KR102530566B1 - 웨이-포인트 기반 생체의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법 - Google Patents

웨이-포인트 기반 생체의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102530566B1
KR102530566B1 KR1020200112658A KR20200112658A KR102530566B1 KR 102530566 B1 KR102530566 B1 KR 102530566B1 KR 1020200112658 A KR1020200112658 A KR 1020200112658A KR 20200112658 A KR20200112658 A KR 20200112658A KR 102530566 B1 KR102530566 B1 KR 102530566B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catheter
steering
driving unit
unit
way
Prior art date
Application number
KR1020200112658A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220031158A (ko
Inventor
박석호
박종오
차경래
최현철
이주학
Original Assignee
전남대학교산학협력단
재단법인 한국마이크로의료로봇연구원
재단법인대구경북과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교산학협력단, 재단법인 한국마이크로의료로봇연구원, 재단법인대구경북과학기술원 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020200112658A priority Critical patent/KR102530566B1/ko
Publication of KR20220031158A publication Critical patent/KR20220031158A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102530566B1 publication Critical patent/KR102530566B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3478Endoscopic needles, e.g. for infusion
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002Operational features of endoscopes
    • A61B1/00043Operational features of endoscopes provided with output arrangements
    • A61B1/00045Display arrangement
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00131Accessories for endoscopes
    • A61B1/00135Oversleeves mounted on the endoscope prior to insertion
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005Flexible endoscopes
    • A61B1/0051Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
    • A61B1/0057Constructional details of force transmission elements, e.g. control wires
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/012Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor characterised by internal passages or accessories therefor
    • A61B1/015Control of fluid supply or evacuation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/313Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor for introducing through surgical openings, e.g. laparoscopes
    • A61B1/317Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor for introducing through surgical openings, e.g. laparoscopes for bones or joints, e.g. osteoscopes, arthroscopes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/00234Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3472Trocars; Puncturing needles for bones, e.g. intraosseus injections
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B34/37Master-slave robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/71Manipulators operated by drive cable mechanisms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017Electrical control of surgical instruments
    • A61B2017/00199Electrical control of surgical instruments with a console, e.g. a control panel with a display
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/00234Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
    • A61B2017/00292Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means
    • A61B2017/003Steerable
    • A61B2017/00318Steering mechanisms
    • A61B2017/00323Cables or rods
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/301Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

본 발명은 영상 데이터를 생성하는 내시경, 내시경이 생성한 영상 데이터를 표시하는 영상 표시부, 사용자 조작명령을 입력받아 움직임 제어명령을 생성하는 마스터부, 및 조향 와이어를 포함하는 조향 카테터가 구비되어 구동할 수 있는 슬레이브부를 포함하는, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 강내 병변부의 치료물질 도포가 필요한 부위의 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법에 관한 것이다.

Description

웨이-포인트 기반 생체의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법 {WAY-POINT BASED BIOMEDICAL AGENT DELIVERY SYSTEM FOR LESION AND METHOD FOR GENERATING DATA OF WAY-POINT ROUTE}
본 발명은 웨이-포인트 (way-point) 기반 생체의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법에 관한 것으로서, 구체적으로, 강내 병변부의 치료물질 도포가 필요한 부위를 웨이-포인트로 지정하여 조향 카테터가 지정된 웨이-포인트에 치료물질을 일정한 속도로 균일하게 전달할 수 있는 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 강내 병변부의 치료물질 도포가 필요한 부위의 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법에 관한 것이다.
종래에 세포 또는 약물을 포함하는 치료물질은 주사제로서 생체에 직접 주사하는 방법, 다양한 제제로 제형화되어 구강으로 투여하는 방법 또는 병변부에 직접 도포하는 방법 등을 이용하여 환자의 병변부에 전달되어 왔다.
최근, 관절염 등 뼈 관절 부위에 병변부위가 발생한 경우 이를 치료하기 위한 대표적인 방법으로는 관절부를 절개하여 치료물질을 직접 주입하는 수술적 방법이 개발되었다. 그러나, 이는 환자들이 큰 부담을 감수해야 하는 치료물질 전달 방법으로서, 특히, 많은 관절염 환자는 노약자로 구성되기 때문에 전신마취를 포함한 수술을 하기에는 다양한 위험 요소가 도사린다는 문제점이 있다.
더욱 최근에는, 마이크로로봇 시스템 (microrobot system)을 활용한 줄기세포 전달 방법이 연구되었다. 이는 자성 물질 (magnetic material)이 포함된 다공성 생분해 마이크로스캐폴드 (micro-scaffold)에 세포 등을 함유하는 치료물질을 탑재시켜 외부 자기장 조향을 조절하여 치료가 필요한 병변부로 전달하는 방법이다. 그러나, 마이크로 스캐폴드에 포함된 자성 물질의 생체에 대한 세포 독성 문제가 있고 외부 자기장을 발생시키기 위한 별도의 장치가 필요하며, 이와 같은 장치는 규모가 거대하여, 환자와 시술자 모두에게 불편하고 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
이와 같은 단점을 해결하기 위하여, 관절 내시경을 활용하여 줄기세포와 하이드로겔이 포함된 치료물질을 조향 카테터를 통하여 주입하는 방법이 제시될 수 있다. 이와 같은 장치는 전신 마취를 필요로 하지 않고, 거대한 규모의 별도 장치가 필요하지 않다. 그러나, 시술자의 제어에 의해 조향되는 카테터는 병변부위에 정밀하고 고르게 치료물질을 도포할 수 없다는 새로운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 시술 이전에 CT 혹은 MRI 등을 이용한 3차원 영상과 관절경을 이용한 실시간 관절경 이미지를 획득하고, 이들을 정합하여 정확한 경로를 생성하여 일정한 속도로 치료물질을 도포하는 방법을 사용할 수 있다. 하지만 이와 같은 방법은 컴퓨터 단층 촬영 (computerized tomography, CT) 혹은 자기 공명 영상법 (magnetic resonance imaging, MRI)를 찍기 위한 비용과 시간이 필요하므로 환자에게 부담이 되고 치료가 지연되며, 엑스레이 (X-ray) 혹은 실시간 관절경 이미지와의 정합을 위한 단계가 필요하다는 문제점이 있다.
