KR20160131635A - 바늘 안내 시스템 및 ct 이미지 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바늘 안내 시스템 및 CT 이미지 표시 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 호흡 측정값 표시부와 CT 영상 표시부, 바늘 기울기 표시부를 구비하여 환자의 병부에 정확하게 바늘이 안내되도록 하는 바늘 안내 시스템 및 CT 이미지 표시 장치에 관한 것이다.
이에 의하여, 바늘의 기울기나 바늘의 위치를 정확히 알 수 있고, 지속적으로 호흡을 측정하며 환자의 호흡에 맞추어 정확한 위치로 바늘을 삽입할 수 있도록 하기 때문에 요구되는 시술자의 수 및 시술 시간을 줄이고, 그에 따라 환자나 시술자의 방사선 피폭을 줄일 수 있고, 합병증을 대폭으로 줄일 수 있다. 또한 시술비용이 절감됨에 따라서 경제적인 효과도 거둘 수 있다.

Description

바늘 안내 시스템 및 CT 이미지 표시 장치{Needle Guiding System And CT Image Display Apparatus}

본 발명은 바늘 안내 시스템 및 CT 이미지 표시 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 호흡 측정값 표시부와 CT 영상 표시부, 바늘 기울기 표시부를 구비하여 환자의 병부에 정확하게 바늘이 안내되도록 하는 바늘 안내 시스템 및 CT 이미지 표시 장치에 관한 것이다.

폐의 엑스레이 상으로 폐암 등의 소견이 발견되면, 생검용 바늘을 찔러넣고 폐 조직을 일부 채취하여 생검을 하였다. 이때 폐의 경우 초음파 측정이 불가능하여 엑스레이나 CT에 의존하여 생검 위치를 파악하여야 한다. 그러나 엑스레이나 CT를 수차례 촬영하게 되면 환자나 시술자의 방사선 피폭량이 많아지는 문제가 있다. 따라서 CT나 엑스레이 촬영 횟수를 최소화할 수 있도록 정확한 위치로 바늘을 찔러야 한다. 이를 위해 종래에는 시술 어시스턴트가 각도계를 이용하여 생검용 바늘의 x축, z축 방향 각도를 시술자에게 알려주어 최대한 정확한 위치 및 방향으로 바늘이 삽입되도록 하였다. 그러나 어시스턴트의 시야각에 따라 생검용 바늘의 보이는 각도가 달라지기 때문에 각도가 부정확한 경우가 있고, 또한 반드시 어시스턴트가 있어야 하며 시술자만으로는 생검이 불가능하다는 단점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 CT 기기 앞에 레이저를 이용한 가이드 시스템을 구비하거나, 바늘에 전자석을 이용한 가이드 시스템을 구비하는 경우, 적외선을 이용한 가이드 시스템, 카메라를 이용한 가이드 시스템, 환자의 몸에 그리드 타입 장치를 부착하여 가이드하는 시스템, 자이로스코프타입의 각도계를 구비하여 바늘을 가이드하는 시스템들이 있었다. 그러나 이러한 시스템의 경우 상당히 고가이며, 환자가 지속적으로 숨을 쉬는 상태에서 병소의 위치도 달라지기 때문에 안내된 위치로 정확히 삽입한다 하여도 바늘이 병소가 아닌 정상 세포를 찔러 들어갈 염려가 있었다.

폐는 사람이 숨을 들이쉬고 내쉼에 따라 수축, 팽창하게 되는데, 그에 따라서 폐 내의 암세포의 위치도 달라지게 된다. 따라서 폐의 크기가 암세포의 위치를 확인하기 위해 촬영된 때와 유사한 때에 생검용 바늘을 삽입하여야 정확한 암세포의 위치로 바늘이 삽입될 수 있다.

일본 공개특허공보 특개 2009-279290호는 수술중인 GUI의 생체정보 모니터, 3축 단면화상, 술구를 포함한 실시간 촬상단면을 포함하는 MRI 장치를 개시하고 있다. 그러나, MRI의 경우 강한 자장 때문에 수술용 바늘로 스테인레스강과 같은 재료로 만들어진 바늘을 사용할 수 없으며, 자장의 영향을 받지 않는 나이티놀 재료로 만들어진 바늘을 사용해야하며, 이 경우 일반 스테인레스 강에 비해 가격이 100배 이상 비싸진다는 단점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0093603호에는 바늘에 바늘표시부를 구비 하여 바늘의 위치와 각도를 확인할 수 있는 초음파 장비가 개시되어 있으나, 폐의 경우 초음파 장비로는 확인할 수 없다는 문제가 있었다.

