KR20130135476A - 수술 유도영상 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

수술 유도영상 시스템 및 그 유도방법이 개시된다. 본 발명에 따른 수술 유도영상 시스템은, 안경형상으로 이루어진 투명디스플레이; CT(Computed Tomography), MRI(Magnetic Resonance Imaging), X-ray 중 적어도 하나를 이용하여 환자의 환부영상을 촬영하며, 촬영된 환자의 환부영상을 데이터베이스로 저장하는 환부영상저장부; 환부영상저장부로부터 환자의 환부영상을 수신하는 환부영상수신부; 환자영상수신부를 통해 수신되는 환자의 환부영상을 반투명의 영상으로 변환하는 영상변환부; 및 영상변환부에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상이 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상과 일치되도록 결합하여 표시하는 영상결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수술 유도영상 시스템 및 그 방법{Surgical Operation Guide System and Method therefor}
본 발명은 수술 유도영상 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 의료진이 수술을 받는 환자에게 완전히 몰두할 수 있도록 하며, 수술계획 및 수술진행 과정을 정확하게 반영하여 의료진이 성공적인 수술을 하도록 유도하는 수술 유도영상 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
의료수술은 개복수술(open surgery), 최소침습수술(MIS: Minimally Invasive Surgery), 방사선수술(radio surgery) 등으로 분류할 수 있다. 개복수술은 치료되어야 할 부분을 의료진이 직접 보고 만지며 시행하는 수술을 말하며, 최소침습수술은 키홀 수술(keyhole surgery)이라고도 하는데 복강경 수술이 가장 대표적이다. 복강경 수술은 개복을 하지 않고 필요한 부분에 작은 구멍을 내어 특수 카메라가 부착된 복강경과 수술 도구를 몸속에 삽입하여 비디오 모니터를 통해서 관측하며 레이저나 특수기구를 이용하여 미세수술을 한다. 나아가 방사선수술은 체외에서 방사선이나 레이저 광으로 수술 치료를 하는 것을 말한다.
일반적으로 의료수술은 수술을 실행하기 이전에 컴퓨터 단층촬영(CT: Computed Tomography), 자기공명 영상촬영(MRI: Magnetic Resonance Imaging) 등의 영상촬영 장비를 통하여 환자의 환부에 대한 영상을 촬영하고, 촬영된 CT, MRI 등의 영상을 분석하여 수술 계획을 수립한다.
또한, 수술 시에는 기 촬영된 CT, MRI 등의 영상을 모니터상에 표시하고, 현재의 수술 과정을 카메라로 촬영하여 CT, MRI 등의 영상에 반영하여 표시함으로써 수술 과정이 수립된 계획에 따라 진행되고 있는지를 판단할 수 있도록 한다.
이와 같이 CT, MRI 등의 기 촬영된 영상에 수술계획, 현재의 수술진행 과정 등을 반영하여 모니터상에 표시함으로써, 수술을 받는 환자의 환부가 수립된 계획의 환부와 일치하는지, 현재의 수술 과정이 수립된 계획대로 진행되고 있는지 등을 즉시 판단할 수 있도록 하여 의료수술이 성공할 수 있도록 유도하는 장치를 수술 유도영상 시스템이라고 한다.
