KR102168462B1 - Surgical navigation device, navigation surgery system and method using the device - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 수술용 네비게이션 장치는, 수술 테이블의 길이 방향에 따른 레일면이 형성된 베이스 프레임부, 초음파 영상을 생성하는 초음파 진단기가 체결되고, 초음파 진단기가 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 너비 방향으로 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부 및 뼈 수술 내시경을 안내하기 위한 가이드 포트가 체결되고, 가이드 포트가 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 너비 방향으로 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함할 수 있다.In the surgical navigation device according to the present invention, a base frame portion having a rail surface formed along the length direction of the surgical table, an ultrasound diagnostic device generating an ultrasound image are fastened, and the ultrasound diagnostic device moves linearly along the length direction and curves in the width direction. In order to move, an arc-shaped ultrasonic diagnostic device frame part mounted on the rail surface in the width direction and a guide port for guiding the bone surgery endoscope are fastened, and the guide port moves linearly along the length direction and moves a curve in the width direction of the surgery table. In order to do so, it may include an arc-shaped bone surgery endoscope guide frame mounted on the rail surface in the width direction.
Description
본 발명은 수술용 네비게이션 장치, 이를 이용한 네비게이션 수술 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 뼈 속 치료에 사용되는 수술용 네비게이션 장치, 이를 이용한 네비게이션 수술 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surgical navigation device, a navigation system and method using the same, and more particularly, to a surgical navigation device used for treatment in bone, and a navigation system and method using the same.
골낭종(bone cyst, 骨囊腫) 등과 같은 골종양(bone tumor, 骨腫瘍)은 뼈에 발생하는 종양으로, 종래의 정형외과 수술 중 이러한 병변에 대한 뼈 질환의 치료 방법은 병변 부위 소파(curettage), 세정용 약물 주입(irrigation), 뼈 생성을 위한 시멘트 주입(bone cement insertion)의 치료 과정을 실시하는 것이 일반적이다.Bone tumors, such as bone cysts, are tumors that occur in the bones, and treatment methods for bone diseases for these lesions during conventional orthopedic surgery include curettage at the lesion site and cleaning. It is common to carry out the treatment procedures of irrigation and bone cement insertion.
이러한 종래의 뼈 수술에 있어서, 정형외과의 수술기구는 필연적으로 뼈 내부로 진입되어야 하며, 수술기구를 육안으로 확인할 수 없기 때문에 광학식, 전자기식 위치 추적기 등과 같은 별도의 마커를 부착하여 수술 도구의 위치를 추정하고 있다.In such conventional bone surgery, the surgical instruments of orthopedic surgery must inevitably enter the bone, and since the surgical instruments cannot be visually identified, separate markers such as optical and electromagnetic position trackers are attached to position the surgical instruments. Is estimated.
하지만, 마커를 부착하여 수술도구의 위치를 추정하는 종래의 기술은 뼈 수술 환경의 특성 상 서로 다른 종류의 수술 도구가 협소한 공간에 복잡하게 붙어 있게 되며, 이에 따라 수술기구간의 간섭, 센서의 가려짐 등의 문제점이 야기되어 경우에 따라 수술 도구의 위치를 정확하게 측정할 수 없다는 한계가 있어 왔다.However, in the conventional technique of estimating the position of a surgical tool by attaching a marker, different types of surgical tools are complicatedly attached to a narrow space due to the nature of the bone surgery environment. Accordingly, interference between surgical instruments and blocking of sensors There has been a limitation in that the position of the surgical tool cannot be accurately measured in some cases due to problems such as luggage.
본 발명의 일측면은 뼈 질환이 발생된 부위를 진단하고, 진단된 뼈 내부로 치료를 위한 수술 도구를 미리 정해진 위치로 가이드하는 수술용 네비게이션 장치, 이를 이용한 네비게이션 수술 시스템 및 방법을 제공한다.An aspect of the present invention provides a surgical navigation device for diagnosing a region where a bone disease has occurred and guiding a surgical tool for treatment into a predetermined position inside the diagnosed bone, and a navigation system and method using the same.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 네비게이션 장치는, 수술 테이블에 장착되며, 상기 수술 테이블의 길이 방향에 따른 레일면이 형성된 베이스 프레임부, 초음파 영상을 생성하는 초음파 진단기가 체결되고, 상기 초음파 진단기가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부 및 뼈 수술 내시경을 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈 내부로 안내하기 위한 가이드 포트가 체결되고, 상기 가이드 포트가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함한다.A surgical navigation device according to an embodiment of the present invention is mounted on a surgical table, a base frame portion having a rail surface along a length direction of the surgical table, an ultrasonic diagnostic device for generating an ultrasonic image, and the ultrasonic diagnostic device An arc-shaped ultrasound diagnostic frame part and a bone surgical endoscope mounted on the rail surface in the width direction so as to move linearly along the longitudinal direction and curved in the width direction of the surgical table, inside the bone located on the surgical table A guide port for guiding to is fastened, and an arc-shaped bone surgery endoscope guide mounted on the rail surface in the width direction so that the guide port moves linearly along the length direction and curves in the width direction of the surgery table. It includes a frame part.
상기 초음파 진단기 프레임부는, 상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 초음파 진단기 유도레일, 상기 초음파 진단기 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓 및 상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 초음파 진단기와 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 초음파 진단기 체결부를 포함할 수 있다.The ultrasound diagnostic device frame unit is mounted with the rail surface in the width direction, and is guided by an arc-shaped ultrasound diagnostic device guide rail linearly sliding in the longitudinal direction along the rail surface, and guided by the ultrasound diagnostic device guide rail to determine the width direction. It may include a moving bracket that slides along a curve, and a fastening part for an ultrasound diagnosis device installed on one side of the moving bracket to be fastened to the ultrasound diagnosis device, and moving vertically upward or downward with respect to a moving direction of the moving bracket.
상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는, 상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 가이드 포트 유도레일, 상기 가이드 포트 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓 및 상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 가이드 포트와 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 가이드 포트 체결부를 포함할 수 있다.The bone surgery endoscope guide frame portion is mounted with the rail surface in the width direction, the guide port guide rail having an arc shape linearly sliding in the longitudinal direction along the rail surface, and guided by the guide port guide rail to the width It may include a moving bracket that curves along a direction and a guide port fastening part installed on one side of the moving bracket and fastened to the guide port, and moving vertically upward or downward with respect to the moving direction of the moving bracket.
상기 베이스 프레임부는 상기 초음파 진단기 프레임부 또는 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부 중 어느 하나의 프레임과 선택적으로 결합될 수 있다.The base frame unit may be selectively coupled to one of the ultrasound diagnosis frame unit or the bone surgery endoscope guide frame unit.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는, 상호간 위치의 변경이 가능하고 각각 교체 가능할 수 있다.The ultrasound diagnostic device frame unit and the bone surgery endoscope guide frame unit may change their positions and may be interchangeable.
