KR101141898B1 - 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템 - Google Patents

일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템 Download PDF

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윌리엄 케이. 애드콕스
에릭 제이. 라이터스키
토마스 에이. 칼스
존 비. 클레이튼
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워쏘우 오르쏘페딕 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 일체형 수술 내비게이션 및 신경검사 시스템에 관한 것이다. 일체형 시스템은 환자의 해부학적 구조의 시각화에 대한 기구의 실시간 시각화를 제공한다. 또한, 일체형 시스템은 신경 모니터링 정보를 획득하여 이를 환자의 해부학적 구조의 시각화로 통합시킨다.
일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템, 신경 완전성, 컴퓨터단층촬영술, 수술전 렌더링

Description

일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템{INTEGRATED SURGICAL NAVIGATIONAL AND NEUROMONITORING SYSTEM}
본 발명은 신경 관련 수술분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
외과 수술, 특히 신경 관련 수술에서는, 외과의는 수술 도구 또는 프로브(probe)를 이동시키고 이의 위치를 결정할 때, 종종 수술 내비게이션 시스템의 도움을 받는다. 종래의 수술 내비게이션 시스템은 반사체(reflectors) 및/또는 마커(markers)를 사용하여 환자의 해부학적 구조(patient anatomy)의 수술전 렌더링(preoperative rendering)에 대한 수술 도구의 위치 정보를 제공한다. 그러나 수술 내비게이션 시스템은 신경구조체(neural structure)의 완전성(integrity) 또는 이러한 신경구조체에 대한 수술 도구의 근접성을 판정하기 위한 신경 모니터링 기능이 없다. 다른 한편으로는, 신경 완전성 모니터링 시스템은 신경 손상을 예측하고 방지하기 위하여 신경 위치를 확인하는 전기 자극(electrostimulation)을 이용하도록 설계된다. 그러나, 신경 완전성 모니터링 시스템은 시각적 내비게이션에는 도움이 되지 않는다. 따라서, 외과의가 수술 도구 또는 프로브를 조종하는 것을 시각적으로 도울 뿐 아니라 신경구조체에 대한 수술 도구 근접성, 신경구조체의 완전성 및 신경구조체의 총체적 건강 상태 및 기능을 평가하기 위하여 신경 모니터링할 수 있는 일체형 신경 모니터링 및 수술 내비게이션 시스템이 요구되고 있다.
[발명의 요약]
하나의 양상에서, 본 발명은 환자의 신경구조체에 대한 실시간 신경 정보(real-time neurological information)를 제공하도록 설계된 수술중 신경 모니터링 시스템을 포함하는 장치에 관한 것이다. 당해 장치는 수술중 신경 모니터링 시스템과 통신 연결되고 신경구조체의 지리적 표시(geographical representation)를 제공하도록 설계된 수술 내비게이션 시스템을 추가로 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 신경의 외과 수술을 유도하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 환자의 신경구조체에 전기 자극을 인가하는 단계 및 전기 자극에 대한 신경구조체의 반응을 판정하는 단계를 포함한다. 본 방법은 당해 반응으로부터 신경구조체의 위치 정보를 판정하는 단계 및 신경구조체의 위치 정보로부터 신경구조체의 지리적 표시를 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface: GUI)에 표시하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 양상에 의하면, 본 발명은 신경구조체에 자극을 인가하는 단계 및 자극을 받은 신경구조체의 지리적 위치(geographical position)를 나타내는 GUI의 시각적 검사로부터 신경구조체의 위치를 시각적으로 판정하는 단계를 포함하는 수술방법에 관한 것이다.
삭제
또 다른 양상에서, 본 발명은 환자의 해부학적 구조의 수술전 시각화물물(preoperative visualization)을 표시하는 단계 및 환자 내의 기구의 배치를 추적하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 환자의 해부학적 특징에 자극을 인가하는 단계 및 당해 자극에 대한 해부학적 특징의 반응을 판정하는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법은 자극에 대한 해부학적 특징의 반응에 기초하여 해부학적 특징의 시각화물(視覺化物)을 변화시키기 위해 수술전 시각화물을 변경하는 단계를 역시 포함한다.
본 발명의 이러한 및 기타의 양상들, 형태들, 목적들, 특징들 및 이점들은 상세한 도면 및 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명은 신경 관련 수술분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 원리에 대한 이해를 증진하기 위하여, 도면들에 도시된 구현예들 및 실시예들을 참조할 것이며, 이들 구현예와 실시예를 설명하기 위해 특수한 용어가 사용될 것이다. 그러나 이로써 청구범위의 보호범위를 제한하려고 의도하는 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 설명된 구현예들에서의 임의의 개조 및 추가적인 변경들, 그리고 본 명세서에 설명된 본 발명의 원리들에 대한 임의의 추가적인 응용들도 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자에게 통상적으로 가능한 것으로 고려된다.
도 1을 참조하면, 수술 내비게이션 정보 및 신경 모니터링 정보를 종합적으로 표시하기 위한 장치가 도시되어 있다. 일체화된 영상 베이스의 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템(10)은, 외과의가 기구(14)의 궤적을 생성하여 모니터(12)에 표시할 수 있도록 하며, 기구(14)는 환자의 해부학적 구조의 시각화물에 관련된 신경학적 정보를 용이하게 획득할 수 있는 수술기구인 것이 바람직하다. 하나 이상의 사전에 획득된 영상(16)을 나타내는 데이터는 컴퓨터(18)로 입력된다. 컴퓨터(18)는 디텍터(detector: 20)를 이용하여 실시간으로 기구(14)의 위치를 추적한다. 이어서, 컴퓨터(18)는 사전에 획득된 영상(16)과 함께 기구(14)의 위치를 실시간으로 등록하고 표시한다. 기구(14)의 궤적을 나타내는 아이콘(icon)은 사전에 획득된 영상(16)에 중첩되고 모니터(12)에 표시된다. 외과의의 명령에 따라, 기구(14)의 실시간 궤적은 컴퓨터(18)에 저장될 수 있다. 본 명령에 따라 외과의의 명령이 있었던 순간의 도구의 궤적을 나타내는 새로운 정지 아이콘이 모니터(12)에 생성된다. 외과의는 추가의 명령을 내릴 수 있고, 각각의 명령으로 디폴트(default)에 의해 실시간 궤적을 저장하고 디스플레이에 새로운 정지 아이콘이 생성된다. 외과의는 이러한 디폴트를 무시하고 임의의 정지 아이콘이 표시되지 않도록 선택할 수 있다. 또한, 외과의는 실시간 및 저장된 기구의 궤적을 이용하여 다수의 기하학적 측정을 수행할 수 있다.
또한, 환자의 해부학적 구조에 대하여 기구(14)의 궤적을 표시하고 저장하는 것 외에도, 컴퓨터 시스템(18)은 환자로부터 획득한 신경 정보를 나타내는 표지(indicator)를 이용하여 디스플레이(12)에 보이는 환자의 해부학적 구조의 시각화물을 업데이트한다. 이하에서 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 신경학적 표지는 특정한 해부학적 구조의 컬러 코딩(color coding), 사전에 획득한 영상 또는 시각화물에 중첩되는 문자 또는 그래픽 주석, 또는 기타의 식별 마커를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 환자의 해부학적 구조의 시각화물은 사전에 획득한 영상, 하나 이상의 사전에 획득한 영상으로부터 유도되는 그래픽 표시, 도해정보(atlas information), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 영상 베이스의 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템(10)이 갖추어진 수술실(22)이 도시되어 있다. 테이블(26)에 누운 환자(24)가 C-암 영상화 장치(C-arm imaging device: 28)에 놓이면 환자(24)의 사전에 획득된 영상들이 수집된다. 본 명세서에서 사용하는 용어 "사전에 획득"은 임의의 지정된 시간 순서를 의미하지 않는다. 그러나, 영상들은 수술 내비게이션이 수행되기 이전의 어떤 시점에 촬영하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 영상들은 해당되는 해부학적 구조의 두 개의 실질적으로 직교하는 방향들, 예컨대 전후(A-P) 방향과 횡방향에서 쵤영한다. 영상화 장치(28)는 X선 공급원(30)과 X선 수용부(X-ray receiving section: 32)를 포함한다. X선 수용부(32)는 표적 추적 마커(34)를 포함한다. C-암 영상화 장치(28)의 작동은 의사 또는 기타의 사용자에 의해 C-암 제어 컴퓨터(C-arm control computer: 36)로 조절된다.
환자(24)로부터 영상을 획득하는 것으로 C-암 영상화 장치(28)를 나타내고 있지만, 환자의 해부학적 및/또는 기능적 영상을 획득하기 위하여 기타의 영상화 장치도 사용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 컴퓨터단층촬영술(computed tomography: CT), 자기공명법(magnetic resonance: MR), 양전자방출단층촬영술(positron emission tomography: PET), 초음파, 및 단일광자방출컴퓨터단층촬영법(single photon emission computed tomography: SPECT)을 이용하여 영상을 획득할 수 있다. O-암 영상화 시스템(O-arm imaging system)도 영상 획득용으로 사용할 수 있다. 또한, 수술 전에는 한 타입의 영상화 기법에 의해 수술실(22)이 아닌 곳에서 영상이 획득되고, 수술 전 또는 수술 중에는 다른 타입의 영상화 기법에 의해 수술실(22)에서 영상이 획득될 수 있다는 것을 고려하여야 한다. 이러한 다중 기법 영상은 공지된 등록기술을 이용하여 기록할 수 있다.
