KR101916915B1 - 가이드 와이어 삽입 장치 및 방법 - Google Patents

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백상윤
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광주과학기술원
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Abstract

본 발명은 가이드 와이어를 삽입하는 장치 가이드 와이어 삽입 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 가이드 와이어를 혈관에 삽입하는 가이드 와이어 삽입 장치에 있어서, 신체 내의 상기 혈관 및 상기 가이드 와이어를 촬영하는 촬영부, 촉각 효과를 발생시키는 햅틱부, 촬영부 및 햅틱부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 촬영부로부터 신체 내의 상기 혈관 및 상기 가이드 와이어를 포함하는 영상을 수신하고, 영상에서 목표 지점을 설정하고, 목표 지점으로 향하는 혈관의 분기점의 목표 혈관 벡터를 설정하고, 가이드 와이어의 팁이 이루는 각도인 가이드 와이어 벡터를 측정하여, 목표 혈관 벡터와 가이드 와이어 벡터 사이의 각도가 미리 설정된 각도와 상이하면 햅틱부를 통해 촉각 효과 발생시키는 가이드 와이어 삽입 장치를 제공하여, 사용자에게 촉각 효과를 제공하는 것을 통해 수술을 집도하는 의사는 진동을 인식하여 보다 용이하게 가이드 와이어를 혈관내의 목표 지점까지 삽입할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

가이드 와이어 삽입 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF INSERTION OF A GUIDE-WIRE}
본 발명은 가이드 와이어를 삽입하는 장치 가이드 와이어 삽입 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
관상동맥　성형술과　같이　가이드 와이어를　이용하는　수술에서는　가이드 와이어를　병변(혈관이　막히거나　좁아진　부분)까지　삽입하는　것이　수술에서　가장　중요한부분이다.
이러한 가이드 와이어를 병변까지 삽입하는 것은 수술하는 의사의 숙련도에 따라서 결정될 수 있다.
하지만, 가이드 와이어를 병변까지 삽입하는데 필요한 정보를 수술하는 의사가 충분하게 얻을 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 가이드 와이어를 보다 용이하게 조작 하는 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어 지고 있다.
구체적으로, 미국 특허(SYSTEM AND METHOD FOR NAVIGATING A GUIDE WIRE / US 2016/0067448 Al / Pub. Date: Mar. 10, 2016) 에서 자동으로 가이드 와이어를 삽입하는 시스템에 대한 특허가 있다. 하지만, 종래 특허의 경우 가이드 와이어가 원하는 위치에 도달하기 위한 구체적인 가이드 와이어의 제어 방법이 개시되어 있지 않다.
또한, 가이드 와이어를 목표 지점에 자동으로 빠르고 정확하게 위치시킬 수 있는 방법에 대한 기술적 요구가 증대되고 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 다른 목적은 혈관의 방향과 가이드 와이어의 방향을 고려하여 가이드 와이어를 제어하는 사용자에게 촉각 효과를 제공할 수 있도록 하는 가이드 와이어 삽입 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 혈관의 방향과 가이드 와이어의 방향을 고려하여 가이드 와이어를 자동으로 삽입 할 수 있는 가이드 와이어 삽입 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 가이드 와이어를 혈관에 삽입하는 가이드 와이어 삽입 장치에 있어서, 신체 내의 상기 혈관 및 상기 가이드 와이어를 촬영하는 촬영부, 촉각 효과를 발생시키는 햅틱부, 촬영부 및 햅틱부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 촬영부로부터 신체 내의 상기 혈관 및 상기 가이드 와이어를 포함하는 영상을 수신하고, 영상에서 목표 지점을 설정하고, 목표 지점으로 향하는 혈관의 분기점의 목표 혈관 벡터를 설정하고, 가이드 와이어의 팁이 이루는 각도인 가이드 와이어 벡터를 측정하여, 목표 혈관 벡터와 가이드 와이어 벡터 사이의 각도가 미리 설정된 각도와 상이하면 햅틱부를 통해 촉각 효과를 발생시키는 가이드 와이어 삽입 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 가이드 와이어를 혈관에 삽입하는 가이드 와이어 삽입 장치에 있어서, 신체 내의 혈관 및 가이드 와이어를 촬영하는 촬영부, 가이드 와이어를 이동시키는 구동부, 촬영부 및 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 