상기 베이스 프레임부는, 상기 레일면의 하부에 결합되며, 상기 너비 방향으로 형성되어 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈와 고정 결합되는 적어도 하나의 고정핀이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.The base frame portion may be coupled to a lower portion of the rail surface, and formed in the width direction to have at least one fixing pin fixedly coupled to the bone located on the surgical table.
상기 베이스 프레임부는, 하단이 상기 수술 테이블에 형성된 레일에 결합되어 상기 레일을 따라 이동하며, 상기 레일면은 지지 부재에 의해 상기 레일로부터 지지되어 상기 수술 테이블의 상부에 위치할 수 있다.The base frame part may have a lower end coupled to a rail formed on the surgery table and move along the rail, and the rail surface may be supported from the rail by a support member to be positioned above the surgery table.
또한, 본 발명에 따른 네비게이션 수술 시스템은, 수술 테이블에 설치되며, 초음파 영상을 촬영하기 위한 초음파 진단기 또는 상기 수술 테이블에 위치한 뼈 내부로 뼈 수술 내시경을 가이드하기 위한 가이드 포트가 선택적으로 장착되는 수술용 네비게이션 장치, 상기 수술용 네비게이션 장치의 동작을 제어하며, 상기 수술용 네비게이션 장치에 선택적으로 장착된 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 위치정보 및 자세정보에 대한 측정값을 수집하는 프레임 모듈 컨트롤러 및 상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 초음파 영상을 기초로 병변이 발생한 뼈 영역에 대한 3차원 진단 영상을 생성하고, 미리 설정된 진입 위치로 상기 가이드 포트가 가이드되도록, 상기 진입 위치 및 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 함께 표시하는 수술용 네비게이션 콘솔을 포함한다.In addition, the navigation surgery system according to the present invention is installed on a surgical table, and an ultrasound diagnostic device for photographing an ultrasound image or a guide port for guiding a bone surgical endoscope into a bone located on the surgical table is selectively mounted. A frame module controller that controls the operation of the navigation device, the surgical navigation device, and collects measurement values for position information and posture information of the ultrasound diagnostic device or the guide port selectively mounted on the surgical navigation device, and the ultrasound Generates a 3D diagnostic image for the bone area where the lesion has occurred based on the ultrasound image captured by the diagnostic device, and displays the entry position and the real-time position of the guide port together so that the guide port is guided to a preset entry position It includes a surgical navigation console.
상기 수술용 네비게이션 장치는, 상기 수술 테이블에 장착되며, 상기 수술 테이블의 길이 방향에 따른 레일면이 형성된 베이스 프레임부, 상기 초음파 진단기가 체결되고, 상기 초음파 진단기가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부 및 상기 가이드 포트가 체결되고, 상기 가이드 포트가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함할 수 있다.The surgical navigation device is mounted on the surgical table, a base frame portion having a rail surface along the length direction of the surgical table, and the ultrasound diagnostic device are fastened, and the ultrasound diagnostic device linearly moves along the length direction. In order to move a curve in the width direction of the surgery table, an arc-shaped ultrasonic diagnostic device frame part and the guide port mounted on the rail surface in the width direction are fastened, and the guide port moves linearly along the length direction, while the surgery table It may include an arc-shaped bone surgery endoscope guide frame portion mounted on the rail surface in the width direction so as to move curvedly in the width direction of the.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는, 상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 유도레일, 상기 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓 및 상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트가 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 체결부를 포함할 수 있다.The ultrasound diagnostic device frame part and the bone surgery endoscope guide frame part are mounted with the rail surface in the width direction, and are guided by an arc-shaped guide rail linearly sliding in the longitudinal direction along the rail surface, and the guide rail. A moving bracket curved along the width direction and a fastening part installed on one side of the moving bracket to fasten the ultrasonic diagnostic device or the guide port, and moving vertically upward or downward with respect to the moving direction of the moving bracket. I can.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는, 상호간 위치의 변경이 가능하고 각각 교체 가능할 수 있다.The ultrasound diagnostic device frame unit and the bone surgery endoscope guide frame unit may change their positions and may be interchangeable.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은, 상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 복수의 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성하고, 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 또는 밀도 차이를 분석하여 뼈 내부의 병변 영역을 검출할 수 있다.The surgical navigation console combines a plurality of ultrasound images captured by the ultrasound diagnostic device to reconstruct 3D image information, and analyzes the difference in shape or density of the exoskeleton using the reconstructed 3D image information to The lesion area can be detected.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은, 동일한 뼈 부위에 대하여 자체적으로 재구성된 3차원 영상 정보와, 다른 장치에 의해 생성된 영상을 정합 처리하여 상기 3차원 진단 영상을 생성할 수 있다.The surgical navigation console may generate the 3D diagnostic image by matching 3D image information reconstructed by itself for the same bone region and an image generated by another device.
상기 수술용 네비게이션 장치는 상기 수술 테이블에 위치한 뼈와 고정 결합되고, 선택적으로 장착되는 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 자세정보 및 위치정보에 대한 센싱값을 생성할 수 있다.The surgical navigation device may generate a sensing value for posture information and location information of the ultrasound diagnostic device or the guide port that is fixedly coupled to the bone located on the surgical table and selectively mounted.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은, 상기 수술용 네비게이션 수술 장치와 고정 결합된 뼈의 위를 기준 위치로 설정하고, 상기 센싱값을 상기 기준 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 측정할 수 있다.The surgical navigation console sets the top of the bone fixedly coupled with the surgical navigation device as a reference position, and converts the sensing value into a relative position with respect to the reference position, and the ultrasound diagnosis device or the guide port in real time You can measure your position.
또한, 본 발명에 따른 수술용 네비게이션 장치, 프레임 모듈 컨트롤러 및 수술용 네비게이션 콘솔을 포함하는 네비게이션 수술 시스템을 이용한 네비게이션 수술 방법은, 상기 수술용 네비게이션 콘솔이, 상기 수술용 네비게이션 장치에 선택적으로 장착된 초음파 진단기에 의해 측정된 초음파 영상을 기반으로 병변이 발생된 뼈 부위에 대한 3차원 진단 영상을 생성하는 단계, 상기 수술용 네비게이션 콘솔이, 상기 진단 영상에 기반하여 뼈 수술 내시경의 진입하기 위한 계획 위치를 입력받는 단계 및 상기 계획 위치와 상기 뼈 수술 내시경을 가이드하기 위한 가이드 포트의 실제 위치를 상기 진단 영상에 표시하는 단계를 포함한다.In addition, a navigation surgery method using a navigation surgery system including a surgical navigation device, a frame module controller, and a surgical navigation console according to the present invention, wherein the surgical navigation console is an ultrasonic wave selectively mounted on the surgical navigation device. Generating a 3D diagnostic image for the bone area where the lesion has occurred based on the ultrasound image measured by the diagnostic device, the surgical navigation console, based on the diagnostic image, the planned position for entering the bone surgery endoscope Receiving an input and displaying the planned position and an actual position of a guide port for guiding the bone surgery endoscope on the diagnostic image.
