KR102085588B1 - System for tracking surgical tool - Google Patents

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KR102085588B1
KR102085588B1 KR1020180016182A KR20180016182A KR102085588B1 KR 102085588 B1 KR102085588 B1 KR 102085588B1 KR 1020180016182 A KR1020180016182 A KR 1020180016182A KR 20180016182 A KR20180016182 A KR 20180016182A KR 102085588 B1 KR102085588 B1 KR 102085588B1
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Abstract

일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템은, 시술 또는 수술 시에 체내에 삽입되는 시술도구의 위치를 추적하는 위치 추적부; 및 초음파 프로브에 의해 획득된 초음파 영상 및 시술도구의 이미지가 실시간으로 표시되는 디스플레이부;를 포함하고, 상기 초음파 프로브로부터 상기 시술도구에 인가된 압력 조절 시 상기 디스플레이부에 표시된 시술도구의 이미지로부터 상기 시술도구의 단부 위치가 결정될 수 있다.The surgical tool position tracking system according to an embodiment includes a position tracking unit for tracking a position of a surgical tool inserted into a body during a procedure or surgery; And a display unit for displaying the ultrasound image acquired by the ultrasound probe and the image of the treatment tool in real time, wherein the pressure is applied from the ultrasound probe to the treatment tool from the image of the treatment tool displayed on the display unit. The end position of the instrument may be determined.

Description

시술도구 위치 추적 시스템{SYSTEM FOR TRACKING SURGICAL TOOL}Procedure tool tracking system {SYSTEM FOR TRACKING SURGICAL TOOL}

이하 실시예들은 시술도구 위치 추적 시스템에 관한 것이다.The following embodiments relate to a surgical instrument location tracking system.

종래 초음파를 이용해 시술을 할 때 사용하는 바늘의 위치를 알기 위해서는 시술자가 정확히 초음파의 프로브를 시술 바늘과 평행하게 위치시켜야 하므로, 가능한 조직을 투과할 때 휘지 않는 두꺼운 바늘을 사용하여야 했다. 이를 통해 시술 시 위험성이 높아질 수 있었고 환자의 통증 및 조직 손상을 증가시킬 수 있는 문제가 있었다. 또한 시술자의 손이 자유롭지 못하고 시술 시 오염이나 부정확한 시술을 야기할 수 있는 등의 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해서는 시술 시 사용하는 바늘의 정확한 위치의 파악과 함께 사용 편의성을 증가시킬 필요성이 있다.In order to know the position of the needle used when performing the conventional ultrasound, the operator should accurately place the probe of the ultrasound parallel to the needle, so that a thick needle that does not bend when penetrating the tissue should be used. This could increase the risk of the procedure and there was a problem that can increase the pain and tissue damage of the patient. In addition, there was a problem that the hands of the operator is not free and may cause contamination or incorrect procedures during the procedure. In order to solve this problem, there is a need to increase the ease of use with the accurate location of the needle used during the procedure.

예를 들어, KR20150073077A에는 '바늘 가이드형 중재시술 로봇시스템'에 대하여 개시되어 있다.For example, KR20150073077A discloses a 'needle guided interventional robot system'.

일 실시예에 따른 목적은 얇은 시술용 바늘의 약물 주입 부분의 정확한 위치를 실시간으로 파악할 수 있고, 가상/증강현실 기반 3차원 공간에서 시술도구를 정확히 위치시킬 수 있는 시술도구 위치 추적 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to determine the exact position of the drug injection portion of the thin surgical needle in real time, to provide a surgical tool position tracking system that can accurately position the surgical tool in a virtual / augmented reality-based three-dimensional space will be.

일 실시예에 따른 목적은 통증 치료를 위한 초음파 시술 시 시술자가 두 손을 모두 이용할 수 있어 시술 용이성이 증가하며 보다 쉽고 무균적인 시술이 가능할 수 있는 시술도구 위치 추적 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a surgical tool position tracking system that can be easily and aseptic as possible because the operator can use both hands during the ultrasound treatment for pain treatment.

일 실시예에 따른 목적은 환자의 조직 경도에 따라서 시술도구가 휘는 문제 등을 보정할 수 있는 시술도구 위치 추적 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a surgical tool position tracking system that can correct problems such as bending of the surgical tool according to the tissue hardness of the patient.

일 실시예에 따른 목적은 실시간으로 시술 중 시술도구의 위치를 파악하고 이를 3차원 좌표에 표현하여 시술자가 보다 정확하고 안정하며 편리한 시술을 할 수 있도록 보조할 수 있는 시술도구 위치 추적 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a surgical tool position tracking system that can assist the operator to determine the position of the surgical tool during the procedure in real time and to express it in three-dimensional coordinates to allow the operator to perform a more accurate, stable and convenient procedure will be.