따라서, 전신 마취를 포함한 수술이 아닌 최소 침습성 시술이어서 고령의 관절염 환자에게도 부담이 되지 않고, 시술 이전에 CT 혹은 MRI 등을 이용한 3차원 영상을 이용한 이미지 정합 단계를 거치지 않고도, 간단히 강내 병변부에 치료물질을 전달할 수 있으며 일정한 속도로 균일하게 치료물질을 도포할 수 있는 치료물질 전달 시스템의 개발이 시급한 실정이다.
이에 본 발명자들은 영상 데이터를 생성하는 내시경, 내시경이 생성한 영상 데이터를 표시하는 영상 표시부, 사용자 조작명령을 입력받아 움직임 제어명령을 생성하는 마스터부, 및 조향 와이어를 포함하는 조향 카테터가 구비되어 구동할 수 있는 슬레이브부를 포함하는, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 강내 병변부의 치료물질 도포가 필요한 부위의 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법을 만들기 위해 노력하였다.
그 결과, 본 발명의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템은 최소 침습성 시술이 가능하므로 고령의 관절염 환자에게도 부담이 되지 않고, 시술 이전에 CT 혹은 MRI 등을 이용한 3차원 영상을 이용한 이미지 정합 단계를 거치지 않고도 강내 병변부에 치료물질을 전달할 수 있으며, 일정한 속도로 균일하게 치료물질을 도포할 수 있다는 우수한 효과를 가짐을 확인하였다.
이에, 본 발명의 목적은 강내 병변부 치료물질 전달 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 강내 병변부 치료물질 전달 시스템을 이용한 웨이-포인트 (way-point) 경로 데이터 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 영상 데이터를 생성하는 내시경, 내시경이 생성한 영상 데이터를 표시하는 영상 표시부, 사용자 조작명령을 입력받아 움직임 제어명령을 생성하는 마스터부, 및 조향 와이어를 포함하는 조향 카테터가 구비되어 구동할 수 있는 슬레이브부를 포함하는, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템에 관한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.
본 발명의 일 예는, 병변부를 촬상하여 영상 데이터를 생성하는 내시경, 내시경이 생성한 영상 데이터를 수신하여 표시하는 영상 표시부, 사용자 조작명령을 입력받는 조작부 및 움직임 제어명령을 생성하는 마스터제어부를 포함하는 마스터부, 및 중공의 내부가 형성된 튜브 및 중공의 내부에 배치된 조향 와이어를 포함하는 조향 카테터가 구비된 슬레이브부를 포함하는, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 있어서 강내 병변부 치료물질 전달 시스템은 내시경 및 조향 카테터가 구비된 슬레이브부를 이용하여 생체 내 병변부위에 치료물질을 전달하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 내시경은 환자에게 시술자가 직접 시술하는 장치로서, 예를 들어, 환부의 확인을 용이하게 하기 위한 광원 장치, 환부를 촬상하기 위한 촬상 장치, 촬상 장치에 내장된 촬상 소자에 대한 신호를 처리하는 프로세서 장치, 프로세서 장치로부터 출력되는 영상 데이터를 송신하는 송신 장치, 영상 데이터를 재생하는 디스플레이 장치 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 시술 부위 및 환부의 상태에 따라 다양한 형태와 구성으로 변형될 수 있다.
본 발명에 있어서 영상 표시부는 내시경을 이용하여 촬상한 영상 데이터가 표시되는 장치로서, 시술자가 시술 과정에서 환자의 병변부위를 자세히 관찰하기 위한 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 마스터부는 시술자로부터 사용자 조작명령을 입력받는 조작부 및 움직임 제어명령을 생성하는 마스터제어부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 조작부는 시술자가 직접 조작하는 장치일 수 있다.
본 발명에 있어서 조작부는 시술자자로부터 조향 카테터가 구비된 슬레이브부의 이동 및 방향을 조절하기 위한 사용자 조작명령을 입력받는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 조작부는 사용자 조작명령을 입력받아 마스터제어부로 송신하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 마스터제어부는 조작부로부터 사용자 조작명령을 입력받아 슬레이브부의 움직임을 구동하기 위한 움직임 제어명령을 생성하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 마스터제어부는 생성된 움직임 제어명령을 슬레이브제어부로 송신하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 마스터제어부는 사용자 조작명령을 입력받아 움직임 제어명령을 생성하고, 움직임 제어명령을 슬레이브부로 송신하여 카테터구동부 및 조향 카테터의 구동을 제어하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브부는 일측에 조향 카테터가 결합된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 조향 카테터는 중공이 형성된 튜브의 내부에 조향 와이어가 배치된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 튜브는 중공의 내부가 형성된 것으로, 일측으로 치료물질이 주입되어 반대편 일측으로 치료물질이 배출되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 중공의 내부가 형성된 튜브의 재질은 폴리우레탄 (polyurethane), 실리콘 (silicone), 폴리에틸렌 (polyethylene) 및 폴리프로필렌 (polypropylene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 조향 와이어는 튜브에 형성된 중공의 내부에 배치되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 조향 와이어의 병변부위측에서 튜브에 결합되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 조향 와이어는 중공의 내부가 형성된 튜브보다 길이가 더 긴 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 조향 와이어는 병변부위측에서 중공의 내부가 형성된 튜브의 일측에 결합되고, 조향 와이어의 반대편 일측이 튜브로부터 돌출되도록 배치되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 조향 와이어는 적어도 1개 이상 구비되는 것으로, 1 내지 8개, 1 내지 6개, 1 내지 4개, 2 내지 8개, 2 내지 6개, 2 내지 4개 구비되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 2개 구비되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 조향 와이어는 개수가 증가할수록 조향 카테터 말단의 방향 조절 자유도가 높아지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 하나의 중공의 내부가 형성된 튜브의 중공의 내부에 2개의 조향 와이어가 배치된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 조향 카테터는 중공의 내부에 배치된 조향 와이어, 조향 와이어가 연결된 모듈 및 조향 카테터 내부에 배치된 동력부를 더 포함하고, 모듈은 동력부에 연결된 볼 스크류와 슬라이딩 가능하게 결합된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 모듈은 일측이 조향 와이어의 일측과 연결된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 모듈은 중심부에 관통공이 형성된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 모듈은 관통공의 내주면에 암나사산이 형성된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 모듈은 볼 스크류와 맞물리도록 결합되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 볼 스크류는 모듈에 형성된 관통공과 맞물리도록 원통 형상을 