KR20140080694A - 치료기기 제어장치 및 이를 이용한 치료 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 치료기기를 제어하는 치료기기 제어장치에 있어서, 대상체의 고해상도 진단 영상과 상기 고해상도 진단 영상에 상응하는 시술 부위, 시술 방법 및 시술 범위가 저장된 저장부; 상기 시술 부위에 대한 실시간 진단 영상을 획득하는 실시간 영상 획득부; 상기 고해상도 진단 영상과 상기 실시간 진단 영상을 정합하여 단일 조합 진단 영상을 생성하는 단일 영상 조합부; 및 상기 시술 부위, 시술 방법 및 시술 범위에 대한 시술 정보를 치료기기에 전달하고, 상기 단일 조합 진단 영상을 모니터링하여 상기 치료기기가 상기 시술 범위를 벗어난 경우 상기 치료기기에 대한 제어 정보를 전달하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어장치를 제공한다. 따라서 본 발명은 고해상도 단일 조합 영상을 사용자에게 제공하고, 이를 기반으로 시술 정보에 상응하게 치료기기를 제어함으로써 시술의 효과를 증대시키는 효과가 있다.
Description
본 발명은 치료기기 제어장치 및 이를 이용한 치료 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고해상도의 진단 영상과 실시간 진단 영상을 정합하여 실시간의 고해상도 단일 조합 진단 영상을 생성하고, 이를 바탕으로 치료기기를 제어하는 치료기기 제어장치 및 이를 이용한 치료 시스템에 관한 것이다.
현재 산업용 또는 의료용에서 사용되는 진단 영상 장비들은 방사선 및 MRI를 이용한 영상을 만들어내는데, 상기 영상들은 상대적으로 초음파를 이용한 진단 영상에 비해 높은 해상도를 가지고 있다.
하지만 방사선 및 MRI를 이용한 진단 영상 장비는 초음파를 이용한 진단 영상 장비에 비해 고가인 단점을 가지고 있다. 그 외에도, 방사선을 활용하는 CT/X-ray의 진단 영상 장비는 방사선의 노출에 따른 피폭효과로 인해 실시간 진단 영상을 획득할 수 없다. MRI를 이용한 진단 영상 장비는 규모가 너무 크고 가격이 매우 높아서, 부분적 진단 영상을 취득하는데 한계가 있고 이동성도 제한된다. 광원을 이용한 진단 영상 장비는 높은 해상도를 가지는 반면에, 매질의 특성에 민감하고 투과율이 낮은 단점을 지니고 있다.
이에 비해 초음파를 이용한 진단 영상 장비는 인체에 거의 무해하고 소형화가 가능하다. 또한, 상기 초음파를 이용한 진단 영상 장비는 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어 대상체 내부의 영상을 실시간으로 의사에게 제공할 수 있으므로 의료 분야에서 매우 중요하게 사용되고 있다. 그러나 초음파 진단 영상은 신호대 잡음비가 낮기 때문에 CT 및 MRI 진단 영상보다 해상도가 낮고, 환자의 대상체의 전체 영상을 얻기 힘들어서 주위 영역의 영상도 포함할 수 없는 단점이 있다.
상기 문제점들을 해결하기 위해 초음파 영상과 CT 영상을 정합하는 기술들이 제시된 바 있다. 대한민국 공개특허공보 KR 2009-0127091 A의 정합 시스템(100)은 초음파 영상 형성부(110)의 초음파 영상과 CT 영상 형성부(120)의 CT 영상의 유사도에 의해 정합하는 기술을 제시하고 있으며, 대한민국 공개특허공보 KR 2007-0110965 A의 초음파 시스템(200)은 초음파 진단부(210)의 프로브의 위치정보와 사용자 입력부(240)로부터의 CT 영상의 병변 위치 정보에 기초하여 영상처리부(250)가 초음파 영상과 CT 영상을 중첩하는 기술을 제시하고 있다.
