KR102258825B1 - 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

전자기식 위치 추적 장치에 의해 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 의료용 기구를 검측하는 장치는, 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치로서, 상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고, 상기 의료용 기구의 팁(tip)에서 상기 코일의 원점까지의 거리가 오프셋(Doffset)으로 설정되며, 상기 검측 장치는, 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점(R)을 제공하며, 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홀(hole)이 형성되어 있고, 상기 기준점은 상기 제1표면으로부터 상기 제1축 방향으로 미리 정해진 깊이(D1)에 위치하는 것인 레퍼런스; 및 상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하며, 상기 의료용 기구가 상기 제1표면으로부터 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하고, 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz1), 상기 측정된 길이(L) 및 상기 기준점의 깊이(D1)에 기초하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하는 제어 유닛을 포함한다.

Description

위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법 {DETECTING APPARATUS AND METHOD FOR NAVIGATED SURGICAL TOOL}
본 발명은 의료용 항법 장치에서 전자기식 위치 추적 장치에 의해 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
수술시 환자의 절개 부위를 최소화하는 최소 침습 수술이 널리 사용되고 있다. 최소 침습 수술은 절개 부위를 최소화하고 그에 따른 실혈(blood loss)과 회복기간을 최소화할 수 있는 장점이 있으나, 의사의 시야가 제한되어 일부 수술들의 경우 뇌수막 손상, 안구 손상 등의 위험 요인을 갖고 있다. 의사의 시야가 제한되는 최소 침습 수술의 단점을 극복하기 위한 도구의 하나로써, 의료용 항법 장치(또는, 수술 항법 장치)가 사용되고 있다. 의료용 항법 장치는 사전에 확보된 환자의 의료 영상을 기준으로 환자의 환부에 삽입된 의료용 기구의 위치 정보를 실시간으로 추적하여 제공한다. 또한, 이러한 의료용 항법 장치는 내시경과 결합하여 사용될 수도 있다.
의료용 항법 장치에서 의료용 기구의 실시간 위치 추적을 위해 전자기식 위치 추적 장치가 사용될 수 있다. 전자기식 위치 추적 장치는 자기장 생성기에 의해 생성된 자기장 내에서 전도성 금속 물체에 발생하는 맴돌이 전류를 측정하여 의료용 기구의 위치 정보를 획득할 수 있다. 구체적으로, 자기장이 생성된 공간에 전도성 금속 물체인 센서 코일이 삽입된 의료용 기구가 배치되면, 센서 코일은 맴돌이 전류에 의해 전자기 신호를 발생시킨다. 전자기식 위치 추적 장치는, 센서 코일에서 발생한 전자기 신호를 수신하고, 특정 수학 모델을 사용하여 수신한 전자기 신호를 처리함으로써, 자기장 공간에서의 센서 코일의 위치 즉, 센서 코일의 원점(origin)의 좌표를 산출하여 의료용 기구의 위치를 획득할 수 있다.
한편, 의료용 기구는 끝 부분이 쉽게 구부러지거나 부러질 위험이 있기 때문에, 일반적으로 센서 코일은 의료용 기구의 팁（tip）에서 약간 떨어진 곳에 위치하도록 의료용 기구에 삽입된다. 따라서, 의료용 기구의 팁에서부터 센서 코일의 원점까지의 거리인 오프셋 값을 반영하여 의료용 기구의 위치를 표시할 필요가 있다. 다만, 이러한 의료용 기구의 오프셋 값은 의료용 기구의 제조 방식과 사용 환경으로 인해 제조시에 설정된 값과 달라질 수 있다. 구체적으로, 의료용 기구는 한쪽이 막혀있는 빨대 모양의 금속관의 뒤쪽으로부터 센서 코일을 삽입하여 제작되며, 또한, 수술의 편의성을 위해 금속관의 중간 부분이 구부려질 수 있도록 유연하게 제작된다. 따라서, 의료용 기구를 반복하여 구부렸다가 폈다(굴신) 하는 경우, 센서 코일이 팁에서부터 멀어지는 방향으로 밀려날 수 있으며, 그 결과 의료용 기구에서 센서 코일의 위치가 제조시와 달라질 수 있다. 따라서, 의료용 기구의 팁이 가리키는 환자의 환부에서의 정확한 위치를 표시하기 위해서는, 의료용 기구의 팁에서부터 센서 코일의 원점까지의 실제 거리를 오프셋으로 검측하고, 검측된 오프셋 값을 반영하여 의료용 기구의 위치를 표시할 필요가 있다.
또한, 센서 코일은 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되도록 삽입되는데, 이때 센서 코일의 축 방향이 의료용 기구의 축 방향과 일치하도록 삽입되어 있는 것이 중요하다. 센서 코일의 축 방향이 의료용 기구의 축 방향으로부터 틀어질수록 산출되는 센서 코일의 좌표의 정확도가 떨어지기 때문이다. 센서 코일의 축 방향이 의료용 기구의 축 방향으로부터 상당히 틀어져 있는 경우에는 의료용 기구의 정확한 위치를 획득할 수 없기 때문에, 사용 전에 의료용 기구에서의 센서 코일의 축 방향 틀어짐 여부를 미리 검측하여, 해당 의료용 기구의 사용 여부를 결정할 수 있도록 할 필요가 있다.
등록실용신안공보 제20-0182164호 (2000.05.15)
본 발명은 전자기식 위치 추적 장치에 의해 위치가 추적되는 의료용 기구의 팁(tip)으로부터 의료용 기구에 삽입된 센서 코일의 원점까지의 거리인 오프셋(Offset)을 검측하기 위한 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 목적을 가지고 있다.
또한, 본 발명은 전자기식 위치 추적 장치에 의해 위치가 추적되는 의료용 기구에 삽입된 센서 코일의 축 방향이 틀어졌는지 여부를 검측하기 위한 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 목적을 가지고 있다.
