KR20170034768A - 강성 도구에 대한 추적 센서의 추가 - Google Patents

Abstract

환자의 컴퓨터 단층촬영 스캔이 환자에 근접하여 센서를 추적하도록 구성되는 자기 추적 시스템과 정합된다. 센서는 프로브 상에 장착된다. 프로브의 원위 단부가 환자와 접촉할 때, 센서로부터 원위 단부까지의 병진이동을 나타내는 벡터가 결정되고, 정합된 이미지와 함께 사용되어 환자에 대한 원위 단부의 위치를 결정한다.

Description

강성 도구에 대한 추적 센서의 추가{ADDING A TRACKING SENSOR TO A RIGID TOOL}

저작권 공고

본 특허 문서의 개시 내용 중 일부분은 저작권 보호를 받는 자료를 포함한다. 저작권자는 특허 문서 또는 특허 개시 내용이 미국 특허상표청의 특허 파일 또는 기록에 나타나므로 특허 문서 또는 특허 개시 내용의 어느 누구에 의한 복사에 이의를 갖지 않지만, 그렇지 않은 경우에는 어떠한 경우에도 모든 저작권을 보유한다.

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 가출원 제62/221,367호의 이익을 주장한다. 본 출원은 발명의 명칭이 "상이한 강성 도구들에 적합한 조절가능 추적 센서(Adjustable Tracking Sensor Suitable For Different Rigid Tools)"인, 통상적으로 양도되어 동시 계류 중인 출원 제14/986,179호와 개시 내용을 공유한다.

본 발명은 신체의 공동의 내부의 의학적 검사(medical examination)를 수행하기 위한 기구에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 신체 내에서의 프로브(probe)의 위치를 결정하기 위해 프로브 상에 센서를 장착하는 것에 관한 것이다.

외과 시술에서, 내시경과 같은, 시술에 사용되는 강성 도구의 원위 단부(distal end)가 도구 내에 위치 센서를 확고하게 통합시킴으로써 추적될 수 있다. 그러한 도구가 사용되는 전형적인 외과 시술은 조사(investigative) ENT(이비인후(Ear, Nose and Throat)) 시술을 포함한다. 센서는 도구의 원위 단부에 위치될 수 있고, 대안적으로, 센서는 원위 단부로부터 떨어져 도구의 근위 단부(proximal end)를 향해 위치될 수 있다. 후자의 경우에, 센서가 고정된 위치에 있기 때문에, 원위 단부로부터의 센서의 변위에 대한 보상이 센서의 측정된 위치에 적용될 수 있다.

그러나, 수술에 사용되는 다수의 강성 도구들이 도구 내에 확고하게 통합되는 위치 센서를 구비하지 않으며, 그러한 도구가 형광투시법(fluoroscopy)과 같은 다른 수단에 의해 추적될 수 있지만, 이러한 유형의 추적은 전형적으로 도구 상의 위치 센서를 사용하는 추적보다 더 불편하다.

본 발명의 실시예는 도구 상의 임의의 편리한 위치에서 도구에 부착되는 센서를 제공함으로써, 도구 내에 통합된 센서를 구비하지 않는 도구와 관련된 문제를 극복한다. 일단 부착되면, 도구의 원위 단부로부터의 부착된 센서의 변위가 자동으로 측정되고, 부착된 센서의 판독치 내에 통합된다.

본 발명의 실시예에 따라, 환자의 컴퓨터 단층촬영 스캔(computerized tomography scan)을 수신하는 단계; 스캔으로부터 도출되는 환자의 이미지를 환자에 근접하여 센서를 추적하도록 구성되는 자기 추적 시스템(magnetic tracking system)과 정합시키는(registering) 단계; 센서를 프로브 상에 장착하는 단계; 프로브의 원위 단부를 환자와 접촉하게 위치시키는 단계에 의해 수행되는 방법이 제공된다. 이 방법은 또한, 원위 단부가 환자와 접촉하고 있는 동안에, 정합된 이미지의 데이터를 사용하여, 센서로부터 원위 단부까지의 병진이동을 나타내는 벡터를 결정하는 단계; 및 센서를 자기 추적 시스템으로 추적하는 동안에, 벡터를 센서의 위치에 더하여 원위 단부의 위치를 결정하는 단계에 의해 수행된다.