그런데, 일반적인 수술 유도영상 시스템은 수술이 시행되는 환자와 다른 위치에 설치된 모니터를 통하여 영상을 표시하기 때문에 의료진은 수술을 진행하는 도중에 수시로 모니터를 점검하여 수술이 계획대로 진행되고 있는지를 살펴보아야 하며, 이로 인해 의료진은 수술을 받는 환자에게 완전히 몰두할 수가 없어 수술의 집중도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 의료진이 수술을 받는 환자에게 완전히 몰두할 수 있도록 하며, 수술계획 및 수술진행 과정을 정확하게 반영하여 의료진이 성공적인 수술을 하도록 유도하는 수술 유도영상 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수술 유도영상 시스템은, 안경형상으로 이루어진 투명디스플레이; CT(Computed Tomography), MRI(Magnetic Resonance Imaging), X-ray 중 적어도 하나를 이용하여 환자의 환부영상을 촬영하며, 촬영된 환자의 환부영상을 데이터베이스로 저장하는 환부영상저장부; 환부영상저장부로부터 환자의 환부영상을 수신하는 환부영상수신부; 환자영상수신부를 통해 수신되는 환자의 환부영상을 반투명의 영상으로 변환하는 영상변환부; 및 영상변환부에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상이 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상과 일치되도록 결합하여 표시하는 영상결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
환부영상저장부는 환자의 환부영상을 3차원 입체영상으로 촬영하여 저장하는 것이 바람직하다.
전술한 수술 유도영상 시스템은, 투명디스플레이의 방향을 인식하는 방향인식부;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 환부영상수신부는, 환부영상저장부로부터 방향인식부에 의해 인식된 방향에 대응하는 환부영상을 수신한다.
전술한 수술 유도영상 시스템은, 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상으로부터 기준점을 설정하는 기준점설정부; 및 영산변환부에 의해 변환된 환부영상으로부터 기준점설정부에 의해 설정된 기준점에 대응하는 위치를 검색하는 대응위치검색부;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 영상결합부는, 기준점설정부에 의해 설정된 기준점 및 대응위치검색부에 의해 검색된 대응위치에 기초하여 환자의 환부영상과 실제영상을 결합한다.
전술한 수술 유도영상 시스템은, 의료진에 의해 수립된 수술계획, 수술루트, 수술순서 중 적어도 하나를 포함하는 수술정보를 저장하는 수술정보저장부;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 영상변환부는 수술정보저장부에 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 투명디스플레이에 표시한다.
여기서, 영상변환부는 영상결합부에 의해 환자의 환부영상과 실제영상이 결합되어 표시되는 부분 이외의 영역에 수술정보저장부에 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 표시하는 것이 바람직하다.
영상결합부는, 영상변환부에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상을, 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상에 선택적으로 결합하도록 구현될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수술 유도영상 방법은, CT, MRI, X-ray 중 적어도 하나를 이용하여 환자의 환부영상을 촬영하여 데이터베이스로 저장하는 단계; 환부영상저장단계에 의해 저장된 환자의 환부영상을 수신하는 단계; 환자영상수신단계에 의해 수신되는 환자의 환부영상을 반투명의 영상으로 변환하는 단계; 및 영상변환단계에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상을 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상과 일치되도록 결합하여 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 환부영상저장단계는 환자의 환부영상을 3차원 입체영상으로 촬영하여 저장할 수 있다.
전술한 수술 유도영상 방법은, 투명디스플레이의 방향을 인식하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 환부영상 수신단계는, 환부영상저장단계에 의해 저장된 데이터베이스로부터 방향인식단계에 의해 인식된 방향에 대응하는 환부영상을 수신한다.
전술한 수술 유도영상 방법은, 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상으로부터 기준점을 설정하는 단계; 및 영산변환단계에 의해 변환된 환부영상으로부터 기준점설정단계에 의해 설정된 기준점에 대응하는 위치를 검색하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 영상결합단계는, 기준점설정단계에 의해 설정된 기준점 및 대응위치검색단계에 의해 검색된 대응위치에 기초하여 환자의 환부영상과 실제영상을 결합한다.