또한, 본 발명은 전자기식 위치 추적 장치에 의해 위치가 추적되는 의료용 기구로서, 본 발명에 따른 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법을 이용하여 검측되는 의료용 기구를 제공하기 위한 목적을 가지고 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법, 그리고 의료용 기구를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치로서, 상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고, 상기 의료용 기구의 팁(tip)에서 상기 코일의 원점까지의 거리가 오프셋(Doffset)으로 설정되며, 상기 검측 장치는, 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점(R)을 제공하며, 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홀(hole)이 형성되어 있고, 상기 기준점은 상기 제1표면으로부터 상기 제1축 방향으로 미리 정해진 깊이(D1)에 위치하는 것인 레퍼런스; 및 상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하며, 상기 의료용 기구가 상기 제1표면으로부터 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하고, 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz1), 상기 측정된 길이(L) 및 상기 기준점의 깊이(D1)에 기초하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하는 제어 유닛을 포함하는, 의료용 기구 검측 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 의료용 기구의 표면에 상기 의료용 기구의 팁에서부터의 길이를 나타내는 눈금이 표시되어 있는 경우, 상기 제어 유닛은, 상기 홀에 삽입된 상기 의료용 기구의 제1표면에 위치하는 눈금으로부터 상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치로서, 상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고, 상기 의료용 기구의 팁(tip)에서 상기 코일의 원점까지의 거리가 오프셋(Doffset)으로 설정되며, 상기 검측 장치는, 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하며, 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홀(hole)이 형성되어 있고, 상기 기준점은 상기 홀의 바닥으로부터 상기 제1축 방향으로 미리 정해진 높이(D2)에 위치하는 것인 레퍼런스; 및 상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하며, 상기 의료용 기구의 팁이 상기 홀의 바닥에 접했을 때의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz3) 및 상기 기준점의 높이(D2)에 기초하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하는 제어 유닛을 포함하는, 의료용 기구 검측 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치로서, 상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고, 상기 의료용 기구의 팁(tip)에서 상기 코일의 원점까지의 거리가 오프셋(Doffset)으로 설정되며, 상기 검측 장치는, 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하며, 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에, 제1축과 직교하는 제2축과 평행한 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홈이 형성되어 있는 것인 레퍼런스; 및 상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하며, 상기 의료용 기구가 상기 홈에 삽입되어 상기 홈을 따라 이동될 때, 상기 코일의 원점의 제1 축 좌표값 및 제1축과 제2축에 직교하는 제3축 좌표값 중 적어도 하나의 좌표값의 변동량을 산출하고,상기 산출된 좌표값의 변동량에 기초하여 상기 의료용 기구에서의 상기 코일의 축 방향의 틀어짐 여부를 검측하는 제어 유닛을 포함하는, 의료용 기구 검측 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구로서, 상기 의료용 기구의 표면에 상기 의료용 기구의 팁에서부터의 길이를 나타내는 눈금이 표시되어 있으며, 상기 눈금은, 상기 의료용 기구의 팁에서 상기 코일의 원점까지의 거리로 설정되는 오프셋(Doffset)을 검측하기 위한 것으로서, 상기 눈금은, 상기 의료용 기구가, 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하는 레퍼런스의 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에, 상기 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있도록 형성되어 있는 홀(hole)에 삽입되었을 때, 상기 의료용 기구가 상기 제1표면으로부터 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하기 위해 마련된 것인, 의료용 기구 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서 상기 의료용 기구의 위치를 추적하기 위하여, 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하는 레퍼런스로서, 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홀(hole)이 형성되어 있고, 상기 홀은, 상기 의료용 기구의 팁에서 상기 코일의 원점까지의 거리로 설정되는 오프셋(Doffset)을 검측하기 위한 것으로서, 상기 홀은, 상기 의료용 기구가 삽입되었을 때 상기 의료용 기구가 상기 제1 표면으로부터 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하기 위해 마련된 것인, 레퍼런스가 제공된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서 상기 의료용 기구의 위치를 추적하기 위하여, 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하는 레퍼런스로서, 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에, 제1축과 직교하는 제2축과 평행한 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홈이 형성되어 있고, 상기 홈은, 상기 의료용 기구에서의 상기 코일의 축 방향의 틀어짐 여부를 검측하기 위한 것으로서, 상기 홈은, 상기 의료용 기구가 상기 홈에 삽입되어 상기 홈을 따라 이동될 때, 상기 코일의 원점의 제1 축 좌표값 및 제1축과 제2축에 직교하는 제3축 좌표값 중 적어도 하나의 좌표값의 변동량을 산출하고, 상기 산출된 좌표값의 변동량에 기초하여 상기 의료용 기구에서의 상기 코일의 축 방향의 틀어짐 여부를 검측하기 위해 마련된 것인, 레퍼런스가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 의료용 기구의 팁으로부터 센서 코일의 원점까지의 거리인 오프셋을 비교적 간단하면서도 정확하게 검측할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 비교적 간단하면서도 정확하게 의료용 기구에 삽입된 센서 코일의 축 방향의 틀어짐 여부를 검측할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 정확한 오프셋을 반영하여 의료용 기구의 팁이 가리키는 환자의 환부에서의 정확한 위치를 획득하여 표시할 수 있다.
또한, 의료용 기구에서의 센서 코일의 축 방향 틀어짐 여부를 미리 검측하여, 추적되는 위치가 부정확한 의료용 기구가 수술에 사용되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 전자기식 위치 추적 장치의 일 예를 도시한다.
도 2는 자기장 생성기(10)에 의해 생성된 자기장 공간을 도시한다.
도 3은 레퍼런스(50)의 일 예를 도시한다.
도 4는 의료용 기구(20)의 위치 정보를 출력하는 소프트웨어의 일 예를 도시한다.
도 5는 센서 코일(22)의 삽입 방향을 도시한다.
도 6은 의료용 기구(20)의 구조의 일 예를 도시한다.
도 7은 기존의 오프셋 측정 방식을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 기구를 검측하는 장치(100)의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스(110)의 구성을 도시한다.
도 10 및 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 의료용 기구의 오프셋을 검측하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 기구(150A)를 도시한다.