대한민국 특허출원 10-2013-110707 일본 공개특허공보 특개2009-279290호 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0093603호

본 발명은 시술자가 바늘의 기울기나 바늘의 위치를 알 수 있도록 표시하여 주는 기울기 표시부 및 환자의 호흡 상태를 알 수 있게 표시하여 주는 호흡값 표시부를 구비하여 정확한 위치로 바늘이 삽입되어 용이하게 신체 장기의 생검이나 고주파 치료, 저주파 치료 등을 할 수 있도록 하는 바늘 안내 시스템 및 CT 이미지 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 환자의 호흡 정도를 수치화하여 측정할 수 있는 제1 호흡 측정기, 환자의 호흡 정도를 수치화하여 측정할 수 있으며, 제1 호흡 측정기와 착용 위치 또는 방향이 상이한 제2 호흡 측정기, 환자의 호흡 정도를 수치화한 호흡 측정값을 표시하는 제1 표시부, 환자의 특정 단면에 대한 CT 이미지를 표시하는 제2 표시부 및 외부로부터 환자의 특정 단면 내부로 찔러지는 바늘의 삽입 각도를 표시하는 제3 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바늘 안내 시스템을 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 제1 호흡 측정기는 환자에게 횡방향으로 부착되고, 제2 호흡 측정기는 환자에게 종방향으로 부착되는 것을 특징으로 하는 바늘 안내 시스템을 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 제2 표시부는 환자의 제1 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제1 CT 이미지와, 제1 호흡 상태와는 다른 환자의 제2 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제2 CT 이미지와 각 호흡 상태에서의 제1 호흡 측정기와 제2 호흡 측정기의 호흡 측정값을 바탕으로 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지를 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 바늘 안내 시스템을 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 제2 표시부는 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지 상에 삽입 각도 및 특정 단면을 기준으로의 상대적인 위치를 토대로 생성한 가상의 바늘 이미지를 정합하여 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 바늘 안내 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 환자의 제1 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제1 CT 이미지와, 제1 호흡 상태와는 다른 환자의 제2 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제2 CT 이미지와 각 호흡 상태에서의 환자의 호흡 정도를 적어도 두 방향에서 측정하여 수치화한 호흡 측정값을 바탕으로 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지를 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 CT 이미지 표시장치를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 적어도 두 방향에서 측정한 환자의 호흡 측정값을 실시간으로 표시하는 호흡값 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 CT 이미지 표시장치를 제공한다.

또한 본 발명의 다른 일 예로, 외부로부터 환자의 특정 단면 내부로 찔러지며 기울기 센서와 위치 센서가 부착된 바늘을 부가적으로 포함하고, 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지 상에 바늘의 삽입 각도 및 특정 단면을 기준으로의 상대적인 위치를 토대로 생성한 가상의 바늘 이미지를 정합하여 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 CT 이미지 표시장치를 제공한다.

본 발명이 제공하는 바늘 안내 시스템 및 CT 이미지 표시 장치는 바늘의 기울기나 바늘의 위치를 정확히 알 수 있고, 지속적으로 호흡을 측정하며 환자의 호흡에 맞추어 정확한 위치로 바늘을 삽입할 수 있도록 하기 때문에 요구되는 시술자의 수 및 시술 시간을 줄이고, 그에 따라 환자나 시술자의 방사선 피폭을 줄일 수 있고, 합병증을 대폭으로 줄일 수 있다. 또한 시술비용이 절감됨에 따라서 경제적인 효과도 거둘 수 있다.

