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KR20010022813A - 의학용 레이저 안내장치 - Google Patents

의학용 레이저 안내장치 Download PDF

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KR20010022813A
KR20010022813A KR1020007001414A KR20007001414A KR20010022813A KR 20010022813 A KR20010022813 A KR 20010022813A KR 1020007001414 A KR1020007001414 A KR 1020007001414A KR 20007001414 A KR20007001414 A KR 20007001414A KR 20010022813 A KR20010022813 A KR 20010022813A
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laser
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medical
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KR1020007001414A
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케네스올리버
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월랙 오와이
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Abstract

본 발명의 레이저 안내장치는, 레이저광원과 그 광출력에서 레이저광원으로부터 망막 시계장치의 광통로내로 광을 안내하는 레이저광 안내수단을 구비하여 구성된다. 레이저광 위치조정수단은, 상기 광통로내에서 레이저광원으로부터 레이저광의 위치를 이동시키고, 제어수단은, 사용에 있어서 눈의 망막내의 소정 지점 또는 영역에 레이저광을 인가하기 위해서 레이저광원 및 위치조정수단을 제어한다.

Description

의학용 레이저 안내장치{MEDICAL LASER GUIDANCE APPARATUS}
최근, 많은 병의 치료에 도움을 주기 위해서 레이저광이 사용되고 있다. 레이저광의 소정의 응용으로는, 눈병 치료에 있어서 레이저광을 눈의 망막에 인가하는 것이 있다. 통상적으로, 이러한 치료법은 눈의 레이저 치료를 위해서 분리된 위치로의 환자의 이동에 동조하는 펀더스 카메라(fundus camera)나 슬롯램프 또는 유사한 광학 시계장치(optical viewing device)를 사용하는 눈의 예비검사를 포함한다. 이러한 치료법에 있어서는, 펀더스 카메라에 의해 촬영된 사진의 현상 및 이러한 사진을 분석하는데 요구되는 시간을 고려하여, 흔히 초기 검사 후 수일 또는 수주일 동안 레이저가 인가된다. 더욱이, 레이저 치료가 시작되면, 치료되는 망막과 초기 사진의 비교의 필요성에 기인하여 치료는 시간 소모적이고 환자에게 괴로움을 주게 됨에 따라 다수의 기간이 요구될 수 있다. 이는 시술자 및 환자를 피곤하게 하고, 인내하기 어려운 긴 치료 기간을 야기시킨다.
상기 문제점을 극복하기 위해서, 펀더스 카메라가 레이저 치료장치와 통합되는 것이 제안된다. 이러한 시스템은, 초기 검사와 동일 시간에서 망막의 레이저 치료가 수행되는 것을 가능하게 하는 반면, 결합된 카메라 및 레이저 인가장치를 제공하기 위한 다수의 구성요소에 기인하여 고비용을 요구한다. 이는, 치료기관에서 현재의 펀더스 카메라나 슬롯램프 또는 유사한 장치를 이들 새로운 결합된 치료장치로 교한하는 것을 꺼리게 된다는 것을 의미한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 의학용 레이저 안내장치에 관한 것이다.
도 1은 공지의 펀더스 카메라의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 안내장치의 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 컴퓨터 제어 안내장치의 개략적인 블록도,
도 4는 본 발명에 채용될 수 있는 회절 광엘리먼트의 동작을 나타낸 도면,
도 5는 도 4에 나타낸 회절 광엘리먼트를 채용하는 장치를 위한 치료 형판을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 채용될 수 있는 화상 인식기술의 실시예를 나타낸 개략도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 의학용 레이저 안내장치는, 레이저광원과,
그 광출력에서 레이저광원으로부터 망막 시계장치의 광통로 내로 광을 안내하기 위한 레이저광 안내수단,
상기 광통로 내에서 레이저광원으로부터의 레이저광의 위치를 이동하기 위한 레이저광 위치조정수단 및,
사용에 있어서, 눈의 망막의 소정 지점 또는 영역에 레이저광을 인가하기 위해서 레이저광원 및 위치조정수단을 제어하기 위한 제어수단을 구비하여 구성된다.
