KR20170052460A - A precision control medical device in conjunction with medical tools and the control method of the medical tools - Google Patents

A precision control medical device in conjunction with medical tools and the control method of the medical tools Download PDF

Info

Publication number
KR20170052460A
KR20170052460A KR1020160130104A KR20160130104A KR20170052460A KR 20170052460 A KR20170052460 A KR 20170052460A KR 1020160130104 A KR1020160130104 A KR 1020160130104A KR 20160130104 A KR20160130104 A KR 20160130104A KR 20170052460 A KR20170052460 A KR 20170052460A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
medical
distance
pzt motor
patient
pzt
Prior art date
Application number
KR1020160130104A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101884457B1 (en
Inventor
김거식
강현서
김정은
류지형
박형준
허영순
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Publication of KR20170052460A publication Critical patent/KR20170052460A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101884457B1 publication Critical patent/KR101884457B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

According to examples of the present invention, a medical device comprises a medical tool inserted into a tube, and a guide device connected to the medical tool at an end part of the tube to precisely move the medical tool to be adjacent to an affected area of a patient. According to the examples of the present invention, the medical device can precisely move the medical tool to be adjacent to the affected area of the patient, and estimate a separation distance between the medical tool and the affected area in real time.

Description

의료도구와 위치를 연동하여, 정밀제어를 할 수 있는 의료장비 및 의료도구 위치 제어방법 {A PRECISION CONTROL MEDICAL DEVICE IN CONJUNCTION WITH MEDICAL TOOLS AND THE CONTROL METHOD OF THE MEDICAL TOOLS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a medical apparatus and a medical tool position control method which can perform precise control by linking a medical tool with a position,

본 발명은 의료도구가 환자의 환부에 인접하도록 정밀하게 제어할 수 있는 의료장비 및 의료도구 위치 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a medical instrument and a medical tool position control method capable of precisely controlling the medical instrument so as to be adjacent to the affected part of the patient.

의료 현장에서 내시경, 광프로브 등의 진단용 도구 및 카테터, 레이저칼 등의 수술용 도구 등의 의료도구를 환자 몸속에 삽입시켜 환부를 진단 또는 치료하는 의료장비가 사용된다. A medical device for diagnosing or treating a lesion by inserting a medical tool such as a diagnostic tool such as an endoscope or an optical probe and a surgical tool such as a catheter or a laser knife into a patient's body is used in a medical field.

종래, 제작된 의료장비는 의사가 직접 손으로 의료도구를 환자 몸속의 환부로 이동시키기 때문에 많은 문제가 발생되고, 정밀제어가 필요한 곳에는 사용하기 어려운 문제가 있었다.Conventionally, there are many problems in the manufactured medical equipment because the physician directly moves the medical tool to the affected part of the patient's hand, and there is a problem that it is difficult to use it in a place where precise control is required.

의료장비로 내시경 장비를 예로 들어 설명하면, 환자 몸속에서 내시경 카메라가 이동하면서 의사의 조작 미숙으로 환부와 부딪히거나, 환부의 불수의적인 움직임이 발생할 경우 내시경 카메라와 부딪힐 위험이 존재한다. For example, when an endoscopic camera is moved from a patient's body, there is a risk that the endoscopic camera may collide with the endoscope due to immaturity of the doctor or involuntary movement of the affected part.

이와 같이, 내시경 카메라와 같은 의료도구의 위치를 정밀하게 조정할 수 없어 시술범위는 한정되고, 정확한 시술도 매우 어려운 문제가 있다. In this way, the position of the medical instrument such as the endoscope camera can not be precisely adjusted, so that the scope of the procedure is limited and precise operation is also very difficult.

또한, 수술 중환자의 몸속에서 실시간으로 의료도구와 환부 간 이격거리를 일정하게 유지하기 어려워, 내시경 카메라의 초점이 맞지 않아 영상의 질이 저하되는 등의 문제가 있다.In addition, it is difficult to keep the distance between the medical instrument and the affected part constant in real time in the body of the surgical intoxicant, and there is a problem that the quality of the image is deteriorated because the endoscopic camera is out of focus.

상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명은 의료도구를환자의 환부에 인접하도록 정밀하게 이동시킬 수 있고, 실시간으로 의료도구와 환부와의 이격거리 측정하여 의료도구의 위치를 사용자가 원하는 지점에서 유지할 수 있는 의료장비를 제공하고자 한다.The present invention can precisely move the medical tool so as to be adjacent to the affected part of the patient and measure the position of the medical tool by measuring the distance between the medical tool and the affected part in real time, We want to provide medical equipment that can be maintained at the desired point.

본 발명의 실시예에 따른 의료장비는, 튜브 내부로 삽입되는 의료도구 및 상기 튜브 단부에서 상기 의료도구와 연결되어, 상기 의료도구를 상기 환자의 환부에 인접하도록 정밀하게 이동시킬 수 있는 가이드장치를 포함할 수 있다. A medical device according to an embodiment of the present invention includes a medical tool inserted into a tube and a guide device connected to the medical tool at the tube end so as to precisely move the medical tool adjacent to the affected part of the patient .

본 발명의 일 실시예에 따른 의료장비는, 의료도구를 환자의 환부에 인접하도록 정밀하게 이동시킬 수 있으며, 실시간으로 의료도구와 환부와의 이격거리를 측정할 수 있다.The medical instrument according to the embodiment of the present invention can precisely move the medical instrument so as to be adjacent to the affected part of the patient and can measure the distance between the medical instrument and the affected part in real time.

