KR101495768B1 - 의료용 영상을 접목한 주사기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료용 영상을 접목한 주사기 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 주사기 장치는 프로브를 통해 실시간으로 획득한 신체 내부의 영상과 프로브에 결합되어 신체 내부에 삽입되는 주사기의 이동정보를 기초로 생성된 소정의 주사기 바늘 이미지를 결합하고 결합된 결과를 화면에 출력한다. 이에 의해 실시간으로 신체 내부의 영상을 보면서 정확하게 바늘을 삽입할 수 있으며, 안전하게 약물을 삽입하거나 혈액을 채취할 수 있다.

의료장치, 영상장치, 프로브, 주사기, 주사침, 카테터

Description

의료용 영상을 접목한 주사기 장치 {Image guided syringe apparatus and method for medical service}

본 발명은 의료장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 의료용 영상장치에 관한 것이다.

의료 분야에서 치료용 또는 생체검사(biopsy)용으로 주사기(syringe)를 포함하는 의료장치가 이용된다. 그런데 의료인이 주사기를 이용하는 경우 환자의 신체에 주사기를 삽입했을 때 신체의 내부를 전혀 볼 수 없으므로 삽입된 주사기 바늘의 위치나 그 삽입 정도를 파악하기가 어렵다. 예를 들면 의료인이 환자의 특정 혈관으로부터 혈액을 채취하고자 할 경우 정확한 혈관의 위치를 파악하거나 주사기의 침투 정도를 결정하는 데 상당한 시간이 소요될 수 있다.

의료인은 주사기 바늘의 삽입 위치 및 그 삽입 정도를 진료 경험에 따른 개인적 판단에 따라 결정해야만 한다. 따라서 의료인이 진료 경험이 부족하면 주사할 정확한 위치를 찾지 못하여 환자에 여러 번 주사기 바늘을 삽입할 수 있으며, 이는 환자에게 고통을 주는 원인이 된다.

또한 의료인의 잘못된 결정으로 인하여 의료 사고가 발생할 수 있다. 예를 들면 바늘 삽입시 의료인의 실수로 주변의 중요한 신경을 건드리는 경우 부작용이 발생할 수 있다. 특히 장기간의 치료로 목이나 허벅지와 같은 동맥 또는 정맥에 주사를 해야 하는 경우 의료인의 실수는 환자에게 치명적일 수 있다.

이러한 의료 사고는 의료인이 치료 또는 진단시 기존에 촬영한 X-Ray 등을 활용하기도 하지만, 환자의 신체 내부를 실시간으로 직접 확인할 수 없기 때문에 발생한다. 나아가 환자를 치료하거나 진단하는 일은 환자의 생명과 직결되는 매우 중요한 일이므로 의료인에게 상당한 경험과 기술을 요구하기 때문에 환자에게 정확히 바늘을 삽입하기는 매우 어려운 일이다.

본 발명은 실시간으로 신체 내부의 영상을 보면서 정확하게 바늘을 삽입하며 안전하게 약물을 삽입하거나 혈액을 채취할 수 있는 의료용 영상을 접목한 주사기 장치를 제안한다.

보다 구체적으로는 본 발명의 일 양상에 따른 의료장치는 실시간으로 신체 내부의 영상을 획득하는 프로브, 프로브에 결합되어 신체 내부에 삽입되는 주사기, 삽입되는 주사기의 이동정보를 산출하는 이동정보 산출부, 산출된 주사기의 이동정보를 기초로 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성하여 생성된 주사기 바늘 이미지와 획득된 영상을 결합하는 제어부 및 결합된 결과를 화면에 출력하는 출력부를 포함한다.