또한 본 발명이 제공하는 바늘 안내 시스템 및 CT 이미지 표시 장치는 복수의 호흡 측정기를 구비하여, 복식 호흡이나 흉식 호흡 또는 복식 호흡과 흉식 호흡을 상이한 비율로 하는 호흡과 같이, 어떤 호흡을 하더라도 두가지 호흡을 측정해서 각 호흡 레벨별로 표준 위치값을 다수 확보하여 두가지 움직임에 대하여 좀 더 실제 위치와 최대한 비슷한 값을 표시하여 측정의 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바늘 안내 시스템의 구성요소를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 구체적인 일 실시 예를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바늘(400)을 확대하여 나타낸 사시도
도 4는 바늘(400)의 센싱 부재(410)가 센싱하는 기울기 축을 나타내는 개념도,
도 5는 각 표시부(10, 20, 30)가 컴퓨터(100)의 디스플레이를 통하여 실시되는 모습을 간략히 나타낸 개념도,
도 6a와 도6b는 각 표시부(10, 20, 30)가 디스플레이를 통하여 실시될 수 있는 일부 경우를 간략히 나타낸 개념도,
도 7a은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 바늘 안내 시스템의 실시 모습을 나타낸 개념도,
도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바늘 안내 시스템이 구비하는 호흡 측정기의 개략도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바늘 안내 시스템을 이용하여 시술자가 바늘 안내를 받는 과정을 나타낸 순서도,
도 9는 각 표시부(10, 20, 30)가 하나의 디스플레이에 표시되는 모습을 상세히 나타낸 개념도,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지를 표시하여 주어 바늘(400)의 삽입을 안내하는 과정을 나타낸 순서도,
도 11a, 도11b는 각 호흡 상태에서의 병소의 이동 모습을 상세히 나타낸 개념도,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 시술 과정을 나타낸 개념도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예 및 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 명세서에서, 도면의 가독성을 위하여 도면상 대응되는 구조이거나 동일한 구성임이 용이하게 확인될 수 있는 경우 및 설명과 관계없는 부분에는 일부 도면상의 부호를 생략하였다. 또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 직접적 연결 및 간접적 연결을 모두 의미할 수 있으며 유선적 연결 및 무선적 연결을 모두 의미할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바늘 안내 시스템의 구성요소를 나타낸 블록도이다. 바늘 안내 시스템(1)은 제1 표시부(10), 제2 표시부(20), 제3 표시부(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 제1 표시부(10)는 환자의 호흡 정도를 수치화한 값인 호흡 측정값을 표시한다. 제2 표시부(20)는 환자의 특정 단면, 즉 병부나, 검사 부위를 포함하는 환자 신체의 특정 단면에 대한 CT 이미지를 표시하여 준다. 제3 표시부(30)는 검사 등을 위하여 환자의 특정 단면 내부, 즉 신체 내부로 찔러지는 바늘의 삽입 각도를 표시하여 준다.

도 2는 본 발명의 구체적인 일 실시 예를 나타낸 블록도이다. 본 발명의 바늘 안내 시스템(1)은 컴퓨터(100)에 의하여 실시될 수 있는데 이에 대해 상세히 설명한다. CT(computed tomography) 촬영기(300)는 검사가 필요한 환자의 병부를 촬영하여 병부의 횡단면상을 획득한다. CT 촬영기는 일반적으로 컴퓨터 시스템과 연결되어 데이터를 처리하고 영상으로 표시하는데 본 발명에서의 CT 촬영기(300) 역시 컴퓨터(100)와 연결될 수 있으며 컴퓨터(100)는 CT 촬영기(300)의 영상을 처리하고 제2 표시부(20)를 통하여 표시하여 주며 CT 촬영기(300)를 제어하는 역할을 담당할 수 있다. 시술자는 제2 표시부(20)에 표시된 환자의 횡단면상으로 검사 대상인 병소를 볼 수 있게 되며 이로써 병소의 위치를 파악할 수 있게 된다. 바늘(400)은 환자의 병부에 삽입되어 그 말단이 병소까지 도달하게 되며, 궁극적으로는 병소의 조직 샘플을 채취하는 역할을 한다. 바늘(400)은 본 발명의 일 실시 예에 따라 자신의 기울기를 측정할 수 있도록 기울기 센서를 포함하는 센서 부재(410)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 또한 실시 예에 따라 통신 모듈(420)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 시술 시에 있어 센서 부재(410)가 바늘의 기울기를 측정하여 통신 모듈(420)을 통하여 컴퓨터(100)로 전송을 하면 컴퓨터(100)는 이 정보를 제3 표시부(30)로 보내어 그 기울기, 즉 바늘(400)의 삽입 각도를 표시하게 된다.

호흡 측정기(200)는 주로 대상 환자의 몸에 착용하는 형태로 사용되며 환자의 호흡의 정도를 수치로 표현하여 주는 장치이다. 호흡 측정기(200)로는 현재 의료계에서 널리 쓰이는 어느 장치를 써도 무방할 것이며 특정 환자에 대한 상대적인 값을 측정할 수 있는 것만으로도 충분하다. 예를 들면, 흉부 압박형 호흡 측정기를 사용할 수 있다. 흉부 압박형 호흡 측정기는 벨트의 형태로 환자의 흉부에 둘러 착용하며 혈압계와 동일한 원리로, 벨트를 압박하는 정도를 수치로 표현해준다. 즉 벨트 내에 압력 센서 등을 구비하여, 환자가 숨을 들이쉬어 흉부가 팽창할 때는 팽창 압력에 의해 압력 센서가 가압되고, 숨을 내쉬며 흉부가 수축할 때는 팽창 압력이 줄어들어 압력 센서를 가압하는 정도가 낮아지게 된다. 이 때 압력 센서에 의해 측정된 압력에 따라 호흡 측정기(200)는 예를 들어 환자의 호흡 정도를 0~99까지의 수치로 나타내어 줄 수 있다. 호흡정도를 측정하는 방법은 상기와 같은 방식 뿐만 아니라 호흡에 따라 횡경막의 둘레가 늘었다 줄었다 하는 정도를 전도성고무를 벨트로 만들어서 저항값이나 전압, 전류가 바뀌는 정보를 이용하여 측정 할 수도 있고 RF 방식을 이용하여 호흡 측정을 하는 방식을 사용할 수도 있고 전자석을 가슴에 부착하여 측정할 수도 있고, 정전용량 센서를 이용할 수도 있고, 광학센서를 이용하여 측정 할 수도 있으며 이러한 기능의 장치들은 모두 호흡 측정기(200)로 사용될 수 있다고 할 것이다.

