KR100957713B1 - 수술용 항법 장치의 작동 방법 - Google Patents

수술용 항법 장치의 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100957713B1
KR100957713B1 KR1020070104250A KR20070104250A KR100957713B1 KR 100957713 B1 KR100957713 B1 KR 100957713B1 KR 1020070104250 A KR1020070104250 A KR 1020070104250A KR 20070104250 A KR20070104250 A KR 20070104250A KR 100957713 B1 KR100957713 B1 KR 100957713B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
patient
image
surgical navigation
surgical
navigation device
Prior art date
Application number
KR1020070104250A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090038773A (ko
Inventor
김철영
강현재
신세호
Original Assignee
주식회사 사이버메드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 사이버메드 filed Critical 주식회사 사이버메드
Priority to KR1020070104250A priority Critical patent/KR100957713B1/ko
Publication of KR20090038773A publication Critical patent/KR20090038773A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100957713B1 publication Critical patent/KR100957713B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107Visualisation of planned trajectories or target regions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046Tracking techniques
    • A61B2034/2059Mechanical position encoders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046Tracking techniques
    • A61B2034/2065Tracking using image or pattern recognition

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 수술용 도구의 환자에 대한 위치를 인식할 수 있으며, 환자에 관한 정보를 담고 있는 이미지를 모니터를 통해 디스플레이하는, 수술용 항법 장치의 작동 방법에 있어서, 수술용 도구의 위치를 파악하는 제1 단계; 수술용 도구와 환자의 지정 영역과의 거리를 파악하는 제2 단계; 그리고, 파악된 거리가 설정값 내에 있을 때, 이 사실을 알리는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법에 관한 것이다.
수술, 항법, 뇌, 신경, 거리, 합성, 등록, 지표점, 프로브, 카메라

Description

수술용 항법 장치의 작동 방법{METHOD OF OPERATING A SURGICAL NAVIGATION SYSTEM}
본 발명은 수술용 항법 장치의 작동 방법에 관한 것으로, 특히 수술용 도구의 관심 영역에 대한 근접도를 알려줄 수 있는 수술용 항법 장치의 작동 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 수술용 항법 장치가 구비된 수술장을 나타내는 도면으로서, 수술장 내에 환자(101), 수술용 항법 장치(102; Medical Navigation System), 적외선 카메라(103), 환자에 고정되어 있는 기준 프레임(104; Reference Frame)이 도시되어 있다. 수술용 항법 장치(102)는 MRI, CT, PET와 같은 의료용 이미지를 저장하고 있으며, 수술 중에 의사가 보고자하는 환자(101)의 환부에 대응하는 이미지를 (수술용 항법 장치(102)에 마련된) 모니터(105)를 통해 보여주는 역할을 한다. 미설명 부호 130은 적외선 반사구이며, 106은 초기 설정에 사용되는 지표점(Fiducial Mark)이다.