도 1은 의료장비의 신호 전달을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 의료장비에 적용되는 가이드장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 가이드장치의 분리사시도이다.
도 4는 도 3에 도시한 PZT 모터부에 적용되는 PZT 모터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료도구 위치 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 도 5에 적용되는 이격거리를 측정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 도 6에 적용될 수 있는 단층정보의 예시를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 5에 적용되는 이동거리를 설정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
1 is a block diagram illustrating signaling of a medical device.
2 is a perspective view of a guide device applied to the medical device of FIG.
3 is an exploded perspective view of the guide device shown in Fig.
FIG. 4 is a view showing a structure of a PZT motor applied to the PZT motor unit shown in FIG. 3. FIG.
5 is a flowchart illustrating a medical tool position control method according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart showing a method of measuring a separation distance applied to FIG.
7 is a graph showing an example of tomographic information that can be applied to Fig.
FIG. 8 is a flowchart showing a method of setting a moving distance applied to FIG.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the sizes and thicknesses of the respective components shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Also, throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 의료장비의 신호 전달을 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating signaling of a medical device.

도 1을 참고하면, 의료장비(1000)는 튜브(500), 의료도구(550) 및 튜브(500)의 단부에 연결되는 가이드장치(100)와 가이드장치(100)를 제어할 수 있는 제어장치(200)를 포함할 수 있다. 1, a medical instrument 1000 includes a guide 500 and a medical instrument 550 and a guide device 100 connected to the end of the tube 500 and a control device (200).

의료도구(550)는 내시경 카메라, 광프로브 등의 진단용 도구 또는 카테터, 레이저 칼 등의 수술용 도구를 의미한다. 이하에서는 내시경 카메라를 예로 들어 설명한다. The medical tool 550 refers to a diagnostic tool such as an endoscope camera or an optical probe, or a surgical tool such as a catheter or a laser knife. Hereinafter, an endoscope camera will be described as an example.

튜브(500)는 환자의 환부(A)를 진단 또는 수술하기 위해 환자의 환부(A)에 인접해있다. 환부(A)가 환자의 몸속에 있을 경우, 튜브(500)는 환자의 몸속에 투입될 수 있다. The tube 500 is adjacent to the affected part A of the patient to diagnose or operate the affected part A of the patient. When the affected part (A) is in the patient's body, the tube (500) can be inserted into the patient's body.

튜브(500)는 연성 재질로 이루어지며, 튜브(500) 내부에 의료도구(550)가 삽입될 수 있도록 내부에는 빈 공간이 형성될 수 있다. 이하에서는, 튜브(500)가 환자의 몸속에 삽입된 것을 예로 들어 설명한다. The tube 500 is made of a soft material and an empty space may be formed therein so that the medical instrument 550 can be inserted into the tube 500. Hereinafter, an example in which the tube 500 is inserted into a patient's body will be described as an example.

튜브(500)는 제어장치(200)와 연결될 수 있다. 일례로, 튜브(500)는 로보트에 연결될 수 있으며, 로보트에 의해 더욱 정밀하게 조작될 수도 있다. The tube 500 may be connected to the control device 200. In one example, the tube 500 may be connected to the robot and may be more precisely manipulated by the robot.

가이드장치(100)는 튜브(500)의 단부에 연결되어 의료도구(550)와 함께 환자의 몸속에 삽입될 수 있다. 가이드장치(100)는 튜브(500) 내부에 삽입된 의료도구(550)와 연결되며, 의료도구(550)를 환자의 몸속에서 정밀하게 이동 시킬 수 있다. The guide device 100 may be connected to the end of the tube 500 and inserted into the patient's body together with the medical instrument 550. The guide device 100 is connected to the medical instrument 550 inserted into the tube 500 and can precisely move the medical instrument 550 in the body of the patient.

제어장치(200)는 튜브(500) 및 의료도구(550)와 연결되며, 의료도구(550)를 통해 전달되는 환자의 환부(A)를 표시할 수 있는 모니터(210)를 포함할 수 있다. The control device 200 may include a monitor 210 coupled to the tube 500 and the medical instrument 550 and capable of displaying the affected portion A of the patient transmitted via the medical instrument 550.

가이드장치(100)와 연결되는 센서부(400)를 통해 가이드장치(100)와 환부(A) 사이의 이격거리(C)를 측정할 수 있다. 이에 따라, 의료도구(550)가 이동해야 될 이동거리(L)를 설정할 수 있다. The distance C between the guide device 100 and the affected part A can be measured through the sensor part 400 connected to the guide device 100. [ Accordingly, the moving distance L at which the medical instrument 550 is to be moved can be set.

센서부(400)는 제어장치(200)와 연결된다. 센서부(400)는 광섬유(440)를 포함하고 있으며, 광섬유(440)는 가이드장치(100) 내부에 위치할 수 있다. 예를 들면, 센서부(400)는 광섬유(440)를 통해 환자 몸속의 환부(A)와 가이드장치(100) 사이의 이격거리(C)를 측정하기 위한 광 정보를 전달 받고, 이러한 정보를 분석하여 제어장치(200)에 정보를 전달 할 수 있다. The sensor unit 400 is connected to the control device 200. The sensor unit 400 includes an optical fiber 440 and the optical fiber 440 may be located inside the guide device 100. For example, the sensor unit 400 receives optical information for measuring a separation distance C between the ring portion A in the patient's body and the guide device 100 through the optical fiber 440, And transmit the information to the control device 200. [

센서부(400)는 광원부(410), 분광기(420) 및 커플러(430)를 포함할 수 있다. The sensor unit 400 may include a light source unit 410, a spectroscope 420, and a coupler 430.