상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것은, 상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 복수의 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성하고, 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 또는 밀도 차이를 분석하여 뼈 내부의 병변 영역을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.Generating the 3D diagnostic image includes combining a plurality of ultrasound images captured by the ultrasound diagnostic device to reconstruct 3D image information, and analyzing the difference in shape or density of the exoskeleton using the reconstructed 3D image information. Thus, it may be characterized by detecting the lesion area inside the bone.
상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것은, 동일한 뼈 부위에 대하여 자체적으로 재구성된 3차원 영상 정보와, 다른 장치에 의해 생성된 영상을 정합 처리하여 상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.Generating the 3D diagnostic image may be characterized by generating the 3D diagnostic image by matching 3D image information independently reconstructed for the same bone region and an image generated by another device. .
상기 실제 위치를 상기 진단 영상에 표시하는 것은, 상기 수술용 네비게이션 수술 장치와 고정 결합된 뼈의 위를 기준 위치로 설정하고, 상기 센싱값을 상기 기준 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.Displaying the actual position on the diagnostic image includes setting the top of the bone fixedly coupled to the surgical navigation device as a reference position, and converting the sensing value to a relative position with respect to the reference position, and the ultrasound diagnostic device or It may be characterized in that measuring the real-time position of the guide port.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 뼈 수술 도구에 마커를 부착하지 않더라도 뼈 수술 도구의 실시간 위치를 신뢰성 있게 검출할 수 있으며, 뼈 질환이 발생된 부위를 진단하고, 진단된 뼈 내부로 치료를 위한 수술 도구를 미리 정해진 위치로 가이드할 수 있어 뼈 수술에 특화된 수술 환경을 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, it is possible to reliably detect the real-time position of the bone surgery tool even without attaching a marker to the bone surgery tool, diagnose the area where the bone disease has occurred, and perform treatment inside the diagnosed bone. Since the surgical tool for surgery can be guided to a predetermined position, a specialized surgical environment for bone surgery can be provided.
도 1은 본 발명에 따른 네비게이션 수술 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 네비게이션 수술 시스템을 구성하는 각 구성요소의 개략적인 기능이 도시된 개념도이다.
도 3 내지 도 8은 도 1의 수술용 네비게이션 장치의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.
도 9 및 도 10은 도 1의 프레임 모듈 컨트롤러의 구체적인 기능이 도시된 도면이다.
도 11은 도 1의 수술용 네비게이션 콘솔의 구체적인 구성이 도시된 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 네비게이션 수술 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.1 is a view showing a schematic configuration of a navigation surgery system according to the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a schematic function of each component constituting the navigation surgery system of FIG. 1.
3 to 8 are diagrams showing a detailed configuration of the surgical navigation device of FIG. 1.
9 and 10 are diagrams illustrating specific functions of the frame module controller of FIG. 1.
11 is a block diagram showing a detailed configuration of the surgical navigation console of FIG. 1.
12 is a flowchart illustrating a schematic flow of a navigation surgery method according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The detailed description of the present invention to be described later refers to the accompanying drawings, which illustrate specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in detail sufficient to enable a person skilled in the art to practice the present invention. It is to be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other, but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention in relation to one embodiment. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description to be described below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scopes equivalent to those claimed by the claims. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions over several aspects.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네비게이션 수술 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.1 and 2 are views showing a schematic configuration of a navigation surgery system according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 네비게이션 수술 시스템(1)은 초음파 진단 영상을 생성하는 초음파 진단기를 이용하여 골낭종(bone cyst, 骨囊腫) 등과 같은 골종양(bone tumor, 骨腫瘍)이 발생된 뼈 부위를 진단하고, 진단된 부위를 치료하기 위한 뼈 수술 내시경의 삽입 위치를 사전에 계획하며, 뼈 수술 내시경을 가이드하는 적어도 하나의 가이드 포트를 미리 계획된 위치에 삽입시킬 수 있다.The
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 네비게이션 수술 시스템(1)은, 수술용 네비게이션 장치(100), 프레임 모듈 컨트롤러(200) 및 수술용 네비게이션 콘솔(300)을 포함한다.Specifically, the
수술용 네비게이션 장치(100)는 초음파 진단기 및 뼈 수술 내시경의 삽입 위치를 가이드하는 가이드 포트가 장착되며, 장착된 수술 도구(초음파 진단기, 뼈 수술 내시경)의 다자유도 운동을 제어하여 뼈 수술에 필요한 정보들을 수집할 수 있다. The
구체적으로, 수술용 네비게이션 장치(100)는 초음파 진단기가 부착되는 프레임이 마련될 수 있다. 수술용 네비게이션 장치(100)는 초음파 진단기가 장착된 프레임을 이동시켜 뼈 부위에 대한 초음파 영상이 생성되도록 할 수 있다. 수술용 네비게이션 장치(100)는 프레임에 구비된 센서를 이용하여 초음파 진단기의 위치 및 자세정보를 측정할 수 있다.Specifically, the
또한, 수술용 네비게이션 장치(100)는 뼈 수술 내시경이 삽입되는 가이드 포트가 부착되는 프레임이 마련될 수 있다. 수술용 네비게이션 장치(100)는 가이드 포트가 장착된 프레임을 이동시켜 가이드 포트를 미리 정해진 수술 부위에 위치하도록 할 수 있다. 수술용 네비게이션 장치(100)는 프레임에 구비된 센서를 이용하여 가이드 포트의 위치 및 자세정보를 측정할 수 있다.In addition, the
프레임 모듈 컨트롤러(200)는 수술용 네비게이션 장치(100)와 유선 또는 무선으로 연결되어 수술용 네비게이션 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 사용자 조작에 따라 초음파 진단기를 이동시키면서 초음파 영상이 획득되도록 하거나, 가이드 포트가 장착된 프레임을 이동시켜 뼈 질환이 발생된 부위에 가이드 포트가 삽입될 수 있도록 제어할 수 있다.The
