KR20190140640A - Surgical navigation device, navigation surgery system and method using the device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수술용 네비게이션 장치, 이를 이용한 네비게이션 수술 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 뼈 속 치료에 사용되는 수술용 네비게이션 장치, 이를 이용한 네비게이션 수술 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surgical navigation device, a navigation surgical system and method using the same, and more particularly, to a surgical navigation device used in the treatment of bone, navigation navigation system and method using the same.
골낭종(bone cyst, 骨囊腫) 등과 같은 골종양(bone tumor, 骨腫瘍)은 뼈에 발생하는 종양으로, 종래의 정형외과 수술 중 이러한 병변에 대한 뼈 질환의 치료 방법은 병변 부위 소파(curettage), 세정용 약물 주입(irrigation), 뼈 생성을 위한 시멘트 주입(bone cement insertion)의 치료 과정을 실시하는 것이 일반적이다.Bone tumors, such as bone cysts, are tumors that develop in the bone. In conventional orthopedic surgery, the treatment of bone diseases for such lesions is the treatment of the lesion area, curettage, and cleansing. It is common to carry out therapeutic procedures for drug injection, bone cement insertion for bone formation.
이러한 종래의 뼈 수술에 있어서, 정형외과의 수술기구는 필연적으로 뼈 내부로 진입되어야 하며, 수술기구를 육안으로 확인할 수 없기 때문에 광학식, 전자기식 위치 추적기 등과 같은 별도의 마커를 부착하여 수술 도구의 위치를 추정하고 있다.In such conventional bone surgery, the orthopedic surgical instrument must inevitably enter the bone, and since the surgical instrument cannot be visually identified, a separate marker such as an optical or electromagnetic position tracker is attached to position the surgical instrument. Is estimated.
하지만, 마커를 부착하여 수술도구의 위치를 추정하는 종래의 기술은 뼈 수술 환경의 특성 상 서로 다른 종류의 수술 도구가 협소한 공간에 복잡하게 붙어 있게 되며, 이에 따라 수술기구간의 간섭, 센서의 가려짐 등의 문제점이 야기되어 경우에 따라 수술 도구의 위치를 정확하게 측정할 수 없다는 한계가 있어 왔다.However, the conventional technique of estimating the position of the surgical tool by attaching a marker is complicated by different types of surgical tools in a narrow space due to the characteristics of the bone surgical environment, and thus, interference between the surgical instruments and the sensor may be blocked. Problems such as luggage have arisen, and in some cases, there has been a limitation in that the position of the surgical instrument cannot be accurately measured.
본 발명의 일측면은 뼈 질환이 발생된 부위를 진단하고, 진단된 뼈 내부로 치료를 위한 수술 도구를 미리 정해진 위치로 가이드하는 수술용 네비게이션 장치, 이를 이용한 네비게이션 수술 시스템 및 방법을 제공한다.One aspect of the present invention provides a surgical navigation device for diagnosing a site where a bone disease has occurred, and guiding a surgical tool for treatment to a predetermined location within a diagnosed bone, and a navigation surgical system and method using the same.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 네비게이션 장치는, 수술 테이블에 장착되며, 상기 수술 테이블의 길이 방향에 따른 레일면이 형성된 베이스 프레임부, 초음파 영상을 생성하는 초음파 진단기가 체결되고, 상기 초음파 진단기가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부 및 뼈 수술 내시경을 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈 내부로 안내하기 위한 가이드 포트가 체결되고, 상기 가이드 포트가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함한다.Surgical navigation device according to an embodiment of the present invention, is mounted to the surgery table, the base frame portion formed with a rail surface in the longitudinal direction of the surgery table, an ultrasound diagnostic device for generating an ultrasound image is fastened, the ultrasound diagnostic device A circular arc-shaped ultrasound diagnostic frame portion mounted on the rail surface in the width direction and a bone surgical endoscope are placed inside the bone so that the curve moves in the width direction of the surgery table while moving linearly along the length direction. A guide port for guiding to the fastened, arc-shaped bone surgical endoscope guide mounted on the rail surface in the width direction so that the guide port is curved in the width direction of the surgical table while moving linearly along the length direction It includes a frame portion.
상기 초음파 진단기 프레임부는, 상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 초음파 진단기 유도레일, 상기 초음파 진단기 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓 및 상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 초음파 진단기와 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 초음파 진단기 체결부를 포함할 수 있다.The ultrasonic diagnostic frame portion is mounted with the rail surface in the width direction, and guided by an arc-shaped ultrasonic diagnostic guide guide rail sliding linearly in the longitudinal direction along the rail surface, guided by the ultrasonic diagnostic guide rail to the width direction A curved movement sliding bracket and installed on one side of the movement bracket is fastened to the ultrasound diagnostic device, and may include an ultrasound diagnostic fastener moving upwardly or vertically with respect to the movement direction of the movement bracket.
상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는, 상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 가이드 포트 유도레일, 상기 가이드 포트 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓 및 상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 가이드 포트와 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 가이드 포트 체결부를 포함할 수 있다.The bone surgery endoscope guide frame portion is mounted with the rail surface in the width direction, the guide port guide rail of the arc shape to linearly slide in the longitudinal direction along the rail surface, guided by the guide port guide rail and the width A movement bracket that slides along a direction and is installed on one side of the movement bracket and fastened to the guide port, may include a guide port fastening portion moving vertically up or down with respect to the movement direction of the movement bracket.
상기 베이스 프레임부는 상기 초음파 진단기 프레임부 또는 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부 중 어느 하나의 프레임과 선택적으로 결합될 수 있다.The base frame portion may be selectively coupled to any one of the ultrasound diagnostic frame portion or the bone surgery endoscope guide frame portion.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는, 상호간 위치의 변경이 가능하고 각각 교체 가능할 수 있다.The ultrasound diagnostic frame portion and the bone surgery endoscope guide frame portion may be mutually changeable and replaceable.
상기 베이스 프레임부는, 상기 레일면의 하부에 결합되며, 상기 너비 방향으로 형성되어 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈와 고정 결합되는 적어도 하나의 고정핀이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.The base frame portion may be coupled to a lower portion of the rail surface, and may be formed in at least one fixing pin formed in the width direction and fixedly coupled to a bone located on the surgery table.
