KR20030076568A - 광학 및/또는 자기 마커를 가진 형광투시경 정합 구조 - Google Patents

광학 및/또는 자기 마커를 가진 형광투시경 정합 구조 Download PDF

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KR20030076568A
KR20030076568A KR10-2003-7004328A KR20037004328A KR20030076568A KR 20030076568 A KR20030076568 A KR 20030076568A KR 20037004328 A KR20037004328 A KR 20037004328A KR 20030076568 A KR20030076568 A KR 20030076568A
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브랜든 디. 라록큐
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Abstract

두개 이상의 형광 투시경 이미지를 정합하는데 사용하기 위한 정합 구조(10)는 무선 투명 몸체(11)에 장착된 광학 반사기(20, 22, 24 및 26) 같은 다수의 추종 가능 마커 및 다수의 무선 불투명 구(12, 14, 16)를 포함한다. 추종 가능 시스템은 공지된 기준 프레임과 관련하여 형광 투시경 이미지를 정합하기 위하여 추종 가능 마커를 사용하여 정합 구조의 위치를 배치시킨다.

Description

광학 및/또는 자기 마커를 가진 형광투시경 정합 구조 {FLUOROSCOPIC REGISTRATION ARTIFACT WITH OPTICAL AND/OR MAGNETIC MARKERS}
종래 형광 투시경 정합 구조는 정합 구조상 소정 및 고정된 위치에 무선 불투명 기점을 홀딩하는 X 선 투명 몸체를 가진다. 기점은 X선상 고유 도트로서 표시되고 다른 투시법으로터 얻어진 환자의 다중 X선 이미지를 공통 좌표 시스템에 표시 및 정합하기 위해 사용된다. 정합 구조는 각각의 이미지 기점이 동일 위치인 것을 가정하여 이미지를 정합하기 위하여 하나의 이미지에서 다음 이미지로 위치가 고정되게 유지된다.
임의의 상황에서, 정합 구조를 재배치하는 것이 바람직하거나 필요하다. 예를들어, 몇몇 예에서 특정 해부구조 또는 환자의 물리적 구성으로 인해 형광 투시경 이미지의 투시 진단 필드내에 관련 해부구조 및 정합 구조를 설치하는 것이 어렵다. 예를들어 뚱뚱한 환자는 이런 환경에 직면할수있다.
한가지 해결책은 정합 구조를 사용하기 보다 동작 룸에서 투시진단 위치를 추종하는 것이다. 그러나, 형광 투시경은 형광 투시경에 대한 값비싼 변형을 요구한다.
본 발명은 이미지 유도 수술 및 중재 시스템에 관한 것이다.
도 1은 정합 구조의 실시예의 투시도.
도 2는 정합 구조의 제 2 실시예의 투시도.
도 3은 본 발명의 기술에 따른 드릴 가이드를 가진 환자의 관련 해부구조상에 배치된 정합 구조를 도시하는 도.
도 4는 본 발명의 기술에 따른 정합 구조와 관련하여 사용될수있는 몇몇 툴을 도시하는 다이어그램.
도 5는 본 발명의 기술에 따라 설정된 동작 룸을 도시하는 다이어그램.
본 발명에 따라, 형광 투시경 이미지는 재배치될수있는 정합 구조를 사용하여 정합된다. 다수의 무선 불투명 기점이 공지된 지리적 관계로 장착된 정합 구조는 상기 구조와 공지된 관계를 가진 다수의 마커를 포함한다. 마커의 위치 및 정합 구조의 위치는 추종 시스템에 의해 추종된다. 상기 추종 시스템의 예는 패시브 및 액티브 광학, 자기 및 음향 시스템을 포함한다. 공지된 좌표 프레임에 관련한 정합 구조의 위치는 추종 시스템에 의해 결정된다. 그러므로, 정합 구조는 이미지를 정합하기 위하여 고정된 위치에서 유지될 필요가 없다. 오히려, 정합 구조는 정합 구조를 이미지내에 필요한 만큼 이동될수있고, 형광 투시경의 변형은 필요하지 않다.
본 발명의 보다 완전한 이해를 위하여, 목적 및 장점, 참조번호는 첨부 도면과 관련한 다음 상세한 설명에서 설명된다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 장점은 도 1 내지 5를 참조하여 가장 잘 이해되고, 동일 번호는 공지된 지리적 관계에서 다양한 도면의 동일하고 대응되는 부분에 사용된다.
도 1을 참조하여, 정합 구조(10)는 무선 불투명 기점(12-16)이 장착된 무선 투명 몸체(11)를 포함한다. 정합 구조(10)에 장착된 것은 추종 구조를 사용하여 배치되고 추종될수있는 다수의 마커(20-26)이다. 예를들어, 추종 가능한 마커(20-26)는 액티브 적외선 방사 다이오드(IRED), 반사구, 자기 추종 가능 물체, 또는 다른 공간적으로 추종가능한 물체일수있다. 정합 구조(10)는 하나의 절차동안 상기 구조의 배치를 돕기 위하여 방향 지시기(28)를 포함할수있다. 도시된 실시예에서, 방향 지시기(28)는 정합 구조(10)의 몸체(11)내에 형성된 화살표 모양의 개구부이다.