바람직하게는, 호흡 측정기(200)는 제1 호흡 측정기(210)와 제2 호흡 측정기(220)를 포함한다. 제1 호흡 측정기(210)와 제2 호흡 측정기(220)는 서로 환자에 부착되는 위치와 방향을 달리하여 환자의 호흡 정도를 더욱 정밀하게 측정할 수 있게 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바늘(400)을 확대하여 나타낸 사시도이다. 바늘(400)은 바늘부(430)를 구비하고 있는데 이는 생검이나 치료 등을 위하여 환자의 몸에 직접 삽입되는 부위이다. 바늘부는 그 삽입 목적에 따라 고주파 치료용 바늘일 수 있으며 냉각 치료용 바늘일 수도 있는 등 현재 의료계에서 쓰이는 삽입 도구를 의미하며 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 또한 바늘(400)은 통신 모듈(420)을 구비하고 있는데 통신 모듈(420)은 컴퓨터(100)와 연결되어 추후 설명할 센서 부재(410)에서 측정되는 측정값들을 컴퓨터(100)로 송신하는 역할을 한다. 즉 예를 들어, 데이터 전송 케이블, WiFi 모듈, 블루투스 모듈 또는 Zig bee 등 유사 무선통신방식을 이용한 데이터 송수신 장치가 될 수 있다. 여기서 바늘(400)은 시술자에 의하여 자유롭게 조작될 것이 요구되므로 통신 모듈(420)은 무선으로 측정 데이터를 전송하는 것이 바람직하다.

또한 바늘(400)은 센싱 부재(410)를 구비하고 있는데 센싱 부재(410)는 기울기 센서가 구성되어 있어 바늘(400)의 기울기를 측정할 수 있다. 그 외에도 시술자가 바늘(400)을 잡고 시술하기 위한 손잡이의 역할을 할 수 있다. 일반적으로 공간에서의 기울기는 공간상의 3축을 기준으로 회전하는 정도로 나타낼 수 있는데 도4에서 표시하였듯이 본 발명에서의 경우 누워있는 환자를 기준으로 머리 쪽 방향(x축), 수직 상단 방향(y축), 마지막으로 CT 촬영기(300)의 스캔 영역 방향(z축)을 기준으로 기울기를 감지할 수 있다고 할 것이다. 한편 센싱 부재(410)는, 바늘을 안내하기 위한 센서로 기울기 센서 이외에 별도로 전자기 센서 등의 위치를 감지할 수 있는 센서를 선택적으로 구비할 수 있다. 이렇게 위치 감지 센서를 추가적으로 구비한다면 결국 바늘(400)의 기울기는 물론 특정 지점으로부터의 상대적 위치, 바람직하게는 CT 촬영한 환자의 특정 단면을 기준으로의 상대적인 위치까지 센싱할 수 있다. 이렇게 센싱된 수치들은 모두 통신 모듈(420)을 통하여 컴퓨터(100)로 전송되며 컴퓨터(100)는 이를 제3 표시부(30)에 표시될 수 있으며, 제3 표시부(30)를 보며 시술자는 바늘(400)의 기울기 및 현재 위치를 실시간으로 보며 병소에 바늘(400)을 정확히 삽입시킬 확률을 크게 높일 수 있다. 제3 표시부(30)에 표시되는 기울기는 x축 기울기, 즉 바늘의 끝단에서 도4의 x축과 평행하게 선을 그어 그 평행선을 회전축으로 하여 바늘(400)이 얼마 각도로 회전하였는지를 나타내는 수치만으로도 충분히 시술자에게 삽입 각도로서 표시될 수 있을 것이며 이에 더하여 z축 기울기, 즉 즉 바늘의 끝단에서 도4의 z축과 평행하게 선을 그어 그 평행선을 회전축으로 하여 바늘(400)이 얼마 각도로 회전하였는지를 나타내는 수치도 바늘의 삽입 각도로 표시될 수 있다.