상기 베이스 프레임부는, 하단이 상기 수술 테이블에 형성된 레일에 결합되어 상기 레일을 따라 이동하며, 상기 레일면은 지지 부재에 의해 상기 레일로부터 지지되어 상기 수술 테이블의 상부에 위치할 수 있다.The base frame portion, the lower end is coupled to the rail formed on the surgery table to move along the rail, the rail surface is supported from the rail by a support member may be located above the surgery table.
또한, 본 발명에 따른 네비게이션 수술 시스템은, 수술 테이블에 설치되며, 초음파 영상을 촬영하기 위한 초음파 진단기 또는 상기 수술 테이블에 위치한 뼈 내부로 뼈 수술 내시경을 가이드하기 위한 가이드 포트가 선택적으로 장착되는 수술용 네비게이션 장치, 상기 수술용 네비게이션 장치의 동작을 제어하며, 상기 수술용 네비게이션 장치에 선택적으로 장착된 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 위치정보 및 자세정보에 대한 측정값을 수집하는 프레임 모듈 컨트롤러 및 상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 초음파 영상을 기초로 병변이 발생한 뼈 영역에 대한 3차원 진단 영상을 생성하고, 미리 설정된 진입 위치로 상기 가이드 포트가 가이드되도록, 상기 진입 위치 및 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 함께 표시하는 수술용 네비게이션 콘솔을 포함한다.In addition, the navigation surgery system according to the present invention, is installed on the surgery table, the ultrasound diagnostic device for taking an ultrasound image or a guide port for guiding the bone surgical endoscope to guide the bone surgery endoscope into the bone located on the surgery table selectively A frame module controller and an ultrasound for controlling the operation of the navigation device, the surgical navigation device, and collecting measurement values for the position information and the posture information of the ultrasonic diagnostic device or the guide port selectively mounted on the surgical navigation device. A three-dimensional diagnostic image of the bone region in which the lesion is generated is generated based on the ultrasound image photographed by the diagnostic apparatus, and the real time position of the entry position and the guide port are displayed together so that the guide port is guided to a preset entry position. Surgical navigation It includes a console.
상기 수술용 네비게이션 장치는, 상기 수술 테이블에 장착되며, 상기 수술 테이블의 길이 방향에 따른 레일면이 형성된 베이스 프레임부, 상기 초음파 진단기가 체결되고, 상기 초음파 진단기가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부 및 상기 가이드 포트가 체결되고, 상기 가이드 포트가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함할 수 있다.The surgical navigation device is mounted to the surgery table, the base frame portion formed with a rail surface in the longitudinal direction of the surgery table, the ultrasonic diagnostic device is fastened, the ultrasonic diagnostic device while moving linearly along the longitudinal direction An arc-shaped ultrasonic diagnostic frame portion and the guide port are mounted to the rail surface in the width direction to be curved in the width direction of the operating table, and the guide port is linearly moved along the length direction. It may include an arc-shaped bone surgery endoscope guide frame portion mounted on the rail surface in the width direction, so as to move in the width direction of the.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는, 상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 유도레일, 상기 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓 및 상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트가 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 체결부를 포함할 수 있다.The ultrasound diagnostic frame portion and the bone surgery endoscope guide frame portion is mounted with the rail surface in the width direction, the guide rail of the arc-shaped linearly sliding in the longitudinal direction along the rail surface, guided by the guide rail A moving bracket that curves and slides along the width direction and is installed at one side of the moving bracket to fasten the ultrasound diagnostic device or the guide port and include a fastening part moving vertically upward or vertically with respect to the moving direction of the moving bracket. Can be.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는, 상호간 위치의 변경이 가능하고 각각 교체 가능할 수 있다.The ultrasound diagnostic frame portion and the bone surgery endoscope guide frame portion may be mutually changeable and replaceable.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은, 상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 복수의 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성하고, 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 또는 밀도 차이를 분석하여 뼈 내부의 병변 영역을 검출할 수 있다.The surgical navigation console is a combination of a plurality of ultrasound images taken by the ultrasound diagnostic apparatus to reconstruct the three-dimensional image information, and using the reconstructed three-dimensional image information by analyzing the shape or density difference of the exoskeleton surface inside the bone The lesion area of can be detected.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은, 동일한 뼈 부위에 대하여 자체적으로 재구성된 3차원 영상 정보와, 다른 장치에 의해 생성된 영상을 정합 처리하여 상기 3차원 진단 영상을 생성할 수 있다.The surgical navigation console may generate the 3D diagnostic image by matching the 3D image information reconstructed on the same bone region with an image generated by another device.
상기 수술용 네비게이션 장치는 상기 수술 테이블에 위치한 뼈와 고정 결합되고, 선택적으로 장착되는 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 자세정보 및 위치정보에 대한 센싱값을 생성할 수 있다.The surgical navigation device may generate a sensing value for the posture information and the position information of the ultrasonic diagnostic device or the guide port, which is fixedly coupled to the bone located on the surgery table and selectively mounted.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은, 상기 수술용 네비게이션 수술 장치와 고정 결합된 뼈의 위를 기준 위치로 설정하고, 상기 센싱값을 상기 기준 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 측정할 수 있다.The surgical navigation console is set to the reference position of the bone fixedly coupled to the surgical navigation surgical device to the reference position, by converting the sensing value relative to the reference position in real time of the ultrasonic diagnostic apparatus or the guide port The position can be measured.
또한, 본 발명에 따른 수술용 네비게이션 장치, 프레임 모듈 컨트롤러 및 수술용 네비게이션 콘솔을 포함하는 네비게이션 수술 시스템을 이용한 네비게이션 수술 방법은, 상기 수술용 네비게이션 콘솔이, 상기 수술용 네비게이션 장치에 선택적으로 장착된 초음파 진단기에 의해 측정된 초음파 영상을 기반으로 병변이 발생된 뼈 부위에 대한 3차원 진단 영상을 생성하는 단계, 상기 수술용 네비게이션 콘솔이, 상기 진단 영상에 기반하여 뼈 수술 내시경의 진입하기 위한 계획 위치를 입력받는 단계 및 상기 계획 위치와 상기 뼈 수술 내시경을 가이드하기 위한 가이드 포트의 실제 위치를 상기 진단 영상에 표시하는 단계를 포함한다.In addition, the navigation surgery method using a navigation surgical system comprising a surgical navigation device, a frame module controller and a surgical navigation console according to the present invention, the surgical navigation console, the ultrasound is selectively mounted on the surgical navigation device Generating a three-dimensional diagnostic image of the bone region in which the lesion is generated based on the ultrasound image measured by the diagnostic device, the surgical navigation console, based on the diagnostic image planning position for entering the bone surgery endoscope And receiving the input position and displaying the planned position and the actual position of the guide port for guiding the bone surgical endoscope on the diagnosis image.