프레임 모듈 컨트롤러(200)는 수술용 네비게이션 장치(100)가 제어되는 과정에서 발생된 데이터를 수집할 수 있다. 구체적으로, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기에 의해 생성된 초음파 영상을 수신할 수 있다. 또한, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기가 장착된 프레임 및 가이드 포트가 장착된 프레임에 의해 측정된 초음파 진단기 또는 가이드 포트의 위치, 각도, 거리, 자세 등에 대한 센싱값을 수집할 수 있다. 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 수집된 초음파 영상 및 센싱값이 포함된 데이터를 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 전송할 수 있다.The
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 프레임 모듈 컨트롤러(200)로부터 수신된 데이터를 이용하여 뼈 수술에 필요한 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 뼈 질환이 발생된 부위에 대한 진단정보를 생성할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 진단 정보를 기초로 뼈 수술 내시경의 삽입 위치 및 진입 계획을 사전에 설정할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 미리 설정된 삽입 위치와 가이드 포트의 현재 위치간의 거리, 자세에 대한 정보를 실시간으로 표시할 수 있다. The
이하에서는, 본 발명에 따른 네비게이션 수술 시스템(1)을 구성하는 각각의 구성 요소의 구체적인 구성, 기능 및 동작 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a detailed configuration, function, and operation method of each of the components constituting the
도 3은 본 발명에 따른 수술용 네비게이션 장치(100)의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.3 is a view showing a detailed configuration of the
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 네비게이션 장치(100)는 베이스 프레임부(110), 초음파 진단기 프레임부(120) 및 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)를 포함한다.Specifically, the
베이스 프레임부(110)는 수술 테이블에 장착되며, 초음파 진단기 프레임부(120) 및 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)가 수술 테이블 상에서 이동할 수 있도록 가이드하는 부재이다. 이와 관련하여, 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다.The
도 4는 수술 테이블에 결합된 베이스 프레임부(110)의 일 예가 도시된 도면이다.4 is a view showing an example of the
베이스 프레임부(110)는 수술 테이블(20)과 결합될 수 있다. 즉, 베이스 프레임부(110)의 하단은 수술 테이블(20)에 형성된 레일(21)에 결합되어 있으며, 레일(21)을 따라 수술 테이블(20)의 길이 방향으로 이동할 수 있다. The
베이스 프레임부(110)의 상단에는 레일면(111)이 형성될 수 있다. 레일면(111)은 지지 부재(112)에 의해 레일(21)로부터 지지되어 수술 테이블(20)의 상부에 위치될 수 있다. 레일면(111)은 수술 테이블(20)의 길이 방향과 평행한 길이 방향을 갖도록 배치될 수 있다.A
레일면(111)은 초음파 진단기 프레임부(120) 또는 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130) 중 어느 하나와 탈부착 될 수 있다. 즉, 초음파 진단기 프레임부(120) 및 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)은 베이스 프레임부(110)와 체결 시 레일면(111)을 따라 이동할 수 있으며, 이는 초음파 진단기 프레임부(120) 및 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)가 수술 테이블(20)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 될 수 있음을 의미한다.The
고정핀(113)은 레일면(111)의 하부에 결합될 수 있다. 고정핀(113)은 적어도 하나 마련될 수 있으며, 수술 테이블(20)의 너비 방향으로 형성되어 수술 테이블(20)에 위치한 뼈와 고정 결합될 수 있다. 즉, 베이스 프레임부(110)는 고정핀(113)에 의해 환자의 뼈와 고정될 수 있으며, 이에 따라 본 발명에 따른 수술용 네비게이션 장치(100)는 고정핀(113)이 삽입된 뼈의 위치를 절대 위치로 설정하여 뼈의 다른 위치를 절대 위치에 대한 상대 위치로 표현할 수 있다.The fixing
초음파 진단기 프레임부(120)는 베이스 프레임부(110)의 레일면(111)과 탈부착되며, 초음파 진단기와 결합되어 초음파 진단기가 레일면(111)을 따라 이동하면서 초음파 영상을 획득하도록 할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5 및 도 6을 함께 참조하여 설명하기로 한다.The ultrasound
도 5 및 도 6는 베이스 프레임부(110)와 결합된 초음파 진단기 프레임부(120)의 일 예가 도시된 도면이다.5 and 6 are diagrams illustrating an example of an ultrasound diagnostic
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단기 프레임부(120)는 초음파 진단기 유도레일(121), 이동 브라켓(122) 및 초음파 진단기 체결부(123)로 구성될 수 있다.The ultrasound diagnostic
초음파 진단기 유도레일(121)은 베이스 프레임부(110)의 레일면(111)에 장착되어 레일면(111)을 따라 수술 테이블(20)의 길이 방향으로 슬라이딩되는 원호 형상의 부재이다. 이때, 초음파 진단기 유도레일(121)은 수술 테이블(20)의 길이 방향과 수직한 방향, 다시 말해 수술 테이블(20)의 너비 방향을 따라 형성되도록 레일면(111)과 체결될 수 있다. 이에, 초음파 진단기 유도레일(121)은 레일면(111)에 장착된 경우, 고정핀(113)과 결합된 뼈의 중심부를 중점(P)으로 하는 원호 형상으로 배치될 수 있다.The ultrasonic diagnostic
이동 브라켓(122)은 초음파 진단기 유도레일(121)과 결합되는 부재로, 초음파 진단기 유도레일(121)에 의해 가이드되어 수술 테이블(20)의 너비 방향을 따라 슬라이딩될 수 있다. 원호 형상의 초음파 진단기 유도레일(121)은 길이 방향을 따라 양 측면이 돌출되어 중심부에 홈이 형성될 수 있으며, 이동 브라켓(122)은 초음파 진단기 유도레일(121)을 따라 이동할 수 있도록 원호 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 구조적인 특징으로 인하여, 이동 브라켓(122)은 뼈의 중심부(P)로부터 항상 일정한 이격거리를 유지하면서 이동할 수 있다. The moving
초음파 진단기 체결부(123)는 이동 브라켓(122)의 일측에 설치되며, 초음파 진단기(25)와 체결되는 부재이다. 초음파 진단기 체결부(123)는 수술 테이블(20)의 상부면을 기준면으로 할 때, 기준면과 수직되는 방향, 다시 말해 수술 테이블(20)의 상하 방향으로 이동할 수 있다. The ultrasonic diagnostic
즉, 도 6의 부분도 A에 도시된 바와 같이, 초음파 진단기(25)는 레일면(111)을 따라 이동하는 초음파 진단기 유도레일(121)에 의해 수술 테이블(20)의 길이 방향을 따라 직선 운동할 수 있다. 또한, 부분도 B에 도시된 바와 같이, 초음파 진단기(25)는 원호 형상의 초음파 진단기 유도레일(121)에 의해 가이드되는 이동 브라켓(122)의 움직임에 의해 수술 테이블의 너비 방향을 따라 원호 운동을 할 수 있으며, 부분도 C에 도시된 바와 같이, 길이 방향 또는 너비 방향을 따라 이동하는 과정에서 초음파 진단기 체결부(123)에 의해 이동 방향의 수직 상부 또는 하부 방향으로 움직일 수 있다.That is, as shown in partial view A of FIG. 6, the
한편, 도시되지는 않았으나, 초음파 진단기 프레임부(120)는 초음파 진단기의 자세 및 위치를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서가 구비될 수 있다. 초음파 진단기 프레임부(120)는 센서를 이용하여 초음파 진단기(25)의 이동 거리, 회전 각도 및 뼈로부터의 거리 등에 대한 센싱값을 생성할 수 있다.Meanwhile, although not shown, the ultrasound diagnostic
뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 베이스 프레임부(110)의 레일면(111)과 탈부착되며, 가이드 포트와 결합되어 가이드 포트를 뼈에 삽입될 수 있도록 할 수 있다. 이와 관련하여, 도 7 및 도 8을 함께 참조하여 설명하기로 한다.The bone surgery endoscope
도 7 및 도 8은 베이스 프레임부(110)와 결합된 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)의 일 예가 도시된 도면이다.7 and 8 are views illustrating an example of a bone surgery endoscopic
본 발명의 일 실시예에 따른 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 가이드 포트 유도레일(131), 이동 브라켓(132) 및 가이드 포트 체결부(133)로 구성될 수 있다.The bone surgery endoscope
가이드 포트 유도레일(131)은 베이스 프레임부(110)의 레일면(111)에 장착되어 레일면(111)을 따라 수술 테이블(20)의 길이 방향으로 슬라이딩되는 원호 형상의 부재이고, 이동 브라켓(132)은 가이드 포트 유도레일(121)에 의해 가이드되어 수술 테이블(20)의 너비 방향을 따라 원호 운동하는 부재이고, 초음파 진단기 체결부(133)는 이동 브라켓(132)의 일측에 마련되어 가이드 포트(35)를 이동 방향의 수직 상부 또는 하부 방향으로 이동시킬 수 있다. The guide