그러나 의료 진단 및 치료에서 실시간의 높은 해상도의 진단 영상이 제공될 필요성뿐만 아니라, 진단 및 치료를 실시간으로 동시에 수행할 수 있는 기기의 필요성이 대두됨에도 불구하고, 상기 대한민국 공개특허공보들은 진단과 치료 기능을 동시에 제공할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 고해상도 진단 영상과 실시간 진단 영상을 조합하여 시술자에게 실시간으로 높은 해상도의 단일 조합 진단 영상을 제공하는 치료기기 제어장치 및 치료 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 단일 조합 진단 영상을 기반으로 시술 정보에 상응하도록 치료기기의 제어가 가능한 치료기기 제어장치 및 치료 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 진단과 치료가 동시에 가능한 치료기기 제어장치 및 치료 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시의 일 측면에서, 본 발명은 치료기기를 제어하는 치료기기 제어장치에 있어서, 대상체의 고해상도 진단 영상과 상기 고해상도 진단 영상에 상응하는 시술 부위, 시술 방법 및 시술 범위가 저장된 저장부; 상기 시술 부위에 대한 실시간 진단 영상을 획득하는 실시간 영상 획득부; 상기 고해상도 진단 영상과 상기 실시간 진단 영상을 정합하여 단일 조합 진단 영상을 생성하는 단일 영상 조합부; 및 상기 시술 부위, 시술 방법 및 시술 범위에 대한 시술 정보를 치료기기에 전달하고, 상기 단일 조합 진단 영상을 모니터링하여 상기 치료기기가 상기 시술 범위를 벗어난 경우 상기 치료기기에 대한 제어 정보를 전달하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 고해상도 진단 영상, 실시간 진단 영상 및 단일 조합 진단 영상 중 적어도 어느 하나를 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 시술 방법과 시술 범위는 상기 시술 부위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 고해상도 진단 영상은2차원 또는 3차원의 CT 영상, MRI 영상, PET-CT 영상 또는 PET-MRI 영상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 치료기기 제어장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 실시간 진단 영상은 2차원 또는 3차원의 초음파 영상, 광 용상, 광 음향 영상 또는 비파괴 영상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 치료기기 제어장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 단일 조합 진단 영상은 치아 배열 순서에 따른 위치 정보를 활용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제어 정보는 상기 치료기기의 동작을 중단하는 정보 또는 상기 치료기기의 자세를 교정하는 정보인 것을 특징으로 하는 치료기기 제어장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 단일 조합 진단 영상은 실시간 갱신되는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어장치를 제공한다.
본 발명의 실시의 다른 측면에서, 본 발명은 대상체의 고해상도 진단 영상을 촬영하는 고해상도 영상 획득부; 상기 고해상도 진단 영상을 전송받아 치료기기를 제어하는 제1항의 치료기기 제어장치; 및 상기 치료기기 제어장치의 제어를 받아 시술을 하는 치료기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시의 또 다른 측면에서, 본 발명은 치료기기를 제어하는 치료기기 제어장치가 상기 치료기기를 제어하는 방법에 있어서, 고해상도 진단 영상을 제공받는 단계; 상기 고해상도 진단 영상에 상응하는 시술 부위, 시술 범위 및 시술 방법에 대한 시술 정보를 제공받는 단계; 상기 시술 부위에 대한 실시간 진단 영상을 획득하는 단계; 상기 고해상도 진단 영상과 상기 실시간 진단 영상을 정합하여 단일 조합 진단 영상을 생성하는 단계; 상기 시술 부위, 시술 방법 및 시술 범위에 대한 시술 정보를 치료기기에 전달하는 단계; 및 상기 단일 조합 진단 영상을 모니터링하여 상기 치료기기가 상기 시술 범위를 벗어난 경우 상기 치료기기에 대한 제어 정보를 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 시술 방법과 시술 범위는 상기 시술 부위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 단일 조합 진단 영상은 치아 배열 순서에 따른 위치 정보를 활용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 단일 조합 진단 영상은 실시간 갱신되는 것을 특징으로 하는 치료기기 제어방법을 제공한다.
본 발명은 고해상도 단일 조합 영상을 사용자에게 제공하고, 이를 기반으로 시술 정보에 상응하게 치료기기를 제어함으로써 시술의 효과를 증대시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 고해상도 단일 조합 영상을 사용자에게 제공하고, 이를 기반으로 시술 정보에 상응하게 치료기기를 제어함으로써 진단 및 치료를 동시에 수행하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 치료기기가 시술 중에 시술 범위 내에서 시술하는지 모니터링함으로써 시술의 오류를 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 초음파 영상과 CT 영상의 정합 시스템 및 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 초음파 영상과 외부 의료영상의 합성 영상을 디스플레이하기 위한 초음파 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기 제어장치의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기 제어장치의 디스플레이부의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기의 제어장치의 단일 영상 조합부의 조합 예시도를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기의 제어 방법 중 모니터링하여 시술 범위 이탈을 판단하는 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기의 제어 방법 중 단일 조합 진단 영상을 갱신하는 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 초음파 영상과 외부 의료영상의 합성 영상을 디스플레이하기 위한 초음파 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기 제어장치의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기 제어장치의 디스플레이부의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기의 제어장치의 단일 영상 조합부의 조합 예시도를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기의 제어 방법 중 모니터링하여 시술 범위 이탈을 판단하는 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기의 제어 방법 중 단일 조합 진단 영상을 갱신하는 흐름도를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기 제어장치의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 치료기기 제어장치는 저장부(310), 실시간 영상 획득부(320), 단일 영상 조합부(330), 제어부(340), 송신부(350) 및 디스플레이부(360)를 포함한다.