일 실시예에 따른 목적은 시술도구의 재사용 방지를 통하여 감염성 질환 및 시술 시 조직 손상을 최소화할 수 있는 시술도구 위치 추적 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a surgical tool tracking system that can minimize infectious disease and tissue damage during the procedure through the reuse of the surgical tool.

상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템은, 시술 또는 수술 시에 체내에 삽입되는 시술도구의 위치를 추적하는 위치 추적부; 및 초음파 프로브에 의해 획득된 초음파 영상 및 시술도구의 이미지가 실시간으로 표시되는 디스플레이부;를 포함하고, 상기 초음파 프로브로부터 상기 시술도구에 인가된 압력 조절 시 상기 디스플레이부에서 표시된 시술도구의 이미지로부터 상기 시술도구의 단부 위치가 결정될 수 있다.The surgical tool position tracking system according to an embodiment for achieving the above object, the position tracking unit for tracking the position of the surgical tool inserted into the body during the procedure or surgery; And a display unit for displaying the ultrasound image acquired by the ultrasound probe and the image of the surgical tool in real time, wherein the pressure is applied from the ultrasound probe to the surgical tool from the image of the surgical tool displayed on the display unit. The end position of the instrument may be determined.

일 측에 의하면, 상기 초음파 프로브에 구비되어, 상기 초음파 프로브의 피부 표면에 대한 접촉 압력 또는 접촉 각도를 미세하게 조절하는 접촉 조절부를 더 포함하고, 상기 접촉 조절부에 의해서 상기 시술도구의 단부 형상이 변화될 수 있다.According to one side, the ultrasonic probe is further provided with a contact control unit for finely adjusting the contact pressure or the contact angle with respect to the skin surface of the ultrasonic probe, the end shape of the treatment tool by the contact control unit Can be changed.

일 측에 의하면, 상기 초음파 프로브에 연결되어, 상기 초음파 프로브를 상기 위치 추적부에 의해서 추적된 시술도구의 위치 상에 수직하게 위치시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.According to one side, it may further include a drive unit connected to the ultrasonic probe, for positioning the ultrasonic probe vertically on the position of the surgical tool tracked by the position tracking unit.

일 측에 의하면, 상기 접촉 조절부는 서로 이격 배치된 복수 개의 접촉 조절 요소를 포함하여, 상기 초음파 프로브의 피부 표면에 대한 접촉 압력 또는 접촉 각도를 다방향으로 조절할 수 있다.According to one side, the contact control unit includes a plurality of contact control elements spaced apart from each other, it is possible to adjust the contact pressure or the contact angle to the skin surface of the ultrasonic probe in multiple directions.

일 측에 의하면, 상기 시술도구의 단부 위치는 상기 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상에서 상기 시술도구의 길이가 최대 길이로 될 때 결정될 수 있다.According to one side, the end position of the surgical tool can be determined when the length of the surgical tool is the maximum length in the ultrasound image obtained by the ultrasound probe.

일 측에 의하면, 상기 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상에서 초음파 산란이 발생되고, 상기 초음파 산란이 발생된 위치가 상기 시술도구의 단부 위치로 결정될 수 있다.According to one side, the ultrasonic scattering is generated in the ultrasonic image obtained by the ultrasonic probe, the position where the ultrasonic scattering is generated may be determined as the end position of the treatment tool.

일 측에 의하면, 상기 위치 추적부는, 상기 시술도구에 구비된 광학 마커; 및 상기 광학 마커를 인식하여 상기 시술도구의 위치를 추적하는 광학 추적기;를 포함할 수 있다.According to one side, the position tracking unit, the optical marker provided in the treatment tool; And an optical tracker recognizing the optical marker to track the position of the surgical tool.

일 측에 의하면, 상기 디스플레이부에서 상기 초음파 프로브에 의해 획득된 초음파 영상이 3차원으로 표시되고, 상기 시술도구의 단부 위치가 3차원의 공간 좌표로 산출될 수 있다.According to one side, the ultrasound image obtained by the ultrasound probe in the display unit is displayed in three dimensions, the end position of the treatment tool may be calculated in three-dimensional spatial coordinates.

일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템에 의하면, 얇은 시술용 바늘의 약물 주입 부분의 정확한 위치를 실시간으로 파악할 수 있고, 가상/증강현실 기반 3차원 공간에서 시술도구를 정확히 위치시킬 수 있다.According to the surgical tool position tracking system according to an embodiment, the precise position of the drug injection portion of the thin surgical needle can be grasped in real time, and the surgical tool can be accurately positioned in a virtual / augmented reality-based three-dimensional space.