광원부(410)는 광을 발생시킬 수 있으며, 광원부(410)에서 발생되는 광은 커플러(430)에 전달된다. 커플러(430)에 연결되는 광섬유(440)를 통해 환자 몸속의 환부(A)에 광을 조사할 수 있다. The light source unit 410 can generate light, and the light generated in the light source unit 410 is transmitted to the coupler 430. The light can be irradiated to the affected part A of the patient's body through the optical fiber 440 connected to the coupler 430.

광섬유(440)는 센서부(400)의 커플러(430)에서부터 튜브(500) 내부에 삽입되고, 가이드장치(100) 내부까지 연장될 수 있다. 광섬유(440)는 광을 조사할 수 있으며, 조사된 광이 반사된 반사광을 입사할 수도 있다. The optical fiber 440 may be inserted into the tube 500 from the coupler 430 of the sensor unit 400 and extend to the inside of the guide device 100. [ The optical fiber 440 may irradiate light, and the reflected light reflected by the irradiated light may be incident on the optical fiber 440.

광섬유(440)는 1mm 이하의 직경으로 형성될 수 있다. 환부(A)에서 반사된 반사광은 광섬유(440)를 통해 커플러(430)로 송신될 수 있다. The optical fiber 440 may be formed with a diameter of 1 mm or less. The reflected light reflected by the affected part A can be transmitted to the coupler 430 through the optical fiber 440. [

분광기(420)는 커플러(430)와 연결되어 있으며, 커플러(430) 통해 반사광을 전달 받아 반사광의 스펙트럼을 측정할 수 있다. 분광기(420)에서 측정된 스펙트럼 정보는 제어장치(200)로 송신된다. 예를 들면, 분광기(420)는 UART 통신으로 제어장치(200)로 스펙트럼의 데이터를 송신할 수 있다. 커플러(430)는 예를 들면, 2*1 커플러, 2*2 커플러 또는 서큘레이터(circulator)가 이용될 수 있다.The spectroscope 420 is connected to the coupler 430 and receives the reflected light through the coupler 430 to measure the spectrum of the reflected light. The spectral information measured at the spectroscope 420 is transmitted to the control device 200. For example, the spectroscope 420 may transmit spectral data to the control device 200 via UART communication. The coupler 430 may be, for example, a 2 * 1 coupler, a 2 * 2 coupler, or a circulator.

드라이버보드(300)는 제어장치(200)와 연결된다. 드라이버보드(300)는 가이드장치(100)와 연결되어 제어장치(200)와 가이드장치(100)에 각각 데이터를 송수신 할 수 있으며, 가이드장치(100)를 제어하여 환자의 몸속에서 의료도구(550)가 정밀하게 이동 시킬 수 있다. The driver board 300 is connected to the control device 200. The driver board 300 is connected to the guide device 100 to transmit and receive data to and from the control device 200 and the guide device 100. The driver board 300 controls the guide device 100, ) Can be precisely moved.

제어장치(200)는 드라이버보드(300) 및 센서부(400)와 각각 연결되어 있으며, 의료도구(550)와 직접 연결된다. The controller 200 is connected to the driver board 300 and the sensor unit 400 and is directly connected to the medical instrument 550.

드라이버보드(300)는 제어장치(200)와 데이터를 송수신할 수 있다. 드라이버보드(300)는 FPCB(Flexible Printed Circuits Board, 56) 및 MR(Magnetic Resonance) 센서(60)와 연결된다. MR센서(60)는 PZT모터(51)의 현재 위치를 측정할 수 있다. FPCB(56)는 PZT(Piezo-Electric Transducer) 모터부(50)와 연결된다. The driver board 300 can transmit and receive data to and from the control device 200. The driver board 300 is connected to an FPCB (Flexible Printed Circuits Board) 56 and an MR (Magnetic Resonance) sensor 60. The MR sensor 60 can measure the current position of the PZT motor 51. The FPCB 56 is connected to a PZT (Piezo-Electric Transducer) motor unit 50.

드라이버보드(300)는, MR센서(60)와 연결된 증폭기(310), PZT모터(51)와 연결된 FPCB(56)가 연결되는 모터드라이버(320) 및 마이크로 컨트롤러(340)를 포함할 수 있다. The driver board 300 may include an amplifier 310 connected to the MR sensor 60, a motor driver 320 connected to the FPCB 56 connected to the PZT motor 51, and a microcontroller 340.

예를 들면, 가이드장치(100) 내부의 MR센서(60)는 드라이버보드(300)의 증폭기(310)에 연결된다. 증폭기(310)는 MR센서(60)에서 측정되는 아날로그 값을 증폭시킬 수 있다. 이렇게 증폭된 MR센서(60)의 신호는 마이크로 컨트롤러(340)로 보낸다. For example, the MR sensor 60 inside the guide apparatus 100 is connected to the amplifier 310 of the driver board 300. The amplifier 310 may amplify the analog value measured at the MR sensor 60. [ The signal of the amplified MR sensor 60 is sent to the microcontroller 340.