촬영부로부터 신체 내의 혈관 및 가이드 와이어를 포함하는 영상을 수신하고, 영상에서 목표 지점을 설정하고, 목표 지점으로 향하는 혈관의 분기점의 목표 혈관 벡터를 설정하고, 가이드 와이어의 팁이 이루는 각도인 가이드 와이어 벡터를 측정하여, 구동부를 제어하여 목표 혈관 벡터와 가이드 와이어 벡터 사이의 각도가 미리 설정된 각도 이하가 되도록 가이드 와이어를 회전시키는 가이드 와이어 삽입 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 가이드 와이어를 혈관에 삽입하는 가이드 와이어 삽입 장치의 동작 방법에 있어서, 신체 내의 혈관 및 가이드 와이어를 촬영하는 단계, 신체 내의 혈관 및 가이드 와이어를 포함하는 영상을 수신하는 단계, 영상에서 목표 지점을 설정하는 단계, 목표 지점으로 향하는 혈관의 분기점의 목표 혈관 벡터를 설정하는 단계, 가이드 와이어의 팁이 이루는 각도인 가이드 와이어 벡터를 측정하는 단계, 및 목표 혈관 벡터와 가이드 와이어 벡터 사이의 각도가 미리 설정된 각도 이상이면 촉각 효과 발생시키는 단계를 포함하는 가이드 와이어 삽입 장치의 동작 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 가이드 와이어를 혈관에 삽입하는 가이드 와이어 삽입 장치의 동작 방법에 있어서, 신체 내의 혈관 및 가이드 와이어를 촬영하는 단계, 신체 내의 혈관 및 가이드 와이어를 포함하는 영상을 수신하는 단계, 영상에서 목표 지점을 설정하는 단계, 목표 지점으로 향하는 혈관의 분기점의 목표 혈관 벡터를 설정하는 단계, 가이드 와이어의 팁이 이루는 각도인 가이드 와이어 벡터를 측정하는 단계, 및 목표 혈관 벡터와 가이드 와이어 벡터 사이의 각도가 미리 설정된 각도와 대응하도록 가이드 와이어를 회전시키는 단계를 포함하는 가이드 와이어 삽입 장치의 동작 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 가이드 와이어 삽입 장치 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 혈관의 방향과 가이드 와이어의 방향을 고려하여 가이드 와이어를 제어하는 가이드 와이어 삽입 장치 및 그 제어 방법을 제공하여 사용자에게 촉각 효과를 제공하는 것을 통해 수술을 집도하는 의사는 진동을 인식하여 보다 용이하게 가이드 와이어를 혈관내의 목표 지점까지 삽입할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 혈관의 방향과 가이드 와이어의 방향을 고려하여 가이드 와이어를 자동으로 삽입하는 가이드 와이어 삽입 장치 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 관상동맥을 수술하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 가이드 와이어의　삽입　장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3a 내지 도 3b는 종래의 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 가이드 와이어 삽입 시 피드백을 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5a 및 도 5b는 가이드 와이어 삽입 시 피드백을 제공하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6a 내지 도 6c는 피드백을 이용하여 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 피드백을 이용하여 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 자동으로 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 순서도 이다.
도 9a 및 도 9b는 자동으로 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 관상동맥을 수술하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명과 관련된 관상동맥을 설명하기 위한 개념도이다.
관상동맥(102)은 심장동맥이라고도 한다. 심장(101)은 몸 속 구석구석에 혈액을 통해 산소와 영양분을 공급하는 펌프 역할을 하는 장기이다. 이 펌프 기능을 하기 위해서는 지속적인 산소와 영양분 공급이 필요한데, 관상동맥(102)은 심장의 근육층과 심장바깥막에 혈액을 공급한다.
특히, 관상동맥 성형술과 같이 가이드와이어를 이용하는 수술에서는 좁아진 혈과(110)에 가이드 와이어를 병변(111)까지 삽입하는 것이 수술에서 가장 중요하다. 이후 Balloon Catheter을 삽입하여 심장까지 이동 후 좁아진 부위에 대해 Balloon을 부풀려 혈관(120)을 확장 혈전의 재협착 방지를 위해 병변 부위에 특수 금속으로 된 그물망 형태의 Stent(121)를 설치하는 수술로 협심증 등의 심장 혈관 질환을 해결할 수 있다.