획득된 영상은 컴퓨터(36)로 전송되며 다시 수술 내비게이션 컴퓨터(18)로 전송될 수 있다. 컴퓨터(18)는 모니터(12)를 통해 수신된 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어, 헤드 업 디스플레이(heads up displays)와 같은 기타의 장치들 역시 영상을 표시하기 위해 사용할 수 있다.
도 2를 더욱 참조하면, 시스템(10)은 일반적으로 기구(14)의 실시간 추적을 수행하고, 또한 수용부(32)의 위치와 기준 프레임(reference frame: 38)의 위치를 추적할 수 있다. 디텍터(20)는 추적될 각각의 물체 상의 추적 마커의 존재를 탐지한다. 디텍터(20)는 이로부터 전송되는 신호를 분석하여 디텍터 공간 내에 각각의 물체의 위치를 판정하는 소프트웨어 모듈에 의해 프로그램되는 컴퓨터(18)와 연결된다. 디텍터가 물체를 지정하는 방식은 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려져 있다.
일반적으로, 반사체와 같은 부착되는 추적 마커(40)를 이용하는 광학 추적 시스템(optical tracking system)(도시되지 않음)의 일부인 기구(14)가 디텍터에 의해 추적되어 디텍터 공간 내에서 3차원 위치가 판정된다. 컴퓨터(18)는 광학 추적 시스템과 통신 연결되어 이러한 정보를 환자(24)의 사전에 획득된 영상과 통합하여, 외과 수술이 시술될 때 외과의(42)에게 도움이 되는 디스플레이를 형성한다. 기구(14)의 궤적의 아이콘 표시는 사전에 획득된 환자(24)의 영상과 동시에 중첩되어 모니터(12)에 표시된다. 이러한 방식으로, 외과의(42)는 환자의 해부학적 구조에 대한 기구의 궤적을 실시간으로 볼 수 있다.
도 2를 더욱 참조하면, 본 발명에 의한 시스템은 바람직하게는 동적인 기구(14)의 실시간 궤적을 저장할 수 있는 능력을 갖는다. 예를 들어, 풋-스위치(foot-switch: 44)를 이용하여 명령을 내리면, 컴퓨터(18)는 신호를 수신하여 컴퓨터(18)의 기억장치에 기구의 실시간 궤적을 저장한다. 대안으로, 외과의 또는 기타의 사용자는 기구의 누름-버튼(push-button), 음성 명령, 터치패드/터치 스크린 입력 등과 같은 다른 입력장치들을 이용하여 명령을 내릴 수 있다. 또한, 이러한 "저장 명령(storage command)"은 컴퓨터(18)가 저장된 기구의 궤적을 나타내는 새로운 정지 아이콘을 생성하게 하는데, 특히 입력이 수신된 때의 지점에 아이콘을 "멈추게" 한다. 정지 아이콘은 기구의 실시간 궤적을 나타내는 아이콘과 함께 사전에 획득된 영상 위에 동시에 중첩될 수 있다. 다중 영상들이 표시된다면, 정지 및 실시간 아이콘 모두가 모든 표시 영상들에 중첩될 수 있다. 예를 들어, GUI를 통한 저장 명령을 내리는 기타의 수단을 이용할 수도 있다. 외과의는 다중 기구 궤적들을 저장할 수도 있다. 원하는 저장 명령이 내려질 때마다 기구의 실시간 궤적들이 저장되고, 저장된 궤적을 나타내는 새로운 정지 아이콘이 사전에 획득된 영상에 표시되고, 하나 이상의 영상이 표시되면 사전에 획득된 모든 영상들에 표시된다.
본 발명에 따르는 시스템은 바람직하게는 미국 특허 제6,920,347호에 설명된 것과 유사한 방식으로, 실시간 궤적과 하나 이상의 저장된 궤적들 사이, 또는 저장된 궤적들 사이의 각도들을 추가로 측정할 수 있고, 상기 특허의 전체내용은 참조에 의해 본 명세서에 편입된다.
기구 궤적의 추적 및 저장 외에도, 설명되는 바와 같이, 환자로부터 신경 정보가 얻어지며, 본 정보는 디스플레이(12)에 도시될 수 있는 시인(視認) 가능한 형식으로 표시될 수 있다. 예를 들어, 사전에 획득된 영상과 궤적 정보를 이용하여, 외과의(42)는 신경구조체를 포함하는 해부학적 부위로 안내되는 방식으로 기구(14)를 이동시킬 수 있고, 이어서 전극(도시되지 않음)과 함께 기구(14) 또는 기타의 신경학적 자극 인가장치(neurologically stimulating device)를 이용하여 신경구조체로부터 신경 정보를 획득할 수 있다. 획득된 신경 정보는 컴퓨터(18)로 전송되고 신경구조체와 함께 신경 정보를 등록하는데, 여기서 신경 정보는 신경구조체로부터 획득된 것이다. 기구(14)의 위치에 기초하여, 컴퓨터(18)는 자극되는 신경구조체의 위치를 판정하고, 이어서 디스플레이(12)에 신경구조체의 시각화물을 업데이트하여 획득된 신경 정보를 나타내는 마커 또는 기타의 색인(indices)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 위치, 방향 및 신경 반응에 기초하여, 컴퓨터(18)는 자극된 신경구조체 군(class)을 판정하고 디스플레이(12)상의 신경구조체의 시각화물에 주석을 붙일 수 있다. 대안으로, 신경구조체는 이들 군 또는 기타 정의된 특성들에 따라 디스플레이(12)의 시각화물에 특정 컬러로 지정될 수 있다.
자극을 받은 신경구조체를 특징짓는 것 외에도, 컴퓨터(18)는 신경구조체의 위치 정보와 함께, 신경의 구조를 예측할 수 있고 디스플레이(12)에 예측된 구조를 외과의에게 그래픽으로 표시할 수 있다. 이러한 점에서, 신경 일부가 자극되지만 전체 신경구조체가 예측되고 그래픽으로 표시된다. 또한, 사전에 획득된 영상들 및/또는 이들의 시각화물은 외과의에게 추적되는 기구에 대한 환자의 해부학적 구조의 총괄적인 이해를 제공하고, 획득된 신경 정보는 이러한 이해를 보충하여 신경구조체에 대한 더 정확한 이해를 돕는다. 따라서, 신경구조체 위치를 측정함으로써 일체형 시스템은 특정 환자의 해부학적 구조에 대한 외과의의 이해를 높인다. 외과의를 더욱 돕기 위하여, 신경구조체들의 국소화를 통하여, 기구(14)가 신경구조체에 근접할 때 볼 수 있거나 또는 들을 수 있는 표지들이 자동으로 컴퓨터(18)에 의해 외과의에게 주어질 수 있다. 또한, 표지들은 신경구조체의 군(class), 위치, 또는 기타의 특성과 일치하도록 맞추어질 수 있다.
음성 인식 소프트웨어 및 하드웨어 또는 기타의 입력장치들을 이용하여 외과의(42) 또는 기타의 사용자는 신경 반응이 측정된 신경구조체에 관한 기록들을 추가할 수 있다. 그후, 이러한 기록들은 컴퓨터(18)의 기억장치에 저장될 수 있다. 일구현예에서, 외과의(42)는 헤드폰(46)과 마이크(48)를 착용하여 손을 쓰지 않고 외과 수술에서 기록할 수 있다. 이하에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 컴퓨터(18)는 헤드폰 또는 기타의 스피커들에 연결된 오디오 시스템을 통하여 외과의에게 주문형 오디오 정보를 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템(10)의 블록도가 도시되어 있다. 컴퓨터(18)는 표시 모니터(12)의 표시 화면과 연동하여 작동하는 그래픽 사용자 인터페이스 시스템을 포함한다. GUI 시스템은 컴퓨터(18)를 작동시키는 운영 체제(operating system: 46)와 함께 구현된다. GUI는 컴퓨터(18)의 일부분으로서 구현되어 키보드, 마우스, 광봉(lightwand), 터치패드, 터치스크린, 음성인식 모듈, 풋 스위치, 조이스틱(joystick) 등과 같은 사용자 인터페이스(user interface: 47)로부터 입력 데이터와 명령을 수신한다. 도면 및 설명의 간결성을 위하여, 어드레스 버퍼(address buffer), 메모리 버퍼(memory buffer) 및 기타의 표준 제어 회로들과 같은 종래 컴퓨터의 다수의 구성요소들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 구성이며, 이들에 관한 설명은 본 발명을 이해하는 데 있어서 필요하지 않으므로, 설명하지 않을 것이다.
