KR102145767B1

KR102145767B1 - 수술항법 장치 평가용 팬텀

Info

Publication number: KR102145767B1
Application number: KR1020190021655A
Authority: KR
Inventors: 유성근; 문동준; 김정아; 서승완
Original assignee: 재단법인 오송첨단의료산업진흥재단
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-08-19

Abstract

수술항법 장치 평가용 팬텀은 베이스 및 복수의 기둥들을 포함한다. 상기 기둥들은 서로 다른 높이를 가지거나 또는 상기 베이스에 대하여 서로 다른 각을 형성하며 상기 베이스로부터 돌출된다. 상기 기둥들 각각에는, 프로브의 팁(tip)의 돌출 형상과 대응되도록 오목한 형상을 가지는 홀이 형성된다. 상기 프로브가 상기 홀로 삽입되는 방향과 무관하게 상기 팁은 상기 홀의 중앙에 위치한다.

Description

수술항법 장치 평가용 팬텀{PHANTOM FOR EVALUATING SURGICAL NAVIGATION SYSTEM}

본 발명은 수술항법 장치 평가용 팬텀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최소 침습 수술에서 실시간 위치 추적이 가능한 수술항법 장치의 정확성을 평가할 수 있는 수술항법 장치 평가용 팬텀에 관한 것이다.

수술항법 시스템 또는 수술항법 장치는, 인체의 장기와 수술 도구의 상대적 위치를 실시간으로 표시함으로써, 사용자가 환자의 내부를 화면으로 파악할 수 있도록 하는 것으로, 다양한 분야의 수술에 적용되고 있다.

예를 들어, 이비인후과에서의 부비동 수술에서 사용되는 수술항법 시스템의 경우, 수술 도구는 뇌, 안구 등과 인접하도록 위치하게 되므로 시스템의 오차, 즉 실제 수술 도구의 위치와 화면을 통해 파악되는 수술 도구의 위치 사이의 오차가 적어야 한다.

이러한, 수술항법 시스템에서는, 상기 실제 수술 도구의 위치와, 사용자가 확인하는 수술 도구의 위치 사이의 오차를 최소화하기 위해, 수술항법 시스템의 정확도를 확인하기 위한 방법으로 팬텀(phantom)이 사용되고 있다.

도 1a 및 도 1b는 이러한 수술항법 시스템에서의 정확도 확인을 위해 사용되는 팬텀 및 이를 이용한 정확도 확인 상태를 도시한 모식도들이다.

즉, 종래의 경우, 팬텀(10)의 상부에 형성되는 홀(11) 상에서 프로브(20)의 팁(tip)(21)을 다양한 각도로 위치시키면서 신호를 측정하여 실제 위치와 검출되는 위치를 비교함으로써 정확도를 확인하는데, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 실제 정확도 평가를 수행하는 경우, 프로브(20)의 팁(21)의 끝단이 홀(11)의 중앙(12)에 정확하게 위치하지 못하게 되며, 홀(11)의 내부에서 미끄러져 정확한 위치에 위치하지 못하는 문제가 발생하게 된다.

또한, 도시된 바와 같이, 프로브의 팁(21)의 구조상, 프로브가 홀(11) 상에서 회전하는 경우, 실제 팁(21)의 끝단은 홀(11)의 중앙(12)에 위치하지 않게 되는 문제가 발생하게 된다.

이에 따라, 프로브의 팁이 상기 홀(11)의 중앙(12)에 위치하지 않은 상태에서 프로브의 팁의 위치 정보를 취득하게 되므로, 실제 프로브의 위치와 검출되는 위치의 차이가 발생하게 되며, 결국 프로브의 위치에 대한 정확한 평가가 어렵게 된다.