이때 제어부는 산출된 주사기의 이동정보를 통해 획득된 영상과 결합할 소정의 주사기 바늘 이미지의 깊이와 크기를 계산하여 계산된 결과에 따라 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성한다. 또한 제어부는 산출된 주사기의 이동정보를 기초로 약물의 주입량 또는 혈액이나 생체조직의 채취량을 계산하여 계산된 결과를 출력부를 통해 출력하도록 제어한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용 어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치(1)의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 의료장치(1)는 프로브(10), 주사기(20), 이동정보 산출부(30), 제어부(40) 및 출력부(50)를 포함하며, 이동 제어부(60) 및 가이드부(70)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치(1)는 환자를 치료하거나 생체 검사(biopsy) 목적으로 프로브(10)와 주사기(20)를 이용한다. 이때 의료장치(1)는 프로브(10)로부터 획득된 신체 내부의 영상을 화면에 디스플레이한다. 또한 의료장치(1)는 신체 내부의 영상뿐만 아니라 신체 내부에 삽입되는 주사기의 바늘 이미지를 화면에 동시에 디스플레이한다.

이를 위하여 의료장치(1)는 프로브(10)를 통해 실시간으로 신체 내부의 영상을 획득한다. 그리고 프로브(10)에 결합된 주사기(20)의 이동정보를 산출하여 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성한다. 그리고 생성된 주사기 바늘 이미지와 프로브(10)로부터 획득된 영상을 결합하여 화면에 출력한다.

이하 이를 구체화하는 의료장치(1)의 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.

프로브(10)는 환자의 치료 또는 생체 검사를 위해 신체 내부의 영상을 실시간으로 획득한다. 이때 프로브(10)는 측정될 신체의 외부에 접촉되는 접촉식 방식을 이용한다. 예를 들면 프로브(10)는 초음파 또는 광학식 방식을 이용할 수 있 다. 그러나 이외의 다양한 실시예가 가능하다.

초음파 방식을 이용하는 프로브를 예로 들면, 프로브(10)는 짧은 펄스신호를 생성하여 생성된 짧은 펄스신호가 환자의 몸을 통과하면서 반사되어 오는 신호를 영상화한다. 이때 프로브(10)는 스캔면(scan plane)을 생성하여 신체의 내부 구조를 보여준다. 스캔면은 실질적으로 측정될 신체의 내부에 대한 시야이다.

스캔면은 에너지 펄스 또는 빔을 신체 내로 전송하고, 신체의 내부로부터 반사되어 되돌아오는 펄스를 수신하는 트랜스듀서 어레이로부터 생성된다. 여기서 스캔면은 후술할 출력부(50)에 디스플레이되며, 다양한 형태일 수 있다. 가장 일반적인 스캔면은 부채꼴, 직사각형 또는 사다리꼴 형상이며, 형상은 프로브(10)에서 사용되는 트랜스듀서의 형태에 따라 변경될 수 있다. 한편 프로브(10)의 동작에 대한 상세한 설명은 도 6 및 도 7에서 상세히 후술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(10)는 접촉식 방식을 이용하여 신체의 내부를 후술할 출력부(50)를 통해 실시간으로 보여준다. 이때 실시간으로 획득된 신체 내부의 영상은 후술할 제어부(40)를 통해 신체 내부에 삽입되는 주사기 바늘의 위치 이미지와 결합된다.

일반적으로 신체 내부의 영상을 보여주는 의료장치는 X선(X-ray), 자기공명영상(MRI) 또는 전산단층조영술(CT) 기술 등을 통해 이미 촬영된 영상을 기반으로 사람의 몸을 특정장치에 고정시켜 장치의 움직임 정도에 따라 영상을 함께 보여주는 방식을 이용한다. 따라서 보여주는 영상이 진단할 환자의 현재 영상이 아닌 이미 촬영된 영상이므로 실제 주사 위치와 의료 영상이 일치하지 않을 수 있다. 또 한 특정 장치에 환자를 고정시켜야 하는 문제점이 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(10)는 초음파 또는 광학식을 이용한 접촉식 방식을 통해 측정된 몸체의 영상을 실시간으로 디스플레이할 수 있다.

주사기(syringe, 20)는 프로브(10)에 결합되며, 바늘이 환자의 신체, 예를 들면 피부의 내부에 삽입된다. 이때 주사기(20)는 치료용 또는 생체 검사용으로 사용되는 일반적인 주사기일 수 있다. 이러한 주사기는 액체를 혈관이나 강동 내로 주입하거나 그곳에서 뽑아내는 기구로서, 병을 진단하거나 치료 경과를 검사하기 위하여 사용된다.

