KR101553018B1 - 수술 조명 시스템, 수술 조명 시스템의 작동 방법 및 수술을 수행하기 위한 방 - Google Patents

수술 조명 시스템, 수술 조명 시스템의 작동 방법 및 수술을 수행하기 위한 방 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수술에 위한 조명을 제공한다. 광 추적 시스템을 사용해 조명이 자동으로 임상의가 착용한 수술 장갑의 광학 마커를 추적하여 수술에 보다 일관된 조명을 제공한다.

Description

수술 조명 시스템, 수술 조명 시스템의 작동 방법 및 수술을 수행하기 위한 방{SURGICAL ILLUMINATION SYSTEM, METHOD FOR OPERATION THEREOF AND ROOM FOR OPERATION}
본 발명은 수술 조명 시스템, 수술 조명 시스템의 작동 방법 및 수술을 수행하기 위한 방에 관한 것이다.
일반적으로 수술 부위에 집중된 조명을 제공 하기 위해 외과 의사 또는 스크럽 간호사가 수동적인 빛 조정이 필요없는 수술 조명 시스템을 생산하는 것이 바람직하다고 여겨 진다. 이러한 시스템은 램프 손잡이에서의 박테리아 전염을 방지 할 수 있고 외과 직원이 의료기구를 전달하는 것과 같은 중요한 작업에 더 집중 할 수 있도록 하고, 손에 닿을수 있는 높이에 낮게 매달린 수슬램프가 수술 흐름을 방해하는것을 방지할 수 있다.
이 문제를 완화하기 위해 여러 가지 방법이 존재한다. Luntsford의 발명품 (미국특허번호 5,093,769)은 수술요원에 의해 원격으로 제어되는 수술 조명 시스템을 개시한다. 이 시스템은 또한 수술 시간 동안 " 재생 " 될 수 있는 램프 움직임의 순서를 " 기록 " 할 수 있다. Borders의 발명품(미국 특허번호 6,560,492)은 환자 테이블 이동, 온도 제어, 조명의 강도같은 수술실의 여러 측면을 제어 할 수 있는 시스템을 설명한다. Luntsford의 발명품은 원격으로 램프를 제어 할 수 있도록 하여 수술 램프를 수동으로 이동해야 하는 수술 인력의 필요성을 제거하지만, 수술 인력이 원격으로 작동하기 때문에 반자동이라고 할 수 있다. Borders의 솔루션도 사용자가 직접 시스템을 컨트롤해야 하기 때문에 유사한 단점을 가지고 있다. 또한 Borders의 솔루션은 수술 빛의 강도를 조절할 수 있지만, 조명의 이동을 컨드롤할 수 없다.
Wang의 발명품(미국특허번호 6,642,836)은 음성 인식으로 빛을 포함한 수술실의 다양한 기계를 제어하는 장치를 설명하고 있다. 그러나 이 시스템도 외과의사 또는 조수가 목소리를 사용하여 램프 이동을 시작하기 때문에 반자동이다. 또한, 음성 인식 시스템은 항상 정확하지 않을 수 있다.
본 발명은 수술을 위한 조명을 제공한다. 수술에 보다 일관된 조명을 제공하기 위해 광 추적 시스템을 사용하여 조명이 자동으로 외과의사가 착용한 수술장갑에 부착된 광학 마커를 추적하도록 구성되어 있다.
본 발명은 광 센서에 의해 감지 될 수 있는 광학 마커를 포함하는 수술 장갑을 사용한다. 액티브 광학 마커는 적외선을 포함한 모든 적절한 파장 범위의 빛을 방출할 수 있다. 임의의 적절한 발광 소스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 광학 마커는 발광 다이오드 (LED)를 사용할 수 있다. 사용자 (예 :의사 )에 의해 원하는 때 활성 광학 마커를 스위치로 끄거나 킬 수 할 수 있다. 또는 패시브(passive,수동) 광학 마커는 외부 소스에서 받은 빛을 반사할 수 있다. 예를 들어, 패시브 마커는 적외선 반사면(infrared reflector)일 수 있다.