갖는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 볼 스크류는 외주면에 숫나사산이 형성된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 동력부는 전기적인 구동 장치를 내장하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 동력부는 볼 스크류와 연결되어, 전기적인 구동 장치가 발생시킨 구동력을 볼 스크류에 전달하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 조향 와이어는 구비되는 모듈, 동력부 및 이에 대응되는 조향 와이어를 1조로 하여 구성될 수 있고, 조의 수가 증가할수록 조향 카테터 말단의 방향 조절 자유도가 높아지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 조향 카테터는 중공의 내부에 배치된 제1조향 와이어 및 제1조향 와이어가 연결된 제1모듈; 및 중공의 내부에 배치된 제2조향 와이어 및 제2조향 와이어가 연결된 제2모듈;을 포함하고, 제1모듈은 조향 카테터 내부에 배치된 제1동력부에 연결된 제1볼 스크류와 슬라이딩 가능하게 결합되고, 제2모듈은 조향 카테터 내부에 배치된 제2동력부에 연결된 제2볼 스크류와 슬라이딩 가능하게 결합된 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 제1모듈 및 제2모듈은 조향 카테터 내부에서 서로 대향되도록 배치되는 것일 수 있다.
이와 같이, 제1모듈 및 제2모듈이 조향 카테터 내부에서 서로 대향되도록 배치될 경우, 조향 카테터는 좌우 또는 상하의 2방향 움직임이 가능할 수 있다.
본 발명에 있어서 조향 카테터는 모듈의 일측에 배치되는 리니어 스테이지 몸체를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 리니어 스테이지 몸체는 모듈과 맞닿도록 배치되거나, 모듈과 이격되도록 배치되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 조향 카테터는 모듈의 일측에 리니어 스테이지 몸체가 이격 배치될 경우 형성된 내부 공간에 곡면의 외주면 형상을 갖는 리니어가이드를 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 조향 카테터는 조향 카테터의 외부를 감싸도록 배치되는 오버튜브를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 오버튜브의 재질은 폴리우레탄, 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, SUS 304, SUS 304L, SUS 316, SUS 316L 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 생적합성 물질을 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, SUS 304를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 SUS 304는 대표적인 오스테나이트계 스테인리스강으로서, 내약품성, 내열성 및 생적합성이 우수한 것일 수 있다. 또한, SUS 304는 니켈 (Ni) 8 내지 11%, 크롬 (Cr) 18 내지 20%를 함유하는 스테인리스강인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 오버튜브는 생적합성 물질을 주성분으로 포함하거나, 오버튜브가 생체에 닿는 부분이 생적합성 물질을 포함하도록 오버튜브의 표면을 생적합성 물질로 코팅하는 것일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 조향 카테터는 외주면 형상이 곡면인 롤러를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 롤러는 리니어 스테이지 몸체와 중공의 내부가 형성된 튜브 사이에 배치되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 롤러는 표면에 오목한 홈이 형성되어, 조향 와이어가 롤러의 오목한 홈에 맞물리도록 배치되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 롤러는 2개가 1조로 구성되며, 2개의 롤러 표면에 형성된 오목한 홈을 조향 와이어가 지나갈 수 있도록 배치됨으로써, 리니어 스테이지 몸체에서 사출되는 조향 와이어가 중공의 내부가 형성된 튜브로 진입하기에 용이한 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 조향 카테터는 중공의 내부가 형성된 튜브, 중공의 내부에 배치된 조향 와이어, 조향 와이어가 연결된 모듈, 모듈의 일측에 배치된 볼 스크류, 볼 스크류가 연결된 동력부, 모듈의 일측에 배치되는 리니어 스테이지 몸체, 및 중공의 내부가 형성된 튜브와 리니어 스테이지 몸체 사이에 배치되고, 외주면 형상이 곡면인 롤러를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브부는 조향 카테터가 일측에 결합된 카테터구동부, 카테터구동부의 일축 회전 구동이 가능하도록 연결된 구동부프레임 및 마스터제어부로부터 움직임 제어명령을 입력받는 슬레이브제어부를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 카테터구동부는 일측에 조향 카테터가 결합된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 카테터구동부는 일축 회전 구동이 가능하도록 구동부프레임에 결합된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 구동부프레임은 제1구동부프레임에 대하여 일축 슬라이딩이 가능하도록 결합된 거치대, 제2구동부프레임에 대하여 일축 슬라이딩이 가능하도록 결합된 제1구동부프레임 및 시술대에 대하여 일축 슬라이딩이 가능하도록 결합된 제2구동부프레임을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 구동부프레임은 카테터구동부의 하나 이상의 측에 연결되어 카테터구동부가 일축 회전 구동이 가능하도록 연결된 거치대를 더 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 제1구동부프레임의 중심축과 평행한 축을 기준으로 회전 구동이 가능한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서, 구동부프레임은 제1구동부프레임과 x축 슬라이딩 구동이 가능하도록 결합된 거치대, 제2구동부프레임과 z축 슬라이딩 구동이 가능하도록 결합된 제1구동부프레임 및 시술대와 y축 슬라이딩 구동이 가능하도록 결합된 제2구동부프레임을 포함하여 3축 슬라이딩 구동이 가능한 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 카테터구동부 및 구동부프레임은 슬레이브제어부에 입력된 움직임 제어명령에 따라 구동이 가능한 장치라면, 특정한 외관 및 구성에 한정되지 않고, 다양한 외관 및 구성을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브제어부는 입력받은 움직임 제어명령에 따라 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임을 구동하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서서 슬레이브제어부는 입력받은 움직임 제어명령에 따라 카테터구동부의 일측에 결합된 조향 카테터의 말단부 방향 전환이 가능한 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브제어부는 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 임의의 위치와 자세 정보를 생성하여 저장하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브제어부는 내시경이 병변부위를 촬상한 영상 데이터의 임의의 좌표로 구동하기 위한 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보를 계산하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브제어부는 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 임의의 위치와 자세 정보로부터 조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 생성하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브제어부는 