도 2는 수술용 항법 장치에 이용되는 프로브의 일 예를 나타내는 도면으로서, 프로브(201;Probe)는 의사가 보고자하는 환자(101)의 환부를 가르키는 도구이 며, 의사가 환자(101)의 환부에 프로브(201)를 가져갈 때, 수술용 항법 장치(102)가 프로브(201)의 위치를, 기준 프레임(104)을 기준으로, 적외선 카메라(103)를 통해 인식하여(프로브(201)에 마련된 적외선 반사구(202)를 적외선 카메라(103)가 인식하여 이 위치 정보를 수술용 항법 장치(102)에 알려주어), 이 위치에 대응하는 이미지를 모니터(105) 상에 나타내게 된다. 여기서, 기준 프레임(104)의 위치 또한 기준 프레임(104)에 마련된 적외선 반사구(130)를 적외선 카메라(103)가 인식함으로써 파악된다. 이러한 작동을 위해, 수술용 항법 장치(102)에 저장된 환자(101)의 이미지와 수술장 내의 환자(101)의 위치를 연관지우는 작업(이미지 좌표계와 환자의 위치 좌표계를 맵핑하는 작업)이 선행되어야 하는데, 이러한 작업을 등록(Registration)이라 한다. 이러한 등록은 다양한 방법으로 이루어질 수 있지만, 여기서는 지표점(106)을 이용한 등록 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 지표점을 이용한 등록 방법을 개념적으로 설명하는 도면으로서, 등록은 이미지에 마련된 이미지 좌표계(M), 적외선 카메라(103)에 마련된 카메라 좌표계(W), 그리고 기준 프레임(104)에 마련된 기준 프레임 좌표계(R)를 이용한다. 이 등록의 원리는 환자(101)의 지표점(106)과 이미지 상의 지표점(111)이 동일하는 것이며(이미지는 환자가 지표점(106)을 부착한 상태에서 만들어진 것이므로, 지표점(106)과 지표점(111)은 동일한 위치관계에 있어야 한다.), 등록은 이 지표점들 간의 상관 관계를 찾아냄으로써 이루어진다. 즉, 기준 프레임 좌표계(R) 상에서 지표점(106)의 위치(좌표값 내지는 벡터)는 이미지 좌표계(M) 상에서 지표점(111)의 위치(좌표값 내지는 벡터)와 동일한 것이다.
이미지 좌표계(M) 상에서 지표점(111)의 위치는 이미 주어져 있으며, 기준 프레임 좌표계(R) 상에서 지표점(106)의 위치는 지표점(106)에 프로브(201)를 위치시킴으로써 알 수 있다. 이들은 3차원 공간상의 점들이므로, 적어도 세개의 지표점의 위치 정보가 필요하다. 엄밀하게는, 기준 프레임 좌표계(R) 상에서 지표점(106)의 위치는, 적외선 카메라(103)가 기준 프레임(104)에 마련된 적외선 반사구(130)를 인식함으로써 기준 프레임 좌표계(R)를 인식하고(카메라 좌표계(W)에 대하여 기준 프레임 좌표계(R)를 나타내고), 프로브(201)에 마련된 적외선 반사구(202)를 인식함으로써 지표점(106)의 위치를 인식한 다음(카메라 좌표계(W)에 대하여 지표점(106)의 위치를 나타낸 다음), 지표점(106)의 위치를 기준 프레임 좌표계(R) 대한 상대 좌표로 나타냄으로써 얻어진다. 한편, 지표점(106) 및 프로브(201)의 위치를 기준 프레임 좌표계(R)에 대하여 상대적으로 표시함으로써 기준 프레임 좌표계(R)와 환자(101)의 위치 관계는 적외선 카메라(103)의 이동에 대해 아무런 영향도 받지 않게 된다. 이해를 돕기 위해 등록 과정을 수학적인 방식으로 설명하면, 기준 프레임 좌표계(R) 상의 점 (Xr1,Yr1,Zr1), (Xr2,Yr2,Zr2), (Xr3,Yr3,Zr3)을, 이미지 좌표계(M) 상의 점 (Xm1,Ym1,Zm1), (Xm2,Ym2,Zm2), (Xm3,Ym3,Zm3)으로 변환시키는 행렬 T를 찾는 과정이라 할 수 있다.
도 4는 수술용 항법 장치에 의해 디스플레이된 화면의 일 예를 나타내는 도면으로서, 뇌에 대한 정보를 담은 이미지(400) 상에 프로브(201)가 위치되어 있다. 의사는 모니터(105)를 통해 이러한 화면을 보는 동안에 관심 영역(401; 예; 혈관) 에 대한 프로브(201)의 위치를 파악할 수 있지만, 실제 환자(101)에 대해 프로브(201)를 이동시키는 동안에는 이를 정확히 인지할 수 없다.