도 13은 도 12에 도시된 의료용 기구(150A)를 이용하여 오프셋을 검측하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따라 의료용 기구(150)의 오프셋을 검측하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 레퍼런스(110B)의 구성을 도시한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성이 특정 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이에 더하여, 특정 임계값을 기준으로 "이상"또는 "이하"라는 한정 사항은 실시예에 따라 각각 "초과" 또는 "미만"으로 적절하게 대체될 수 있다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 전자기식 위치 추적 장치에 의해 의료용 기구의 위치가 추적되는 방법에 대해 설명한다. 도 1은 전자기식 위치 추적 장치의 일 예이다. 자기장 생성기(10)에 의해 자기장이 생성된 공간에 센서 코일이 삽입된 의료용 기구(20)가 배치되면, 센서 코일은 자기장 공간 내에서 맴돌이 전류에 의해 전자기 신호를 발생시킨다. 제어 유닛(30)은 센서 인터페이스 유닛(40)을 통해 센서 코일에서 발생한 전자기 신호를 수신한다. 또한, 제어 유닛(30)은, 특정 수학 모델을 사용하여 수신한 전자기 신호를 처리함으로써, 자기장 공간에서의 의료용 기구(20)의 위치를 산출한다. 도 2는 자기장 생성기(10)에 의해 생성된 자기장 공간을 도시한다. 한편, 전자기식 위치 추적 장치는 환자에 대한 의료용 기구의 위치 관계를 정확하면서도 효율적으로 표시하기 위하여, 자기장이 생성된 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하는 레퍼런스(50)를 별도로 마련할 수 있다. 도 3 (a) 및 (b)는 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하는 레퍼런스(50)의 일 예를 도시한다. 도 3(b)는 도 3(a)의 확대도이다. 이 경우, 제어 유닛(30)은, 기준점에 대한 의료용 기구(20)의 상대 좌표를 산출하여 자기장 공간에서의 의료용 기구(20)의 위치를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(30)은 소프트웨어(S/W)를 통해 센서 코일의 전자기 신호로부터 산출된 자기장 공간에서의 의료용 기구(20)의 위치를 기준점에 대한 의료용 기구(20)의 상대 좌표로 변환할 수 있다. 도 4는 레퍼런스(50)가 제공하는 기준점에 대한 의료용 기구(20)의 상대 좌표를 의료용 기구(20)의 위치 정보로서 출력하는 소프트웨어의 일 예를 도시한다. 자기장 공간에서의 의료용 기구(20)의 위치가 상면도(Top View), 전면도(Front View) 및 측면도(Side View)로 표시되며, 해당 위치에서의 기준점에 대한 의료용 기구(20)의 상대 좌표가 표시된다.
이하, 도 5 및 6을 참조하여, 전자기식 위치 추적 장치에 의해 위치가 추적되는 의료용 기구(20)의 구조에 대해 설명한다. 의료용 기구(20)에는 자기장 내에서 전자기 신호를 발생하는 센서 코일(22)이 길이 방향으로 축 정렬되도록 삽입된다. 이 때, 의료용 기구(20)의 길이 방향으로 정렬되는 센서 코일(22)의 축 방향은 Z축 방향일 수 있다. 도 5는 센서 코일(22)의 삽입 방향을 도시하는데, 도 5(a) 및 (b)는 각각 센서 코일(22)과 의료용 기구(20)의 축 방향이 일치하는 경우와 센서 코일(22)과 의료용 기구(20)의 축 방향이 틀어져 있는 경우를 도시한다. 의료용 기구(20)의 위치 좌표를 정확하게 표시하기 위해서는, 도 5(a)에서와 같이 의료용 기구(20)에 삽입된 센서 코일(22)의 축 방향이 의료용 기구(20)의 축 방향과 일치해야 한다. 센서 코일(22)과 의료용 기구(20)의 축 방향이 서로 틀어지면 틀어질수록 의료용 기구(20)의 위치 좌표의 정확도는 떨어지기 때문이다.
도 6은 전자기식 위치 추적 장치에 의해 위치가 추적되는 의료용 기구(20)의 구조의 일 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 센서 코일(22)은 일반적으로 의료용 기구(20)의 팁에서 약간 떨어진 곳에 위치하도록 삽입된다, 또한, 전술한 바와 같이, 센서 코일(22)은 의료용 기구(20)의 잦은 굴신(bending)에 의해 팁으로부터의 위치가 변형될 수 있다. 그 결과, 전자기식 위치 추적 장치가 전자기 신호를 수신하여 산출하는 센서 코일(22)의 원점의 위치와, 실제로 환자의 환부를 가리키는 의료용 기구(20)의 팁의 위치가 일치하지 않게 된다. 따라서, 의료용 기구(20)의 팁이 가리키는 환부 위치의 좌표를 정확하게 표시하기 위해서는, 의료용 기구(20)의 팁에서부터 센서 코일(22)의 원점까지의 실제 거리를 오프셋으로 검측하고, 전자기 신호로부터 산출된 위치 좌표에 검측된 실제 오프셋 값을 반영하여 의료용 기구(20)의 위치 좌표를 표시할 필요가 있다.
도7은 기존의 오프셋 측정 방식을 도시한다. 기존에는 레퍼런스(50)에 원뿔 모양의 오목부가 마련되고, 의료용 기구(20)의 팁을 원뿔 꼭지점에 고정시킨 뒤, 의료용 기구(20)를 원뿔 모양으로 회전시키면서 의료용 기구(20)의 좌표값들을 수집하고, 수집된 좌표값들로부터 특정 수학 모델을 사용하여 의료용 기구(20)의 오프셋을 계산하는 방식이 제안되어 사용되어 왔다. 그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 의료용 기구(20)의 팁을 고정시킨 상태에서 의료용 기구(20)를 소정 각도 예를 들어, 30~60도 사이로 기울여 원뿔 모양으로 회전시키는 경우, 의료용 기구(20)의 기울기를 일정하게 유지하기 어려울 뿐만 아니라, 매번 의료용 기구(20)를 회전시킬 때마다 동일한 기울기로 회전시킬 수 없다. 그렇기 때문에, 매번 측정되는 오프셋 값이 달라지며, 측정된 오프셋 값의 신뢰도가 저하되어, 정확한 오프셋 값을 산출하기 어렵다는 문제점이 있다. 그에 더해, 기존의 오프셋 측정 방식에 의해서는 센서 코일(22)의 축 방향이 의료용 기구(20)의 축 방향과 정확히 일치하지 않는 경우, 정확한 오프셋 값을 측정하기가 더욱 어렵다. 센서 코일(22)과 의료용 기구(20)의 축 방향이 일치하지 않는 경우, 의료용 기구(20)가 고정된 위치에 있더라도 의료용 기구(20)의 좌표값이 매번 달라질 수 있기 때문이다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법, 그리고 본 발명에 따른 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법에서 사용되는 레퍼런스 및 의료용 기구가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 의료용 기구를 검측하는 장치 및 방법을 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 기구를 검측하는 장치(100, 이하 "검측 장치"라고 함)의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 검측 장치(100)는 레퍼런스(110) 및 제어 유닛(120)을 포함할 수 있다. 그러나, 도 8에 도시된 구성 요소 모두가 검측 장치(100)의 필수 구성 요소인 것은 아니다. 예를 들어, 도 8에 도시된 검측 장치(100)의 구성 요소 중 적어도 일부가 생략될 수도 있다. 