전술한 수술 유도영상 방법은, 의료진에 의해 수립된 수술계획, 수술루트, 수술순서 중 적어도 하나를 포함하는 수술정보를 저장하는 단계; 및 수술정보저장단계에 의해 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 투명디스플레이의 환자의 환부영상과 실제영상이 결합되어 표시되는 부분 이외의 영역에 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 전술한 수술 유도영상 방법은, 영상결합단계에 의한 환자의 실제영상과 환부영상의 결합 여부를 온/오프 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 의료진은 수술을 시행하기 전에 촬영한 환자의 환부영상을 환자의 실제영상에 직접 매핑시키면서 수술을 시행할 수 있게 됨으로써 수술계획에 따라 정확한 수술을 시행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면 의료진은 수술을 시행하는 도중에 모니터를 살펴볼 필요없이 환자에게만 집중하여 수술을 시행할 수 있게 되며, 따라서 의료진이 수술을 받는 환자에게 완전히 몰두할 수 있도록 하여 수술의 성공 가능성을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술 유도영상 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명디스플레이의 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 환자의 실제영상 및 환부영상이 결합되어 표시되는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 환자의 실제영상 및 환부영상이 결합되어 표시되는 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수술 유도영상 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수술 유도영상 시스템 및 그 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술 유도영상 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수술 유도영상 시스템(100)은 투명디스플레이(110), 환부영상저장부(120), 환부영상수신부(130), 영상변환부(140), 영상결합부(150), 방향인식부(160), 기준점설정부(170), 대응위치검색부(180) 및 수술정보저장부(190)를 포함할 수 있다.
투명디스플레이(110)는 도 2에 도시한 바와 같이 안경형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, 투명디스플레이(100)는 화면이 투과도를 가지고 있어서 화면 뒷면이 보이는 특징을 가지고 있으며, 이와 같은 특징을 구현하는 기술 또한 매우 다양하다. 그중 대표적인 것이 투사형 투명디스플레이, 투명 TFEL(Thin Film Electro Luminescent), 투명 OLED(Organic Light Emitting Diodes), 투명 LCD(Liquid Crystal Display), 투과형 투명디스플레이, 투명 LED(Light Emitting Diodes) 디스플레이 등이다.
투사형 투명디스플레이는 HUD와 HMD 형태로 나누어진다. 이중 HUD는 정보를 표시하는 광원, 이를 투사하기 위한 광학장치, 그리고 이들 정보가 투사되는 투명한 스크린(주로 유리)으로 구성된다. 이때 정보를 표시하기 위한 광원으로 VFD, CRT, LCD, LED 등 또 다른 디스플레이를 사용하는 것이 일반적인 형태이나 최근에는 레이저 등을 이용하여 직접 투사(스캔)하는 방식을 이용하기도 한다. HUD가 가지는 장점 중의 하나는 광학계를 이용하여 사용자가 인지하는 결상면의 위치를 조절하는 것이 가능하다는 것이다. HMD의 경우에도 HUD와 마찬가지로 광학계를 이용하여 사용자에게 이미지를 제공하는데 이 경우에는 투사면이 따로 있는 것이 아니라 사용자의 안구에 직접 이미지가 투영되도록 한다. 이때, 투명한 HMD를 구현하기 위해서는 통상 투명 안경형태로 HMD를 구성하고 안경의 유리면에 반사면을 형성하여 안경 측면이나 상부에서 만들어진 영상이 안구에 들어가도록 한다. HUD와 마찬가지로 HMD의 경우에도 광학계가 포함되어 있으므로 사용자가 인지하는 시점을 조절하는 것이 가능하다.
교류형 무기박막 EL 디스플레이(AC-TFEL)는 무기 형광체 내에 가속된 전자가 지나가면서 형광체를 여기시켜 빛을 내는 원리를 이용한 디스플레이다. AC-TFEL은 투명전극과 무기 형광체 그리고 이들 사이를 절연하기 위한 절연막으로 구성된다. 이때 무기 형광체와 절연막이 투명한 특성을 가지고 있기 때문에 전체적으로 매우 투명한 디스플레이를 구현하는 것이 가능하다.
OLED는 유기 발광층 양쪽에서 전자와 정공을 주입하여 이들이 유기 발광층 내에서 결합되면서 빛을 내는 원리로 동작한다. 이때 유기 발광층은 통상 투명하기 때문에 양쪽 전극을 투명하게 하면 투명 OLED를 구성할 수 있다. 통상 양극으로는 일함수가 큰 ITO와 같은 TCO를 사용하고 있으며 음극으로는 일함수가 낮은 금속 전극을 사용한다. 이때 음극으로 사용하는 전극의 두께를 매우 얇게 하면 투명한 OLED를 구현할 수 있다.
