KR20170093200A - 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템 (1) 및 방법에 관한 것이다. 상기 시스템은 매니퓰레이터 (20) 와, 상기 매니퓰레이터에 의해 움직여지기 위해 상기 매니퓰레이터 (20) 에 부착된 의료용 시각화 장치 (30) 와, 의료용 기구 (40) 의 자세를 파악할 수 있기 위해 적어도 하나의 마커 (41) 가 제공된 상기 의료용 기구 (40) 를 포함한다. 상기 매니퓰레이터는 이때 상기 시각화 장치가 상기 의료용 기구의 자세 또는 위치에 의존하여 방향지어질 정도로 상기 시각화 장치를 움직여야 한다.

Description

로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템{SYSTEM FOR ROBOT-ASSISTED MEDICAL TREATMENT}
본 발명은 로봇의 보조를 받아 환자를 의료적으로 치료하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
예컨대 초음파 장치들과 같은 의료용 시각화 장치들 (medical visualization devices) 의 보조를 받는 의료적 검사들 또는 치료들은 오늘날 의학에서의 표준 처치들에 속한다. 이러한 유형의 의료적 치료의 일례는 특별한 생체검사 (biopsy) 이고, 상기 생체검사는 종양 (예컨대 호지킨 림프종) 이 의심될 때 세포학적 검사를 목적으로 미세바늘을 이용해 목의 림프절로부터 조직 표본의 채취를 수행하기 위해 초음파로 감시된다. 이 처치에 있어서, 초음파 영상을 이용해 목표구역 (예컨대 의심되는 종양) 에의 도달을 감시하기 위해 그리고 상기 목표구역에의 접근시 보호되어야 하는 구조들, 예컨대 혈관들을 손상시키지 않기 위해, 실행하는 의사는 한 손에는 생검바늘 (biopsy needle) 을 붙들고 있고 다른 손에는 초음파 프로브 (ultrasonic probe) 를 붙들고 있다.
이때 문제는 표현될 수 있는 음향평면이 단지 몇 밀리미터의 두께를 갖고 있다는 것이다. 기구가 초음파 평면에서 보일 수 있도록, 상기 기구는 정확히 이 평면에 놓여 있어야 한다. 중요한 정보들, 즉 어떻게 바늘의 끝이 목표구역으로의 위치 및 방위 (orientation) 에서 서 있는지가 비교적 어렵게 표현될 수 있다. 게다가, 음향 헤드는 정확한 위치와 방위에서 몸 표면에서 움직여져야 한다. 수술 중에, 특히 미숙한 사용자에게, 전체 바늘이 표현될 정도로 또는 어쨌든 정확히 상기 바늘의 끝이 표현될 정도로 초음파 헤드 (ultrasonic head) 와 바늘을 붙들고 있는 것은 매우 어렵다.
초음파 헤드가 매니퓰레이터 (manipulator), 특히 로봇을 이용해 안내되는 방법들이 선행기술로부터 알려져 있다. 예컨대, US 7,753,851 로부터, 프로브가 로봇의 핸드 플랜지에 부착되는 그리고 상기 로봇에 의해 움직여질 수 있는 로봇 시스템이 사전 공지되어 있다. 상기 프로브의 수동 조작과 비교하여, 상기 로봇 보조 치료는 상기 프로브의 특히 정확한 방위를 허용한다.
US 2004/0010190 A1 에는, 의료용 시각화 장치 (예컨대 초음파 프로브 또는 초음파 헤드) 를 갖는 로봇이 기술된다. 이 어플리케이션의 목적은 몸 내부 안의, 관심을 일으키는 구조의 표현이다. 상기 시스템은, 장치가 방해가 되면 사용자 (의사) 에게 상기 장치의 위치를 변경하는 것을 허용하고, 그 후 로봇 제어기는 상기 관심을 일으키는 구조가 계속하여 표현될 정도로 자동적으로 상기 장치의 방위를 조절한다.