이때, 가이드 포트 유도레일(131), 이동 브라켓(132) 및 가이드 포트 체결부(133)는 초음파 진단기 프레임부(120)의 초음파 진단기 유도레일(121), 이동 브라켓(122) 및 초음파 진단기 체결부(123)와 유사한 형태로 마련될 수 있다. 즉, 가이드 포트 유도레일(131)과 대응되는 초음파 진단기 유도레일(121), 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)의 이동 브라켓(132)에 대응되는 초음파 진단기 프레임부(120)의 이동 브라켓(122) 및 초음파 진단기 체결부(133)에 대응되는 초음파 진단기 체결부(123)의 구체적인 구조 및 기능은 도 5 및 도 6을 참조하여 상술하였으므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.At this time, the guide
한편, 초음파 진단기 프레임부(120)는 초음파 진단기가 장착되는 것에 비하여, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 뼈 수술 내시경을 뼈 내부로 안내하기 위한 가이드 포트(35)가 장착되는 것을 특징으로 할 수 있다.On the other hand, the ultrasound
가이드 포트(35)는 통공이 형성된 원통 형상의 부재로, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)의 작동에 따라 뼈의 특정 위치에 삽입될 수 있다. 후술하겠지만, 가이드 포트(35)가 미리 계획된 위치에 고정 삽입됨에 따라, 뼈 수술 내시경은 항상 일정한 위치에서 뼈 내부로 침습할 수 있다.The
도시되지는 않았으나, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 이러한 가이드 포트(35)의 자세 및 위치를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서가 구비될 수 있다. 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 센서를 이용하여 가이드 포트(35)의 이동 거리, 회전 각도 및 뼈로부터의 거리 등에 대한 센싱값을 생성할 수 있다.Although not shown, the bone surgery endoscope
또한, 단일 개수로 마련되는 초음파 진단기 프레임부(120)와는 상이하게, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 뼈 치료 시 사용되는 뼈 수술 내시경의 개수에 대응되도록 마련될 수 있다.In addition, unlike the ultrasound diagnosis
뼈 수술 내시경은 병변 부위 내부 고형 조직을 제거하는 소파(小破) 기구, 변 부위의 진행 상태나 치료 범위를 보기 위한 내시경 기구, 병변 부위의 소파 작업 후 파괴된 고형 조직을 제거하기 위한 세정 및 흡입 기구 및 조직이 제거된 부위에 치료를 위한 약물 주입 기구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Bone surgery endoscopy is a sofa device that removes solid tissue inside the lesion area, an endoscopic device to see the progression or treatment range of the lesion area, and cleaning and suction to remove the solid tissue destroyed after curing the lesion area. It may include at least one of a device and a drug injection device for treatment in the region from which the tissue has been removed.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 소파 기구, 세정/흡입 기구, 약물 주입 기구가 삽입되는 제1 가이드 포트가 장착된 제1 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부와, 치료 과정을 관찰하기 위한 내시경 기구가 삽입되는 제2 가이드 포트가 장착된 제2 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함할 수 있다. 하지만, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)의 개수는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 뼈 수술 내시경 기구의 구성, 병변 부위 등에 따라 하나로 마련되거나 두 개 이상으로 마련될 수도 있음은 물론이다.For example, as shown in FIG. 8, the bone surgery endoscope
도 9 및 도 10은 프레임 모듈 컨트롤러(200)의 구체적인 기능이 도시된 도면이다.9 and 10 are diagrams illustrating specific functions of the
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기 프레임부(120)에 구비된 센서에 의해 측정된 센싱값 및 초음파 진단기(25)에 의해 측정된 초음파 영상을 수신할 수 있다. First, as shown in FIG. 9, the
여기서, 센싱값은 초음파 진단기(25)가 초음파 진단기 프레임부(120)에 의해 수술 테이블(20)을 이동할 때, 초음파 진단기(25)의 길이 방향 이동 거리, 너비 방향에 대한 회전 각도, 및 뼈로부터의 깊이에 대한 측정값을 포함할 수 있다. 다시 말해, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기(25)의 다(多)자유도 운동에 대한 센싱값을 측정할 수 있다. 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 수치화된 데이터로 변환하여 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 전송할 수 있으며, 초음파 진단기(25)에 의해 측정된 초음파 영상을 함께 전송할 수 있다.Here, the sensing value is the lengthwise movement distance of the
이후, 도 10에 도시된 바와 같이, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)에 구비된 센서에 의해 측정된 센싱값을 수신할 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 10, the
구체적으로, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)에 장착된 가이드 포트(35)의 다(多)자유도 운동에 대한 센싱값을 측정할 수 있다. 이때, 가이드 포트(35)의 복수 개 삽입이 요구되어 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)가 복수 개로 구비되는 경우, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 각각의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)에 장착된 가이드 포트(35)의 센싱값을 구분하여 수신할 수 있다. 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 이러한 센싱값을 신호 처리하여 전송함으로써, 가이드 포트(35)가 현재 연부 조직의 어느 위치에 위치하는지에 대한 정보를 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 제공할 수 있다.Specifically, the
도 11은 수술용 네비게이션 콘솔(300)의 구체적인 구성이 도시된 블록도이다.11 is a block diagram showing a detailed configuration of the
구체적으로, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 진단부(310), 위치 설정부(320) 및 가이드부(330)를 포함한다.Specifically, the
진단부(310)는 뼈 질환이 발생된 부위에 대한 진단정보를 생성할 수 있다. 이때, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 입력받은 뼈의 단면을 측정한 복수의 2차원 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 및 밀도 차이를 분석하고, 이를 통해 뼈 내부에 골낭종 등과 같은 골종양이 발생된 영역을 판별할 수 있다.The
위치 설정부(320)는 뼈 질환이 발생된 부위로 삽입될 뼈 수술 내시경의 삽입 위치를 사전에 설정할 수 있다. 구체적으로, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 재구성된 3차원 영상 정보, 부분 영상에 대한 초음파 진단기(25)의 위치 정보에 기반하여 다른 장치에 의해 생성된 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 영상 또는 CT(Computed Tomography) 영상과 정합 처리 과정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 위치 설정부(320)에 의해 제공되는 정합 처리된 정보에 기반하여 뼈 수술 내시경의 진입 위치를 계획할 수 있다. The
가이드부(330)는 미리 설정된 뼈 수술 내시경의 진입 위치에 대한 뼈 수술 내시경의 실제 위치를 화상 정보로 표시할 수 있다. 가이드부(330)는 위치 설정부(320)로부터 수신되는 정합된 영상 상에 사용자로부터 입력된 뼈 수술 내시경의 진입 위치(이하, 계획 위치)를 표시할 수 있다. The
이때, 가이드부(330)는 프레임 모듈 컨트롤러(200)로부터 수신되는 가이드 포트(35)에 대한 센싱값을 기초로 뼈 수술 내시경의 현재 위치(이하, 실제 위치)를 함께 표시할 수 있다. 상술한 바와 같이, 고정핀(113)에 의해 뼈의 특정 위치를 절대 위치로 설정해둔 상태이므로, 가이드부(330)는 계획 위치 및 실제 위치를 절대 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 신뢰성 있게 표시할 수 있다. 가이드부(330)는 계획 위치 및 실제 위치간의 이격 거리 및 3축 오차 자세에 대한 정보를 함께 표시할 수도 있다.In this case, the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 네비게이션 수술 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.12 is a flowchart illustrating a schematic flow of a navigation surgery method according to an embodiment of the present invention.