나아가 프로브(10)에 결합될 수 있는 기구는 주사기(20)뿐만 아니라, 바늘침(needle) 또는 카테터(catheter)일 수 있다. 카테터는 체강(늑막강·복막강) 또는 관상(管狀)·낭상(囊狀)기관(소화관·방광 등)의 내용액의 배출을 측정하기 위해 사용되는 고무 또는 금속제의 가는 관으로서 본래의 목적과는 반대로 약제나 세정액의 주입 등에도 응용된다. 모양이나 굵기는 여러 가지이며, 쓰이는 부위나 목적에 따라서 다른데, 특히 오줌의 배출이나 방광세정, 방광내 약주입을 위한 요도 카테터는 그 종류도 많으며 널리 사용되고 있다.

한편 이동정보 산출부(30)는 프로브(10)에 결합된 주사기(20)가 환자의 신체, 예를 들면 피부에 삽입되면 삽입되는 주사기(20)의 이동정보를 산출한다. 이동정보는 주사기의 물리적인 움직임에 따라 변화되는 변위값일 수 있다. 일반적으로 접촉식 의료용 영상장치를 통해 획득할 수 있는 영상에서는 삽입된 금속 물질 바늘이 정확히 표시되지 않아 바늘이 들어가는 위치를 파악하기가 어렵다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치(1)는 이동정보 산출부(30)를 통해 산출된 주사기의 이동정보를 이용하여 주사기 바늘의 삽입 위치 및 그 삽입 정도를 정확히 파악할 수 있다. 즉 이동정보 산출부(30)를 통해 주사기(20), 특히 주사기의 몸체 또는 피스톤의 물리적인 이동정보를 산출하며, 이때 산출된 주사기의 이동정보는 후술할 제어부(40)를 통해 프로브(10)로부터 획득된 신체 내부 영상과 결합할 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성하는 데 이용된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동정보 산출부(30)는 주사기의 이동정보를 산출하기 위하여 가변저항(도 9의 32)을 이용할 수 있다. 가변저항(도 9의 32)은 주사기의 물리적인 이동에 연동되어 저항값이 가변된다. 이때 가변되는 저항값을 측정하여 주사기의 이동정보를 산출할 수 있다.

이를 구현하기 위한 가변저항은 도 9와 같이 직접 또는 추가로 마련된 접속돌기를 통해 주사기의 몸체와 결합되며, 몸체가 선형 이동함에 따라 그와 상이한 위치에서 접속하여 저항이 가변된다. 도 9에서는 가변저항을 주사기 몸체의 일측에만 도시하였으나, 주사기 몸체의 양쪽에 모두 구비될 수 있다. 또한 주사기의 피스톤의 일측 또는 양측에 결합될 수 있다.

이동정보 산출부(30)는 이러한 저항값의 변화 정도를 파악하여 주사기의 이동 변위를 산출한다. 예를 들면 도 9에 도시된 가변저항을 이용하여 도 10의 그래프를 획득하여 주사기의 이동변위를 산출할 수 있다. 이 경우 초기화된 주사기의 가변저항값이 50옴이었을 때 주사기의 이동길이가 0.3cm였는데, 주사기가 환자의 신체에 삽입되었을 때 가변저항값이 100옴으로 변경되었다면 주사기의 이동길이는 0.6cm임을 알 수 있으며 초기화 이후 0.3cm가 삽입되었음을 알 수 있다. 여기서 주사기 몸체의 물리적인 이동은 프로브(10)를 통해 획득된 신체 내부의 영상과 결합할 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성할 수 있는 정보로 이용된다.

또한 가변저항을 이용하여 약물의 주입량 또는 혈액이나 생체조직의 채취량을 파악할 수 있다. 이를 위하여 주사기의 피스톤의 물리적인 이동에 연동되어 가변저항의 저항값이 변하도록 구성된다. 이 경우 전술한 주사기의 몸체에 결합되는 가변저항과 마찬가지로, 가변저항은 직접 또는 추가로 마련된 접속돌기를 통해 주사기의 피스톤과 결합되며, 피스톤이 선형 이동함에 따라 그와 상이한 위치에서 접속하여 저항이 가변된다. 이때 변동되는 가변저항값은 피스톤이 선형 이동함에 따라 주사기 안에 포함된 약물의 주입량 또는 혈액이나 생체조직의 채취량을 계산할 수 있는 정보로 이용된다. 한편 가변저항을 이용하는 것은 주사기의 이동정보를 산출하는 일 실시예일 뿐 본 발명은 이동정보를 산출할 수 있는 다양한 방법을 포함할 수 있다.