TFT-LCD는 현재 전체 평판 디스플레이 시장의 90% 이상을 점유하고 있는 대표적인 디스플레이다. 따라서 이를 투명디스플레이에 적용하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있다. 그런데, TFT-LCD의 경우에는 기본적으로 한 쌍의 편광판이 존재하야야 하며, 각종 광학필름의 존재와 구동 TFT와 배선의 면적 등으로 투과도는 6% 근처에 머무르게 된다. 또한, 자발광 형태가 아닌 백라이트를 이용하므로 투명디스플레이로 작동하기 위해서는 주변이 밝은 경우에 사용하든지 혹은 백라이트를 측면에 배치하여 사용하여야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 투명디스플레이는 전술한 투명디스플레이 기술뿐만 아니라 공지된 다양한 투명디스플레이 기술이 안경, 고글(goggles) 등의 형태로 적용될 수 있으며, 안경, 고글 등의 테에는 투명디스플레이(110)에 수술 유도영상을 구현하기 위한 본 발명에 따른 수술 영상유도 시스템(100)의 환부영상수신부(130), 영상변환부(140), 영상결합부(150) 등의 구성요소들이 설치될 수 있다.
환부영상저장부(120)는 CT(Computed Tomography), MRI(Magnetic Resonance Imaging), X-ray 중의 적어도 하나를 이용하여 환자의 환부영상을 촬영하며, 촬영된 환부영상을 데이터베이스로 저장한다. 이때, 환부영상저장부(120)는 환자의 환부영상을 다양한 각도에서 3차원의 입체영상으로 촬영하여 저장할 수 있다.
환부영상수신부(130)는 환부영상저장부(120)로부터 환자의 환부영상을 수신한다. 이를 위해 환부영상수신부(130)는 환부영상저장부(120)와 유선으로 연결되거나, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 무선통신 방식으로 연결될 수 있다.
영상변환부(140)는 환자영상수신부(130)를 통해 수신되는 환자의 환부영상을 반투명의 영상으로 변환한다. 사람은 물체의 모양, 크기 등의 형태와 함께 색을 인지하여 사물을 인식하는데, 이때 물체의 명도(Lightness), 채도(Chroma), 색조(Hue)를 색의 3가지 속성이라고 한다. 영상변환부(140)는 환자의 환부영상에 대한 색의 속성값을 조절하여 반투명의 영상으로 변환할 수 있다. 즉, 영상변환부(140)는 환부영상의 명도, 채도, 색조의 속성값을 설정된 비율로 증감하여 환자의 환부영상을 반투명의 영상으로 변환할 수 있다. 이때, 영상변환부(140)는 반투명으로 변환된 환자의 환부영상을 다른 영상과 겹쳐 보았을 때 사용자가 환부영상 및 다른 영상을 모두 인지할 수 있는 범위 내에서 설정된 비율에 따라 환부영상의 명도, 채도, 색조의 속성값을 조절할 수 있으며, 이와 같은 비율은 실험적 또는 통계적으로 설정될 수 있다.
여기서, 명도는 색의 밝고 어두움을 말한다. 명도는 색의 세 가지 속성 중 사람이 가장 잘 인지할 수 있는 속성이다. 가장 밝은 색은 흰색, 가장 어두운 색은 검은색으로 표현하는데, 이때 그 밝은 정도는 8비트(bit)의 단계 즉, 가장 어두운 단계인 0부터 가장 밝은 단계인 255까지 256단계로 표현될 수 있다.
