KR20160098138A - 로봇 수술 시스템, 그 제어방법 - Google Patents

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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/06—Control stands, e.g. consoles, switchboards
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/04—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate against air-raid or other war-like actions
    • E04H9/10—Independent shelters; Arrangement of independent splinter-proof walls

Abstract

본 발명의 일측면에 의하면, 수술부위의 이미지를 획득하는 제 1 이미지 획득 수단 및 수술부위 바깥의 이미지를 획득하는 제 2 이미지 획득 수단; 상기 제 1 이미지 획득 수단 및 제 2 이미지 획득 수단에서 전송되는 이미지를 표시하는 표시수단; 수술로봇; 및 상기 수술로봇을 조정하기 위한 콘솔; 상기 제 2 이미지 획득 수단의 위치좌표를 감시하며, 당해 제 2 이미지 획득 수단의 움직임을 미리 지정된 특정 좌표영역 밖으로 제한하여 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제 2 이미지 획득 수단은, 이미지 캡쳐부 및 당해 이미지 캡쳐부를 공간좌표상에서 이동시키는 이동부를 구비한 것을 특징으로하는 로봇수술 시스템이 제공된다.

Description

로봇 수술 시스템, 그 제어방법 {Robotic surgery system, method for controlling the same}
본 발명의 일측면은, 로봇 수술 시스템, 로봇 수술 시스템의 제어방법에 관련한다.
오늘날 예컨대 다빈치(등록상표)를 비롯하여 다양한 로봇수술 시스템이 개발되어 수술에 활용되고 있다. 좀더 구체적으로는, 예를 들어 수술의가 콘솔을 조작하여 수술로봇을 조정함으로써 원격으로 수술을 수행 가능하다. 이러한 로봇수술 시스템은 매우 정교한 조작을 요하는 수술에 적용가능하다는 등의 장점을 갖고 있는 반면 여러 가지 단점도 함께 가지고 있다.
좀더 구체적으로는, 종래 기술에 의한 로봇수술 시스템은 환자를 위해서 양질의 수술을 제공할 수 있는 기술에 초점을 맞추어 개발되어 있어, 로봇수술 시스템을 조작하여 수술을 수행하는 수술의(surgeon)의 안전에 대한 기술개발은 미흡한 상태이다. 예를 들어 콘솔을 조작하여 수술을 수행하는 수술의는 콘솔에서 제공하는 수술부위 영상을 보기 위해서 콘솔의 아이피스에 눈을 근접 혹은 밀착시킨 상태로 앉아 있게된다. 따라서 수술의 본인의 주변 이미지는 제공받지 못한 무방비 상태에 장기간 노출되게 된다. 한편 수술실에는 수술인력뿐 아니라 의과대학 학생, 간호 실습생, 외부 참관자 등 다양한 사람이 출입을 하게 되는데, 만일 이 상태에서 주변 인물중 한 사람이 당해 수술의를 뒤에서 공격할 경우, 또는 돌발상황으로 인해 자신도 모르게 수술의를 건드릴 경우, 수술에만 집중하고 있는 수술의로서는 속수무책으로 당할 수 밖에 없는 실정이며, 이로 인해 수술의에 의해 원격조정되고 있는 수술기구가 원치않는 방향으로 급격히 움직여서 환자에게 위해를 가할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 수술의가 효과적으로 수술을 수행 가능한 로봇수술 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 로봇 수술 시스템을 제어하는 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 의하면, 수술부위의 이미지를 획득하는 제 1 이미지 획득 수단 및 수술부위 바깥의 이미지를 획득하는 제 2 이미지 획득 수단; 상기 제 1 이미지 획득 수단 및 제 2 이미지 획득 수단에서 전송되는 이미지를 표시하는 표시수단; 수술로봇; 및 상기 수술로봇을 조정하기 위한 콘솔; 상기 제 2 이미지 획득 수단의 위치좌표를 감시하며, 당해 제 2 이미지 획득 수단의 움직임을 미리 지정된 특정 좌표영역 밖으로 제한하여 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제 2 이미지 획득 수단은, 이미지 캡쳐부 및 당해 이미지 캡쳐부를 공간좌표상에서 이동시키는 이동부를 구비한 것을 특징으로하는 로봇수술 시스템이 제공된다.