본 발명의 다양한 단계들을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램은 일반적으로 기억장치(48)에 위치하고, 본 발명의 프로세스들은 중앙 처리장치(central processing unit: CPU)(50)에 의해 수행된다. 기억장치(48)는 롬(read-only memory)과 램(random access memory)을 나타낸다. 당해 기억장치는 본 발명에서 사용하는 저장된 기구의 위치들, 확장 수치들, 및 기하학적 변환 파라미터들과 같은 정보를 포함하는, 예를 들어 영상 데이터 및 테이블과 같은 데이터를 저장하는 데이터베이스(database: 52)를 역시 포함한다. 또한, 데이터베이스(52)는 감시된 신경구조체의 정량적 및 정성적 평가와 같은 데이터를 저장하는 데 이용할 수 있다. 기억장치는 외과의 또는 기타의 사용자가 진단 및 치료에 활용할 수 있도록 수술 전, 수술 중, 또는 수술 후에 이용할 수 있는, 예를 들어 외과 수술, 전반적인 해부학적 구조 정보, 비디오, 공개물, 설명서, 발표물, 해부학적 설명도, 수술 안내서 등과 관련된 데이터를 저장하는 기술 데이터베이스(53)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 통신 소프트웨어 모듈(60)이 기억장치(48)에 포함되어 모뎀(modem: 62)을 통해 원격 데이터베이스, 예컨대 기술 데이터 데이터베이스(64)와 컴퓨터(18)가 용이하게 통신될 수 있다.
영상 보관 데이터베이스(image archival database) 및 기술 데이터 데이터베이스의 단일한 표현들은 단지 예시적인 목적으로 이해되고, 이러한 시스템에 다중 데이터베이스가 요구되는 것으로 가정한다. 또한, 컴퓨터(18)는 네트워크(도시되지 않음)를 통하여 데이터베이스에 액세스할 수 있다. 본 발명에 의하면, 공중의, 개방형, 전용, 사설 네트워크 등 임의의 허용가능한 네트워크가 적용될 수 있다. 네트워크에 대한 통신 회선은 종래의 전화선, 광섬유, 케이블 모뎀 회선, 디지털 가입자 회선, 무선데이터 전송 시스템 등을 포함하는 임의의 허용 가능한 유형일 수 있다. 이러한 점에서, 컴퓨터(18)에는 공지 디자인의 통신 인터페이스(communications interface) 하드웨어(62) 및 소프트웨어(60)가 제공되어 네트워크를 연결하고 데이터베이스들 사이에 데이터를 교환한다.
운영 체계(46), 추적 소프트웨어 모듈(54), 보정 소프트웨어 모듈(56), 표시 소프트웨어 모듈(58), 통신 모듈(60) 및 신경 모니터링 소프트웨어 모듈(66)을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어와 조합되어 CPU(50)는 시스템(10)의 작동과 프로세스를 제어한다. CPU(50)에 의해 구현되는 프로세스들은 전기 신호로서 버스(bus: 68)를 따라 I/O 인터페이스(70) 및 비디오 인터페이스(video interface: 72)로 통신될 수 있다. 사용자 인터페이스(47)로 연결되는 것에 더하여, I/O 인터페이스는 프린터(74), (원격 또는 로컬) 영상 보관소(image archive: 76) 및 오디오 (스피커) 시스템(78)과 연결된다.
추적 소프트웨어 모듈(54)은 본 명세서에 설명되고 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자들에게 공지된 영상 유도 시스템에서 물체들을 추적하기 위한 프로세스를 수행한다. 보정 소프트웨어 모듈(56)은 영상의 왜곡을 보정하고 영상을 해부학적 기준 프레임(38)에, 종국에는 환자의 해부학적 구조에 등록하여 기하학적 변환을 산출한다.
표시 소프트웨어 모듈(58)은 가이드 추적 마커(40)와 기구(14) 사이의 오프셋(offsets)을 적용하고, 필요하다면, 오프셋을 계산하여 영상 위에 중첩되는 기구의 궤적을 나타내는 아이콘을 생성한다. 길이와 각도가 고정된 기구에 대하여, 이러한 오프셋은 한번 측정되어 데이터베이스(52)에 저장될 수 있다. 이어서, 사용자는 어느 하나가 시술에 이용되는 기구들의 리스트로부터 선택하고 적합한 오프셋이 표시 소프트웨어 모듈(58)에 의해 적용된다. 길이와 각도가 가변인 기구에 대하여, 오프셋은 수작업으로 측정되어 키보드(47)에 의해 입력되거나, 추적 포인터(도시되지 않음) 또는 추적 등록 지그(tracked registration jig)(도시되지 않음)와 함께 측정될 수 있다.
영상 데이터베이스(52)에 로컬로 저장되거나 영상 보관소(76)에 원격으로 저장된 사전에 획득된 영상 데이터는 I/O 인터페이스(70)를 통하여 디지털화되어 컴퓨터(18)로 직접 전송되거나 비디오 인터페이스(72)를 통하여 비디오 데이터로서 공급될 수 있다. 또한, 기억장치에 저장되는 것으로 도시된 아이템들 역시, 기억장치 용량이 부족하면 적어도 부분적으로 하드디스크(도시되지 않음) 또는 플래시 메모리(flash memory)와 같은 기타의 기억장치에 저장될 수 있다. 또한, 명백하게 도시되지 않았으나, 영상 데이터는 네트워크를 거쳐, 하드 드라이브, 광디스크들, 테이프 드라이브들(tape drives) 또는 임의의 다른 타입의 데이터 전송 및 저장 장치들과 같은 대용량 저장장치를 통하여 제공될 수 있다.
위에서 설명한 모듈들 및 인터페이스들 이외에, 컴퓨터(18)는 기구 내비게이션 인터페이스(instrument navigation interface: 82) 뿐만 아니라 신경 모니터링 인터페이스(neuromonitoring interface: 80)를 포함한다. 신경 모니터링 인터페이스(80)는 환자(24)에 근접된 전극들(84)로부터 전기 신호를 수신한다. 전기 신호는 기구(14) 또는 기타의 전기 자극 프로브(도시되지 않음)에 의해 환자의 신경구조체에 인가된 전기 자극에 반응하는 전극(84)에 의해 탐지된다. 본 실시예에서, 전극은 근전도검사(electromyography: EMG) 전극이며, 신경 자극에 대한 근육반응을 기록한다. 대안으로, 기타의 신경 모니터링 기법들, 예를 들어 운동 유발 전위(motor evoked potentials: MEP) 신경 모니터링 및 체성감각 유발 전위(somatosensory evoked potentials: SSEP) 신경 모니터링 기법을 이용할 수 있다. 자극 제어기(86)는 기구(14)와 인터페이스로 연결되어 기구(14)에 의해 인가되는 자극의 강도, 방향 및 패턴을 제어한다. 원하는 자극 특성을 정하는 입력은 입력 인터페이스(input interface: 47)를 통해 또는 기구(14) 자체에서 외과의 또는 기타의 사용자에 의해 주어질 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 일체형 시스템(10) 역시 마커, 반사체 또는 기타의 추적장치를 이용하여 기구(14)(및 환자(24))의 실시간 추적을 수행한다. 일실시예에서, 기구(14)는 마커(40)를 포함하고 이의 운동은 카메라 또는 기타의 공지된 추적장비를 포함하는 기구 추적기(88)에 의해 추적된다. 유사하게, 환자는 마커 또는 반사체를 포함하여 환자의 운동이 추적될 수 있다. 전기 자극을 인가하기 위하여, 기구(14)는 전력 공급장치(90)에 연결된다. 도시되는 바와 같이, 기구(14)는 자체 수용된 배터리에 의해, 컴퓨터 캐비닛(computer cabinet)에 수용된 전력 공급장치에 의해 또는 유도되어 전력이 공급될 수 있다.
일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템은 외과의가 환자의 해부학적 구조에 대한 기구의 시각화를 통하여 기구, 예컨대 수술 도구, 프로브 또는 기타의 기구를 조종하는 것을 돕도록 설계된다. 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같이, 추적 도구들 및 기법들을 이용하여, 환자의 해부학적 구조에 대한 기구의 실시간 위치 및 방향 정보가 환자의 해부학적, 기능적 또는 유도된 영상에 중첩될 수 있다. 외과의가 기구 추적하는 것을 돕는 것에 더하여, 일체형 시스템(10)은 신경구조체의 위치 및 완전성을 평가하기 위한 신경 모니터링 역시 수행한다. 이러한 점에서, 외과의는 기구를 바람직한 지점으로 이동시키고 디스플레이(12)를 통하여 환자의 해부학적 구조에 대한 기구의 배치를 보면서 기구에 근접된 신경구조체에 전기 자극을 인가하여 전기 자극에 대한 반응을 측정한다. 수집된 이러한 신경 정보는 그래픽 또는 문자 주석, 신경구조체의 컬러 또는 기타의 코딩, 또는 전기 자극의 인가로부터 수집된 신경 정보를 사람이 식별할 수 있는 형태로 전달할 수 있는 라벨링 기법(labeling techniques)을 통하여 환자의 해부학적 구조의 시각화에 추가될 수 있다. 또한, 일체형 시스템은, 예를 들어, 주요 신경구조체와 같은 환자의 해부학적 구조를 시각화하고 환자의 해부학적 구조를 위치 또는 완전성과 관련하여 외과의에게 도움을 준다. 도 4 및 도 5에 대하여 도시된 바와 같이, GUI는 수술 내비게이션 정보 및 신경 모니터링 정보와의 상호작용을 용이하게 전달하기 위하여 사용된다.
