KR200487320Y1 - 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 의사에 편의를 제공하여 정밀한 수술이 가능한 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 고안의 일 실시예는 환자를 지지하는 침대, 상기 침대의 일측에 결합되며, 상기 환자의 머리를 지지하는 헤드부, 상기 환자의 기준 영상을 생성하는 기준 영상 생성부, 상기 환자의 타겟 영상을 생성하는 타겟 영상 생성부, 상기 헤드부의 바닥면에 고정되며, 자기장을 발생하는 자기장 발생부, 상기 타겟 영상 상에서 상기 자기장 범위 내의 위치를 감지하는 수신기가 구비된 수술기구 및 상기 기준 영상의 좌표, 상기 타겟 영상의 좌표 및 상기 수술기구의 좌표를 일치시키는 제어부를 포함하고, 상기 헤드부는 상기 침대의 일측에서 틸팅 가능한 것을 특징으로 하는 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템을 개시한다.

Description

틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템{OPERATING MEDICAL NAVIGATION SYSTEM WITH THE TILTABLE HEAD PART}

본 고안은 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 의사에 편의를 제공하여 정밀한 수술이 가능한 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템에 관한 것이다.

영상유도수술(image guided surgery, IGS)은 IGS 시스템(또는 navigation system)을 이용하여 환자의 영상자료와 환자의 실물을 일치시켜 실시간으로 환자의 구조물을 확인하면서 수술하는 것을 말하며, computer aided surgery의 한 분야라고 할 수 있다.

이러한, IGS 시스템(navigation 시스템)은 워크스테이션 컴퓨터, 영상처리 소프트웨어, 디스플레이 모니터, 추적장치(광학 또는 자기장 추적장치), 위치를 추적할 수 있는 탐침 또는 수술 기구로 구성된다.

IGS 시스템의 기능은 수술의사가 실시간으로 환자의 3차원 수술 시야를 확보하고 환자에서 현재의 위치를 정확히 확인 하는 것이다.

IGS를 하기 위해서는 먼저 수술 전 영상을 얻고 수술시작 전에 수술 전 영상과 환자를 일치시키는 과정이 반드시 필요하다. 정합이란 환자의 영상자료와 실제 환자의 수술부위를 삼차원적으로 일치시키는 과정을 말하고 IGS 시스템의 정확도에 관여하는 가장 중요한 인자로 알려져 있다.

여기서, 종래의 IGS 시스템이 사용되는 이비인후과용 진료장치에서는 환자의 머리를 지지하는 헤드부가 고정되어, 의사가 환자를 수술하는 데 있어 불편함을 제공하며, 수술의 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.

공개특허 10-2013-0045774

본 고안은 의사에 편의를 제공하여 정밀한 수술이 가능한 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템을 제공하는 것이다.

한편, 본 고안에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템은 환자를 지지하는 침대, 상기 침대의 일측에 결합되며, 상기 환자의 머리를 지지하는 헤드부, 상기 환자의 기준 영상을 생성하는 기준 영상 생성부, 상기 환자의 타겟 영상을 생성하는 타겟 영상 생성부, 상기 헤드부의 바닥면에 고정되며, 자기장을 발생하는 자기장 발생부, 상기 타겟 영상 상에서 상기 자기장 범위 내의 위치를 감지하는 수신기가 구비된 수술기구 및 상기 기준 영상의 좌표, 상기 타겟 영상의 좌표 및 상기 수술기구의 좌표를 일치시키는 제어부를 포함하고, 상기 헤드부는 상기 침대의 일측에서 틸팅 가능하다.

또한, 상기 헤드부는 상기 환자의 머리를 지지하는 지지 플레이트, 상기 지지 플레이트의 바닥면에 위치 고정되며, 회전 가능한 회전 축, 상기 회전 축에 고정되며, 회전 각도를 제어하는 회전각 제어 기어, 상기 지지 플레이트의 바닥면에 위치 고정되며, 상기 회전각 제어 기어에 치합되어, 상기 회전각 제어 기어를 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 구동부, 상기 지지 플레이트에서 상기 침대를 향해 연장 형성된 한 쌍의 고정 로드 및 상기 자기장 발생부를 고정하는 한 쌍의 고정 부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전각 제어 기어는 외주면 일부에 다수의 기어치가 형성되고, 상기 회전각 제어 기어의 기어치는 상기 구동부에서 외부로 돌출된 기어치와 치합될 수 있다.