광학적으로 추종가능한 마커는 이미지화되고 카메라에 의한 적외선 스펙트럼 또는 가시 스펙트럼내에서 추종된다. 자기적으로 추종 가능한 마커의 위치는 자기 필드의 왜곡을 측정함으로써 검출된다. 카메라 및 검출기는 통상적인 형광 투시경 이미지보다 보다 넓은 "시야"를 가진다. 자기 마커를 사용하는 것의 장점은 카메라/검출기 및 각각의 마커 사이의 시선이 요구되지 않는다는 것이다. 이것은 수술 도구, 수술에 도움을 주는 로버트 아암, 환자 및 수술 팀이 어떻게 배치되는가에 대해 보다 융통성을 부여할수있다.
도 2를 참조하여, 도 1의 정합 구조와 같은 정합 구조(30)의 제 2 실시예는미리 결정된 구조 관계로 배열된 다수의 무선 불투명 기점(32) 및 공지된 지리적 관계로 배열된 다수의 추종 가능 마커(34)를 포함한다.
도 3 내지 도 5를 참조하여, 정합 구조(30)는 환자의 몸톰(40)이 자리하는 테이블(38)에 고정된 브랙킷(36)상에 장착된다. 브랙킷은 상기 구조는 C 아암 형광 투시경(66)의 시야에 배치되도록 한다. 상기 정합 구조는 임의의 다른 적당한 구조내에 배치될수있다. 실시예로서만, 드릴 가이드(42)는 드릴(43)이 삽입되는 환자 몸통내 진입 개구부 근처에 배치된다. 드릴 가이드는 적외선 반사 구(44) 형태의 다수의 추종 가능 마커가 드릴 가이드의 축 및 단부 포인트에 대해 공지된 지리적 관계로 부착되는 프레임을 포함한다. 드릴 가이드의 축 및 단부 포인트는 시야내의 정합 구조(30)로 얻어진 형광 투시경 이미지와 정합된다.
도 4만을 참조하여, 이미지 가이드 수술 시스템의 엘리먼트는 광학 추종 시스템 및 관련된 수술 도구를 포함한다. 광학 추종 시스템은 잘 공지되었다. 다른 형태의 추종 시스템은 자기, 섬유 광학 및 음향 추종 시스템을 포함한다. 광학 추종 시스템은 사람에게 해가없는 적외선 또는 다른 자기 방사선을 전송 또는 반사하는 시야내의 추종 가능 마커 위치를 감지하는 카메라 시스템(46)을 포함한다. 광학 카메라 시스템으로부터의 신호는 컴퓨터(48)상에서 운행되는 프로그램을 사용하여 처리된다. 프로그램은 추종 가능 마커의 위치를 배치하고 마커가 공지된 좌표 시스템 또는 기준 프레임과 관련하여 부착되는 물체의 위치를 결정한다. 이 위치는 물체의 배치를 가이드하기 위하여 환자의 해구구조와의 정확한 공간 관계로 환자의 형광 투시경 이미지상에 디스플레이되는 물체의 레프리젠테이션을 생성하기위하여 컴퓨터에 의해 사용된다. 컴퓨터는 입력 구조로서 기능하는 키보드(50) 및 트랙볼(52), 이미지를 디스플레이하기 위한 모니터(54) 및 백업 전력 공급기를 포함한다. 수술 도구는 드릴 가이드(42), 탐침(58 및 60)을 포함한다. 이들 도구는 추종 가능 마커와 함께 장착된다. 추종기(62)는 공지된 관계로 장착된 다수의 추종 가능 마커를 포함한다. 상기 추종기는 일체형으로 장착된 추종 가능 마커를 가지지 않는 다른 물체에 고정될수있다.
도 3 내지 5를 참조하여, 환자 해부구조의 형광 투시경 이미지는 Peshkin 등에 의해 1998년 8월 25일에 특허 허여되고, 발명의 명칭이 "좌표 형광 투시경을 사용하여 스테레오태틱 수술 과정을 계획하기 위한 구조 및 방법"이고, 참조로써 여기에 통합된 미국특허 번호 5,799,055에 설명된 바와같이 시야내에서 정합 구조를 가진 C 아암 형광 투시경을 사용하여 적어도 두개의 다른 각도로 캡쳐되고, 형광 투시경 이미지는 이미지내의 기점 위치를 배치함으로써 정합된다. 그러나, 이런 방법을 사용하는 것은 기점이 동일한 위치에 남아있도록 하는 것이 요구된다.
정합 구조(10)가 사용될때, 정합 구조는 더이상 다수의 형광 투시경 이미지의 동일 위치에 유지될 필요가 없다. 정합 구조상 마커의 위치는 사용된 추종 가능한 마커에 따라 도면 또는 다른 형태의 추종 가능 시스템에 도시된 광학 추종 가능 마커 같은 추종 가능 시스템을 사용하여 이미지들 사이에서 추종된다. 이 정보는 다수의 형광 투시경 이미지와 정합할때 이미지들 사이에서 정합 구조의 이동에 대한 조절 또는 보상하기 위하여 사용된다. 그러므로, 각각의 이미지에서 정합 구조의 위치는 공지된다. 정합 구조는 로보트 아암의 단부상 수술 도구 같은 다른물체로 이동되고, 새로운 위치는 환자의 적당한 해부구조에 관련하여 추종 및 계산된다.
본 발명이 특히 상기 상세한 설명에 의해 도시되고 기술되었지만, 당업자는 다양한 변화, 변경, 변형이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질수있다는 것이 이해된다.