한편 제어부(40)는 다른 구성요소들을 총괄 제어하며, 산출된 주사기의 이동정보를 기초로 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성하며, 생성된 주사기 바늘 이미지를 프로브(10)를 통해 획득된 영상과 결합한다. 이를 위하여 제어부(40)는 획득된 영상과 결합할 소정의 주사기 바늘 이미지의 깊이와 크기를 계산하여 계산된 결과에 따라 소정의 주사기 바늘의 위치 이미지를 생성한다.

결합된 결과는 후술할 출력부(50)를 통해 화면에 출력된다. 예를 들면 후술할 도 2 및 도 3과 같이 실시간 신체 내부 영상과 주사기 바늘 이미지가 동시에 화 면에 출력될 수 있다. 이때 획득된 신체 내부 영상과 결합할 소정의 주사기 바늘 이미지는 획득된 신체 내부 영상과 비례하여 결합될 수 있도록 그 깊이 및 크기가 변형될 수 있도록, 바늘이 피부와 닿는 순간의 정보를 깊이 0으로 리셋하는 스위치를 포함하여 위치 값을 보정한다. 또한 후술할 출력부(50)의 화면의 크기에 적합하도록 깊이 및 크기가 변형될 수 있다.

이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치(1)는 실시간으로 획득한 신체 내부 영상과 신체에 삽입되는 주사기 바늘의 위치를 정확하고도 동시에 화면에 표시할 수 있다. 이러한 방식은 주사를 놓는 의료인이 개인별 숙련도에 상관없이 정확한 위치에 주사를 안전하게 삽입할 수 있도록 한다. 특히 환자의 동맥, 정맥과 같은 부위에 주사할 경우처럼 의료사고 발생 확률이 높은 상황에서 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들면 실제 동맥(맥이 뛰고, 혈류 흐름 속도가 빠름) 또는 정맥(맥이 없고, 혈류 흐름이 느림)의 특징을 피부에서의 외관으로는 식별이 불가능한 곳에 주사하는 경우 정확한 위치에 삽입할 수 있다.

한편 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료장치(1)는 약물의 주입량 또는 혈액이나 생체조직의 채취량을 정확히 파악할 수 있다. 이를 위하여 제어부(40)는 이동정보 산출부(30)를 통해 산출된 주사기(20)의 이동정보를 기초로 약물의 주입량 또는 혈액이나 생체조직의 채취량을 계산하며, 계산된 결과를 후술할 출력부(50)를 통해 출력하도록 제어한다.

출력부(50)는 프로브(10)를 통해 획득된 실시간 영상과 소정의 주사기 바늘 이미지가 결합된 결과를 화면에 출력한다. 이때 출력부(50)는 전술한 의료장치(1) 와 결합된 일체형일 수 있으나 무선 또는 유선 형태로 연결된 분리형일 수 있다.

출력부(50)는 신체 내부의 실시간 영상과 결합된 주사기 바늘 이미지를 화면에 출력하는 것뿐만 아니라 사용자에게 피드백을 제공하여 사용자가 주사기를 조작하도록 제어할 수 있다. 예를 들면 출력된 영상의 특정 영역을 확대하거나 어느 특정 부분을 보여주는 데 이용될 수 있다. 또한 출력부(50)는 사용자의 조작이 편리하도록 화면에 영상을 디스플레이할 뿐만 아니라 가이드 방법을 음성을 통해 제시해 줄 수도 있다.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치(1)는 이동 제어부(60)를 더 포함할 수 있다. 이동 제어부(60)는 주사기의 물리적인 이동 정도를 자동으로 조절하여 주사기의 이동을 제어한다. 이는 주사기의 바늘 삽입 정도와 투입되는 약물의 양 또는 채취하는 혈액 및 조직의 양을 자동화하는 방법이다. 이를 위해서 모터를 통한 동력을 제어하는 모듈을 추가할 수 있다. 예를 들면 동작 버튼 등을 통해 자동 모드에 진입되면 구동 모터에 의해 의료장치(1)의 주사기 바늘이 미리 설정된 위치까지 정확히 삽입될 수 있다. 또는 미리 설정된 양만큼 약물을 투입하거나 혈액을 채취할 수 있다.