채도는 색의 양을 말한다. 예를 들어, 물감과 물을 섞을 때 전혀 섞지 않은 상태의 물감을 채도 100%라고 한다면, 물은 채도 0이라고 할 수 있다. 또한, 물감과 물을 섞는 양에 따라 채도의 값이 결정될 수 있다. 이와 같은 채도는 0 내지 100의 범위에서 색조(Hue)와 함께 표현된다.
색조는 빨강, 노랑, 파랑 등과 같이 색을 구별하는 특성을 말한다. 색조는 주로 0 내지 360 단계의 색상환(Color Circle)에 의해 표현되며, 먼셀(Munsell)의 20색상환이 많이 사용되고 있다. 우리나라의 경우, 먼셀의 색 체계를 사용하며, 한국산업규격에 다른 색 이름은 먼셀의 색 체계 중 빨강(5R), 주황(5YR), 노랑(5Y), 연두(5GY), 녹색(5G), 청록(5BG), 파랑(5B), 남색(5PB), 보라(5P), 자주(5RP)를 기준색으로 하고 있다.
영상결합부(150)는 영상변환부(140)에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상이 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상과 일치되도록 결합하여 표시한다. 예를 들어 환부영상저장부(120)에 저장된 환자의 환부영상이 척추 영상인 경우, 영상결합부(150)는 도 3에 도시한 바와 같이 투명디스플레이(110)를 통해 투과되는 환자의 실제영상(310)에 대하여, 환부영상저장부(120)로부터 수신되어 영상변환부(140)를 통해 반투명의 영상으로 변환된 환부영상(320)을 서로 일치시켜 결합하여 표시할 수 있다.
이때, 영상결합부(150)는 도 4에 도시한 바와 같이, 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상에 대해서는 그 윤곽만을 강조하여 표시하며, 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상보다 영상변환부(140)에 의해 변환된 환부영상이 더 강조되어 표시되도록 각각의 영상을 결합할 수도 있다. 이를 위해 영상결합부(150)는 투명디스플레이(110)를 투과하는 환자의 실제영상의 톤(tone)을 감지하는 영상톤 감지부(도시하지 않음), 영상톤 감지부에 의해 감지된 실제영상의 톤을 설정된 범위 내의 각각의 색의 속성값으로 변환하는 속성값 변환부(도시하지 않음), 및 속성값 변환부에 의해 변환된 실제영상에 대응하는 속성값을 설정된 비율에 따라 단계적으로 조절하는 속성값 조절부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 즉, 영상결합부(150)는 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상의 톤을 색의 속성값으로 변환하며, 변환된 속성값을 조절하여 투명도를 조절함으로써 환자의 실제영상보다 영상변환부(140)에 의해 변환된 반투명의 환부영상을 강조하여 표시할 수도 있다.
또한, 영상결합부(150)는 영상변환부(140)에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상을, 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상에 선택적으로 결합하도록 구현될 수도 있다. 즉, 영상결합부(150)는 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상에, 영상변환부(140)에 의해 변환된 반투명의 환부영상을 결합할 것인지의 여부를 사용자가 선택할 수 있도록 함으로써, 투명디스플레이(110)에 필요한 경우에만 실제영상과 환부영상이 결합되어 표시되도록 구현될 수도 있다.
방향인식부(160)는 투명디스플레이(110)의 방향을 인식한다. 이때, 방향인식부(160)는 투명디스플레이(110)를 통해 투과되는 환자의 실제영상에 대하여 특정 위치에서 환자의 실제영상으로 향하는 방향을 기준방향으로 설정하며, 투명디스플레이(110)의 변화된 위치에서 환자의 실제영상으로 향하는 방향과 기준방향의 차이에 기초하여 투명디스플레이(110)의 방향의 변화를 인식할 수 있다. 이 경우, 환자는 위치의 변화가 없는 것으로 가정한다. 또는, 방향인식부(160)는 자이로스코프(gyroscope) 센서를 통해 구현될 수도 있다. 즉, 투명디스플레이(110)의 안경테 내에 자이로스코프 센서를 설치하여 투명디스플레이(110)의 방향을 인식할 수도 있다. 자이로스코프를 이용한 방향인식의 기술은 공지의 기술을 따르며, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
이때, 방향인식부(160)에 의해 투명디스플레이(110)의 방향이 인식되면, 환부영상수신부(130)는 환부영상저장부(120)로부터 방향인식부(160)에 의해 인식된 방향에 대응하는 환자의 환부영상을 수신하는 것이 바람직하다.