모터드라이버(320)는 PZT모터(51) 구동 신호를 생성할 수 있다. 구동 신호는 FPCB(56)를 통해 PZT모터(51)에 전달될 수 있다. 예를 들면, 구동 신호는 USB나 RS-232 등의 UART일 수 있다. The motor driver 320 may generate the PZT motor 51 driving signal. The driving signal can be transmitted to the PZT motor 51 via the FPCB 56. [ For example, the drive signal may be a UART such as USB or RS-232.

모터드라이버(320)는 PWM(Pulse-width modulation) 모듈(330)과 연결되어 있다. PWM모듈(330)은 마이크로 컨트롤러(340)의 제어에 의해 발생된 PWM 신호를 모터드라이버(320)에 전달한다. 전달된 PWM 신호에 의해 모터드라이버(320)에서는 구동신호를 발생시킬 수 있다. The motor driver 320 is connected to a pulse-width modulation (PWM) module 330. The PWM module 330 transfers the PWM signal generated by the control of the microcontroller 340 to the motor driver 320. The motor driver 320 can generate a driving signal by the transmitted PWM signal.

마이크로 컨트롤러(340)는 증폭기(310)를 통해 전달된 MR센서(60)의 신호를 측정하여 PZT모터(51)의 현재 위치를 측정할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(340)의 신호는 송수신기(350)를 통해 제어장치(200)로 전송될 수 있다. The microcontroller 340 may measure the signal of the MR sensor 60 transmitted through the amplifier 310 and measure the current position of the PZT motor 51. [ The signal of the microcontroller 340 may be transmitted to the control device 200 through the transceiver 350. [

송수신기(350)는 범용 비동기화 송수신기(UART, Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 일 수 있다. 또한, 송수신기(350)는 USB(Universal Serial Bus), RS-232 등 UART 통신 외에 RS-170, NTSC(National Television System Committee), Camera Link, IEEE 1394, GigE(Gigabit Ethernet) 등이 다양하게 사용될 수 있다.The transceiver 350 may be a Universal Asynchronous Receiver / Transmitter (UART). In addition to UART communication such as USB (Universal Serial Bus), RS-170, NTSC, Camera Link, IEEE 1394, GigE (Gigabit Ethernet), etc., the transceiver 350 can be variously used have.

MR센서(60)를 통해 측정된 PZT모터(51)의 현재 위치와 센서부(400)를 통해 측정된 환부(A)와의 이격거리(C)를 고려하여 의료도구(550)를 이동시킬 수 있다. The medical instrument 550 can be moved in consideration of the current position of the PZT motor 51 measured through the MR sensor 60 and the distance C between the current position of the PZT motor 51 measured through the sensor unit 400 and the affected part A .

도 2는 도 1의 의료장비에 적용되는 가이드장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 가이드장치의 분리사시도이고, 도 4는 도 3에 도시한 PZT 모터부에 적용되는 PZT 모터의 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a perspective view of a guide device applied to the medical equipment of FIG. 1, FIG. 3 is an exploded perspective view of the guide device shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the structure of the PZT motor applied to the PZT motor unit shown in FIG. Fig.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 가이드장치(100)는 홀더(10), 홀더(10)가 안착되는 마운트(20), 마운트(20)에 연결된 PZT모터부(50) 및 PZT모터부(50)에 연결되는 MR센서(60)를 포함할 수 있다. 1 to 4, the guide apparatus 100 includes a holder 10, a mount 20 on which the holder 10 is mounted, a PZT motor unit 50 connected to the mount 20, and a PZT motor unit 50 (Not shown).

홀더(10)에는 의료도구(550)가 삽입되어 연결될 수 있다. 예를 들면, 내시경 카메라는 홀더(10)에 끼워져 연결되어 고정될 수 있다. The holder 10 may be inserted with a medical tool 550 inserted therein. For example, the endoscope camera can be connected to and fixed to the holder 10.

홀더(10)의 크기는 의료도구(550)의 크기에 따라 조절이 가능할 수 있다. 홀더(10)는 마운트(20)에 안착될 수 있다. 홀더(10)에는 의료도구(550)를 고정하기 위한 고정홀(12)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 고정홀(12)에 의료도구(550)를 고정하기 위한 볼트가 체결될 수 있다.The size of the holder 10 may be adjustable according to the size of the medical instrument 550. The holder 10 can be seated on the mount 20. The holder 10 may be provided with a fixing hole 12 for fixing the medical instrument 550. For example, a bolt for fixing the medical instrument 550 to the fixing hole 12 may be fastened.

PZT모터부(50)는, 프레임(52)과 프레임(52) 측면으로 연결되는 PZT모터(51)를 포함할 수 있다. The PZT motor unit 50 may include a frame 52 and a PZT motor 51 connected to the frame 52 side.

프레임(52)은 서로 이격되어 배치되는 측면플레이트(52b) 및 측면플레이트(52b)와 수직하게 연결되는 베이스플레이트(52a)를 포함한다. 또한, 베이스플레이트(52a)와 이격되고, 측면플레이트(52b) 사이에 연결되는 포스트(52c)를 포함할 수 있다. The frame 52 includes a side plate 52b and a base plate 52a vertically connected to the side plate 52b. It may also include a post 52c spaced from the base plate 52a and connected between the side plates 52b.