상기 미리 지정된 특정 좌표영역은, 미리 지정된 수술도구 이동 영역을 포함할 수 있다. 상기 제 2 이미지 획득 수단은, 상기 수술 로봇에 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, 수술로봇, 당해 수술 로봇을 조정하기 위한 콘솔, 수술부위의 이미지를 획득하는 제 1 이미지 획득 수단; 수술부위 바깥의 이미지를 획득하는 제 2 이미지 획득 수단; 상기 제 1 및 제 2 이미지 획득 수단에서 전송되는 이미지가 표시되는 표시부, 및 제어부를 구비한 로봇수술 시스템에 있어서, 제어부에서 수행하는 제어방법으로서, 당해 제 2 이미지 획득 수단의 위치좌표를 감시하는 단계; 및 상기 위치좌표와 미리 지정된 특정 영역의 좌표범위를 비교하는 단계를 포함하며, 당해 제 2 이미지 획득 수단의 움직임을 미리 지정된 특정 영역 밖으로 제한하여 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇수술 시스템의 제어방법을 제공한다. 상기 미리 지정된 특정 좌표영역은, 미리 지정된 수술도구 이동 영역을 포함할 수 있다. 상기 제 2 이미지 획득 수단은 상기 수술로봇에 구비될 수 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, 상기 제어방법이 로봇 수술 시스템에서 수행되도록 하는 소프트웨어 프로그램이 기록되는 컴퓨터 판독가능 매체를 제공한다.
본 발명의 일측면에 의하면, 수술로봇을 조정하는 (외부 충격에) 지극히 민감한 콘솔과 이를 실제로 조작하는 수술의를 외부로부터 물리적으로 보호하여 안전한 수술이 진행될 수 있도록 한다. 또한 이와 같이, 수술의가 환자로부터 격리된 상황에서도 수술 환자, 주변 인력, 수술기구 준비상태, 적출물의 상태, 출혈 상태 등 수술부위 주변의 이미지를 효과적으로 수득하여, 그 정보를 통해서 원활하게 수술을 진행할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 수술로봇을 나타내는 예시도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 콘솔을 나타내는 예시도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 표시부를 나타내는 예시도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정 실시 형태에 대해 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 아래와 같다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술로봇(20)은 수술기구가 장착가능한 로봇암(arm)과, 수술부위의 이미지를 획득하는 제 1 이미지 획득 수단(28), 및 수술부위 바깥의 이미지를 획득하는 제 2 이미지 획득 수단(26)을 구비한다. 상기 제 2 이미지 획득 수단은, 비데오 카메라 등 실제로 이미지를 촬영가능한 이미지 캡쳐부(24) 및 당해 이미지 캡쳐부를 3 차원 공간좌표상에서 이동시키는 이동부(22)를 구비할 수 있다. 본 예에 있어서 이동부는, 도시한 바와 같이, 2 개의 관절을 구비한 로봇암이며, 로봇암의 동작은 콘솔을 조작하는 수술의가 원격으로 조정가능하도록 설계된다. 따라서 로봇암의 선단(ending)에 장착된 이미지 캡쳐부(24)의 공간좌표 및 줌 인, 줌 아웃 등을 수술의가 콘솔을 조작하여 조정하도록 할 수 있다. 구체적으로는, 풋마우스 또는 시선 감지장치, 음성 인식장치 등 다양한 기술을 활용하여 조정하도록 설계될 수 있다.
구체적인 예를 들면, 수술보조인력이 수술기구를 떨어뜨린다거나, 갑자기 발작을 일으켜서 실신한다거나 하는 등의 돌발상황, 또는 적출된 암조직의 상태, 출혈양 등 수술부위 바깥의 이미지를 획득하고 관찰하기 위하여 상기 제 2 이미지 획득 수단(26)이 효과적으로 활용될 수 있다. 따라서 수술의는, 수술부위의 이미지 뿐 아니라, 그 주변에서 벌어지는 제반 상황에 대한 이미지를 효과적으로 볼 수 있다. 그 외에도 예컨대, 광섬유를 사용하는 내시경과 동일한 구조물을 제 2 이미지 획득 수단(26)으로 활용가능하다.