일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템에 의하면, 통증 치료를 위한 초음파 시술 시 시술자가 두 손을 모두 이용할 수 있어 시술 용이성이 증가하며 보다 쉽고 무균적인 시술이 가능할 수 있다.According to the surgical tool position tracking system according to an embodiment, the operator can use both hands for the ultrasound treatment for pain treatment, thereby increasing the ease of treatment and enabling easier and aseptic treatment.

일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템에 의하면, 환자의 조직 경도에 따라서 시술도구가 휘는 문제 등을 보정할 수 있다.According to the surgical tool position tracking system according to an embodiment, a problem such as bending of the surgical tool may be corrected according to the tissue hardness of the patient.

일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템에 의하면, 실시간으로 시술 중 시술도구의 위치를 파악하고 이를 3차원 좌표에 표현하여 시술자가 보다 정확하고 안정하며 편리한 시술을 할 수 있도록 보조할 수 있다.According to the surgical tool position tracking system according to an embodiment, by identifying the position of the surgical tool during the procedure in real time and expressing it in three-dimensional coordinates can assist the operator to perform a more accurate, stable and convenient procedure.

일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템에 의하면, 시술도구의 재사용 방지를 통하여 감염성 질환 및 시술 시 조직 손상을 최소화할 수 있다.According to the surgical tool position tracking system according to an embodiment, infectious diseases and tissue damage during the procedure can be minimized through the reuse of the surgical tool.

도 1은 일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템의 구성을 도시한다.
도 2는 시술도구에 구비된 광학 마커를 도시한다.
도 3은 시술도구 및 초음파 프로브의 배치를 도시한다.
도 4(a) 및 (b)는 초음파 프로브에 구비된 접촉 조절부를 도시한다.
도 5는 디스플레이부에 표시된 초음파 영상을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 방법을 나타내는 순서도이다.
1 illustrates a configuration of a surgical tool position tracking system according to an embodiment.
2 shows an optical marker provided in the instrument.
3 shows the placement of the instrument and the ultrasound probe.
4 (a) and (b) show a contact controller provided in the ultrasonic probe.
5 illustrates an ultrasound image displayed on a display unit.
6 is a flowchart illustrating a method for tracking a position of a surgical tool according to an exemplary embodiment.

이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used to refer to the same components as much as possible, even if displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiment, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is another component between each component. It will be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in any one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, the description in any one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions thereof will be omitted in the overlapping range.

도 1은 일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템의 구성을 도시하고, 도 2는 시술도구에 구비된 광학 마커를 도시하고, 도 3은 시술도구 및 초음파 프로브의 배치를 도시하고, 도 4(a) 및 (b)는 초음파 프로브에 구비된 접촉 조절부를 도시하고, 도 5는 디스플레이부에 표시된 초음파 영상을 도시한다.1 illustrates a configuration of a surgical tool position tracking system according to an embodiment, FIG. 2 illustrates an optical marker provided in the surgical tool, FIG. 3 illustrates an arrangement of the surgical tool and an ultrasonic probe, and FIG. a) and (b) show the touch controller provided in the ultrasonic probe, and FIG. 5 shows the ultrasonic image displayed on the display unit.

도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템(10)는 위치 추적부(100), 구동부(200), 디스플레이부(300) 및 접촉 조절부(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a surgical tool position tracking system 10 according to an exemplary embodiment may include a position tracking unit 100, a driving unit 200, a display unit 300, and a contact controller 400.

상기 위치 추적부(100)는 시술 또는 수술 시에 체내에 삽입되는 시술도구, 예를 들어 시술용 바늘의 위치를 추적하기 위한 것이다.The position tracking unit 100 is for tracking the position of a surgical tool, for example, a surgical needle inserted into the body during a procedure or surgery.

예를 들어, 위치 추적부(100)는 광학 마커(110) 및 광학 추적기(120)를 포함할 수 있다.For example, the location tracker 100 may include an optical marker 110 and an optical tracker 120.

특히, 도 2를 참조하여, 시술도구(A)에는 적어도 하나의 광학 마커(110)가 부착될 수 있고, 광학 추적기(120)에서 광학 마커(110)를 인식하여 시술도구(A)의 위치를 추적할 수 있다.In particular, referring to FIG. 2, at least one optical marker 110 may be attached to the surgical tool A, and the optical tracker 120 recognizes the optical marker 110 to determine the position of the surgical tool A. FIG. Can be traced.

이때, 위치 추적부(100)에 의해서 추적된 시술도구(A)의 위치는 대략적인 위치가 될 수 있다.At this time, the position of the surgical tool (A) tracked by the position tracking unit 100 may be an approximate position.