이 방법의 다른 태양에 따르면, 센서를 장착하는 단계는 프로브의 직경에 합치하는 캐리지(carriage)를 제공하는 단계;

센서를 캐리지 상에 배치하는 단계; 및 캐리지를 프로브에 부착하는 단계를 포함한다.

이 방법의 추가의 태양에 따르면, 센서를 장착하는 단계는 캐리지를 프로브 상으로 활주시키는 단계에 의해 수행된다.

이 방법의 다른 태양에 따르면, 캐리지는 내부에 형성된 구멍을 가지며, 구멍은 프로브의 외경에 대해 치수 설정되고, 프로브를 구멍을 통해 활주시킨다.

이 방법의 또 다른 태양에 따르면, 캐리지는 프로브 상에 확고하게 장착된다.

이 방법의 또 다른 태양에서, 교정은 센서의 위치와 프로브의 길이방향 대칭축 상의 점 사이의 제1 병진이동에 대응하는 제1 벡터를 결정하는 단계, 상기 점과 프로브의 원위 단부 사이의 제2 병진이동에 대응하는 제2 벡터를 결정하는 단계, 및

제1 벡터를 제2 벡터에 더하여 변위 벡터를 확립하는 단계를 포함한다.

이 방법의 다른 태양은 상기 점과 정합된 이미지의 데이터의 미리 결정된 변화를 검출함으로써 결정되는 다른 점 사이의 이미지 상에서의 변위를 측정함으로써 제2 병진이동의 길이를 결정하는 단계를 포함한다.

이 방법의 또 다른 태양에 따르면, 정합된 이미지의 데이터는 방사선밀도(radiodensity)를 나타내는 복셀(voxel) 값을 포함한다.

이 방법의 또 다른 태양에 따르면, 정합된 이미지의 데이터는 하운스필드 단위(Hounsfield unit)를 포함하고, 제2 병진이동의 길이를 결정하는 단계는 하운스필드 단위의 미리 결정된 변화를 측정하는 단계를 포함한다.

이 방법의 일 태양에 따르면, 이미지를 정합시키는 단계는 환자와 접촉하여 복수의 자기장 방사기들을 배치하는 단계;

자기장 방사기들로부터 각자의 주파수들의 교번하는 자기장들을 방사하는 단계; 센서로 자기장들을 검출하는 단계; 및 검출된 자기장들을 분석하여 자기장 방사기들에 대한 센서의 위치와 배향을 도출하는 단계를 포함한다.

이 방법의 다른 태양에서, 자기장 방사기들은 프레임 상에 장착되고, 프레임은 환자와 접촉하게 배치된다.

이 방법의 추가의 태양은 정합된 이미지에 기초하여 환자의 해부학적 특징부에 대한 센서의 위치와 배향을 도출하는 단계를 포함한다.

이 방법의 다른 배향에 따르면, 이미지를 정합시키는 단계는 환자의 컴퓨터 단층촬영 이미지를 수신하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 원통형 프로브의 직경에 대해 치수 설정되고, 프로브의 샤프트 상에 확고하게 체결되도록 구성되는 캐리지; 캐리지 내에 배치되고, 각자의 주파수들의 복수의 자기장들에 응답하는 위치 센서; 및

위치 센서로부터의 신호들에 응답하여 프로브의 원위 단부의 위치를 계산하도록 작동하는 프로세서를 포함하는 장치가 추가로 제공된다.

이 장치의 다른 태양은 복수의 자기장들을 생성하기 위해 복수의 자기장 방사기들이 상부에 장착된 프레임을 포함하고, 프로세서는 환자의 이미지를 자기장 방사기들과 정합시키도록 작동한다.

이 장치의 일 태양에 따르면, 프로세서는 정합된 이미지 상의 좌표에 관하여 프로브의 원위 단부의 위치를 계산하도록 작동한다.

본 발명의 더 양호한 이해를 위해, 예로서, 동일 요소에 동일 도면 부호가 부여된 하기의 도면과 함께 읽혀질 본 발명의 상세한 설명이 참조된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부비동(nasal sinus) 수술 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 수술 시스템에 사용되는 자기장 방사 조립체의 개략도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 개략 측단면도, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 개략 정단면도, 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브와 관련된 벡터들을 예시하는 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 수술 시스템의 작동에서 구현되는 단계들의 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 흐름도의 구현 동안에 사용되는 스크린의 개략도.