저장부(310)에는 고해상도 진단 영상, 실시간 진단 영상 및 단일 조합 진단 영상이 저장된다. 저장부(310)에는 시술 부위, 시술 범위 및 시술 방법에 관한 시술 정보가 데이터베이스화되어 저장된다. 저장부(310)에는 상기 제어부(340)에 의해 기록된 상기 시술 절차도 저장된다.
상기 시술 정보는 시술 부위, 시술 범위 및 시술 방법을 포함한다. 상기 시술 방법 및 상기 시술 범위는 상기 시술 부위에 따라 결정된다. 가령, 상기 시술 부위가 국소부에 해당하는 경우 상기 시술 범위는 좁을 것이고, 상기 시술 부위가 넓은 부위에 해당하는 경우 상기 시술 범위는 넓어진다. 치료기기(520)가 치아나 잇몸같은 신체 외부에 사용되는 경우와 신체 내부에 사용되는 경우에, 마취 여부 및 마취 범위 또는 치아의 절삭 및 신체의 투과 등과 같이 상기 시술 방법이 달라진다.
치과 관련 시술에 있어서, 상기 시술 정보의 상기 시술 부위는 치료해야할 해당 치아 또는 신경, 상기 시술 범위는 시술의 깊이(depth), 길이(length), 폭(width) 등을 의미하며, 상기 시술 방법은 신경치료, 임플란트, 상/하악골 신장 등을 의미한다.
상기 고해상도 진단 영상은 상기 대상체(예를 들어, 장기, 치아, 뼈 등)의 크기, 두께, 깊이, 높이, 색감, 위치 및 공간정보 등의 시술을 위하여 상기 대상체를 진단하는데 필요한 정보를 포함한다. 상기 고해상도 진단 영상은 2차원 또는 3차원의 CT 영상, MRI 영상, PET-CT 영상 또는 PET-MRI 영상 등 중 어느 하나이다.
상기 실시간 진단 영상은 상기 대상체(예를 들어, 장기, 치아, 뼈 등)의 크기, 두께, 깊이, 높이, 색감, 위치 및 공간정보 등의 시술을 위하여 상기 대상체를 진단하는데 필요한 정보를 포함한다. 상기 실시간 진단 영상은 2차원 또는 3차원의 초음파 영상, 광 용상, 광 음향 영상 또는 비파괴 영상 중 어느 하나이다.
상기 고해상도 진단 영상은 정적 영상이기 때문에, 실시간의 시술 진행의 확인이 어렵다. 상기 실시간 진단 영상은 국부적인 영상이기 때문에, 전체적인 시술 결과의 확인이 어렵다. 이에 반해, 상기 단일 조합 진단 영상은 전체적인 고해상도 진단영상에 실시간적인 실시간 진단 영상을 정합시킴으로써, 전체적인 시술 진행을 쉽게 알 수 있다.
실시간 영상 획득부(320)는 실시간적으로 피검자 또는 대상체의 부분 영상을 획득하기 위한 구성으로서, 대표적으로 초음파(ultrasonic) 영상 또는 광 영상, 광 음향 영상, 비파괴 영상 등을 획득할 수 있고 이 때 얻어지는 영상은 2차원 영상, 3차원 영상 및 슬라이스 영상을 포함한다. 실시간 영상 획득부(320)는 상기 초음파 프로브에서 상기 대상체로 초음파 신호를 발산하고 대상체로부터 반사되는 상기 초음파 신호를 수신함으로써, 상기 대상체에 대한 2차원 또는 3차원 초음파 영상을 구현한다. 실시간 영상 획득부(320)는 상기 실시간 진단 영상을 일정 부분으로 나누어 세그먼트(Segment)화한다. 실시간 영상 획득부(320)가 치과용으로 사용되는 경우, 덴탈용 초음파 프로브는 반사되는 신호를 수신하여 영상을 재구성하기 힘들 경우 프로브가 형태로 되어서 초음파 송신부와 수신부를 각각 구성하여 영상을 획득할 수 있다.