PZT모터(51)는 측면플레이트(52b)를 관통하여 마운트(20) 또는 다른 PZT모터부(50)의 베이스플레이트(52a)와 연결될 수 있다. PZT모터(51)는 일측의 측면플레이트(52b)에서 타측의 측면플레이트(52b)까지 선형적으로 이동할 수 있다. 이에 따라, MR센서(60)는 프레임(52) 내에서의 PZT모터(51)의 현재 위치를 측정할 수 있다. The PZT motor 51 may be connected to the mount 20 or the base plate 52a of another PZT motor unit 50 through the side plate 52b. The PZT motor 51 can move linearly from one side plate 52b to the other side plate 52b. Accordingly, the MR sensor 60 can measure the current position of the PZT motor 51 in the frame 52. [

PZT모터부(50)는 복수개로 형성될 수 있다. 예를 들면, 적어도 3축으로 배치될 수 있다. 예를 들면, PZT모터부(50)는 제1 PZT모터부(50a), 제2 PZT모터부(50b) 및 제3 PZT모터부(50c)로 이루어질 수 있다. PZT모터부(50)는 FPCB(56)를 통해 드라이버보드(300)과 연결될 수 있다. FPCB(56)는 PZT모터(51)에 구동신호를 전달하여 PZT모터(51)를 이동시켜 의료도구(550)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다. 예를 들면, 각각의 PZT모터부(50a, 50b, 50c)는 서로 수직한 방향으로 연결될 수 있다. 즉, 제1, 제2 및 제3 PZT 모터부(50a, 50b, 50c)는 y축, x축 및 z축 방향으로 배치되며 서로 연결될 수 있다. The PZT motor unit 50 may be formed in a plurality of units. For example, at least three axes. For example, the PZT motor unit 50 may include a first PZT motor unit 50a, a second PZT motor unit 50b, and a third PZT motor unit 50c. The PZT motor unit 50 may be connected to the driver board 300 through the FPCB 56. [ The FPCB 56 transmits a driving signal to the PZT motor 51 to move the PZT motor 51 to precisely control the position of the medical tool 550. [ For example, each of the PZT motor sections 50a, 50b, and 50c may be connected in a direction perpendicular to each other. That is, the first, second and third PZT motor sections 50a, 50b and 50c are arranged in the y-axis, x-axis and z-axis directions and can be connected to each other.

예를 들면, 마운트(20)가 y축 방향의 제1 PZT모터부(50a)의 포스트(52c) 및에 PZT모터(51)에 연결될 경우, 제1 PZT모터부(50a)의 베이스플레이트(52a)는 x축 방향과 나란하게 배치된 제2 PZT모터부(50b)의 포스트(52c) 및 제2 PZT모터부(50b)의 PZT모터(51)와 연결될 수 있다. 또한, 제2 PZT모터부(50b)의 베이스플레이트(52a)는 z축 방향과 나란하게 배치된 제3 PZT모터부(50c)의 포스트(52c) 및 제3 PZT모터부(50c)의 PZT모터(51)에 연결될 수 있다. For example, when the mount 20 is connected to the post 52c and the PZT motor 51 of the first PZT motor portion 50a in the y-axis direction, the base plate 52a of the first PZT motor portion 50a May be connected to the post 52c of the second PZT motor portion 50b and the PZT motor 51 of the second PZT motor portion 50b arranged in parallel to the x axis direction. The base plate 52a of the second PZT motor portion 50b is connected to the post 52c of the third PZT motor portion 50c and the PZT motor portion 50c of the third PZT motor portion 50c, (Not shown).

즉, 어느 하나의 PZT모터부(50)의 베이스플레이트(51)를 다른 하나의 PZT모터부(50)의 포스트(52c)와 PZT모터(51)에 연결시켜, 각각 PZT모터부(50) 간의 연결을 간소화 시켜, 가이드장치(100) 크기를 소형화하고, PZT모터부(50)를 직접 이동시킴으로써, 의료도구(550)의 x축, y축 및 z축 방향으로 보다 용이하게 이동시킬 수 있다. That is, the base plate 51 of one PZT motor unit 50 is connected to the post 52c of the other PZT motor unit 50 and the PZT motor 51, It is possible to move the medical instrument 550 more easily in the x-, y-, and z-axis directions of the medical instrument 550 by simplifying the connection and reducing the size of the guide device 100 and moving the PZT motor portion 50 directly.

PZT모터(51)는 탄성부재(51a)와 선형이동자(51d)를 포함할 수 있다. 탄성부재(51a)는 양면에 압전세라믹(51b, 51c)이 연결된다. 탄성부재(51a)는 탄성적인 성질을 갖는다. 예를 들면, 한쪽 방향으로 분극 된 압전세라믹(51b, 51c)에 수십 내지 수백 KHz의 전계가 인가되면 분극 방향과 인가된 전계 방향에 따라 압전세라믹(51b, 51c)에 수축 또는 팽창 운동이 발생한다. 이와 같은 굴곡 진동을 탄성부재(51a)는 선형이동자(51d)에 전달하여 선형이동자(5`1d)는 선형 운동을 할 수 있다.The PZT motor 51 may include an elastic member 51a and a linear mover 51d. Piezoelectric ceramics 51b and 51c are connected to both sides of the elastic member 51a. The elastic member 51a has elastic properties. For example, when an electric field of several tens to several hundreds of KHz is applied to the piezoelectric ceramics 51b and 51c polarized in one direction, the piezoelectric ceramics 51b and 51c contract or expand due to the polarization direction and the applied electric field direction . The flexural vibration transmits the elastic member 51a to the linear mover 51d so that the linear mover 5d can perform a linear motion.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료도구 위치 제어방법을 나타낸 순서도이고, 도 6은 도 5에 적용되는 이격거리를 측정하는 방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 도 6에 적용될 수 있는 단층정보의 예시를 나타낸 그래프이고, 도 8은 도 5에 적용되는 이동거리를 설정하는 방법을 나타낸 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of controlling a position of a medical tool according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of measuring a separation distance applied to FIG. 5, FIG. 8 is a flowchart showing a method of setting the movement distance applied to FIG. 5; FIG.