US 6,425,865 로부터 또한 환자의 로봇 보조 초음파 검사가 알려져 있고, 상기 초음파 검사에 있어서 초음파 프로브는 로봇에 부착되고, 상기 로봇은 조이스틱 또는 그와 유사한 것을 통하여 외과의사에 의해 수동으로 제어된다.
상기 방법들 중 몇몇의 단점은, 의료용 장치가 로봇의 도움으로 포지셔닝되기는 하나, 정확한 포지셔닝은 여전히 사용자에게 맡겨진 채로 있다는 것이다. 사용자가 장치를 예컨대 옆으로 밀면 로봇이 상기 의료용 장치의 재오리엔테이션을 떠맡는 로봇 보조 방법들은 별로 유연하지 않은데, 왜냐하면 상기 로봇은 항상 하나의 미리 규정된 점 (point) 만을 목표로 삼을 수 있기 때문이다. 원칙적으로, 또한, 로봇의 도움을 받아도 사용자에게, 필요한 영상정보들을 얻기 위해 영상평면을 정확히 정렬하는 것이 항상 쉬운 것이 아니라는 것이, 특히 초음파 적용들의 문제이다. 이유는 여기에서, 몸 표면에서의 음향 헤드의 작은 운동들에 있어서조차 심하게 변할 수 있는 얇은 음향평면이다. 보상하는 운동으로의 영상정보들의 변환은 사람에게 비교적 어려운데, 왜냐하면 눈과 손의 협응 (eye-hand coordination) 의 변환에 있어서 복잡한 이전단계 (transfer step) 가 필요하기 때문이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 선행기술의 상기 단점들이 방지될 수 있는 또는 감소될 수 있는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 개선된 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 외과의사에게 부담을 덜어주기 위해, 예컨대 초음파 프로브와 같은 의료용 시각화 장치의 정렬을 간단하게 하는 것이다.
이 목적들 및 하기의 상세한 서술에서 보다 분명해지는 추가의 목적들은 독립항들 1 항과 9 항의 대상을 통해 달성된다.
본 발명은 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은 매니퓰레이터, 특히 다축 관절식 암 로봇 (articulated arm robot) 과, 상기 매니퓰레이터에 의해 움직여지기 위해 상기 매니퓰레이터에 부착된 의료용 시각화 장치를 포함한다. 또한, 의료용 기구 (medical instrument) 의 자세를 파악할 수 있기 위해 적어도 하나의 마커 (marker) 가 제공된 상기 의료용 기구가 제공되고, 상기 마커의 도움으로 상기 의료용 기구의 자세를 결정하기 위해 그리고 상기 의료용 시각화 장치를 갖는 상기 매니퓰레이터를 상기 의료용 기구의 상기 결정된 자세에 의존하여 움직이기 위해 셋업되는 제어장치가 제공된다. 예컨대 생검바늘, 카테터, 방사선원 (source of radiation) 등등과 같은 의료용 기구는 바람직하게는 외과의사를 통해 직접 손에 의해 안내되고, 하지만 그는 추가의 매니퓰레이터에 부착될 수도 있고, 이 추가의 매니퓰레이터를 이용해 안내될 수 있다. 공간 안에서의 상기 마커의 자세 그리고 이로써 - 왜냐하면 마커와 기구의 오프셋 (offset) 이 알려져 있기 때문에 - 상기 기구의 자세를 파악할 수 있기 위해, 상기 의료용 기구에서의 상기 마커는 예컨대 적합한 센서에 의해 파악된다. 상기 센서는 이때 상기 제어장치에 할당되고, 즉 예컨대 상기 제어장치의 부품이고, 따라서 상기 기구의 자세는 상기 제어장치에 의해 상기 마커의 검출된 자세의 도움으로 결정될 수 있다. 개념 “마커”는 이 점에서는 그의 가장 넓은 의미에서 이해되고, 상기 기구가 손에 의해 안내되는 것이 아니라 추가의 매니퓰레이터의 도움으로 안내되면, 예컨대 매니퓰레이터의 미리 주어져 있는 키네메틱스 (kinematics) 도 포함할 수 있다. 중요한 것은 오로지, 제어기가 상기 기구의 자세를 결정할 수 있다는 것이다.