도 4를 참조하면, 외과의 또는 다른 사용자가 프로브 또는 뼈 드라이버와 같은 수술 도구를 조작하는 것을 돕도록 설계된 GUI(92)가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, GUI(92)는 영상부(image portion: 94)와 메뉴부(menu portion: 96)로 나누어진다. 도시된 실시예에서, 영상부는 각각 환자의 해부학적 구조의 관상 영상(coronal image), 시상 영상(sagittal image) 및 축 영상(axial image)을 가지는 3개의 영상 구획들(image panes: 98, 100, 102)을 포함한다. 영상부는 렌더링 구획(rendering pane: 104)을 역시 포함한다. 메뉴부(96)는 선택적 링크를 제공하며, 외과의에 의해 선택되면 영상 구획들(98, 100, 102)에 표시되는 것들 또는 환자로부터 획득한 기타의 데이터와의 연결을 가능하게 한다. 영상 구획들은 외과의가 기구를 추적하도록 해부학적 지도와 구조(framework)를 제공하고, 포인터(pointer: 106)에 의해 표현되어 표시될 수 있다. 본 명세서에 설명된 일체형 시스템은 기구의 움직임을 추적하여 구획들(98, 100, 102)에 포함된 영상들에 중첩되는 포인터의 위치의 실시간 시각화물을 제공한다. 표시된 영상들은 환자로부터 획득된 하나 이상의 진단 영상들, 도해 모델(atlas model) 또는 이들의 조합에서 유도될 수 있음을 유의한다. 기구가 환자의 해부학적 구조에 대하여 이동되면 영상 구획들에 표시되는 영상들은 자동으로 업데이트되어 기구의 순간 위치는 포인터(106)를 통해 외과의에게 위치 정보를 제공한다.
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더욱이, 일체형 시스템은 수술기구 내비게이션 및 신경 모니터링 양자 모두를 지원하므로, 영상 구획들 및 포인터(106)에 의해 제공되는 위치 피드백(positional feedback)을 통하여 신경 모니터링를 위한 신경구조체를 분리시켜 외과의에게 도움을 줄 수 있다. 즉, 영상 구획들(98, 100, 102)에 포함된 영상들로부터 신경 위치에 대한 전체적 이해가 가능하다. 구획들을 시각적으로 관찰하여, 외과의는 신경구조체에 근접하게 기구를 이동시켜 전기 자극을 인가하고 신경 반응을 측정한다. 이러한 신경 반응은, 공지된 신경 모니터링 기법과 동일한 방식으로 신경구조체의 완전성을 평가하기 위하여 이용될 수 있다. 또한, 신경 정보는 자극된 신경구조체의 위치를 보다 정확하게 지정하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 환자의 해부학적 구조의 시각화, 예컨대 구획들(98, 100, 102)에 포함된 영상들은 해부학적 위치, 방향 및 지점에 대한 전반적인 이해를 제공한다. 이후, 자극된 신경구조체의 신경 반응은 컬러 코딩 또는 기타의 색인을 이용하여 환자의 해부학적 구조에 신경구조체의 위치와 방향을 정확하게 나타내기 위하여 이용할 수 있다.
더욱이, 신경구조체의 전반적인 지점 및 이의 국부적 위치에 기초하여, 신경구조체의 평가를 개선할 수 있다. 즉, 컴퓨터는 외과의가 신경구조체에 근접하게 기구를 이동시킴에 따라 나타나는 신경구조체의 측정된 응답 및 이의 위치 정보를 이용하여, 측정된 응답과 데이터베이스에 포함된 데이터를 비교하여 측정된 응답이 예상과 일치하는지를 판정할 수 있다.
완전성 평가 및 위치 국소화 이외에, 내비게이션 정보 및 신경 모니터링 정보를 종합하면 신경 지도를 개발할 수 있다. 즉, 반복된 기구의 움직임 및 신경 모니터링를 통하여, 조합된 정보는 통합되어 신경구조체 위치를 지정하고, 위치 및/또는 응답에 기초하여 이들 신경구조체들을 분류하고, 색 또는 기타의 색인을 통하여 환자의 신경학적, 해부학적으로 구동된 지도를 코딩할 수 있다.
도시된 실시예에서, 기구의 팁(tip)은 포인터(106)에 의해 표현됨을 유의한다. 그러나 팁, 후부(hind) 또는 전체의 기구 표현들 역시 내비게이션에서 사용될 수 있다. 또한, 동일한 해부학적 구조이지만, 상이한 관점에서 3개의 영상들이 도시되나, 다른 영상 디스플레이 접근들도 가능하다.
도 4를 참조하면, 영상 구획들(104) 중 하나는 신경구조체 다발(neural structure bundle: 108)과 같은 환자의 해부학적 구조에 대한 3차원 렌더링(rendering)을 위한 것이다. 렌더링은 환자의 해부학적 구조의 다각도 영상들, 도해 정보 또는 이들의 조합을 등록하여 형성될 수 있다. 실제로, 외과의는 기구를 표적 해부학적 구조에 근접하게 위치시킨다. 그리고 외과의는 필요하다면 메뉴(96)의 "3D 렌더링" 탭(110)을 선택한다. 이러한 선택에 따라, 컴퓨터는 포인터(106)의 위치를 결정하고 포인터에 의해 "지정된(pointed at)" 해부학적 구조의 3D 렌더링을 생성한다. 이러한 방식으로, 외과의는 해부학적 특징을 선택하고 GUI(92)에서 시각적으로 3D 렌더링으로 해부학적 특징을 검사할 수 있다.
또한, 위에서 참조한 바와 같이, 일체형 시스템은 하나 이상의 데이터베이스들에 포함된 기술 라이브러리(technical library)를 유지하거나 이에 대해 액세스할 수 있다. 외과의는 "기술 데이터(technical data)" 탭(112)을 선택하여 기술 데이터에 액세스할 수 있다. 이러한 선택으로, 컴퓨터는 메뉴(96)에서 이용 가능한 리소스(도시되지 않음)를 표시할 수 있다. 다른 창이 표시될 수도 있으나, 바람직한 구현으로는 단일 GUI가 사용되어 내비게이션 영상 위에 스크린 및 창의 중첩을 피하는 것이다. 기술 리소스(technical resource)는 인터넷 웹 페이지, 인트라넷 웹 페이지(intranet web pages), 게시물, 공개물, 발표물, 지도, 설명서 등과의 연결을 포함할 수 있다. 또한, 바람직한 일실시예에서, 리소스의 리스트는 외과의가 기술 데이터 탭(112)을 선택하는 경우, 주어진 기구의 위치에 맞추어진다. 따라서 외과 수술 과정에서 효율적으로 기술 리소스 정보에 대해 액세스될 수 있다.
메뉴(96)는 추적기 부-메뉴(tracker sub-menu: 114)와 주석 부-메뉴(annotation sub-menu: 116)를 역시 포함한다. 도시된 실시예에서, 추적기 부-메뉴(114)는 "현재(current)" 탭(118), "과거 궤적(past trajectory)" 탭(120) 및 "예상 궤적(anticipated trajectory)" 탭(122)을 포함하며 기구 내비게이션 정보를 표시하는 주문형 보기 옵션(on-demanded view option)을 제공한다. 사용자가 탭 118을 선택하면, 도구의 현재 위치가 영상 구획들에 표시된다. 사용자가 탭 120을 선택하면, 기구의 이동 궤적이 표시된다. 사용자가 탭 122를 선택하면, 기구의 헤드의 현재 위치에 기초하여 예상 궤적이 표시된다. 하나 이상의 탭들이 활성화되거나 동시에 선택될 수 있음이 고려된다.
주석 부-메뉴(116)는 "새로 만들기(New)" 탭(124), "보기(View)" 탭(126) 및 "편집하기(Edit)" 탭(128)을 포함한다. 탭들(123, 126, 128)은 외과 수술 및 해부학적 및 신경 관찰들과 관련한 주석들을 만들고, 보고 및 편집하는 것을 용이하게 한다. 이러한 점에서, 외과의는 특정 외과 수술 또는 신경구조체, 이의 위치, 완전성 또는 신경응답과 같은 해부학적 관찰에 대한 전반적인 주석을 달거나 기록을 할 수 있다. 바람직한 일실시예에서, 주석이 만들어질 때, 컴퓨터는 자동으로 주석을 기구의 위치와 관련시킨다. 따라서, 외과 수술 과정에서 주석이 만들어지고 신경구조체 또는 기타의 구조체와 관련될 수 있다. 또한, "보기" 탭(126)을 누름으로써 컴퓨터는 주석(註釋)의 리스트(list)가 구획(116)에 나타나도록 할 수 있다. 대안으로, 또는 이에 더하여, 신경구조체와 관련된 주석들은 신경구조체에 근접하게 기구를 위치시켜 보여질 수 있을 것이다. 마우스-오버 기법(mouse-over technique)과 유사하게, 주석이 달린 신경구조체에 근접하게 기구를 위치시키는 경우, 이러한 특징이 활성화된다면 임의의 이전 주석들이 자동으로 나타날 것이다.
일반적인 예를 들어 환자정보 탭(patient information tab: 130) 또는 특정 기타의 탭 및 셀렉터(selector)가 메뉴 구획(96) 내에 편입될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 메뉴 구획(96)의 제시 및 배열은 단지 고려된 하나의 예일뿐이라는 것을 이해하여야 한다.