이러한 구성을 천장에 설치되는 통상적인 CCTV 와 비교해 본다면, 수술부위 주변의 이미지를 더욱 가까운 거리 및 원하는 위치에서, 그리고 환자 주변에 배치된 의료인력 등에의해 시야방해를 받지 않고, 효과적으로 수득할 수 있다. 본 발명에 있어, 이미지 캡쳐부를 공간좌표상에서 이동시키는 이동부란, 이동부와 이미지 캡쳐부가 결합된 결합지점의 위치좌표자체가 공간좌표상에서 이동가능한 것을 의미하는 것이지, 예컨대 고정된 지점을 중심으로 회전하는 통상의 CCTV 와 같이, 단순히 결합지점을 중심으로 회전하거나 기울어지는 기능만을 구비한 장치를 의미하는 것이 아니다.
도 2, 도 3 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템은, 수술 로봇을 조정하기 위한 콘솔(10)을 포함하며, 상기 콘솔은, 통상의 콘솔의 기본 구성에 더하여, 상기 제 2 이미지 획득 수단에서 전달되는 이미지를 표시하는 표시수단(13)을 구비한다(도 3 의 (A)). 표시수단에는 LCD, AMOLED 등 다양한 표시장치가 활용가능하다. 물론 당해 표시수단(13)은 아이피스를 통해서 볼 수 있는 내부영상의 형태로 제공될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템은, 상기 콘솔(10) 및 당해 콘솔을 조작하는 수술의를 둘러싸며 외부로부터 격리하여 보호하는 보호 케이스부(30)를 구비하며, 상기 보호 케이스부는, 수술의가 출입가능하며 외부인의 출입을 통제가능한 출입구(32)를 구비할 수 있다. 상기 보호 케이스부(30)는 예컨대 투명한 플라스틱으로 제조될 수 있다. 이는 지면에 단단히 고정되어 외부로부터의 만약의 공격에 견딜 수 있도록 설계된다. 또한 상기 보호 케이스부(30)에는 충격감지 경보장치가 장착되어, 외부로부터 물리적인 공격이 가해질 경우, 이를 감지하여 경보를 발생시키도록 제작할 수 있다.
상기 출입구(32)에는 비밀번호를 입력하는 잠금장치(33)와 손잡이(34)가 구비될 수 있다. 이로 인해 수술의는 수술을 받는 환자와는 물리적으로 격리된 상태가 되어 버리지만, 상술한 제 2 이미지 획득 수단을 통하여 수술부위 주변에서 발생하는 제반 상황을 파악한다. 그 외에도 스피커 및 마이크를 통하여 수술 환자 주변의 의료인력과 음성으로 대화할 수 있도록 설계가능함은 물론이다. 이로 인하여, 수술의는 외부공격으로부터 물리적으로 보호를 받게 되어, 이에 대한 염려없이 수술에 집중할 수 있게 된다.