도 5 내지 도 8을 참고하면, 의료도구(550) 위치 제어방법은, 의료도구(550)와 연결된 가이드장치(100)가 연결된 튜브(500)를 환자 환부(A)에 인접시키는 단계 (S10)를 포함할 수 있다. 튜브(500)는 사용자 또는 로보트로 조작하여 환자의 환부(A) 근처로 인접시킬 수 있다. 5 to 8, the method for controlling the position of the medical instrument 550 includes the step S10 of placing the tube 500 to which the guide device 100 connected to the medical instrument 550 is connected, . ≪ / RTI > The tube 500 can be manipulated by a user or a robot to be adjacent to the vicinity of the affected part A of the patient.

다음으로, 환부(A)에 광을 조사하여, 환부(A)와 가이드장치(100) 사이의 이격거리(C)를 측정하고, 이동거리(L)를 설정하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. Next, the step S20 may include the step of irradiating the affected part A with light, measuring the distance C between the affected part A and the guide device 100, and setting the moved distance L have.

이격거리(C)는 환자의 환부(A)에 광을 조사하고 환부(A)로부터 반사되는 반사광을 입사하여 측정할 수 있다. 이동거리(L)는 측정된 이격거리(C)를 기준으로 설정될 수 있다. The separation distance C can be measured by irradiating light to the affected part A of the patient and entering reflected light reflected from the affected part A. [ The moving distance L can be set based on the measured distance C to be measured.

다음으로, 설정된 이동거리(L)만큼 의료도구(550)를 가이드장치(100)로 이동시키는 단계(S30)를 포함할 수 있다. 가이드장치(100)를 통해 의료도구(550)를 환자의 환부(A) 근처에서 정밀하게 위치를 제어할 수 있다. Next, the step S30 may include moving the medical instrument 550 to the guide device 100 by the set travel distance L. The medical instrument 550 can be precisely controlled in position near the affected part A of the patient through the guide device 100. [

또한, 실시간으로 환부(A)와 가이드장치(100) 사이의 이격거리(C)의 측정이 가능하므로, 의료도구(550)를 환자의 환부(A)와 일정거리로 이격된 상태로 유지할 수 있다. Since the distance C between the diseased part A and the guide device 100 can be measured in real time, the medical instrument 550 can be kept at a distance from the diseased part A of the patient .

이격거리(C)를 측정하는 단계(S21)는, 환부(A)로부터 반사된 반사광의 스펙트럼을 통해, 기준신호 및 샘플신호를 분리하는 단계(S211)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 반사광의 스펙트럼을 분석하여, 환자 환부(A)의 정보가 없는 경우에는 기준신호로 설정하고, 환자 환부(A)의 정보가 있는 경우에는 샘플신호로 설정한다. The step S21 of measuring the separation distance C may include a step S211 of separating the reference signal and the sample signal through the spectrum of the reflected light reflected from the diseased part A. [ For example, the spectrum of the reflected light is analyzed to set as a reference signal when there is no information of the affected part (A), and as a sample signal when the information of the patient part (A) is present.

다음으로, 기준신호를 제거하는 단계(S212)를 포함할 수 있다. 즉, 환자 환부(A)의 신호가 없는 경우는 노이즈를 의미하므로 이를 제거하여 환자 환부(A)의 정보를 획득한다. Next, the reference signal may be removed (S212). That is, in the case where there is no signal from the patient portion (A), it means noise, so that information on the patient portion (A) is obtained.

다음으로, 샘플신호를 푸리에 변환을 하여, 환부(A)의 단층정보를 획득하는 단계(S213)을 포함하고, 단층정보로부터 이격거리(C)를 계산하는 단계(S214)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 단층정보로부터 이격거리(C)의 계산은, 단층정보에서 제1 피크를 검출하는 단계(S214a) 및 단층정보의 축해상도와 제1 피크에서의 픽셀수를 곱하는 단계(S214b)를 포함할 수 있다. 단층정보의 제1 피크는, 환부(A)의 표면에 해당하는 지점을 의미한다. Next, the step S213 of performing Fourier transform on the sample signal to acquire tomogram information of the affected area A may be included, and calculating the distance C from the tomogram information (step S214). More specifically, the calculation of the separation distance C from the tomogram information is performed by the steps of (S214a) detecting the first peak in the tomogram information and (S214b) multiplying the axial resolution of the tomogram information by the number of pixels in the first peak . The first peak of the tomographic information means a point corresponding to the surface of the affected part A. [

예를 들면, 축해상도란 단층정보에서 한 픽셀 당 거리를 의미한다. 즉, 단층정보의 축해상도가 10㎛이고, 제1 피크까지의 거리가 10픽셀로 측정된 경우, 이격거리는 축해상도인 10㎛와 제1 피크까지의 픽셀수인 10의 곱인 100㎛가 된다. For example, axis resolution means distance per pixel in tomographic information. That is, when the axial resolution of the tomographic information is 10 μm and the distance to the first peak is measured as 10 pixels, the separation distance is 100 μm which is the product of 10 μm of the axial resolution and 10, the number of pixels up to the first peak.