본 발명에 따른 장치와 함께, 현재의 망막 시계장치는, 시계장치에 외부적으로 부착될 수 있는 장치로서 대체될 필요가 없게된다. 시술자는, 펀더스 카메라의 대안렌즈나 슬릿램프 또는 유사한 시계장치를 통해 망막을 봄으로써, 레이저광원에 의해 방사된 낮은 수준의 레이저광의 위치를 볼 수 있고, 제어수단에 적정한 명령을 인가함으로써 환자의 망막의 선택된 지점 또는 영역에 레이저광의 치료 수준을 인가할 수 있다.
한편, 비디오 카메라가 시계장치의 대안렌즈에 부착될 수 있다. 용이하게 보기 위해서, 비디오 카메라 출력이 비디오 모니터상에 디스플레이될 수 있다. 이들 장치와 함께 마우스나 트랙볼 또는 제어수단에 연결된 출력과 같은 단순한 동작에 의해 망막상에서 어느 지점이 레이저 치료를 위해 선택될 수 있다. 이러한 장치와 함께, 시술자로부터 선택된 지점 또는 영역 데이터를 수신하고 카메라로부터의 비디오 데이터를 사용하여 망막을 트랙하며 요구되는 치료 수준 레이저광을 출력하는 실시간 또는 실시간에 가까운 화상 인식수단을 제공함으로써 레이저의 반자동 제어가 가능하다. 이 반자동 장치는, 시술자의 능력 밖의 소정 속도 및 정확성으로 환자의 망막의 이동을 보상할 수 있는 장점을 갖는다.
치료시간 및 환자의 불편함을 감소시키기 위해서, 회절 광엘리먼트가 안내장치의 광통로 내에 위치되어 단일의 1차 레이저빔으로부터 선택된 영역에 걸처 치료의 속도를 증가시키는데 사용될 수 있는 2차 치료빔 어레이를 생성시킬 수 있다.
레이저광원은, 질량과 크기 및 소비전력을 감소시킬 수 있는 튜브 레이저나 고체상태 레이저 또는 다이오드 레이저일 수 있다. 레이저광 위치조정수단은 갈바노메터(galvanometer) 및 거울장치일 수 있고, 음향-광학장치를 포함할 수도 있다. 레이저광 위치조정수단이 채용되어 펄스 조작방법으로 광을 시계장치 광통로로부터 이격시켜 안내함으로써 레이저광원으로부터 방사된 광을 변조시킬 수 있다. 대안적으로, 레이저광원이 펄스조작될 수 있다.
도 1은 치료되는 눈(3)의 망막을 검사하기 위해 채용된 공지의 펀더스 카메라(1)를 나타낸다. 눈(3)에 광(光)을 조명하는 조명용 광원(2)이 제공되는 바, 이 광은 반사되어 시계용 대안렌즈(4) 및 카메라(5)를 향한다. 망막 사진이 촬영될 때는, 플래시광(2)이 활성화되고 광출력부(20)에 더 부착된 카메라(5)에 의해 사진이 촬영된다. 카메라(5) 및 대안렌즈(4)를 통한 깨끗한 시계를 위해서 초점조정시스템(7)이 제공되어 망막의 화상의 초점을 맞춘다.
도 2는 도 1의 공지의 펀더스 카메라(1)와 관련되어 동작되는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 대응되는 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙였다. 이 실시예는 슬릿램프 혹은 유사한 망막 시계장치와 관련되어 동작되는 것으로 적용될 수 있다. 광연장부(9)가 펀더스 카메라(1)의 광출력부(20)에 부착된다. 광연장부(9)는 1/2의 은이 증착된 거울(9)과 렌즈(11)를 구비하여 구성된다. 거울(10)은 레이저광원(12)으로부터 펀더스 카메라(1)의 광통로 내로 그리고 눈(3)의 망막으로 광을 안내하도록 배열되고, 펀더스 카메라(1)로부터의 광이 광출력부(20)에 부착된 카메라로 전달되도록 허락한다.
이 실시예에 있어서, 레이저광원(12)은 목표 레이저광원(12a)과 메인 펄스 레이저광원(12b)을 구비하여 구성된다. 그러나, 2개의 다른 전력 수준에서 동작하는 단일 레이저광원이 채용될 수도 있다. 이 실시예에 있어서, 목표 레이저광원은 HeNe 혹은 적색 다이오드 레이저일 수 있고, 메인 펄스 레이저광원은 아르곤 혹은 NdYg 레이저일 수 있다. 안전한 광수준만이 눈(3)에 인가되도록 보장하기 위해서, 선택적인 전력 계측기(21)가 레이저광의 수준을 감시한다.
레이저광원(12)으로부터의 광은 다이크로익 거울(13)을 경유하여 제어수단(15)의 제어하에 있고 2개의 X, Y의 갈보 거울(14a,14b;galvo mirror)을 구비하여 구성되는 레이저광 위치조정수단(14)으로 안내된다. 이러한 장치는 광통로상에 놓인 음향-광학장치(acousto-optical device)에 의해 대체될 수 있다. 광위치조정수단(14)이 조정되어 펀더스 카메라(1)의 광통로 내에서 레이저광원(12)으로부터의 광을 위치조정하고 눈의 망막상의 광의 위치를 제어한다. 이 실시예의 레이저광원(12)은 치료광원(12a)과 목표광원(12b)을 구비하여 구성된다. 선택적인 회절엘리먼트(16)가 레이저광원(12)으로부터의 광통로 내에 위치된다. 이하, 이 선택적인 회절엘리먼트(16)의 동작이 기재된다.
사용에 있어서, 레이저광원(12)으로부터의 광은 광연장부(9)를 경유하여 카메라(1)를 통해 통과하여 눈(3)의 망막으로 가고, 대물렌즈(8)를 경유하여 펀더스 카메라(1) 내로 되돌아온다. 그 다음, 광은 대안렌즈(4) 또는 광연장부(9)를 경유하여 통과하여 비디오 카메라(5)를 향한다. 이 경우, 비디오 카메라(5)의 출력은 컴퓨터 시스템을 경유하여 제어수단(15)에 연결될 수 있으며, 대안적으로 디스플레이로 간단하게 출력할 수도 있다.