하기의 설명에서, 본 발명의 다양한 원리의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세 사항들이 기재된다. 그러나, 모든 이들 상세 사항이 반드시 본 발명을 실시하는 데 필요한 것이 아님이 당업자에게 명백할 것이다. 이 경우에, 일반 개념을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 종래의 알고리즘 및 프로세스를 위한 컴퓨터 프로그램 명령어의 상세 사항, 잘 알려진 회로 및 제어 논리가 상세히 나타내어지지 않았다.

본 명세서에 참고로 포함된 문헌들은, 임의의 용어들이 이들 포함된 문헌들에서 본 명세서에 명시적으로 또는 내재적으로 이루어진 정의와 상충하는 방식으로 정의되어 있는 경우에는 본 명세서 내의 정의만이 고려되어야 한다는 점을 제외하면, 본 출원의 통합 부분인 것으로 간주되어야 한다.

이제 도면으로 돌아가면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 부비동 수술 시스템(20)의 개략도인 도 1과, 시스템에 사용되는 자기장 방사 조립체(24)의 개략도인 도 2가 이제 참조된다. 시스템(20)은 전형적으로 환자(22)의 부비동에 대한 침습 및/또는 조사 시술 동안에 사용된다.

시술을 위해, 조립체(24)는 예를 들어 환자가 누워 있는 침대(25)에 조립체를 고정시킴으로써 환자의 머리 아래에 위치될 수 있다. 조립체(24)는 예로서 편자형(horseshoe shaped) 프레임에 고정되는 5개의 자기장 방사기(26)들을 포함하는데, 프레임은 방사기들이 환자(22)의 머리를 둘러싸도록 환자 아래에 위치된다. 방사기(26)들은 각자의 주파수들의 교번하는 자기장들을 조립체(24)에 근접하고 환자(22)의 머리를 포함하는 영역(30) 내로 방사하도록 구성된다. 교번하는 자기장들은 센서(32), 전형적으로 3개의 직교 코일들의 세트에서 신호들을 유도하고, 신호들은 조립체(24)에 대한 센서의 위치와 배향을 도출하기 위해 분석될 수 있다. 센서(32)의 위치와 배향이 영역(30) 내에서의 센서의 실질적으로 임의의 위치설정을 위해 결정될 수 있음이 이해될 것이다.

더 상세히 후술되는 바와 같이, 센서(32)는 강성 프로브(28)에 부착되고, 센서의 위치와 배향의 결정은 환자의 부비동 내로 삽입될 수 있는 프로브의 원위 단부(34)의 위치와 배향이 추적될 수 있게 한다. 환자 내로 삽입된 개체(entity)를 추적하기 위해 방사기(26)들과 같은 자기장 방사기들을 사용하는 시스템이, 본 명세서에 참고로 포함되는, 고바리(Govari) 등의 미국 특허 출원 제14/792,823호에 기술되어 있다. 게다가, 미국 캘리포니아주 다이아몬드 바아 소재의 바이오센스 웹스터(Biosense Webster)에 의해 생산되는 카르토(Carto)(등록상표) 시스템은 자기장들에 의해 조사되는 영역에서 코일의 위치와 배향을 알아내기 위해 본 명세서에 기술된 추적 시스템과 유사한 추적 시스템을 사용한다.

방사기(26)들을 포함한 시스템(20)의 요소들은 하나 이상의 메모리와 통신하는 처리 유닛을 포함하는 시스템 프로세서(40)에 의해 제어될 수 있다. 전형적으로, 요소들은 케이블들에 의해 프로세서에 접속될 수 있으며, 예를 들어 방사기(26)들은 케이블(58)에 의해 프로세서(40)에 접속될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 요소들은 무선으로 프로세서에 결합될 수 있다. 프로세서(40)는, 전형적으로 키패드 및/또는 마우스 또는 트랙볼(trackball)과 같은 포인팅 장치(pointing device)를 포함하는 작동 제어부(51)들을 포함하는 콘솔(50) 내에 장착될 수 있다. 콘솔(50)은 또한 프로브(28)의 근위 단부(52)와 같은 시스템(20)의 다른 요소들에 접속된다. 의사(54)는 시술을 수행하면서 작동 콘솔을 사용하여 프로세서와 상호작용하고, 프로세서는 시스템(20)에 의해 생성된 결과를 스크린(56) 상에 제시할 수 있다.