일 실시 예에서, 본 발명은 조명 장치를 포함한 수술 조명 시스템을 제공한다. 조명 장치는 이동식 플랫폼과 이동식 플랫폼에 부착된 조명 소스를 포함한다. 조명 소스는 수술을 수행하기 위한 가시 광선을 제공한다. 이동식 플랫폼은 조명의 방향을 변경하기 위해 이동할 수 있다. 조명 장치는 상기 조명 소스의 방향을 변경하는 이동식 플랫폼을 구동하는 모터로 구성되어 있다. 컨트롤러에는 모터와 광 센서가 결합되어 있다. 수술 조명 시스템 의 자동 운전은 두 가지 방법에 의해 꺼지거나 켜질 수 있다. (가) 조명 장치 의 컨트롤러를 끄거나 켜기 (나) 액티브 광학 마커 끄거나 켜기이다.
광 센서는 수술 장갑에 부착된 광학 마커에서 방출되거나 반사되는 빛을 감지한다. 컨트롤러는 광 센서로 부터받은 정보를 바탕으로 장갑에 부착된 광학 마커 쪽으로 모터를 작동하여 조명 소스를 움직인다.
컨트롤러는 임의의 알맞은 추적, 검색, 또는 위치 알고리즘을 사용할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 조명 소스를 둘러싼 센서(예를 들어 적외선 센서)어레이(sensor array)는 고정된 지점에서 반경 과 등거리 패턴으로 정렬될 수 있다. 장갑을 낀 손에 부착된 광학 마커의 배치나 이동방향은 센서 어레이의 강도 값을 읽고 가장 큰 강도 값을 측정하여 결정할 수 있다. 센서 리딩에 대한 응답으로, 조명 시스템의 모터는 플랫폼을 이동하여 조명 소스가 제일 높은 강도 값을 주는 센서 방향으로 비추게 한다.
다른 예로 장갑에 부착된 광학 마커가 적외선 반사면일 수 있다. 이 경우, 시스템은 적외선 방출을 조명 장치에 부착된 적외선 소스에 의존한다. 적외선 소스는 조명 소스 (예를 들어조명 소스가 적외선 방출을 포함 )와 같거나 다른 요소일 수 있다.
다른 실시 예에서, 본 발명은 수술에 위한 조명을 제공하는 방법을 제공한다. 이 방법은 본 발명의 조명 장치를 제공하게 구성되어 있다. 이 방법은 상기 (가)수술 장갑 및 장갑에 부착되는 광학 마커 또는 (나) 광학 마커 를 포함하는 수술 장갑으로 구성되어 있다. 광 센서는 수술 장갑에 부착된 광학 마커에서 방출되거나 반사되는 빛을 감지한다. 컨트롤러는 장갑쪽으로 조명 소스가 비출 수 있게 광학 센서로부터 받은 정보를 바탕으로 모터를 작동한다.
다른 실시 예에서, 본 발명은 수술을 수행 하는 방법을 제공한다. 이 방법에서는, 임상의는 손에 광학 마커를 포함하는 수술 장갑을 배치한다. 수술 절차를 수행하는 동안 임상의는 장갑을 낀 손을 이동한다. 방법은 상기 본 발명의 조명 장치 를 사용하여 구성된다. 광 센서는 수술 장갑에 부착된 광학 마커에서 방출되고나 반사되는 빛을 감지한다. 컨트롤러는 장갑으로 조명 소스를 비추기 위해 광학 센서로부터 받은 정보를 바탕으로 모터를 작동한다.
다른 실시 예에서, 본 발명은 수술을 수행하기 위한 방을 제공한다. 이 방은 수술 침대나 의자, 광학 마커를 포함하는 외과 장갑 또는 외과 장갑과 장갑에 부착된 광학 마커를 포함한다. 이 방은 또한 본 발명의 조명 장치 를 포함한다. 광 센서는 수술 장갑에 부착된 광학 마커에서 방출되거나 반사되는 빛을 감지한다. 컨트롤러는 장갑으로 조명 소스를 비추기 위해 광학 센서로부터 받은 정보를 바탕으로 모터를 작동한다.