생성한 조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 저장하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 슬레이브제어부는 시술자가 특정 병변부위에 조향 카테터를 접촉시킴으로써 임의의 좌표를 지정하면 임의의 좌표에 대응되는 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보로부터 조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 생성하고 저장하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 슬레이브제어부는 시술자가 영상 데이터를 이용하여 임의의 좌표를 지정하면, 임의의 좌표로 구동하기 위한 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보를 계산하여, 조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 생성하고 저장하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브제어부는 조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 웨이-포인트로 변환하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브제어부는 시술자가 지정한 2 이상의 웨이-포인트를 연결하여 웨이-포인트 경로 데이터로 변환하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 슬레이브제어부는 웨이-포인트 경로 데이터를 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임에 인가하여, 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임이 웨이-포인트 경로 데이터에 따라 자동으로 구동되도록 제어하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 예는, 다음의 단계를 포함하는 강내 병변부 치료물질 전달 시스템을 이용한 웨이-포인트 (way-point) 경로 데이터 생성 방법에 관한 것이다:
시술자가 병변부위의 임의의 좌표를 지정하는 좌표 지정 단계;
상기 임의의 좌표에 대응되는 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보로부터 조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 생성하는 데이터 생성 단계; 및
상기 좌표 지정 단계 및 데이터 생성 단계를 반복하여 생성된 좌표 데이터를 연결하여 웨이-포인트 경로 데이터로 변환하는 좌표 변환 단계.
본 발명에 있어서 좌표 지정 단계는 시술자가 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임을 구동하여 카테터구동부에 구비된 조향 카테터의 말단부를 임의의 병변부위에 접촉시켜 임의의 좌표를 지정하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 좌표 지정 단계는 시술자가 내시경이 촬상한 영상 데이터를 이용하여 임의의 좌표를 지정하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임은 강내 병변부 치료물질 전달 시스템에 포함되는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 데이터 생성 단계는 시술자가 지정한 임의의 좌표에 대응되는 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보로부터 조향 카테터의 말단부의 좌표를 계산하여 좌표 데이터로 생성하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서, 데이터 생성 단계는 시술자가 임의의 좌표를 지정하면 슬레이브제어부가 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보로부터 조향 카테터의 말단부 좌표를 계산하여 데이터를 생성하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 좌표 변환 단계는 좌표 지정 단계 및 데이터 생성 단계를 반복하여 2 이상의 좌표 데이터를 생성하고, 2 이상의 좌표 데이터를 연결하여 웨이-포인트 경로 데이터로 변환하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시에서, 슬레이브제어부는 2 이상의 좌표 데이터를 연결하여 웨이-포인트 경로 데이터로 변환하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 웨이-포인트 경로 데이터는 모든 좌표 데이터를 연결하는 최단 경로를 의미하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명인 강내 병변부 치료물질 전달 시스템을 이용하면 최소 침습성 관절 치료 시술이 가능하므로 고령의 관절염 환자도 시술을 받는 것이 부담되지 않고, 시술 이전에 CT 혹은 MRI 등을 이용한 3차원 영상을 이용한 이미지 정합 단계를 거치지 않고도 간단히 강내 병변부에 치료물질을 전달할 수 있으므로 환자의 시간과 비용을 절약할 수 있으며, 또한 시술자 역시 시술 편의성이 증대되고, 나아가 시술시 치료물질이 일정한 속도로 주입되므로 균일하게 치료물질을 도포할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 강내 병변부 치료물질 전달 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 조향 카테터의 개략적인 구조 및 조향 카테터 말단의 방향 조절 모습을 개략적으로 나타낸 가상도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 카테터의 동력부의 조향 와이어에 대한 구동과 관련된 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 카테터의 동력부의 조향 와이어에 대한 구동과 관련된 구성의 단면을 나타낸 단면도이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 카테터 및 내시경을 이용한 강내 병변부 시술 과정을 나타낸 가상도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경, 시술자의 조작을 받는 마스터부, 및 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임을 포함하는 슬레이브부를 이용한 시술 모습을 개략적으로 나타낸 가상도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이-포인트 (way-point) 경로 데이터 생성 방법을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 무릎 관절에 조향 카테터를 이용한 웨이-포인트 (way-point)를 설정 과정 및 설정된 웨이-포인트에 따라 조향 카테터를 이용한 치료물질 주입 과정을 나타낸 가상도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 특정 실시예들에 의해 제한되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 및 대체물을 포함하는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 이하에서 사용되는 상하, 좌우 및 전후 등의 방향 또는 위치를 나타내는 용어는 첨부되는 도면을 기준으로 한 용어임을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 강내 병변부 치료물질 전달 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강내 병변부 치료물질 전달 시스템은 병변부를 촬상하여 영상 데이터를 생성하는 내시경 (100); 내시경이 생성한 영상 데이터를 수신하여 표시하는 영상 표시부 (200); 사용자 조작명령을 입력받는 조작부 (310) 및 움직임 제어명령을 생성하는 마스터제어부 (320)를 포함하는 마스터부 (300); 및 조향 카테터 (410) 및 슬레이브제어부 (420)가 구비된 슬레이브부 (400);를 포함하는 것일 수 있다.
내시경 (100)은 시술자가 환자의 병변부위를 정밀하게 관찰하기 위하여 구비되는 장치로서, 내시경 (100)은 시술자에 의하여 직접 환자의 강내에 삽입되어 병변부위를 촬상한 영상 데이더를 영상 표시부 (200)에 표시하는 것일 수 있다.