상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것은, 상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 복수의 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성하고, 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 또는 밀도 차이를 분석하여 뼈 내부의 병변 영역을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.Generating the 3D diagnostic image comprises reconstructing 3D image information by combining a plurality of ultrasound images photographed by the ultrasound diagnostic apparatus, and analyzing the shape or density difference of the exoskeleton surface using the reconstructed 3D image information. It may be characterized by detecting the lesion area inside the bone.
상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것은, 동일한 뼈 부위에 대하여 자체적으로 재구성된 3차원 영상 정보와, 다른 장치에 의해 생성된 영상을 정합 처리하여 상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The generating of the 3D diagnostic image may include generating the 3D diagnostic image by matching the 3D image information reconstructed on the same bone region with an image generated by another device. .
상기 실제 위치를 상기 진단 영상에 표시하는 것은, 상기 수술용 네비게이션 수술 장치와 고정 결합된 뼈의 위를 기준 위치로 설정하고, 상기 센싱값을 상기 기준 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.The displaying of the actual position on the diagnosis image may include setting an upper portion of a bone fixedly coupled to the surgical navigation surgical apparatus as a reference position, and converting the sensing value into a relative position with respect to the reference position to the ultrasonic diagnostic apparatus or It may be characterized by measuring the real-time location of the guide port.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 뼈 수술 도구에 마커를 부착하지 않더라도 뼈 수술 도구의 실시간 위치를 신뢰성 있게 검출할 수 있으며, 뼈 질환이 발생된 부위를 진단하고, 진단된 뼈 내부로 치료를 위한 수술 도구를 미리 정해진 위치로 가이드할 수 있어 뼈 수술에 특화된 수술 환경을 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, even if the marker is not attached to the bone surgical tool can reliably detect the real-time position of the bone surgical tool, diagnose the area where the bone disease has occurred, and the treatment inside the diagnosed bone Surgical tools for guiding to a predetermined position can provide a specialized surgical environment for bone surgery.
도 1은 본 발명에 따른 네비게이션 수술 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 네비게이션 수술 시스템을 구성하는 각 구성요소의 개략적인 기능이 도시된 개념도이다.
도 3 내지 도 8은 도 1의 수술용 네비게이션 장치의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.
도 9 및 도 10은 도 1의 프레임 모듈 컨트롤러의 구체적인 기능이 도시된 도면이다.
도 11은 도 1의 수술용 네비게이션 콘솔의 구체적인 구성이 도시된 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 네비게이션 수술 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.1 is a view showing a schematic configuration of a navigation surgery system according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a schematic function of each component of the navigation surgical system of FIG. 1.
3 to 8 are diagrams showing the specific configuration of the surgical navigation device of FIG.
9 and 10 illustrate specific functions of the frame module controller of FIG. 1.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the surgical navigation console of FIG. 1.
12 is a flowchart illustrating a schematic flow of a navigation surgery method according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네비게이션 수술 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.1 and 2 is a diagram showing a schematic configuration of a navigation surgery system according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 네비게이션 수술 시스템(1)은 초음파 진단 영상을 생성하는 초음파 진단기를 이용하여 골낭종(bone cyst, 骨囊腫) 등과 같은 골종양(bone tumor, 骨腫瘍)이 발생된 뼈 부위를 진단하고, 진단된 부위를 치료하기 위한 뼈 수술 내시경의 삽입 위치를 사전에 계획하며, 뼈 수술 내시경을 가이드하는 적어도 하나의 가이드 포트를 미리 계획된 위치에 삽입시킬 수 있다.The
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 네비게이션 수술 시스템(1)은, 수술용 네비게이션 장치(100), 프레임 모듈 컨트롤러(200) 및 수술용 네비게이션 콘솔(300)을 포함한다.Specifically, the navigation
수술용 네비게이션 장치(100)는 초음파 진단기 및 뼈 수술 내시경의 삽입 위치를 가이드하는 가이드 포트가 장착되며, 장착된 수술 도구(초음파 진단기, 뼈 수술 내시경)의 다자유도 운동을 제어하여 뼈 수술에 필요한 정보들을 수집할 수 있다.
구체적으로, 수술용 네비게이션 장치(100)는 초음파 진단기가 부착되는 프레임이 마련될 수 있다. 수술용 네비게이션 장치(100)는 초음파 진단기가 장착된 프레임을 이동시켜 뼈 부위에 대한 초음파 영상이 생성되도록 할 수 있다. 수술용 네비게이션 장치(100)는 프레임에 구비된 센서를 이용하여 초음파 진단기의 위치 및 자세정보를 측정할 수 있다.Specifically, the
또한, 수술용 네비게이션 장치(100)는 뼈 수술 내시경이 삽입되는 가이드 포트가 부착되는 프레임이 마련될 수 있다. 수술용 네비게이션 장치(100)는 가이드 포트가 장착된 프레임을 이동시켜 가이드 포트를 미리 정해진 수술 부위에 위치하도록 할 수 있다. 수술용 네비게이션 장치(100)는 프레임에 구비된 센서를 이용하여 가이드 포트의 위치 및 자세정보를 측정할 수 있다.In addition, the