하지만. 초심자의 경우 병변(111) 직전까지 가이드와이어를 위치시키는 데에만 많은 시간이 필요하다. 이 시간 동안에도 의사와 환자는 지속적으로 X-ray에 노출이 되는 문제가 있어 이러한 문제를 해결하기 위하여는 본 발명과 같은 가이드 와이어를 삽입 장치가 필요하다.
도 2는 본 발명과 관련된 가이드 와이어의　삽입　장치를 설명하기 위한 블록도이다.
가이드 와이어 삽입 장치(200)는 혈관 조영 영상 촬영부(210), X-ray촬영부(220), 통신부(230), 메모리(240), 가이드 와이어 인식부(250), 햅틱부(260), 구동부(270) 및 제어부(280) 등을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명과 관련된 가이드 와이어 삽입 장치(200)를 설명하기 의한 블록도이다.
도 2에 도시된 구성요소들은 가이드 와이어 삽입 장치(200)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 가이드 와이어 삽입 장치(200)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 구성요소들 중 혈관 조영 영상 촬영부(210) 및 X-ray 촬영부(220)는 외부 장치일 수 있으며, 외부의 혈관 조영 영상 촬영장치, 및, X-ray촬영장치와 통신부(230)와 통신을 통해 정보를 송수신할 수 있다.
다만, 혈관 조영 영상 촬영부(210) 및 X-ray 촬영부(220)는 단일한 촬영부로 이루어질 수도 있다.
혈관 조영 영상 촬영부(210)는 조영제를 포함하는 혈관을 촬영하기 위한 장치일 수 있다. 혈관 조영검사 결과는 디지털 혈관 조영검사로 촬영된 영상은 디스플레이 장치에 의해 즉시 확인될 수 있다. 혈관의 크기와 주행 방향, 혈류 속도 등에 대한 정보를 얻을 수 있다. 다만, 혈관 조영 영상 촬영부(210)에서 촬영된 영상은 가이드 와이어에 대한 정보를 포함하지 않을 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 종래의 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 도 3a는 혈관 조영 영상 촬영부(210)에 의해 촬영된 혈관의 영상(310)일 수 있다. 혈관 조영 영상 촬영부(210)에 의해 촬영된 혈관의 영상(310)은 조영제를 포함하는 혈액이 지나는 혈관(311)을 표시할 수 있다. 하지만, 일반적으로, 혈관 조영 영상 촬영부(210)에 의해 촬영된 영상에는 가이드 와이어에 대한 영상이 포함되기 어렵다.
다시 도 2를 참조한다.
X-ray 촬영부(220)는 실시간으로 혈관 내의 가이드 와이어를 촬영할 수 있다. X-ray 촬영부(220)는 X-ray를 이용하여 혈관 내의 가이드 와이어를 촬영할 수 있다. X-ray 촬영부(220)에 의해 촬영된 영상에는 혈관에 대한 정보를 포함하지 않을 수 있다.
도 3b를 참조하면, 도 3b는 X-ray 촬영부(220)를 통해 촬영된 가이드 와이어에 대한 영상(320)이다. X-ray 촬영부(220)를 통해 촬영된 가이드 와이어에 대한 영상(320)에는 가이드 와이어(321)에 대한 영상은 선명하게 촬영되지만, 혈관의 형상은 얻을 수 없다.
따라서 제어부(280)에 의해 혈관 조영 영상 촬영부(210)에 의해 촬영된 혈관의 영상(310) 및 X-ray 촬영부(220)를 통해 촬영된 가이드 와이어에 대한 영상(320)을 결합하여 도 3c의 결합된 영상(330)을 얻을 수 있다.
다시 도 2를 참조한다.
통신부(230)는 가이드 와이어 삽입 장치(200)와 통신 시스템 사이, 가이드 와이어 삽입 장치(200)와 외부서버 사이의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 무선 통신부(230)는, 가이드 와이어 삽입 장치(200)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 통신부(230)는, 영상 수신 모듈, 무선 통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
메모리(240)는 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(240)는 가이드 와이어 삽입 장치(200)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(240)에 저장되고, 가이드 와이어 삽입 장치(200) 상에 설치되어, 제어부(280)에 의하여 상기 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
가이드 와이어 인식부(250)는 가이드 와이어의 혈관내의 상태를 인식할 수 있다.