그 외에도, 보호케이스의 내면에 상기 표시수단(13)이 구비되어 수술의가 콘솔의 위로 시선을 옮겨서 볼 수 있도록 제작할 수 있는 등 (도 3 의 (B)), 제 2 이미지 획득 수단에서 전송되는 이미지를 표시하는 표시 수단이, 상기 보호 케이스부 내부 공간 어느 위치에도 구비될 수 있다. 본 발명에 있어, 보호 케이스부 내부(혹은 내부 공간) 는 보호 케이스부로 둘러싸여지는 공간이고, 외부(혹은 외부 공간)는 보호 케이스부의 바깥 공간이다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇수술 시스템은, 상기 제 2 이미지 획득 수단의 위치좌표를 감시하며, 당해 제 2 이미지 획득 수단(26)의 움직임을 미리 지정된 특정 좌표영역 밖으로 제한하여 제어하는 제어부를 더 구비할 수 있다. 제어부는 프로세서 및 (ROM, RAM 을 비롯한) 기억장치 등을 포함하여 구성될 수 있다. 좀더 구체적으로는, 도 3 과 같이, 수술도구 이동 영역(점선 직선)을 미리 지정하고, 이 공간내에는 상기 제 2 이미지 획득 수단(26)이 진입되지 않도록 그 움직임을 제한하도록 설정할 수 있다. 즉, 우선 제어부에서는 상기 제 2 이미지 획득 수단의 현재 위치좌표를 실시간으로 감시한다. 본 예의 경우, 상기 제 2 이미지 획득 수단의 여러 부위 중에서도 외부로 돌출되는 부위로서, 선단 및 2 개의 관절부위(점선 원)의 위치좌표를 계속적으로 감시하며, 미리 지정된 특정 영역의 위치좌표의 범위와 비교한다. 만일 예컨대 제 2 이미지 획득 수단(26)의 선단의 위치가 미리 지정된 특정 영역내에 진입하였거나 일정 거리 내로 근접하였다고 판단되면 그 순간, 알림음을 발생시키며 상기 선단의 위치를 상기 특정 영역밖으로 이동시키거나 정지시키도록 할 수 있다. 상기 미리 지정된 특정 영역은 수술 도구 이동영역일 수 있으며, 이는, 예컨대 수술 기구가 로봇암에 장착된 상태에서 당해 수술 기구 및 로봇암이 일반적으로 움직이는 좌표영역 범위로서, 사용자 혹은 관리자가 미리 지정하여 설정할 수 있다. 그외에 다른 범위의 공간좌표 영역을 특정 영역으로 설정할 수 있음은 물론이다. 이로 인해, 수술진행중 제 2 이미지 획득 수단(26)이 다른 수술도구와 충돌하는 불편을 방지할 수 있다. 상기 제어부는 콘솔의 외부에 구비될 수 있고, 콘솔 혹은 수술 로봇과 일체형으로 구비될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 수술부위의 이미지를 획득하는 제 1 이미지 획득 수단 및 수술부위 바깥의 이미지를 획득하는 제 2 이미지 획득 수단;
    상기 제 1 이미지 획득 수단 및 제 2 이미지 획득 수단에서 전송되는 이미지를 표시하는 표시수단;
    수술로봇;
    상기 수술로봇을 조정하기 위한 콘솔; 및
    상기 제 2 이미지 획득 수단의 위치좌표를 감시하며, 당해 제 2 이미지 획득 수단의 움직임을 미리 지정된 특정 좌표영역 밖으로 제한하여 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제 2 이미지 획득 수단은, 이미지 캡쳐부 및 당해 이미지 캡쳐부를 공간좌표상에서 이동시키는 이동부를 구비한 것을 특징으로하는 로봇수술 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 미리 지정된 특정 좌표영역은,
    미리 지정된 수술도구 이동 영역을 포함하는 것을 특징으로하는 로봇수술 시스템.
  3. 수술로봇, 당해 수술 로봇을 조정하기 위한 콘솔, 수술부위의 이미지를 획득하는 제 1 이미지 획득 수단; 수술부위 바깥의 이미지를 획득하는 제 2 이미지 획득 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 이미지 획득 수단에서 전송되는 이미지가 표시되는 표시부, 및 제어부를 구비한 로봇수술 시스템에 있어서, 제어부에서 수행하는 제어방법으로서,
    당해 제 2 이미지 획득 수단의 위치좌표를 감시하는 단계; 및
    상기 위치좌표와 미리 지정된 특정 영역의 좌표범위를 비교하는 단계를 포함하며,
    당해 제 2 이미지 획득 수단의 움직임을 미리 지정된 특정 영역 밖으로 제한하여 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇수술 시스템의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 미리 지정된 특정 좌표영역은,
    미리 지정된 수술도구 이동 영역을 포함하는 것을 특징으로하는 로봇수술 시스템의 제어방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 기재된 제어방법이 로봇 수술 시스템에서 수행되도록 하는 소프트웨어 프로그램이 기록되는 컴퓨터 판독가능 매체.
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