뿐만 아니라, 검측 장치(100)는 도 8에 도시되지 않은 구성 요소를 추가로 포함할 수 있다. 제어 유닛(120)은 레퍼런스(110), 자기장 생성기(140) 및 의료용 기구(150)와 유/무선으로 연결된다. 제어 유닛(120)은 다양한 명령 또는 프로그램을 실행함으로써, 검측 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 또한, 제어 유닛(120)은 검측 장치(100)와 연결된 구성 요소들과의 데이터 송수신을 제어할 수 있고, 검측 장치(100) 내부의 데이터를 처리할 수 있다. 또한, 의료용 기구(150)는 자기장 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일(155)이 길이 방향으로 축 정렬되어 있으며, 의료용 기구(150)의 팁에서부터 코일(155)의 원점까지의 거리가 오프셋(Doffset)으로 설정된다. 의료용 기구(150)는 예를 들어, 내시경(endoscope), 흡인기(suction), 데브리데(debrider), 카데터(catherter) 및 포인터(pointer) 중 어느 하나 또는 이들을 결합인 것일 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스(110)의 구성의 일 예를 도시한다. 레퍼런스(110)는 자기장 생성기(140)에 의해 자기장이 생성된 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점(R)을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 레퍼런스 좌표계는 3차원 직교 좌표계일 수 있다. 도 9(a)에는 일 실시예에 따른 레퍼런스 좌표계와 기준점(R)이 도시되어 있다. 도 9(a)에 도시된 것처럼, 레퍼런스(110)의 제1표면과 직교하는 방향이 Z축으로 정의될 수 있다. 기준점(R)은 레퍼런스(110)의 제1표면에 위치하도록 설계되는 것이 이상적이지만, 설계에 따라 제1표면으로부터 미리 정해진 깊이(D1) 안쪽에 위치할 수도 있다. 또한, 도 9 및 10에 도시된 것처럼, 레퍼런스(110)는 제1표면에 Z축 방향으로 의료용 기구(150)가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홀이 형성되어 있다. 레퍼런스(110)에 형성된 홀은, 후술하는 바와 같이, 의료용 기구(150)를 삽입하여 의료용 기구(150)의 오프셋을 검측하기 위한 것이다. 이때, 홀의 직경은 의료용 기구(150)의 직경보다 미리 정해진 범위 이상 크지 않도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 홀의 직경은 의료용 기구(150)의 직경보다 1mm 이상 크지 않도록 형성될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 오프셋을 검측하기 위해 의료용 기구(150)가 홀에 삽입될 때, 의료용 기구(150)의 축 방향이 좌우로 흔들리는 것이 방지되므로, 정확한 오프셋을 검측할 수 있다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 검측 장치(100)에서 의료용 기구(150)의 오프셋을 검측하는 방법을 상세히 설명한다.
검측 장치(100)에서, 의료용 기구(150)가 레퍼런스(110)의 홀에 길이 방향으로 삽입된다. 이때, 의료용 기구(150)는 사용자에 의해 수동으로 삽입될 수도 있고, 로봇이나 기계에 의해 자동으로 삽입될 수도 있다.
제어 유닛(120)은 자기장 생성기(140)가 생성한 자기장 공간에서 의료용 기구(150)의 코일(155)이 생성하는 전자기 신호를 수신하며, 수신된 신호로부터 기준점(R)에 대한 코일의 원점의 좌표(Tx, Ty, Tz)를 산출한다. 또한, 제어 유닛(120)은, 의료용 기구(150)가 레퍼런스(110)의 제1표면으로부터 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하고, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 위치에서의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz1), 측정된 길이(L) 및 기준점(R)의 깊이(D1)에 기초하여, 의료용 기구(150)의 오프셋(Doffset)을 검측한다.
일 실시예에 따르면, 제어 유닛(120)은, 홀에 삽입된 의료용 기구(150)의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz)이 0이 되는 위치에서, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하고, 측정된 길이(L)에서 기준점 깊이(D1)를 감산한 값을 오프셋(Doffset)으로 검측할 수 있다.
구체적으로, 도 10에 도시된 것처럼, 레퍼런스(110)의 기준점(R)이 제1표면에 위치하는 경우, 기준점(R)의 깊이(D1)가 0이 되므로, 제어 유닛(120)은, 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz)이 0이 되는 위치에서 측정된 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 길이(L)를 오프셋(Doffset)으로 검측할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 의료용 기구(150)의 코일 원점 좌표는 기준점(R)에 대한 상대 좌표이므로, 의료용 기구(150)의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz)가 0이 될 때, 코일 원점은 기준점(R)이 있는 제1표면에 위치하게 된다. 따라서, 의료용 기구(150)가 제1표면으로부터 홀에 삽입된 길이(L)를 의료용 기구(150)의 팁에서부터 코일 원점까지의 거리인 오프셋(Doffset)으로 검측할 수 있다. 도 11은 레퍼런스(110)의 기준점(R)이 제1표면으로부터 깊이(D1) 안쪽에 위치하는 경우를 도시한다. 이 경우, 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 의료용 기구(150)의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz)이 0이 될 때, 코일 원점은 기준점(R)이 있는 위치 즉, 제1표면으로부터 깊이(D1) 안쪽에 위치한다. 따라서, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 길이(L)에서 기준점의 깊이(D1)를 감산한 값을 오프셋(Doffset)으로 검측할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어 유닛(120)은, 홀의 바닥에서 제1표면으로의 방향이 Z축 양의 방향이면, 수학식 1에 의해 오프셋(Doffset)을 검측하고, 제1표면에서 홀의 바닥으로의 방향이 Z축 양의 방향이면, 수학식 2에 의해 오프셋(Doffset)을 검측한다.
[수학식 1]
Doffset = ( L - D1 ) + Tz1
[수학식 2]
Doffset = ( L - D1 ) - Tz1
수학식 1 및 2에서, Doffset는 의료용 기구의 오프셋, L은 의료용 기구가 홀에 삽입된 길이, D1은 기준점(R)의 제1 표면으로부터의 깊이, 및 Tz1은 의료용 기구가 홀에 삽입된 위치에서의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz1)이다.