도 5를 참조하면, 기구 추적을 더욱 도시한 영상 구획(102)이 도시되어 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 사용자가 적절한 입력 탭을 선택하면, 기구의 순간 위치가 포인터(106)의 국소화를 통해 환자의 해부학적 구조에 대하여 보여질 수 있다. 또한, 도 4의 메뉴(96)의 "과거 궤적(past trajectory)" 탭(120)이 선택되면, 기구의 과거 또는 이동 궤적가 점선으로 된 궤적선(trajectory line: 132)으로 도시된다. 유사하게, 예상 궤적(134) 역시 기구의 팁부 또는 선단의 순간적인 위치 및 방향에 기초하여 환자의 해부학적 구조에 대해 보여질 수 있다.
또한, 궤적 경로들을 저장하고, 저장된 궤적들을 리콜하여 환자의 해부학적 구조에 대하여 볼 수 있다. 이러한 점에서, 현재 또는 실시간 기구 궤적은 과거 궤적들과 비교될 수 있다. 또한, 모든 기구 움직임이 기록되지는 않는다. 이러한 점에서, 외과의 또는 기타의 사용자는 원하는 바대로 기구 추적 기능을 작동시키거나 멈추게 할 수 있다. 또한, 위에서 설명한 장래 예측기법(look-ahead technique)이 영상들 내로 기구의 그래픽 표시를 투사시키지만, 기구의 그래픽 표시가 영상 내로 투사될 영상의 공간 내에 존재하는 것이 반드시 필요한 것은 아니다. 즉, 예를 들어 외과의는 기구를 환자 상부 및 영상의 공간 외부에 둘 수 있는데, 그러면 기구의 표현은 영상에 나타나지 않는다. 그러나, 시술의 용이한 계획을 위해 고정된 길이로 영상 내로 투사되는 것이 여전히 바람직할 수 있다.
도시된 실시예에서, 궤적은 방향선(directional line)으로 표현된다. 그러나 다른 표현들 역시 이용될 수 있다. 예를 들어, 궤적은 자동으로 다른 컬러 또는 특이한 숫자 부호로 지정될 수 있다. 다른 타입들의 방향 표지들은 역시 이용될 수 있고, 상이한 형상, 스타일, 크기 및 텍스처(texture)도 궤적을 구분하기 위하여 적용할 수 있다. 또한, 외과의는 원한다면 임의의 궤적에 대하여는 부호가 보이지 않도록 할 수 있다. 또한, 외과의는 메뉴(96)에서 적절한 제어를 통하여 임의의 궤적에 대한 디폴트 컬러 또는 부호 문자(label text)를 변경할 수 있다. 하나의 실시예에서, 과거 궤적은 하나의 색상으로 지정되고 예측 또는 예견 궤적은 상이한 색상으로 지정될 수 있다. 또한, 도 5에는 단일 궤적이 도시되지만, 여러 기구들이 동시에 추적되어 이들 궤적들이 추적되고, 예측되고 영상에 표시될 수 있다.
도 1 내지 도 5에 대하여 설명한 바와 같이, 일체형 시스템(10)은 환자의 해부학적 구조에 대하여 마커, 반사체 등을 이용하여 수술 도구 또는 프로브와 같은 기구의 위치를 추적한다. 하나의 양상에서, 기구는 또한 전기 자극을 신경구조체에 인가할 수 있어서 신경 위치 및 신경 완전성과 같은 신경 정보는 환자의 해부학적 구조에 다른 기구를 도입하지 않고도 판정할 수 있다. 기구는 자극 제어기 인터페이스(stimulator control interface: 86)와 전력 공급장치(90)를 통하여 컴퓨터에 연결될 수 있고, 대안적인 구현예에서 기구는 무선으로 자극 제어기 인터페이스(86)에 연결되고 유도적으로 또는 자체 배터리(self-contained battery)에 의해 전력이 공급될 수 있다.
도 6은 유도에 의해 도구에 전원을 공급하고 마커 및 반사체를 사용하지 않고 무선으로 기구의 위치 정보를 결정하기 위한 연산 회로(operational circuitry)를 나타낸다. 연산 회로(136)는 전자기장을 생성하는 신호 발생기(signal generator: 138)를 포함한다. 신호 발생기(138)는 바람직하게는 다중 코일(도시되지 않음)을 포함한다. 신호 발생기(138)의 각각의 코일은 연속적으로 활성화되어 다수의 자기장을 유도함으로써 상응하는 전압 신호가 감지 코일(sensing coil)에서 유도된다.
신호 발생기(138)는, 전송되는 시간 의존성 자기장(time-dependent magnetic field)에 대응하여 감지 코일(140)에 유도된 전압이 기구의 지점, 예를 들어 위치와 방향을 설명하는 데 충분한 정보를 제공하도록 독특한 자기 어셈블리(magnetic assembly)를 적용하고 있다. 본원에서 사용되는 코일은, 시변 자기장(time-varying magnetic fields)에 대응하여, 인가된 시변 자기장의 함수로서 이를 나타내는 유도된 전압신호를 발생시키는 전기전도성의 자기 민감성 부재(magnetically sensitive element)를 말한다. 신호 발생기(138)에서 생성되고 기구의 위치를 설명하기에 충분한 정보를 가지는 신호를 이하에서 기준 신호(reference signals)라고 한다.
또한, 신호 발생기는 감지 코일(140)에서 전압을 유도하도록 구성되며, 전압은 신호 자극 유닛(nerve stimulation unit: 142) 및 송신기(transmitter: 144)와 같은 기구의 전자부품들에 전원을 공급하기에 충분하다. 바람직한 구현예에서, 장치에 전원을 공급하기 위해 신호 발생기(138)에 의해 전송되는 신호를 이하에서 전원 신호라고 하는데, 당해 신호는 기준 신호로 다중화된다. 기준 신호 및 전원 신호의 주파수 범위들은 변조되어 상호 배타적인 주파수 간격을 차지한다. 이러한 기법으로 인하여 이들 신호는 무선 채널과 같은 공통 채널을 거쳐서 동시에 전송되면서 신호들이 서로 떨어져 상호 간섭하지 않는다. 기준 신호와 위치 신호는 바람직하게는 주파수 변조(frequency modulated: FM)되나, 진폭 변조(amplitude modulation: AM) 역시 적용될 수 있다.
대안으로, 전원 신호들은 별개의 신호 발생기들에 의해 각각 다른 주파수로 전송될 수 있다. 본원에서 구현되는 바와 같이 기준 신호를 수신하는 부분은 감지 유닛(sensing unit: 146)과 전원 회로(power circuit: 148)를 추가로 포함한다. 감지 유닛(146)과 전원 회로(148) 각각은 감지/전원 코일(140)의 주파수 다중화 기준 신호 및 전원 신호에 의해 유도된 전압 신호를 수신할 수 있다. 감지 유닛(146)과 전원 회로(148) 양자 모두는 다중화 자기 신호(multiplexed magnetic signals)에 의해 유도된 전압 신호를 위치 신호와 전원 신호로 분리할 수 있다.
감지 유닛(146)은 기구의 현재 위치를 나타내는 위치 신호로, 기준 신호에 대응하는 유도된 전압 신호 부분을 측정한다. 위치 신호는 송신기(144)에 의해 전송된다. 유사하게, 전원 회로(148)는 전원 신호에 대응하는 유도된 전압 신호 부분을 보유하여 송신기(144)에 전력을 공급하기에 충분한 전력을 생성하고 신경구조체에 전기 자극을 인가한다. 전원 회로(148)는 전원 신호에 의해 코일(140)에서 생성된 유도 전압을 정류하여 DC 전원을 생성하고 이것은 송신기(144) 및 신호 자극 유닛(142)에 전원을 공급하기 위해 사용된다. 전원 회로(148)는 DC 전원을 축전기, 소형 전지 또는 기타의 저장장치를 이용하여 저장하여 후에 사용할 수 있다.
일체형 시스템(10)은 신호 발생기(138)의 동작을 조절하고 송신기(144)에 의해 무선 전송되는 위치 정보를 수신하기 위한 수신기(도시되지 않음)를 포함하는 전자기 제어 유닛(electromagnetic control unit: 150)을 포함한다. 이러한 점에서, 제어 유닛(150)은 자기장 모드 위치 신호들을 수신하고 이들 위치 신호를 CPU로 전송하여 기구의 위치 및/또는 방향을 판정한다. 바람직하게는, CPU는 기구의 위치를 판정하기 위해 먼저 감지 코일(140)의 각 방향(angular orientation)을 판정하고 코일(140)의 방향을 이용하여 기구의 위치를 판정하기 시작한다. 그러나 본 발명은 기구의 위치를 판정하는 임의의 특정한 방법에 한정되지 않는다. 단일한 감지/전원 코일(140)이 도시되지만, 개별 감지 코일과 전원 코일을 이용할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 하나의 양상에서, 프로브, 리트랙터(retractor) 또는 뼈 드라이버와 같은 수술기구도 신경구조체에 전기 자극을 인가하기 위하여 이용할 수 있다. 도 7 내지 도 14는 다양한 실시예의 수술 및 전기 자극 통합도구들을 도시한다.