또한, 내시경 (100)은 유선 내시경일 수 있으나, 무선 내시경이라고 하더라도 병변부위를 촬상하여 영상을 얻을 수 있는 내시경이라면, 이에 한정되지 않고 자유롭게 이용될 수 있다.
마스터부 (300)는 시술자가 환자에게 직접 시술하는 조작 장치인 조작부 (310), 조작부를 통하여 시술자로부터 사용자 조작명령을 입력받고 움직임 제어명령을 생성하는 마스터제어부 (320)를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 마스터제어부 (320)는 생성한 움직임 제어명령을 슬레이브부 (400)로 송신하여, 조향 카테터 (410)를 구동하는 것일 수 있다.
또한, 마스터부 (300)는 슬레이브부 (400)와 분리되어 움직임 제어명령을 유선 또는 무선으로 송신하는 것일 수 있고, 마스터부 (300)가 슬레이브부 (400)에 탑재되는 것일 수 있으나, 마스터부 (300)가 슬레이브부 (400)에 움직임 제어명령을 송신하는 구성이라면, 이에 한정되지 않고 자유롭게 설계될 수 있다.
슬레이브부 (400)는 조향 카테터 (410) 및 움직임 제어명령을 입력받는 슬레이브제어부 (420)를 포함하는 것일 수 있다.
조향 카테터 (410)는 중공의 내부가 형성된 튜브 (417), 중공의 내부에 배치된 조향 와이어 (411), 조향 와이어가 연결된 모듈 (412), 모듈의 일측에 배치된 볼 스크류 (418), 볼 스크류가 연결된 동력부 (413), 모듈의 일측에 배치되는 리니어 스테이지 몸체 (415) 및 중공의 내부가 형성된 튜브가 리니어 스테이지와 이격 배치되어 형성된 공간에 배치되고, 외주면 형상이 곡면인 롤러 (416)를 포함하는 것일 수 있다.
슬레이브제어부 (420)는 마스터제어부 (320)로부터 움직임 제어명령을 입력받아, 조향 카테터 (410) 및 슬레이브부 (400)를 구동하는 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 조향 카테터 (410)의 개략적인 구조 및 조향 카테터 말단의 방향 조절 모습을 개략적으로 나타낸 가상도이다.
도 2a 내지 2c를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 조향 카테터 (410)는 조향 와이어 (411), 모듈(412), 동력부 (413), 리니어 가이드 (414), 리니어 스테이지 몸체 (415), 롤러 (416), 튜브 (417) 및 지지부 (418)를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 조향 카테터 (410)는 튜브 (417) 내부를 통하여 주사기 등 치료물질 주입부재를 이용함으로써 치료물질 등이 주입되는 것일 수 있다.
조향 카테터 (410)는 중공의 내부가 형성된 튜브 (417)의 내부에 배치된 조향 와이어 (411) 및 조향 와이어 (411)가 연결된 모듈 (412)을 포함하고, 모듈은 조향 카테터의 내부에 배치된 동력부 (413)에 연결된 지지부 (418)와 슬라이딩 가능하게 결합된 것일 수 있다.
또한, 조향 와이어 (411)는 일측이 중공의 내부가 형성된 튜브 (417)의 일 말단부에 결합되고, 조향 와이어 (411)의 반대편 일측은 동력부 (413)에 연결된 지지부 (418)와 슬라이딩 가능하게 결합된 모듈 (412)의 일측에 연결되어, 모듈 (412)의 슬라이딩 구동으로 인하여 조향 와이어 (411)가 수축 및 이완됨으로써 조향 카테터 (410)의 말단부 방향을 조절하는 것일 수 있다.
또한, 조향 와이어 (411)가 둘 이상일 경우, 모든 조향 와이어는 동시에 수축되지 않고, 각각 독립적으로 수축 가능한 것으로, 어느 하나의 조향 와이어가 수축되면 이와 대향되는 조향 와이어는 수축하지 않는 것일 수 있다.
도 2a를 참조하면, 제1동력부에 연결된 제1지지부와 슬라이딩 가능하게 결합된 제1모듈의 슬라이딩 구동으로 인하여 일측이 중공의 내부가 형성된 튜브 (417)의 일 말단부에 결합된 제1조향 와이어가 수축함으로써 조향 카테터의 말단부 방향이 제1조향 와이어 방향으로 조절됨을 확인할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 제2동력부에 연결된 제2지지부와 슬라이딩 가능하게 결합된 제2모듈의 슬라이딩 구동으로 인하여 일측이 중공의 내부가 형성된 튜브 (417)의 일 말단부에 결합된 제2조향 와이어가 수축함으로써 조향 카테터의 말단부 방향이 제1조향 와이어 방향으로 조절됨을 확인할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 카테터 (410)의 동력부 (413)의 조향 와이어 (411)에 대한 구동과 관련된 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 카테터 (410)의 동력부 (413)의 조향 와이어 (411)에 대한 구동과 관련된 구성의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 조향 카테터 (410)는 동력부 (413)가 동력부와 연결된 볼 스크류 (418)에 동력을 제공하고, 볼 스크류 (418)와 슬라이딩 구동이 가능하도록 결합된 모듈 (412)이 리니어 스테이지 몸체 (415)의 길이 방향으로 전후 슬라이딩 구동됨으로써 조향 와이어 (411) 가 수축 및 이완되는 것일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 리니어 스테이지 몸체 (415)와 맞닿도록 배치된 모듈 (412) 및 이에 대향되도록 배치된 리니어 스테이지 몸체 (415) 및 모듈 (412)은 튜브 (417)에 비하여 넓은 폭으로 배치되는 것일 수 있다.
이에, 조향 카테터 (410)는 리니어 스테이지 몸체 (415)와 튜브 (417) 사이에 롤러 (416)를 더 배치하여 리니어 스테이지 몸체 (415)로부터 대향되도록 사출되는 조향 와이어 (411)의 폭을 좁혀주어 조향 와이어 (411)가 튜브 (417)의 중공의 내부로 진입하는 것을 용이하게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 카테터 (410) 및 내시경 (100)을 이용한 강내 병변부 시술 과정을 나타낸 가상도이다.