대한민국 등록특허 제10-1190460호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 최소 침습 수술에서 실시간 위치 추적이 가능한 수술항법 장치의 정확성을 보다 정확하고 효과적으로 평가할 수 있는 수술항법 장치 평가용 팬텀에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 수술항법 장치 평가용 팬텀은 베이스 및 복수의 기둥들을 포함한다. 상기 기둥들은 서로 다른 높이를 가지거나 또는 상기 베이스에 대하여 서로 다른 각을 형성하며 상기 베이스로부터 돌출된다. 상기 기둥들 각각에는, 프로브의 팁(tip)의 돌출 형상과 대응되도록 오목한 형상을 가지는 홀이 형성된다. 상기 프로브가 상기 홀로 삽입되는 방향과 무관하게 상기 팁은 상기 홀의 중앙에 위치한다.

일 실시예에서, 일 단면을 따른 상기 홀의 내각은 상기 일 단면을 따른 상기 팁의 돌출 형상이 가지는 곡률을 수용하는 수용하도록 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 베이스는, 제1 방향으로 연장되는 제1 베이스, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장되는 제2 베이스, 및 상기 제1 방향 및 제2 방향에 경사지며 연장되는 제3 베이스를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 복수의 기둥들은, 상기 제1 베이스로부터 서로 다른 길이로 평행하게 돌출되는 제1 기둥들, 상기 제2 베이스로부터 서로 다른 길이로 평행하게 돌출되는 제2 기둥들, 및 상기 제3 베이스로부터 서로 다른 길이로 평행하게 돌출되는 제3 기둥들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 베이스는, 제1 방향으로 연장되는 제1 베이스, 및 상기 제1 베이스로부터 연장되며 상기 제1 베이스와 소정의 각을 형성하며 연장되는 제2 베이스를 포함할 수 있다. 상기 복수의 기둥들은, 상기 제1 베이스 및 상기 제2 베이스들 각각으로부터 서로 다른 길이로 돌출될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기둥들 각각의 좌표에 대한 정보를 저장하는 정보 저장부, 상기 프로브가 상기 홀로 삽입되는 경우, 상기 프로브의 좌표에 대한 정보를 획득하는 정보 수신부, 및 상기 정보 저장부의 저장 정보와 상기 정보 수신부의 송신 정보를 비교하여, 상기 프로브의 위치를 보정하거나, 상기 프로브의 위치 정확도를 판단하는 비교부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 베이스 및 상기 기둥들은, 비자성의 저밀도 금속 또는 혼합 플라스틱을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 환자에 대한 최소 침습 수술에 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 팬텀에서 프로브의 팁의 위치가 홀의 내부에서 정확하게 위치하지 않음에 따른 정확도 평가 또는 보정의 신뢰성 저하 문제를 해결하여, 기둥에 형성되는 홀은 팁의 돌출 형상과 대응되도록 형성됨으로써, 하나의 기둥에 대하여 하나의 위치만 정의할 수 있으므로, 정확도 평가 또는 보정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그리하여, 사용자의 성숙도에 따라 평가의 신뢰성이 변화하는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 다양한 위치 및 다양한 각도에서의 프로브의 위치에 대한 검증이 필요하므로, 베이스의 연장 방향을 다양하게 형성하고, 하나의 베이스로부터 돌출되는 기둥들의 높이도 다양하게 형성함으로써, 기둥들의 위치, 각도 등을 변화시켜 다양한 좌표를 가지는 기둥들을 제공함으로써, 상기 다양한 위치 및 다양한 각도에서의 위치 검증을 수행할 수 있다.

