KR20170075848A

KR20170075848A - 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20170075848A
Application number: KR1020150184752A
Authority: KR
Inventors: 황정훈; 김태근; 원건; 정요한
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-07-04
Also published as: KR102188334B1

Abstract

본 발명은 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 수술 동작 분석 장치가 센서를 이용해 수술을 진행하는 술자의 손동작을 깊이 측정 방식으로 감지하고, 해당 센서에서 감지한 손동작에 따라 수술 과정을 분석한 후, 분석 결과를 저장하며, 이를 통해 저장된 분석 결과를 예비 술자의 수술 숙련도를 개선하는데 활용할 수 있다.

Description

깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치 및 방법 {Surgical apparatus and method for motion analysis using depth sensor}

본 발명은 센서를 이용해 동작을 분석하는 기술과 관련한 것으로서, 더욱 상세하게는 깊이를 측정하는 센서를 이용해 피술자를 수술하는 술자의 손동작을 감지하여 수술 동작을 분석하는 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.

의료 서비스의 개선을 위해 의사들의 의료 훈련을 효과적으로 수행하고 수술 능력을 개선하는 방안이 요청된다.

그런데 기존의 의사용 의로 훈련은, 책자 정보를 이용하거나 숙련자의 수술 과정을 참관하는 정도에 그쳐 훈련 효율이 낮은 문제가 있었다.

이에 피술자를 수술하는 술자의 수술 동작을 분석하고, 이를 다른 술자의 교육용으로 활용할 수 있는 방안이 요청된다.

한국공개특허 제10-2015-0113929호(2015년 10월 8일 공개)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 깊이를 측정하는 센서를 이용해 피술자를 수술하는 술자의 손동작을 감지하여 수술 동작을 분석하고, 분석된 결과를 저장하여 확인할 수 있는 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치는, 수술을 진행하는 술자의 손동작을 깊이 측정 방식으로 감지하는 센서, 정보를 저장하는 저장부, 및 상기 센서에서 감지한 손동작에 따라 수술 과정을 분석하고 분석 결과를 상기 저장부에 저장하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치에 있어서, 상기 센서는 깊이 측정을 위한 TOF(Time of flight) 센서 또는 깊이 정보와 RGB(Red-Green-Blue) 이미지를 획득하는 RGB-D 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서의 감지 결과에 따라 손의 특정 지점을 지속적으로 추종하여 손의 동작범위 및 각도를 파악하고, 파악된 정보를 이용해 수술 동작을 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서에서 감지한 손동작을 좌표계로 변환하고, 좌표 변화에 따라 움직임을 판단하여 수술 동작을 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서에서 감지한 손동작을 분석하여 상기 술자의 수술시간, 피로도, 수술의 성공도를 정량적으로 평가하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 방법은, 수술 동작 분석 장치가 센서를 이용해 수술을 진행하는 술자의 손동작을 깊이 측정 방식으로 감지하는 단계, 상기 수술 동작 분석 장치가 상기 센서에서 감지한 손동작에 따라 수술 과정을 분석하는 단계, 및 상기 수술 동작 분석 장치가 분석 결과를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치 및 방법에 따르면, 깊이 측정 센서를 이용해 숙련된 술자의 수술 과정을 감지하고 감지 결과에 따라 수술 동작을 분석하여 저장함으로써, 저장된 분석 결과를 예비 술자의 수술 숙련도를 개선하는데 활용할 수 있다. 특히 술자의 손동작 감지를 이용한 분석 결과는 의료 훈련용 가상수술 시뮬레이터에 적용되어, 훈련을 받는 자들의 수술 능력을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 동작 분석 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 손동작을 좌표계로 변환한 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 동작 분석 방법의 과정을 나타낸 도면이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 수술 동작을 분석하는 기술과 관련한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 동작 분석 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 손동작을 좌표계로 변환한 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면 본 실시예의 수술 동작 분석 장치(100)는 센서(10), 저장부(20) 및 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

센서(10)는 수술을 진행하는 술자의 손동작을 깊이 측정 방식으로 감지하는 역할을 한다.

센서(10)는 예를 들어, 깊이 측정을 위한 TOF(Time of flight) 센서를 포함할 수 있다. TOF 센서는 감지 대상 물체로 적외선 등의 광을 조사한 후, 해당 물체에서 반사되어 되돌아오기까지의 경과 시간을 측정한다. 측정결과는 제어부(30)에 전달되며, 이때 제어부(30)는 센서(10)에서 감지한 경과 시간과 빛의 이동속도를 이용하여 물체의 각 지점까지의 거리를 계산할 수 있고, 거리 계산 결과에 따른 깊이에 따라 물체의 3차원 형상을 감지할 수 있다.

또한 센서(10)는 예를 들어, 깊이 정보와 RGB(Red-Green-Blue) 이미지를 획득하는 RGB-D 센서를 포함할 수 있다. RGB-D 센서에서 감지한 RGB 색 정보와 깊이 정보는 제어부(30)에 전달되며, 제어부(30)는 RGB 색 정보와 깊이 정보를 매칭하여 물체의 3차원 형상을 감지할 수 있다.

저장부(20)는 정보를 저장하는 저장소의 역할을 하며, 이를 위한 기록매체나 메모리를 포함한다.