조명 장치는 수술 침대나 의자 쪽으로 이동할 수 있도록 배치됩니다. 예를 들어, 조명 장치는 실내의 천장, 벽이나 바닥에 고정 할 수 있다.
다른 실시 예에서, 본 발명은 광학 마커를 포함하는 수술 장갑을 제공한다. 수술 장갑이기 때문에, 장갑은 다음과 같은 특성을 가질 수 있다. 멸군된, 탄력있는, 사람의 손에 꼭 맞는, 라텍스 또는 다른 탄성 소재로 만들어진, 그리고/또는 체액 불침투성인 (예: 혈액, 타액, 소변, 상처 삼출물, 점액 등). 수술 장갑은 외과, 치과 , 산부인과 , 부인과 및 / 또는 피부과를 포함한 모든 적절한 의료 절차에 사용할 수 있다. 여기에 사용된 수술 절차는 외과 , 치과 , 부인과 산부인과 , 동물 , 및 / 또는 피부과 절차를 포함한다.
다른 실시 예에서, 광학 마커는 다른 용도로 맨손 에 배치 할 수 있다. 다른 실시 예에서, 장갑은 수술 장갑일 필요는 없습니다. 예를 들어, 장갑은 반도체 또는 산업용일 수 있다.
광학 마커는 적당한 방법으로 장갑에 일부가 될 수 있다. 예를 들어 장갑에 부착되거나 장갑에 박히거나, 장갑과 단일체로 포함될 수 있다. 또는 광학 마커는 장갑에 부찰 할 수 있게 사용자에게 개별적으로 제공 될 수 있다. 예를 들어,광학 마커는 장갑에 부착 할 수있는 접착 패치일 수 있다. 하나의 특정 예에서, 광학 마커는 장갑의 외부 표면 (예 : 손등의 표면) 에 부착 할 수있는 적외선 반사면 접착 패치일 수 있다. 또 다른 예로 ,액티브 광학 마커 는 수술 장갑 등 어떤 표면이든 부착할수 있게 접착제 표면을 가질 수 있습니다
도 1은 본 발명에 따른 자동 수술 조명 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 예로 수술 조명 시스템의 낮은 팔에 연결된 콘을 도시한다.
도 3은 본 발명의 예를 들어 조명 장치를 도시한다.
도 4은 예를 들어 조명 소스, 본 발명의 카메라를 도시한다.
도 5 는 본 발명이 실행될수 있는 수술 조명 시스템의 기능 개략도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 사용되는 광학 마커의 두 가지 예를 도시한다.
도 7은 액티브 광학 마커를 활성화하고 비활성화 할 수 있는 스위치의 예를 도시한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 수술 조명 시스템을 도시한다. 장치의 베이스(1)가 천장에 장착될 수 있다. 어퍼 암 세그먼트(upper arm segment)(3)은 베이스(1)에 연결된다. 어퍼 암 세그먼트(3)는 베이스(1)의 축을 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 360도 중심으로 회전한다. 어퍼 암 세그먼트(3)는 모터(2)에 의해 어느 방향이든 회전 할 수 있다. 로어 암 세그먼트(lower arm segmnet)(6)는 힌지(5)를 통해 어퍼 암 세그먼트(3)에 연결되어 있다. 로어 암 세그먼트(lower arm segmnet)(6)는 힌지(5)에서 시계 방향이나 반시계 방향으로 180도 회전한다. 로어 암 세그먼트(lower arm segmnet)(6)는 모터(2)에 의해 특정 방향으로 회전할 수 있다. 로어 암 세그먼트(lower arm segmnet)(6)의 끝에 달린 세 번째 모터(7)는 콘에게 운동의 세 번째 가동범위를 제공한다. 램프 반사 콘(8)은 여러 센서(9)로 만들어지 센서 어레이의 스테이지로 형성할 수 있다. 광원(10)은 콘(8)의 내부 중심에 부착되어 있다.