특히, 종래 프로브의 위치 검증에 있어, 수술 부위의 신체를 모사한 3차원 형상(더미)에 프로브를 위치시키면서 정확도에 대한 평가 및 보정을 수행하는 경우, 3차원 형상의 신체의 각 위치에 대한 정확한 위치를 측정하는 것이 어려운 문제가 있었는데, 상기와 같이 베이스와 기둥들의 구조로서 필요한 다양한 좌표를 구현함으로써 기둥들의 위치를 측정하는 것이 용이해지는 것은 물론 신체의 다양한 좌표에 매칭되는 좌표를 용이하게 구현할 수 있어, 프로브에 대한 평가의 용이성을 도모할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 의한 팬텀을 이용한 정확도 확인 상태를 도시한 모식도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 팬텀을 도시한 모식도이다.
도 3은 도 2의 팬텀에서 하나의 기둥이 위치하는 프로브의 상태를 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 팬텀을 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 팬텀을 도시한 모식도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 팬텀을 도시한 모식도이다. 도 3은 도 2의 팬텀에서 하나의 기둥이 위치하는 프로브의 상태를 도시한 모식도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 팬텀(100)은 환자에 대한 최소 침습 수술에 사용되는 프로브(20)가 실제 수술에서 정확한 위치에 위치하는 지에 대한 평가 또는 보정을 수행하는 프레임(frame)으로서, 상기 프로브(20)를 상기 팬텀(100)의 정의된 위치에 위치시킨 상태에서 상기 프로브(20)의 위치로 검출된 정보와, 상기 프로브(20)의 정의된 위치에 대한 기 저장된 정보를 비교하여, 실제 프로브(20)의 위치로 검출되는 정보가 정확한지의 여부를 검출하는 것이다.

나아가, 상기 프로브(20)의 위치로 검출되는 정보가 기 저장된 정보와 다른 것으로 판단되면, 상기 프로브(20)의 위치에 대한 보정을 수행함으로써, 실제 수술에서 상기 프로브(20)가 위치하는 실제 위치에 대한 정보를 보다 정확하게 추출할 수 있다.

그리하여, 상기 프로브를 이용한 실제 환자에 대한 최소 침습 수술에서, 상기 프로브의 위치에 대한 정보를 정확하게 획득함으로써, 수술의 정확성과 안전성을 향상시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 본 실시예에서 상기 팬텀(100)은 복수의 베이스들(110, 120, 130), 및 복수의 기둥들을 포함한다.

상기 베이스들은, 예를 들어, 제1 내지 제3 베이스들(110, 120, 130)을 포함하며, 상기 제1 베이스(110)는 제1 방향(X)에 평행하게 연장되고, 상기 제3 베이스(130)는 상기 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)에 평행하게 연장될 수 있다.

이 경우, 도 2에서는, 단면도로 형성된 것을 도시한 것으로, 실제 상기 제1 베이스(110)는 제1 방향을 따라 연장되는 소정의 플레이트(plate) 형상일 수 있으며, 상기 제3 베이스(130) 역시 제2 방향을 따라 연장되는 소정의 플레이트(plate) 형상일 수 있다.

한편, 상기 제2 베이스(120)는 상기 제1 방향(X) 및 상기 제2 방향(Y)에 대하여, 예를 들어 45°의 각도를 형성하며 연장되는 방향(t)에 평행하게 연장되며, 마찬가지로 상기 제2 베이스(120)도 소정의 플레이트 형상일 수 있다.

나아가, 상기 제1 내지 제3 베이스들(110, 120, 130)은 서로 분리되어 형성된 후 접합될 수도 있으며, 일체로서 형성될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 제2 베이스(120)가 상기 제1 방향(X) 및 상기 제2 방향(Y)에 대하여, 45°의 각도를 형성하는 것을 예시하였으나, 이는 실제 수술 환경을 고려하여 평가가 필요한 다양한 각도로 변경될 수 있다.

나아가, 상기 제1 방향 및 제2 방향의 사이에서 다양한 각도를 가지며 연장되는 복수의 베이스들이 형성될 수도 있다.

상기 기둥들은, 상기 제1 베이스(110)로부터 돌출되는 복수의 제1 기둥들(111, 112, 113), 상기 제2 베이스(120)로부터 돌출되는 복수의 제2 기둥들(121, 122, 123), 및 상기 제3 베이스(130)로부터 돌출되는 복수의 제3 기둥들(131, 132, 133)을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 기둥들(111, 112, 113) 각각은 서로 평행하게 돌출되지만, 각각의 돌출 길이는 서로 다르게 형성된다.