또한 관심 영역이 STN(subthalamic nucleus)과 같이 의료용 이미지 상에서 식별이 곤란한 영역의 경우에는 화면(105) 상에서도 프로브(201)가 관심 영역에 어느 정도 접근했는지 파악하기가 쉽지 않다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결한 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 수술용 도구의 관심 영역에 대한 근접도를 알려줄 수 있는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 수술용 도구의 환자에 대한 위치를 인식할 수 있으며, 환자에 관한 정보를 담고 있는 이미지를 모니터를 통해 디스플레이하는, 수술용 항법 장치의 작동 방법에 있어서, 수술용 도구의 위치를 파악하는 제1 단계; 수술용 도구와 환자의 지정 영역과의 거리를 파악하는 제2 단계; 그리고, 파악된 거리가 설정값 내에 있을 때, 이 사실을 알리는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공한다. 수술용 도구는 단순한 프로브이거나 수술용 칼 등일 수 있다. 위치의 인식에는 주로 적외선 카메라가 이용되지만, 자기장을 이용할 수도 있다.
또한 본 발명은 환자의 지정 영역이 점, 라인, 볼륨 중의 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 제3 단계가 지정 영역 중 설정값 내에 있는 영역을 다른 색으로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공한다. 이는 도 9로부터 잘 이해될 수 있다.
또한 본 발명은 제3 단계가 지정 영역 중 설정값 내에 있는 점, 라인 또는 볼륨을 다른 색으로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공한다. 이는 특정 점(들)이 설정된 거리 이내에 있을 때, 이 특정 점(들)이 포함된 영역 전체를 다른 색으로 디스플레이하는 것을 의미한다.
또한 본 발명은 수술용 도구의 환자에 대한 위치를 인식할 수 있으며, 환자에 관한 정보를 모니터를 통해 디스플레이하는 수술용 항법 장치의 작동 방법에 있어서, 수술용 도구의 환자에 대한 위치를 추적하는 제1 단계; 환자에 대한 정보를 담고 있는 제1 이미지와 환자에 대한 정보를 담고 있는 제2 이미지의 상관 관계와, 제1 이미지 및 제2 이미지 중의 적어도 하나와 환자의 상관 관계를 이용하여 환자의 특정 영역과 수술용 도구의 위치 관계를 파악하는 제2 단계; 그리고, 제2 단계의 위치 관계를 나타내는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공한다. 제1 이미지 및 제2 이미지 중의 적어도 하나와 환자의 상관 관계를 이용한다는 것은, 등록이 제1 이미지 또는 제2 이미지에 대해서 행해질 수도 있고, 양자 모두에 대해 행해져도 좋다는 것을 의미한다.
또한 본 발명은 제1 이미지와 제2 이미지의 상관 관계가 이미지 정합에 의해서 구해지고, 제1 이미지 및 제2 이미지 중의 적어도 하나와 환자의 상관 관계가 등록에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 제1 이미지가 MEG 이미지 및 DTI 중의 하나인 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 수술용 도구의 환자에 대한 위치를 인식할 수 있으며, 환자에 관한 정보를 모니터를 통해 디스플레이하는 수술용 항법 장치의 작동 방법에 있어서, 수술용 도구의 환자에 대한 위치를 추적하는 제1 단계; 환자에 대한 정보를 담고 있는 제1 이미지와 환자에 대한 정보를 담고 있는 제2 이미지가 정합된 상태에서, 제1 이미지 및 제2 이미지 중의 적어도 하나와 환자의 상관 관계를 이용하여 환자의 특정 영역과 수술용 도구의 위치 관계를 파악하는 제2 단계; 그리고, 제2 단계의 위치 관계를 나타내는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 환자의 특정 영역이 육안 확인이 어려운 영역인 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 수술용 항법 장치의 작동 방법에 의하면, 수술용 도구의 관심 영역에 대한 근접도를 알려줄 수 있게 된다.