단일 영상 조합부(330)는 저장부(310)에 저장된 상기 고해상도 진단 영상과 실시간 영상 획득부(320)가 생성한 상기 실시간 진단 영상을 조합하여 단일 조합 진단 영상을 생성한다. 단일 영상 조합부(330)는 영상 비교부(331), 영상 정합부(332) 및 단일 영상 추출부(333)를 포함한다. 영상 비교부(331)는 상기 고해상도 진단 영상 및 상기 실시간 진단 영상을 비교 및 분석하고 정적인 상기 고해상도 진단 영상에서 동적인 상기 실시간 진단 영상이 해당하는 위치를 찾는다. 즉, 상기 고해상도 진단 영상에 상기 실시간 진단 영상의 위치, 공간 정보 및 크기 등을 기준으로 상기 두 영상을 정합(Matching)할 위치를 찾는다. 치료기기(520)가 치과치료에 사용되는 경우, 상기 정합할 위치는 치아 배열 순서에 따라 정해질 수 있다. 영상 정합부(332)는 상기 정합할 위치에 맞게 상기 고해상도 진단 영상에 상기 실시간 진단 영상을 정합한다. 단일 영상 추출부(333)는 상기 정합된 단일 조합 진단 영상을 추출하여 제어부(340)의 요청에 따라 이를 전송한다. 영상을 정합하는 방법에 있어서, 단일 영상 조합부(330)는 상기 두 영상을 세그먼트(Segment, 일정한 픽셀의 조합 단위)단위로 구성하고 유사도를 기반으로 정합(Matching)을 시도한다. 상기 유사도는 상호상관(Cross correlation)법, 상호 정보(Mutual information)법, SSID(Sum of squared intensity difference)법 등을 이용하여 검출될 수 있다.
또한, 단일 영상 조합부(330)는 상기 단일 조합 진단 영상을 지속적으로 갱신한다. 상세하게, 이전의 단일 조합 진단 영상에 현재의 실시간 진단 영상을 정합하여 현재의 단일 조합 진단 영상을 생성하여 갱신한다. 상기 갱신은 상기 실시간 진단 영상의 변화량 또는 미리 설정된 주기에 따라서 자동으로 이루어진다.
상기 단일 조합 진단 영상은 세그먼트(Segment)단위로 구성되며, 상기 세그먼트의 기준은 사용자에 의해 설정된다. 상기 단일 조합 진단 영상이 세그먼트로 구분되는 이유는, 시술 진행 또는 시술 정도에 의하여, 상기 동적인 실시간 진단 영상이 해당 시술 부위에서 상기 정적인 고해상도 진단 영상과 다르기 때문이다. 따라서 단일 영상 조합부(330)가 상기 실시간 진단 영상을 시술 부위와 세그먼트로 구분하여 업데이트 하면, 최소의 시간으로 상기 단일 조합 진단 영상을 생성할 수 있다. 세그먼트(Segment)가 크면 클수록 단일 영상 조합부(330)의 정합 속도가 빨라지나 영상의 품질이 낮아질 수 있으므로 시술자에 의해 크기조절이 이루어진다.
제어부(340)는 저장부(310), 실시간 영상 획득부(320), 단일 영상 조합부(330), 송신부(350), 디스플레이부(360) 및 치료기기(520)를 제어한다.
제어부(340)는 단일 영상 조합부(330)가 상기 단일 조합 진단 영상을 생성하도록 제어한다. 제어부(340)는 상기 생성된 단일 조합 진단 영상, 상기 실시간 진단 영상 및 단일 영상 조합부(330)가 갱신한 단일 조합 진단 영상을 단일 영상 조합부(330)로부터 전송받는다.