가이드부(70)는 프로브(10)에 결합된 주사기(20)를 고정할 수 있는데, 가이드부(70)에 대한 상세한 설명은 도 4에서 후술한다.

한편 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(10)는 주파수 차이에 따른 프로파일별로 신체 내부의 특정 영역에 해당되는 영상을 획득할 수 있다. 즉 프로브(10)가 초음파 방식을 이용할 경우, 인체의 진단에 이용되는 초음파의 주파수는 1- 20MHz 범위의 주파수를 주로 사용하는데 주파수의 크기를 다르게 설정하여 신체 내부의 특정 영역의 영상을 획득할 수 있다. 예를 들면 낮은 주파수(2.5-5MHz)는 해상도가 낮지만 감쇠가 적으므로 깊은 부위까지 도달하고, 높은 주파수(7.5-10MHz)는 해상도와 방향성이 좋지만 생체에 흡수가 되므로 깊은 부위에 도달하지 않는다. 복부 진단용으로는 3.5-5MHz의 주파수를 사용하며 표재성 장기에는 5~10MHz의 주파수를 사용할 수 있다.

나아가 움직이는 파원 혹은 움직이는 관측자에게 원래 파와는 주파수가 다른 파로 인지되는 현상인 도플러 효과를 이용하여 혈류의 속도 및 방향을 측정하거나, 심혈계통 진단에 사용할 수 있다. 예를 들면 움직이는 적혈구에서 반사된 초음파의 주파수 변위, 즉 '도플러 편향'을 검출하여 혈류속도로 변환함에 따라 혈류 검사에 이용될 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 의료장치의 출력 결과를 도시한 예시도이다.

도 2는 도 1의 프로브(10)가 2차원으로 신체 내부 영상을 획득한 경우이며 도 3은 3차원으로 신체 내부 영상을 획득한 경우에 해당된다. 도 2를 참조하면, 신체의 2차원 실시간 내부 영상에 주사기 바늘 이미지가 결합되어 출력된다. 한편 도 3을 참조하면, 신체의 3차원 실시간 내부 영상에 주사기 바늘 이미지가 결합되어 출력된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 의료인이 치료 또는 검사를 목적으로 환자의 신체, 예를 들면 피부에 주사기(20) 바늘(22)을 삽입하거나, 신체 내부의 혈액이나 생체 조직을 채취하거나 또는 약물을 투입하고자 하는 경우 프로브(10)에 주사기(20)를 고정시킨다. 이때 주사기(20)는 프로브(10)의 일측에 결합되거나 후술할 도 5와 같이 프로브(10)에 형성된 구멍에 삽입될 수 있다.

프로브(10)에 결합되는 주사기(20)는 교체될 수 있는데, 이를 위하여 서로 다른 주사기를 수용할 수 있도록 가이드부(70)가 구성된다. 이때 소모품인 주사기(20)를 교체할 수 있음으로써 위생상 청결을 유지할 수 있다. 가이드부(70)는 프로브(10)에 결합된 주사기를 고정할 뿐만 아니라 도 4와 같이 탄성력에 의해 크기가 가변되는 탄성체(72), 예를 들면 스프링을 포함할 수 있다. 이 경우 탄성체(72)의 줄어든 정도를 측정하여 주사기(20)가 신체 내부에 삽입되는 이동정보를 산출할 수도 있다.