상기 제어기는 상기 기구의 상기 결정된 자세에 의존하여 상기 매니퓰레이터를 움직인다. 바람직하게는, 이때 상기 매니퓰레이터는, 상기 시각화 장치가 항상 원하는 영역을 시각화 가능하게 만들 정도로 또는 상기 시각화 장치를 통해 항상 원하는 영역이 시각화 가능할 정도로 상기 기구의 운동을 추적한다. 상기 의료용 시각화 장치 자체는 이때 시각화를 위한 데이터를 전달하는 요소 또는 장치로만 이해되어야 한다. 이 데이터는 그 후 전자 계산기 또는 컴퓨터에 보내지고, 상응하여 이 컴퓨터에 의해 처리되고, 사람-기계 인터페이스에서 또는 모니터에서 디스플레이되고, 따라서 치료 의사는 이를 해석할 수 있고/기록할 수 있다. 이때, 데이터 전달은 바람직하게는 무선으로 또는 유선으로 행해진다.
특히 바람직하게는, 상기 매니퓰레이터는, 상기 의료용 시각화 장치가 상기 기구의 적어도 일 부분을, 예컨대 생검바늘의 끝을 파악할 정도로 움직여진다. 음향 헤드의 사용에 있어서, 예컨대 상기 헤드의 최적의 자세는 (생검)바늘과 관련하여 허용범위 내에서 고정적이다. 상기 허용범위는 (생검)바늘의 그리고 음향평면의 공간적 확장을 통해 주어져 있다. (생검)바늘과 최적의 음향평면 사이의 이 (상대적) 고정적 관계로부터, 초음파 헤드의 최적의 위치가 검출될 수 있다. 이 위치는 상기 매니퓰레이터의 목표위치를 나타내고, 상기 매니퓰레이터는 그 밖에 바람직하게는, 상기 (생검)바늘이 또는 상기 기구가 움직여지면 이 목표위치가 적응될 정도로 (변경될 정도로) 제어된다. 즉, 상기 제어장치는 바람직하게는, 상기 의료용 시각화 장치가 상기 기구의 운동을 추적할 정도로 (트래킹 (tracking) 할 정도로) 상기 의료용 시각화 장치를 갖는 상기 매니퓰레이터를 움직이기 위해 셋업된다.
바람직하게는, 상기 의료용 시각화 장치의 자세를 파악할 수 있기 위해 상기 의료용 시각화 장치에 추가의 마커가 할당되고, 상기 제어장치는 그 밖에 상기 추가의 마커의 도움으로 상기 의료용 시각화 장치의 자세를 결정하기 위해 셋업된다. 상기 시각화 장치의 자세는 그 자체가 알려져 있는데, 왜냐하면 상기 매니퓰레이터에서의 상기 장치의 배치가 알려져 있고, 이로써 상기 장치의 공간좌표들은 언제라도 상기 매니퓰레이터 위치에 근거하여 결정될 수 있기 때문이다. 또한, 공간 안에서의, 그리고 이로써 센서와 관련하여, 상기 마커의 위치를 매우 정확히 결정할 수 있는 센서들이 알려져 있다. 하지만, 추가적인 마커는, 시각화 장치와 기구 서로간의 상대적 공간적 배치를 결정하는 데에 도움을 주고, 보다 정확히 말하면 특히 상기 매니퓰레이터의 자세, 및/또는 상기 마커를 파악하는 상기 센서의 자세가 서로 고정적이지 않으면 도움을 준다. 2개의 마커의 사용, 즉 상기 시각화 장치에서의 사용과 상기 기구에서의 사용은 이러한 유형의 경우들에서 상기 두 마커 (그리고 이로써 장치와 기구의) 서로간의 상대적 자세의 결정을 허용한다. 특히 둘 다, 동일한 센서들에 의해 파악되는 동일한 유형의 마커를 구비하면 그러하다. 상기 시스템은 예컨대 상기 마커들을 파악하고, 마커 좌표계들의 원점을 상기 제어장치에 전달한다. 그 후, 상기 제어장치는 필요한 변환계산들을 실행할 수 있다.