제어부(340)는 단일 영상 조합부(330)를 모니터링한다. 상세하게, 치료기기(520)가 상기 시술 정보에 상응하는 시술 범위를 벗어나는지 판단하고 치료기기(520)에 제어 정보를 전송한다. 상기 제어 정보는 상기 시술 정보를 바탕으로 구성된 치료기기(520) 제어 명령어로서, 치료기기(520)의 동작을 중단하거나 자세를 교정하는 정보를 포함한다. 가령, 치료기기(520)가 시술 범위를 벗어난 경우 치료기기(520)가 멈추도록 제어하거나 수동 또는 자동으로 치료기기(520)를 원래 시술 범위로 조정하도록 제어한다. 이 때, 제어부(340)는 알람(alarm) 또는 경고 신호를 시술자에게 제공할 수도 있다. 상기 알람 또는 경고 신호는 소리, 깜박임, 영상 제공 등 여러 가지 형태일 수 있다.
제어부(340)는 치료기기(520)가 상기 대상체의 시술을 마친 경우, 다른 시술 부위 또는 다른 시술 범위가 있는지 판단하고 있으면 상기 다른 시술 부위 또는 다른 시술 범위로 치료기기(520)를 이동하도록 제어한다.
제어부(340)는 상기 고해상도 진단 영상을 바탕으로 시술 절차를 단계별로 기록하고, 상기 기록을 저장부(310)에 저장한다. 여기서, 시술 절차 기록에 있어서, 상기 고해상도 진단영상 정보를 바탕으로 하는 이유는, 고해상도 진단 영상은 전체적인 영상을 획득할 수 있는데 비해 실시간 진단 영상은 부분(국부)적인 영상만 제공되므로 실시간 진단 영상으로는 전체적인 시술 절차 계획을 수립하기 어렵기 때문이다. 상기 저장된 시술 정보들은 제어부(340)를 통해 상기 제어 정보로 변환되고, 종국적으로 치료기기(520)를 제어하는데 활용된다. 제어부(340)는 상기 단일 조합 진단 영상의 갱신에 따라서 시술자에 의해 초기 시술 절차를 보정할 수도 있다.
제어부(340)는 상기의 제어기능 이외에도, 단일 영상 조합부(330)로부터 상기 단일 조합 진단 영상을 전송받고 이를 저장부(310)에 데이터베이스화 시킨다. 제어부(340)는 송신부(350)를 제어함으로써, 상기 고해상도 진단 영상을 전송받을 수 있다. 제어부(340)는 상기 시술 정보, 상기 고해상도 진단 영상, 상기 실시간 진단 영상 또는 상기 단일 조합 진단 영상을 외부기기로 전송할 수 있다. 또한, 제어부(335)는 디스플레이부(360)을 제어함으로써, 상기 시술 정보, 상기 고해상도 진단 영상, 상기 실시간 진단 영상 또는 상기 단일 조합 진단 영상을 출력할 수 있다.
송신부(350)는 외부기기와 통신을 한다. 송수신부(350)는 상기 고해상도 진단 영상을 상기 외부기기로부터 전송받거나, 상기 시술 정보, 상기 고해상도 진단 영상, 상기 실시간 진단 영상 또는 상기 단일 조합 진단 영상을 상기 외부기기로 전송한다.
디스플레이부(360)은 상기 고해상도 진단 영상, 상기 실시간 진단 영상 및 상기 단일 조합 진단 영상을 출력한다. 디스플레이부(360)은 하나의 영상만을 활성화하여 화면 전체에 표시한다. 상기 실시간 진단 영상은 백그라운드로 디스플레이부(360)에서 항상 실시간 동작 중이다. 디스플레이부(360)는 치료기기 제어장치의 다양한 기능을 설정하는 구성을 포함하고 있다. 디스플레이부(360)의 자세한 기능은 추후 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기 제어장치의 디스플레이부의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 디스플레이부(360)은 고해상도 진단 영상 표시부(410), 실시간 진단 영상 표시부(420), 단일 조합 진단 영상 표시부(430) 및 기능 설정부(440)를 포함한다.
고해상도 진단 영상 표시부(410)는 방사선 또는 MRI 등의 소스를 이용하여 생성한 상기 고해상도 진단 영상을 표시한다.
실시간 진단 영상 표시부(420)는 초음파 또는 광 등의 소형화 가능한 소스를 이용하여 생성한 상기 실시간 진단 영상을 표시한다.
단일 조합 진단 영상 표시부(430)는 단일 영상 조합부(330)가 조합한 상기 단일 조합 진단 영상을 표시한다.
기능 설정부(440)는 디스플레이 설정에 관한 사용자 입력이 가능한 구성이다. 기능 설정부(440)는 SETUP(441), AUTO(443), UPDATE(445), WINDOW(447) 및 SELECT(449)를 포함한다.