프레임 모듈 컨트롤러(200)는 수술용 네비게이션 장치(100)와 유선 또는 무선으로 연결되어 수술용 네비게이션 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 사용자 조작에 따라 초음파 진단기를 이동시키면서 초음파 영상이 획득되도록 하거나, 가이드 포트가 장착된 프레임을 이동시켜 뼈 질환이 발생된 부위에 가이드 포트가 삽입될 수 있도록 제어할 수 있다.The
프레임 모듈 컨트롤러(200)는 수술용 네비게이션 장치(100)가 제어되는 과정에서 발생된 데이터를 수집할 수 있다. 구체적으로, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기에 의해 생성된 초음파 영상을 수신할 수 있다. 또한, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기가 장착된 프레임 및 가이드 포트가 장착된 프레임에 의해 측정된 초음파 진단기 또는 가이드 포트의 위치, 각도, 거리, 자세 등에 대한 센싱값을 수집할 수 있다. 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 수집된 초음파 영상 및 센싱값이 포함된 데이터를 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 전송할 수 있다.The
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 프레임 모듈 컨트롤러(200)로부터 수신된 데이터를 이용하여 뼈 수술에 필요한 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 뼈 질환이 발생된 부위에 대한 진단정보를 생성할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 진단 정보를 기초로 뼈 수술 내시경의 삽입 위치 및 진입 계획을 사전에 설정할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 미리 설정된 삽입 위치와 가이드 포트의 현재 위치간의 거리, 자세에 대한 정보를 실시간으로 표시할 수 있다. The
이하에서는, 본 발명에 따른 네비게이션 수술 시스템(1)을 구성하는 각각의 구성 요소의 구체적인 구성, 기능 및 동작 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the specific configuration, function and operation method of each component constituting the
도 3은 본 발명에 따른 수술용 네비게이션 장치(100)의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.3 is a view showing a specific configuration of the
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 네비게이션 장치(100)는 베이스 프레임부(110), 초음파 진단기 프레임부(120) 및 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)를 포함한다.Specifically, the
베이스 프레임부(110)는 수술 테이블에 장착되며, 초음파 진단기 프레임부(120) 및 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)가 수술 테이블 상에서 이동할 수 있도록 가이드하는 부재이다. 이와 관련하여, 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다.The
도 4는 수술 테이블에 결합된 베이스 프레임부(110)의 일 예가 도시된 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of the
베이스 프레임부(110)는 수술 테이블(20)과 결합될 수 있다. 즉, 베이스 프레임부(110)의 하단은 수술 테이블(20)에 형성된 레일(21)에 결합되어 있으며, 레일(21)을 따라 수술 테이블(20)의 길이 방향으로 이동할 수 있다. The
베이스 프레임부(110)의 상단에는 레일면(111)이 형성될 수 있다. 레일면(111)은 지지 부재(112)에 의해 레일(21)로부터 지지되어 수술 테이블(20)의 상부에 위치될 수 있다. 레일면(111)은 수술 테이블(20)의 길이 방향과 평행한 길이 방향을 갖도록 배치될 수 있다.The
레일면(111)은 초음파 진단기 프레임부(120) 또는 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130) 중 어느 하나와 탈부착 될 수 있다. 즉, 초음파 진단기 프레임부(120) 및 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)은 베이스 프레임부(110)와 체결 시 레일면(111)을 따라 이동할 수 있으며, 이는 초음파 진단기 프레임부(120) 및 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)가 수술 테이블(20)의 길이 방향을 따라 슬라이딩 될 수 있음을 의미한다.The
고정핀(113)은 레일면(111)의 하부에 결합될 수 있다. 고정핀(113)은 적어도 하나 마련될 수 있으며, 수술 테이블(20)의 너비 방향으로 형성되어 수술 테이블(20)에 위치한 뼈와 고정 결합될 수 있다. 즉, 베이스 프레임부(110)는 고정핀(113)에 의해 환자의 뼈와 고정될 수 있으며, 이에 따라 본 발명에 따른 수술용 네비게이션 장치(100)는 고정핀(113)이 삽입된 뼈의 위치를 절대 위치로 설정하여 뼈의 다른 위치를 절대 위치에 대한 상대 위치로 표현할 수 있다.The fixing
초음파 진단기 프레임부(120)는 베이스 프레임부(110)의 레일면(111)과 탈부착되며, 초음파 진단기와 결합되어 초음파 진단기가 레일면(111)을 따라 이동하면서 초음파 영상을 획득하도록 할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5 및 도 6을 함께 참조하여 설명하기로 한다.The ultrasound
도 5 및 도 6는 베이스 프레임부(110)와 결합된 초음파 진단기 프레임부(120)의 일 예가 도시된 도면이다.5 and 6 are views illustrating an example of the ultrasound
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단기 프레임부(120)는 초음파 진단기 유도레일(121), 이동 브라켓(122) 및 초음파 진단기 체결부(123)로 구성될 수 있다.The ultrasonic diagnostic
초음파 진단기 유도레일(121)은 베이스 프레임부(110)의 레일면(111)에 장착되어 레일면(111)을 따라 수술 테이블(20)의 길이 방향으로 슬라이딩되는 원호 형상의 부재이다. 이때, 초음파 진단기 유도레일(121)은 수술 테이블(20)의 길이 방향과 수직한 방향, 다시 말해 수술 테이블(20)의 너비 방향을 따라 형성되도록 레일면(111)과 체결될 수 있다. 이에, 초음파 진단기 유도레일(121)은 레일면(111)에 장착된 경우, 고정핀(113)과 결합된 뼈의 중심부를 중점(P)으로 하는 원호 형상으로 배치될 수 있다.The ultrasonic
이동 브라켓(122)은 초음파 진단기 유도레일(121)과 결합되는 부재로, 초음파 진단기 유도레일(121)에 의해 가이드되어 수술 테이블(20)의 너비 방향을 따라 슬라이딩될 수 있다. 원호 형상의 초음파 진단기 유도레일(121)은 길이 방향을 따라 양 측면이 돌출되어 중심부에 홈이 형성될 수 있으며, 이동 브라켓(122)은 초음파 진단기 유도레일(121)을 따라 이동할 수 있도록 원호 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 구조적인 특징으로 인하여, 이동 브라켓(122)은 뼈의 중심부(P)로부터 항상 일정한 이격거리를 유지하면서 이동할 수 있다. The moving
초음파 진단기 체결부(123)는 이동 브라켓(122)의 일측에 설치되며, 초음파 진단기(25)와 체결되는 부재이다. 초음파 진단기 체결부(123)는 수술 테이블(20)의 상부면을 기준면으로 할 때, 기준면과 수직되는 방향, 다시 말해 수술 테이블(20)의 상하 방향으로 이동할 수 있다. The ultrasound diagnosis
즉, 도 6의 부분도 A에 도시된 바와 같이, 초음파 진단기(25)는 레일면(111)을 따라 이동하는 초음파 진단기 유도레일(121)에 의해 수술 테이블(20)의 길이 방향을 따라 직선 운동할 수 있다. 또한, 부분도 B에 도시된 바와 같이, 초음파 진단기(25)는 원호 형상의 초음파 진단기 유도레일(121)에 의해 가이드되는 이동 브라켓(122)의 움직임에 의해 수술 테이블의 너비 방향을 따라 원호 운동을 할 수 있으며, 부분도 C에 도시된 바와 같이, 길이 방향 또는 너비 방향을 따라 이동하는 과정에서 초음파 진단기 체결부(123)에 의해 이동 방향의 수직 상부 또는 하부 방향으로 움직일 수 있다.That is, as shown in part A of FIG. 6, the ultrasonic