기준점설정부(170)는 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상으로부터 기준점을 설정한다. 이때, 기준점설정부(170)는 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상 중에서 수술을 시행하고자 하는 환부의 특정위치를 기준점으로 설정할 수 있다. 예를 들어 환자의 수술을 시행하고자 하는 부위가 목인 경우, 기준점설정부(170)는 엎드려 있는 상태에 있는 환자의 실제영상 중에서 특정위치의 목뼈가 위치한 부분(예를 들면 3번째의 경추)을 기준점으로 설정할 수 있다.
대응위치검색부(180)는 영상변환부(140)에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환부영상으로부터 기준점설정부(170)에 의해 설정된 기준점에 대응하는 위치를 검색한다. 예를 들어 전술한 바와 같이, 환자의 수술을 시행하고자 하는 부위가 목인 경우, 환부영상수신부(130)는 환부영상저장부(120)로부터 기 촬영된 환자의 목부위의 환부영상을 수신하며, 영상변환부(140)는 환부영상수신부(130)에 의해 수신된 환자의 목부위의 환부영상을 반투명의 환부영상으로 변환하고, 대응위치검색부(180)는 영상변환부(140)에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환부영상 중에서 기준점설정부(170)에 의해 설정된 기준점에 대응하는 위치를 검색한다.
이 경우, 영상결합부(150)는 기준점설정부(170)에 의해 환자의 실제영상에서 설정된 기준점과, 대응위치검색부(180)에 의해 환자의 환부영상에서 검색된 대응위치에 기초하여 환부영상과 실제영상을 결합하는 것이 바람직하다.
수술정보저장부(190)는 의료진에 의해 수립된 수술계획, 수술루트, 수술순서 중의 적어도 하나를 포함하는 수술정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 의료진에 의해 수술을 시행하기 전에 특히 주의를 기울여야만 하는 혈관부위, 신경부위, 또는 특정의 수술순서, 수술중에 반드시 사용하여야 하는 특정의 약품 등이 설정되었다면, 수술정보저장부(190)는 이와 같은 수술정보를 저장할 수 있다.
이 경우, 영상변환부(140)는 수술정보저장부(190)에 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 투명디스플레이(110)에 표시할 수 있다. 이때, 영상변환부(140)는 영상결합부(150)에 의해 환자의 환부영상과 실제영상이 결합되어 표시되는 부분 이외의 영역에 수술정보저장부(190)에 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 표시하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수술 유도영상 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 환부영상저장부(120)는 CT, MRI, X-ray 중의 적어도 하나를 이용하여 환자의 환부영상을 촬영하며, 촬영된 환부영상을 데이터베이스로 저장할 수 있다(S502). 이때, 환부영상저장부(120)는 환자의 환부영상을 다양한 각도에서 3차원의 입체영상으로 촬영하여 저장할 수 있다.
수술정보저장부(190)는 의료진에 의해 수립된 수술계획, 수술루트, 수술순서 중의 적어도 하나를 포함하는 수술정보를 저장할 수 있다(S504). 예를 들어, 의료진에 의해 수술을 시행하기 전에 특히 주의를 기울여야만 하는 혈관부위, 신경부위, 또는 특정의 수술순서, 수술중에 반드시 사용하여야 하는 특정의 약품 등이 설정되었다면, 수술정보저장부(190)는 이와 같은 수술정보를 저장할 수 있다.
영상결합부(150)는 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상과 영상변환부(140)에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환부영상의 결합 여부를 선택할 수 있다(S506).