또한, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 체내의 초음파 영상을 획득하기 위한 초음파 프로브에도 적어도 하나의 광학 마커가 부착될 수 있고, 시술도구(A)에 부착된 광학 마커(110)를 인식하는 광학 추적기(120)와 동일하거나 별개로 마련된 광학 추적기가 초음파 프로브에 구비된 광학 마커를 인식하여 초음파 프로브의 위치를 추가적으로 추적할 수 있음은 당연하다.In addition, although not shown in detail, at least one optical marker may be attached to an ultrasonic probe for acquiring an ultrasound image in the body, and an optical tracker for recognizing the optical marker 110 attached to the treatment tool (A) It is natural that the optical tracker provided in the same or separately as 120) may additionally track the position of the ultrasonic probe by recognizing the optical marker provided in the ultrasonic probe.

한편, 시술도구(A)에 방사선 불투과성 마커를 부착함으로써 재사용이 불가능하게 마련될 수 있다. 구체적으로, 방사선 불투과성 마커에 일편번호를 부과하여 한 명의 환자의 척추 구조 정보에만 매칭할 수 있도록 하여 다른 환자에게는 사용할 수 없도록 할 수 있다. 이에 의해서 시술도구(A)의 재활용에 의한 감염성 질환 및 시술 시 조직 손상을 최소화할 수 있다.On the other hand, by attaching a radiopaque marker to the treatment tool (A) can be provided that can not be reused. Specifically, the radiopaque marker may be assigned a flight number so that only the spine structure information of one patient can be matched so that it cannot be used by another patient. Thereby, infectious diseases due to the recycling of the treatment tool (A) and tissue damage during the procedure can be minimized.

전술된 바와 같이 위치 추적부(100)에 의해서 추적된 시술도구의 위치 상에 초음파 프로브가 위치될 수 있다.As described above, the ultrasound probe may be positioned on the position of the surgical tool tracked by the position tracking unit 100.

이때, 초음파 프로브의 위치를 조정하기 위해서 초음파 프로브에는 구동부(200)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 구동부(200)는 로봇 팔 구조 등으로 마련되어 초음파 프로브가 제 위치에 위치되도록 자동으로 작동될 수 있다. 또는, 초음파 프로브의 위치가 시술자에 의해서 수동으로 조절될 수 있음은 당연하다.In this case, the driving unit 200 may be connected to the ultrasonic probe in order to adjust the position of the ultrasonic probe. For example, the driving unit 200 may be provided in a robot arm structure or the like to automatically operate the ultrasonic probe to be positioned in position. Alternatively, the position of the ultrasonic probe can be manually adjusted by the operator.

특히, 도 3을 참조하여, 구동부(200)는 초음파 프로브(B)가 피부 표면에 대하여 수직하게 위치되도록 작동될 수 있다. 이때, 시술도구(A)는 피부 표면에 대하여 경사지게 삽입되어, 초음파 프로브(B)는 피부 표면에 대하여 수직하게 배치되고, 초음파 프로브(B)는 시술도구(A)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다.In particular, referring to FIG. 3, the driving unit 200 may be operated such that the ultrasonic probe B is positioned perpendicular to the skin surface. At this time, the surgical tool (A) is inserted inclined with respect to the skin surface, the ultrasonic probe (B) is disposed perpendicular to the skin surface, the ultrasonic probe (B) may be disposed inclined with respect to the surgical tool (A).

전술된 위치 추적부(100) 및 구동부(200)와 이격되어 디스플레이부(300)가 배치될 수 있다.The display unit 300 may be disposed to be spaced apart from the position tracking unit 100 and the driving unit 200 described above.

상기 디스플레이부(300)는 구동부(200)에 의해서 초음파 프로브의 위치가 위치 추적부(100)에 의해서 추정된 시술도구의 위치 상에 배치된 후에, 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상 및 시술도구의 이미지를 실시간으로 표시할 수 있다.After the display unit 300 is positioned by the driving unit 200 on the position of the surgical tool estimated by the position tracking unit 100, the ultrasound image obtained by the ultrasonic probe and the image of the surgical tool Can be displayed in real time.

도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(300)에서는 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상은 2D 영상 또는 3D 영상으로 표시될 수 있다.As shown in FIG. 5, in the display unit 300, an ultrasound image acquired by an ultrasound probe may be displayed as a 2D image or a 3D image.

이에 의해서 디스플레이부(300)에서는 2D 영상 또는 3D 영상으로 마련된 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상에서 시술도구의 위치가 표시되어, 체내 시술도구의 위치를 파악할 수 있다.As a result, the display unit 300 displays the position of the surgical tool in the ultrasound image acquired by the ultrasonic probe provided as the 2D image or the 3D image, thereby determining the position of the internal surgical tool.

특히, 디스플레이부(300)에서 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상이 3D 영상으로 표시될 경우, 체내에서 시술도구의 위치가 3차원의 공간 좌표로 산출될 수 있다.In particular, when the ultrasound image acquired by the ultrasound probe is displayed as a 3D image on the display 300, the position of the treatment tool in the body may be calculated in three-dimensional spatial coordinates.