도 11(b)에 도시된 바와 같이, 홀의 바닥에서 제1표면으로의 방향이 Z축 양의 방향인 경우, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입되었을 때, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 길이(L)에서 기준점(R)의 깊이(D1)를 감산한 값이 의료용 기구(150)의 팁에서 기준점(R)까지의 Z축 거리가 되고, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 위치에서의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz1)은 기준점(R)에서 코일 원점까지의 Z축 거리이므로, 홀에 삽입된 길이(L)에서 기준점(R)의 깊이(D1)를 감산한 값에 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz1)을 합산하여, 의료용 기구(150)의 팁에 코일 원점까지의 거리인 오프셋(Doffset)을 검측할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 홀의 바닥에서 제1표면으로의 방향이 Z축 양의 방향인 경우에는, 기준점(R)에 대한 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz1)이 양수이지만, 반대로 제1표면에서 홀의 바닥으로의 방향이 Z축 양의 방향인 경우에는, 기준점(R)에 대한 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz1)이 음수가 되므로, 홀에 삽입된 길이(L)에서 기준점(R)의 깊이(D1)를 감산한 값에 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz1)을 감산하여, 의료용 기구(150)의 오프셋(Doffset)을 검측할 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 제어 유닛(120)은, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 여러 위치에서, 의료용 기구(150)의 오프셋(Doffset)을 검측할 수 있다. 따라서, 검측된 복수의 오프셋 값을 오차를 비교하여, 검측된 오프셋의 신뢰도를 판단할 수 있으며, 그 결과 보다 정확한 오프셋을 검측할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 검측 장치(100)에서, 의료용 기구(150)의 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 방법을 설명한다.
일 실시예에 따르면, 의료용 기구(150A)의 표면에는 팁에서부터의 길이를 나타내는 눈금이 표시되어 있으며, 이러한 눈금은 의료용 기구가 홀에 삽입된 길이(L)를 측정함으로써, 의료용 기구(150A)의 오프셋을 검측하기 위한 것이다. 도 12 에는 팁에서부터의 길이가 눈금으로 표시되어 있는 의료용 기구(150A)의 일 예가 도시된다. 도 13은 도 12에 도시된 의료용 기구(150A)에 표시된 눈금을 이용하여, 오프셋을 검측하기 위해 의료용 기구가 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 팁으로부터의 길이가 눈금으로 표시된 의료용 기구(150A)가 레퍼런스(110)의 홀에 삽입되면, 제1표면에 위치하는 눈금이 나타내는 길이가 의료용 기구(150A)의 팁에서부터 제1표면까지의 Z축 거리이므로, 제1표면에 위치하는 의료용 기구(150A)의 눈금을 독출하여 의료용 기구(150A)가 홀에 삽입된 길이(L)를 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 13에 도시된 것과 같이, 홀에 삽입된 의료용 기구(150A)의 제1표면에 위치하는 눈금이 11mm 인 경우, 11 mm를 의료용 기구(150A)가 홀에 삽입된 길이(L)로 측정한다.
일 실시예에 따르면, 검측 장치(100)는, 의료용 도구(150)의 표면에 표시된 눈금을 인식할 수 있는 센서(130)를 더 포함할 수 있고, 제어 유닛(120)은, 센서(130)로부터 제1표면에 위치하는 의료용 기구(150A)의 눈금을 독출하여 의료용 기구(150A)가 홀에 삽입된 길이(L)를 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 센서(130)는 눈금을 인식할 수 있는 카메라일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
앞서 설명된 바와 같이, 의료용 기구(150)의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz)가 0이 될 때, 기준점(R)이 레퍼런스(110)의 제1 표면에 위치하는 경우는 의료용 기구가 홀에 삽입된 길이(L)를, 기준점(R)이 제1표면으로부터 깊이(D1)에 위치하는 경우는 의료용 기구가 홀에 삽입된 길이(L)에서 기준점(R)의 깊이(D1)를 감산한 값을 오프셋(Doffset)으로 검측할 수 있다. 따라서, 의료용 기구(150A)의 표면에 팁에서부터의 길이가 눈금으로 표시되어 있는 경우에는, 홀에 삽입된 의료용 기구(150A)의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz)이 0이 될 때, 제1 표면에 위치하는 의료용 기구(150A)의 눈금을 독출함으로써, 비교적 간단하면서도 직관적으로 정확한 오프셋(Doffset)을 검출할 수 있다.
한편, 다른 실시예에 따르면, 제어 유닛(120)은, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입될 때, 의료용 기구(150)의 팁이 레퍼런스(110)의 제1표면에 위치할 때의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz2)과, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 위치에서의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz1)에 기초하여, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 길이(L)를 측정할 수 있다. 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 길이(L)는, 의료용 기구(150)의 팁이 제1 표면으로부터 Z축 방향으로 이동한 거리에 해당한다. 따라서, 팁이 제1표면에 위치할 때의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz2)과 홀에 삽입된 위치에서의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz1)의 차를 계산함으로써, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 길이(L)를 측정할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 눈금이 표시되지 않은 의료용 기구에 대해서도 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하여 오프셋을 검측할 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 검측 장치(100)에서 의료용 기구(150)의 오프셋을 검측하는 방법을 상세히 설명한다.
다른 실시예에 따르면, 레퍼런스 좌표계의 기준점(R)은, 레퍼런스(110A)에 형성된 홀의 바닥으로부터 Z축 방향으로 미리 정해진 높이(D2)에 위치한다. 기준점(R)이 홀의 바닥에 위치하는 경우, 기준점의 높이(D2)는 0이 되며, 기준점(R)이 레퍼런스(110A)의 제1표면에 위치하는 경우, 기준점의 높이(D2)는 홀의 깊이가 될 것이다. 다른 실시예에 따른 검측 장치(100)에서, 의료용 기구(150)는 팁이 레퍼런스(110)의 홀의 바닥에 접하도록 삽입되며, 제어 유닛(120)은, 의료용 기구(150)의 팁이 홀의 바닥에 접했을 때의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz3) 및 기준점(R)의 높이(D2)에 기초하여 오프셋(Doffset)을 검측한다.
구체적으로, 제어 유닛(120)은, 홀의 바닥에서 제1표면으로의 방향이 Z축 의 양의 방향이면, 수학식 3에 의해 오프셋(Doffset)을 검측하고, 제1 표면에서 홀의 바닥으로의 방향이 Z축 의 양의 방향이면, 수학식 4에 의해 오프셋(Doffset)을 검측할 수 있다.
[수학식 3]
Doffset = D2 + Tz3
[수학식 4]
Doffset = D2 - Tz3
수학식 3 및 4에서, Doffset는 의료용 기구의 오프셋, D2는 기준점(R)의 홀의 바닥으로부터의 높이, 및 Tz3은 의료용 기구의 팁이 홀의 바닥에 접했을 때의 코일 원점의 Z축 좌표값이다.