주사기(20)가 프로브(10)에 고정되면 사용자에 의해 주사기(20)의 몸체 또는 피스톤(24)이 이동되게 된다. 몸체가 이동하는 경우는 주사기 바늘을 삽입하는 때이며, 피스톤(24)이 이동하는 경우는 환자에 약물을 투입하거나 혈액 또는 생체 조직을 채취할 때이다. 여기서 이동정보 산출부(30)를 통해 삽입되는 주사기 몸체의 이동정보인 변위값을 산출할 수 있다. 또는 이동되는 주사기의 피스톤(24)의 이동정보를 산출할 수 있다. 이동정보를 산출하기 위하여 도 1에서 전술한 가변 저항을 이용할 수 있으나 이 외의 다양한 실시예가 가능하다.

한편 의료장치(1)는 프로브(10)를 통해 실시간으로 신체 내부의 영상을 획득하며, 주사기의 이동정보를 이용하여 획득된 영상을 소정의 주사기 바늘 이미지와 결합한다. 이때 소정의 주사기 바늘 이미지는 주사기의 이동정보에 따라 깊이와 크기가 결정되는 이미지이다. 나아가 의료장치(1)는 주사기 피스톤(24)의 이동정보를 이용하여 약물의 주입량 또는 혈액이나 생체조직의 채취량을 계산할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 주사기(20)는 프로브(10)의 일측에 결합되거나 프로브(10)에 형성된 구멍(12)에 삽입될 수 있다. 예를 들면 도 5와 같이 구멍(12)에 삽입될 수 있다. 여기서 바늘이 프로브(10)의 중앙에 위치하도록 하여 프로브(10)와 바늘을 일체화할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 프로브의 영상획득 과정을 도시한 예시도이다.

도 6은 도 1의 프로브(10)를 통해 획득할 수 있는 3차원 의료영상이며, 도 7은 2차원 의료영상에 해당된다. 도 7과 같이 트랜스듀서 어레이에 의해서 생성된 스캔면 또는 스캔된 빔(beam)은 2차원이다. 2차원은 스캔면이 특정 영역에 적용됨에 따라서 스캔면의 두께 또는 고도가 변경될 수 있다. 이때 스캔면은 신체 타겟 또는 타켓 주위의 영역(관심 영역)의 영상을 얻을 수도 있다. 또한 스캔면이 집중되면 스캔면의 두께 또는 고도가 점점 작아질 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치를 이용한 의료영상 제공방법을 도시한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 프로브에 결합된 주사기가 신체 내부에 삽입되는 경우 삽 입된 주사기의 이동정보를 산출한다(S100). 이때 주사기의 물리적인 이동에 연동되어 저항값이 가변되는 가변저항을 통해 측정된 저항값을 이용하여 주사기의 이동정보를 산출할 수 있다. 그러나 이 외의 다양한 실시예가 가능하다.

이어서 산출된 주사기의 이동정보를 기초로 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성한다(S110). 예를 들면 산출된 주사기의 이동정보를 통해 획득된 영상과 결합할 주사기 바늘 이미지의 깊이와 크기를 계산하여 계산된 결과에 따라 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성한다. 이어서 생성된 주사기 바늘 이미지를 획득된 영상과 결합하며(S120), 결합된 결과를 화면에 출력한다(S130).

이러한 방식을 통해 본 발명에 따른 의료장치는 의료용으로 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 일 예로 척추 주사에 활용될 수 있는데, 척추주사는 상당히 조심스럽게 주사기의 삽입이 실시되어야 하는 주사이다. 이에 따라 일부 의료인은 실험을 통해 모형을 제작하거나 수반되는 통증 감소를 위한 주사요법을 실시하기도 한다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치를 통해 신체 내부의 주의 영상을 실시간으로 보면서 신경을 손상시키지 않고도 척추의 원하는 부위에 바늘을 정확히 삽입할 수 있다. 이러한 방법은 기존의 의료인들의 경험에 의한 직관적인 방법에 비하여 보다 정확하며 실수없이 치료 또는 검사를 할 수 있는 방법이다.