도 4를 참조하면, 내시경 (100)을 체내 강 (450)에 삽입하여 병변부위 (451)를 촬상하고, 이의 영상 데이터가 표시된 영상 표시부 (200)를 이용하여 시술자는 병변부위 (451)를 관찰할 수 있으며, 그 결과 시술자는 조향 카테터 (410)의 말단을 병변부위 (451)에 접촉시킬 수 있다.
조향 카테터 (410)의 튜브 (417)는 폴리에틸렌과 같은 재질로 이루어진 것일 수 있어서, 체내 강 (450)의 병변부위 (451)까지 도달하기 위해 장애물이 많아 튜브 (417)를 체내 강에 진입시키기가 쉽지 않을 수 있다.
이에, 조향 카테터 (410)의 외부를 둘러싸도록 배치되는 생적합성 금속인 SUS 304를 포함하는 오버튜브 (419)를 더 구비하는 것일 수 있다.
이와 같이, 조향 카테터 (410)는 오버튜브 (419)를 더 구비함으로써 체내 강 (450)에 삽입되어 목표하는 병변부위 (451)까지 용이하게 도달할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 내시경 (100), 시술자의 조작을 받는 마스터부 (300), 및 조향 카테터 (410), 카테터구동부 (430) 및 구동부프레임 (440)을 포함하는 슬레이브부 (400)를 이용한 시술 모습을 개략적으로 나타낸 가상도이다.
도 5를 참조하면, 슬레이브부 (400)는 조향 카테터 (410)가 일측에 구비된 카테터구동부 (430) 및 카테터구동부 (430)의 일축 회전 구동이 가능하도록 연결된 구동부프레임 (440)을 포함하여 병변부위 (451)에 조향 카테터 (410)를 정밀하게 접촉시킬 수 있다.
구동부프레임 (440)은 카테터구동부 (430)에 결합된 거치대 (441), 거치대 (441)가 슬라이딩이 가능하게 결합된 제1구동부프레임 (442) 및 제1구동부프레임 (442)이 슬라이딩이 가능하게 결합된 제2구동부프레임 (443)을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 제2구동부프레임 (443)은 시술대 (444)와 슬라이딩이 가능하게 결합된 것일 수 있으며, 이에 따라, 구동부프레임 (440)은 3축 슬라이딩 구동이 가능한 것일 수 있다.
거치대 (441)는 카테터구동부 (430)가 일축 회전 구동이 가능하도록 카테터구동부 (430)에 결합된 것일 수 있다.
거치대 (441)는 카테터구동부 (430)와 하나 이상의 측에 연결되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 카테터구동부 (430)가 제1구동부프레임의 긴 중심축과 평행한 축을 기준으로 회전 구동이 가능하도록 연결되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 카테터구동부 (430)는 구동부프레임 (440)은 슬레이브부에 포함된 슬레이브제어부 (420)가 입력받은 움직임 제어명령에 따라 거치대 (441)의 카테터구동부 회전, 거치대 (441)의 x축 슬라이딩, 제1구동부프레임 (443)의 z축 슬라이딩 및 제2구동부프레임의 y축 슬라이딩을 구동하는 것일 수 있다.
따라서, 카테터구동부 (430) 및 구동부프레임 (440)은 x, y 및 z축의 3축 슬라이딩 구동이 가능하고, 제1구동부프레임의 긴 중심축과 평행한 축을 기준으로 하는 회전 구동이 가능하므로, 병변부위 (451)에 조향 카테터 (410)를 정밀하게 접촉시킬 수 있다.
따라서, 시술자는 조향 카테터 (410), 카테터구동부 (430) 및 구동부프레임 (440)을 구동하여 카테터구동부 (430)에 구비된 조향 카테터 (410)의 말단부를 병변부위 (451)에 접촉시킴으로써 좌표를 지정하는 것일 수 있다.
카테터구동부 (430)는 시술자가 지정한 좌표에 대응되는 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보로부터 좌표 데이터를 생성하여 슬레이브제어부 (420)로 송신하는 것일 수 있다.
또한, 카테터구동부 (430)는 일측에 조향 카테터 (410)를 구비하여 무릎 관절 병변부위 (451)에 약물도포가 가능한 것일 수 있다.
조향 카테터 (410)는 조향 카테터를 둘러싸도록 배치되는 오버튜브 (419)를 더 포함하여, 조향 카테터가 병변부위에 정확히 도달하기 위하여 시술 과정 동안 생체 외에 고정되어 움직이지 않는 것일 수 있다.
따라서, 오버튜브 (419)는 조향 카테터 (410)를 이용한 시술이 안정적으로 진행될 수 있도록 하는 것일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이-포인트 (way-point) 경로 데이터 생성 방법을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템을 이용한 웨이-포인트 (way-point) 경로 데이터 생성 방법은 시술자가 병변부위의 임의의 좌표를 지정하는 좌표 지정 단계, 상기 임의의 좌표에 대응되는 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보로부터 조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 생성하는 데이터 생성 단계, 및 상기 좌표 지정 단계 및 데이터 생성 단계를 반복하여 생성된 2 이상의 좌표 데이터를 연결하여 웨이-포인트 경로 데이터로 변환하는 좌표 변환 단계를 포함하는 것일 수 있다.
좌표 지정 단계는 시술자가 마스터부 (300)를 조작하여 조향 카테터 (410), 카테터구동부 (430) 및 구동부프레임 (440)을 구동하여 조향 카테터 (410)의 말단을 병변부위 (451)에 접촉시키는 단계일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
시술자는 조향 카테터 (410)를 구동하여 원하는 병변부위 (451)의 시작점에 조향 카테터 (410)의 말단을 접촉시키는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
데이터 생성 단계는 시술자가 조향 카테터 (410)가 병변부위 (451)에 접촉한 경우, 조향 카테터 (410)의 말단부 좌표 데이터를 지정하고, 좌표 데이터가 지정된 경우 슬레이브제어부 (420)가 조향 카테터 (410)의 말단부 좌표 데이터를 생성하는 것일 수 있다.