프로세서(40)는 시스템(20)을 작동시키도록 프로세서의 메모리 내에 저장된 소프트웨어를 사용한다. 소프트웨어는, 예를 들어 네트워크를 통해, 프로세서(40)에 전자 형태로 다운로드될 수 있거나, 이는, 대안적으로 또는 추가적으로, 자기, 광학, 또는 전자 메모리와 같은 비일시적 유형 매체(non-transitory tangible media)에 제공되고/되거나 저장될 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(28)의 개략 측단면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브의 개략 정단면도이며, 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브와 관련된 벡터를 예시하는 개략도이다. 프로브(28)의 하기의 설명에서, 프로브는 길이방향 대칭축(62)을 갖는 강성 원통부(60)를 포함하는 것으로 가정된다. 도 3a와 도 3b에서, 프로브는 xyz 직교축들의 세트 상에 도시되어 있는데, 이때 길이방향 대칭축(62)이 z-축을 한정한다. 명확성을 위해, 도 3a와 도 3b에서, 프로브의 xyz 축들은 원통부(60)로부터 변위되어 도시되어 있다.

센서(32)는 전형적으로 센서를 완전히 캡슐화하도록 플라스틱으로부터 형성되는 센서 홀더(64)에 의해 원통부(60)에 고정된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 센서와 상호작용하는 자기장에 응답하여 생성되는, 센서로부터의 신호가 센서의 위치와 배향을 결정하기 위해 사용된다. 센서로부터의 신호를 전달하는 도선(conducting wire)이 프로브(28)의 근위 단부(52)에 그리고 이로부터 콘솔(50)에 접속될 수 있다. 도선은 도 3a와 도 3b에 도시되어 있지 않다.

센서는 반드시는 아니지만 전형적으로 센서의 내부 대칭축의 방향인 센서 방향(70)을 갖는 것으로 가정되고, 본 명세서에서 지칭되는 배향은 방사기(26)들에 의해 한정되는 좌표계(frame of reference)에 대한 센서 방향의 배향을 측정한다. 센서(32)의 센서 방향(70)이 화살표로서 도 3a와 도 3c에 개략적으로 도시되어 있다.

센서 홀더(64)는, 원통부(60)의 직경과 실질적으로 동일하지만 홀더와 원통부(60) 사이에 활주 끼워맞춤이 존재하도록 충분히 상이한 직경을 갖도록 형성되는 구멍(68)을 구비하도록 생성된다. 홀더(64)가 생성될 때, 구멍(68)의 중심이 센서(32)로부터 알려진 거리 A에 있도록 제조된다. A의 전형적인 값은 0.5 cm이지만, A는 이 값보다 작거나 클 수 있다. 상이한 직경들을 갖는 도구들에 대해 치수 설정된 구멍(68)들을 갖는 일련의 센서 홀더들이 구성될 수 있다. 게다가, 홀더(64) 내에 포함되는 것에 의해, 구멍(68)의 중심은 센서 방향(70)에 대해 알려진 배향 θ를 갖는다. 따라서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 센서(32)로부터 구멍(68)의 중심까지의, 본 명세서에서 또한 벡터 V로 지칭되는 알려진 변위 벡터(A, θ)가 존재한다.

구멍(68)은 전형적으로 벡터 V에 직교하는, 그리고 홀더(64)가 생성될 때 형성되는 것에 의해 벡터 V에 대해 알려진 방향 Φ를 갖는 대칭축(69)을 갖는다(도 3c).

또한 후술되는 바와 같이, 수술 시스템(20)에서, 센서 홀더(64)의 구멍(68)은 원통부(60) 상으로 활주되고, 홀더가 근위 단부(52)에 가까울 때 홀더는 원통부에 고정된다. 원통부(60)를 구멍(68) 내에서 활주시킴에 있어서, 축(69, 62)들이 일치하고, 또한 방향 Φ와 일치한다는 것이 이해될 것이다. 홀더(64)는 의사(54)에 의해 파지될 수 있는, 헤드를 갖는 세트스크루(setscrew)(72)를 포함한다. 헤드를 사용하여, 전문가가 세트스크루를 손으로 조여 홀더(64)를 원통부(60)를 따라 원하는 위치에 고정시킬 수 있다. 센서(32)의 중심으로부터 원위 단부(34)까지의 거리는 거리 B로 가정된다. 거리 A와 달리, 거리 B는 센서 홀더(64)가 원통부(60)에 고정될 때 알려져 있지 않지만, 후술되는 바와 같이, 시스템(20)의 작동 시, 프로세서(40)가 거리 B를 계산할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(20)의 작동 시 구현되는 단계들의 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름도의 구현 동안의 스크린(56)의 개략도이다. 순서도의 단계들은 또한 도 3a, 도 3b, 및 도 3c에 의해 예시된다.