도 5는 제1 표시부(10), 제2 표시부(20), 제3 표시부(30)가 컴퓨터(100)의 디스플레이를 통하여 실시되는 모습을 간략히 나타낸 개념도이다. 제1 표시부(10)에는 제1 호흡 측정기 및 제2 호흡 측정기에서 측정된 환자의 호흡 측정값이 표시되어 있으며 제2 표시부(20)에는 환자의 특정 단면에 대한 CT 이미지가 표시되어 있다. 제3 표시부(30)에는 바늘(400)의 삽입 각도(기울기)가 두 개의 축을 기준으로 측정되어 표시되어 있다. 환자에 대한 바늘 삽입 시술이 필요한 경우, 시술자는 각 표시부(10, 20, 30)를 보고 바늘 삽입 지점 및 각도에 대한 안내를 받을 수 있다. 호흡 측정값이 표시되는 제1 표시부(10)의 역할 및 효과는 추후 설명한다.

도 6a는 제1 표시부(10), 제2 표시부(20), 제3 표시부(30)가 모두 하나의 디스플레이 장치(500)에 표시되는 모습을 도시한 개념도이며, 도6b는 제2 표시부(20)와 제3 표시부(30)를 하나의 디스플레이 장치(500)를 이용하여 표시되는 모습을 도시한 개념도이다. 이처럼 각 표시부(10, 20, 30)는 하나의 장치에 모두 한꺼번에 표시될 수도 있고 임의의 집합으로 묶여 따로 표시될 수도 있다.

도 7a은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바늘 안내 시스템의 실시 모습을 나타낸 개념도이다. 제1 표시부(10)는 호흡 측정기(200)와 유선으로 연결된 디스플레이에 표시되고 있는데 도시된 바와 같이 제1 표시부(10)는 CT 촬영기(300)에 누워 있는 환자가 볼 수 있도록 환자의 인근에 표시될 수 있으며 이에 더하여 도시된 바와는 다르나, 시술자도 호흡 측정값을 볼 수 있도록 컴퓨터(100)에 제1 표시부(10)가 중복적으로 구성될 수도 있다. 컴퓨터(100)의 제2 표시부(20)는 CT 촬영기(300)와 연결되어 환자의 특정 단면을 표시하고 있으며 제3 표시부(30)는 통신 모듈(미도시)에 의해 바늘(400)과 무선으로 연결되어 센싱 값을 무선으로 전송받아 표시하고 있다. 시술자는 제2 표시부(20) 및 제3 표시부(30)를 보고, 또는 추가적으로 제1 표시부(10)도 함께 보며 시술을 진행하는데 이하에서는 이에 대한 상세한 설명이 이어진다.

도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바늘 안내 시스템이 구비하는 호흡 측정기를 개략적으로 도시한 도면이다. 호흡 측정기(200)는 제1 호흡 측정기(210)와 제2 호흡 측정기(220)를 포함하며, 제1 호흡 측정기(210)는 환자의 흉곽에 횡방향으로, 제2 호흡 측정기(220)는 종방향으로 부착된다. 제1 및 제2 호흡 측정기(210, 220)는 각각 제1 및 제2 호흡 측정 센서(212, 222)를 구비하며, 호흡 측정 센서(212, 222)는 상술한 바와 같이 압력 센서 또는 광학센서가 이용될 수 있다. 또한, 별도의 센서가 아니라 제1 및 제2 호흡 측정기(210, 220)가 전도성 벨트로 제조될 수도 있고, RF 방식을 이용하여 호흡 측정을 하는 방식을 사용할 수도 있고 전자석을 가슴에 부착하여 호흡을 측정할 수도 있다.

제1 호흡 측정기(210)와 제2 호흡 측정기(220)를 환자에게 부착하기 용이하게 하기 위해서, 제1 호흡 측정기(210)는 벨트형으로 제조하여 환자가 착용하고, 제2 호흡 측정기(220)는 제1 호흡 측정기(220)에 양 단이 부착되도록 할 수 있다. 이렇게 제1 호흡 측정기(210)와 제2 호흡 측정기(220)와 같이 2개 이상의 호흡 측정기를 구비할 경우, 환자가 복식 호흡을 하다가 갑자기 흉식 호흡으로 전환하는 경우와 같이 하나의 호흡 측정기만을 구비할 경우 측정 기준값이 변경되어 엉뚱한 값을 산출하는 문제를 해결할 수 있다. 따라서 제1 호흡 측정기(210)와 제2 호흡 측정기(220)를 함께 구비하면 복식 호흡이나 흉식 호흡 또는 복식 호흡과 흉식 호흡을 상이한 비율로 하는 호흡과 같이, 어떤 호흡을 하더라도 두가지 호흡을 측정해서 각 호흡 레벨별로 표준 위치값을 다수 확보하여 두가지 움직임에 대하여 좀 더 실제 위치와 최대한 비슷한 값을 표시하여 측정의 정확도를 높일 수 있다.