이하, 도면을 참고로 하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 5은 본 발명에 따른 수술용 항법 장치가 구비된 수술장을 나타내는 도면으로서, 수술장 내에 환자(101), 수술용 항법 장치(102; Medical Navigation System), 적외선 카메라(103), 환자에 고정되어 있는 기준 프레임(104; Reference Frame)이 도시되어 있다. 수술용 항법 장치(102)는 MRI, CT, PET와 같은 의료용 이미지를 저장하고 있으며, 수술 중에 의사가 보고자하는 환자(101)의 환부에 대응하 는 이미지를 (수술용 항법 장치(102)에 마련된) 모니터(105)를 통해 보여주는 역할을 하며, 적외선 카메라(103)는 적외선 반사구(130,202)를 통해 프로프(201)와 기준 프레임(104)의 위치 관계를 파악한다. 미설명 부호 106은 초기 설정에 사용되는 지표점이다.
도 6은 본 발명을 개념적으로 설명하는 도면으로서, 라인①, 라인② 및 라인③은 혈관 또는 신경과 같은 점들의 집합을 나타내며, 볼륨④는 암 덩어리와 같은 점들의 집합을 나타낸다. 프로브(201)의 끝점으로부터 지정된 거리(r)에 대해서, 라인①의 경우에 두개의 점이 거리(r) 내에 위치해 있으며, 라인②의 경우에 두개의 점이 거리(r) 내에 위치해 있고, 라인③의 경우에는 0개의 점이 거리(r) 내에 위치해 있으며, 볼륨④의 경우에 세개의 점이 거리(r) 내에 위치해 있다. 본 발명에 따르면, 이와 같이 미리 지정된 점 또는 점의 집합 내의 적어도 일부가 지정된 거리(r) 내에 위치할 때, 수술용 항법 장치(102)가 이를 의사에게 바람직하게는 경고음을 수반하여 알려주게 된다. 이러한 알려줌에는, 모니터(105) 상에서 해당 라인 또는 볼륨을 다른 색으로 표현하거나, 해당 점을 다른 모양으로 표현하거나 하는 등의 의사가 육안 및/또는 청각을 통해 식별할 수 있는 다양한 방법이 사용될 수 있다.
도 7은 라인 또는 볼륨을 이루는 점들의 데이터 구성의 일 예를 나타내는 도면으로서, 최상위 노드로서 신경(710) 및 암 덩어리(720)가 위치하고, 하위 노드로서 점들의 집합(740)과, 각각의 라인 또는 볼륨을 구분하는 한편 점들의 성격(점, 선, 볼륨)을 정의하고 알림될 때의 형식 등을 지정하는 정보가 포함된 영역(730)이 위치한다.
거리의 측정
이하, 프로브(201)의 끝점과 점, 라인 또는 볼륨 간의 거리를 측정하는 방법에 대하여 설명한다.
프로브(201) 끝점에 대한 정보는, 프로브(201)의 위치가 적외선 카메라(103)를 통해 인식되고, 프로프(201)의 치수 정보는 미리 확보되어 수술용 항법 장치(102)에 저장되어 있으므로, 이미 알려져 있다. 따라서 도 7의 점들의 집합(740)에 있는 점들과 프로브(201) 끝점의 거리를 계산함으로써, 프로브(201)가 특정 라인 또는 볼륨에 대하여 지정된 거리(r) 내로 접근했는지를 알 수 있게 된다.