Claims (2)

  1. 형광 투시경 이미지를 정합하는데 사용하기 위한 정합 구조로서,
    공지된 지리적 관계로 배열된 다수의 무선 불투명 기점; 및
    기점에 대해 공지된 지리적 관계로 상기 정합 구조상에 배치된 다수의 추종 가능 마커를 포함하는 것을 특징으로 하는 정합 구조.
  2. 형광 투시경 이미지를 정합하기 위한 방법으로서,
    제 1 투시법으로부터 환자의 제 1 형광 투시경 이미지 및 정합 구조를 캡쳐하는 단계를 포함하는데, 상기 정합 구조는 공지된 지리적 관계로 배열된 다수의 무선 불튜명 기점 및 상기 기점에 대해 공지된 지리적 관계로 배치된 다수의 추종 가능 마커를 포함하고;
    추종 가능 시스템을 사용하여 마커의 위치를 결정함으로써 공지된 좌표 프레임과 관련하여 제 1 형광 투시경 이미지내에서 정합 구조의 위치를 결정하는 단계;
    제 2 투시법으로부터 환자의 제 2 형광 투시경 이미지 및 정합 구조를 캡쳐하는 단계;
    추종 시스템을 사용하여 마커의 위치를 결정함으로써 공지된 좌표와 관련하여 제 2 형광 투시경 이미지내에서 정합 구조의 위치를 결정하는 단계;
    각각의 형광 투시경 이미지의 기점 위치 및 정합 구조의 결정된 위치를 사용하여 제 1 및 제 2 형광 투시경 이미지를 정합하는 단계; 및
    상기 형광 투시경 이미지를 정합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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CN114129258A (zh) * 2021-11-15 2022-03-04 杭州键嘉机器人有限公司 一种v型末端执行器阵列

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