추가적으로, 초음파 프로브에는 시술도구의 위치를 더욱 정확하게 추적하기 위해서, 즉 시술도구의 단부 위치를 결정하기 위해서 접촉 조절부(400)가 구비될 수 있다.In addition, the ultrasound probe may be provided with a contact controller 400 to more accurately track the position of the surgical tool, that is, determine the end position of the surgical tool.

상기 접촉 조절부(400)는 초음파 프로브가 시술도구에 압력을 인가하게 하기 위한 것으로서, 초음파 프로브가 시술도구에 압력을 인가할 수 있는 구성이라면 어느 것이든지 가능하다.The contact control unit 400 is to allow the ultrasonic probe to apply pressure to the treatment tool, any configuration can be used if the ultrasonic probe can apply pressure to the treatment tool.

특히, 도 4(a) 및 (b)를 참조하여, 접촉 조절부(400)는 초음파 프로브(B)의 단부에 연결될 수 있다.In particular, referring to FIGS. 4A and 4B, the contact controller 400 may be connected to an end of the ultrasonic probe B. FIG.

또는, 접촉 조절부(400)가 초음파 프로브(B)의 내부에 내장될 수 있음은 당연하다.Or, it is natural that the contact controller 400 may be embedded in the ultrasonic probe B.

구체적으로, 구동부(200)에 의해서 초음파 프로브가 피부 표면에 위치된 후에, 접촉 조절부(400)가 초음파 프로브(B)의 피부 표면에 대한 접촉 압력 또는 접촉 각도를 전후 좌우 방향으로 미세하게 조절할 수 있다.Specifically, after the ultrasound probe is positioned on the skin surface by the driving unit 200, the contact controller 400 may finely adjust the contact pressure or the contact angle of the ultrasound probe B to the skin surface in the front, rear, left, and right directions. have.

상기 접촉 조절부(400)는 서로 이격 배치된 복수 개의 접촉 조절 요소, 예를 들어, 제1 접촉 조절 요소(410) 및 제2 접촉 조절 요소(420)를 포함할 수 있다.The contact control unit 400 may include a plurality of contact control elements, for example, a first contact control element 410 and a second contact control element 420 spaced apart from each other.

이때, 제1 접촉 조절 요소(410) 및 제2 접촉 조절 요소(420) 중 적어도 어느 하나에 외력을 가함으로써, 초음파 프로브(B)의 피부 표면에 대한 접촉 압력 또는 접촉 각도를 다방향으로 조절할 수 있다.At this time, by applying an external force to at least one of the first contact control element 410 and the second contact control element 420, it is possible to adjust the contact pressure or the contact angle to the skin surface of the ultrasonic probe (B) in multiple directions. have.

구체적으로, 제1 접촉 조절 요소(410)에 외력을 가하게 되면, 초음파 프로브(B)가 피부 표면에 대하여 좌측 방향으로 더 강한 접촉 압력을 작용시키거나 초음파 프로브(B)가 피부 표면에 대하여 좌측 방향으로 경사지게 접촉될 수 있다.Specifically, when an external force is applied to the first contact control element 410, the ultrasonic probe B exerts a stronger contact pressure in the left direction with respect to the skin surface or the ultrasonic probe B is in the left direction with respect to the skin surface. Can be inclined contact.

반면, 제2 접촉 조절 요소(420)에 외력을 가하게 되면, 초음파 프로브(B)가 피부 표면에 대하여 우측 방향으로 더 강한 접촉 압력을 작용시키거나 초음파 프로브(B)가 피부 표면에 대하여 우측 방향으로 경사지게 접촉될 수 있다.On the other hand, when an external force is applied to the second contact control element 420, the ultrasonic probe B exerts a stronger contact pressure in the right direction with respect to the skin surface or the ultrasonic probe B is directed in the right direction with respect to the skin surface. Can be inclined contact.

또한, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 접촉 조절부(400)는 제3 접촉 조절 요소 및 제4 접촉 조절 요소를 더 포함할 수 있다.In addition, although not specifically illustrated, the contact control unit 400 may further include a third contact control element and a fourth contact control element.

제3 접촉 조절 요소에 외력을 가하게 되면, 초음파 프로브(B)가 피부 표면에 대하여 전방으로 더 강한 접촉 압력을 작용시키거나 초음파 프로브(B)가 피부 표면에 대하여 전방으로 경사지게 접촉될 수 있다.When an external force is applied to the third contact control element, the ultrasonic probe B may exert a stronger contact pressure forward on the skin surface or the ultrasonic probe B may be inclined forward on the skin surface.