도 8은 본 발명의 현저한 효과에 대해 설명하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바늘 안내 시스템을 이용하여 시술자가 바늘 안내를 받는 과정을 순서도로 나타낸 것이다. 먼저 위치 파악 단계에서는 시술자는 환자의 병부나 관심 부위에 대한 CT 촬영을 실시한다. 이 때 중요한 것은 촬영시의 호흡 측정값인데 이는 호흡 측정기(200) 및 제1 표시부(10)를 이용하여 구할 수 있다. 이는 예를 들어, 환자에게 편안한 시점에서 숨을 멈추라고 지시한 후 숨을 멈추면 이 때 제1 표시부(10)에 표시되는 호흡 측정값을 시술자가 기록함과 동시에 CT 촬영을 실시하는 방법으로 진행될 수 있으며 제1 표시부(10)를 이용하지 않고, 즉 호흡 측정기(200)와 CT 촬영기(300)를 컴퓨터(100)에 연결하는 것으로 촬영시의 호흡 측정값을 컴퓨터(100)가 자동으로 기록하도록 할 수도 있다. 제2 표시부(20)는 이렇게 CT 촬영한 영상을 표시하여 주므로 시술자는 이 영상을 보고 병소의 위치를 파악할 수 있는데 이는 종래 기술에 따를 수 있다. 구체적으로 예를 들면, CT 이미지 상의 기준점, 즉 CT 이미지로 촬영한 환자의 특정 단면의 정중앙 최상단 지점)을 기준으로 하여 도4에서 표시한 y축 및 z축의 좌표를 구할 수 있으며 이를 토대로 환자의 신체 중 어느 지점에서 어떤 삽입 각도로 바늘(400)을 삽입해야 하는지를 판단할 수 있다. 바늘 삽입 단계에서는 먼저 환자에게 전 단계에서 기록한 호흡 측정값에서 숨을 멈추라고 지시한다. 환자의 현재 호흡 측정값은 제1 표시부(10)에서 표시되고 있으므로 환자를 이를 보고 전 단계에서 기록한 호흡 측정값에서 비교적 정확히 숨을 멈출 수 있다. 환자가 숨을 멈추면 그 즉시 시술자는 환자의 병소를 향하여 바늘(400)을 삽입하는데, 이 때 제3 표시부(30)는 바늘(400)에 부착된 센서 부재(410)에서 보내 준 기울기 값, 즉 삽입 각도를 표시하여 주므로 전 단계에서 파악한 삽입 각도에 맞추어 높은 정확도로 바늘(400)을 환자의 특정 단면의 병소에 삽입할 수 있다.

가슴 부위의 병소는 환자가 호흡을 하면서 그 위치가 지속적으로 바뀌므로 CT 촬영한 시점의 호흡 측정값과 동일한 호흡 측정값에서 환자의 호흡을 멈추게 하고 바늘(400)을 삽입하는 경우 더욱 정확한 위치에 바늘(400)을 삽입할 가능성이 높아진다. 또한, 바늘(400)의 센서 부재(410)가 위치 센서를 포함할 경우, 제3 표시부(30)는 바늘(400)의 삽입 각도에 부가하여, CT 촬영한 환자의 특정 단면을 기준으로의 상대적인 위치를 좌표로 표시하여 줄 수도 있는데 이 경우 시술자는 제3 표시부(30)를 보는 것으로 바늘(400)의 삽입 각도는 물론 바늘(400)의 현재 위치가 CT 이미지의 특정 지점을 기준으로 어디인지 손쉽게 파악이 되므로 전 단계에서 파악한 삽입 지점에 정확한 각도로 찔러 넣을 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 제2 표시부는 환자의 특정 단면에 대한 CT 이미지 상에 삽입 각도 및 특정 단면을 기준으로의 상대적인 위치를 토대로 생성한 가상의 바늘 이미지를 정합하여 표시하여 준다. 도9는 제1 표시부(10), 제2 표시부(20), 제3 표시부(30)가 하나의 디스플레이에 표시되는 모습을 나타낸 개념도이다. 특히 제2 표시부(20)는 환자의 특정 단면에 대한 CT 이미지(920) 및 바늘(400)의 센서 부재(410)가 보내 준 정보를 토대로 합성한 바늘(400)의 가상 이미지(910)를 표시하고 있다. 센서 부재(410)는 실시 예에 따라 바늘(400)의 기울기 및 환자의 특정 단면을 기준으로의 상대적인 위치를 측정할 수 있으므로 측정을 통해 얻은 바늘(400)의 현재 좌표 및 기울기를 실시간으로 CT 촬영을 통해 얻은 CT 이미지(920)와 정합하여 바늘(400)의 가상 이미지(910)를 표시하여 줄 수 있다. 이렇게 제2 표시부(20)가 CT 이미지(920)와 정합된 바늘(400)의 가상 이미지(910)를 표시하여 시술자를 제2 표시부(20)에 표시되는 영상을 토대로 해당 영상의 호흡 측정값에 환자의 호흡을 멈추게 하고 병소를 향하여 정확히 바늘(400)을 찔러 넣을 수 있도록 안내할 수 있다. 도시되지는 않았으나 추가적으로 바늘은 긴 선형의 물체인 것이 일반적이므로 제2 표시부(20)는 가상의 바늘 이미지에 연장선을 추가로 표시하여 직선으로 계속 삽입할 경우의 예상 경로도 표시하여 줄 수 있다.