마찬가지로, 상기 제2 기둥들(121, 122, 123) 각각도 서로 평행하게 돌출되지만, 각각의 돌출 길이는 서로 다르게 형성되고, 상기 제3 기둥들(131, 132, 133) 각각도 서로 평행하게 돌출되지만 각각의 돌출 길이는 서로 다르게 형성된다.

그리하여, 상기 제1 기둥들(111, 112, 113)은, 지면으로부터 수직인 방향으로 돌출되되 서로 높이가 다른 위치를 정의하게 되고, 상기 제2 기둥들(121, 122, 123)은, 지면으로부터 45°의 각도를 형성하며 돌출되되 서로 높이가 다른 위치를 정의하게 되며, 상기 제3 기둥들(131, 132, 133)은, 지면과 평행한 방향으로 돌출되되 서로 높이가 다른 위치를 정의하게 된다.

이상과 같이, 상기 기둥들 각각은 지면을 기준으로, 모두 서로 다른 위치를 정의하게 된다.

물론, 이 경우, 상기 기둥들의 개수, 기둥들의 돌출 정도, 및 상기 기둥들의 배열 등은 도 2에 도시된 것 외에 다양하게 변형될 수 있다.

다만, 상기 기둥들의, 개수, 돌출 정도, 배열 등의 경우, 실제 상기 프로브(20)를 이용하여 수술을 수행하는 경우에 상기 프로브(20)가 위치할 수 있는 위치를 고려하여 설계할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예에의 상기 팬텀(100)은 복수의 기둥들을 포함하되, 상기 기둥들의 끝단의 위치들은 모두 다른 좌표, 즉 모두 다른 높이(위치) 및 모두 다른 각도를 형성하도록 배열된다.

한편, 도 3을 참조하면, 상기 기둥들 각각은, 도시된 바와 같이, 끝단에는 내측으로 향하는 홀이 형성된다.

즉, 상기 프로브(20)는 끝단에는 팁(21)이 형성되며, 상기 팁(tip)(21)은 끝단으로 갈수록 단면의 너비가 좁아지는 형상을 가진다. 즉, 상기 팁(21), 예를 들어 원뿔형상을 가질 수 있다.

다만, 이 경우, 상기 팁(21)의 끝단은 도시된 바와 같이 단면이 소정의 곡률을 가지도록 라운드된 형상을 가질 수 있다.

이에 따라, 상기 기둥들 각각의 끝단에는, 상기 원뿔형상의 팁(21)이 삽입되며 동시에 고정될 수 있도록, 상기 팁(21)의 끝단을 수용할 수 있는 형상으로 오목하게 함입된 홀 형상이 형성된다.

즉, 단면을 따라 관찰하였을 대, 상기 홀의 내각(e)은 실질적으로 상기 팁(21)의 끝단의 내각과 동일하도록 형성되며, 이 경우, 상기 팁(21)의 끝단은 소정의 곡률을 가지며 돌출되므로, 상기 홀의 함입된 홀 형상은 상기 팁(21)의 돌출 형상이 가지는 곡률을 수용할 수 있도록 형성되어야 한다.

그리하여, 상기 홀의 중앙(119)에는 상기 팁(21)의 최 끝단이 위치하게 된다. 따라서, 상기 프로브(20)가 상기 기둥의 홀로 인입되는 경우, 상기 프로브(20)의 팁(21)의 최 끝단은 상기 홀의 중앙(119)에 정확하게 위치하게 된다.

즉, 상기 프로브(20)는 상기 홀로 삽입되는 경우, 최종적으로는 하나의 위치에만 위치할 수 있게 된다.

결과적으로, 본 실시예에서는, 상기 기둥들 각각의 홀의 중앙(119)의 좌표에 대한 정보를, 상기 프로브(20)가 상기 홀에 삽입되는 경우 상기 팁(21)의 최 끝단의 좌표에 대한 정보를 비교함으로써, 상기 프로브(20)가 실제 위치하는 좌표에 대한 정보가 정확한지의 여부를 판단할 수 있다.