반면, 제4 접촉 조절 요소에 외력을 가하게 되면, 초음파 프로브(B)가 피부 표면에 대하여 후방으로 더 강한 접촉 압력을 작용시키거나 초음파 프로브(B)가 피부 표면에 대하여 후방으로 경사지게 접촉될 수 있다.On the other hand, when an external force is applied to the fourth contact control element, the ultrasonic probe B may exert a stronger contact pressure to the rear of the skin surface or the ultrasonic probe B may be inclined to the rear of the skin surface. .

전술된 바와 같이 접촉 조절부(400)에 의해서 초음파 프로브(B)의 피부 표면에 대한 접촉 압력 또는 접촉 각도를 전후 좌우 방향으로 미세하게 조절하면, 접촉 조절부(400)에 의해서 시술도구의 단부 형상이 변화될 수 있고, 이러한 시술도구의 형상 변화는 디스플레이부(300)에서 표시될 수 있다.As described above, when the contact pressure or the contact angle of the ultrasonic probe B on the skin surface is finely adjusted in the front, rear, left, and right directions as described above, the shape of the end of the treatment tool by the contact controller 400. This may be changed, the shape change of the treatment tool may be displayed on the display 300.

이때, 디스플레이부(300)에 표시된 시술도구의 이미지 변화로부터 시술도구의 단부 위치를 추적할 수 있다.At this time, the position of the end of the surgical tool can be tracked from the image change of the surgical tool displayed on the display unit 300.

구체적으로, 접촉 조절부(400)에 의해서 초음파 프로브(B)의 피부 표면에 대한 접촉 압력 또는 접촉 각도를 전후 좌우 방향으로 미세하게 조절하는 중에, 시술도구의 길이가 최대 길이로 될 때 시술도구의 단부 위치를 결정할 수 있다.Specifically, while finely adjusting the contact pressure or the contact angle of the ultrasonic probe (B) to the skin surface in the front and rear and right and left directions by the contact control unit 400, when the length of the procedure tool is the maximum length The end position can be determined.

예를 들어, 디스플레이부(300)에 표시된 초음파 영상에서 시술도구의 길이가 짧게 나타났는데, 접촉 조절부(400)에 의해서 일 방향으로 압력을 가하여 시술도구의 길이가 조금이라도 길어진다면 그 방향으로 계속 압력을 주면서 초음파 영상 내에서 시술도구의 길이가 최대 길이가 되는 때를 결정할 수 있다.For example, the length of the treatment tool appeared in the ultrasound image displayed on the display 300, but if the length of the treatment tool is a little longer by applying pressure in one direction by the contact control unit 400 continues in that direction Under pressure, it is possible to determine when the length of the instrument is the maximum length in the ultrasound image.

반면, 접촉 조절부(400)에 의해서 일 방향으로 압력을 가하여 시술도구의 길이가 조금이라도 짧아진다면 반대 방향으로 계속 압력을 주면서 초음파 영상 내에서 시술도구의 길이가 최대 길이가 되는 때를 결정할 수 있다.On the other hand, if the length of the surgical tool is shortened even by applying pressure in one direction by the contact control unit 400, it is possible to determine when the length of the surgical tool becomes the maximum length in the ultrasound image while continuing to apply pressure in the opposite direction. .

이때, 구동부(200)는 초음파 프로브가 제 위치에 유지될 수 있도록 초음파 프로브를 안정적으로 지지할 수 있다. 또는 초음파 프로브를 전체적으로 환자에게 고정시킬 수 있는 별도의 장치가 배치될 수 있음은 당연하다.In this case, the driving unit 200 may stably support the ultrasonic probe so that the ultrasonic probe may be held in place. Alternatively, a separate device may be arranged to fix the ultrasound probe to the patient as a whole.

특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상에서 초음파 산란이 발생되고, 초음파 산란이 발생된 위치(S)가 곧 시술도구의 단부 위치로 결정될 수 있다. 구체적으로, 시술도구의 단부 위치는 시술도구의 길이가 최대 길이가 되는 때 초음파 산란이 발생된 위치로 결정될 수 있다.In particular, as shown in FIG. 5, ultrasonic scattering is generated in the ultrasound image acquired by the ultrasonic probe, and the position S at which the ultrasonic scattering is generated may be determined as an end position of the treatment tool. Specifically, the end position of the surgical tool may be determined as the position where the ultrasonic scattering is generated when the length of the surgical tool becomes the maximum length.

이와 같이 접촉 조절부(400)를 이용하여 시술도구의 단부 위치를 결정함으로써, 시술 중에 실시간으로 시술도구의 위치를 정확하게 파악할 수 있고, 얇은 시술도구의 약물 주입부분의 정확한 위치를 실시간으로 파악할 수 있다.In this way, by determining the end position of the treatment tool using the contact control unit 400, it is possible to accurately determine the position of the surgical tool in real time during the procedure, it is possible to determine the exact position of the drug injection portion of the thin surgical tool in real time. .