특히 바람직하게는, 상기 마커들은 광학적 (optical) 마커들이고, 상기 제어장치에 카메라 장치 형태의 센서가 할당되고, 상기 카메라 장치는 상기 광학적 마커들을 파악하기 위해 그리고 공간 안에서의 그들의 자세를 파악하기 위해 셋업된다. 예컨대, 상기 마커들은 적외선 빛을 반사하는 구(球)들일 수 있고, 상기 카메라 장치는 스테레오 카메라일 수 있다. 상기 스테레오 카메라의 도움으로 상기 기구의 위치와 방위 그리고 경우에 따라서는 공간 안에서의 상기 시각화 장치 (그가 마찬가지로 상응하는 광학적 마커를 구비하면) 의 위치와 방위가 검출될 수 있고, 이를 통해 자세가 계산될 수 있다.
바람직하게는, 상기 매니퓰레이터는 다축 관절식 암 로봇이고, 그의 축들에, 상기 축들에서 작용하는 힘들 및/또는 토크들을 파악하기 위한 센서들이 제공된다. 상기 센서들의 도움으로, 상기 매니퓰레이터를 위해, 그가 예컨대 상기 시각화 장치를 환자의 몸에 누를 때 그가 넘어서는 안 되는 힘한계들이 규정될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 의료용 시각화 장치가 규정된 힘으로 환자의 몸에 내리눌려질 정도로 상기 매니퓰레이터 또는 관절식 암 로봇을 제어하기 위해 상기 제어장치가 셋업되는 것이 특히 선호된다. 상기 규정된 힘은 이때 바람직하게는 상기 장치가 충분한 힘으로 상기 환자의 몸을 향하여 안내되기는 하나, 특정한 최대힘을 넘지 않는 것을 안전하게 하기 위한 범위이다.
일반적으로 바람직하게는, 상기 의료용 시각화 장치는 초음파 프로브를 포함하고 또는 그이다. 그 밖에 일반적으로 바람직하게는, 상기 외과용 기구는 바늘을 포함하고, 특히 생검바늘을 포함하고 또는 그이다.
본 발명은 또한 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 다음의 단계들:
- 매니퓰레이터에 의해 움직여지기 위해 상기 매니퓰레이터에, 특히 다축 관절식 암 로봇에 부착된 의료용 시각화 장치의 자세를 결정하는 단계;
- 상기 의료용 시각화 장치의 자세에 대해 상대적인 의료용 기구의 자세를 결정하는 단계;
- 의료용 기구와 의료용 시각화 장치의 상대적 자세에 의존하여, 상기 의료용 시각화 장치를 갖는 상기 매니퓰레이터를 움직이는 단계를 포함한다.
상기 시스템과 관련하여 주어진 상기 언급들, 기술적 설명들, 예들 및 장점들은 모두 비제한적으로 상기 방법에도 적용된다. 즉, 상기 시각화 장치는 예컨대 바람직하게는 초음파 프로브를 포함하고 또는 그이고, 상기 의료용 기구는 (생검)바늘, 카테터, 방사선원 등등을 포함하고 또는 그이다.