제어부(280)에 의해 혈관 조영 영상 촬영부(210)에 의해 촬영된 혈관의 영상(310) 및 X-ray 촬영부(220)를 통해 촬영된 가이드 와이어에 대한 영상(320)을 결합하여 도 3c의 결합된 영상(330)이 얻어지면, 가이드 와이어 인식부는 이를 이용하여 혈관의 상태, 목표 지점 및 가이드 와이어의 상태를 인식할 수 있다. 다만 이러한 가이드 와이어 인식부(250)의 기능은 제어부(280)의 일부일 수 있어, 가이드 와이어 인식부(250)는 제어부(280)에 포함될 수도 있다.
햅틱부(260)(haptic module)는 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱부(260)가 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱부(260)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부(280)의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 햅틱부(260)는 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.
햅틱부(260)는, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
햅틱부(260)는 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱부(260)는 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.
햅틱부(260)는 가이드 와이어를 수동으로 조절하는 사용자에서 촉각 효과를 전달하여 사용자가 가이드 와이어의 상태를 인식할 수 있도록 한다. 따라서, 가이드 와이어를 조절하는 사용자는 별도의 시각 또는 청각 정보 없이도 가이드 와이어를 보다 용이하게 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
구동부(270)는 가이드 와이어의 위치 및 상태를 조절하기 위한 장치이다.
구동부(270)는 회전 구동부(271) 및 전후진 구동부(272) 등을 포함할 수 있다.
구동부(270)는 가이드 와이어를 자동으로 회전하거나, 전후진 하게 할 수 있다.
구동부(270)의 구체적인 동작은 도 8의 설명과 함께 후술하도록 한다.
한편, 앞서 살펴본 것과 같이, 제어부(280)는 응용 프로그램과 관련된 동작과, 통상적으로 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다.
또한, 제어부(280)는 데이터 통신 등과 관련된 제어 및 처리를 수행하거나, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들을 본 발명에 따른 가이드 와이어 삽입 장치(200)에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 어느 하나 또는 복수를 조합하여 제어할 수 있다.
도 4는 가이드 와이어 삽입 시 피드백을 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
가이드 와이어 삽입 시 피드백을 제공하는 방법은 혈관 조영 영상을 촬영하는 단계(S110), 실시간 X-ray 영상을 촬영하는 단계(S120), 정합된 X-ray영상을 생성하는 단계(S130), 목표 혈관 벡터를 측정하는 단계(S140), 가이드 와이어 벡터와 목표 혈관 벡터와 이루는 각도를 계산하는 단계(S150), 목표 혈관 벡터와 가이드 와이어 벡터와의 차이를 계산하는 단계(S160), 회전 피드백을 제공하는 단계(S170), 목표 분기점 진입을 확인하는 단계(S180), 경로 피드백을 제공하는 단계(S190) 및 종료 단계(S195) 등을 포함할 수 있다.
혈관 조영 영상을 촬영하는 단계(S110)에서는 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 혈관 조영 영상 촬영부(210)를 통해 조영제를 포함하는 혈관을 촬영하여 영상 정보를 획득하고, 디스플레이 장치에 촬영된 결과를 표시할 수 있다. 따라서 혈관의 크기와 주행 방향, 혈류 속도 등에 대한 정보를 얻을 수 있다.
실시간 X-ray 영상을 촬영하는 단계(S120)에서, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 X-ray 촬영부(220)를 통해 혈관 내에 위치한 가이드 와이어를 포함하는 영상 정보를 획득하고, 디스플레이 장치에 촬영된 결과를 표시할 수 있다. 따라서, 가이드 와이어의 위치를 파악할 수 있다.
정합된 X-ray영상을 생성하는 단계(S130)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 S110 단계와 S120 단계에서 얻은 영상 정보를 정합하여 혈관과 가이드 와이어에 대한 정보를 모두 포함하는 영상 정보를 획득할 수 있다.
획득된 혈관과 가이드 와이어에 대한 정보를 모두 포함하는 영상 정보는 디스플레이부에 표시되어 수술을 하는 의사가 용이하게 혈관과 가이드 와이어에 대한 정보를 확인할 수 있게 할 수 있다.
목표 혈관 벡터를 측정하는 단계(S140)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어가 삽입될 목표 지점이 결정되면, 혈관의 분기점에서 가이드 와이어와 가이드 와이어가 삽입될 목표 지점 사이의 방향 벡터를 측정할 수 있다.