도 7에는 길고, 바람직하게는 표면처리되고(textured) 근위 단부(proximal end: 156)와 원위 단부(distal end: 158)를 구비하는 핸들(handle: 154)을 포함하는 수술용 프로브(surgical probe: 152)가 도시되어 있다. 수술용 프로브(152)는 핸들의 근위 단부(156)로부터 연장되는 잭(jacks: 160)에 의해 도 3의 신경 모니터링 인터페이스(80)에 연결될 수 있다. 핸들은 횡방향으로 돌출된 액츄에이터(transversely projecting actuator: 162)를 테이퍼진 원위 세그먼트(tapered distal segment: 164)에 근접하게 포함하며, 당해 원위 세그먼트는 핸들 원위단부(158)에서 종단되고(terminated), 원위로 돌출되는 스테인리스 강 샤프트(166)를 지탱한다. 샤프트(166)는 테이퍼지고 바람직하게는 핸들 원위 단부(158)에 근접하게 더 큰 외경을 가지며, 샤프트 원위 단부(168)에 근접할수록 더 작은 외경을 가지도록 테이퍼지고, 핸들 원위 단부(158)로부터 샤프트 원위 단부(168)까지의 원위로 돌출되는 길이는 투명 플라스틱의 얇은 벽을 갖는 수축 튜브에 싸여진다. 양극(172)과 음극(174)은 핸들(154)로부터 연장되고 전도체(170)와 전기적으로 연결된다. 양극(172)과 음극(174)은 샤프트 원위 단부(168)에서 약간 더 연장되고 신경구조체에 전기 자극을 인가하기 위하여 사용된다.
또한, 핸들(154)의 외표면은 프로브(152)의 위치 및 방향을 용이하게 추적하기 위해 반사체/마커 네트워크(reflector/marker network: 176)를 포함한다. 프로브(152)는 영구식 또는 착탈식으로 핸들(154)에 고정되는 3개의 반사체(176)를 구비하는 것으로 도시된다. 종래의 수술기구 추적 시스템에서 공지된 바와 같이, 반사체(176)의 크기, 형상 및 위치는 수술 내비게이션 시스템에 의해 인지되므로, 카메라에 캡쳐될 때, 프로브(152)의 위치와 방향은 즉시 확인할 수 있다. 3개 이상 또는 이하의 반사체를 사용할 수 있다.
외과의는 외과 수술에서 액츄에이터(162)를 통하여 환자의 해부학적 구조에 전기 자극을 인가한다. 따라서, 프로브(152)는 전기 자극을 인가하지 않고 수술 목적으로 사용할 수 있고, 의사의 판단상 필요하다면 신경구조체로부터 신경 반응을 얻기 위하여 사용할 수 있다. 도 7에 도시된 구현예에서, 프로브(152)는 잭(160)을 통해 프로브(152) 외부에 있는 전력 공급장치(도시되지 않음)에 의해 전력이 공급된다.
도 8에는, 본 발명의 다른 구현예에 의한, 배터리에 의해 전력을 공급받는 리트랙터가 도시되어 있다. 리트랙터(178)는 길고, 바람직하게는 표면처리되고 근위 단부(182)와 원위 단부(184)를 구비하는 핸들(180)을 포함한다. 원위 단부(184)로부터 연장되는 테이퍼 샤프트(186)는 서로 동일 평면에 배치되는 양극 팁(anode tip: 190)과 음극 팁(cathode tip: 192)을 포함하는 만곡 헤드(curved head: 188)에서 종단(終端)된다. 핸들(180)은, 외과의가 원하는 경우, 신경구조체들을 전기 자극하기에 충분한 전력을 공급하는 배터리(196)가 수용되는 크기 및 형상으로 만들어진 내부 공간(interior volume: 194)을 제공한다. 일구현예에서, 배터리(196)는 핸들(180)의 내부 공간(194) 속에 영구적으로 밀폐되어 체액이나 세척액과 접촉하는 것을 방지한다. 본원에 도시되지 않은 다른 구현예에서, 핸들의 캡 부분을 나사식으로 돌려 배터리를 제거하여 대체할 수 있다. 충전식 배터리를 사용할 수 있고 배터리를 핸들로부터 꺼내지 않고도 충전할 수 있는 것으로 고려된다.
또한, 핸들(180)은 3개의 반사체(198)을 포함하며 이들은 리트랙터의 위치와 방향을 판정하기 위해 카메라(도시되지 않음) 또는 기타의 탐지장치에 시각적 피드백(visual feedback)을 제공한다. 도 7과 관련하여 설명한 것과 유사하게, 리트랙터(178)는 액츄에이터(200)를 추가로 포함하여 외과의는 선택적으로 리트랙터(178)의 전기자극 기능을 작동시켜 신경구조체에 전기 자극을 인가할 수 있다.
도 9에는 본 발명에 의한 유선 리트랙터(corded retractor: 202)가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 리트랙터(202)는 잭(204)을 사용하는 종래의 잭 연결을 통하여 원격 배터리 또는 기타의 전력 공급장치에 의해 전력이 공급된다. 도 8과 관련하여 설명한 것처럼, 리트랙터(202)의 핸들(206)은 수술 내비게이션 하드웨어 및 소프트웨어가 리트랙터(202)의 위치와 방향을 추적 가능하게 하는 반사체(208)를 포함한다. 또한, 리트랙터(202)는 선택적으로 신경구조체에 전기 자극을 인가하는 액츄에이터(210)를 포함한다. 샤프트(216)를 지나서 연장되는 양극 전도체(anode conductor: 212) 및 음극 전도체(cathode conductor: 214)에 의해 용이하게 전기 자극된다. 양극 및 음극 전도체(212, 214)는 샤프트(216)의 전체 길이를 따라 연장되어 잭 커넥터(jack connectors: 217)와의 연결을 통해 전력 공급장치에 연결된다.
도 10에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서, 뼈 드라이버(bone screwdriver: 218)는 뼈 나사를 돌리는 것 외에 전기 자극을 공급하도록 구성된다. 드라이버(218)는 핸들(220) 및 이의 원위 단부로부터 연장되는 구동 샤프트(driving shaft: 222)를 포함한다. 핸들(220)은 전기 자극을 위한 전력을 제공하는 배터리(224)를 수용할 수 있는 크기이다. 또한, 핸들(20)은 영구적으로 또는 착탈식으로 부착된 반사체(226)를 포함한다. 구동 샤프트(222)는 핸들(220)의 원위 단부(228)로부터 뼈 나사를 돌릴 수 있는 크기 및 형상으로 만들어진 구동 헤드(driving head: 230)까지 연장된다. 구동 샤프트(222)에 평행하게 양극 및 음극 전극(232, 234)이 피복된다. 피복된 전극들(232, 234)이 연장되는 경우, 전극들은 구동 샤프트(222)의 구동 헤드(230)를 넘어 연장된다. 피복된 양극 및 음극 전극들(232, 234)은 외과의가 뼈 나사를 돌리는 동안 방해가 되지 않도록 집어 넣어지는 것이 가능한 것이 바람직하다.
피복된 전극들(232, 234)은 아일릿(eyelet: 236)을 이용하는 외과의에 의해 수동으로 연장되거나 집어 넣어진다. 바람직하게는, 아일릿은 핸들(220)에 충분히 근접하게 배치되어 외과의는 핸들(220)을 잡고도 전극(232, 234)을 연장하고 집어 넣고 전기 자극을 인가하기 위하여 액츄에이터(238)를 누를 수 있다. 따라서 핸들은 전극들의 이동의 범위를 한정하는 적절한 정지구(stop)에 의해 형성된 캐비티(cavity)(도시되지 않음)를 포함한다.
도 11은 본 발명의 다른 양상에 의한 수술용 탭의 정면도이다. 본 실시예에서, 수술용 탭(240)은 척추경 구멍(pedicle hole)을 만들기 위한 것이나 신경 자극을 줄 수 있고 내비게이션 정보를 제공할 수도 있다. 이러한 점에서, 수술용 탭(240)은 핸들(242) 및 이로부터 연장되는 전도성 샤프트(conductive shaft: 244)를 포함한다. 절연 외장(insulating sheath: 246)은 전도성 팁(conductive tip: 248)으로만 전기 자극을 제한하기 위해 샤프트의 일부분만을 둘러싼다. 전도성 팁(248)은 탭이 삽입되는 동안 척추경 또는 다른 뼈 구조체을 체결하는 일련의 나사산들(threads: 250)을 포함한다. 나사산들(250)은 길이방향 오목부 또는 채널(252)이 팁의 길이를 따라 형성되도록 구성된다.
핸들(242)은 팁이 삽입되는 동안 사용자가 선택적으로 전기 자극을 인가하게 허용하는 액츄에이터 스위치(actuator switch: 254)를 구비한다. 따라서 수술용 탭이 척추경 나사 파일럿 구멍(pedicle screw pilot hole)을 형성하거나 척추경을 검사하는 동안 전기 자극이 인가될 수 있다. 에너지는 도 1의 신경 모니터링 시스템의 에너지 공급원에 연결 가능한 전도체(256)를 통해 전도성 칩(248)에 인가된다. 대안으로, 배터리들이 핸들 내에 배치되어 전도성 팁(248)에 전기 자극 에너지를 공급하기 위해 사용할 수 있다.
핸들(242)은 탭의 위치와 방향을 결정하기 위해 카메라(도시되지 않음) 또는 기타의 탐지장치에 시각적 피드백을 제공하는 반사체(258)을 역시 구비한다. 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자는 탭의 위치를 추적하기 위하여 다른 기술들, 예를 들어 핸들에 있는 전자 위치 센서를 이용할 수 있다는 것을 알 것이다.