슬레이브제어부 (420)는 지정받은 병변부위 (451)에 대한 조향 카테터 (410)의 말단부 좌표 데이터를 생성하기 위하여 조향 카테터 (410), 카테터구동부 (430) 및 구동부프레임 (440)의 위치와 자세 정보를 이용하는 것일 수 있다.
좌표 변환 단계는 시술자가 접촉 단계 및 데이터 생성 단계를 반복하여 2 이상의 좌표 데이터를 지정하고, 슬레이브제어부 (420)가 2 이상의 좌표 데이터를 생성하고 슬레이브제어부 (420)가 좌표 데이터인 웨이-포인트들을 연결하여 웨이-포인트 경로 데이터로 변환하는 것일 수 있다.
웨이-포인트 경로 데이터는 모든 웨이-포인트를 연결하는 최단 경로를 의미하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 무릎 관절에 조향 카테터 (410)를 이용한 웨이-포인트 (way-point)를 설정 과정 및 설정된 웨이-포인트에 따라 조향 카테터 (410)를 이용한 치료물질 주입 과정을 나타낸 가상도이다.
도 7을 참조하면, 시술자는 내시경 (100) 및 조향 카테터 (410)를 이용하여, 조향 카테터 (410)의 말단을 병변부위 (451)에 접촉시킴으로써 2 이상의 웨이-포인트 (way-point)를 지정할 수 있다. 시술자는 2 이상의 웨이-포인트를 지정할 수 있으며, 병변부위 (451)에 치료물질의 도포가 필요한 부위라면 특정한 웨이-포인트의 개수에 한정되는 것은 아니다.
슬레이브제어부 (420)는 웨이-포인트의 지정이 완료되면 생성한 웨이-포인트 좌표 데이터들을 최단 경로로 연결한 웨이-포인트 경로 데이터로 변환하는 저장하는 것일 수 있다.
슬레이브제어부 (420)는 웨이-포인트 경로 데이터에 따라 조향 카테터 (410), 카테터구동부 (430) 및 구동부프레임 (440)을 자동으로 구동하여 치료물질을 병변부위 (451)에 균일한 속도로 일정하게 주입하는 것일 수 있다.
즉, 시술자가 직접 병변부위 (451)에 치료물질을 주입하면 균일한 속도로 일정한 양의 치료물질을 주입할 수 없으나, 본 발명의 일 구현예에 따른 조향 카테터 (410)를 이용하면 웨이-포인트 경로에 따라 치료물질을 균일한 속도로 일정한 양의 치료물질을 주입할 수 있다.
100: 내시경
200: 영상 표시부
300: 마스터부
310: 조작부
320: 마스터제어부
400: 슬레이브부
410: 조향 카테터
411: 조향 와이어
412: 모듈
413: 동력부
414: 리니어가이드
415: 리니어 스테이지 몸체
416: 롤러
417: 튜브
418: 볼 스크류
419: 오버튜브
420: 슬레이브제어부
430: 카테터구동부
440: 구동부프레임
441: 거치대
442: 제1구동부프레임
443: 제2구동부프레임
444: 시술대
450: 체내 강
451: 병변부위

Claims (18)

  1. 병변부를 촬상하여 영상 데이터를 생성하는 내시경;
    상기 내시경이 생성한 영상 데이터를 수신하여 표시하는 영상 표시부;
    사용자 조작명령을 입력받는 조작부 및 움직임 제어명령을 생성하는 마스터제어부를 포함하는 마스터부; 및
    중공의 내부가 형성된 튜브 및 상기 중공의 내부에 배치된 조향 와이어가 구비된 조향 카테터를 포함하는 슬레이브부;
    를 포함하고,
    상기 조향 카테터는 상기 조향 와이어가 연결되는 모듈, 상기 모듈의 일측에 배치된 볼 스크류 및 상기 볼 스크류와 연결된 동력부를 더 포함하고,
    상기 조향 카테터는 상기 모듈과 이격되도록 배치되는 리니어 스테이지 몸체, 및 상기 모듈과 상기 리니어 스테이지 몸체 사이에 배치되고 곡면의 외주면 형상을 갖는 리니어가이드를 더 포함하는 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 조향 카테터는,
    롤러를 더 포함하고,
    상기 롤러는 상기 조향 와이어와 일부분이 맞닿고, 중공의 내부가 형성된 튜브와 리니어 스테이지 사이에 배치되며 외주면 형상이 곡면인 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 모듈은,
    중심부에 관통공이 형성되고, 상기 관통공의 내주면에 암나사산이 형성되고, 상기 볼 스크류는 외주면에 숫나사산이 형성된 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조향 카테터는,
    상기 중공의 내부에 배치된 제1조향 와이어 및 상기 제1조향 와이어가 연결된 제1모듈; 및
    상기 중공의 내부에 배치된 제2조향 와이어 및 상기 제2조향 와이어가 연결된 제2모듈;을 포함하고,
    상기 제1모듈은 상기 조향 카테터 내부에 배치된 제1동력부에 연결된 제1지지부와 슬라이딩 가능하게 결합되고, 상기 제2모듈은 상기 조향 카테터 내부에 배치된 제2동력부에 연결된 제2지지부와 슬라이딩 가능하게 결합된 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1모듈 및 상기 제2모듈은,
    상기 조향 카테터 내부에서 서로 대향되도록 배치된 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 튜브는 재질이 폴리우레탄, 실리콘, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 조향 카테터는,
    조향 카테터의 외부를 감싸도록 배치되는 오버튜브를 더 포함하고,
    상기 오버튜브의 재질은 폴리우레탄, 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, SUS 304, SUS 304L, SUS 316, SUS 316L 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 슬레이브부는,
    카테터구동부, 구동부프레임 및 슬레이브제어부를 더 포함하고,
    상기 카테터구동부는 회전이 가능하도록 구동부프레임에 결합되고,
    상기 구동부프레임은 카테터구동부에 결합된 거치대, 상기 거치대가 슬라이딩 가능하게 결합된 제1구동부프레임, 및 상기 제1구동부프레임이 슬라이딩 가능하게 결합된 제2구동부프레임을 포함하고,
    상기 슬레이브제어부는 마스터제어부로부터 움직임 제어명령을 입력받는 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 슬레이브제어부는,
    조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 임의의 위치와 자세 정보를 생성하여 저장하는 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 슬레이브제어부는,
    조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 임의의 위치와 자세 정보로부터 조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 생성하는 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 슬레이브제어부는,
    조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 웨이-포인트로 변환하고, 변환된 웨이-포인트를 연결하여 웨이-포인트 경로 데이터로 변환하고, 웨이-포인트 경로 데이터를 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임에 인가하여, 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임이 웨이-포인트 경로 데이터에 따라 자동으로 구동되도록 제어하는 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템.