이동거리(L)를 설정하는 단계(S22)는, 먼저, 적정거리(D)를 입력하는 단계(S221), 적정거리(L)와 이격거리(C)간의 차이값(F)을 계산하는 단계(S222) 및 차이값(F)을 통해 이동거리(L)를 설정하는 단계(S223)를 포함할 수 있다. Step S22 of setting the moving distance L includes a step S221 of inputting a proper distance D and a step of calculating a difference value F between the proper distance L and the separation distance C (Step S222) and setting the movement distance L through the difference value F (step S223).

예를 들면, 미리 설정된 허용오차(△d)를 고려한 적정거리(D)는 아래의 [수식 1]에 의해 설정될 수 있다. For example, the appropriate distance D considering the preset tolerance DELTA d can be set by the following [Expression 1].

[수식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

예를 들면, 허용오차(△d)를 20㎛로 설정할 경우, 적정거리(D)를 100㎛로 입력하더라도, 제어장치(200)에는 적정거리(D)는 90㎛ ~ 110㎛ 으로 입력될 수 있다. 즉, MR센서(60) 및 센서부(400)에서 측정되는 위치 정보 등에 대한 오차를 고려하여 적정거리(D)를 설정하게 된다. 적정거리(D)와 측정된 이격거리(C)의 차이값(F)은 [수식2]에 의해 설정된다. For example, when the tolerance Δd is set to 20 μm, even if the appropriate distance D is input as 100 μm, the appropriate distance D can be inputted to the control device 200 as 90 μm to 110 μm have. That is, an appropriate distance D is set in consideration of an error of the MR sensor 60 and position information measured by the sensor unit 400. The difference value F between the appropriate distance D and the measured separation distance C is set by [Expression 2].

[수식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

다음으로, 차이값(F)의 절대값을 계산하는 단계(S224)를 포함하고, 차이값(F)의 절대값이 허용오차(△d)의 반값(△d/2)보다 작거나 같으면, 이동거리(L)를 0으로 설정하는 단계(S224a)를 포함할 수 있다. Next, the step S224 of calculating the absolute value of the difference value F is performed. If the absolute value of the difference value F is less than or equal to the half value DELTA d / 2 of the tolerance DELTA d, And setting the moving distance L to zero (S224a).

즉, 이때에는 PZT모터(51)는 작동하지 않는다. 차이값(F)의 절대값이 허용오차의 반값(△d/2)보다 작거나 같다는 것은, PZT모터(51)가 허용된 범위 내에 존재하는 것을 의미한다. That is, at this time, the PZT motor 51 does not operate. The fact that the absolute value of the difference value F is smaller than or equal to the half value (? D / 2) of the tolerance means that the PZT motor 51 is within the allowable range.

다음으로, 차이값(F)이 양수일 경우, 아래의 [수식 3]에 의해 이동거리(L)를 설정하는 단계(S225)를 포함할 수 있다. 차이값(F)이 양수로 계산되면, PZT모터(51)가 허용된 범위에 비해 환부에 가깝다는 것을 의미한다.Next, when the difference value F is a positive number, it may include a step S225 of setting the moving distance L by the following equation (3). If the difference value F is calculated as a positive number, it means that the PZT motor 51 is closer to the affected area than the permitted range.

[수식 3] [Equation 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

L= 이동거리, D=적정거리 △d=허용오차 C=이격거리L = travel distance, D = proper distance Δd = tolerance C = separation distance

다음으로, 차이값(F)이 음수일 경우, 아래의 [수식 4]에 의해 이동거리(L)를 설정하는 단계(S226)을 포함할 수 있다. 차이값(F)이 음수로 계산되면, PZT모터(51)가 허용된 범위에 비해 환부에 멀다는 것을 의미한다.Next, when the difference value F is a negative number, it may include a step S226 of setting the moving distance L by the following equation (4). If the difference value F is calculated as a negative value, it means that the PZT motor 51 is far from the permitted range.

[수식 4][Equation 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

L = 이동거리, D=적정거리 △d=허용오차 C=이격거리L = travel distance, D = proper distance Δd = tolerance C = separation distance

마지막으로 설정된 이동거리(L)만큼 의료도구(550)를 이동시키는 단계(S30)를 포함할 수 있다. And moving the medical instrument 550 by the set travel distance L (S30).

이동거리(L)가 양수일 경우 PZT모터(51)를 환부에서 멀어지는 방향으로 이동시키고, 음수일 경우 PZT모터(51)를 환부에 가까워지는 방향으로 이동시킨다.When the travel distance L is a positive number, the PZT motor 51 is moved in a direction away from the ring portion. When the travel distance L is a negative number, the PZT motor 51 is moved in a direction toward the ring portion.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the following claims. Those who are engaged in the technology field will understand easily.