한편, 도시되지는 않았으나, 초음파 진단기 프레임부(120)는 초음파 진단기의 자세 및 위치를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서가 구비될 수 있다. 초음파 진단기 프레임부(120)는 센서를 이용하여 초음파 진단기(25)의 이동 거리, 회전 각도 및 뼈로부터의 거리 등에 대한 센싱값을 생성할 수 있다.On the other hand, although not shown, the ultrasound
뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 베이스 프레임부(110)의 레일면(111)과 탈부착되며, 가이드 포트와 결합되어 가이드 포트를 뼈에 삽입될 수 있도록 할 수 있다. 이와 관련하여, 도 7 및 도 8을 함께 참조하여 설명하기로 한다.The bone surgical endoscope
도 7 및 도 8은 베이스 프레임부(110)와 결합된 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)의 일 예가 도시된 도면이다.7 and 8 are views illustrating an example of the bone surgery endoscope
본 발명의 일 실시예에 따른 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 가이드 포트 유도레일(131), 이동 브라켓(132) 및 가이드 포트 체결부(133)로 구성될 수 있다.Bone surgery
가이드 포트 유도레일(131)은 베이스 프레임부(110)의 레일면(111)에 장착되어 레일면(111)을 따라 수술 테이블(20)의 길이 방향으로 슬라이딩되는 원호 형상의 부재이고, 이동 브라켓(132)은 가이드 포트 유도레일(121)에 의해 가이드되어 수술 테이블(20)의 너비 방향을 따라 원호 운동하는 부재이고, 초음파 진단기 체결부(133)는 이동 브라켓(132)의 일측에 마련되어 가이드 포트(35)를 이동 방향의 수직 상부 또는 하부 방향으로 이동시킬 수 있다. The guide
이때, 가이드 포트 유도레일(131), 이동 브라켓(132) 및 가이드 포트 체결부(133)는 초음파 진단기 프레임부(120)의 초음파 진단기 유도레일(121), 이동 브라켓(122) 및 초음파 진단기 체결부(123)와 유사한 형태로 마련될 수 있다. 즉, 가이드 포트 유도레일(131)과 대응되는 초음파 진단기 유도레일(121), 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)의 이동 브라켓(132)에 대응되는 초음파 진단기 프레임부(120)의 이동 브라켓(122) 및 초음파 진단기 체결부(133)에 대응되는 초음파 진단기 체결부(123)의 구체적인 구조 및 기능은 도 5 및 도 6을 참조하여 상술하였으므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.At this time, the guide
한편, 초음파 진단기 프레임부(120)는 초음파 진단기가 장착되는 것에 비하여, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 뼈 수술 내시경을 뼈 내부로 안내하기 위한 가이드 포트(35)가 장착되는 것을 특징으로 할 수 있다.On the other hand, compared to the ultrasonic
가이드 포트(35)는 통공이 형성된 원통 형상의 부재로, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)의 작동에 따라 뼈의 특정 위치에 삽입될 수 있다. 후술하겠지만, 가이드 포트(35)가 미리 계획된 위치에 고정 삽입됨에 따라, 뼈 수술 내시경은 항상 일정한 위치에서 뼈 내부로 침습할 수 있다.The
도시되지는 않았으나, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 이러한 가이드 포트(35)의 자세 및 위치를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서가 구비될 수 있다. 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 센서를 이용하여 가이드 포트(35)의 이동 거리, 회전 각도 및 뼈로부터의 거리 등에 대한 센싱값을 생성할 수 있다.Although not shown, the bone surgery
또한, 단일 개수로 마련되는 초음파 진단기 프레임부(120)와는 상이하게, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 뼈 치료 시 사용되는 뼈 수술 내시경의 개수에 대응되도록 마련될 수 있다.In addition, unlike the ultrasound
뼈 수술 내시경은 병변 부위 내부 고형 조직을 제거하는 소파(小破) 기구, 변 부위의 진행 상태나 치료 범위를 보기 위한 내시경 기구, 병변 부위의 소파 작업 후 파괴된 고형 조직을 제거하기 위한 세정 및 흡입 기구 및 조직이 제거된 부위에 치료를 위한 약물 주입 기구 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Bone surgery endoscopy is a couch instrument to remove solid tissue inside the lesion area, an endoscopic instrument to see the progress or treatment range of the stool area, and a scrub and suction to remove solid tissue destroyed after the sofa work on the lesion site. It may include at least one of a drug injection device for treatment at the site from which the device and tissue have been removed.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)는 소파 기구, 세정/흡입 기구, 약물 주입 기구가 삽입되는 제1 가이드 포트가 장착된 제1 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부와, 치료 과정을 관찰하기 위한 내시경 기구가 삽입되는 제2 가이드 포트가 장착된 제2 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함할 수 있다. 하지만, 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(130)의 개수는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 뼈 수술 내시경 기구의 구성, 병변 부위 등에 따라 하나로 마련되거나 두 개 이상으로 마련될 수도 있음은 물론이다.For example, as shown in FIG. 8, the bone surgery endoscope
도 9 및 도 10은 프레임 모듈 컨트롤러(200)의 구체적인 기능이 도시된 도면이다.9 and 10 illustrate specific functions of the
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기 프레임부(120)에 구비된 센서에 의해 측정된 센싱값 및 초음파 진단기(25)에 의해 측정된 초음파 영상을 수신할 수 있다. First, as shown in FIG. 9, the
여기서, 센싱값은 초음파 진단기(25)가 초음파 진단기 프레임부(120)에 의해 수술 테이블(20)을 이동할 때, 초음파 진단기(25)의 길이 방향 이동 거리, 너비 방향에 대한 회전 각도, 및 뼈로부터의 깊이에 대한 측정값을 포함할 수 있다. 다시 말해, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기(25)의 다(多)자유도 운동에 대한 센싱값을 측정할 수 있다. 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 수치화된 데이터로 변환하여 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 전송할 수 있으며, 초음파 진단기(25)에 의해 측정된 초음파 영상을 함께 전송할 수 있다.Here, the sensing value is from the longitudinal movement distance of the ultrasonic