제어부(30)는 센서(10) 및 저장부(20)를 포함한 수술 동작 분석 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 역할을 하며, 이를 위한 연산 유닛, 응용 프로그램 저장소와 메모리를 포함한다.

제어부(30)는 센서(10)에서 감지한 술자의 손동작에 따라 수술 과정을 분석하고, 분석 결과를 저장부(20)에 저장한다.

이때 제어부(30)는 센서(10)의 감지 결과에 따라 술자의 손에서 특정 지점을 지속적으로 추종한다. 예를 들어 제어부(30)는 술자의 손가락 끝이나 관절 부분 등을 추종할 수 있다. 그리고 제어부(30)는 술자 손의 추종 결과를 이용하여 손의 동작 범위나 각도 정보를 저장부(20)에 저장한다. 제어부(30)는 센서(10)의 감지 결과에 따른 술자 손의 3차원 형상과 손의 동작 범위 및 각도 정보를 연관하여 저장함으로써, 향후 이를 함께 확인할 수 있도록 한다.

또한 제어부(30)는 센서(10)에서 감지한 손동작을 도 2에 도시된 바와 같은 좌표계로 변환하고, 각 추종 지점의 좌표 변화에 따라 움직임을 판단할 수 있다. 그리고 제어부(30)는 움직임 판단 결과에 따라 수술을 진행하는 손의 동작을 분석할 수 있다.

한편 제어부(30)는 센서(10)에서 감지한 손동작을 분석하여, 손의 움직임 개시 시점과 종료 시점에 따라 수술 시간을 정량적으로 평가할 수 있고, 수술 시간에 따른 술자의 피로도를 정량적으로 평가할 수 있으며, 움직임에 따라 수술의 성공도를 정량적으로 평가할 수 있다.

본 발명에 따라 수술 동작을 분석하는 방법에 대해서는 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 동작 분석 방법의 과정을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 수술 동작 분석 장치는 센서를 이용해 수술을 진행하는 술자의 손동작을 깊이 측정 방식으로 감지한다(S1).

이때 수술 동작 분석 장치는 예를 들어, 깊이 측정을 위한 TOF(Time of flight) 센서 또는 깊이 정보와 RGB(Red-Green-Blue) 이미지를 획득하는 RGB-D 센서를 이용해 손동작의 감지 동작을 수행할 수 있다.

그리고 수술 동작 분석 장치는 센서에서 감지한 손동작에 따라 수술 과정을 분석한다(S2).

이때 수술 동작 분석 장치는 센서의 감지 결과에 따라 술자의 손에서 특정 지점을 지속적으로 추종하여 손동작을 판단하고, 판단 결과에 따라 수술 과정을 분석할 수 있다. 수술 동작 분석 장치는 술자의 손가락 끝이나 관절 부분 등을 추종하고, 추종 결과에 따라 손의 동작 범위나 각도를 판단할 수 있다.

이 경우 수술 동작 분석 장치는 센서에서 감지한 손동작을 좌표계로 변환하고, 각 추종 지점의 좌표 변화에 따라 움직임을 판단할 수 있다. 그리고 수술 동작 분석 장치는 움직임 판단 결과에 따라 수술을 진행하는 손의 동작을 분석할 수 있다.

한편 수술 동작 분석 장치는 센서에서 감지한 손동작을 분석하여, 손의 움직임 개시 시점과 종료 시점에 따라 수술 시간을 정량적으로 평가할 수 있고, 수술 시간에 따른 술자의 피로도를 정량적으로 평가할 수 있으며, 움직임에 따라 수술의 성공도를 정량적으로 평가할 수 있다.

이후 수술 동작 분석 장치는 분석 결과를 저장한다(S3).

저장된 분석 결과는 향후 의료 훈련 과정 등에 활용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 수술 동작 분석 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

10: 센서 20: 저장부
30: 제어부 100: 수술 동작 분석 장치

Claims

수술을 진행하는 술자의 손동작을 깊이 측정 방식으로 감지하는 센서;
정보를 저장하는 저장부;
상기 센서에서 감지한 손동작에 따라 수술 과정을 분석하고 분석 결과를 상기 저장부에 저장하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 깊이 측정을 위한 TOF(Time of flight) 센서 또는 깊이 정보와 RGB(Red-Green-Blue) 이미지를 획득하는 RGB-D 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 센서의 감지 결과에 따라 손의 특정 지점을 지속적으로 추종하여 손의 동작범위 및 각도를 파악하고, 파악된 정보를 이용해 수술 동작을 분석하는 것을 특징으로 하는 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 센서에서 감지한 손동작을 좌표계로 변환하고, 좌표 변화에 따라 움직임을 판단하여 수술 동작을 분석하는 것을 특징으로 하는 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 센서에서 감지한 손동작을 분석하여 상기 술자의 수술시간, 피로도, 수술의 성공도를 정량적으로 평가하는 것을 특징으로 하는 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 장치.
수술 동작 분석 장치가 센서를 이용해 수술을 진행하는 술자의 손동작을 깊이 측정 방식으로 감지하는 단계;
상기 수술 동작 분석 장치가 상기 센서에서 감지한 손동작에 따라 수술 과정을 분석하는 단계; 및
상기 수술 동작 분석 장치가 분석 결과를 저장하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 깊이 측정 센서를 이용한 수술 동작 분석 방법.