거리의 계산에는 다양한 방법이 사용될 수 있는데, a. 두점간의 거리를 직접 연산함으로써 정확히 계산하는 방법, b. 점(a,b,c)의 각각의 좌표값과 프로브(201) 끝점의 각각의 좌표값의 차이값을 구하여, 차이값 모두가 거리(r) 보다 작은 값을 가질 때 거리(r) 내에 있는 것으로 판단함으로써, 신속하게 계산하는 방법, c. 점, 라인, 볼륨을 구분하여, 점의 경우에 직접 거리를 계산하고, 라인의 경우에 인접한 두개의 점들 간에 직선을 만들고, 이 직선과 점간의 거리를 계산하고, 볼륨의 경우에 인접한 세개의 점들 간에 삼각형을 만들고, 이 평면과 점간의 거리를 계산하는 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따라 수술용 항법 장치를 작동하는 방법의 일 예를 나타내는 도면으로서, 수술용 항법 장치(102)는 수술용 도구(예: 프로브(201))의 위치를 계속 파악한다(S1). 다음으로, 파악된 수술용 도구의 위치를 이용하여 수술용 도구 의 끝점과 도 7의 점들간의 거리를 구한다(S2). 거리가 지정된 거리(r) 내에 있는지를 판단하여(S3), 지정된 거리(r) 내에 있으면 이를 의사에 알리고(S4), 단계(S1,S2,S3)를 반복하며, 지정된 거리(r) 밖에 있으면 단계(S4) 없이, 단계(S1,S2,S3)를 반복한다. 여기서 수술용 도구는 프로브(201)에 제한되지 않으며, 수술용 칼 또는 DBS 전극(Deep Brain Stimulation Electrode) 등 적외선 카메라(103)에 의해 수술용 항법 장치(102)가 위치를 파악할 수 있는 수술용 도구라면 어떠한 것이라도 좋다. 단계(S4)는 바람직하게는 경고음을 수반하지만, 경고음 없이 모니터(105) 상에서만 이를 표시하여도 좋다.
점들의 좌표 수집
1. 의사의 지정
특정 점(들)을 지정하는 경우에는, 모니터(105) 상에서 의사가 이 점(들)을 지정함으로써, 행해질 수 있다. 이는 점 자체가 중요성을 가지거나, 특정 볼륨의 지정이 필요하지만 그 특정이 어려운 경우 등에 유용하게 사용될 수 있다.
2. 볼륨 렌더링 기법의 이용
수술에 앞서 신경, 혈관 또는 암 덩어리 등과 같은 특정 라인 또는 볼륨을, 볼륨 렌더링 기법을 활용하여 다른 영역과 구별되게 지정하여 둠으로써, 점들의 좌표를 수집할 수 있다. 간단하게는 특정 인텐시티 값을 갖는 영역을 지정함으로써, 볼륨 렌더링이 완료될 수도 있으며, CT 이미지와 MRI 이미지를 함께 이용하여 특정 영역이 지정될 수도 있다. 혈관의 정보를 얻고자 하는 경우에는 CTA(Computer Tomography Angio; 혈관 조영 컴퓨터단층촬영) 이미지가 이용되기도 한다.
3. MEG(Magneto Encephalo Graphy)의 이용
MEG는 사람이 생각하거나 움직일 때 뇌신경 세포에서 나오는 미세한 전기를 잡아내 영상으로 표현하는 것이다. 이를 이용하면, 뇌 속 1~5㎜ 정도의 작은 부위도 영상으로 나타낼 수 있다. 예를 들어 MEG 검사를 받는 사람이 말을 하면 언어를 담당하는 뇌 옆 부분(측두엽)의 색이 변하는 것이 모니터에 나타난다. 외국어를 유창하게 구사하면 뇌 옆 부분의 색이 더 진해진다. 또 어떤 사실에 대해 판단을 하면 이를 담당하는 뇌 앞 부분(전두엽)의 색이 변한다. 중요한 판단을 내리기 위해 심각하게 고민하면 뇌 앞 부분의 색이 더욱 진해진다. 음악을 듣거나 운동 등을 할 때도 뇌 해당 부위의 색이 변한다. MEG를 이용하면 이러한 관심 영역 내지는 수술 부위의 좌표 정보를 얻을 수 있게 된다.