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 장치의 전체 동작이 기재된다. 도 1 및 도 2에 참고로 기재된 구성요소에 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙였다. 이 실시예에서는 제어수단(15)으로부터의 출력을 수신하고 비디오 카메라(5)에 의해 수신된 화상을 디스플레이하기 위한 모니터(18)가 제공된다. 키보드(19) 및/또는 마우스(20)나 조이스틱 또는 풋 패달(foot pedal)과 같은 구성요소일 수 있는 사용자 입력수단(19,20)이 제공될 수 있다. 도 3에 나타낸 실시예는 다수의 치료를 위한 선택사항을 제공한다. 제1선택사항은 제어수단(15)에 의한 치료의 완전한 제어이다. 이러한 선택사항과 함께, 레이저 위치조정수단(14)이 레이저광을 눈(3)의 망막에 인가함과 더불어 제어수단이 치료에 관한 데이터를 수신하고, 레이저광원(12)의 출력을 제어한다. 눈의 망막상의 형상에 대한 레이저광원으로부터의 광의 위치를 감시하고 망막의 위치를 트랙하기 위해 적당한 실시간 화상 인식 소프트웨어를 사용하는 제어수단(15)이 적용된다.
또한, 이 실시예는 모니터(18)상에 디스플레이된 지점 또는 영역을 시술자가 선택함으로써, 망막상의 소정 지점 또는 영역이 치료를 위해 선택되는 반자동 처리를 가능하게 한다. 선택이 완료되면, 레이저광원(12)으로부터의 레이저광의 요구되는 수준의 인가에 의해 선택된 지점 또는 영역을 제어수단(15)이 치료한다.
또한, 이 실시예의 장치와 함께 다른 선택사항이 가능하다. 이 선택사항은, 레이저 위치조정수단(14)의 직접 제어에 의한 레이저광의 실제 위치조정 및 요구되는 레이저광원(12)의 펄스 적용을 수반하는 시술자에 의한 망막의 개별 지점 혹은 영역 선택을 제공한다.
도 4는 도 2에 나타낸 선택적인 회절 광엘리먼트(16)를 나타낸다. 이 광 회절엘리먼트(16)는, 이 경우 3대3의 매트릭스인 레이저빔 어레이(31) 내로 단일 레이저빔(30)을 회절시킨다. 다른 크기의 매트릭스가 생성될 수 있다. 이 회절 광엘리먼트(16)의 준비는, 치료 처리의 속도를 증가하고 환자의 불편함을 감소시키는 단일 적용내의 다중 지점에 레이저광을 인가할 수 있게 한다. 3대3 회절 광엘리먼트(16)와 함께 도 5에 도시된 바와 같이, 8개의 분리 펄스의 인가가 인가지점 A 내지 H의 8개의 어레이를 제공하는 바, 회절 광엘리먼트(16)가 제공될 때 망막의 큰 영역을 덮을 수 있다.
장치는, 공간적으로 또는 임시로 광의 인가를 무작위화하거나 흩트러뜨리는 레이저 제어 알고리즘을 선택된 치료부분과 통합시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 장치와 관련하여 사용될 수 있는 하나의 화상인식 처리의 실시예를 나타낸다. 제어수단(15)에 의해 수행되는 이 처리는 망막상의 기준지점으로서 광신경의 윤곽을 채용하고(대안적인 기준이 시술자에 의해 채용될 수 있음에도 불구하고), 매치가 이루어질 때 까지 비디오 카메라(17)의 출력을 통해 탐색한다. 그 다음, 제어수단(15)은, 광신경 위치 또는, 예컨대 눈 정맥과 같은 망막 화상의 다른 해부학적인 형태 내로 잠금 및 수반됨으로써 무의식 및 의식적인 눈 운동을 통해 망막(3)의 위치를 트랙할 수 있다. 이 처리는 본 발명을 채용할 수 있고, 또한 레이저 치료 및 적당한 화상 포착 처리 및 레이저 제어회로를 채용하는 소정의 결합된 망막 시계장치에 채용될 수 있다. 본 실시예의 처리는, 다음의 교차 관계 함수를 채용한다.
Rft(u,v)= ΣM X=-MΣN y=-Nf(x,y)·t(x-u,y-v)
여기서, 화상 F(F,Y) 및 형판 T(Y)이 각각 포착되고 생성된다. 대안적인 함수가 채용될 수도 있다.
화상(F)의 부분이 T와 정확하게 동일한 형판(T)에 있을 때, 이 함수가 최대이다. 그 다음, 항 Rft(u,v)/Rtt(u,v)를 계산함으로써 0 내지 1의 범위를 갖는 단순하며 가장 양호한 측정을 형성할 수 있다.
여기서, 소정의 매치가 이루어질 때나 전에 Rtt가 계산된다.
기준화상(및 대응하는 형판)으로부터 현재 포착된 화상의 편차는, 기본적으로 편차의 평가인 다수의 X 및 Y 차원의 수를 생성한다. 그 다음, 이 수는 레이저광 반사수단을 구동하여 선택된 목표에 레이저빔을 정확하게 정렬시키기 위해 채용될 수 있다.
이 처리는, 치료의 자동화되거나 미리 저장된 치료 데이터 경로가 요구될 때, 특히 유용하다.
본 발명의 전체 제어가, 소정의 적당한 컴퓨터 또는 마이크로 프로세스 기초된 시스템인 제어수단(15)에 의해 제공될 수 있다. 예컨대, 적정한 소프트웨어 및 제어 인터페이스와 연관된 PC나, 애플 매킨토시 또는, 다른 워크스테이션 시스템이 있다. 이는, 시스템의 제어가 높은 신뢰성 및 상대적으로 낮은 비용으로 실현될 수 있다는 것을 의미한다.