바람직하게는, 상기 방법은 그 밖에, 상기 의료용 시각화 장치가 상기 기구의 적어도 일 부분을 파악하고 상기 기구의 이 부분의 운동을 추적할 정도로 의료용 기구와 의료용 시각화 장치의 상대적 자세에 의존하여 상기 매니퓰레이터를 움직이는 것을 포함한다. 즉, 상기 시각화 장치는 또는 상기 매니퓰레이터는 상기 기구를 “트래킹한다”. 이때, 상기 기구가 완전히 상기 장치의 영상평면에 의해 파악되는 것이 무조건 필요한 것이 아니라, 실무에서는 일반적으로 바늘의 끝과 같은 상기 기구의 본질적인 부분들이 상기 시각화 장치에 의해 파악되면 그리고 바람직하게는 트래킹되면 충분하다.
바람직하게는 상기 방법은 그 밖에:
- 공간 안에서의 목표점 (target point) 을 규정하고,
- 상기 의료용 기구가 상기 목표점에 접근하면 상기 매니퓰레이터를 자동적으로 움직이고, 따라서 상기 의료용 시각화 장치가 공간 안에서의 상기 목표점을 파악하기 위해 정렬되는 것을 구비한다. 목표점은 치료되어야 하는 림프절 또는 종양과 같은, 예컨대 환자의 몸 안의 특정한 부위일 수 있다. 이 목표점은 파악되고 (규정되고), 예컨대 상기 매니퓰레이터의 상기 제어장치 안에 저장되고, 따라서 상기 매니퓰레이터는 상기 목표점이 파악될 정도로, 즉 모사될 정도로 또는 시각화될 정도로 언제라도 명령에 따라 상기 시각화 장치를 정렬할 수 있다. 이는 환자에서의 특정한 처치들에 있어서 유리할 수 있는데, 왜냐하면 예컨대 상기 원하는 목표점에의 상기 기구의 충분한 접근에 있어서 이 목표점 상으로의 상기 시각화 장치의 포커싱 (focusing) 은 외과의사를 위해, 상기 기구의 일 부분 상으로의 포커싱 (정렬) 보다 도움이 되기 때문이다.
본 시스템과 상기 방법은 외과의사에게 상기 시각화 장치의 정렬과 조규정 부담을 덜어주는 장점을 제공하는데, 왜냐하면 이를 상기 제어장치와 상기 매니퓰레이터가 떠맡기 때문이다. 이를 통해, 외과의사는 또는 의사는, 예컨대 관심을 일으키는 구조의 천자 (puncture) 와 같은, 그의 본래의 과제에 집중할 수 있다. 본 발명은, 상기 시각화 장치를 붙들고 있는, 그리고 관심을 일으키는 정보가 항상 영상에서 보여질 수 있을 정도로 상기 시각화 장치를 움직이는 매니퓰레이터의 이용을 통해, 내비게이트된 (navigated), 영상의 보조를 받은 생체검사들의 질 향상의 가능성을 제공한다.
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 근거로 상세히 기술된다.
도 1 은 환자의 로봇 보조 치료를 위한 본 발명에 따른 시스템을 도식적으로 나타내고;
도 2 는 다른 위치에서의 매니퓰레이터와 시각화 장치를 갖는, 도 1 에 따른 시스템을 나타낸다.
도 1 과 도 2 에는, 환자 (50) 의 로봇 보조 치료를 위한 본 발명에 따른 시스템 (1) 이 도식적으로 그리고 예시적으로 도시된다. 상기 시스템은 로봇 제어기 (11) 와 컴퓨터 (12) 와 스테레오 카메라 (14) 를 구비하는 제어장치 (10) 를 포함한다. 환자 (50) 는 수술 테이블 (55) 위에 누워 있고, 도시된 도면에서 51 은 환자 (50) 의 목을 통한 단면도를 나타내야 한다. 목 (51) 안에는, 종양 또는 그와 유사한 것과 같은, 검사되어야 하는 또는 치료되어야 하는 목표점 (52) 이 있다. 상기 치료는 외과용 기구 (40) 를 이용해, 특히 도시된 예에서 외과의사에 의해 손으로 안내되는 생검바늘 (40) 을 이용해 행해져야 한다. 대안적으로, 생검바늘 (40) 은 추가의 매니퓰레이터에 의해서도 안내될 수 있다. 생검바늘 (40) 은 목표점 (52) 으로 안내되어야 한다. 상기 외과의사에게 생검바늘 (40) 의 안내를 쉽게 하기 위해 또는 실제로 가능하게 하기 위해, 초음파 프로브 (30) 형태의 의료용 시각화 장치 (30) 가 이용된다 (이때 바람직하게는 컴퓨터와/계산 유닛과 그리고 HMI와 또는 모니터와 연결되어 이용되고, 그들을 통해 상기 의료용 시각화 장치 (30) 의 파악된 (영상)데이터가 실제로 출력된다).