SETUP(441)는 본 발명의 기능을 설정한다. 예를 들어, Segment 단위 설정, 영상 출력 설정 및 치료기기의 제어장치 제반적인 설정을 담당한다.
AUTO(443)는 피검자 또는 대상체의 시술 부위, 시술 범위 및 시술 방법 등에 따라 설정되는 기본 또는 최적의 영상 출력 설정을 담당한다.
UPDATE(445)는 정적 고해상도 진단영상(4300)의 갱신 주기를 설정하는 것으로써, 시술 부위, 시술 범위 및 시술 방법 등에 따라 설정한다.
WINDOW(447)는 현재 보여지는 각 표시부(410, 420 및 430)를 선택적으로 보여지게 하거나, 창의 개수를 단계별로 보여지도록 한다.
SELECT(449)는 시술자가 각각의 설정들을 입력(예를 들어, On 또는 Off로 표시)하는 구성이다. 시술자가 설정을 입력하는 수단인 SELECT(449)는 키보드, 스위치, 트랙볼(track ball), 터치스크린이 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 고해상도 영상 획득부(510)는 피검자 또는 대상체의 전체적인 고해상도 진단 영상을 획득하기 위한 구성으로서, CT(Computerized tomography), X-ray, MRI(Magnetic resonance imager) 등의 영상을 획득할 수 있다. 이 때 얻어지는 영상은 2차원 영상, 3차원 영상 및 슬라이스 영상을 포함한다. 고해상도 영상 획득부(510)는 시술 중에 최소한의 영상을 획득하며, 일반적으로, 시술 전 1번의 영상 획득을 이루는 형태일 것이다. 고해상도 영상 획득부(510)는 치과용으로 사용되는 경우, 덴탈 CT 또는 3D-Xray 영상을 생성 및 획득할 수 있다. 고해상도 영상 획득부(510)는, 단일 영상 조합부(320)가 상기 고해상도 진단 영상에 상기 실시간 진단 영상을 정합시키도록 하기 위하여, 상기 고해상도 진단 영상을 일정 부분으로 나누어 세그먼트(Segment)화한다.
치료기기(520)는 제어부(340)의 제어를 받아 상기 시술 정보에 따라 시술을 수행한다. 치료기기(520)는 시술 중에 사용되는 치료기기(520)로서, 외과 시술기기 또는 덴탈용 초음파 치료기기(520)가 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기의 제어장치의 단일 영상 조합부의 조합 예시도를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 치료기기 제어장치는 사람의 치아를 포함한 얼굴 하부를 포함하는 고해상도 진단 영상(610)과 시술의 대상이 되는 실시간 진단 영상(620)을 정합한다. 정합된 상기 단일 조합 진단 영상(630)은 시술의 대상이 되는 부분을 포함하는 치아 전체 화면(635) 및 시술의 대상이 되는 부분(625)으로 구성된다. 치아 전체 화면(635)는 고해상도 진단 영상(610)에 해당하고, 시술의 대상이 되는 부분은 실시간 진단 영상(620)에 해당한다. 시술자는 단일 조합 진단 영상(630)을 보면서 시술을 수행한다. 이렇게, 상기 실시간 진단 영상에 해당하는 치아 부분이 상기 고해상도 진단 영상에 매칭되고, 상기 단일 조합 진단 영상에 나타나게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기의 제어 방법 중 모니터링하여 시술 범위 이탈을 판단하는 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, S701단계에서, 상기 치료기기의 제어장치는 상기 고해상도 진단 영상을 획득한다. 단일 영상 조합부(330)는 CT, X-RAY 및 MRI와 같은 고해상도 진단 영상을 외부로부터 수신하고 제어부(340)는 상기 고해상도 진단 영상을 저장부(310)에 저장한다.
S703단계에서, 상기 치료기기의 제어장치는 상기 시술 정보를 획득한다. 송신부(350)는 상기 시술 정보를 외부로부터 수신한다. 상기 시술 정보는 시술 부위, 시술 범위 및 시술 방법을 포함하고 상기 시술 범위 및 상기 시술 방법은 상기 시술 부위에 따라 결정된다. 제어부(340)는 상기 시술 정보를 저장부(310)에 저장한다. 상기 시술 정보는 상기 치료기기를 제어하는데 사용된다.