도 12는 본 발명의 다른 구현예에 의한 수술용 프로브(260)를 도시한 것이다. 위에서 설명한 예와 유사하게, 프로브(260)는 일련의 반사체(264)가 그 위에 연결되거나 이와 달리 형성되는 핸들(262)을 구비한다. 핸들의 근위 단부로부터 잭(266)이 연장되어 프로브(260)를 도 2의 신경 모니터링 시스템의 에너지 공급원에 연결한다. 전도성 샤프트(268)는 핸들(262)의 원위 단부로부터 연장되고 절연 외장(270)에 의해 부분적으로 덮인다. 샤프트(268)의 피복되지 않은 부분은 척추경 또는 기타의 뼈 구조체를 검사할 수 있는 전도성 팁(272)이다. 핸들은, 검사하는 동안 전기 자극을 인가하기 위해 선택적으로 전도성 팁(272)에 전원을 공급하는 액츄에이터(274)를 역시 구비한다.
도 13은 전도성 팁(272)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 전도성 샤프트(268)는 양극 전도부(anode conductive portion: 274) 및 절연체(insulator: 278)에 의해 양극 전도부(274)와 분리되는 음극 전도부(cathode conductive portion: 276)를 포함한다. 도 14에 더욱 상세하게 도시된다. 본 구성에 따라, 전기 자극은 양극성 전기 자극(bipolar electrostimulation)을 위해 양극 전도부(276)와 전기적으로 절연된 음극 전도부(274) 사이에 인가된다.
상술된 예시적인 도구들은 수술 기능을 수행할 뿐 아니라 환자의 신경구조체에 전기 자극을 인가할 수 있도록 설계된다. 본원에 설명된 바와 같이, 영상 베이스 내비게이션의 도움으로, 외과의는 기구를 이동시키고 실시간으로 이러한 움직임을 보고 원한다면 다양한 기구 위치들에서 별도의 자극 기구 없이도 전기 자극(단극성 및 양극성)을 인가할 수 있다. 또한, 전기 자극은 선행된 전기 자극 패턴을 적용하여 내비게이션을 개선하도록 인가될 수도 있다. 이러한 점에서, 기구가 환자의 해부학적 구조를 횡으로 통과할 때, 기구의 팁 앞으로 전기 자극이 자동으로 인가된다. 따라서, 기구가 움직일 때 신경 정보가 자동으로 획득되고 환자의 해부학적 구조의 시각화는 자동으로 신경 정보가 편입되도록 업데이트된다. 또한, 신경 정보는 더욱 특정하게 신경구조체들의 실제 위치와 방향을 국소화하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 기구가 움직일 때, 광범위한 전기 자극이 인가될 수 있다. 신경 반응이 측정되지 않으면, 이러한 광범위한 전기 자극은 계속된다. 그러나 신경 반응이 측정되면, 정밀한 전기 자극이 적용 범위를 줄이면서 반복적으로 인가되어 자극을 받는 신경구조체의 위치를 국소화할 수 있다.
도 15를 참조하면, 다른 예에 있어서, 선행의 전기 자극은 외과의에게 기구가 신경 또는 신경구조체로 접근하고 있다는 신호를 보내기 위해 사용할 수 있다. 신호는 GUI에서 시각적 식별자(visual identifier) 또는 본원에 설명된 오디오 시스템을 통한 가청 경고방송(audible warning broadcast)의 형태일 수 있다. 이러한 점에서, 단계 280에서 일체형 시스템은 기구의 순간 위치를 판정한다. 그리고 나서 단계 282에서 시스템은 기구의 위치를 환자의 해부학적 구조(anatomical makeup)에 대한 정보와 비교하여 해부학적 시각화에서 판독 가능하게 보이지 않을 수 있는 신경구조체에 대한 도구의 근접성을 판정한다. 단계 282, 284에서 기구가 신경구조체에 인접하지 않으면, 프로세스 루프는 단계 280으로 돌아간다. 단계 282, 286에서 기구가 이미 확인된 신경구조체에 있거나 그에 인접되면, 신경구조체는 환자의 해부학적 골격 및/또는 구조체의 신경 반응으로부터 확인되거나 분류된다. 단계 288에서 신경구조체가 일단 확인되면, 단계 290에서 기구가 신경구조체에 인접하여 있다는 신호를 보내는 적절한 신호가 출력된다. 신호의 강도 및 식별력은 기구에 근접해 있는 것으로 확인된 신경구조체의 타입에 기초를 둘 수 있음이 고려된다. 예를 들어, 가청 경고음(audible alarm)의 크기와 패턴은 신경구조체의 타입에 따라 변할 수 있다. 또한, 가청 근접성 표지들(audible proximity indicators)의 예에서, 가청 경고음의 크기 및/또는 패턴은 기구가 신경구조체로 접근하거나 이로부터 멀어짐에 따라 변할 수 있다. 따라서, 가청 신호들은 신경구조체에 대한 기구의 위치를 외과의에게 실시간 피드백(real-time feedback)을 제공한다. 적절한 신호가 출력된 이후에, 프로세스는 단계 280에서 기구의 위치를 판정하는 단계로 돌아간다.
위에서 설명한 바와 같이, 일체형 시스템은 궤적들 사이 또는 기구 위치들 사이의 측정을 수행할 수도 있다. 따라서, 예를 들어 뼈 측정을 통하여 특정한 외과 수술에서 충분한 뼈가 제거되었는지를 판정할 수 있다. 예를 들어, 기구는 제거될 뼈 부분의 프로파일을 거쳐 추적될 수 있다. 이어서, 프로프일을 거친 궤적은 하나의 궤적으로 저장될 수 있다. 하나 이상의 뼈 제거 시술 후, 기구는 일부분이 제거된 뼈를 거쳐 다시 추적될 수 있다. 이어서, 시스템은 이들 궤적 사이의 차이를 계산하고 정량적 수치를, 예를 들어, GUI를 통하여 외과의에게 제공하여 외과의가 특정한 외과 수술에서 충분한 뼈가 제거되었는지를 판정하는 것을 도울 수 있다.
또한, 전기 자극의 특성들은 추적된 기구의 순간 위치에 기초하여 자동으로 조정될 수 있다. 즉, 기구의 실시간 추적 및 영상들, 도해 모델 등으로부터 환자의 해부학적 구조 배치에 대한 전반적 이해를 통하여, 일체형 시스템은 외과의가 전기 자극의 인가를 지시할 때 기구에 근접한 해부학적 구조에 기초하여 전기 자극의 강도, 범위 및 타입을 자동으로 세팅할 수 있다. 전기 자극 특성들을 자동으로 세팅하지 않고, 시스템은 외과의에 의해 고려되도록 GUI에 시스템에 의해 유도된 전기 자극 수치를 유사하게 표시할 수 있다. 이러한 점에서 외과의는, GUI에 적절한 입력들을 통하여, 제안된 특성들을 적용하거나 시스템에 의해 제안된 것들과는 다른 수치를 정의할 수 있다. 또한, 기구는 뼈 밀링(milling) 또는 제거 및 전기 자극을 위하여 이용되기 때문에, 능동적 밀링 또는 뼈 제거가 이루어지는 동안 신경 반응들이 측정될 수 있다.
프로브, 리트랙터, 드라이버 및 탭이 도시되고 설명되었으나, 본 발명에 의한 기타의 수술 도구도 수술 기능들을 수행할 뿐만 아니라 전기 자극을 인가하기 위하여 사용될 수 있고, 예를 들어 블런트 확장기(blunt dilators), 송곳, 척추경 액세스 니들(pedicle access needles), 생검 바늘(biopsy needles), 약물 전달 바늘(drug delivery needles), 볼 팁 프로브(ball tip probes), 체간 확장기(inner body dilators), 척추 디스크 제거도구(spinal disc removal tools), 체간 스페이서 도구(inner body spacer tools), 연조직 리트랙터(soft tissue retractors) 등을 포함한다. 또한, 척추경 나사와 같은 임플란트 역시 수술 도구의 전도부에 연결될 때, 전도성일 수 있고, 따라서 임플란트가 이식되는 동안 전기 자극을 인가하기 위해 이용할 수 있다. 예를 들어, 뼈 나사 역시 드라이버의 구동 단부(driving end) 및 전도성 단부(conductive end)와 체결될 때 전기 자극을 인가하기 위하여 사용할 수 있다. 또한, 기구의 위치와 방향을 광학적으로 판정하기 위해 반사체를 구비하는 수술기구들이 예시적으로 도시되었으나, 수술기구들은 도 6과 관련하여 설명한 것과 같은, 전자기적으로 기구의 위치 및 방향을 판정하고 유도적으로 전기 자극 및 송신기 회로에 전력을 공급하는 회로를 포함할 수 있다.
본원에 설명된 수술기구들은 본 발명이 구현될 수 있는 다양한 실시예들을 보여준다. 설명된 것들 이외에 다른 기구들이 사용될 수 있음을 알 것이다. 또한, 바람직하게는, 도구는 생체적합성 재료, 예를 들어 스테인리스 강으로 형성된다. 그러나 다른 생체적합성 재료가 사용될 수 있음을 알 것이다.
또한, 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템이 설명되었으나, 독립적인 시스템들이 핸드쉐이크(handshake) 방식으로 서로 통신 연결될 수 있다. 따라서, 본원에 설명된 것들과 같은 소프트웨어 모듈들을 통하여, 독립적인 신경 모니터링 프로브 및 시스템에 의해 제공되는 신경 정보는 독립적인 수술 내비게이션 시스템에 제공되어 내비게이션 정보 및 신경 모니터링 정보의 통합된 시각화를 제공한다.