또한, 상기 구동부는 정방향 또는 역방향으로 회전되는 모터 및 상기 모터의 회전축에 고정되며, 상기 회전각 제어 기어에 치합되는 구동 기어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동부의 상기 모터는 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.

또한, 상기 헤드부는 4단계로 틸팅가능하며, 상기 4단계는 10°, 20°, 30 °및 0 °일 수 있다.

본 고안에 따른 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템은 의사에 편의를 제공하여 정밀한 수술이 가능하다.

한편, 본 고안에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템에서, 헤드부를 나타내는 상면도이다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템에서, 헤드부를 나타내는 하면도이다.
도 4는 도 3의 헤드부에서 자기장 발생부가 제거된 후를 나타내는 하면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 고안의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 고안을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 고안의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 고안을 제한하기 위한 것이 아니다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템을 간략히 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템에서, 헤드부를 나타내는 상면도이고, 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템에서, 헤드부를 나타내는 하면도이며, 도 4는 도 3의 헤드부에서 자기장 발생부가 제거된 후를 나타내는 하면도이다.

우선 도 1을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 수술 내비게이션 시스템(100)은 수술기구(110), 촬영부(120), 기준 영상 생성부(130), 자기장 발생부(140), 제어부(150) 및 표시부(160)를 포함한다.

또한, 본 고안의 일 실시예에 따른 수술 내비게이션 시스템(100)은 침대(10) 및 헤드부(20)를 더 포함한다.

수술기구(110)는 전자식 수신기(112)가 부착되어 있고, 수술기구(110)의 기하학적인 정보를 이용하여 수신기(112)의 중심에서 수술기구(110)의 첨단(111)의 위치를 계산할 수 있다.

여기서, 수술기구(110)는 수신기(112)를 포함하여, 자기장 발생부(140)를 통해 제어부(150)와 전자적으로 인터페이스 하도록 구성된다. 즉, 제어부(150)는 수신기(112)를 통해 수술기구(110)의 위치 및 방향을 추적할 수 있다.

또한, 본 고안의 일 실시예에 따른 수술 내비게이션 시스템(100)은 상술한 전자식 방식과 달리 광학식 방식으로도 구성될 수 있으며, 수술기구(110)의 마커들을 촬영하기 위한 촬영부(120)를 더 포함할 수 있다. 촬영부(120)는 수술기구(110)의 마커들을 촬영하여 시술기구(110)의 위치와 방향을 추적할 수 있으며, 정합을 위한 대응점들의 위치를 파악할 수 있다.

기준 영상 촬영기(130)는 환자(P)의 외형뿐만 아니라 내부까지 확인할 수 있도록 단층 촬영기로 구성될 수 있다. 여기서, 기준 영상 촬영기(130)는 단층 촬영기에 의해 촬영된 다수개의 단층 촬영 영상에서 표면 정보만을 추출한 후, 단층 촬영 영상 표면 정보를 3차원 영상 모델로 재구성하는 것이 가능하다. 물론, 기준 영상 촬영기(130)는 환자의 3차원 영상의 볼륨을 생성하는 것이라면, 본 고안에서 이를 한정하는 것은 아니다.

자기장 발생부(140)는 수술장에서 헤드부(20)의 인근에서 자기장을 발생시켜, 수술기구(110)에 포함된 추적기(111)가 자기장 범위 내의 위치를 감지하도록 한다. 물론, 상술한 바와 같이, 자기장 범위 내의 추적기(111)의 위치 및 방향은 제어부(130)에 전송된다. 본 고안이 일 실시예에서 상기 자기장 발생부(140)는 헤드부(20)의 바닥면에 고정되어 위치한다. 여기서, 상기 자기장 발생부(140)는 헤드부(20)로부터 용이하기 탈부착하는 것이 가능하다.