이하에서 설명되는 네비게이션 수술 방법의 일련의 과정들은 상술한 네비게이션 수술 시스템(1)에 의해 수행될 수 있다.A series of processes of the navigation surgery method described below may be performed by the
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 병변이 발생된 뼈 부위에 대한 진단정보를 생성할 수 있다(710).The
이때, 수술용 네비게이션 장치(100)는 베이스 프레임부(110)에 초음파 진단기 프레임부(120)가 장착된 상태이다. 초음파 진단기(25)는 베이스 프레임부(110)과 초음파 진단기 유도레일(121)의 결합 구조에 따라 수술 테이블(20)의 길이 방향을 따라 이동하면서, 초음파 진단기 유도레일(121)과 브라켓(122)의 결합 구조에 따라 수술 테이블(20)의 너비 방향을 원호 운동하여 뼈 부위를 다각도에서 촬영한 초음파 영상을 생성할 수 있다. 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기(25)의 다자유도 운동에 따른 센싱값을 수집하여 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 전송할 수 있다.In this case, the
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 초음파 진단기(25)에 의해 측정된 복수의 단면 영상들을 이용하여 3차원 영상 정보로 재구성할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 재구성된 3차원 영상 정보를 분석하여 병변이 발생한 부위(영역)를 검출하고, 검출된 영역이 포함된 진단정보를 생성할 수 있다.The
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 생성된 진단정보에 기반하여 뼈 수술 내시경의 진입 위치를 미리 설정할 수 있다(730). The
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 재구성된 3차원 영상을 다른 장치로부터 수신된 MRI 또는 CT 영상과 정합시킬 수 있다. 이 과정에서, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 초음파 진단기(25)의 위치/자세정보와 고정핀(113)에 의해 설정된 절대 위치를 함께 반영하여 정교한 네비게이션 정보를 생성할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 사용자로부터 설정된 뼈 수술 내시경의 계획 위치를 저장할 수 있다.The
이후, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 계획 위치와 실제 위치를 정합된 영상 상에 표시할 수 있다(750).Thereafter, the
이때, 수술용 네비게이션 장치(100)는 베이스 프레임부(110)에 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)가 장착된 상태로, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)에 장착된 가이드 포트(35)의 다자유도 자세 및 위치에 대한 센싱값을 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 전송할 수 있다. At this time, the
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 계획 위치에 실제 위치를 정합된 영상에 함께 표시함으로써, 사용자가 가이드 포트(35)를 계획 위치에 위치시키도록 안내할 수 있다. The
가이드 포트(35)가 계획 위치와 동일한 위치에 위치한 것으로 확인되면, 가이드 포트 체결부(133)를 하강시켜 가이드 포트(35)가 계획 위치에 삽입되도록 하며, 뼈 수술 내시경은 삽입된 가이드 포트(35)를 통해 뼈 내부로 진입하여 치료에 필요한 동작을 수행할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 뼈 치료 과정에서 각각의 뼈 수술 내시경의 위치를 정합된 영상에 표시하여 화상정보로 출력할 수 있다.When it is confirmed that the
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. I will be able to.
1: 네비게이션 수술 시스템
100: 수술용 네비게이션 장치
110: 베이스 프레임부
120: 초음파 진단기 프레임부
130: 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부
200: 프레임 모듈 컨트롤러
300: 수술용 네비게이션 콘솔
310: 진단부
320: 위치 설정부
330: 가이드부
25: 초음파 진단기
35: 가이드 포트1: navigation surgery system
100: surgical navigation device
110: base frame part
120: ultrasonic diagnostic device frame portion
130: bone surgery endoscope guide frame portion
200: frame module controller
300: surgical navigation console
310: diagnostic unit
320: position setting unit
330: guide part
25: ultrasound diagnostic device
35: guide port
Claims (19)
초음파 영상을 생성하는 초음파 진단기가 체결되고, 상기 초음파 진단기가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부; 및
뼈 수술 내시경을 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈 내부로 안내하기 위한 가이드 포트가 체결되고, 상기 가이드 포트가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함하며,
상기 베이스 프레임부는 상기 레일면의 하부에 결합되며, 상기 너비 방향으로 형성되어 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈와 고정 결합되는 적어도 하나의 고정핀이 형성되고,
상기 초음파 진단기 프레임부는 상기 고정핀에 결합된 뼈의 위치인 기준위치에 대한 상대 위치로 변환하기 위한, 상기 초음파 진단기의 위치정보 및 자세정보를 측정하는 적어도 하나의 센서를 포함하고,
상기 뼈수술 내시경 가이드 프레임부는 상기 고정핀에 결합된 뼈의 위치인 기준위치에 대한 상대 위치로 변환하기 위한, 상기 가이드 포트의 위치정보 및 자세정보를 측정하는 적어도 하나의 센서를 포함하는, 수술용 네비게이션 장치.