이후, 도 10에 도시된 바와 같이, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)에 구비된 센서에 의해 측정된 센싱값을 수신할 수 있다. Thereafter, as illustrated in FIG. 10, the
구체적으로, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)에 장착된 가이드 포트(35)의 다(多)자유도 운동에 대한 센싱값을 측정할 수 있다. 이때, 가이드 포트(35)의 복수 개 삽입이 요구되어 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)가 복수 개로 구비되는 경우, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 각각의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)에 장착된 가이드 포트(35)의 센싱값을 구분하여 수신할 수 있다. 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 이러한 센싱값을 신호 처리하여 전송함으로써, 가이드 포트(35)가 현재 연부 조직의 어느 위치에 위치하는지에 대한 정보를 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 제공할 수 있다.In detail, the
도 11은 수술용 네비게이션 콘솔(300)의 구체적인 구성이 도시된 블록도이다.11 is a block diagram showing a specific configuration of the
구체적으로, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 진단부(310), 위치 설정부(320) 및 가이드부(330)를 포함한다.In detail, the
진단부(310)는 뼈 질환이 발생된 부위에 대한 진단정보를 생성할 수 있다. 이때, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 입력받은 뼈의 단면을 측정한 복수의 2차원 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 및 밀도 차이를 분석하고, 이를 통해 뼈 내부에 골낭종 등과 같은 골종양이 발생된 영역을 판별할 수 있다.The
위치 설정부(320)는 뼈 질환이 발생된 부위로 삽입될 뼈 수술 내시경의 삽입 위치를 사전에 설정할 수 있다. 구체적으로, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 재구성된 3차원 영상 정보, 부분 영상에 대한 초음파 진단기(25)의 위치 정보에 기반하여 다른 장치에 의해 생성된 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 영상 또는 CT(Computed Tomography) 영상과 정합 처리 과정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 위치 설정부(320)에 의해 제공되는 정합 처리된 정보에 기반하여 뼈 수술 내시경의 진입 위치를 계획할 수 있다. The
가이드부(330)는 미리 설정된 뼈 수술 내시경의 진입 위치에 대한 뼈 수술 내시경의 실제 위치를 화상 정보로 표시할 수 있다. 가이드부(330)는 위치 설정부(320)로부터 수신되는 정합된 영상 상에 사용자로부터 입력된 뼈 수술 내시경의 진입 위치(이하, 계획 위치)를 표시할 수 있다. The
이때, 가이드부(330)는 프레임 모듈 컨트롤러(200)로부터 수신되는 가이드 포트(35)에 대한 센싱값을 기초로 뼈 수술 내시경의 현재 위치(이하, 실제 위치)를 함께 표시할 수 있다. 상술한 바와 같이, 고정핀(113)에 의해 뼈의 특정 위치를 절대 위치로 설정해둔 상태이므로, 가이드부(330)는 계획 위치 및 실제 위치를 절대 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 신뢰성 있게 표시할 수 있다. 가이드부(330)는 계획 위치 및 실제 위치간의 이격 거리 및 3축 오차 자세에 대한 정보를 함께 표시할 수도 있다.At this time, the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 네비게이션 수술 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.12 is a flowchart illustrating a schematic flow of a navigation surgery method according to an embodiment of the present invention.
이하에서 설명되는 네비게이션 수술 방법의 일련의 과정들은 상술한 네비게이션 수술 시스템(1)에 의해 수행될 수 있다.A series of procedures of the navigation surgery method described below may be performed by the
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 병변이 발생된 뼈 부위에 대한 진단정보를 생성할 수 있다(710).The
이때, 수술용 네비게이션 장치(100)는 베이스 프레임부(110)에 초음파 진단기 프레임부(120)가 장착된 상태이다. 초음파 진단기(25)는 베이스 프레임부(110)과 초음파 진단기 유도레일(121)의 결합 구조에 따라 수술 테이블(20)의 길이 방향을 따라 이동하면서, 초음파 진단기 유도레일(121)과 브라켓(122)의 결합 구조에 따라 수술 테이블(20)의 너비 방향을 원호 운동하여 뼈 부위를 다각도에서 촬영한 초음파 영상을 생성할 수 있다. 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 초음파 진단기(25)의 다자유도 운동에 따른 센싱값을 수집하여 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 전송할 수 있다.In this case, the
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 초음파 진단기(25)에 의해 측정된 복수의 단면 영상들을 이용하여 3차원 영상 정보로 재구성할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 재구성된 3차원 영상 정보를 분석하여 병변이 발생한 부위(영역)를 검출하고, 검출된 영역이 포함된 진단정보를 생성할 수 있다.The
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 생성된 진단정보에 기반하여 뼈 수술 내시경의 진입 위치를 미리 설정할 수 있다(730). The
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 재구성된 3차원 영상을 다른 장치로부터 수신된 MRI 또는 CT 영상과 정합시킬 수 있다. 이 과정에서, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 초음파 진단기(25)의 위치/자세정보와 고정핀(113)에 의해 설정된 절대 위치를 함께 반영하여 정교한 네비게이션 정보를 생성할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 사용자로부터 설정된 뼈 수술 내시경의 계획 위치를 저장할 수 있다.The
이후, 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 계획 위치와 실제 위치를 정합된 영상 상에 표시할 수 있다(750).Thereafter, the
이때, 수술용 네비게이션 장치(100)는 베이스 프레임부(110)에 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)가 장착된 상태로, 프레임 모듈 컨트롤러(200)는 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부(120)에 장착된 가이드 포트(35)의 다자유도 자세 및 위치에 대한 센싱값을 수술용 네비게이션 콘솔(300)로 전송할 수 있다. At this time, the
수술용 네비게이션 콘솔(300)은 계획 위치에 실제 위치를 정합된 영상에 함께 표시함으로써, 사용자가 가이드 포트(35)를 계획 위치에 위치시키도록 안내할 수 있다. The
가이드 포트(35)가 계획 위치와 동일한 위치에 위치한 것으로 확인되면, 가이드 포트 체결부(133)를 하강시켜 가이드 포트(35)가 계획 위치에 삽입되도록 하며, 뼈 수술 내시경은 삽입된 가이드 포트(35)를 통해 뼈 내부로 진입하여 치료에 필요한 동작을 수행할 수 있다. 수술용 네비게이션 콘솔(300)은 뼈 치료 과정에서 각각의 뼈 수술 내시경의 위치를 정합된 영상에 표시하여 화상정보로 출력할 수 있다.When the
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.
