KR20150004538A - 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템 및 방법 - Google Patents

수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 방법에 있어서, 수술용 내비게이션의 전방영상을 실시간으로 획득하는 단계와, 상기 수술용 내비게이션을 통해 측정 영역 데이터를 획득하는 단계와, 상기 전방영상에 상기 측정 영역 데이터를 정합하는 단계와, 상기 측정 영역 데이터가 정합된 전방영상을 사용자에게 제공하는 단계 및 상기 사용자에 의해 상기 내비게이션의 설치방향을 설정하는 단계를 포함한다.

Description

수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SETTING MEASURING DIRECTION OF SURGICAL NAVIGATION}
본 발명은 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 수술용 내비게이션의 위치 선정을 위해 수술용 내비게이션의 측정 가능 범위를 제공할 수 있는, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수술 집행자가 수술용 도구 또는 프로브(probe)를 이동시키고, 이들의 위치를 설정하는 행위를 돕기 위해 외과 수술 특히 신경 관련 시술들에 종종 수술용 내비게이션 시스템(surgical navigational system)이 사용된다. 종래의 수술용 내비게이션 시스템은 반사체들(reflectors) 및/또는 마커들(markers)을 사용하여 환자의 해부구조(patient anatomy)의 수술 전 렌더링(preoperative rendering)에 대한 수술용 도구의 위치나 신체장기의 위치 정보를 제공한다.
그러나 기존 수술용 내비게이션의 경우, 사용자가 측정 범위를 시각적으로 확인할 방법이 없어 수술 또는 사용 중 내비게이션의 위치를 변경해야하는 일이 발생하였다. 이와 같은 문제를 보완하기 위해 내비게이션의 측정 방향 설정을 위한 레이저 포인터를 옵션으로 제공하는 제품이 개발되었다.
그러나 상기 레이저 포인터는 대략적인 방향만을 제공할 뿐, 내비게이션의 측정 가능 범위에 대한 구체적인 정보를 제공해주지 못하고 있다.
따라서, 수술 집행자가 수술 집행이나 설치 이후 다시 내비게이션을 이동시키는 번거로움 없이 내비게이션 시스템 사용 전에 사용 영역을 시각적으로 확인하여 내비게이션의 위치를 한 번에 설정할 수 있는 수술용 내비게이션 통합 시스템이 요구된다.
공개특허 10-2010-91866
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 사용자가 수술용 내비게이션을 사용 전에 수술용 내비게이션의 측정 가능 범위에 대한 정보를 제공해줄 수 있는 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 수술용 내비게이션의 측정방향 설정방법은 수술용 내비게이션의 전방영상을 실시간으로 획득하는 단계와, 상기 수술용 내비게이션을 통해 측정 영역 데이터를 획득하는 단계와, 상기 전방영상에 상기 측정 영역 데이터를 정합하는 단계와, 상기 측정 영역 데이터가 정합된 전방영상을 사용자에게 제공하는 단계 및 상기 사용자에 의해 상기 내비게이션의 설치방향을 설정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 측정 영역 데이터를 획득하는 단계는, 상기 내비게이션과 위치 측정 프로브를 통해 측정범위, 거리 중 적어도 하나인 3차원 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전방영상을 실시간으로 획득하는 단계는 상기 내비게이션에 인접한 위치에 장착된 비전센서, 카메라, 수술용 내시경 중 적어도 하나를 이용하여 입력되는 상기 전방영상을 획득할 수 있다.
본 발명의 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템은, 프로브의 위치에 기초하여 수술 대상에 대해 산출한 측정 범위, 거리를 포함하는 3차원의 측정 영역 데이터를 획득하는 수술용 내비게이션부와, 상기 수술용 내비게이션의 실시간 전방영상을 획득하는 비전 센서부 및 상기 전방영상에 상기 측정 영역 데이터를 정합하고, 상기 측정 영역 데이터가 정합된 전방영상을 결과로서 모니터에 출력하여 사용자에게 제공하는 PC부를 포함한다.
본 발명의 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템 및 방법에 의하면, 사용자가 수술용 내비게이션을 사용 전에 수술용 내비게이션의 측정 가능 범위에 대한 구체적인 정보를 제공해줄 수 있다. 이에 따라, 수술 집행자가 수술 집행이나 설치 이후 다시 수술용 내비게이션을 이동시키는 번거로움 없이 수술용 내비게이션 사용 전에 사용 영역, 즉 측정 가능 범위 및 측정 방향을 시각적으로 확인하여 수술용 내비게이션의 위치를 한 번에 설정할 수 있다.
또한, 본 발명은 수술용 내비게이션을 기준으로 측정 범위를 제공하기 때문에 수술용 내비게이션의 측정 가능 범위의 오차를 감소시킬 수 있다.
더불어 멸균 환경에서 수술용 내비게이션의 위치 변동으로 인해 발생하는 멸균 환경 파괴의 위험 요소를 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 방법의 과정을 도시한 흐름도.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템 및 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템은, 수술용 내비게이션부(10), 비전 센서부(20) 및 PC부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
수술용 내비게이션부(10)는 MRI, CT, PET와 같은 의료용 이미지를 저장하고 있으며, 수술 중에 의사가 보고자하는 환자의 환부에 대응하는 이미지를 수술용 내비게이션부(10)에 마련된 모니터를 통해 보여주는 역할을 한다. 수술용 내비게이션부(10)는 프로브(probe, 11)를 포함한다. 프로브는 의사가 보고자하는 환자의 환부를 가리키는 도구이며, 의사가 환자의 환부에 프로브를 가져갈 때, 수술용 내비게이션(10)이 프로브(11)의 위치를 인식하여 상기 위치 정보를 수술용 내비게이션(10)에 제공하면, 수술용 내비게이션(10)이 상기 위치에 대응하는 이미지를 모니터 상에 나타내게 된다. 상기 위치 정보는 3차원 정보로서, 숫자 데이터로 제공될 수 있다. 이에 따라 수술용 내비게이션(10)은 측정 영역 데이터를 획득할 수 있다. 즉, 측정 영역 데이터란 인식된 프로브의 위치에 기초하여 환부에 대해 산출한 측정 범위, 거리 등이라 할 수 있다.