초기 단계(100)에서, 환자(22)의 머리가 본 명세서에서 예로서 형광투시법 컴퓨터 단층촬영(CT)으로 가정되는 CT에 의해 스캐닝되고, 스캔으로부터의 CT 데이터가 프로세서(40)에 의해 획득된다. 환자(22)의 CT 스캔은 부비동 외과 시술에 대응하는 흐름도의 남은 단계들의 구현과 관계없이 수행될 수 있다. 전형적으로, 단계(100)는 시술의 하기의 수술 단계들의 수 일 전에 수행될 수 있다.

제1 시술 단계(102)에서, 방사 조립체(24)가 환자(22)의 머리 아래에 장착된다. 이어서, 방사기(26)들이 작동되고, 정합 단계(104)에서, 방사기들의 좌표계가 대상의 머리의 좌표계와 정합된다. 정합은 전형적으로 당업계에 알려진 임의의 수단에 의해, 예컨대 자기장 센서 코일, 또는 일 군의 그러한 코일들을 환자의 외부 특징부에 대해 하나 이상의 알려진 위치와 배향으로 배치할 뿐만 아니라 방사기들을 유지하는 프레임과 함께 배치함으로써 이루어진다.

초기 표시 단계(106)에서, 프로세서(40)가 단계(100)에서 수신된 CT 데이터를 사용하여, 환자의 외부 특징부의, 또한 본 명세서에서 이미지(150)로 지칭되는 표현(150)을 생성한다. CT 데이터는 하운스필드 단위(HU)를 갖는 복셀의 형태이고, 환자(22)의 외부 특징부의 이미지(150)가 복셀 값들 및 이들의 HU 값들로부터 생성될 수 있음이 인식될 것이다. 프로세서(40)는 이미지(150)를 스크린(56) 상에 표시하고, 도 5는 스크린 상에 표시된 바와 같은 이미지를 개략적으로 예시한다.

작동 단계(108)에서, 의사가 센서 홀더(64)의 구멍(68)을 프로브(28)의 강성 원통부(60) 상으로 활주시키고, 의사가 이어서 세트스크루(72)를 사용하여 센서 홀더를 프로브의 근위 단부(52) 부근에서 제 위치에 로킹시킨다. 일단 홀더가 제 위치에 로킹되면, 의사는 프로브의 원위 단부(34)를 환자의 외부 특징부의 선택된 영역, 예를 들어 환자의 코의 측부에 있는 영역과 접촉시킨다.

원위 단부의 위치설정은 필연적으로 센서 홀더(64) 및 그의 캡슐화된 센서(32)를 영역(30)(도 1과 도 2)으로 이동시켜, 프로세서(40)가 센서의 위치와 배향을 계산할 수 있게 한다. 일단 프로세서가 이러한 계산을 수행하였다면, 프로세서는 전형적으로 센서 방향(70)을 나타내는 아이콘(152)을 이미지(150)에 근접하여 스크린(56) 상에 도입한다. 아이콘(152)은 이미지(150)와 방사기(26)들의 공통 좌표계 내에서, 센서 신호로부터 결정되는 센서(32)의 위치와 배향에 따라 스크린(56) 상에 위치되고 배향된다.

의사가 프로브(28)를 파지하고 있다는 사실에 의해, 의사는 센서(32)의 실제 위치와 배향을 인식한다. 아이콘(152)의 위치 및 배향과 센서(32)의 실제 위치 및 배향의 비교는 시스템(20)의 정확한 작동의 확인을 의사에게 제공한다.