1: 네비게이션 수술 시스템
100: 수술용 네비게이션 장치
110: 베이스 프레임부
120: 초음파 진단기 프레임부
130: 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부
200: 프레임 모듈 컨트롤러
300: 수술용 네비게이션 콘솔
310: 진단부
320: 위치 설정부
330: 가이드부
25: 초음파 진단기
35: 가이드 포트1: navigation surgical system
100: surgical navigation device
110: base frame portion
120: ultrasonic diagnostic frame part
130: bone surgery endoscope guide frame portion
200: frame module controller
300: surgical navigation console
310: diagnostic unit
320: position setting unit
330: guide unit
25: Ultrasound Diagnostic
35: guide port
Claims (19)
초음파 영상을 생성하는 초음파 진단기가 체결되고, 상기 초음파 진단기가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부; 및
뼈 수술 내시경을 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈 내부로 안내하기 위한 가이드 포트가 체결되고, 상기 가이드 포트가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함하는, 수술용 네비게이션 장치.
A base frame part mounted on a surgery table and having a rail surface formed along a length direction of the surgery table;
An ultrasonic diagnostic apparatus for generating an ultrasound image is fastened, and an arc shaped ultrasonic diagnostic frame mounted on the rail surface in the width direction such that the ultrasonic diagnostic device is curved in the width direction of the surgery table while linearly moving along the length direction. part; And
The guide port for guiding a bone surgical endoscope into the bone located on the surgery table is fastened, and the guide port is curved in the width direction of the surgery table while moving linearly along the length direction, the width in the width direction Surgical navigation device comprising an arc-shaped bone surgery endoscope guide frame portion mounted to the rail surface.
상기 초음파 진단기 프레임부는,
상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 초음파 진단기 유도레일;
상기 초음파 진단기 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓; 및
상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 초음파 진단기와 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 초음파 진단기 체결부를 포함하는, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The ultrasonic diagnostic frame unit,
An arc-shaped ultrasonic diagnostic guide rail mounted on the rail surface in the width direction and linearly sliding along the rail surface in the longitudinal direction;
A moving bracket guided by the ultrasonic diagnostic guide rail and curved sliding along the width direction; And
Is installed on one side of the moving bracket is fastened to the ultrasound diagnostic device, and includes an ultrasound diagnostic fastener for moving vertically up or down with respect to the moving direction of the moving bracket, surgical navigation device.
상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는,
상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 가이드 포트 유도레일;
상기 가이드 포트 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓; 및
상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 가이드 포트와 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 가이드 포트 체결부를 포함하는, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The bone surgery endoscope guide frame portion,
An arc-shaped guide port guide rail mounted on the rail surface in the width direction and linearly sliding in the length direction along the rail surface;
A moving bracket which is guided by the guide port guide rail and slides along the width direction; And
Is installed on one side of the moving bracket is fastened to the guide port, comprising a guide port fastening portion for moving vertically up or down with respect to the moving direction of the moving bracket, surgical navigation device.
상기 베이스 프레임부는 상기 초음파 진단기 프레임부 또는 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부 중 어느 하나의 프레임과 선택적으로 결합되는, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The base frame portion is selectively coupled with any one of the frame of the ultrasound diagnostic frame frame or the bone surgical endoscope guide frame, surgical navigation device.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는,
상호간 위치의 변경이 가능하고, 각각 교체 가능한, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The ultrasound diagnostic frame portion and the bone surgery endoscope guide frame portion,
Surgical navigation device capable of changing the position of each other, respectively replaceable.
상기 베이스 프레임부는,
상기 레일면의 하부에 결합되며, 상기 너비 방향으로 형성되어 상기 수술 테이블 상에 위치한 뼈와 고정 결합되는 적어도 하나의 고정핀이 형성된 것을 특징으로 하는, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The base frame portion,
Is coupled to the lower portion of the rail surface, characterized in that at least one fixing pin is formed in the width direction fixedly coupled to the bone located on the surgery table, surgical navigation device.
상기 베이스 프레임부는, 하단이 상기 수술 테이블에 형성된 레일에 결합되어 상기 레일을 따라 이동하며,
상기 레일면은 지지 부재에 의해 상기 레일로부터 지지되어 상기 수술 테이블의 상부에 위치하는, 수술용 네비게이션 장치.
The method of claim 1,
The base frame portion, the lower end is coupled to the rail formed on the surgery table to move along the rail,
And the rail surface is supported from the rail by a support member and positioned above the surgical table.
상기 수술용 네비게이션 장치의 동작을 제어하며, 상기 수술용 네비게이션 장치에 선택적으로 장착된 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 위치정보 및 자세정보에 대한 측정값을 수집하는 프레임 모듈 컨트롤러; 및
상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 초음파 영상을 기초로 병변이 발생한 뼈 영역에 대한 3차원 진단 영상을 생성하고, 미리 설정된 진입 위치로 상기 가이드 포트가 가이드되도록, 상기 진입 위치 및 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 함께 표시하는 수술용 네비게이션 콘솔을 포함하는, 네비게이션 수술 시스템.
A surgical navigation device installed on the surgical table and selectively equipped with an ultrasound diagnostic apparatus for capturing an ultrasound image or a guide port for guiding a bone surgical endoscope into the bone located on the surgical table;
A frame module controller which controls an operation of the surgical navigation device and collects measurement values of position information and posture information of the ultrasonic diagnostic device or guide port selectively mounted on the surgical navigation device; And
The 3D diagnostic image of the bone region in which the lesion is generated is generated based on the ultrasound image photographed by the ultrasound diagnosis apparatus, and the real time position of the entry position and the guide port is guided to guide the guide port to a preset entry position. A navigation surgical system comprising a surgical navigation console for displaying together.