사용자에 의한 수술 내비게이션(10) 사용 전에 위치 측정 프로브(11)와 수술용 내비게이션부(10)를 사용하여 위치 측정이 가능한 측정 영역 데이터를 획득하여 PC부(30)로 전송한다.
비전 센서부(20)는 수술용 내비게이션(10)이 바라보는 방향, 즉 전방의 실시간 영상을 촬영하는 수단으로 2차원 영상을 제공할 수 있다. 비전 센서부(20)는 수술용 내비게이션(10)에 일체형 또는 분리형으로 구성될 수 있다. 비전 센서부(20)는 수술용 내비게이션(10)의 전방 영상을 촬영할 수 있도록 수술용 내비게이션(10) 본체에 인접하게 장착될 수 있다. 비전 센서부(20)는 사용자에 의한 수술 내비게이션(10) 사용 전에 촬영한 수술용 내비게이션(10)의 전방 영상을 PC부(30)로 전송한다.
수술용 내비게이션(10)과 비전 센서부(20)는 연산 실행화면, 연산 결과화면 등을 출력하는 모니터를 포함하는 PC부(30)에 데이터 통신이 가능하도록 연결된다.
PC부(30)는 비전 센서부(20)로부터 획득한 전방영상에 수술용 내비게이션(10)으로부터 획득한 측정 영역 데이터를 정합하고, 상기 측정 영역 데이터가 정합된 전방영상을 결과로서 모니터에 출력하여 사용자에게 영상으로 제공할 수 있다.
즉, PC부(30)는 비전 센서부(20)로부터 획득한 2D의 전방영상 내에 수술용 내비게이션(10)을 통해 획득한 3D 측정 영역 데이터를 정합하여 제공한다. 이는 3D 측정 영역 데이터와 2D 전방영상의 공간 좌표의 정합을 통해 구현될 수 있다. 수술용 내비게이션(10)의 측정 방향과 비전 센서부(20)의 전방 영상의 획득 방향을 정합시킬 수 있다.
구체적으로 PC부(30)는 수술용 내비게이션(10)의 3차원 데이터를 비전 센서부(20)로부터 획득한 전방 영상 위에 3차원 박스 형태로 표시하여 모니터에 출력할 수 있다. 이에 따라 사용자는 상기 모니터에 출력된 전방 영상에 기초하여 수술용 내비게이션(10)의 측정 방향을 설정할 수 있다.
PC부(30)는 이동통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC, 핸드-헬드(hand-held) PC, 휴대 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player :PMP), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant : PDA), 노트북, 전자 책(Electronic-Book) 단말기 등이 될 수 있다.
언급한 바와 같이 본 발명의 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템에 의하면, 사용자가 수술용 내비게이션을 사용 전에 수술용 내비게이션의 측정 가능 범위에 대한 구체적인 정보를 제공해줄 수 있다. 이에 따라, 수술 집행자가 수술 집행이나 설치 이후 다시 수술용 내비게이션을 이동시키는 번거로움 없이 수술용 내비게이션 사용 전에 사용 영역, 즉 측정 가능 범위 및 측정 방향을 시각적으로 확인하여 수술용 내비게이션의 위치를 한 번에 설정할 수 있다.
또한, 본 발명은 수술용 내비게이션을 기준으로 측정 범위를 제공하기 때문에 수술용 내비게이션의 측정 가능 범위의 오차를 감소시킬 수 있다.
더불어 멸균 환경에서 수술용 내비게이션의 위치 변동으로 인해 발생하는 멸균 환경 파괴의 위험 요소를 해소할 수 있다.
도 2는 본 발명에 있어서, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 방법의 전 과정을 도시한 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 따른 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 방법은 도 1을 통해 설명한 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템에 의해 각각의 단계가 수행될 수 있다.
단계 210에서 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템은 비전 센서부(20)로부터 촬영된 수술용 내비게이션의 전방영상을 실시간으로 획득하고, 획득한 전방영상을 PC부(30)로 전송한다.
즉, 비전 센서부(20)는 수술용 내비게이션(10)이 바라보는 방향, 즉 전방의 실시간 영상을 촬영하고, 이를 2차원 영상으로 제공한다. 비전 센서부(20)는 수술용 내비게이션(10)에 일체형 또는 분리형으로 구성될 수 있다. 다시 말하면, 210 단계에서 비전 센서부(20)는 사용자에 의한 수술 내비게이션(10) 사용 전에 촬영한 수술용 내비게이션(10)의 전방 영상을 PC부(30)로 전송한다.
단계 220에서 수술용 내비게이션(10)을 통해 측정 영역 데이터를 획득하고, 획득한 측정 영역 데이터를 PC부(30)에 전송한다.
즉, 수술용 내비게이션(10)은 프로브에 의해 인식된 위치정보에 대응하는 3차원 정보인 측정 영역 데이터를 획득한다. 측정 영역 데이터란 인식된 프로브의 위치에 기초하여 환부에 대해 산출한 측정 범위, 거리 등이라 할 수 있다.
230 단계에서 PC부(30)는 비전 센서부(20)로부터 획득한 전방영상에 수술용 내비게이션부(10)를 통해 획득한 측정 영역 데이터를 정합한다.
즉, PC부(30)는 비전 센서부(20)로부터 획득한 2D의 전방영상 내에 수술용 내비게이션(10)을 통해 획득한 3D 측정 영역 데이터를 정합한다. 이는 3D 측정 영역 데이터와 2D 전방영상의 공간 좌표의 정합을 통해 구현될 수 있다. 수술용 내비게이션(10)의 측정 방향과 비전 센서부(20)의 전방 영상의 획득 방향을 정합시킬 수 있다.
240 단계에서 PC부(30)는 측정 영역 데이터가 정합된 전방영상을 모니터를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 이를 통해 사용자는 측정 영역 데이터가 정합된 전방영상에 기초하여 수술용 내비게이션의 측정 가능 범위를 설정할 수 있고, 이에 따라 수술용 내비게이션의 설치방향을 결정할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 비전 센서와 수술용 내비게이션을 연동하여 수술용 내비게이션의 측정 가능 범위를 측정함으로써, 사용자가 수술용 내비게이션을 설치하여 사용 도중 다시 수술용 내비게이션을 이동시키는 번거로움 없이, 수술용 내비게이션의 사용 전에 수술용 내비게이션의 설치 위치 및 방향을 한 번에 설정할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템 및 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 수술용 내비게이션부
20: 비전 센서부
30: PC부