또한, 전술된 바와 같이 디스플레이부(300)에서 초음파 영상이 3D로 표현될 경우, 시술도구의 위치 또는 시술도구의 단부 위치 또한 3차원 공간 좌표로 산출될 수 있다.In addition, when the ultrasound image is expressed in 3D on the display 300 as described above, the position of the surgical tool or the end position of the surgical tool may also be calculated in 3D spatial coordinates.

게다가, 기존에는 시술도구를 환자의 체내에 삽입하게 되면, 환자가 움직이는 일이 많아서 정확한 시술을 하기 어렵고 시술도구의 위치를 정확하게 파악하기 어려웠으나, 환자의 조직의 경도에 따라서 시술도구가 휘는 문제 등을 보정할 수 있고, 환자가 시술 시에 조금 움직이더라도 시술도구의 단부 위치와 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상을 통해서 실시간으로 얻는 구조물의 위치관계를 보다 정확하게 실시간으로 파악할 수 있다.In addition, when the surgical tool is inserted into the patient's body, the patient moves a lot, which makes it difficult to perform the correct procedure and it is difficult to accurately determine the location of the surgical tool. Even if the patient moves a little during the procedure, the positional relationship of the structure obtained in real time through the ultrasound image acquired from the ultrasound probe can be more accurately identified in real time.

이상 일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 시스템에 대하여 설명되었으며, 이하에서는 일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 방법에 대하여 설명된다.The procedure tool location tracking system according to the embodiment has been described above, and the procedure tool location tracking method according to the embodiment is described below.

우선, 체내 시술도구의 위치가 추정된다(S10).First, the position of the body treatment tool is estimated (S10).

이때, 체내 시술도구의 위치는 시술도구에 부착된 광학 마커 및 광학 추적기를 이용하여 추정될 수 있다.In this case, the position of the body treatment tool may be estimated using an optical marker and an optical tracker attached to the treatment tool.

그런 다음, 초음파 프로브가 상기 추정된 시술도구의 위치 상에 배치되고(S20), 초음파 프로브에 의해서 초음파 영상이 획득된다(S30).Then, the ultrasound probe is placed on the estimated position of the surgical tool (S20), and the ultrasound image is obtained by the ultrasound probe (S30).

이때, 초음파 프로브는 피부 표면에 대하여 수직하게 배치될 수 있고, 시술도구에 대해서는 경사지게 배치될 수 있다.In this case, the ultrasound probe may be disposed perpendicular to the surface of the skin, and may be inclined with respect to the treatment tool.

또한, 초음파 프로브에 의해서 획득된 초음파 영상에는 시술도구의 이미지가 포함될 수 있고, 시술도구의 움직임이 초음파 영상 내에서 표현될 수 있다.In addition, the ultrasound image acquired by the ultrasound probe may include an image of the tool, the movement of the tool may be represented in the ultrasound image.

이어서, 초음파 프로브의 피부 표면에 대한 압력 또는 각도가 조절되면서(S40), 시술도구의 단부 위치가 결정된다(S50)Subsequently, while adjusting the pressure or angle with respect to the skin surface of the ultrasonic probe (S40), the end position of the treatment tool is determined (S50).

이때, 초음파 프로브의 피부 표면에 대한 압력 또는 각도가 미세하게 조절되면서 시술도구가 변형되고, 초음파 영상에 표시된 시술도구의 이미지 또한 변화될 수 있다.At this time, as the pressure or angle of the surface of the ultrasonic probe is finely adjusted, the treatment tool is deformed, and the image of the treatment tool displayed on the ultrasound image may also be changed.

특히, 초음파 영상에서 시술도구의 길이가 최대 길이로 될 때, 초음파 산란이 발생된 위치가 시술도구의 단부 위치로 결정될 수 있다.In particular, when the length of the treatment tool becomes the maximum length in the ultrasound image, the position where the ultrasonic scattering is generated may be determined as the end position of the treatment tool.

이와 같이 일 실시예에 따른 시술도구 위치 추적 방법은 통증 치료를 위한 초음파 시술 시 시술자가 두 손을 모두 이용할 수 있어 시술 용이성이 증가하며 보다 쉽고 무균적인 시술이 가능할 수 있고, 얇은 시술용 바늘의 약물 주입 부분의 정확한 위치를 실시간으로 파악할 수 있고, 가상/증강현실 기반 3차원 공간에서 시술도구를 정확히 위치시킬 수 있다.As described above, the method for tracking the position of a surgical tool according to an embodiment may allow both the hands of the operator to use the ultrasound for pain treatment, thereby increasing the ease of treatment and enabling easier and aseptic treatment, and the drug of the thin needle. The exact position of the injection part can be identified in real time, and the treatment tool can be accurately positioned in the virtual / augmented reality-based three-dimensional space.