로봇 제어기 (11) 는 다축 관절식 암 로봇 (20) (또는 매니퓰레이터 (20)) 를 제어하는 데에 쓰인다. 제어기 (11) 와 관절식 암 로봇 (20) 은 데이터 라인들 (21) 을 통하여 서로 통신한다. 추가의 데이터 라인들 (21) 은 제어장치 (10) 의 추가의 구성요소들과 통신하는 데에 쓰인다. 관절식 암 로봇 (20) 은 초음파 프로브 (30) 를 지니고 있고, 그를 움직인다. 상기 환자의 몸의 내부의 초음파 영상들을 만들기 위해, 초음파 프로브 (30) 는 관절식 암 로봇 (20) 에 의해 환자 (50) 의 몸에 내리눌려진다. 상기 초음파 영상들은 데이터 라인들 (21) 을 통하여 전달되고, 컴퓨터 (12) 에서 처리되고, 그 후 모니터 (13) 에서 디스플레이된다. 초음파 프로브 (30) 의 영상평면 (음향평면) 은 참조부호 32 로 표시되어야 한다. 상기 프로브의 영상평면 또는 음향평면은 통례적으로 단지 몇 밀리미터의 두께를 가지며, 따라서 상기 프로브는 신빙성 있는 영상들을 전달하기 위해 매우 정확히 정렬되어야 한다.
상기 프로브의 정렬과 상기 프로브의 상기 내리누름은 상기 매니퓰레이터 또는 관절식 암 로봇 (20) 을 통해 수행되고, 따라서 외과의사는 이 과제들의 부담에서 벗어난다. 이를 위해, 상기 로봇 또는 관절식 암 로봇 (20) 에 힘센서들이 제공되면 그리고 상기 로봇 또는 관절식 암 로봇이 힘조절에 있어서 작업하면 유리하고, 따라서 그는 초음파 프로브 (30) 를 규정된 힘으로 환자 (50) 의 피부 표면 위에 내리누른다. 로봇 제어기 (11) 는 이를 위해 주변조건들 “규정된 힘으로 피부접촉을 유지한다”,“초음파 바늘과의 충돌 없음”,“마커와의 충돌 없음”등등을 갖고 목표위치로의 그리고 목표방위로의 경로를 계산하다.
실시예에서 생검바늘 (40) 에 광학적 마커 (41) 가 제공된다. 생검바늘 (40) 의 자세를 결정하기 위해 제어장치 (10) 의 스테레오 카메라 (14) 는 마커 (41) 를 파악하고, 마커 좌표계의 원점을 로봇 제어기 (11) 에 또는 컴퓨터 (12) 에 전달한다. 그 후, 로봇 제어기 (11) 는 생검바늘 (40) 의 자세에 의존하여 초음파 프로브 (30) 의 최적의 자세 (목표위치와 목표방위) 를 계산한다. 초음파 프로브 (30) 의 자세는 현재의 (관절식 암) 로봇 위치 또는 매니퓰레이터 위치에 근거하여 확정되어 있기 때문에 또는 그로부터 계산될 수 있기 때문에, 그리고 음향평면 (32) 의 연장과 방위가 마찬가지로 알려져 있기 때문에, 이로써 프로브 (30) 를 자동적으로 정렬하는 것이 가능하다. 도 1 에서 프로브 (30) 는 생검바늘 (40) 의 끝을 향해 있고, 상기 바늘의 끝 (또는 생검바늘의 끝) 은 음향평면 (32) 을 통해 파악된다. 외과의사는 모니터 (13) 상에서 환자 (50) 의 몸을 통한 상기 바늘의 끝의 운동을 관찰할 수 있고, 생검바늘 (40) 을 상응하여 목표를 향해 목표점 (52) 으로 안내할 수 있다.