Claims (9)

  1. 레이저광원과,
    그 광출력에서 레이저광원으로부터 망막 시계장치의 광통로 내로 광을 안내하기 위한 레이저광 안내수단,
    상기 광통로 내에서 레이저광원으로부터의 레이저광의 위치를 이동하기 위한 레이저광 위치조정수단 및,
    사용에 있어서, 눈의 망막의 소정 지점 또는 영역에 레이저광을 인가하기 위해서 레이저광원 및 위치조정수단을 제어하기 위한 제어수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 의학용 레이저 안내장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시계장치의 대안렌즈에 비디오 카메라가 부착되는 것을 특징으로 하는 의학용 레이저 안내장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사용자에 의한 망막상의 지점의 선택을 허용하기 위한 사용자 입력장치를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 의학용 레이저 안내장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 화상인식수단과,
    화상인식수단에 기초된 망막의 위치를 트래킹하기 위한 망막 트래킹 수단을 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 의학용 레이저 안내장치.
  5. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 안내장치의 광통로 내에 회절 광엘리먼트를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 의학용 레이저 안내장치.
  6. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저광원이 다이오드 레이저인 것을 특징으로 하는 의학용 레이저 안내장치.
  7. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저광 위치조정수단이 갈바노메터 구동 거울을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 의학용 레이저 안내장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저광 위치조정수단이 음향-광학장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 의학용 레이저 안내장치.
  9. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저광 위치조정수단이, 사용에 있어서 망막에 인가된 광의 펄스 조정이 가능하게 배열된 것을 특징으로 하는 의학용 레이저 안내장치.
KR1020007001414A 1997-08-14 1998-07-23 의학용 레이저 안내장치 Withdrawn KR20010022813A (ko)

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