  15. 시술자가 병변부위의 임의의 좌표를 지정하는 좌표 지정 단계;
    상기 임의의 좌표에 대응되는 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보로부터 조향 카테터의 말단부 좌표 데이터를 생성하는 데이터 생성 단계; 및
    상기 좌표 지정 단계 및 데이터 생성 단계를 반복하여 생성된 2 이상의 좌표 데이터를 연결하여 웨이-포인트 경로 데이터로 변환하는 좌표 변환 단계를 포함하고,
    상기 좌표 지정 단계는, 시술자가 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임을 구동하여 카테터구동부에 구비된 조향 카테터의 말단부를 임의의 병변부위에 접촉시켜 임의의 좌표를 지정하는 것인, 강내 병변부 치료물질 전달 시스템을 이용한 웨이-포인트 (way-point) 경로 데이터 생성 방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서, 상기 좌표 지정 단계는,
    시술자가 내시경이 촬상한 영상 데이터를 이용하여 임의의 좌표를 지정하는 것인, 웨이-포인트 (way-point) 경로 데이터 생성 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 데이터 생성 단계는,
    시술자가 지정한 임의의 좌표에 대응되는 조향 카테터, 카테터구동부 및 구동부프레임의 위치와 자세 정보로부터 조향 카테터의 말단부의 좌표를 계산하여 좌표 데이터로 생성하는 것인, 웨이-포인트 (way-point) 경로 데이터 생성 방법.
KR1020200112658A 2020-09-03 2020-09-03 웨이-포인트 기반 생체의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법 KR102530566B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200112658A KR102530566B1 (ko) 2020-09-03 2020-09-03 웨이-포인트 기반 생체의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200112658A KR102530566B1 (ko) 2020-09-03 2020-09-03 웨이-포인트 기반 생체의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220031158A KR20220031158A (ko) 2022-03-11
KR102530566B1 true KR102530566B1 (ko) 2023-05-11

Family

ID=80814252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200112658A KR102530566B1 (ko) 2020-09-03 2020-09-03 웨이-포인트 기반 생체의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102530566B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190336729A1 (en) * 2018-05-03 2019-11-07 Thermedical, Inc. Devices and methods for selectively deploying catheter instruments
JP2020526237A (ja) * 2017-12-29 2020-08-31 エックスキャス, インコーポレイテッド 操向可能外科ロボティックシステム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101997566B1 (ko) * 2012-08-07 2019-07-08 삼성전자주식회사 수술 로봇 시스템 및 그 제어방법
KR20160129311A (ko) * 2015-04-30 2016-11-09 현대중공업 주식회사 바늘삽입형 중재시술 로봇시스템
ITUB20155057A1 (it) * 2015-10-16 2017-04-16 Medical Microinstruments S R L Assieme robotico di chirurgia
CN111447967B (zh) * 2018-05-09 2022-08-05 朝日英达科株式会社 医疗用管

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020526237A (ja) * 2017-12-29 2020-08-31 エックスキャス, インコーポレイテッド 操向可能外科ロボティックシステム
US20190336729A1 (en) * 2018-05-03 2019-11-07 Thermedical, Inc. Devices and methods for selectively deploying catheter instruments

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220031158A (ko) 2022-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11369444B2 (en) Needle steering by shaft manipulation
Troccaz et al. Frontiers of medical robotics: from concept to systems to clinical translation
US20220087755A1 (en) Low friction instrument driver interface for robotic systems
US20230112934A1 (en) Device drive for catheter procedure system
EP2283791B1 (en) Robotic drive for catheter
Pott et al. Today's state of the art in surgical robotics
Walsh et al. A patient-mounted, telerobotic tool for CT-guided percutaneous interventions
US6702805B1 (en) Manipulator
JP2021525632A (ja) 複数配列を使用する医用撮像方法
CN112842533B (zh) 柔性手术工具及血管介入手术机器人系统
CN107072692A (zh) 使用手术端口组件控制手术器械的方法和装置
Li et al. Vine catheter for endovascular surgery
CN112190336B (zh) 一种柔性手术机器人系统
US20150038984A1 (en) Manipulator system
WO2001034017A2 (en) Manipulator
KR102530566B1 (ko) 웨이-포인트 기반 생체의 강내 병변부 치료물질 전달 시스템 및 웨이-포인트 경로 데이터 생성 방법
Lehman et al. The current state of miniature in vivo laparoscopic robotics
KR20230074229A (ko) 로봇 아암을 정렬시키기 위한 햅틱 피드백
CN110507374B (zh) 导丝操控手柄
CN112972868A (zh) 主动导管介入系统及可读存储介质
RU2789707C1 (ru) Роботизированная хирургическая система транскатетерного протезирования клапана аорты
Costarides et al. Robotics in surgical techniques robotics in surgical techniques: present and future trends
Kasina et al. Robots in Medicine: Past, Present and Future
KR20190010347A (ko) 가이드 와이어 밴딩 장치
Costarides et al. Robotics in Surgical Techniques: Present and Future Trends

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right