이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, the embodiments of the present invention have been described by specific embodiments, such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided only to help the overall understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above embodiments. Various modifications and variations can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, but all of the claims below, as well as equivalent or equivalent modifications, will fall within the scope of the present invention.

10: 시술도구 위치 추적 시스템
100: 위치 추적부
200: 구동부
300: 디스플레이
400: 접촉 조절부
10: instrument location tracking system
100: location tracking unit
200: drive unit
300: display
400: contact control unit

Claims (8)

시술 또는 수술 시에 체내에 삽입되는 시술도구의 위치를 추적하는 위치 추적부; 및
초음파 프로브에 의해 획득된 초음파 영상 및 시술도구의 이미지가 실시간으로 표시되는 디스플레이부;
를 포함하고,
상기 초음파 프로브로부터 상기 시술도구에 인가된 압력 조절 시 상기 디스플레이부에서 표시된 시술도구의 이미지로부터 상기 시술도구의 단부 위치가 결정되며,
상기 초음파 프로브에 구비되어, 상기 초음파 프로브의 피부 표면에 대한 접촉 압력 또는 접촉 각도를 미세하게 조절하는 접촉 조절부를 더 포함하고, 상기 접촉 조절부에 의해서 상기 시술도구의 단부 형상이 변화되는 시술도구 위치 추적 시스템.
Position tracking unit for tracking the position of the surgical tool inserted into the body during the procedure or surgery; And
A display unit displaying an ultrasound image obtained by the ultrasound probe and an image of the treatment tool in real time;
Including,
When adjusting the pressure applied to the surgical tool from the ultrasonic probe, the end position of the surgical tool is determined from the image of the surgical tool displayed on the display unit,
The ultrasonic probe further comprises a contact adjusting unit for finely adjusting the contact pressure or the contact angle with respect to the skin surface of the ultrasonic probe, the position of the surgical tool to change the end shape of the surgical tool by the contact adjusting unit Tracking system.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 초음파 프로브에 연결되어, 상기 초음파 프로브를 상기 위치 추적부에 의해서 추적된 시술도구의 위치 상에 수직하게 위치시키는 구동부를 더 포함하는 시술도구 위치 추적 시스템.
The method of claim 1,
And a drive unit connected to the ultrasonic probe, the drive unit for vertically positioning the ultrasonic probe on the position of the surgical tool tracked by the position tracking unit.
제1항에 있어서,
상기 접촉 조절부는 서로 이격 배치된 복수 개의 접촉 조절 요소를 포함하여, 상기 초음파 프로브의 피부 표면에 대한 접촉 압력 또는 접촉 각도를 다방향으로 조절하는 시술도구 위치 추적 시스템.
The method of claim 1,
And the touch control part includes a plurality of touch control elements spaced apart from each other, thereby adjusting the contact pressure or the contact angle to the skin surface of the ultrasound probe in multiple directions.
제1항에 있어서,
상기 시술도구의 단부 위치는 상기 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상에서 상기 시술도구의 길이가 최대 길이로 될 때 결정되는 시술도구 위치 추적 시스템.
The method of claim 1,
And the end position of the surgical tool is determined when the length of the surgical tool becomes the maximum length in the ultrasound image acquired by the ultrasonic probe.
제5항에 있어서,
상기 초음파 프로브에서 획득된 초음파 영상에서 초음파 산란이 발생되고, 상기 초음파 산란이 발생된 위치가 상기 시술도구의 단부 위치로 결정되는 시술도구 위치 추적 시스템.
The method of claim 5,
Ultrasonic scattering is generated from the ultrasound image obtained by the ultrasonic probe, the position of the ultrasonic tool is a surgical tool position tracking system that is determined as the end position of the surgical tool.
제1항에 있어서,
상기 위치 추적부는,
상기 시술도구에 구비된 광학 마커; 및
상기 광학 마커를 인식하여 상기 시술도구의 위치를 추적하는 광학 추적기;
를 포함하는 시술도구 위치 추적 시스템.
The method of claim 1,
The location tracking unit,
An optical marker provided in the treatment tool; And
An optical tracker for recognizing the optical marker and tracking the position of the procedure tool;
Treatment tool location tracking system comprising a.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이부에서 상기 초음파 프로브에 의해 획득된 초음파 영상이 3차원으로 표시되고, 상기 시술도구의 단부 위치가 3차원의 공간 좌표로 산출되는 시술도구 위치 추적 시스템.
The method of claim 1,
And an ultrasound image acquired by the ultrasound probe in the display unit in three dimensions, and an end position of the treatment tool is calculated in three-dimensional spatial coordinates.
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