도10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 제2 표시부가 환자의 제1 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제1 CT 이미지와, 제1 호흡 상태와는 다른 환자의 제2 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제2 CT 이미지와 각 호흡 상태에서의 호흡 측정값을 바탕으로 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지를 표시하여 주어 바늘(400)의 삽입을 안내하는 과정을 순서도로 나타낸 것이다. 즉 시술자는 환자의 병부를 두 번 CT 촬영을 하고 각각 그 촬영시에 제1 표시부(10)가 표시하여 주는 호흡 측정값을 기록하여 제1 호흡 상태에서의 CT 이미지와, 제2 호흡 상태에서의 CT 이미지를 얻는다. 이 두 이미지를 바탕으로 가상의 CT 이미지를 생성하는데 이는 컴퓨터(100)가 그 역할을 담당할 수 있다. 컴퓨터(100)가 생성한 가상의 CT 이미지는 제2 표시부(20)가 표시하여 주어 시술자의 바늘(400) 삽입을 안내하게 된다.

가상의 CT 이미지 생성 과정은 다음과 같이 예시할 수 있다. 먼저 도11a는 제1 호흡 상태에서 촬영한 CT 이미지(921)를 나타내며, 도11b는 제2 호흡 상태에서 촬영한 CT 이미지(922)를 나타낸다. 도11b를 보면 제1 호흡 상태에서의 병소(k1)의 위치와 비교하여 제2 호흡 상태에서의 병소(k2)의 위치는 좌상단으로 이동했음을 알 수 있다. 여기서 제1 호흡 상태에서의 호흡 측정값이 20이고 제2 호흡 상태에서의 호흡 측정값이 60이고 병소의 이동 거리가 40mm이었으며, 병소의 이동이 선형적이라는 것을 가정한다면 호흡 측정값 1당 약 1mm가 이동한다는 것을 유추해 낼 수 있다. 컴퓨터(100)는 이러한 원칙을 바탕으로 호흡 측정값 20에서 60 사이의 병소의 위치는 물론 그 미만 및 초과값에서의 병소의 위치까지 선형성을 바탕으로 계산해 낼 수 있다.