S705단계에서, 상기 치료기기의 제어장치는 상기 실시간 진단 영상을 획득한다. 초음파 영상 또는 광 영상, 광 음향 영상 또는 비파괴 영상 등을 획득하는 실시간 영상 획득부(320)는 대상체의 국부적인 시술 부위를 실시간으로 계속적으로 획득한다. 제어부(340)는 상기 실시간 진단 영상을 저장부(310)에 저장한다. 상기 실시간 진단 영상은 단일 조합 진단 영상을 조합하거나 시술자가 시술 상황을 모니터링 하는데 사용된다.
S707단계에서, 상기 치료기기의 제어장치는 상기 단일 조합 진단 영상을 생성한다. 단일 영상 조합부(330)는 상기 고해상도 진단 영상과 상기 실시간 진단 영상을 비교 분석하여, 위치, 공간 및 크기 등을 기준으로 상기 두 영상을 정합시킴으로써, 상기 단일 조합 진단 영상을 생성한다. 상기 위치는, 치과 치료의 경우, 치아 배열 순서를 활용하여 생성될 수 있다.
S709단계에서, 상기 치료기기의 제어장치의 제어부(340)는 상기 시술 정보를 로드 한다.
S711단계에서, 상기 치료기기의 제어장치는 상기 시술 정보에 따라 시술한다. 제어부(340)는 독출된 상기 시술 정보에 상응하게 제어 정보를 생성하고 치료기기(520)에 상기 제어 정보를 전송함으로써, 치료기기(520)의 동작을 제어하여 시술한다.
S713단계에서, 상기 치료기기의 제어장치는 상기 단일 조합 진단 영상을 기준으로 상기 치료기기가 설정된 시술 범위 내에서 동작하고 있는지 판단한다.
S715단계에서, 상기 치료기기의 제어장치는 치료기기(520)가 시술 범위 외이면 치료기기(520)를 멈춘다. 제어부(340)는 치료기기(520)가 상기 시술 범위를 이탈했으면 상기 제어 정보를 치료기기(520)로 전송하여 동작을 멈추도록 제어한다. 또한, 제어부(340)는 알람 또는 경고 신호를 시술자에게 제공할 수도 있다. 상기 알람 또는 경고 신호는 소리, 깜박임, 영상 제공 등 여러 가지 형태일 수 있다.
S717단계에서, 상기 치료기기의 제어장치는 치료기기(520)가 원 시술 범위로 돌아오도록 치료기기(520)의 시술 위치를 조정한다. 제어부(340)는 치료기기(520)에 자세를 교정하는 제어 정보를 보내어 상기 시술 위치를 조정한다. 이후, 시술 위치가 조정되어 상기 시술 범위를 벗어나지 않게 되면, 제어부(340)는 치료기기(520)가 시술 범위 내에서 재동작하도록 제어한다.
S719단계에서, 상기 치료기기의 제어장치는 상기 치료기기가 시술 범위 내에 있으면 상기 시술 부위의 상기 시술 범위에 대한 시술을 완료한다.
S721단계에서, 상기 치료기기의 제어장치의 제어부(340)는 다른 시술 부위 또는 다른 시술 범위가 존재하는지 판단한다.
S723단계에서, 상기 치료기기의 제어장치의 제어부(340)는 상기 다른 시술 부위 또는 상기 다른 시술 범위가 존재하면 상기 다른 시술 부위 또는 다른 시술 범위로 치료기기(520)를 제어하여 이동시킨다. 그 후, 상기 다른 시술 부위 또는 상기 다른 시술 범위에 상응하는 새로운 시술 정보를 새로이 획득하여 그 이후 단계를 반복한다.
S725단계에서, 상기 치료기기의 제어장치의 제어부(340)는 상기 다른 시술 부위 및 상기 다른 시술 범위가 존재하지 않으면 시술을 종료한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 치료기기의 제어 방법 중 단일 조합 진단 영상을 갱신하는 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, S801단계에서, 단일 영상 조합부(330)는 제어부(340)로부터의 갱신 제어를 받으면, 이전의 단일 조합 진단 영상을 로드하여 보관한다.
S803단계에서, 단일 영상 조합부(330)는 실시간 영상 획득부(320)로부터 현재의 실시간 진단 영상을 로드한다.
S805단계에서, 단일 영상 조합부(330)는 상기 이전의 단일 조합 진단 영상에 상기 현재의 실시간 진단 영상을 정합한다. 단일 영상 조합부(330)는 두 영상의 정합시 모든 영상을 갱신하는 것이 아니라, 상기 현재의 실시간 진단 영상에 의해 변화가 있는 세그먼트(segment)만을 갱신하여 최소의 시간으로 갱신한다. 이 때, 상기 현재의 단일 조합 진단 영상의 갱신 주기는 자동 또는 수동의 방법이 사용된다. 자동 갱신 주기는 실시간 진단영상의 변화량 또는 일정 시간이 될 수 있다. 수동 갱신 주기는 시술자의 입력이 될 수 있다.