교정 단계(110)에서, 의사는, 전형적으로 제어 장치(51)를 사용하여, 프로브의 원위 단부가 환자의 외부 특징부와 접촉하고 있음을 프로세서(40)에 통지한다. 통지의 수신시, 프로세서는 센서(32)의 알려진 위치에서 2가지 병진이동을 수행한다. 제1 병진이동은 프로세서가 센서의 위치를 θ에 의해 한정되는 방향을 따라 값 A만큼 축(62)(도 3a) 상의 점 P로 병진이동시키도록 벡터 V (A, θ)(도 3a)에 해당한다. 제1 병진이동의 종료를 예시하기 위해 점 P에 해당하는 점 P'가 도 5에 그려져 있다. 전형적으로, 점 P'는 스크린(56) 상에 그려지지 않는다.

점 P로부터, 프로세서는 방향 Φ에 대응하는 방향으로 제2 병진이동을 수행한다. 축(69, 62)들이 일치하기 때문에, 제2 병진이동은 축(62)을 따른 병진이동에 대응하는 방향으로 이루어진다. 프로세서는 이미지(150)에 대한 데이터를 사용하여, 축(69)을 따라 방향 Φ로 이동하는 점 P가 환자(22)의 외부 표면과 만나는 곳을 이미지 데이터로부터 결정함으로써, 제2 병진이동의 실제 길이를 결정한다. 외부 표면과의 만남은 이미지에서 측정될 때 적어도 방사선밀도의 미리 결정된 변화, 예컨대 이미지 데이터의 하운스필드 단위의 값의 변화가 있을 때 일어난다. 변화에 대한 적합한 값은 200 내지 500 하운스필드 단위이다. 이러한 만남은 축(62) 상의 점 Q에서 이루어지는 것으로 가정된다. 점 Q는 점 P로부터, 이제 알려진 거리 B에 있으며, 따라서 제2 병진이동은 본 명세서에서 또한 벡터 W로 지칭되고 도 3c에 예시되는 벡터 (B, Φ)에 대응한다.

점 Q의 위치의 계산이 CT 이미지 데이터를 사용할지라도, 이미지가 환자(22)의 실제 외부 특징부와 정합되기 때문에, 점 Q가 환자의 실제 외부 점과 대응한다는 것이 이해될 것이다.

계산 단계의 종료 시, 프로세서는 스크린(56)으로부터 아이콘(152)을 삭제하고, 아이콘(154)을 점 Q에 대응하는 이미지(150)의 위치에 위치시킨다. 아이콘(154)의 위치 및 배향과 원위 단부(34)의 실제 위치 및 배향의 비교는 교정 단계의 정확한 완료의 확인을 의사에게 제공한다.

교정 단계의 2가지 병진이동들의 합 V + W가 프로세서(40)에 의해 저장되는 벡터이다.

지속적인 추적 단계(112)에서, 프로세서는 단계(110)에서 저장된 벡터를 센서의 위치에 더하여 원위 단부(34)의 위치를 결정한다. 원위 단부의 배향은 센서 추적 시 프로세서에 의해 또한 결정되는 방향 Φ에 대응한다. 따라서, 프로세서는 센서(32)의 위치와 배향을 결정함으로써 원위 단부(34)의 위치와 배향을 계산할 수 있다. 프로세서는 원위 단부의 위치와 배향에 대응하는 아이콘을 스크린(56) 상에 위치시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 원위 단부가 환자(22) 내에 있으면, 아이콘을 가릴 수 있는 이미지(150)의 외부 특징부가 적어도 부분적으로 투명하게 렌더링된다. 환자의 해부학적 특징부에 대한 원위 단부의 위치는 정합된 이미지 상의 좌표에 대한 원위 단부의 계산된 위치에 기초하여 도출될 수 있다.

본 발명이 위에서 특히 도시되고 설명된 것으로 제한되지 않음이 당업자에 의해 인식될 것이다. 오히려, 본 발명의 범주는 본 명세서에서 전술된 다양한 특징들의 조합들 및 하위조합들 둘 모두뿐만 아니라, 전술한 설명을 읽을 때 당업자에게 떠오를 것이고 종래 기술에서 개시되지 않은 변형들 및 수정들을 포함한다.