영상결합부(150)에 의해 환자의 실제영상과 환부영상의 결합이 선택되면, 방향인식부(160)는 투명디스플레이(110)의 방향을 인식한다(S508). 이때, 방향인식부(160)는 투명디스플레이(110)를 통해 투과되는 환자의 실제영상에 대하여 특정 위치에서 환자의 실제영상으로 향하는 방향을 기준방향으로 설정하며, 투명디스플레이(110)의 변화된 위치에서 환자의 실제영상으로 향하는 방향과 기준방향의 차이에 기초하여 투명디스플레이(110)의 방향의 변화를 인식할 수 있다. 이 경우, 환자는 위치의 변화가 없는 것으로 가정한다. 또는, 방향인식부(160)는 자이로스코프(gyroscope) 센서를 통해 구현될 수도 있다. 즉, 투명디스플레이(110)의 안경테 내에 자이로스코프 센서를 설치하여 투명디스플레이(110)의 방향을 인식할 수도 있다.
환부영상수신부(130)는 환부영상저장부(120)로부터 환자의 환부영상을 수신한다(S510). 이때, 환부영상수신부(130)는 환부영상저장부(120)로부터 방향인식부(160)에 의해 인식된 방향에 대응하는 환자의 환부영상을 수신하는 것이 바람직하다.
영상변환부(140)는 환자영상수신부(130)를 통해 수신되는 환자의 환부영상을 반투명의 영상으로 변환한다(S512). 이때, 영상변환부(140)는 환자의 환부영상에 대한 색의 속성값을 조절하여 반투명의 영상으로 변환할 수 있다. 즉, 영상변환부(140)는 환부영상의 명도, 채도, 색조의 속성값을 설정된 비율로 증감하여 환자의 환부영상을 반투명의 영상으로 변환할 수 있다. 이 경우, 영상변환부(140)는 반투명으로 변환된 환자의 환부영상을 다른 영상과 겹쳐 보았을 때 사용자가 환부영상 및 다른 영상을 모두 인지할 수 있는 범위 내에서 설정된 비율에 따라 환부영상의 명도, 채도, 색조의 속성값을 조절할 수 있으며, 이와 같은 비율은 실험적 또는 통계적으로 설정될 수 있다.
기준점설정부(170)는 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상으로부터 기준점을 설정한다(S514). 이때, 기준점설정부(170)는 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상 중에서 수술을 시행하고자 하는 환부의 특정위치를 기준점으로 설정할 수 있다.
대응위치검색부(180)는 영상변환부(140)에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환부영상으로부터 기준점설정부(170)에 의해 설정된 기준점에 대응하는 위치를 검색한다(S516).
영상결합부(150)는 영상변환부(140)에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상이 투명디스플레이(110)를 통한 환자의 실제영상과 일치되도록 결합하여 표시한다(S518). 이때, 영상결합부(150)는 기준점설정부(170)에 의해 환자의 실제영상에서 설정된 기준점과, 대응위치검색부(180)에 의해 환자의 환부영상에서 검색된 대응위치를 서로 일치시킴으로써 환부영상과 실제영상을 결합할 수 있다.
또한, 영상변환부(140)는 수술정보저장부(190)에 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 투명디스플레이(110)에 표시할 수 있다. 이때, 영상변환부(140)는 영상결합부(150)에 의해 환자의 환부영상과 실제영상이 결합되어 표시되는 부분 이외의 영역에 수술정보저장부(190)에 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 표시하는 것이 바람직하다.