다른 예로 정맥을 통한 카테터 설치 및 혈액 채취에도 유용하다. 의료인이 환자의 혈액을 채취하기 위해서는 정확한 혈관의 위치를 찾아야만 한다. 그러나 혈관의 위치는 개인에 따라 다를 수 있으며, 외부에서 보이는 정도가 각각 다르기 때문에 바늘을 여러 번 삽입해야 하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 상황은 환 자에게 상당한 고통을 동반하는 원인이 된다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치는 미리 설정된 프로파일에 따라 정맥혈액 채취 모드로 설정되면 해당되는 정맥만을 프로브를 통해 보여지게 할 수 있다. 이때 의료인은 삽입된 주사기의 바늘 위치를 보면서 원하는 정맥에 정확히 주사기 바늘을 삽입할 수 있다. 나아가 자동설정 모드를 통해 정확한 깊이로 주사기 바늘을 삽입할 수 있다. 또는 원하는 양만큼 혈액을 채취하거나 약물을 투여할 수 있다.

또 다른 예로 본 발명에 따른 의료장치는 생체 검사법과 같은 특정한 의학적인 검사에 유용하게 활용될 수 있다. 생체 검사법에서 주사기(syringe) 또는 주사침(needle)은 포낭과 같은 타겟으로부터 조직 샘플, 세포질 또는 유체를 추출하기 위해서 환자의 신체로 삽입된다. 이때 신체의 관심영역을 보기 위해서 본 발명에 따른 의료장치를 사용하여 주사기 또는 주사침이 관심영역 내에 있을 때 바늘의 위치를 감지하며, 사용자에게 피드백을 제공하여 주사기 또는 주사침을 원활하게 조작할 수 있게 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동정보 산출을 위한 가변저항(32)을 도시한 예시도이며, 도 10은 도 9의 가변저항(32)을 이용한 이동정보 산출을 설명하기 위한 참조도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 도 9와 같이 가변저항(32)을 주사기(20) 몸체의 일측에 결합하여 주사기(20)의 이동정보를 산출할 수 있다. 도 9에서는 주사기(20)의 일측에만 가변저항이 결합되어 있으나, 주사기(20) 몸체의 양쪽에 모두 구비될 수 있다. 또한 주사기(20)의 피스톤의 일측 또는 양측에 결합될 수 있다. 피스톤과 결합된 가변저항은 약물의 주입량 또는 혈액이나 생체조직의 채취량을 파악하는 데 이용된다. 이를 구현하기 위해 가변저항(32)은 도 9와 같이 직접 또는 추가로 마련된 접속돌기를 통해 주사기(20)의 몸체 또는 피스톤과 결합되며, 몸체 또는 피스톤이 선형 이동함에 따라 그와 상이한 위치에서 접속하여 저항이 가변된다.

한편 도 9에 도시된 가변저항(32)을 이용하여 도 10의 그래프를 획득할 수 있는데, 이를 통해 주사기(20)의 이동변위를 산출할 수 있다. 예를 들면 도 10과 같이 초기화된 주사기(20)의 가변저항값이 50옴이었을 때 주사기(20)의 이동길이가 0.3cm였는데, 주사기(20)가 환자의 신체에 삽입되었을 때 가변저항값이 100옴으로 변경되었다면 주사기(20)의 이동길이는 0.6cm임을 알 수 있으며 초기화 이후 0.3cm가 삽입되었음을 알 수 있다.

지금까지 상세히 설명한 본 발명을 요약하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치는 특정 혈관에 주사기 또는 카테터를 삽입해야 하는 경우 실시간으로 획득된 영상과 삽입된 주사기의 바늘 위치를 정확히 파악할 수 있으므로 의료사고를 줄일 수 있다. 또한 특정 혈관을 통한 혈액 채취시 신체 내부가 보이지 않아 의료인들에게 요구되는 주의 및 불편함을 없앨 수 있으며, 정확한 위치를 찾기 위해 여러 번 주사 바늘을 삽입하여 환자에게 고통을 주는 일을 제거할 수 있다.

나아가 특정 부위에 바늘이 삽입되어야 하는 경우, 지나가면서 중요한 신경을 건드려 부작용이 발생하는 현상이 방지되어 신경 부위를 건드리지 않고 정확한 바늘 삽입이 가능하다. 나아가 장기간의 치료로 목이나 허벅지의 동맥 또는 정맥 에 주사를 해야 하는 경우 잘못된 주사로 인한 부작용을 제거하고, 숙련된 경험과 기술 없이도 실수 없이 수행이 가능하다. 따라서 숙련되지 않은 의료인도 영상 가이드를 통해 쉽고도 안전하게 주사기의 사용이 가능하다.