제어부(150)는 기준 영상 촬영기(130)에서 생성된 3차원 영상 모델(기준 영상)의 대응점과 제어부(150) 또는 촬영부(120)에서 측정된 대응점을 정합하여, 기준 영상(단층촬영 영상)의 공간좌표와 실제 수술을 위한 공간좌표를 일치시킨다.

또한, 제어부(150) 또는 촬영부(120)는 환자에 대한 수술을 진행하기 위해, 수술기구(110)의 3차원 좌표를 추적하고, 이를 기준 영상의 좌표와 매칭하여, 영상 정합 데이터를 기반으로 수술기구(110)를 네비게이션 및 표시 하는 것이 가능하다.

표시부(160)는 기준 영상과 정합된 촬영부(120)에서 촬영된 수술장의 실시간 영상을 표시하며, 수술기구(110)의 위치 및 궤도를 추적하여 시각적으로 표시한다.

상기 침대(10)는 상기 환자(P)를 지지하는 형상 및 크기를 가지며, 환자(P)의 몸을 지지한다.

상기 침대(10)의 일측에는 헤드부(20)가 탈부착 가능하도록 결합된다.

상기 헤드부(20)는 상술한 바와 같이 상기 침대(10)의 일측에서 탈부착 되며, 환자(P)의 머리를 지지한다.

여기서, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 헤드부(20)는 지지 플레이트(21), 고정 부재(22), 손잡이(23), 회전축 고정 부재(24), 회전축(25), 회전각 제어 기어(26), 고정 로드(27), 길이 고정 부재(28) 및 구동부(M)를 포함한다.

상기 지지 플레이트(21)는 대략 판형으로 구성되며, 환자(P)의 머리가 지지되는 상면과 다른 구성들이 구비되는 하면을 포함한다.

상기 고정 부재(22)는 상기 지지 플레이트(21)의 하면에서 하측 방향으로 소정 길이만큼 연장/돌출되어 형성되며, 서로 마주보는 한 쌍의 부재로 형성되어 사이에 상술한 자기장 발생부(140)가 억지 끼움으로 삽입되어 고정될 수 있다.

여기서, 상기 고정 부재(22)와 자기장 발생부(140)가 맞닿는 면에서는 서로 오목형상 및 볼록형상이 형성되어, 결합력을 강화시킬 수 있다.

상기 손잡이(23)는 상기 지지 플레이트(21)의 양측 끝단 영역에 헤드부(20)를 이송하거나, 환자(P)의 수술 중 헤드부(20)를 붙잡을 수 있도록 형성된다.

상기 회전축 고정 부재(24)는 일면이 상기 지지 플레이트(21)에 맞닿아 고정되며, 중심을 관통하는 홀이 형성되어, 홀에 회전축(25)이 삽입되어 회전할 수 있도록 지지한다.

상기 회전축(25)은 일단 및 타단에 한 쌍의 고정 로드(27)가 일체로 형성 또는 결합되어 있어, 회전축(25)의 회전에 따라 한 쌍의 고정 로드(27)가 함께 회전한다.

여기서, 상기 한 쌍의 고정 로드(27)는 침대(10)에 고정되므로, 회전축(25)을 따라 구동부(M)가 고정된 지지 플레이트(21)가 회전한다.

상기 회전각 제어 기어(26)는 회전축(25)에서 상기 구동부(M)에 대면하는 위치에 형성되며, 외주면에 다수의 기어치가 형성된다.

또한, 상기 구동부(M)는 상기 회전각 제어 기어(26)에 대면하도록 돌출된 기어치와 상기 기어치의 회전 또는 이동을 위한 모터(미도시)를 구비한다.

즉, 상기 모터의 동작에 따라 모터에 연결된 기어치가 회전 또는 이동하게 되고, 구동부(M)의 기어치와 상기 회전각 제어 기어(26)의 기어치가 치합되는 과정에서 지지 플레이트(21)가 회전한다.

여기서, 지지 플레이트(21)의 회전은 정해진 각도만큼 틸팅되는 것으로, 본 발명의 실시예에서는 4단계로 틸팅되는 것으로 설정한다.