다음으로, 가이드 와이어 벡터와 목표 혈관 벡터와 이루는 각도를 계산하는 단계(S150)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어 벡터와 목표 혈관 벡터와 이루는 각도를 계산할 수 있다.
다음으로, 목표 혈관 벡터와 가이드 와이어 벡터와의 차이를 계산하는 단계(S160)에서, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어가 수술을 집도하는 의사에 의해 회전하는 경우 목표 혈관 벡터와 가이드 와이어 벡터와의 차이를 계산한다. 즉, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드와이어 팁이 향하는 가이드 와이어 벡터(가이드와이어 팁 접선 벡터)를 실시간으로 측정하여, 목표 혈관 벡터와 가이드 와이어 벡터가 이루는 각도를 계산할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 가이드 와이어 삽입 시 피드백을 제공하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6a 내지 도 6c는 피드백을 이용하여 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 혈관과 가이드 와이어에 대한 정보를 모두 포함하는 영상 정보를 획득할 수 있다. 또한, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어(620)가 삽입되어야 하는 목표 지점(610)에 대한 정보를 얻을 수 있다. 또한, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 목표 혈관 벡터(630)의 방향을 획득할 수 있다. 또한, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어 벡터(640)의 방향을 측정할 수 있다. 그리고 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어 벡터(640)의 방향과 목표 혈관 벡터(630)의 방향 사이의 각도(650)을 획득할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 수술을 집도하는 의사는 가이드 와이어(530)가 연결된 가이드 와이어 회전부(510)를 회전하여 가이드 와이어(530)을 원하는 방향으로 회전(520)하게 할 수 있다.
이러한 장치에는 햅틱부(260)가 포함될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 가이드 와이어가 회전함에 따라서, 혈관내의 가이드 와이어 벡터(660)의 방향도 바뀌게 된다. 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 이와 같이 가이드 와이어 벡터(660)의 방향이 변하는 것을 실시간으로 확인할 수 있다.
회전 피드백을 제공하는 단계(S170)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어 벡터(640)의 방향과 목표 혈관 벡터(630)의 방향 사이의 각도(650)가 일치 하거나, 미리 정해진 각도 이하로 작아질 때까지, 햅틱부(260)를 이용하여 진동을 발생할 수 있다.
가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어 벡터(640)의 방향과 목표 혈관 벡터(630)의 방향 사이의 각도(650)의 크기에 따라서, 햅틱부(260)에서 발생하는 진동의 크기를 변경할 수 있다. 예를 들어, 가이드 와이어 벡터(640)의 방향과 목표 혈관 벡터(630)의 방향 사이의 각도(650)의 크기가 커지면 그에 따라서 진동의 크기를 증가 시킬 수 있다.
또한, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어 벡터(640)의 방향과 목표 혈관 벡터(630)의 방향 사이의 각도(650)의 크기에 따라서, 햅틱부(260)에서 발생하는 진동의 패턴을 변경할 수 있다.
따라서, 수술을 집도하는 의사는 햅틱부(260)에서 발생되는 진동을 인식하여 가이드 와이어 벡터(640)의 방향과 목표 혈관 벡터(630)의 방향 사이의 각도(650)의 크기를 판단할 수 있어 보다 용이하게 가이드 와이어를 혈관내의 목표 지점까지 삽입할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한 도 6c를 참조하면, 분기점이 복수인 경우 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 각각의 분기점에서 상술한 동작을 수행하여 가이드 와이어가 원하는 혈관으로 삽입될 수 있도록 할 수 있다.
다시 도 4를 설명한다.
목표 분기점 진입을 확인하는 단계(S180)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어가 목표 분기점으로 진입하였는지 확인할 수 있다.
다음으로, 경로 피드백을 제공하는 단계(S190)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어가 잘못된 분기점으로 진입한 경우 햅틱 피드백(촉각 효과)을 제공할 수 있다.
다음으로, 종료 단계(S195)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어가 목표 지점으로 도착한 경우 가이드 와이어가 목표지점에 도달하였다는 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 피드백을 이용하여 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 목표 분기점(710)을 구분할 수 있다. 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 잘못된 분기점(720, 730)과 목표 분기점(710)을 구분하여, 잘못된 분기점(720, 730)으로 가이드 와이어가 진입한 경우 햅틱부(260)를 이용하여 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.