도 14에는 기준점(R)이 홀의 바닥에 위치하는 경우가 도시되어 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 기준점(R)이 홀의 바닥에 위치하는 경우, 기준점(R)의 높이(D2)는 0이 되고, 의료용 기구(150)의 팁이 홀의 바닥에 접했을 때의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz3)의 절대값을 의료용 기구(150)의 오프셋(Doffset)으로 검측할 수 있다. 의료용 기구(150)의 팁이 홀의 바닥에 접했을 때의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz3)의 절대값은, 기준점이 위치하는 홀의 바닥으로부터 코일 원점까지의 Z축 거리이며, 이 거리가 의료용 기구(150)의 팁에서부터 코일 원점까지의 거리인 오프셋(Doffset) 값에 해당되기 때문이다.
도 15 및 도 16에는 기준점(R)이 홀의 바닥으로부터 높이(D2)에 위치하는 경우가 도시되어 있다. 도 15및 도 16에 도시된 바와 같이, 의료용 기구(150)의 팁이 홀의 바닥에 접했을 때, 홀의 바닥으로부터 코일 원점까지의 Z축 거리가 의료용 기구(150)의 팁에서부터 코일 원점까지의 거리인 오프셋(Doffset) 값에 해당된다. 또한, 기준점(R)과 코일 원점 사이의 Z축 거리 즉, 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz3)의 절대값이, 기준점(R)의 홀의 바닥으로부터의 높이(D2)와 홀의 바닥으로부터 코일 원점까지의 Z축 거리에 해당하는 오프셋(Doffset)의 차에 의해 결정된다. 따라서, 기준점(R)이 홀의 바닥으로부터 높이(D2)에 위치하는 경우, 수학식 3 및 4에 의해 의료용 기구(150)의 오프셋(Doffset)을 검측할 수 있다
이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 검측 장치(100)에서는, 의료용 기구(150)가 홀에 삽입된 길이를 측정할 필요 없이, 의료용 기구(150)의 팁이 홀의 바닥에 접했을 때의 코일 원점의 Z축 좌표값(Tz3)을 산출하여 의료용 기구(150)의 오프셋을 검측할 수 있으므로, 비교적 간단하게 정확한 오프셋을 검측할 수 있다.
이하, 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 의료용 기구를 검측하는 장치(100)에서, 의료용 기구에 삽입된 코일의 축 방향의 틀어짐 여부를 검측하는 방법을 설명한다.
추가적인 실시예에 따르면, 검측 장치(100)는 레퍼런스(110B)와 제어 유닛 (120)을 포함할 수 있다. 도 17은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 레퍼런스(110B)의 구성을 도시한다. 레퍼런스(110B)는 자기장 생성기(140)에 의해 자기장이 생성된 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점(R)을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 레퍼런스 좌표계는 3차원 직교 좌표계일 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 레퍼런스(110B)는 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에 제1축과 직교하는 제2축과 평행한 방향으로 의료용 기구(150)가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홈이 형성되어 있다. 레퍼런스(110B)에 형성된 홈은 의료용 기구(150)에 삽입된 코일의 축 틀어짐 여부를 검측하기 위한 것이다. 의료용 기구(150)는, 코일의 축 틀어짐 여부를 검측하기 위해, 레퍼런스(110B) 의 홈에 길이 방향으로 삽입되고 홈을 따라 이동된다. 이때, 의료용 기구(150)가 사용자에 의해 수동으로 삽입 및 이동될 수 있고, 로봇이나 기계에 의해 자동으로 삽입 및 이동될 수도 있다.
제어 유닛(120)은, 자기장 생성기(140)가 생성한 자기장 공간에서 의료용 기구(150)의 코일이 생성하는 전자기 신호를 수신하며, 수신된 신호로부터 기준점(R)에 대한 코일 원점의 좌표(Tx, Ty, Tz)를 산출한다. 또한, 제어 유닛(120)은, 의료용 기구(150)가 레퍼런스(110B)의 홈에 삽입되어 이동될 때의 코일 원점의 제1 축 좌표값 및 제1축 및 제2축에 직교하는 제3축 좌표값 중 적어도 하나 이상의 변동량을 산출하고, 산출된 변동량에 기초하여 코일의 축 방향의 틀어짐 여부를 검측한다. 예를 들어, 제어 유닛(120)은, 산출된 좌표값의 변동량이 미리 정해진 오차 범위를 벗어나는 경우, 코일의 축 방향이 의료용 기구의 축 방향으로부터 틀어진 것으로 검측할 수 있다.