상기 프로브(20)는 상기 홀에 삽입되는 경우, 궁극적으로 상기 팁(21)의 최 끝단은 상기 홀의 중앙(119)과 동일한 좌표에 위치하게 되므로, 상기 홀의 중앙(119)의 좌표에 대한 정보와, 상기 프로브(20)의 좌표 정보로 수신되는 정보를 비교하여, 동일하다면 실제 프로브(20)의 위치로 인식되는 좌표가 정확한 것으로 판단할 수 있으며, 서로 다르다면 실제 프로브(20)의 위치로 인식되는 좌표는 틀린 것으로 판단할 수 있다.

이상과 같은, 좌표 정보의 비교 및 판단을 위해, 본 실시예에서의 상기 팬텀(100)은 정보 저장부(200), 비교부(300) 및 정보 수신부(400)를 더 포함한다.

즉, 상기 정보 저장부(200)는 상기 복수의 기둥들 각각의 좌표, 즉 위치와 방향에 대한 정보, 즉 상기 복수의 기둥들 각각에서, 홀 중앙의 좌표에 대한 정보를 저장한다.

상기 팬텀(100)의 상기 각각의 기둥들은 미리 제작되는 것으로, 제작과 동시에 상기 각각의 기둥들의 홀 중앙의 좌표에 대한 정보를 획득하는 것은 용이하며, 이렇게 획득된 정보는 상기 정보 저장부(200)에 저장된다.

한편, 상기 기둥들 각각의 홀 중앙의 좌표에 대한 정보는, 상기 팬텀(100)의 소정의 기준점 및 기준점에 대한 상기 홀 중앙의 좌표에 대한 정보를 바탕으로 획득할 수 있으며, 이와 달리, 3차원 좌표 측정기 등을 이용하여 실제 상기 홀 중앙의 좌표에 대한 정보를 획득할 수도 있다.

후자의 경우, 3차원 좌표 측정기의 경우, 상기 팬텀(100)에 형성되는 상기 기둥들의 홀 중앙의 좌표는 3차원 상의 좌표이지만, 임의의 형상을 가지는 3차원 형상과 달리, 소정의 패턴을 가지도록 정해진 좌표라 할 수 있으므로, 상기 3차원 좌표 측정기를 이용하여 상기 홀 중앙의 좌표에 대한 정보를 획득하는 것은 상대적으로 용이하게 된다.

상기 정보 수신부(400)는 상기 프로브(20)가 상기 홀로 삽입되어, 상기 프로브(20)의 팁(21)의 최 끝단이 상기 홀 중앙(119)에 위치하는 경우, 상기 프로브(20)의 좌표, 즉 상기 팁(21)의 최 끝단의 좌표에 대한 정보를 수신한다.

상기 프로브(20)의 좌표에 대한 정보는, 도시하지는 않았으나, 유무선 송수신 방법을 통해 상기 정보 수신부(400)로 제공될 수 있다.

상기 비교부(300)는 상기 정보 저장부(200)에 기 저장된 상기 홀 중앙의 좌표에 대한 정보와, 상기 정보 수신부(400)를 통해 수신된 상기 프로브(20)의 팁(21)의 최 끝단의 좌표에 대한 정보를 비교한다.

그리하여, 상기 정보 저장부(200)의 저장된 정보와, 상기 정보 수신부(400)의 수신된 정보가 서로 동일하다면, 상기 프로브(20)의 좌표는 정확하게 검출되는 것으로 판단하여, 실제 수술에서 상기 프로브(20)로부터 검출되는 좌표에 대한 정보를 실제 프로브의 위치에 대한 정보로 인식하여도 무방하게 된다.

다만, 상기 정보 저장부(200)의 저장된 정보와, 상기 정보 수신부(400)의 수신된 정보가 서로 다르다면, 상기 프로브(20)의 좌표가 정확하게 검출되지 않는 것으로 판단하여, 상기 검출되는 프로브(20)의 위치 또는 방향에 대한 정보를 보정한다.