상기와 같은 방법으로 컴퓨터(100)가 가상 CT 이미지를 생성해 내면 환자가 편한 시점에서 호흡을 멈추라고 지시한 후 환자가 호흡을 멈추면 그 때 제1 표시부(10)에 표시되는 호흡 측정값을 시술자가 컴퓨터(100)에 입력하거나 혹은 호흡 측정기(200)가 컴퓨터(100)와 연결된 경우에는 호흡 측정기(200)로부터 호흡 측정값을 컴퓨터(100)가 전달받아 그 호흡 측정값에 해당하는 시점의 가상 CT 이미지를 컴퓨터(100)에 의하여 제2 표시부가 표시하여 줄 수 있다. 이 경우, 환자가 편한 시점에서 숨을 멈추어도 되므로 환자의 시술 부담을 줄일 수 있으며 제2 표시부는 그 때의 가상의 병소의 위치를 생성하여 표시하여 주므로 이를 바탕으로 시술자는 병소의 위치를 파악하고 제3 표시부에서 표시되는 바늘(400)의 기울기나 위치를 보고 정확한 환자의 신체 위치에 바늘(400)을 삽입할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따라 제2 표시부는 가상 CT 이미지 상에 바늘의 삽입 각도 및 특정 단면을 기준으로의 상대적인 위치를 토대로 생성한 가상의 바늘 이미지를 정합하여 표시하여 준다. 도12는 본 실시 예에 따른 시술 과정을 순서도로 나타낸 것이다. 즉 전술한 바 대로, 제1 호흡 상태 및 제1 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 CT 촬영을 하고 그 때의 호흡 측정값을 기록을 하며 이를 바탕으로 가상의 병소의 위치를 나타내는 CT 이미지를 생성한다. 그리고 환자가 편한 시점에서 숨을 멈추도록 한 다음 제1 표시부에 표시되는 환자의 호흡 측정값에 해당하는 병소의 가상 CT 영상을 제3 표시부가 표시하여 주면, 예를 들어, 컴퓨터(100)는 해당 영상에 바늘(400)의 센서 부재(410)에서 얻을 수 있는 위치 정보 및 기울기 정보를 이용하여 가상의 바늘 이미지를 생성하고, 정합하여 제2 표시부에 표시하여 줄 수 있다. 가상의 바늘 이미지 생성 및 정합은 전술한 바 있으므로 생략한다.

이처럼 본 발명에 따르면 CT를 촬영한 시점의 호흡값에 환자의 호흡을 멈추게 하고 바늘의 기울기 및 위치를 바탕으로 환자의 신체에 바늘을 삽입할 수 있으므로 바늘 삽입의 정확도를 높이고 특히 영상 정합을 통하여 바늘의 가상 영상을 CT 영상과 정합하여 표시하여 주므로 시술자는 영상을 보며 더욱 바늘 삽입의 정확도를 높일 수 있다.

1: 바늘 안내 시스템 10: 제1 표시부
20: 제2 표시부 30: 제3 표시부
100: 컴퓨터 200: 호흡 측정기
210: 제1 호흡 측정기 212: 제1 호흡 측정 센서
220: 제2 호흡 측정기 222: 제2 호흡 측정 센서
300: CT 촬영기 400: 바늘
410: 센서 부재 420: 통신 모듈
500: 디스플레이 장치

Claims (7)

1. 환자의 호흡 정도를 수치화하여 측정할 수 있는 제1 호흡 측정기;
   환자의 호흡 정도를 수치화하여 측정할 수 있으며, 제1 호흡 측정기와 착용 위치 또는 방향이 상이한 제2 호흡 측정기;
   환자의 호흡 정도를 수치화한 호흡 측정값을 표시하는 제1 표시부;
   환자의 특정 단면에 대한 CT 이미지를 표시하는 제2 표시부; 및
   외부로부터 환자의 특정 단면 내부로 찔러지는 바늘의 삽입 각도를 표시하는 제3 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바늘 안내 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   제1 호흡 측정기는 환자에게 횡방향으로 부착되고, 제2 호흡 측정기는 환자에게 종방향으로 부착되는 것을 특징으로 하는 바늘 안내 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   제2 표시부는 환자의 제1 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제1 CT 이미지와, 제1 호흡 상태와는 다른 환자의 제2 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제2 CT 이미지와 각 호흡 상태에서의 제1 호흡 측정기와 제2 호흡 측정기의 호흡 측정값을 바탕으로 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지를 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 바늘 안내 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   제2 표시부는 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지 상에 삽입 각도 및 특정 단면을 기준으로의 상대적인 위치를 토대로 생성한 가상의 바늘 이미지를 정합하여 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 바늘 안내 시스템.
5. 환자의 제1 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제1 CT 이미지와, 제1 호흡 상태와는 다른 환자의 제2 호흡 상태에서 환자의 특정 단면을 촬영한 제2 CT 이미지와 각 호흡 상태에서의 환자의 호흡 정도를 적어도 두 방향에서 측정하여 수치화한 호흡 측정값을 바탕으로 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지를 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 CT 이미지 표시장치.
6. 제5항에 있어서,
   적어도 두 방향에서 측정한 환자의 호흡 측정값을 실시간으로 표시하는 호흡값 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 CT 이미지 표시장치.
7. 제5항에 있어서,
   외부로부터 환자의 특정 단면 내부로 찔러지며 기울기 센서와 위치 센서가 부착된 바늘을 부가적으로 포함하고, 환자의 호흡 전반에 걸친 환자의 특정 단면의 가상 CT 이미지 상에 바늘의 삽입 각도 및 특정 단면을 기준으로의 상대적인 위치를 토대로 생성한 가상의 바늘 이미지를 정합하여 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 CT 이미지 표시장치.

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