100: 수술 유도영상 시스템
110: 투명디스플레이
120: 환부영상저장부
130: 환부영상수신부
140: 영상변환부
150: 영상결합부
160: 방향인식부
170: 기준점설정부
180: 대응위치검색부
190: 수술정보저장부

Claims (13)

  1. 안경형상으로 이루어진 투명디스플레이;
    CT(Computed Tomography), MRI(Magnetic Resonance Imaging), X-ray 중 적어도 하나를 이용하여 환자의 환부영상을 촬영하며, 촬영된 환자의 환부영상을 데이터베이스로 저장하는 환부영상저장부;
    상기 환부영상저장부로부터 환자의 환부영상을 수신하는 환부영상수신부;
    상기 환자영상수신부를 통해 수신되는 환자의 환부영상을 반투명의 영상으로 변환하는 영상변환부; 및
    상기 영상변환부에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상이 상기 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상과 일치되도록 결합하여 표시하는 영상결합부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환부영상저장부는 환자의 환부영상을 3차원 입체영상으로 촬영하여 저장하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투명디스플레이의 방향을 인식하는 방향인식부;
    를 더 포함하며, 상기 환부영상수신부는,
    상기 환부영상저장부로부터 상기 방향인식부에 의해 인식된 방향에 대응하는 환부영상을 수신하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상으로부터 기준점을 설정하는 기준점설정부; 및
    상기 영산변환부에 의해 변환된 환부영상으로부터 상기 기준점설정부에 의해 설정된 기준점에 대응하는 위치를 검색하는 대응위치검색부;
    를 더 포함하며, 상기 영상결합부는,
    상기 기준점설정부에 의해 설정된 기준점 및 상기 대응위치검색부에 의해 검색된 대응위치에 기초하여 환자의 환부영상과 실제영상을 결합하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    의료진에 의해 수립된 수술계획, 수술루트, 수술순서 중 적어도 하나를 포함하는 수술정보를 저장하는 수술정보저장부;
    를 더 포함하며,
    상기 영상변환부는 상기 수술정보저장부에 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 상기 투명디스플레이에 표시하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 영상변환부는,
    상기 영상결합부에 의해 환자의 환부영상과 실제영상이 결합되어 표시되는 부분 이외의 영역에 상기 수술정보저장부에 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 표시하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 영상결합부는,
    상기 영상변환부에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상을, 상기 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상에 선택적으로 결합하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 시스템.
  8. CT, MRI, X-ray 중 적어도 하나를 이용하여 환자의 환부영상을 촬영하여 데이터베이스로 저장하는 단계;
    상기 환부영상저장단계에 의해 저장된 환자의 환부영상을 수신하는 단계;
    상기 환자영상수신단계에 의해 수신되는 환자의 환부영상을 반투명의 영상으로 변환하는 단계; 및
    상기 영상변환단계에 의해 반투명의 영상으로 변환된 환자의 환부영상을 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상과 일치되도록 결합하여 표시하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 환부영상저장단계는 환자의 환부영상을 3차원 입체영상으로 촬영하여 저장하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 투명디스플레이의 방향을 인식하는 단계;
    를 더 포함하며, 상기 환부영상 수신단계는,
    상기 환부영상저장단계에 의해 저장된 데이터베이스로부터 상기 방향인식단계에 의해 인식된 방향에 대응하는 환부영상을 수신하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 투명디스플레이를 통한 환자의 실제영상으로부터 기준점을 설정하는 단계; 및
    상기 영산변환단계에 의해 변환된 환부영상으로부터 상기 기준점설정단계에 의해 설정된 기준점에 대응하는 위치를 검색하는 단계;
    를 더 포함하며, 상기 영상결합단계는,
    상기 기준점설정단계에 의해 설정된 기준점 및 상기 대응위치검색단계에 의해 검색된 대응위치에 기초하여 환자의 환부영상과 실제영상을 결합하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    의료진에 의해 수립된 수술계획, 수술루트, 수술순서 중 적어도 하나를 포함하는 수술정보를 저장하는 단계; 및
    상기 수술정보저장단계에 의해 저장된 수술정보를 반투명의 영상으로 변환하여 상기 투명디스플레이의 환자의 환부영상과 실제영상이 결합되어 표시되는 부분 이외의 영역에 표시하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 영상결합단계에 의한 환자의 실제영상과 환부영상의 결합 여부를 온/오프 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 유도영상 방법.


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