일반적으로 의료용으로 영상을 보여주는 장치는 주사기와 분리되어 있어 환자의 현재 상태의 영상을 실시간으로 보여주지 못하고, 실제 주사 위치와 의료 영상이 일치되지 않으나 본 발명을 통해 정확하게 바늘의 위치를 파악할 수 있다. 나아가 프로브에 결합되는 주사기 구성 자체를 분리하여 교체용 주사기를 장착할 수 있어서 위생에 따른 문제를 해결해 줄 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치의 구성도,

도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 의료장치의 출력 결과를 도시한 예시도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치의 단면도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 단면도,

도 6 및 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 프로브의 영상획득 과정을 도시한 예시도,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료장치를 이용한 의료영상 제공방법을 도시한 흐름도,

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동정보 산출을 위한 가변저항을 도시한 예시도,

도 10은 도 9의 가변저항을 이용한 이동정보 산출을 설명하기 위한 참조도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 의료장치 10 : 프로브

12 : 구멍 20 : 주사기

22 : 바늘 24 : 피스톤

30 : 이동정보 산출부 40 : 제어부

50 : 출력부 60 : 이동 제어부

70 : 가이드부 72 : 탄성체

Claims (10)

1. 실시간으로 신체 내부의 영상을 획득하는 프로브;

   상기 프로브에 결합되어 상기 신체 내부에 삽입되는 주사기;

   상기 삽입되는 주사기의 이동정보를 산출하는 이동정보 산출부;

   상기 산출된 주사기의 이동정보를 기초로 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성하여 상기 생성된 주사기 바늘 이미지를 상기 획득된 영상과 결합하고, 상기 산출된 주사기의 이동정보를 기초로 약물의 주입량 또는 혈액이나 생체조직의 채취량을 계산하는 제어부; 및

   상기 결합된 결과를 화면에 출력하는 출력부를 포함하는 의료용 영상장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 산출된 주사기의 이동정보를 통해 상기 획득된 영상과 결합할 상기 소정의 주사기 바늘 이미지의 깊이와 크기를 계산하여 상기 계산된 결과에 따라 상기 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성하는 의료용 영상장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력부는 상기 제어부를 통해 계산된 결과를 출력하는 의료용 영상장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동정보 산출부는 상기 주사기의 몸체 또는 피스톤의 물리적인 이동정보를 산출하는 의료용 영상장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동정보 산출부는 상기 주사기의 물리적인 이동에 연동되어 저항값이 가변되는 가변저항을 통해 측정된 저항값을 이용하여 상기 주사기의 이동정보를 산출하는 의료용 영상장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로브는 주파수 차이에 따른 프로파일별로 상기 신체 내부의 특정 영역에 해당되는 영상을 획득하는 의료용 영상장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 주사기는 상기 프로브의 일측에 결합되거나 상기 프로브에 형성된 구멍에 삽입되는 의료용 영상장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 주사기의 물리적인 이동 정도를 자동으로 조절하여 상기 주사기의 이동을 제어하는 이동 제어부를 더 포함하는 의료용 영상장치.
9. 삭제
10. 실시간으로 신체 내부의 영상을 획득하는 프로브;

    상기 프로브에 결합되어 상기 신체 내부에 삽입되는 주사기;

    상기 삽입되는 주사기의 이동정보를 산출하는 이동정보 산출부;

    상기 산출된 주사기의 이동정보를 기초로 소정의 주사기 바늘 이미지를 생성하여 상기 생성된 주사기 바늘 이미지를 상기 획득된 영상과 결합하는 제어부;

    상기 결합된 결과를 화면에 출력하는 출력부; 및

    상기 프로브에 결합된 주사기를 고정하되, 크기가 서로 다른 주사기를 수용할 수 있도록 길이가 가변되는 탄성부재를 포함하는 가이드부를 포함하는 의료용 영상장치.

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