광 산란 감소 물질을 이용한 레이저 스페클 영상의 대조도 개선에 관한 연구

Abstract

[한글]레이저 스페클 영상 기법은 전 영역, 실시간, 비접촉, 비침습적, 사용의 용이성으로 인해 혈류를 측정하는데 많이 사용되고 있다. 그러나 레이저 스페클 영상은 낮은 관류 영상 대조도로 인해 피하 심부의 혈류 측정에 제약이 있다. 그 동안 많은 연구에서 관류 영상 대조를 향상시키기 위해 많은 방법들이 제시되었다. 이러한 방법들은 영상의 대조도 향상에 어느 정도 효과를 보였지만 근본적인 해결책이 되지 못했다. 레이저 스페클 영상의 관류 영상 대조도가 낮은 근본적인 원인은 생체 조직에서 발생하는 산란효과로 인한 레이저의 낮은 투과 깊이에서 기인하기 때문이다. 본 연구는 생체 조직에서 일어나는 산란을 최소화하여 레이저의 투과 깊이를 증가시킴으로써 레이저 스페클 영상 장치의 관류 영상 대조도를 향상시키는 방법을 제시하였다. 레이저의 투과 깊이를 증가시키기 위하여 물리·화학적 방법이 사용되었다. 생체 조직의 산란을 최소화하기 위하여 광 산란 감소 물질이 피부에 국소적으로 적용되었고, 피부에 대한 광 산란 감소 물질의 경피 침투 시간을 단축시키기 위하여 미세바늘 방법이 함께 사용되었다. 광 산란 감소 물질과 미세바늘 방법의 사용으로 인한 레이저 스페클 피부 영상의 관류 대조도 향상 효과를 확인하기 위하여 in-vitro와 in-vivo실험을 진행하였고, 실험 결과 레이저 스페클 영상의 관류 대조도가 향상되는 것을 확인하였다.

[영문]Laser speckle imaging modality is one of widely used methods to evaluate blood flow because of full-field, real time, non-contact, non-invasive and its simplicity. However, laser speckle imaging has a limitation in the evaluation of subcutaneous blood flow due to its low perfusion image contrast. In many studies, various methods have been tried to enhance the image contrast. Such methods presented positive results in some degree. However, it could not be fundamental solutions due to low penetration depth of lasers restricted by optical tissue scattering property. This study suggests a method to enhance the perfusion image contrast of laser speckle imaging modality by increasing the penetration depth of lasers. An optical clearing agent was topically applied on skin treated with micro-needle roller in order to reduce the time period of optical tissue clearing and therefore, enhance the penetration depth of laser. In this study, we investigated the effect of glycerol and micro-needling methods in the contrast enhancement of laser speckle perfusion image and presented the results of in-vitro and in-vivo animal experiment.