도 2 에서 생검바늘 (40) 은 목표점 (52) 을 천자하는데, 왜냐하면 예컨대 이 부위에서 조직 표본을 채취하기 위해서이다. 매니퓰레이터 (20) 는 프로브 (30) 를 상응하여 다시 움직이고, 따라서 음향평면 (32) 은 여전히 바늘의 끝을 향해 있고, 그를 이로써 파악하고, 따라서 생검바늘 (40) 의 위치는 모니터 (13) 에 나타내질 수 있다. 이 재움직임은 생검바늘 (40) 의 변경된 자세에 근거하여 로봇 제어기 (11) 에 의해 자동적으로 수행된다. 스테레오 카메라 (14) 는 마커 (41) 를 그리고 이로써 생검바늘 (40) 의 변경된 자세를 파악하고, 따라서 제어장치 (10) 는 관절식 암 로봇 (20) 의 상응하는 운동들을 야기시킨다.
도시된 예에서, 초음파 프로브 (30) 에 추가의 마커 (31) 가 제공되고, 상기 추가의 마커는 유리하게는 마커 (41) 와 동일한 원칙으로 기능을 수행한다. 추가의 마커 (31) 는 생검바늘 (40) 과 프로브 (30) 서로간의 상대적 공간적 자세의 결정을 쉽게 하도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 시스템의 업데이트율은 (예컨대 30-90 Hz 또는 바람직하게는 40 내지 80 Hz 와 같은) 트래킹 시스템의 업데이트율과 유사하고, 따라서 상기 관절식 암 로봇 또는 매니퓰레이터는 상기 전체 처치 동안 상기 초음파 평면에서의 생검바늘 (40) 의 표현을 유지할 수 있다. 상기 관절식 암 로봇은 이로써 생검바늘 (40) 의 가장 작은 운동들도 추적하고, 즉 생검바늘 (40) 은 상기 관절식 암 로봇에 의해 그리고 이로써 상기 초음파 프로브에 의해 트래킹된다. 높은 업데이트율은 상기 관절식 암 로봇의 작은 운동들만 예상될 수 있다는 장점을 갖는데, 왜냐하면 강한 운동들은 안전 관점에서 볼 때 저지되어야 하기 때문이다.