위에서 설명한 바와 같이, 일체형 시스템은 외과의에게 기술 리소스들(technical resources)에 대한 주문형 액세스(on-demand access)를 제공할 수도 있다. 또한, 일체형 시스템은 기구 위치, 신경구조체 위치 또는 신경구조체 신경 반응에 기초하여 주문형 리소스들의 리스트를 제공하도록 설계된다. 도 16에 보이는 바와 같이, 단계 292에서 일체형 시스템은 기술 리소스의 공개를 요청하는 외과의 또는 기타의 사용자로부터 사용자 입력을 수신한다. 단계 294에서, 입력에 답하여, 일체형 시스템은 요청된 때의 기구의 순간 위치를 판정한다. 단계 296에서, 기구 위치에 기초하여 기구에 근접한 해부학적 구조를 판정한다. 기구의 위치, 확인된 근접한 해부학적 구조 및 가능하다면 근접한 신경구조체의 신경 반응으로부터, 단계 298에서 시스템은 기술 리소스 데이터베이스의 대응하는 부분에 액세스하여 단계 299에서 외과의에게 공개될 수 있는 관련 기술 리소스의 리스트를 유도하고 표시한다. 바람직하게는, 리스트는 외과의가 선택할 수 있도록 GUI에 표시되는 선택 가능한 컴퓨터 데이터 링크들의 형태이며, 예를 들어 게시물, 공개물, 설명서, 지도, 발표물, 비디오, 지시서 및 매뉴얼에 연결될 수 있다. 단계 302에서 GUI에서 사용자 선택에 응하여, 단계 304에서 선택된 기술 리소스는 데이터베이스로부터 업로드되어 외과의 또는 기타의 사용자에게 공개된다. 일체형 시스템은 로컬 또는 원격 데이터베이스로부터 기술 리소스를 업로드할 수 있다.
본원에 설명된 일체형 시스템에 의해 수행될 수 있는 다른 프로세스가 도 17에 도시되어 있다. 도 17은 외과의 또는 다른 이에게 피드백을 제공하는 예측 프로세스가 신경 완전성을 평가하는 단계들을 개시한다. 프로세스는 단계 306에서 개시되고 전기 자극이 인가될 때의 전기 자극 기구의 위치를 판정한다. 단계 308에서 자극된 신경구조체의 위치도 판정한다. 신경구조체의 위치에 기초하여, 단계 310에서 신경구조체를 확인한다. 신경구조체의 확인은 환자의 해부학적 정보를 이전의 신경 지도신경 지도델, 해부학적 지도 등과 비교하여 판정할 수 있다. 신경구조체, 예컨대 군(class)의 확인에 기초하여, 단계 312에서 전기 자극에 대한 신경구조체의 신경 반응을 예측한다. 이어서, 단계 314에서, 예측된 신경 반응을 실제의 측정된 신경 반응과 비교한다. 단계 316에서, 자극된 신경구조체의 완전성을 판정하는 데 도움이 되도록 비교의 결과를 외과의 또는 기타의 사용자에게 GUI에 의해 전달한다. 또한, 자극되고 측정된 신경구조체의 시각화는 앞서의 비교에 기초하여 자동으로 업데이트되어, 예컨대 컬러 코딩되거나 주석이 달려 신경 반응이 기대된 것과 일치하지 않는 것을 나타낸다.
단지 몇몇의 예시적인 구현예들이 상세하게 상술되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자들은 본 명세서의 신규한 교시들 및 이점들에서 크게 벗어나지 않고도 예시적 구현예들 내에서 많은 변경들이 가능할 것이라는 것을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 모든 변경들 및 대안들은 하기 청구범위에 정의된 바와 같은 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자들은 또한 이러한 변경들 및 균등한 구성들 또는 방법들은 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고, 상기 기술자들은 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 본 명세서에서 다양한 변화들, 대체들 및 대안들을 이룰 수 있다는 점을 이해하여야 한다. "수평의", "수직의", "최상부", "상부", "하부", "바닥”, "좌", "우", "머리쪽(cephalad)", "꼬리쪽(caudal)", "상부" 및 "하부"와 같은 모든 공간적 표현들은 예시적 목적이며 본 발명의 범위 내에서 변할 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 더욱이, 본 발명의 구현예들은 다중 척추 레벨들 및 척추 운동 분절들에 걸쳐 단독으로 또는 조합되어 작용하도록 될 수 있다. 또한, 구현예들이 척추, 및 더욱 상세하게는 척추 운동 분절들에 대해 설명되었으나, 본 발명은 신체의 다른 운동 분절들 및 부위들에 대해서도 유사하게 적용된다. 청구범위에서, 수단에 기능이 부가된 문구들은 위에서 언급된 기능을 수행하는 것으로, 본원에 설명된 요소들, 및 구조적 균등물들 뿐 아니라 균등한 요소들을 포함하는 것으로 의도된다.
도 1은 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템의 도면이다.
도 2는 도 1의 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템이 있는 수술실의 도면이다.
도 3은 도 1의 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템의 블록도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템에 의해 표시되는 GUI의 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 GUI의 일부 정면도이다.
도 6은 도 1 내지 도 3의 일체형 수술 내비게이션 및 신경 모니터링 시스템과 사용되는 무선 기구 추적 시스템의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 하나의 양상에 의한, 수술용 프로브의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 하나의 양상에 의한 전기 자극을 인가할 수 있는 무선 리트랙터의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 하나의 양상에 의한, 전기 자극을 인가할 수 있는 유선 리트랙터의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 하나의 양상에 의한, 전기 자극을 인가할 수 있는 무선 뼈 드라이버의 측면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 양상에 의한, 전기 자극을 인가할 수 있는 수술용 탭의 측면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 양상에 의한, 수술용 프로브의 측면도이다.
도 13은 도 12의 수술용 프로브의, 선 13-13에 따르는 단면도이다.
도 14는 도 12 및 도 13에 도시되어 있는 수술용 프로브의 단면도(end view)이다.
도 15는 본 발명의 하나의 양상에 의한, 해부학적 구조에 대한 기구 근접성을 신호로 알리는 단계들의 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 하나의 양상에 의한, 기술 리소스에 액세스하여 공개하는 단계들의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 하나의 양상에 의한, 신경구조체 완전성을 판정하는 단계들의 흐름도이다.

Claims (12)

  1. 환자의 신경구조체에 대한 실시간 신경 정보를 제공하도록 구성되고 실시간 신경 정보를 획득하고 이를 수술 내비게이션 시스템으로 전달하도록 구성되는 수술 도구를 포함하는 수술중 신경 모니터링 시스템(intraoperative neurological monitoring system) 및
    수술중 신경 모니터링 시스템과 통신 연결되고 신경구조체의 지리적 표시(geographical representation)를 제공하도록 구성되고 신경구조체의 지리적 표시 및 신경구조체의 지리적 표시와 관련하여 수술 도구의 대표적 부분(representative portion)을 표시하도록 구성되는 모니터를 포함하는 수술 내비게이션 시스템(surgical navigational system)을 포함하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 수술 도구가 신경구조체에 전기 자극을 인가하고 전기 자극에 대한 신경구조체의 반응으로부터 실시간 신경 정보를 획득하도록 구성되는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 수술 내비게이션 시스템이 실시간 신경 정보를 탐지하는 전극을 포함하고, 수술 도구가 전기 자극을 인가하기 위한 양극과 음극을 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 수술 내비게이션 시스템이 신경구조체를 포함하는 영상들을 저장하도록 구성된 영상 데이터베이스를 포함하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 영상들이 하나 이상의 해부학적 영상과 기능적 영상을 포함하는 장치.
  7. 제5항에 있어서, 영상들이 CT 영상, MR 영상, PET 영상, X선 영상 및 초음파 영상 중의 하나 이상을 포함하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 수술중 신경 모니터링 시스템 및 수술 내비게이션 시스템에 작동적으로 연결되고, 실시간 신경 정보와 신경구조체의 지리적 표시를, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)에 표시하기 위해 등록하도록 구성된 컴퓨터를 추가로 포함하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 수술 내비게이션 시스템이 신경구조체의 해부학적 세팅의 시각화를 제공하고, 수술중 신경 모니터링 시스템이 신경구조체에 대한 완전성 정보(integrity information)를 제공하며, 컴퓨터가 그래픽 사용자 인터페이스에 신경구조체에 대한 완전성 정보를 시각적으로 전달하도록 추가로 구성되는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 수술 내비게이션 시스템이 주문형 수술 정보를 제공하도록 구성되는 수술 보조 인터페이스를 추가로 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 수술 보조 인터페이스가 주문형 비디오 기록 및 주문형 오디오 기록 중의 하나 이상을 재생하도록 추가로 구성되며, 주문형 비디오 기록 및 주문형 오디오 기록 중의 하나 이상은 외과의가 주어진 외과 수술을 시술하기 위해 사용 가능한 정보를 제공하는 장치.
  12. 제1항에 있어서, 수술 내비게이션 시스템이 환자의 도해 영상(atlas image)에 대하여 신경구조체의 지리적 표시를 도시하도록 추가로 구성되는 장치.
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