4. DTI(Diffusion Tensor Image)의 이용
DTI는 뇌에서 물분자의 확산이 세포 조직에 따라 다르게 나타나는 것을 영상화한 것이다. 이를 이용하면 뇌신경을 자세히 파악할 수 있다. 뇌 종양을 제거하는 과정에서 뇌 신경이 손상돼 원치 않는 장애를 일으킬 수 있는데, DTI를 이용함으로써, 이러한 뇌 신경의 손상을 방지할 수 있게 된다.
한편 수술용 항법 장치(102)가 모니터(105)를 통해 이미지를 디스플레이함에 있어서, 특정 특성을 잘 표현하는 이미지들을 중첩하여 나타낼 필요가 있다. 예를 들어, CT는 두개골(skull)의 특성을 잘 나타내지만, 혈관이나 신경의 특성을 잘 나타내지 못한다. 따라서 CTA 이미지 또는 DTI 이미지를 CT 이미지(또는 MRI 이미지)와 중첩하여 디스플레이함으로써, 의사는 수술에 큰 도움을 받을 수 있게 된다. 이 를 위해, 모달리티를 달리하는 두개의 이미지를 정렬하여 표현하는 것을 이미지 정합이라고 하며, 이는 두 이미지 간 좌표축의 상관 관계를 나타내는 변환 행렬 P를 찾는 과정으로 이해될 수 있다. 당업자에게 자명한 다양한 방법으로 이 변환 행렬 P가 구해질 수 있으며, 예를 들어 MI(Mutual Information)를 이용하는 방법이 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 수술용 항법 장치의 작동 방법이 적용된 화면의 일 예를 나타내는 도면으로서, 이미지(400)의 혈관(401) 중에서 프로브(201)가 근접한 영역(402)이 다른 색으로 표시되어 있다.
도 10은 본 발명이 MEG를 이용하는 수술에 적용된 예를 설명하는 도면으로서, 먼저 MEG(Magneto Encephalo Graphy) 장치에 의해 MEG 이미지가 취득된다(S10). 이때 관심 영역의 점들의 좌표들(예: 측두엽)이 MEG 장치에 의해 취득된다.
한편 수술을 위해서는 측두엽의 이미지 뿐만 아니라 뇌 전체의 모습이 필요하므로, MEG와 모달리티를 달리하는 이미지(예: CT 이미지 또는 MRI 이미지)를 별도로 취득한다(S20). 전술한 바와 같이, CT 이미지는 두개골을 파악하는 데 유용하며, MRI 이미지는 뇌 속의 구성물질을 파악하는 데 유용하다.
다음으로, 단계(S10)에서 취득된 MEG 이미지와 단계(S20)에서 취득된 이미지 사이의 이미지 정합(Image Fusion)이 행해진다(S30). 이는 두개의 이미지를 하나의 화면 상에 정렬하여 나타내기 위해 필요한 작업이다. 전술한 바와 같이, MI를 이용하여 양자 사이의 관계를 나타내는 변환 행렬 P를 구하여도 좋고, 인체상의 지표 점(예: 귀 부분, 인중 부분 등)을 사용하여 변환 행렬 P를 구하여도 좋다.
다음으로, 수술장 내에서의 환자와 수술용 항법 장치에 저장된 이미지 사이의 상관 관계를 파악하기 위하여 등록(Registration)이 행해지고 행렬 T가 구해진다(S40). 이때 수술용 항법 장치에는 단계(S10) 및 단계(S20)에서 취득된 이미지가 저장되어 있으며, 등록은 단계(20)에서 취득된 이미지에 대해서 행해질 수 있다. 이미 변환 행렬 P가 구해져 있으므로, 수술용 항법 장치는 환자, 단계(S10)에서 취득된 이미지 및 단계(S20)에서 취득된 이미지 사이의 상관 관계를 파악할 수 있게 된다.