이러한, 상기 검출되는 프로브(20)의 위치 또는 방향에 대한 정보를 보정하는 것은, 별도의 알고리즘을 통해 수행될 수 있으며, 상기 정보를 보정한 이후, 추가적인 검증을 통해 상기 정보 수신부(400)의 수신된 정보의 정확성 여부를 판단하여, 실제 수술에서의 프로브의 위치에 대한 정보를 사용하여야 한다.

한편, 상기 프로브(20)는 실제 수술 환경에서 다양한 위치나 방향을 유지하게 되므로, 상기 프로브(20)의 좌표에 대한 정확성 판단은, 앞서 설명한 상기 팬텀(100)의 각각의 기둥들에 대하여 수행됨으로써, 다양한 위치나 방향을 유지한 상태에서 상기 검출되는 프로브(20)의 좌표의 정확성 여부를 판단하는 것이 필요하다.

이상과 같이, 본 실시예에 의한 상기 팬텀(100)을 이용하여, 상기 프로브의 좌표로 검출되는 정보가 실제 프로브의 좌표와 동일한지의 여부를 판단할 수 있으며, 이를 통해 실제 수술시 상기 프로브의 좌표로 검출되는 정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있어, 수술의 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 팬텀을 도시한 모식도이다.

본 실시예에 의한 팬텀(500)은, 베이스 및 기둥들의 형상 및 배열을 제외하고는, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 상기 팬텀(100)과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 구성요소에 대하여는 중복되는 설명은 생략한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에서의 상기 팬텀(500)에서는, 일 방향으로만 연장되는 하나의 베이스(510)로부터 복수의 기둥들(511 내지 516)이 서로 다른 높이를 가지면서 돌출되며, 상기 복수의 기둥들은 상기 베이스(510)에 수직인 방향으로 서로 평행하게 돌출되는 것을 특징으로 한다.

즉, 실제 수술 환경에서 상기 프로브(20)가 수직 방향으로만의 위치 검증만으로 충분하다면, 본 실시예에서와 같은 팬텀(500)을 통해 상기 프로브(20)의 위치에 대한 검증을 수행하는 것으로도, 상기 프로브(20)의 실제 위치의 정확성 여부를 평가할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 팬텀을 도시한 모식도이다.

본 실시예에 의한 팬텀(600)은, 베이스 및 기둥들의 형상 및 배열을 제외하고는, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 상기 팬텀(100)과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 구성요소에 대하여는 중복되는 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서의 상기 팬텀(600)에서는, 제1 베이스(610)는 지면에 평행한 방향으로 연장되는 플레이트 형상을 가지며, 상기 제1 베이스(610)로부터 복수의 기둥들(611)이 서로 다른 높이를 가지며, 서로 평행하도록 연장된다.

한편, 제2 베이스(620)는 상기 제1 베이스(610)로부터 연장되되, 상기 제1 베이스(610)와는 소정의 각을 가지도록 경사면을 형성하며 상부로 연장되고, 상기 제2 베이스(620)가 형성하는 복수의 면(面)들은 상기 제1 베이스(610)와는 서로 다른 각을 형성한다.

또한, 상기 제2 베이스(620)의 상기 각각의 면들로부터도 복수의 기둥들(621)이 서로 평행하게 서로 다른 높이로 돌출된다.

그리하여, 상기 제2 베이스(620)는 상기 제1 베이스(610)에 대하여 다양한 각을 형성하며 상부로 연장되고, 이에 따라 다양한 각에서의 프로브에 대한 좌표의 정확도를 평가할 수 있다.

나아가, 본 실시예에서는, 제3 베이스(630)는 상기 제2 베이스(620)의 상면으로부터 상부방향으로 직육면체의 형태로 돌출되며, 직육면체의 각각의 면에는 복수의 기둥들(631)이 서로 평행하게 서로 다른 높이로 돌출된다.