Claims (9)

  1. 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 방법에 있어서,
    수술용 내비게이션의 전방영상을 실시간으로 획득하는 단계;
    상기 수술용 내비게이션을 통해 측정 영역 데이터를 획득하는 단계;
    상기 전방영상에 상기 측정 영역 데이터를 정합하는 단계;
    상기 측정 영역 데이터가 정합된 전방영상을 사용자에게 제공하는 단계; 및
    상기 사용자에 의해 상기 내비게이션의 설치방향을 설정하는 단계를 포함하는, 수술용 내비게이션의 측정방향 설정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 영역 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 수술용 내비게이션과 위치 측정 프로브를 통해 측정범위, 거리 중 적어도 하나를 3차원 데이터로 획득하는, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전방영상을 실시간으로 획득하는 단계는,
    상기 내비게이션에 인접한 위치에 장착된 비전센서, 카메라, 수술용 내시경 중 적어도 하나를 이용하여 입력되는 2차원 전방영상을 획득하는, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전방영상에 상기 측정 영역 데이터를 정합하는 단계는,
    3차원 상기 측정 영역 데이터와 2차원 상기 전방영상의 공간 좌표를 정합하는, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정방법.
  5. 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템에 있어서,
    프로브의 위치에 기초하여 수술 대상에 대해 산출한 측정 범위, 거리를 포함하는 3차원의 측정 영역 데이터를 획득하는 수술용 내비게이션부;
    상기 수술용 내비게이션의 실시간 전방영상을 획득하는 비전 센서부; 및
    상기 전방영상에 상기 측정 영역 데이터를 정합하고, 상기 측정 영역 데이터가 정합된 전방영상을 결과로서 모니터에 출력하여 사용자에게 제공하는 PC부를 포함하는, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비전 센서부는,
    상기 수술용 내비게이션에 인접한 위치에 장착된 비전센서, 카메라, 수술용 내시경 중 적어도 하나로 구비되는, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 비전 센서부는,
    상기 수술용 내비게이션의 전방영상을 2차원 데이터로 획득하는, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 PC부는,
    3차원 상기 측정 영역 데이터와 2차원 상기 전방영상의 공간 좌표를 정합하는, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 PC부는,
    상기 수술용 내비게이션의 측정 방향과 상기 비전 센서부의 영상 획득 방향을 정합하는, 수술용 내비게이션의 측정 방향 설정 시스템.
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