중 미리 설정된 형광물질에 대응하는 관심 가시광선 파장의 강도가 비교 가시광선 파장의 강도보다 큰 우세 영역을 추출하는 영상 처리부; 및
상기 영상 처리부로부터 전달되는 영상을 출력하는 영상 출력부를 포함하는기능영상 제공 의료 시스템으로서,
상기 영상 처리부는 상기 우세 영역의 정보를 이용하여 상기 형광 영상을 변경하는 영상 합성부를 포함하며,
상기 영상 합성부는,
상기 관심 가시광선 파장에서의 컬러값을 기반으로 형광의 재흡수에 의한 왜곡을 보정하는 것을 특징으로 하는 기능영상 제공 의료 시스템.
a light source emitting visible light and near-infrared excitation light;
a reflected light image detection unit for detecting a reflected light image by the visible light;
a fluorescence image detection unit that detects a fluorescence image by the excitation light;
an image processing unit configured to extract a dominant region in which an intensity of a visible ray wavelength of interest corresponding to a preset fluorescent material is greater than an intensity of a comparative visible ray wavelength from the reflected light image; and
As a functional image providing medical system comprising an image output unit for outputting the image transmitted from the image processing unit,
The image processing unit includes an image synthesizing unit configured to change the fluorescence image by using the information on the dominant region,
The image synthesizing unit,
A functional image providing medical system, characterized in that the distortion due to the reabsorption of fluorescence is corrected based on the color value at the wavelength of the visible light of interest.
청구항 1에 있어서,
상기 형광 물질은 인도시아닌 그린이고 관심 가시광선 파장은 녹색 파장인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기능영상 제공 의료 시스템.
The method according to claim 1,
The fluorescent material is indocyanine green, and the visible light wavelength of interest is a green wavelength.
청구항 2에 있어서,
상기 비교 가시광선 파장은 적색 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기능영상 제공 의료 시스템.
3. The method according to claim 2,
The comparative visible light wavelength is a functional image providing medical system, characterized in that it includes a red wavelength.
청구항 1에 있어서,
상기 광원부는 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원 및 근적외선 광원의 내부 광원들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능영상 제공 의료 시스템.
The method according to claim 1,
The light source unit includes a red light source, a green light source, a blue light source, and an internal light source of a near-infrared light source.
청구항 4에 있어서,
상기 광원부는 상기 내부 광원들의 상대 강도를 조절하는 광원 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능영상 제공 의료 시스템.
5. The method of claim 4,
The light source unit provides a functional image medical system, characterized in that it further comprises a light source control unit for adjusting the relative intensity of the internal light sources.
청구항 1에 있어서,
피사체로부터 전달된 상기 반사광 영상과 상기 형광 영상의 광경로를 서로 분리하는 경로 분리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능영상 제공 의료 시스템.
The method according to claim 1,
The functional image providing medical system according to claim 1, further comprising a path separating unit that separates the optical paths of the reflected light image and the fluorescent image transmitted from the subject.
청구항 6에 있어서,
상기 경로 분리부는 상기 반사광 영상을 적색 영상, 녹색 영상, 청색 영상으로 더 분리하는 것을 특징으로 하는 기능영상 제공 의료 시스템.
7. The method of claim 6,
The path separator further separates the reflected light image into a red image, a green image, and a blue image.
청구항 5에 있어서,
상기 영상 처리부는 상기 내부 광원들의 상대 강도를 반영하여 백색광 영상을 생성하는 백색광 영상 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능영상 제공 의료 시스템.
6. The method of claim 5,
and the image processing unit includes a white light image generator configured to generate a white light image by reflecting the relative intensities of the internal light sources.
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