S807단계에서, 단일 영상 조합부(330)는 새로운 상기 현재의 단일 조합 진단 영상을 제어부(340)로 전송하고, 제어부(340)는 상기 현재의 단일 조합 진단 영상을 디스플레이부(360)를 통해 표시한다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
300 : 치료기기 제어장치
310 : 저장부
320 : 실시간 영상 획득부
330 : 단일 영상 조합부
340 : 제어부
350 : 송신부
360 : 디스플레이부
310 : 저장부
320 : 실시간 영상 획득부
330 : 단일 영상 조합부
340 : 제어부
350 : 송신부
360 : 디스플레이부
Claims (13)
- 치료기기를 제어하는 치료기기 제어장치에 있어서,
대상체의 고해상도 진단 영상과 상기 고해상도 진단 영상에 상응하는 시술 부위, 시술 방법 및 시술 범위가 저장된 저장부;
상기 시술 부위에 대한 실시간 진단 영상을 획득하는 실시간 영상 획득부;
상기 고해상도 진단 영상과 상기 실시간 진단 영상을 정합하여 단일 조합 진단 영상을 생성하는 단일 영상 조합부; 및
상기 시술 부위, 시술 방법 및 시술 범위에 대한 시술 정보를 치료기기에 전달하고, 상기 단일 조합 진단 영상을 모니터링하여 상기 치료기기가 상기 시술 범위를 벗어난 경우 상기 치료기기에 대한 제어 정보를 전달하는 제어부;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고해상도 진단 영상, 실시간 진단 영상 및 단일 조합 진단 영상 중 적어도 어느 하나를 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 시술 방법과 시술 범위는 상기 시술 부위에 따라 결정되는 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고해상도 진단 영상은 2차원 또는 3차원의 CT 영상, MRI 영상, PET-CT 영상 또는 PET-MRI 영상 중 어느 하나인 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 실시간 진단 영상은 2차원 또는 3차원의 초음파 영상, 광 용상, 광 음향 영상 또는 비파괴 영상 중 어느 하나인 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 단일 조합 진단 영상은 치아 배열 순서에 따른 위치 정보를 활용하여 생성되는 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 정보는 상기 치료기기의 동작을 중단하는 정보 또는 상기 치료기기의 자세를 교정하는 정보인 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어장치.
- 제1항에 있어서,
상기 단일 조합 진단 영상은 실시간 갱신되는 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어장치.
- 대상체의 고해상도 진단 영상을 촬영하는 고해상도 영상 획득부;
상기 고해상도 진단 영상을 전송받아 치료기기를 제어하는 제1항의 치료기기 제어장치; 및
상기 치료기기 제어장치의 제어를 받아 시술을 하는 치료기기를 포함하는 것
을 특징으로 하는 치료 시스템. - 치료기기를 제어하는 치료기기 제어장치가 상기 치료기기를 제어하는 방법에 있어서,
고해상도 진단 영상을 제공받는 단계;
상기 고해상도 진단 영상에 상응하는 시술 부위, 시술 범위 및 시술 방법에 대한 시술 정보를 제공받는 단계;
상기 시술 부위에 대한 실시간 진단 영상을 획득하는 단계;
상기 고해상도 진단 영상과 상기 실시간 진단 영상을 정합하여 단일 조합 진단 영상을 생성하는 단계;
상기 시술 부위, 시술 방법 및 시술 범위에 대한 시술 정보를 치료기기에 전달하는 단계; 및
상기 단일 조합 진단 영상을 모니터링하여 상기 치료기기가 상기 시술 범위를 벗어난 경우 상기 치료기기에 대한 제어 정보를 전달하는 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어방법.
- 제10항에 있어서,
상기 시술 방법과 시술 범위는 상기 시술 부위에 따라 결정되는 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어방법.
- 제10항에 있어서,
상기 단일 조합 진단 영상은 치아 배열 순서에 따른 위치 정보를 활용하여 생성되는 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어방법.
- 제10항에 있어서,
상기 단일 조합 진단 영상은 실시간 갱신되는 것
을 특징으로 하는 치료기기 제어방법.
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