LED 이미터 (액티브 광학 마커)(11)는 손에 착용된 수술 장갑에 포함됩니다. 스위치(12)는LED 이미터의 전원 연결 및 연결 해제를 담당하고 외과 의사의 손이나 신체의 특정 위치에 착용한다. 이 장갑을 낀 손은 센서 어레이의 스테이지로도 쓰이는 콘(8)아래에 배치됩니다.
도 3 및 도 4는 패시브 광학 마커를 사용하는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한다. 램프 반사 콘(8)은 여러 적외선(IR) LED(14) 및 IR 패스필터를 가진 카메라(15)를 가지고 있다. 광원(10)은 IR LED(14)와 IR 패스필터를 가진 카메라(15)의 외부에 부착되어 있다.
IR 반사 패치(13)는 손에 착용된 수술 장갑에 포함된다. IR 반사 패치(13) 는 IR LED(14)가 방출하는 적외선 파장의 빛을 반사한다. 다음, IR 패스필터를 가진 카메라(15)는 IR 반사 패치(13)의 위치를 감지할수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 자동 수술 조명 시스템의 기능 개략도이다. 이 다이어그램은 발명이 구현될 수 있는 장치의 유형의 예시이며, 이 외에도 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 또한 외과 의사가 트래킹이 유용하다고 느낄 때만 사용할 수 있다. 광학 마커로 구성된 사용자의 입력(예: IR 소스 또는 IR LED)은 조명에 장착된 센서(예를 들어, IR 센서)에 의해 감지된다. 감지되는 전압은 마이크로 프로세서의 입력에 연결된니다. 마이크로 프로세서는 계산을 하고 센서가 IR 소스(광학 마커)의 가운데에 있는지의 여부를 결정한다. 마이크로 프로세서는 IR 센서가 광학 마커의 중심에 있다고 결정을 내리는 경우, 모터의 작동을 중지한다. 하지만 마이크로 프로세서가 IR 센서가 광학 마커의 중심이 있지 않다고 결정하는 경우, 모터를 작동시켜 센서를 광학 마커의 중심에 오게 한다.
도 6은 본 발명에 사용되는 광학 마커의 두 가지 예를 도시한다. 한 예로, LED이미터(액티브 광학 마커)(11)는 손에 착용된 수술 장갑에 포함되고 스위치(12)는 이 액티브 광학 마커를 활성화하고 비활성화할 수 있다. 또 다른 예로, IR반사 패치(13)(패시브 광학 마커) 손에 착용된 수술 장갑에 부착되며 스위치가 없다 .
도 7은 켜짐 또는 꺼짐위치에 있는 스위치(12)의 예를 도시한다. 이 스위치는 액티브 광학 마커가 활성화 또는 비활성화 되어 있는지 여부를 제어한다.

Claims (20)

  1. 조명 장치를 포함하는 수술 조명 시스템으로서,
    이동 플랫폼,
    이동 플랫폼의 조명 소스,
    조명 소스의 방향을 변경하게 이동식 플랫폼을 이동하는 모터, 그리고
    컨트롤러는 작동 가능 모터에 결합하고, 작동 가능 컨트롤러에 연결된 광 센서
    를 포함하고,
    상기 광 센서는 수술 장갑에 부착된 광학 마커에서 방출되거나 반사되는 빛을 감지 하고,
    상기 컨트롤러는 장갑방향으로 조명 소스가 움직일 수 있게 광학 센서로부터 받은 정보를 바탕으로 모터를 작동하는
    수술 조명 시스템.
  2. 제 1 항에서,
    상기 광 센서는 적외선 센서인
    수술 조명 시스템.
  3. 제 1 항에서,
    광학 마커를 포함하는 수술 장갑
    을 더 포함하는 수술 조명 시스템.