1 : 시스템 10 : 제어장치
11 : 로봇 제어기 12 : 컴퓨터
13 : 모니터 14 : 스테레오 카메라
20 : 로봇 21 : 데이터 라인
30 : 초음파 프로브 31 : 마커
32 : 음향평면 40 : 생검바늘
41 : 마커 50 : 환자
51: 목을 통한 횡단면 52 : 목표점
55 : 수술 테이블

Claims (12)

  1. 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템 (1) 으로서,
    상기 시스템은,
    - 매니퓰레이터 (20), 특히 다축 관절식 암 로봇과,
    - 상기 매니퓰레이터에 의해 움직여지기 위해 상기 매니퓰레이터 (20) 에 부착된 의료용 시각화 장치 (30) 와;
    - 의료용 기구 (40) 로서, 상기 의료용 기구에는 의료용 기구 (40) 의 자세를 파악할 수 있기 위해 적어도 하나의 마커 (41) 가 제공된, 상기 의료용 기구 (40) 와;
    - 제어장치 (10) 로서, 상기 제어장치는 상기 마커 (41) 의 도움으로 상기 의료용 기구 (40) 의 자세를 결정하기 위해 그리고 상기 의료용 시각화 장치 (30) 를 갖는 상기 매니퓰레이터 (20) 를 상기 의료용 기구의 결정된 자세에 의존하여 움직이기 위해 셋업되는, 상기 제어장치 (10) 를 포함하는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치 (10) 는, 상기 의료용 시각화 장치 (30) 가 상기 의료용 기구 (40) 의 적어도 일 부분을 파악할 정도로 상기 의료용 기구 (40) 의 자세에 의존하여 상기 의료용 시각화 장치 (30) 를 갖는 상기 매니퓰레이터 (20) 를 움직이기 위해 셋업되는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어장치 (10) 는, 상기 의료용 시각화 장치 (30) 가 상기 의료용 기구 (40) 의 운동을 추적할 정도로 (트래킹할 정도로) 상기 의료용 시각화 장치 (30) 를 갖는 상기 매니퓰레이터 (20) 를 움직이기 위해 셋업되는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 의료용 시각화 장치 (30) 의 자세를 파악할 수 있기 위해 상기 의료용 시각화 장치 (30) 에 추가의 마커 (31) 가 할당되고, 상기 제어장치 (10) 는 그 밖에 상기 추가의 마커 (31) 의 도움으로 상기 의료용 시각화 장치 (30) 의 자세를 결정하기 위해 셋업되는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터 (20) 는 다축 관절식 암 로봇 (20) 이고, 상기 관절식 암 로봇 (20) 의 축들에, 상기 축들에서 작용하는 힘들 및/또는 토크들을 파악하기 위한 센서들이 제공되는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어장치 (10) 는 상기 의료용 시각화 장치 (30) 가 규정된 힘으로 상기 환자의 몸에 내리눌려질 정도로 상기 관절식 암 로봇 (20) 을 제어하기 위해 셋업되는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마커들 (31, 41) 은 광학적 마커들이고, 상기 제어장치 (10) 에 그 밖에 카메라 장치 (14) 가 할당되고, 상기 카메라 장치는 상기 광학적 마커들을 파악하기 위해 그리고 공간 안에서의 그들의 자세를 파악하기 위해 셋업되는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 의료용 시각화 장치 (30) 는 초음파 프로브 (30) 인, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외과용 기구 (40) 는 생검바늘 (40) 인, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 시스템.
  10. 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 방법으로서,
    상기 방법은,
    - 매니퓰레이터 (20) 에 의해 움직여지기 위해 상기 매니퓰레이터 (20) 에, 특히 다축 관절식 암 로봇에 부착된 의료용 시각화 장치 (30) 의 자세를 결정하는 단계;
    - 상기 의료용 시각화 장치 (30) 의 자세에 대해 상대적인 의료용 기구 (40) 의 자세를 결정하는 단계;
    - 의료용 기구와 의료용 시각화 장치의 상대적 자세에 의존하여, 상기 의료용 시각화 장치 (30) 를 갖는 상기 매니퓰레이터 (20) 를 움직이는 단계를 포함하는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터 (20) 의 움직임은, 상기 의료용 시각화 장치 (30) 가 상기 의료용 기구 (40) 의 적어도 일 부분을 파악하고 상기 의료용 기구의 이 부분의 운동을 추적할 정도로 상기 의료용 기구 (40) 와 상기 의료용 시각화 장치 (30) 의 상대적 자세에 의존하여 행해지는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 방법은,
    공간 안에서의 목표점을 규정하는 것,
    상기 의료용 기구 (40) 가 상기 목표점에 접근하면 상기 매니퓰레이터 (20) 를 자동적으로 움직이고, 따라서 상기 의료용 시각화 장치 (30) 는 상기 공간 안에서의 상기 목표점을 파악하기 위해 정렬되는 것을 추가로 포함하는, 환자의 로봇 보조 의료적 치료를 위한 방법.
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