Claims (16)

1. 환자의 컴퓨터 단층촬영 스캔(computerized tomography scan)을 수신하는 단계;
   상기 스캔으로부터 도출되는 상기 환자의 이미지를 상기 환자에 근접하여 센서를 추적하도록 구성되는 자기 추적 시스템(magnetic tracking system)과 정합시키는(registering) 단계;
   원위 단부(distal end)를 갖는 프로브(probe) 상에 상기 센서를 장착하는 단계;
   상기 원위 단부를 상기 환자와 접촉하게 위치시키는 단계;
   상기 원위 단부가 상기 환자와 접촉하고 있는 동안에, 상기 정합된 이미지의 데이터를 사용하여, 상기 센서로부터 상기 원위 단부까지의 병진이동을 나타내는 변위 벡터를 결정하는 단계; 및
   상기 센서를 상기 자기 추적 시스템으로 추적하는 동안에, 상기 변위 벡터를 상기 센서의 위치에 더하여 상기 원위 단부의 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 센서를 장착하는 단계는,
   상기 프로브의 직경에 합치하는 캐리지(carriage)를 제공하는 단계;
   상기 센서를 상기 캐리지 상에 배치하는 단계; 및
   상기 캐리지를 상기 프로브에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 센서를 장착하는 단계는 상기 프로브 상으로 상기 캐리지를 활주시키는 단계를 포함하는, 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 캐리지는 내부에 형성된 구멍을 가지며, 상기 구멍은 상기 프로브의 외경에 대해 치수 설정되고, 상기 캐리지를 활주시키는 단계는 상기 프로브를 상기 구멍을 통해 활주시키는 단계를 포함하는, 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 센서를 장착하는 단계는 상기 캐리지를 상기 프로브 상에 확고하게 장착하는 단계를 포함하는, 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 프로브는 길이방향 대칭축을 갖고,
   상기 센서의 위치와 상기 프로브의 길이방향 대칭축 상의 점 사이의 제1 병진이동에 대응하는 제1 벡터를 결정하는 단계,
   상기 점과 상기 프로브의 원위 단부 사이의 제2 병진이동에 대응하는 제2 벡터를 결정하는 단계, 및
   상기 제1 벡터를 상기 제2 벡터에 더하여 상기 변위 벡터를 확립하는 단계
   를 포함하는 교정을 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 점과 상기 정합된 이미지의 데이터의 미리 결정된 변화를 검출함으로써 결정되는 다른 점 사이의 상기 이미지 상에서의 변위를 측정함으로써 제2 병진이동의 길이를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 정합된 이미지의 데이터는 방사선밀도(radiodensity)를 나타내는 복셀(voxel) 값을 포함하는, 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 정합된 이미지의 데이터는 하운스필드 단위(Hounsfield unit)를 포함하고, 상기 제2 병진이동의 길이를 결정하는 단계는 상기 하운스필드 단위의 미리 결정된 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 이미지를 정합시키는 단계는,
    상기 환자와 관련하여 복수의 자기장 방사기들을 배치하는 단계;
    상기 자기장 방사기들로부터 각자의 주파수들의 교번하는 자기장들을 방사하는 단계;
    상기 센서로 상기 자기장들을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 자기장들을 분석하여 상기 자기장 방사기들에 대한 상기 센서의 위치와 배향을 도출하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 복수의 자기장 방사기들을 배치하는 단계는,
    상기 자기장 방사기들을 프레임 상에 장착하는 단계, 및
    상기 프레임을 상기 환자와 접촉하게 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 정합된 이미지에 기초하여 상기 환자의 해부학적 특징부에 대한 상기 센서의 위치와 배향을 도출하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 이미지를 정합시키는 단계는 상기 환자의 컴퓨터 단층촬영 이미지를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
14. 샤프트 및 원위 단부를 갖는 원통형 프로브의 직경에 대해 치수 설정되고, 상기 샤프트 상에 확고하게 체결되도록 구성되는 캐리지;
    상기 캐리지 내에 배치되고, 각자의 주파수들의 복수의 자기장들에 응답하는 위치 센서; 및
    상기 위치 센서로부터의 신호들에 응답하여 상기 프로브의 원위 단부의 위치를 계산하도록 작동하는 프로세서를 포함하는, 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 복수의 자기장들을 생성하기 위해 복수의 자기장 방사기들이 상부에 장착된 프레임을 추가로 포함하고, 상기 프로세서는 환자의 이미지를 상기 자기장 방사기들과 정합시키도록 작동하는, 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 정합된 이미지 상의 좌표에 관하여 상기 프로브의 원위 단부의 위치를 계산하도록 작동하는, 장치.

Images