A base frame portion mounted on the surgical table and having a rail surface formed along the length direction of the surgical table;
An ultrasonic diagnostic device for generating an ultrasound image is fastened, and an arc-shaped ultrasonic diagnostic device frame mounted on the rail surface in the width direction so that the ultrasonic diagnostic device linearly moves along the length direction and curves in the width direction of the surgical table. part; And
A guide port for guiding the bone surgical endoscope to the inside of the bone located on the surgical table is fastened, and the guide port moves linearly along the length direction and curves in the width direction of the surgery table, in the width direction. It includes an arc-shaped bone surgery endoscope guide frame portion mounted on the rail surface,
The base frame portion is coupled to a lower portion of the rail surface, and is formed in the width direction to form at least one fixing pin fixedly coupled to the bone located on the surgical table,
The ultrasound diagnostic device frame unit includes at least one sensor for measuring position information and posture information of the ultrasound diagnostic device for converting the position of the bone coupled to the fixing pin into a relative position with respect to a reference position,
The bone surgery endoscope guide frame unit includes at least one sensor for measuring position information and posture information of the guide port for converting to a position relative to the reference position, which is the position of the bone coupled to the fixing pin, for surgery Navigation device.
상기 초음파 진단기 프레임부는,
상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 초음파 진단기 유도레일;
상기 초음파 진단기 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓; 및
상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 초음파 진단기와 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 초음파 진단기 체결부를 포함하는, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The ultrasound diagnostic device frame unit,
An arc-shaped ultrasonic diagnostic guide rail mounted with the rail surface in the width direction and linearly slid along the rail surface in the longitudinal direction;
A moving bracket that is guided by the ultrasound diagnostic device guide rail and slides curvedly along the width direction; And
Surgical navigation device comprising an ultrasonic diagnostic device fastening part installed on one side of the moving bracket and fastened to the ultrasound diagnostic device, and moving vertically upward or downward with respect to the moving direction of the moving bracket.
상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는,
상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 가이드 포트 유도레일;
상기 가이드 포트 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓; 및
상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 가이드 포트와 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 가이드 포트 체결부를 포함하는, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The bone surgery endoscopic guide frame part,
An arc-shaped guide port guide rail mounted with the rail surface in the width direction and linearly sliding in the longitudinal direction along the rail surface;
A moving bracket that is guided by the guide port guide rail and slides curvedly along the width direction; And
Surgical navigation device comprising a guide port fastening part installed on one side of the moving bracket and fastened to the guide port, and moving vertically upward or downward with respect to the moving direction of the moving bracket.
상기 베이스 프레임부는 상기 초음파 진단기 프레임부 또는 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부 중 어느 하나의 프레임과 선택적으로 결합되는, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The base frame portion is selectively coupled to any one of the ultrasound diagnostic device frame portion or the bone surgery endoscope guide frame portion, the surgical navigation device.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는,
상호간 위치의 변경이 가능하고, 각각 교체 가능한, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The ultrasound diagnostic device frame portion and the bone surgery endoscope guide frame portion,
A navigation device for surgery that can change the location of each other and is interchangeable.
상기 베이스 프레임부는, 하단이 상기 수술 테이블에 형성된 레일에 결합되어 상기 레일을 따라 이동하며,
상기 레일면은 지지 부재에 의해 상기 레일로부터 지지되어 상기 수술 테이블의 상부에 위치하는, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The base frame portion, the lower end is coupled to the rail formed on the surgical table and moves along the rail,
The rail surface is supported from the rail by a support member and is located on the top of the surgical table, a surgical navigation device.
상기 수술용 네비게이션 장치의 동작을 제어하며, 상기 수술용 네비게이션 장치에 선택적으로 장착된 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 위치정보 및 자세정보에 대한 측정값을 수집하는 프레임 모듈 컨트롤러; 및
상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 초음파 영상을 기초로 병변이 발생한 뼈 영역에 대한 3차원 진단 영상을 생성하고, 미리 설정된 진입 위치로 상기 가이드 포트가 가이드되도록, 상기 진입 위치 및 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 함께 표시하는 수술용 네비게이션 콘솔을 포함하며,
상기 수술용 네비게이션 장치는,
수술 테이블에 장착되며, 상기 수술 테이블의 길이 방향에 따른 레일면이 형성된 베이스 프레임부;
초음파 영상을 생성하는 초음파 진단기가 체결되고, 상기 초음파 진단기가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부; 및
뼈 수술 내시경을 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈 내부로 안내하기 위한 가이드 포트가 체결되고, 상기 가이드 포트가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함하며,
상기 베이스 프레임부는 상기 레일면의 하부에 결합되며, 상기 너비 방향으로 형성되어 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈와 고정 결합되는 적어도 하나의 고정핀이 형성되고,
상기 초음파 진단기 프레임부는 상기 초음파 진단기의 위치정보 및 자세정보를 측정하는 적어도 하나의 센서를 포함하고,
상기 뼈수술 내시경 가이드 프레임부는 상기 가이드 포트의 위치정보 및 자세정보를 측정하는 적어도 하나의 센서를 포함하고,
상기 수술용 네비게이션 장치는,
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈수술 내시경 가이드 프레임부의 적어도 하나의 센서에 의해 측정된 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 위치정보 및 자세정보에 대한 센싱값을 생성하며,
상기 수술용 네비게이션 콘솔은,
상기 수술용 네비게이션 장치의 상기 고정핀에 결합된 뼈의 위치를 기준 위치로 설정하고, 상기 센싱값을 상기 기준 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 측정하는, 네비게이션 수술 시스템.
A surgical navigation device installed on a surgical table and selectively equipped with an ultrasound diagnostic device for photographing an ultrasound image or a guide port for guiding a bone surgical endoscope into a bone located on the surgical table;
A frame module controller that controls an operation of the surgical navigation device and collects measurement values for position information and posture information of the ultrasound diagnostic device or the guide port selectively mounted on the surgical navigation device; And
Based on the ultrasound image captured by the ultrasound diagnostic device, a 3D diagnosis image is generated for the bone area where the lesion has occurred, and the entry position and the real-time position of the guide port are determined so that the guide port is guided to a preset entry position. Includes a surgical navigation console that displays together,
The surgical navigation device,
A base frame portion mounted on the surgical table and having a rail surface formed along the length direction of the surgical table;
An ultrasonic diagnostic device for generating an ultrasound image is fastened, and an arc-shaped ultrasonic diagnostic device frame mounted on the rail surface in the width direction so that the ultrasonic diagnostic device linearly moves along the length direction and curves in the width direction of the surgical table. part; And
A guide port for guiding the bone surgical endoscope to the inside of the bone located on the surgical table is fastened, and the guide port moves linearly along the length direction and curves in the width direction of the surgery table, in the width direction. It includes an arc-shaped bone surgery endoscope guide frame portion mounted on the rail surface,
The base frame portion is coupled to a lower portion of the rail surface, and is formed in the width direction to form at least one fixing pin fixedly coupled to the bone located on the surgical table,
The ultrasound diagnostic device frame unit includes at least one sensor for measuring position information and posture information of the ultrasound diagnostic device,
The bone surgery endoscope guide frame unit includes at least one sensor for measuring position information and posture information of the guide port,
The surgical navigation device,
Generating a sensing value for position information and posture information of the ultrasound diagnosis device or the guide port measured by at least one sensor of the ultrasound diagnosis frame unit and the bone surgery endoscope guide frame unit,
The surgical navigation console,
Setting the position of the bone coupled to the fixing pin of the surgical navigation device as a reference position, converting the sensing value to a position relative to the reference position, and measuring the real-time position of the ultrasound diagnostic device or the guide port, Navigation surgery system.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는,
상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 유도레일;
상기 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓; 및
상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트가 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 체결부를 포함하는, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 8,
The ultrasound diagnostic device frame portion and the bone surgery endoscope guide frame portion,
An arc-shaped guide rail mounted with the rail surface in the width direction and linearly sliding in the longitudinal direction along the rail surface;
A moving bracket that is guided by the guide rail and slides curvedly along the width direction; And
It is installed on one side of the moving bracket, the ultrasound diagnosis device or the guide port is fastened, and comprising a fastening part that moves vertically upward or downward with respect to the moving direction of the moving bracket.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는,
상호간 위치의 변경이 가능하고, 각각 교체 가능한, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 8,
The ultrasound diagnostic device frame portion and the bone surgery endoscope guide frame portion,
A navigational surgery system that can change the location of each other and is interchangeable.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은,
상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 복수의 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성하고, 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 또는 밀도 차이를 분석하여 뼈 내부의 병변 영역을 검출하는, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 8,
The surgical navigation console,
Reconstructing a plurality of ultrasound images captured by the ultrasound diagnostic device into 3D image information, and analyzing a difference in shape or density of the exoskeleton using the reconstructed 3D image information to detect a lesion area inside the bone, Navigation surgery system.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은,
동일한 뼈 부위에 대하여 자체적으로 재구성된 3차원 영상 정보와, 다른 장치에 의해 생성된 영상을 정합 처리하여 상기 3차원 진단 영상을 생성하는, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 12,
The surgical navigation console,
A navigation surgery system for generating the 3D diagnostic image by matching 3D image information reconstructed by itself on the same bone region and an image generated by another device.