  4. 제 3항에서,
    적외선 발광 소스 또는 적외선 방출을 포함하는 조명 소스
    를 더 포함하며,
    상기의 광학 마커는 적외선 반사면이며, 상기 광학 센서는 적외선 반사면에 반사된 적외선을 감지하는
    수술 조명 시스템.
  5. 제 1항에서,
    수술 장갑 및 장갑에 별도로 부착되는 광학 마커
    를 더 포함하는 수술 조명 시스템.
  6. 제 5항에서,
    적외선 방출 소스 또는 적외선 방출을 포함하는 조명 소스
    를 더 포함하며,
    상기의 광학 마커는 적외선 반사면이며, 상기 광학 센서는 적외선 반사면에 반사된 적의선을 감지하는 수술 조명 시스템.
  7. 수술 조명 시스템의 작동 방법으로서,
    이동 플랫폼, 이동 플랫폼의 조명 소스, 조명 소스의 방향을 변경하게 이동식 플랫폼을 이동하는 모터, 컨트롤러는 작동 가능 모터에 결합하고, 작동 가능 컨트롤러에 연결된 광 센서를 포함하는 조명 장치를 제공하는 단계,
    (가)수술 장갑 및 상기 수술 장갑에 부착되는 광학 마커 또는 (나)광학 마커를 포함하는 수술 장갑 중 하나를 제공하는 단계,
    상기 광 센서가 수술 장갑에 부착된 광학 마커에서 방출되거나 반사되는 빛을 감지하는 단계, 그리고
    상기 컨트롤러가 장갑방향으로 조명 소스가 움직일 수 있게 광학 센서로부터 받은 정보를 바탕으로 모터를 작동하는 단계
    를 포함하는 방법.
  8. 제 7항에서,
    천장에 상기 조명 장치를 설치하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제 7항에서,
    상기 조명 장치를 벽에 설치하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제 7항에서,
    상기 조명 장치를 바닥에 설치하는 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 수술 조명 시스템의 작동 방법으로서,
    광학 마커를 포함하는 수술 장갑을 손에 배치하는 단계,
    수술 절차를 수행하는 동안 상기 장갑을 낀 손을 이동하는 단계, 그리고
    이동 플랫폼, 상기 이동 플랫폼 위의 조명 소스, 상기 조명 소스의 방향을 변경하기 위하여 상기 이동 플랫폼을 이동하는 모터, 상기 모터에 작동가능하게 결합된 컨트롤러, 상기 컨트롤러에 작동 가능하게 결합된 광 센서를 포함하는 조명 장치를 사용하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광 센서는 수술 장갑에 부착된 광학 마커에서 방출되거나 반사되는 빛을 감지 하고,
    상기 컨트롤러는 장갑방향으로 조명 소스가 움직일 수 있게 광학 센서로부터 받은 정보를 바탕으로 모터를 작동하는
    방법.
  12. 제 11항에서,
    상기 수술 장갑을 손에 배치하는 단계는
    상기 수술 장갑을 착용하고 따로 수술 장갑에 광학 마커를 부착하는 단계를 포함하는
    방법.
  13. 수술을 수행하기 위한 방으로서,
    수술 침대나 의자,
    광학 마커를 포함하는 수술 장갑, 또는 수술 장갑과 개별적으로 상기 수술 장갑에 부착하는 광학 마커, 그리고
    이동 플랫폼, 상기 이동 플랫폼의 조명 소스, 상기 조명 소스의 방향을 변경하게 이동 플랫폼을 이동하는 모터, 상기 모터에 작동 가능하게 결함된 컨트롤러, 상기 컨트롤러에 작동 가능하게 결합된 광센서를 포함하는 조명 장치
    를 포함하고,
    상기 광 센서는 수술 장갑에 부착된 광학 마커에서 방출되거나 반사되는 빛을 감지 하고,
    상기 컨트롤러는 장갑방향으로 조명 소스가 움직일 수 있게 광학 센서로부터 받은 정보를 바탕으로 모터를 작동하는
    방.
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  15. 삭제
  16. 삭제
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