생명 과학 및 의료 기기

OCT

광학이 지원하는
OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY

OCT(Optical Coherence Tomography, 광간섭단층촬영)는 조사 대상 피사체와 기준 옵틱에서 수신된 간섭 신호로부터 단면 이미지를 생성하는 비침습적 고해상도 광학 이미징 기술입니다. OCT는 의료 분야에서 조직 구조를 직접 시각화하기 위해 실시간으로 2D 및 3D 체내 이미지를 얻는 데 널리 사용됩니다.

OCT는 망막 조직의 구조 및 형태 변화를 정량적으로 분석하여 시력 저하나 당뇨병성 망막병증을 유발하는 AMD(Age-related Macular Degeneration, 퇴행성 황반 변성) 같은 안과 질환의 진단을 개선합니다. 또한 망막 두께와 바이오마커를 정량화하여 질병 진행 여부를 확인함으로써 OCT를 통해 치료 효과를 추적할 수 있습니다. OCT는 심장학 분야에서 심장마비 발생 가능성을 예측하는 데 활용될 수도 있습니다. 심장마비의 주요 원인 중 하나는 파열된 지방 플라크나 칼슘이 동맥 내벽에 쌓여 혈류를 차단하는 동맥경화증입니다. OCT는 5 - 7µm의 이미지 해상도로 동맥 내벽의 플라크를 시각화하여 플라크의 크기, 모양, 위치를 파악함으로써 파열 직전인 취약한 플라크를 조기에 발견할 수 있습니다. 안과학 및 심장학 분야 모두에서 퇴행성 질환을 조기에 정확하게 진단하는 능력은 치료 효과를 높이고 많은 불치병의 세포 진행 과정 및 경로를 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다.

에드몬드옵틱스는 플레이트 및 큐브 빔스플리터, 광대역 유전체 미러, 렌즈, 조명, Lumedica Benchtop OCT Imaging System 등 OCT 시스템에 적합한 다양한 광학 부품을 공급합니다.

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OCT - 개요 & 일반적인 빔 경로

OCT는 강력한 의료 이미징 기술이며 빛을 사용하여 생체 조직 내의 산란으로부터 고해상도 3D 이미지를 생성합니다. 근적외선을 이용한 단순 간섭법 기반을 원리로 하여 생체의 매질을 효과적으로 투과할 수 있습니다. 깊은 투시력과 해상력을 위해 다른 기술을 적용할 수도 있기 때문에 OCT는 대개 다중 모델을 더욱 정밀하게 촬영할 수 있도록 기타 기술 장비와 결합해서 사용하기도 합니다.

오늘날에는 안질환을 치료하는 데 사용되는 여러 종류의 첨단 진단 기술이 존재합니다. 더욱 다양해진 진단법과 기술 장비가 진보한 광학 기술과 합쳐지면서, 안질환을 적절한 시기에 정확하게 진단할 수 있게 되면서, 불치병에 대한 더 많은 정보와 치료법에 관한 길을 얻을 수 있게 되었습니다.

라식

라식은 시력 교정술로 개발된 레이저 안과 수술입니다. 이러한 방식은 근시와 난시를 교정하는 외과적 굴절 수술로서 레이저를 이용해 각막의 형태를 새롭게 만들어 시력을 향상시킵니다.

안과학

의학 분야의 일부로서 눈의 해부학, 연구 및 질병을 다룹니다. 눈은 여러 중증 질환을 진단하는 데 선도적 역할을 하는 지표 중 하나입니다. 검진이 쉽고 투과율이 매우 높기 때문에 OCT와 같은 다양한 시스템과 기술을 이용해 비침습적 의료 영상 촬영이 가능해지면서 눈은 가장 적합한 의학적 지표가 되었습니다.

생체 계측 / 홍채 인식

자동 생체 인식 감별에는 수학적 알고리즘이 적용되어 개개인의 홍채/눈동자를 정확하게 인식하고 감별할 수 있게 해줍니다. 이러한 유형의 생체 인식은 눈동자가 고유의 패턴을 가지고 있고 시간이 지나도 안정된 모습을 보여주기 때문에 신뢰성이 높은 기술입니다. 따라서, 멀리 떨어진 곳에서도 눈을 인식하고 감별할 수 있게 되었습니다.

비구면 렌즈

비구면 렌즈는 구면이나 원통형이 아닌 형태로 이루어진 표면을 특징으로 하며, 렌즈의 중심에서부터 반지름이 변화하는 곡률 반경을 가지고 있습니다. 비구면 렌즈의 주요 장점으로는 구면 수차를 보정하는 능력과 높은 해상도의 이미지를 생성하는 능력이 있습니다. 이러한 렌즈는 OCT, 생체 계측, 라식 수술과 같은 다양한 기술과 함께 사용됩니다.

그림 1: 구면 및 비구면 표면 옵틱 비교

그림 2: 구면 렌즈(왼쪽) vs 비구면 렌즈(오른쪽)의 구면 수차

구조, 이점 및 제조 방법
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TECHSPEC^® Aspherized Achromatic Lenses
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TECHSPEC^® Plastic Hybrid Aspheric Lenses
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아크로매틱 렌즈

아크로매틱 렌즈는 2개의 광학 요소를 접합한 구조로 색 수차와 구면 수차의 영향을 제한하도록 설계되었습니다. 전체 스펙트럼을 활용하는 Fundus 카메라나 광대역 OCT 시스템과 같은 다양한 기기에서 안구 상태를 진단하는 데 사용됩니다.

그림 3: 평면-볼록(PCX)를 사용할 경우와 아크로매틱 렌즈를 사용할 경우의 다색(polychromatic) 이미징 비교

아크로매틱 렌즈와 이 렌즈의 장점
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TECHSPEC^® YAG-BBAR Coated Achromatic Lenses
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TECHSPEC^® Mounted Achromatic Lens Pairs
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표준 단일 렌즈 & 옵틱

불확실한 케이스에는 표준 옵틱을 이용해보세요! 표준 옵틱은 프로토타입을 설계/제작하는 데 여러 장점을 제공합니다. 표준 광학 부품은 맞춤형 광학 부품보다 가격이 저렴하고 상시 재고 보유로 납기가 짧아 업무 효율을 높일 수 있는 등 여러 장점을 가지고 있습니다.

그림 4(왼쪽): 흑백 조명을 사용하여 빛의 초점을 맞추거나 시준하는 어플리케이션에 적합한 표준 솔루션인 평면-볼록(PCX) 단일 렌즈

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표준 광학 부품으로 설계하기
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TECHSPEC^® λ/20 PCX Lenses
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TECHSPEC^® Beam Shaping PCX Cylinder Lenses
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사례 연구:

그림 5: Forus Health사의 3nethra 장비. 치료 가능한 실명을 전 세계적으로 예방하는 데 큰 역할을 함

Forus Health

Forus Health는 에드몬드옵틱스의 광학 설계 전문성과 표준 광학 부품을 활용하여 3nethra를 개발했습니다. 이 장비는 저렴한 비용으로 인도에 공급되는 휴대용 안과 장비이며, 예방 가능한 안질환을 진단하는 데 사용됩니다. 또한, 인구 대비 안과 전문의가 턱없이 부족한 인도 현지 상황에서 백내장, 녹내장, 당뇨병성 망막병증, 시력/각막 질환을 발견하고 예방하는 데 결정적인 역할을 하고 있습니다.

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안질환

아래의 사진들은 첨단 진단 기술로 발견할 수 있는 대표적인 안질환입니다. 이와 같은 질환들은 노화, 외상 등 발생 원인이 다양하지만, 광학 산업의 발전 덕분에 조기 발견이 훨씬 수월해졌습니다. 특히 진단 기술의 혁신은 의료 기술과 장비의 소형화와 정밀화를 이끄는 기폭제가 되었으며, 그 결과 빠르게 사용할 수 있는 휴대용 기기의 보급이 가능해졌습니다.

당뇨병성 망막병증

당뇨에 의해 유발되는 망막망막은 안구 후부에 있는 얇은 층이며 빛을 감지하는 세포들로 구성되어 있습니다. 이러한 세포들은 시신경에서 뇌로 전달되는 신경 자극을 유발하여 시각적 이미지를 형성하고 이를 눈에 보이게끔 합니다. 빛에 민감하게 반응하는 세포는 광수용체라고 합니다. 손상은 종종 실명으로까지 이어지곤 합니다. 미국 내 신규 실명 사례의 약 12%를 차지하는 이 질환은 장기 당뇨 환자의 약 80%에서 나타납니다.

AMD

AMD(Age-related Macular Degeneration, 퇴행성 황반 변성)는 시야의 중심부가 흐려지거나 시력을 상실하는 안질환입니다. 이러한 질환은 망막의 황반 내에 있는 광수용체광수용체는 망막에서 발견되는 일종의 뉴런이며, 빛을 신호로 전환하여 뇌에서 이미지로 처리하도록 합니다. 2가지(rod, cone) 타입의 광수용체 세포들은 동시적으로 상호작용하면서 시각화된 이미지를 만들어냅니다. 가 손상을 입어서 발생하나, 총체적 실명으로까지 이어지는 경우는 굉장히 드뭅니다. AMD는 사물을 선명하게 관찰할 수 있는 시력을 급속히 감퇴시키거나 실명을 유발하기도 합니다.

녹내장

녹내장은 시신경시신경은 망막의 광수용체에서 생성되는 전기적 충격을 뇌로 전달하는 감각신경섬유이며 뇌는 이러한 충격을 처리합니다. 손상과 시력 상실 초래하는 안질환입니다. 특히 시력 저하가 매우 서서히 점진적으로 진행되기 때문에 질환을 인지하지 못하고 방치하다가 치료 시기를 놓치는 경우가 많습니다. 현재 녹내장은 전 세계 실명 원인 2위를 차지하는 질환입니다.

백내장

안구 내 수정체수정체는 유연하면서도 투명한 조직으로 홍채와 동공 바로 뒤에 위치합니다. 또한, 망막 위에 빛의 초점을 맞추며 눈이 갖는 초점력의 25% - 35%를 제공합니다. 수정체는 굴곡진 형태를 조절하면서 빛의 초점을 맞춥니다. 의 혼탁 현상은 시력 상실을 유발합니다. 대부분의 경우 노화에 의해 발병하지만, 외상이나 질병에 의해서도 발생할 수 있습니다. 백내장은 전 세계 실명 원인의 절반을 차지합니다.

생명 과학 및 의료 기기

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OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY

OCT - 개요 & 일반적인 빔 경로

라식