상기 수술용 네비게이션 장치는,
상기 수술 테이블에 장착되며, 상기 수술 테이블의 길이 방향에 따른 레일면이 형성된 베이스 프레임부;
상기 초음파 진단기가 체결되고, 상기 초음파 진단기가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 초음파 진단기 프레임부; 및
상기 가이드 포트가 체결되고, 상기 가이드 포트가 상기 길이 방향을 따라 직선 이동하면서 상기 수술 테이블의 너비 방향으로 곡선 이동하도록, 상기 너비 방향으로 상기 레일면에 장착되는 원호 형상의 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부를 포함하는, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 8,
The surgical navigation device,
A base frame unit mounted to the surgery table and having a rail surface formed along a length direction of the surgery table;
A circular arc-shaped ultrasonic diagnostic frame unit mounted to the rail surface in the width direction such that the ultrasonic diagnostic device is fastened and the ultrasonic diagnostic device is curved in the width direction of the operation table while linearly moving along the length direction; And
The guide port is fastened and includes a circular bone-shaped bone surgical endoscope guide frame mounted on the rail surface in the width direction such that the guide port is curved in the width direction of the surgical table while moving in a straight line along the longitudinal direction , Navigation surgery system.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는,
상기 너비 방향으로 상기 레일면과 장착되어, 상기 레일면을 따라 상기 길이 방향으로 직선 슬라이딩하는 원호 형상의 유도레일;
상기 유도레일에 의해 가이드되어 상기 너비 방향을 따라 곡선 슬라이딩하는 이동 브라켓; 및
상기 이동 브라켓의 일측에 설치되어 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트가 체결되며, 상기 이동 브라켓의 이동 방향에 대하여 수직 상부 또는 수직 하부로 이동하는 체결부를 포함하는, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 9,
The ultrasound diagnostic frame portion and the bone surgery endoscope guide frame portion,
An arc-shaped guide rail mounted on the rail surface in the width direction and linearly sliding in the length direction along the rail surface;
A moving bracket guided by the guide rail and curved sliding along the width direction; And
Is installed on one side of the moving bracket is fastened to the ultrasound diagnostic or the guide port, the navigation surgical system comprising a fastening portion moving vertically up or down with respect to the moving direction of the moving bracket.
상기 초음파 진단기 프레임부 및 상기 뼈 수술 내시경 가이드 프레임부는,
상호간 위치의 변경이 가능하고, 각각 교체 가능한, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 9,
The ultrasound diagnostic frame portion and the bone surgery endoscope guide frame portion,
Navigational surgical system that can be mutually altered and replaceable respectively.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은,
상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 복수의 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성하고, 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 또는 밀도 차이를 분석하여 뼈 내부의 병변 영역을 검출하는, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 8,
The surgical navigation console,
Combining the plurality of ultrasound images taken by the ultrasound diagnostic apparatus to reconstruct the three-dimensional image information, and using the reconstructed three-dimensional image information by analyzing the shape or density difference of the exoskeleton, detecting the lesion area inside the bone, Navigation Surgery System.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은,
동일한 뼈 부위에 대하여 자체적으로 재구성된 3차원 영상 정보와, 다른 장치에 의해 생성된 영상을 정합 처리하여 상기 3차원 진단 영상을 생성하는, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 12,
The surgical navigation console,
And a three-dimensional diagnostic image by matching the three-dimensional image information reconstructed by itself with the same bone region and an image generated by another device to generate the three-dimensional diagnostic image.
상기 수술용 네비게이션 장치는 상기 수술 테이블에 위치한 뼈와 고정 결합되고, 선택적으로 장착되는 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 자세정보 및 위치정보에 대한 센싱값을 생성하는, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 8,
The surgical navigation device fixedly coupled to the bone located on the surgery table, and generates a sensing value for the posture information and position information of the ultrasonic diagnostic device or guide port that is selectively mounted.
상기 수술용 네비게이션 콘솔은,
상기 수술용 네비게이션 수술 장치와 고정 결합된 뼈의 위를 기준 위치로 설정하고, 상기 센싱값을 상기 기준 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 측정하는, 네비게이션 수술 시스템.
The method of claim 14,
The surgical navigation console,
Navigation surgery for setting the upper portion of the bone fixedly coupled to the surgical navigation surgical device to a reference position, and converting the sensing value into a relative position relative to the reference position to measure the real-time position of the ultrasound diagnostic device or the guide port. system.
상기 수술용 네비게이션 콘솔이, 상기 수술용 네비게이션 장치에 선택적으로 장착된 초음파 진단기에 의해 측정된 초음파 영상을 기반으로 병변이 발생된 뼈 부위에 대한 3차원 진단 영상을 생성하는 단계;
상기 수술용 네비게이션 콘솔이, 상기 진단 영상에 기반하여 뼈 수술 내시경의 진입하기 위한 계획 위치를 입력받는 단계; 및
상기 계획 위치와 상기 뼈 수술 내시경을 가이드하기 위한 가이드 포트의 실제 위치를 상기 진단 영상에 표시하는 단계를 포함하는, 네비게이션 수술 방법.
In the navigation surgical method using a navigation surgical system including a surgical navigation device, a frame module controller and a surgical navigation console,
Generating, by the surgical navigation console, a three-dimensional diagnostic image of a bone region in which a lesion is generated based on an ultrasound image measured by an ultrasound diagnostic device selectively mounted on the surgical navigation device;
Receiving, by the surgical navigation console, a planned position for entering the bone surgical endoscope based on the diagnosis image; And
And displaying the planned position and an actual position of a guide port for guiding the bone surgical endoscope on the diagnostic image.
상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것은,
상기 초음파 진단기에 의해 촬영된 복수의 초음파 영상을 조합하여 3차원 영상 정보로 재구성하고, 재구성된 3차원 영상 정보를 이용하여 외골면의 형상 또는 밀도 차이를 분석하여 뼈 내부의 병변 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는, 네비게이션 수술 방법.
The method of claim 16,
Generating the 3D diagnostic image,
Combining the plurality of ultrasound images taken by the ultrasound diagnostic apparatus to reconstruct the three-dimensional image information, and using the reconstructed three-dimensional image information to analyze the shape or density difference of the exoskeleton to detect the lesion area inside the bone Navigation navigation method characterized by the above-mentioned.
상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것은,
동일한 뼈 부위에 대하여 자체적으로 재구성된 3차원 영상 정보와, 다른 장치에 의해 생성된 영상을 정합 처리하여 상기 3차원 진단 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는, 네비게이션 수술 방법.
The method of claim 17,
Generating the 3D diagnostic image,
And three-dimensional diagnosis images are generated by matching three-dimensional image information reconstructed on the same bone region with an image generated by another device and generating the three-dimensional diagnostic image.
상기 실제 위치를 상기 진단 영상에 표시하는 것은,
상기 수술용 네비게이션 수술 장치와 고정 결합된 뼈의 위를 기준 위치로 설정하고, 상기 센싱값을 상기 기준 위치에 대한 상대 위치로 변환하여 상기 초음파 진단기 또는 상기 가이드 포트의 실시간 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는, 네비게이션 수술 방법.
The method of claim 16,
Displaying the actual position on the diagnostic image,
Set the upper part of the bone fixedly coupled to the surgical navigation surgical device as a reference position, and converts the sensing value into a relative position relative to the reference position to measure the real-time position of the ultrasound diagnostic device or the guide port Navigation method.
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