구체적으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 레퍼런스(110B)의 홈은 기준점(R)으로부터 X축 방향으로 1만큼 떨어진 위치에, Y축 방향과 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 레퍼런스(110B)의 홈은, 의료용 기구(150)가 홈에 삽입되었을 때, 의료용 기구(150)의 Z축 좌표가 0이 되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 코일의 축 방향이 의료용 기구(150)의 축 방향과 일치한다면, 홈에 삽입된 의료용 기구(150)가 홈을 따라 이동될 때, 코일 원점의 X축 좌표값(Tx)과 Z축 좌표값(Tz)은 각각 1.0 및 0.0에서 변동되지 않을 것이고, Y축 좌표값(Ty)만 의료용 기구(150)의 움직임에 따라 변동될 것이다. 반면, 코일의 축 방향이 의료용 기구(150)의 축 방향과 일치하지 않는다면, 의료용 기구(150)가 홈을 따라 이동될 때, 코일 원점의 X축 좌표값(Tx)과 Z축 좌표값(Tz)에는 변동이 생길 것이다. 따라서, 제어 유닛(120)은, 의료용 기구(150)가 홈을 따라 이동될 때, X축 좌표값(Tx)과 Z축 좌표값(Tz) 중 적어도 하나의 변동량을 산출하고, 산출된 좌표값의 변동량에 기초하여, 의료용 기구(150)에 삽입된 코일의 축 방향의 틀어짐 여부를 검측할 수 있다. 전술한 바와 같이, 코일의 축 방향이 의료용 기구(150)의 축 방향으로부터 틀어질수록, 산출되는 코일 원점 좌표의 정확도가 떨어지므로, 코일의 축 방향이 의료용 기구(150)의 축 방향으로부터 뒤틀린 정도가 클수록, 산출되는 X축 좌표값(Tx)과 Z축 좌표값(Tz)의 변동량도 커질 것이다. 따라서, 제어 유닛은, 산출된 좌표값의 변동량이 미리 정해진 오차 범위를 벗어나는 경우, 코일의 축 방향이 의료용 기구(150)의 축 방향으로부터 틀어진 것으로 검측할 수 있다. 이러한 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 의료용 기구에 삽입된 코일의 축 방향 틀어짐 여부 및 틀어짐 정도를 검측할 수 있어, 의료용 기구의 위치 추적 정확도를 미리 판단할 수 있으며, 그 결과, 추적되는 위치가 부정확한 의료용 기구가 사용되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아는 것으로 해석해야 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치로서,
    상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고, 상기 의료용 기구의 팁(tip)에서 상기 코일의 원점까지의 거리가 오프셋(Doffset)으로 설정되며,
    상기 검측 장치는,
    상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점(R)을 제공하며, 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홀(hole)이 형성되어 있고, 상기 기준점은 상기 제1표면으로부터 상기 제1축 방향으로 미리 정해진 깊이(D1)에 위치하는 것인 레퍼런스; 및
    상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하며, 상기 의료용 기구가 상기 제1표면으로부터 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하고, 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz1), 상기 측정된 길이(L) 및 상기 기준점의 깊이(D1)에 기초하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하는 제어 유닛을 포함하는, 의료용 기구 검측 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 의료용 기구의 표면에 상기 의료용 기구의 팁에서부터의 길이를 나타내는 눈금이 표시되어 있는 경우,
    상기 제어 유닛은, 상기 홀에 삽입된 상기 의료용 기구의 상기 제1표면에 위치하는 눈금으로부터 상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 것인, 의료용 기구 검측 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
    상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입될 때, 상기 의료용 기구의 팁이 상기 제1표면에 위치할 때의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz2)과, 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz1)에 기초하여, 상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 것인, 의료용 기구의 검측 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
    상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입되어 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz)이 0이 되는 위치에서, 상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하고, 상기 측정된 길이(L)에서 상기 기준점의 깊이(D1)를 감산한 값을 상기 오프셋(Doffset)으로 검측하는 것인, 의료용 기구 검측 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
    상기 홀의 바닥에서 상기 제1표면으로의 방향이 제1축의 양의 방향이면, 다음 수학식 1에 의해 상기 오프셋(Doffset)을 검측하고
    [수학식 1]
    Doffset = ( L - D1 ) + Tz1,
    상기 제1표면에서 상기 홀의 바닥으로의 방향이 제1축의 양의 방향이면, 다음 수학식 2에 의해 상기 오프셋(Doffset)을 검측하며
    [수학식 2]
    Doffset = ( L - D1 ) - Tz1,
    상기 수학식 1 및 2에서, Doffset는 의료용 기구의 오프셋, L은 상기 의료용 기구가 상기 제1표면으로부터 상기 홀에 삽입된 길이, D1은 상기 기준점의 상기 제1표면으로부터의 깊이, 및 Tz1은 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz1)인, 의료용 기구 검측 장치
  6. 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치로서,
    상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고, 상기 의료용 기구의 팁(tip)에서 상기 코일의 원점까지의 거리가 오프셋(Doffset)으로 설정되며,
    상기 검측 장치는,
    상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하며, 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홀(hole)이 형성되어 있고, 상기 기준점은 상기 홀의 바닥으로부터 상기 제1축 방향으로 미리 정해진 높이(D2)에 위치하는 것인 레퍼런스; 및
    상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하며, 상기 의료용 기구의 팁이 상기 홀의 바닥에 접했을 때의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz3) 및 상기 기준점의 높이(D2)에 기초하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하는 제어 유닛을 포함하는, 의료용 기구 검측 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
    상기 홀의 바닥에서 상기 제1표면으로의 방향이 제1축의 양의 방향이면, 다음 수학식 3에 의해 상기 오프셋(Doffset)을 검측하고
    [수학식 3]
    Doffset = D2 + Tz3,
    상기 제1 표면에서 상기 홀의 바닥으로의 방향이 제1축의 양의 방향이면, 다음 수학식 4에 의해 상기 오프셋(Doffset)을 검측하며
    [수학식 4]
    Doffset = D2 - Tz3,
    상기 수학식 3 및 4에서, Doffset는 의료용 기구의 오프셋, D2는 상기 기준점의 상기 홀의 바닥으로부터의 높이, 및 Tz3은 상기 의료용 기구의 팁이 상기 홀의 바닥에 접했을 때의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값인, 의료용 기구 검측 장치.
  8. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 홀의 직경은 상기 의료용 기구의 직경보다 미리 정해진 범위 이상 크지 않은 것인, 의료용 기구 검측 장치.
  9. 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 장치로서,
    상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고,
    상기 검측 장치는,
    상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하며, 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에, 제1축과 직교하는 제2축과 평행한 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홈이 형성되어 있는 것인 레퍼런스; 및
    상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하며, 상기 의료용 기구가 상기 홈에 삽입되어 상기 홈을 따라 이동될 때, 상기 코일의 원점의 제1 축 좌표값 및 제1축과 제2축에 직교하는 제3축 좌표값 중 적어도 하나의 좌표값의 변동량을 산출하고, 상기 산출된 좌표값의 변동량에 기초하여 상기 의료용 기구에서의 상기 코일의 축 방향의 틀어짐 여부를 검측하는 제어 유닛을 포함하는, 의료용 기구 검측 장치.