상기 4단계는 상기 침대와 상기 지지플레이트(21)의 상면이 이루는 각도로 10 °, 20 °, 30 °및 0 °로 구성된다.

따라서, 각 각도에 따라 의사에게 편리를 제공하는 틸팅 각도를 선택할 수 있다.

상기 한 쌍의 고정 로드(27)는 상술한 바와 같이, 침대(10)의 일측에 삽입되어 고정되며, 삽입될 시 길이 조정이 가능하도록, 길이 방향에 따라 이격된 다수의 홈이 형성된다.

또한, 상기 한 쌍의 고정 로드(27)와 침대(10)의 결합 시, 이동을 방지하기 위해, 원하는 길이를 설정하고 길이 고정 부재(28)를 잠가 길이방향으로의 이동을 방지한다.

이상에서 설명한 것은 본 고안에 따른 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 고안은 한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 실용신안청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 침대 20: 헤드부
100: 수술 내비게이션 시스템 110: 수술기구
120: 촬영부 130: 기준 영상 촬영기
140: 자기장 발생부 150: 제어부
160: 표시부

Claims (6)

1. 환자를 지지하는 침대;
   상기 침대의 일측에 결합되며, 상기 환자의 머리를 지지하는 헤드부;
   상기 환자의 기준 영상을 생성하는 기준 영상 생성부;
   상기 헤드부의 바닥면에 고정되며, 자기장을 발생하는 자기장 발생부;
   상기 자기장 범위 내의 위치를 감지하는 수신기가 구비된 수술기구;
   상기 수술기구의 마커들을 촬영하여 상기 수술기구의 위치와 방향을 추적할 수 있으며, 정합을 위한 대응점들의 위치를 파악하는 촬영부;
   상기 기준 영상과 정합된 상기 촬영부에서 촬영된 수술장의 실시간 영상을 표시하며, 상기 수술기구의 위치 및 궤도를 추적하여 시각적으로 표시하는 표시부; 및
   상기 기준 영상의 좌표, 상기 실시간 영상의 좌표 및 상기 수술기구의 좌표를 일치시키는 제어부; 를 포함하고,
   상기 헤드부는 상기 침대의 일측에서 틸팅 가능하며,
   상기 헤드부는
   상기 환자의 머리를 지지하는 지지 플레이트;
   상기 지지 플레이트의 바닥면에 위치 고정되며, 회전 가능한 회전 축;
   상기 회전 축에 고정되며, 회전 각도를 제어하는 회전각 제어 기어;
   상기 지지 플레이트의 바닥면에 위치 고정되며, 상기 회전각 제어 기어에 치합되어, 상기 회전각 제어 기어를 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 구동부;
   상기 지지 플레이트에서 상기 침대를 향해 연장 형성된 한 쌍의 고정 로드; 및
   상기 자기장 발생부를 고정하는 한 쌍의 고정 부재;를 포함하고,
   상기 회전축은 일단 및 타단에 상기 한 쌍의 고정 로드가 일체로 형성 또는 결합되어 있어, 상기 회전축의 회전에 따라 상기 한 쌍의 고정 로드가 함께 회전하며, 상기 한 쌍의 고정 로드는 상기 침대에 고정되므로, 상기 회전축을 따라 상기 구동부가 고정된 상기 지지 플레이트가 회전하는 것을 특징으로 하는 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 회전각 제어 기어는 외주면 일부에 다수의 기어치가 형성되고,
   상기 회전각 제어 기어의 기어치는 상기 구동부에서 외부로 돌출된 기어치와 치합되는 것을 특징으로 하는 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 구동부는
   정방향 또는 역방향으로 회전되는 모터; 및
   상기 모터의 회전축에 고정되며, 상기 회전각 제어 기어에 치합되는 구동 기어; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 구동부의 상기 모터는 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 헤드부는 4단계로 틸팅가능하며,
   상기 4단계는 10°, 20°, 30° 및 0°인 것을 특징으로 하는 틸팅 가능한 헤드부를 구비한 수술 내비게이션 시스템.

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