1000: 의료장비 200: 제어장치
210: 모니터 300: 드라이버보드
310: 증폭기 320: 모터드라이브
330: PWM모듈 340: 마이크로 컨트롤러
350: 송수신부 360: 전원
400: 센서부 410: 광원부
420: 분광기 430: 커플러
440: 광섬유 500: 튜브
550: 의료도구 100: 가이드장치
10: 홀더 12: 고정홀
20: 마운트
50: PZT모터부 51: PZT 모터
51a: 탄성부재 51b, 51c: 압전세라믹
51d: 선형이동자 52: 프레임
52a, 베이스플레이트 52b: 측면플레이트
52c: 포스트 50a: 제1 PZT 모터부
50b: 제2 PZT 모터부 50c: 제3 PZT 모터부
56: FPCB 60: MR센서
C: 이격거리 L: 이동거리
D: 적정거리 △d: 허용오차
A: 환부
1000: Medical device 200: Control device
210: Monitor 300: Driver board
310: Amplifier 320: Motor drive
330: PWM module 340: Micro controller
350: Transmitting / receiving unit 360: Power supply
400: sensor part 410: light source part
420: spectroscope 430: coupler
440: Optical fiber 500: Tube
550: medical instrument 100: guide device
10: holder 12: fixed hole
20: Mount
50: PZT motor section 51: PZT motor
51a: elastic members 51b, 51c: piezoelectric ceramic
51d: Linear mover 52: Frame
52a, a base plate 52b: a side plate
52c: post 50a: first PZT motor part
50b: second PZT motor section 50c: third PZT motor section
56: FPCB 60: MR sensor
C: separation distance L: moving distance
D: Proper distance Δd: Tolerance
A:

Claims (1)

튜브 내부로 삽입되는 의료도구; 및
상기 튜브 단부에서 상기 의료도구와 연결되어, 상기 의료도구를 상기 환자의 환부에 인접하도록 정밀하게 이동시킬 수 있는 가이드장치를 포함하는 의료장비.
Medical tools inserted into the tube; And
And a guide device coupled to the medical tool at the tube end to precisely move the medical tool adjacent the lesion of the patient.
KR1020160130104A 2015-11-03 2016-10-07 A precision control medical device in conjunction with medical tools and the control method of the medical tools KR101884457B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20150154041 2015-11-03
KR1020150154041 2015-11-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170052460A true KR20170052460A (en) 2017-05-12
KR101884457B1 KR101884457B1 (en) 2018-08-29

Family

ID=58740300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160130104A KR101884457B1 (en) 2015-11-03 2016-10-07 A precision control medical device in conjunction with medical tools and the control method of the medical tools

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101884457B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005296386A (en) * 2004-04-13 2005-10-27 Olympus Corp Glucose meter
KR100896750B1 (en) * 2007-06-20 2009-05-11 (주)트리플씨메디칼 Surgical appliance for insertion into in-vivo
KR20140037670A (en) * 2012-09-19 2014-03-27 한국전자통신연구원 Apparatus for guiding endoscope and method thereof
KR20140115575A (en) * 2013-03-21 2014-10-01 삼성전자주식회사 Surgical robot system and method for controlling the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005296386A (en) * 2004-04-13 2005-10-27 Olympus Corp Glucose meter
KR100896750B1 (en) * 2007-06-20 2009-05-11 (주)트리플씨메디칼 Surgical appliance for insertion into in-vivo
KR20140037670A (en) * 2012-09-19 2014-03-27 한국전자통신연구원 Apparatus for guiding endoscope and method thereof
KR20140115575A (en) * 2013-03-21 2014-10-01 삼성전자주식회사 Surgical robot system and method for controlling the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101884457B1 (en) 2018-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240090881A1 (en) Apparatus and methods for mri-compatible haptic interface
JP7314052B2 (en) Patient introducer alignment
Gassert et al. Sensors for applications in magnetic resonance environments
KR100695471B1 (en) Robot of the multi-freedom degree for positioning surgical tool
US20080039693A1 (en) Endoscope tip unit and endoscope with scanning optical fiber
US9936865B2 (en) Fiber scanning optical probe and medical imaging apparatus including the same
EP1972262A2 (en) Medical apparatus obtaining information indicative of internal state of an object based on interaction between ultrasound waves and light
Shang et al. Teleoperation system with hybrid pneumatic-piezoelectric actuation for MRI-guided needle insertion with haptic feedback
RU2535644C2 (en) High scanning rate optical probe system
JP2007007040A (en) Surgery support system
Li et al. A skull-mounted robot with a compact and lightweight parallel mechanism for positioning in minimally invasive neurosurgery
JP2012510333A (en) Ultrasonic assembly system with replaceable transducer and display
EP2572625B1 (en) Probe-shape detecting apparatus and probe-shape detecting method
CN111803216A (en) Bronchial surgery robot and bronchial surgery system
US11925504B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and method of controlling ultrasound diagnostic apparatus
EP2853223A1 (en) Navigation attachment and method of using the same
KR101877921B1 (en) Optic assembly and light source device for endoscope including the same
US10300307B2 (en) Focused ultrasound system for small bore imaging
JP2014094267A (en) Mr imaging in separate rooms using magnet having diagnostic table
KR101884457B1 (en) A precision control medical device in conjunction with medical tools and the control method of the medical tools
US20210275263A1 (en) Robot-assisted surgical guide system for performing surgery
JPH0453533A (en) Magnetic resonance monitoring medical treatment apparatus
KR102338060B1 (en) Device and method for connecting a medical instrument to a position-detecting system
CN217793323U (en) Neurosurgery auxiliary system
De Lorenzo et al. Miniaturized rigid probe driver with haptic loop control for neurosurgical interventions

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant