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제안 방법
- 65 dB라는 결과값을 도출하였다. OCT 시스템을 평가하기 위한 다른 방법으로 해상도를 측정하였다. 직경이 6 µm인 탄소섬유와 거울을 통해 데이터를 획득하여 횡방향과 축방향 해상도를 구하고 이론적 계산값과 비교하였다.
- OCT-PAM 시스템으로 동시에 한 샘플의 이미지를 획득하기 위해서 다이크로익 미러를 시스템에 적용하였다. 다이크로익 미러는 서로 다른 경로를 통해 들어오는 두 개의 빛을 하나로 합쳐주는 역할을 한다.
- 본 시스템에서는 1064 nm의 PAM 빔은 투과하고 800 nm 의 OCT 빔은 반사를 하도록 설치하였고, 다이크로익 미러를 지난 두 개의 빔은 하나로 합쳐서 같은 광 경로를 지난다. 같은 경로를 가진 두개의 빔을 대물 렌즈를 사용하여 최종적으로 샘플에 집적시켰고 모터 스테이지(THORLABS, Z8255B )를 이용하여 3차원 이미지 획득이 가능하도록 설계하였다.
- 이 시스템의 해상도를 측정하기 위해 탄소 섬유를 이용하여 실험을 수행하였고, 사용된 탄소 섬유의 직경은 약 6 µm 이다. 더불어 개발된 시스템에 서로 다른 모발 샘플을 사용하여 이미지를 획득하는 실험을 진행하였다. 이 실험에 사용된 사람의 모발은 다양한 세포 구조의 층으로 형성되어 50~100 µm 의 직경을 가지는 특징을 지닌다[20,21].
- PAM은 이미지를 획득하고자 하는 대상에 광원의 빛 에너지가 흡수되면 열적 탄성 팽창이 일어나고, 이 후 음향 신호가 발생되는데 이 신호를 검출해 이미지를 형성한다. 두 시스템을 통합하고 각 시스템의 이미지 형성 원리 차이를 색이 다른 모발을 이용해 확인하였다. OCT에서 획득한 이미지는 두 개의 검은색 모발의 교차 샘플, 검은색과 흰색 모발의 교차 샘플 모두 모발의 색에 관계없이 머리카락이 교차된 형태로 나타남을 확인할 수 있다.
- 다이크로익 미러는 서로 다른 경로를 통해 들어오는 두 개의 빛을 하나로 합쳐주는 역할을 한다. 본 시스템에서는 1064 nm의 PAM 빔은 투과하고 800 nm 의 OCT 빔은 반사를 하도록 설치하였고, 다이크로익 미러를 지난 두 개의 빔은 하나로 합쳐서 같은 광 경로를 지난다. 같은 경로를 가진 두개의 빔을 대물 렌즈를 사용하여 최종적으로 샘플에 집적시켰고 모터 스테이지(THORLABS, Z8255B )를 이용하여 3차원 이미지 획득이 가능하도록 설계하였다.
- 본 실험에 사용되는 OCT-PAM 시스템의 성능을 평가하기 위해 각각 시스템의 해상도를 평가하였다.
- 본 연구에서는 OCT와 PAM을 결합하여 동시 이미지 획득이 가능한 시스템을 개발한 후 각각의 성능을 평가하였으며, 빛의 흡수도 차이를 가지는 색이 다른 두 모발을 이용하여 OCT와 PAM 영상을 동시에 획득하여 각각의 시스템을 검증하였다.
- 본 연구에서는OCT-PAM 시스템을 이용하여 사람의 두피에서 채취한 모발의 이미지를 동시에 획득하였다. 이 연구를 위해 개발된 시스템은 OCT와 PAM을 결합한 것으로, OCT는 대상의 단면 이미지를 형성할 수 있는 장치이며 간섭원리를 이용해 샘플의 내부 구조를 확인할 수 있다.
- 실험에 사용된 OCT의 성능 평가를 위해 신호 대 잡음비(SNR), 횡방향 해상도, 축방향 해상도를 측정하였다. 본 실험에서는 신호 대 잡음비(SNR)을 측정하기 위해 샘플의 빛이 집적되는 위치에 거울을 설치하여 데이터를 획득하였다.
- 연구에서는 OCT와 PAM 이미지를 동시에 획득할 수 있는 시스템을 개발하였고, 그 시스템을 통해 OCT와 PAM의 머리카락 샘플 이미지를 획득하였다. 아래의 그림 4는 본 실험의 결과를 통해 얻은 데이터로 형성한 이미지로써, OCT와 PAM 각각의 이미지를 나타낸다.
- 실험에 사용된 모발은 검은색 모발과 흰색 모발로써 첫 번째 샘플은 그림 4(a)에 제시한 것처럼 두 개의 검은색 모발(여성, 18세) 을 십자 모양으로 교차시킨 것이다. 이 교차된 샘플을 OCT-PAM 시스템에 적용해 동시에 이미지를 획득하였다. 사용된 모발 각각의 직경은 약 98 µm로 동일하다.