다음으로, 수술용 항법 장치에 의해 수술용 도구의 위치가 추적되며(S50), 관심 영역의 점들과 수술용 도구의 거리가 비교된다(S60). 단계(S40)에서 이미 등록이 행해졌으므로 환자에 대한 수술용 도구의 위치 즉, 수술용 항법 장치에 저장된 이미지에 대한 수술용 도구의 위치가 파악될 수 있으며, 또한 단계(S30)에서 변환 행렬 P가 구해져 있으므로, 관심 영역의 점들과 수술용 도구 사이의 거리를 파악할 수 있게 된다.
마지막으로, 단계(S60)에서 비교된 거리가 설정값 내에 있으면, 수술용 항법 장치는 의사에게 경고음 또는 모니터를 통해 이 사실을 알리게 된다(S70).
도 1은 종래의 수술용 항법 장치가 구비된 수술장을 나타내는 도면,
도 2는 수술용 항법 장치에 이용되는 프로브의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 지표점을 이용한 등록 방법을 개념적으로 설명하는 도면,
도 4는 수술용 항법 장치에 의해 디스플레이된 화면의 일 예를 나타내는 도면,
도 5은 본 발명에 따른 수술용 항법 장치가 구비된 수술장을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명을 개념적으로 설명하는 도면,
도 7은 라인 또는 볼륨을 이루는 점들의 데이터 구성의 일 예를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명에 따라 수술용 항법 장치를 작동하는 방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 수술용 항법 장치의 작동 방법이 적용된 화면의 일 예를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명이 MEG를 이용하는 수술에 적용된 예를 설명하는 도면.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 수술용 도구의 환자에 대한 위치를 인식할 수 있으며, 환자에 관한 정보를 모니터를 통해 디스플레이하는 수술용 항법 장치의 작동 방법에 있어서,
    수술용 도구의 환자에 대한 위치를 추적하는 제1 단계;
    환자에 대한 정보를 담고 있으며 제1 모달리티를 가지는 제1 이미지와 환자에 대한 정보를 담고 있으며 제1 모달리티와 다른 제2 모달리티를 가지는 제2 이미지의 상관 관계와, 제1 이미지 및 제2 이미지 중의 적어도 하나와 환자의 상관 관계를 이용하여 환자의 특정 영역과 수술용 도구의 위치 관계를 파악하는 제2 단계; 그리고,
    제2 단계의 위치 관계를 나타내는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제1 이미지와 제2 이미지의 상관 관계는 이미지 정합에 의해서 구해지고,
    제1 이미지 및 제2 이미지 중의 적어도 하나와 환자의 상관 관계는 등록에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    제1 이미지는 MEG 이미지 및 DTI 중의 하나인 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법.
  9. 수술용 도구의 환자에 대한 위치를 인식할 수 있으며, 환자에 관한 정보를 모니터를 통해 디스플레이하는 수술용 항법 장치의 작동 방법에 있어서,
    수술용 도구의 환자에 대한 위치를 추적하는 제1 단계;
    환자에 대한 정보를 담고 있으며 제1 모달리티를 가지는 제1 이미지와 환자에 대한 정보를 담고 있으며 제1 모달리티와 다른 제2 모달리티를 가지는 제2 이미지가 정합된 상태에서, 제1 이미지 및 제2 이미지 중의 적어도 하나와 환자의 상관 관계를 이용하여 환자의 특정 영역과 수술용 도구의 위치 관계를 파악하는 제2 단계; 그리고,
    제2 단계의 위치 관계를 나타내는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    환자의 특정 영역은 육안 확인이 어려운 영역인 것을 특징으로 하는 수술용 항법 장치의 작동 방법.