예를 들어, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 잘못된 분기점(720, 730)으로 가이드 와이어가 진입한 경우 가이드와이어가 전전하지 못하도록 와이어를 잡아주거나, 가이드와이어를 잡고 있는 손가락 끝에 진동과 같은 햅틱 피드백을 제공 할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 목표 분기점(710)을 통과한 경우 햅틱부(260)를 통해 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.
또한, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 목표 지점에 가이드 와이어가 도달한 경우 그에 대응하는 햅틱 피드백을 제공하여 수술을 집도하는 의사에게 정보를 전달할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수술을 집도하는 의사는 햅틱 피드백을 통해 가이드 와이어의 상태를 파악할 수 있어 보다 용이하게 가이드 와이어를 목표 지점까지 삽입 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 8은 자동으로 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 순서도 이다.
자동으로 가이드 와이어를 삽입하는 방법은 혈관 조영 영상을 촬영하는 단계(S210), 실시간 X-ray 영상을 촬영하는 단계(S220), 정합된 X-ray영상을 생성하는 단계(S230), 목표 혈관 벡터를 측정하는 단계(S240), 가이드 와이어 벡터와 목표 혈관 벡터와 이루는 각도를 계산하는 단계(S250), 가이드 와이어를 회전 시키는 단계(S260), 가이드 와이어와 목표 지점의 거리를 측정하는 단계(S270), 목표 지점까지 가이드 와이어를 전진시키는 단계(S280) 등을 포함할 수 있다.
혈관 조영 영상을 촬영하는 단계(S210), 실시간 X-ray 영상을 촬영하는 단계(S220), 정합된 X-ray영상을 생성하는 단계(S230)는 도 4에서 설명한 혈관 조영 영상을 촬영하는 단계(S110), 실시간 X-ray 영상을 촬영하는 단계(S120), 정합된 X-ray영상을 생성하는 단계(S130)와 유사하여 구체적인 설명은 생략한다.
목표 혈관 벡터를 측정하는 단계(S240)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어가 삽입될 목표 지점이 결정되면, 혈관의 분기점에서 가이드 와이어와 가이드 와이어가 삽입될 목표 지점 사이의 방향 벡터를 측정할 수 있다.
다음으로, 가이드 와이어 벡터와 목표 혈관 벡터와 이루는 각도를 계산하는 단계(S250)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어 벡터와 목표 혈관 벡터와 이루는 각도를 계산할 수 있다.
다음으로, 가이드 와이어를 회전 시키는 단계(S260)에서, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어 벡터와 가이드 와이어가 삽입될 목표 지점 사이의 방향 벡터의 사이의 각도가 최소가 되게 가이드 와이어를 회전 시킬 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 자동으로 가이드 와이어를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9를 참조하면, 가이드 와이어 삽입 장치(200)는 혈관 조영 영상 촬영부(210), X-ray촬영부(220) 및 자동으로 가이드 와이어를 삽입하는 구동부(270)를 포함하고, 구동부(270)는 회전 구동부(271) 및 전후진 구동부(272)를 포함할 수 있다.
가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 회전 구동부(271)를 이용하여 가이드 와이어를 회전시킬 수 있다.
또한, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 전후진 구동부(272)를 이용하여 가이드 와이어를 전후로 이동 시킬 수 있다.
따라서, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 회전 구동부(271)를 이용하여 가이드 와이어 벡터와 가이드 와이어가 삽입될 목표 지점 사이의 방향 벡터의 사이의 각도가 최소가 되게 가이드 와이어를 회전 시킬 수 있다.
다시 도 8을 설명한다.
가이드 와이어와 목표 지점의 거리를 측정하는 단계(S270)에서 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 가이드 와이어와 목표 지점 사이의 거리를 측정할 수 있다.