그리하여, 상기 제3 베이스(630)는 상기 제1 베이스(610)는 물론 상기 제2 베이스(620)에 대하여도 다른 각을 가지도록 베이스를 형성하고, 이에 따라 보다 더 다양한 각에서 프로브에 대한 좌표의 정확도를 평가할 수 있다.

이상과 같이, 베이스의 연장 방향과, 기둥의 높이를 서로 다르게 변경함으로써, 프로브의 다양한 좌표에서의 검출되는 좌표의 정확성 여부를 판단할 수 있으며, 이를 통해 실제 수술이 수행되는 환경에서의 프로브의 위치나 자세와 무관하게 정확한 정보가 획득되고 있음을 사전에 판단할 수 있어, 수술의 안전성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 팬텀에서 프로브의 팁의 위치가 홀의 내부에서 정확하게 위치하지 않음에 따른 정확도 평가 또는 보정의 신뢰성 저하 문제를 해결하여, 기둥에 형성되는 홀은 팁의 돌출 형상과 대응되도록 형성됨으로써, 하나의 기둥에 대하여 하나의 위치만 정의할 수 있으므로, 정확도 평가 또는 보정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100, 500, 600 : 팬텀 200 : 정보 저장부
300 : 비교부 400 : 정보 수신부

Claims

베이스; 및
서로 다른 높이를 가지거나 또는 상기 베이스에 대하여 서로 다른 각을 형성하며 상기 베이스로부터 돌출되는 복수의 기둥들을 포함하고,
상기 기둥들 각각에는, 프로브의 팁(tip)의 돌출 형상과 대응되도록 오목한 형상을 가지는 홀이 형성되며,
상기 프로브가 상기 홀로 삽입되는 방향과 무관하게 상기 팁은 상기 홀의 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 수술항법 장치 평가용 팬텀.
제1항에 있어서,
일 단면을 따른 상기 홀의 내각은 상기 일 단면을 따른 상기 팁의 돌출 형상이 가지는 곡률을 수용하는 수용하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술항법 장치 평가용 팬텀.
제1항에 있어서, 상기 베이스는,
제1 방향으로 연장되는 제1 베이스;
상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장되는 제2 베이스; 및
상기 제1 방향 및 제2 방향에 경사지며 연장되는 제3 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술항법 장치 평가용 팬텀.
제3항에 있어서, 상기 복수의 기둥들은,
상기 제1 베이스로부터 서로 다른 길이로 평행하게 돌출되는 제1 기둥들;
상기 제2 베이스로부터 서로 다른 길이로 평행하게 돌출되는 제2 기둥들; 및
상기 제3 베이스로부터 서로 다른 길이로 평행하게 돌출되는 제3 기둥들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술항법 장치 평가용 팬텀.
제1항에 있어서, 상기 베이스는,
제1 방향으로 연장되는 제1 베이스; 및
상기 제1 베이스로부터 연장되며 상기 제1 베이스와 소정의 각을 형성하며 연장되는 제2 베이스를 포함하고,
상기 복수의 기둥들은,
상기 제1 베이스 및 상기 제2 베이스들 각각으로부터 서로 다른 길이로 돌출되는 것을 특징으로 하는 수술항법 장치 평가용 팬텀.
제1항에 있어서,
상기 기둥들 각각의 좌표에 대한 정보를 저장하는 정보 저장부;
상기 프로브가 상기 홀로 삽입되는 경우, 상기 프로브의 좌표에 대한 정보를 획득하는 정보 수신부; 및
상기 정보 저장부의 저장 정보와 상기 정보 수신부의 송신 정보를 비교하여, 상기 프로브의 위치를 보정하거나, 상기 프로브의 위치 정확도를 판단하는 비교부를 더 포함하는 수술항법 장치 평가용 팬텀.
제1항에 있어서, 상기 베이스 및 상기 기둥들은,
비자성의 저밀도 금속 또는 혼합 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술항법 장치 평가용 팬텀.
제1항에 있어서, 상기 프로브는,
환자에 대한 최소 침습 수술에 사용되는 것을 특징으로 하는 수술항법 장치 평가용 팬텀.