  10. 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 방법으로서,
    상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고, 상기 의료용 기구의 팁(tip)에서 상기 코일의 원점까지의 거리가 오프셋(Doffset)으로 설정되며,
    상기 검측 방법은,
    레퍼런스에 의해 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점이 제공되는 단계로서, 상기 레퍼런스는 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홀(hole)이 형성되어 있고, 상기 기준점은 상기 제1표면으로부터 상기 제1축 방향으로 미리 정해진 깊이(D1)에 위치하는 것인, 상기 기준점 제공 단계;
    상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입되는 단계;
    상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하는 단계로서, 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz1)을 산출하는 단계를 포함하는, 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하는 단계;
    상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 의료용 기구가 상기 제1표면으로부터 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 단계; 및
    상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz1), 상기 측정된 길이(L) 및 상기 기준점의 깊이(D1)에 기초하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하는 단계를 포함하는, 의료용 기구 검측 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 의료용 기구의 표면에 상기 의료용 기구의 팁에서부터의 길이를 나타내는 눈금이 표시되어 있는 경우,
    상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 단계는, 상기 홀에 삽입된 상기 의료용 기구의 상기 제1표면에 위치하는 눈금으로부터 상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 단계를 포함하는 것인, 의료용 기구 검측 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 코일의 원점의 좌표를 산출하는 단계는, 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입될 때, 상기 의료용 기구의 팁이 상기 제1표면에 위치할 때의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz2)을 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 단계는, 상기 의료용 기구의 팁이 상기 제1표면에 위치할 때의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz2)과, 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz1)에 기초하여, 상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 단계를 포함하는 것인, 의료용 기구 검측 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입되는 단계는, 상기 의료용 기구가 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz)이 0이 되는 위치로 삽입되는 단계를 포함하고,
    상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 단계는, 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz)이 0이 되는 위치에서의 상기 의료용 기구의 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하는 단계를 포함하며,
    상기 오프셋(Doffset)을 검측하는 단계는, 상기 측정된 길이(L)에서 상기 기준점의 깊이(D1)를 감산한 값을 상기 오프셋(Doffset)으로 검측하는 단계를 포함하는 것인, 의료용 기구 검측 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 오프셋(Doffset)을 검측하는 단계는,
    상기 홀의 바닥에서 상기 제1표면으로의 방향이 제1축의 양의 방향이면, 다음 수학식 1에 의해 상기 오프셋(Doffset)을 검측하고
    [수학식 1]
    Doffset = ( L - D1 ) + Tz1,
    상기 제1표면에서 상기 홀의 바닥으로의 방향이 제1축의 양의 방향이면, 다음 수학식 2에 의해 상기 오프셋(Doffset)을 검측하며
    [수학식 2]
    Doffset = ( L - D1 ) - Tz1,
    상기 수학식 1 및 2에서, Doffset는 의료용 기구의 오프셋, L은 상기 의료용 기구가 상기 제1표면으로부터 상기 홀에 삽입된 길이, D1은 상기 기준점의 상기 제1표면으로부터의 깊이, 및 Tz1은 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입된 위치에서의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값인 단계를 포함하는 것인, 의료용 기구 검측 방법.
  15. 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 방법으로서,
    상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고, 상기 의료용 기구의 팁(tip)에서 상기 코일의 원점까지의 거리가 오프셋(Doffset)으로 설정되며,
    상기 검측 방법은,
    레퍼런스에 의해 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점이 제공되는 단계로서, 상기 레퍼런스는 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홀(hole)이 형성되어 있고, 상기 기준점은 상기 홀의 바닥으로부터 제1축 방향으로 미리 정해진 높이(D2)에 위치하는 것인, 상기 기준점 제공 단계;
    상기 의료용 기구의 팁이 상기 홀의 바닥에 접하도록 상기 의료용 기구가 상기 홀에 삽입되는 단계;
    상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하는 단계로서, 상기 의료용 기구의 팁이 상기 홀의 바닥에 접했을 때의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz3)을 산출하는 단계; 및
    상기 의료용 기구의 팁이 상기 홀의 바닥에 접했을 때의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값(Tz3) 및 상기 기준점의 높이(D2)에 기초하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하는 단계를 포함하는, 의료용 기구 검측 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 오프셋을 검측하는 단계는,
    상기 홀의 바닥에서 상기 제1표면으로의 방향이 제1축의 양의 방향이면, 다음 수학식3에 의해 상기 오프셋(Doffset)을 검측하고
    [수학식 3]
    Doffset = D2 + Tz3,
    상기 제1표면에서 상기 홀의 바닥으로의 방향이 제1축의 양의 방향이면, 다음 수학식 4에 의해 상기 오프셋(Doffset)을 검측하며
    [수학식 4]
    Doffset = D2 - Tz3,
    상기 수학식 3 및 4에서, Doffset는 의료용 기구의 오프셋, D2는 상기 기준점의 상기 홀의 바닥으로부터의 높이, 및 Tz3은 상기 의료용 기구의 팁이 상기 홀의 바닥에 접했을 때의 상기 코일의 원점의 제1축 좌표값인 단계를 포함하는 것인, 의료용 기구 검측 방법.
  17. 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 위치가 추적되는 의료용 기구를 검측하는 방법으로서,
    상기 코일은 상기 의료용 기구의 길이 방향으로 축 정렬되어 있고,
    상기 검측 방법은,
    레퍼런스에 의해 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점이 제공되는 단계로서, 상기 레퍼런스는 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에, 제1축과 직교하는 제2축과 평행한 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있는 홈이 형성되어 있는 것인, 상기 기준점 제공 단계;
    상기 의료용 기구가 상기 홈에 삽입되어 상기 홈을 따라 이동되는 단계;
    상기 의료용 기구가 상기 홈을 따라 이동될 때, 상기 코일에서 생성된 신호로부터 상기 기준점에 대한 상기 코일의 원점의 좌표를 산출하는 단계;
    상기 의료용 기구가 상기 홈을 따라 이동될 때, 상기 코일의 원점의 상기 제1 축 좌표값 및 제1축과 제2축에 직교하는 제3축 좌표값 중 적어도 하나의 좌표값의 변동량을 산출하고, 상기 산출된 좌표값의 변동량에 기초하여 상기 의료용 기구에서의 상기 코일의 축 방향의 틀어짐 여부를 검측하는 단계를 포함하는, 의료용 기구 검측 방법.
  18. 자기장이 생성된 공간에서 전자기 신호를 발생하는 코일을 포함하고, 상기 코일을 이용하여 상기 자기장 공간에서의 위치가 추적되는 의료용 기구로서,
    상기 의료용 기구의 표면에 상기 의료용 기구의 팁에서부터의 길이를 나타내는 눈금이 표시되어 있으며,
    상기 눈금은, 상기 의료용 기구의 팁에서 상기 코일의 원점까지의 거리로 설정되는 오프셋(Doffset)을 검측하기 위한 것으로서,
    상기 눈금은, 상기 의료용 기구가, 상기 자기장 공간을 정의하기 위한 좌표계의 기준점을 제공하는 레퍼런스의 상기 좌표계의 제1축과 직교하는 제1표면에, 상기 제1축 방향으로 상기 의료용 기구가 길이 방향으로 삽입될 수 있도록 형성되어 있는 홀(hole)에 삽입되었을 때, 상기 의료용 기구가 상기 제1표면으로부터 상기 홀에 삽입된 길이(L)를 측정하여 상기 오프셋(Doffset)을 검측하기 위해 마련된 것인, 의료용 기구.
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