다음으로, 목표 지점까지 가이드 와이어를 전진시키는 단계(S280)에서, 가이드 와이어 삽입 장치(200)의 제어부(280)는 측정된 거리만큼 가이드 와이어를 이동시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수술을 집도하는 의사는 수동으로 가이드 와이어를 조절할 필요 없이, 가이드 와이어 삽입 장치(200)통해 가이드 와이어의 상태를 파악하여, 자동으로 가이드 와이어가 목표 지점까지 삽입될 수 있도록 제어 할 수 있어 보다 용이하게 가이드 와이어를 목표 지점까지 삽입 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
200: 가이드 와이어 삽입 장치
210: 혈관 조영 영상 촬영부 220: X-ray촬영부
230: 통신부 240: 메모리
250: 가이드 와이어 인식부 260: 햅틱부
270: 구동부 280: 제어부

Claims (11)

  1. 가이드 와이어를 혈관에 삽입하는 가이드 와이어 삽입 장치에 있어서,
    신체 내의 상기 혈관 및 상기 가이드 와이어를 촬영하는 촬영부;
    촉각 효과를 발생시키는 햅틱부;
    자동으로 상기 가이드 와이어를 삽입하는 구동부; 및
    상기 촬영부, 상기 구동부 및 상기 햅틱부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 촬영부로부터 조영제를 포함하는 혈관을 촬영하여 혈관 조영 영상을 수신하고, 혈관 내에 위치한 가이드 와이어를 포함하는 X-ray 영상을 수신하고, 상기 혈관 조영 영상과 X-ray 영상을 정합한 정합 영상을 생성하고, ,
    상기 정합 영상에서 가이드 와이어가 삽입될 목표 지점을 설정하고,
    상기 목표 지점으로 향하는 상기 혈관의 분기점의 목표 혈관 벡터를 설정하고,
    상기 가이드 와이어의 팁이 이루는 각도인 가이드 와이어 벡터를 측정하여,
    상기 목표 혈관 벡터와 상기 가이드 와이어 벡터 사이의 각도가 미리 설정된 각도 이상이면 상기 햅틱부를 통해 촉각 효과 발생시키고,
    상기 구동부는 회전 구동부를 포함하며, 상기 목표 혈관 벡터와 상기 가이드 와이어 벡터 사이의 각도가 최소가 되도록 자동으로 가이드 와이어를 회전시키는
    가이드 와이어 삽입 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 혈관에 복수의 분기점이 있는 경우,
    복수 분기점 각각에서, 목표 혈관 벡터를 설정하고,
    상기 가이드 와이어의 팁이 이루는 각도인 가이드 와이어 벡터를 측정하여,
    상기 목표 혈관 벡터 각각과 상기 가이드 와이어 벡터가 미리 설정된 각도 이상이면 상기 햅틱부를 통해 촉각 효과 발생시키는 가이드 와이어 삽입 장치
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 가이드 와이어가 분기점에서 상기 목표 지점과 상이한 혈관으로 진입한 경우 촉각 효과를 발생시키는 가이드 와이어 삽입 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 목표 혈관 벡터와 상기 가이드 와이어 벡터 사이의 각도에 따라서 상기 촉각 효과를 변경하는 가이드 와이어 삽입 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 촬영부가 촬영하는 영상은 실시간 2D X-ray 영상인 것을 특징으로 하는 가이드 와이어 삽입 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 가이드 와이어를 혈관에 삽입하는 가이드 와이어 삽입 장치의 동작 방법에 있어서,
    조영제를 포함하는 혈관을 촬영하여 혈관 조영 영상을 수신하는 단계;
    혈관 내에 위치한 가이드 와이어를 포함하는 X-ray 영상을 수신하는 단계;
    상기 혈관 조영 영상과 X-ray 영상을 정합한 정합 영상을 생성하는 단계; 상기 정합 영상에서 가이드 와이어가 삽입될 목표 지점을 설정하는 단계;
    상기 목표 지점으로 향하는 상기 혈관의 분기점의 목표 혈관 벡터를 설정하는 단계;
    상기 가이드 와이어의 팁이 이루는 각도인 가이드 와이어 벡터를 측정하는 단계;
    상기 목표 혈관 벡터와 상기 가이드 와이어 벡터 사이의 각도가 미리 설정된 각도 이상이면 촉각 효과 발생시키는 단계; 및
    상기 목표 혈관 벡터와 상기 가이드 와이어 벡터 사이의 각도가 최소가 되도록 자동으로 가이드 와이어를 회전시키는 단계를 포함하는
    가이드 와이어 삽입 장치의 동작 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가이드 와이어가 분기점에서 상기 목표 지점과 상이한 혈관으로 진입한 경우 촉각 효과를 발생시키는 단계를 더 포함하는 가이드 와이어 삽입 장치의 동작 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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