상기 수술용 네비게이션 콘솔이, 상기 수술용 네비게이션 장치에 선택적으로 장착된 초음파 진단기에 의해 측정된 초음파 영상을 기반으로 병변이 발생된 뼈 부위에 대한 3차원 진단 영상을 생성하는 단계;
상기 수술용 네비게이션 콘솔이, 상기 진단 영상에 기반하여 뼈 수술 내시경의 진입하기 위한 계획 위치를 입력받는 단계; 및
상기 계획 위치와 상기 뼈 수술 내시경을 가이드하기 위한 가이드 포트의 실제 위치를 상기 진단 영상에 표시하는 단계를 포함하며,
상기 수술용 네비게이션 장치는,
수술 테이블에 장착되며, 상기 수술 테이블의 길이 방향에 따른 레일면이 형성된 베이스 프레임부;
초음파 영상을 생성하는 초음파 진단기가 체결되고, 상기 초음파 진단기가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부; 및
뼈 수술 내시경을 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈 내부로 안내하기 위한 가이드 포트가 체결되고, 상기 가이드 포트가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함하며,
상기 베이스 프레임부는 상기 레일면의 하부에 결합되며, 상기 너비 방향으로 형성되어 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈와 고정 결합되는 적어도 하나의 고정핀이 형성되고,
상기 초음파 진단기 프레임부는 상기 초음파 진단기의 위치정보 및 자세정보를 측정하는 적어도 하나의 센서를 포함하고,
상기 뼈수술 내시경 가이드 프레임부는 상기 가이드 포트의 위치정보 및 자세정보를 측정하는 적어도 하나의 센서를 포함하고,
상기 수술용 네비게이션 장치는,
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈수술 내시경 가이드 프레임부의 적어도 하나의 센서에 의해 측정된 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 위치정보 및 자세정보에 대한 센싱값을 생성하며,
상기 실제 위치를 상기 진단 영상에 표시하는 단계는,
상기 수술용 네비게이션 장치의 상기 고정핀에 결합된 뼈의 위치를 기준 위치로 설정하는 단계; 및
상기 센싱값을 상기 기준 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 측정하는 단계를 포함하는, 네비게이션 수술 방법.
In the navigation surgery method using a navigation surgery system comprising a surgical navigation device, a frame module controller and a surgical navigation console,
Generating, by the surgical navigation console, a 3D diagnosis image of a bone portion where a lesion has occurred based on an ultrasound image measured by an ultrasound diagnostic device selectively mounted on the surgical navigation device;
Receiving, by the surgical navigation console, a plan position for entering a bone surgery endoscope based on the diagnostic image; And
And displaying the planned position and the actual position of the guide port for guiding the bone surgery endoscope on the diagnostic image,
The surgical navigation device,
A base frame portion mounted on the surgical table and having a rail surface formed along the length direction of the surgical table;
An ultrasonic diagnostic device for generating an ultrasound image is fastened, and an arc-shaped ultrasonic diagnostic device frame mounted on the rail surface in the width direction so that the ultrasonic diagnostic device linearly moves along the length direction and curves in the width direction of the surgical table. part; And
A guide port for guiding the bone surgical endoscope to the inside of the bone located on the surgical table is fastened, and the guide port moves linearly along the length direction and curves in the width direction of the surgery table, in the width direction. It includes an arc-shaped bone surgery endoscope guide frame portion mounted on the rail surface,
The base frame portion is coupled to a lower portion of the rail surface, and is formed in the width direction to form at least one fixing pin fixedly coupled to the bone located on the surgical table,
The ultrasound diagnostic device frame unit includes at least one sensor for measuring position information and posture information of the ultrasound diagnostic device,
The bone surgery endoscope guide frame unit includes at least one sensor for measuring position information and posture information of the guide port,
The surgical navigation device,
Generating a sensing value for position information and posture information of the ultrasound diagnosis device or the guide port measured by at least one sensor of the ultrasound diagnosis frame unit and the bone surgery endoscope guide frame unit,
Displaying the actual location on the diagnostic image,
Setting a position of a bone coupled to the fixing pin of the surgical navigation device as a reference position; And
And measuring the real-time position of the ultrasound diagnostic device or the guide port by converting the sensing value into a position relative to the reference position.
상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것은,
상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 복수의 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성하고, 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 또는 밀도 차이를 분석하여 뼈 내부의 병변 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는, 네비게이션 수술 방법.
The method of claim 16,
Generating the 3D diagnostic image,
Reconstructing a plurality of ultrasound images captured by the ultrasound diagnostic device into 3D image information, and analyzing a difference in shape or density of the exoskeleton using the reconstructed 3D image information to detect a lesion area inside the bone. Characterized in, navigation surgery method.
상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것은,
동일한 뼈 부위에 대하여 자체적으로 재구성된 3차원 영상 정보와, 다른 장치에 의해 생성된 영상을 정합 처리하여 상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는, 네비게이션 수술 방법.
The method of claim 17,
Generating the 3D diagnostic image,
A navigation surgery method, characterized in that the 3D diagnostic image is generated by matching 3D image information reconstructed by itself for the same bone region and an image generated by another device.
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