KR1020070104250A 2007-10-16 2007-10-16 수술용 항법 장치의 작동 방법 KR100957713B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070104250A KR100957713B1 (ko) 2007-10-16 2007-10-16 수술용 항법 장치의 작동 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070104250A KR100957713B1 (ko) 2007-10-16 2007-10-16 수술용 항법 장치의 작동 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090038773A KR20090038773A (ko) 2009-04-21
KR100957713B1 true KR100957713B1 (ko) 2010-05-12

Family

ID=40762867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070104250A KR100957713B1 (ko) 2007-10-16 2007-10-16 수술용 항법 장치의 작동 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100957713B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101687919B1 (ko) * 2015-10-05 2016-12-19 (주)메가메디칼 부비동 풍선 확장 카테터 수술 항법 시스템
KR102161701B1 (ko) * 2019-02-21 2020-10-06 아주대학교산학협력단 전기생리학적 자극장치가 포함된 신경항법장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040036867A (ko) * 2002-10-21 2004-05-03 바이오센스, 인코포레이티드 심장 내의 병변 절제부의 실시간 모니터링 및 맵핑
JP2005279270A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Depuy Products Inc 整形外科処置のためのピンの案内配置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040036867A (ko) * 2002-10-21 2004-05-03 바이오센스, 인코포레이티드 심장 내의 병변 절제부의 실시간 모니터링 및 맵핑
JP2005279270A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Depuy Products Inc 整形外科処置のためのピンの案内配置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090038773A (ko) 2009-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102327527B1 (ko) 3차원 데이터로 피험자의 실시간 뷰
US10265854B2 (en) Operating room safety zone
EP3593227B1 (en) Augmented reality pre-registration
CN102470013B (zh) 可视化外科手术轨迹
KR101531620B1 (ko) 뇌의 실영상에 nbs 기능 데이터를 오버레이하기 위한 방법 및 시스템
KR20190058528A (ko) 가이드되는 시술을 위한 시스템
US20160360117A1 (en) Improved overlay of anatomical information in a microscope image
CN202751447U (zh) 一种基于结构光扫描的椎弓根内固定手术导航系统
US20210169331A1 (en) Atlas-Based Production of a Medical Support Device
JP2016517288A (ja) 低侵襲治療のための計画、誘導およびシミュレーションシステムおよび方法(関連出願の相互参照)本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2013年3月15日に提出された「planning,navigationandsimulationsystemsandmethodsforminimallyinvasivetherapy」と題する米国仮特許出願第61/800,155号の優先権を主張する。本出願はまた、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2014年1月8日に提出された「planning,navigationandsimulationsystemsandmethodsforminimallyinvasivetherapy」と題する米国仮特許出願第61/924,993号の優先権をも主張する。本出願はまた、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2013年7月11日に提出された「surgicaltrainingandimagingbrainphantom」と題する米国仮特許出願第61/845,256号の優先権をも主張する。本出願はまた、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2013年11月5日に提出された「surgicaltrainingandimagingbrainphantom」と題する米国仮特許出願第61/900,122号の優先権をも主張する。
CN107854177A (zh) 一种基于光学定位配准的超声与ct/mr图像融合手术导航系统及其方法
Jeon et al. A preliminary study on precision image guidance for electrode placement in an EEG study
CA2963865C (en) Phantom to determine positional and angular navigation system error
US10463320B2 (en) Method for optimising the position of a patient's body part relative to an imaging device
US20180221093A1 (en) Systems and methods for soft tissue navigation
KR100957713B1 (ko) 수술용 항법 장치의 작동 방법
Chen et al. External tracking devices and tracked tool calibration
US11869216B2 (en) Registration of an anatomical body part by detecting a finger pose
CN113907883A (zh) 一种耳侧颅底外科3d可视化手术导航系统及方法
EP3917430B1 (en) Virtual trajectory planning
US20240122650A1 (en) Virtual trajectory planning
Buettner et al. A Systematic Literature Review of Computer Support for Surgical Interventions
US20230360334A1 (en) Positioning medical views in augmented reality
Manning et al. Surgical navigation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130227

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140507

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150522

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160506

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170502

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180504

Year of fee payment: 9