- 대물렌즈(THORLABS, LSM02-BB)에 입사한 빛은 샘플 표면에 집적되고, 입사된 펄스 레이저에 의해 생성된 음향 신호는 초음파 트랜스듀서를 통해 검출된다. 이 시스템은 발생한 음향 신호를 위에서 측정하는 투과형 구조로 설계하였다[19]. 트랜스듀서를 통해 검출된 신호는 앰프를 거친 후 증폭되어 컴퓨터의 PCI digitizer(ZTEC, ZT4421)를 통해 신호가 받아들여진다.
- 본 연구에서는OCT-PAM 시스템을 이용하여 사람의 두피에서 채취한 모발의 이미지를 동시에 획득하였다. 이 연구를 위해 개발된 시스템은 OCT와 PAM을 결합한 것으로, OCT는 대상의 단면 이미지를 형성할 수 있는 장치이며 간섭원리를 이용해 샘플의 내부 구조를 확인할 수 있다. PAM은 이미지를 획득하고자 하는 대상에 광원의 빛 에너지가 흡수되면 열적 탄성 팽창이 일어나고, 이 후 음향 신호가 발생되는데 이 신호를 검출해 이미지를 형성한다.
- 직경이 6 µm인 탄소섬유와 거울을 통해 데이터를 획득하여 횡방향과 축방향 해상도를 구하고 이론적 계산값과 비교하였다.
대상 데이터
- 사용된 모발 각각의 직경은 약 98 µm로 동일하다. 두 번째 실험은 그림 4(b)와 같이 검은색 모발(여성, 16세)과 흰색 모발(남성, 54세)을 십자 모양으로 교차시킨 샘플을 사용하여 OCT-PAM 이미지를 획득하였다. 사용된 검은색 모발의 두께는 약 101 µm 이고 흰색 모발의 두께는 약 89 µm 이다.
- PAM의 광학적 해상도를 평가하기 위해 본 연구에서는 6 µm 탄소섬유를 이용하였다.
- 기준단과 샘플단으로 들어간 빛은 콜리메이터와 대물렌즈를 지난 후 거울 및 샘플로 입사되고, 이 후 역산란 되어 나온 빛이 분광계(Spectrometer)로 들어간다. 본 시스템의 분광계는 콜리메이터, 회절격자, 대물렌즈, 라인스캔카메라(Basler spL2048-140 km)으로 구성된다. OCT 시스템의 신호 처리부는 라인 스캔 카메라에 전달된 신호를 수집하는 프레임 그레이버(National Instrument, NI PCIe-1429)로 구성된다.
- 본 실험에서는 두 가지 샘플을 이용하여 개발한 OCT-PAM 시스템에 적용하여 이미지를 획득하였다. 실험에 사용된 모발은 검은색 모발과 흰색 모발로써 첫 번째 샘플은 그림 4(a)에 제시한 것처럼 두 개의 검은색 모발(여성, 18세) 을 십자 모양으로 교차시킨 것이다.
- 실험에 사용된 OCT의 성능 평가를 위해 신호 대 잡음비(SNR), 횡방향 해상도, 축방향 해상도를 측정하였다. 본 실험에서는 신호 대 잡음비(SNR)을 측정하기 위해 샘플의 빛이 집적되는 위치에 거울을 설치하여 데이터를 획득하였다. 획득한 데이터는 매트랩(Matlab) 소프트웨어로 설계한 SNR을 구하는 프로그램에 적용하였고 그 결과 약 90.
- 사용된 검은색 모발의 두께는 약 101 µm 이고 흰색 모발의 두께는 약 89 µm 이다.
- 본 실험에서 사용된OCT-PAM 시스템의 구성도는 그림 1에 나타내었다. 이 시스템 중 PAM은 중심 파장이 1064 nm인 Q-스위치 펄스 레이저(Team photonics, SNP-20F-100)를 이용하였다. 펄스 레이저의 출력 광원은 광분배기에 의해 분리되어 한 빛은 샘플로 입사되고, 다른 한 빛은 샘플에서 나온 음향 신호를 동기화시키기 위해 광 검출기(THORLABS, SM05PD5A)로 들어간다.
- 이 시스템의 해상도를 측정하기 위해 탄소 섬유를 이용하여 실험을 수행하였고, 사용된 탄소 섬유의 직경은 약 6 µm 이다.
- 광학부는 마이켈슨 간섭계 기반으로 Spectral Domain OCT (SDOCT) 시스템을 사용하였다. 이 연구에 사용된 광원은 중심 파장이 840 nm이고 50 nm 대역의 반치폭을 가지는 광대역 superluminescent diode (SLD, SLD-37-HP)이며, 최대 출력 파워는 7.5 mW이다. 50 대 50 광섬유 결합기를 이용해 광섬유 마이켈슨 간섭계를 형성하고, 광원에서 나온 빛은 광섬유 결합기를 통해 나눠지고 각각 기준단과 샘플단으로 입사된다.
이론/모형
- OCT는 크게 광학부와 신호 처리부로 구성된다. 광학부는 마이켈슨 간섭계 기반으로 Spectral Domain OCT (SDOCT) 시스템을 사용하였다. 이 연구에 사용된 광원은 중심 파장이 840 nm이고 50 nm 대역의 반치폭을 가지는 광대역 superluminescent diode (SLD, SLD-37-HP)이며, 최대 출력 파워는 7.
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