KR20220021958A - A system for controlling a medical instrument - Google Patents

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KR20220021958A
KR20220021958A KR1020200101832A KR20200101832A KR20220021958A KR 20220021958 A KR20220021958 A KR 20220021958A KR 1020200101832 A KR1020200101832 A KR 1020200101832A KR 20200101832 A KR20200101832 A KR 20200101832A KR 20220021958 A KR20220021958 A KR 20220021958A
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a system for controlling a medical instrument comprises: an image unit inserted into a body and acquiring an image; a body unit changing a location and posture of the image unit; a medical instrument penetrating inside the body unit to be extended and inserted into the body; and a control unit generating a segmentation mask of the body unit and medical instrument and acquiring location and posture information of the body unit and medical instrument. An entering angle of the medical instrument may be controlled by a motion of the body unit.

Description

시술도구 제어 시스템 {A SYSTEM FOR CONTROLLING A MEDICAL INSTRUMENT}Treatment tool control system {A SYSTEM FOR CONTROLLING A MEDICAL INSTRUMENT}

아래의 실시예들은 시술도구 제어 시스템에 관한 것이다.The following embodiments relate to a surgical tool control system.

담석, 종양, 손상 등으로 인해 담관이 막히는 협착(stricture or stenosis)이 발생하면 발열, 황달, 복통을 동반한 급성담관염으로 진행된다. When stricture or stenosis occurs due to gallstones, tumors, or damage, it progresses to acute cholangitis accompanied by fever, jaundice, and abdominal pain.

이러한 경우 내시경, 가이드와이어 및 조영 영상을 이용하여 이를 치료하는 시술이 널리 보급되어 있다. (예를 들면, ERCP 시술) 아울러, 유사한 시술로서 협심증을 치료하기 위해 가이드와이어로 스텐트 등을 삽입하는 심혈관중재시술이 있다. In this case, a procedure for treating it using an endoscope, a guide wire, and a contrast image is widespread. (For example, ERCP procedure) In addition, as a similar procedure, there is a cardiovascular intervention procedure in which a stent is inserted through a guidewire to treat angina.

이와 같은, ERCP 시술 및 심혈관중재시술은 모두 조영 영상을 이용하는데, 이를 위한 영상 장비들은 대부분 방사선을 이용한다. 때문에 장시간 시술을 진행할 경우, 환자 및 시술자가 방사선에 과다하게 노출되어 신체에 부담이 가해질 수 있다.As such, both ERCP and cardiovascular interventions use contrast images, and most imaging devices for this use radiation. Therefore, if the procedure is performed for a long time, the patient and the operator may be overexposed to radiation, which may put a burden on the body.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 시술 시간을 단축시키고 원격으로 시술을 진행할 수 있게 하는 자동화 장비들이 개발되고 있다. ERCP 시술의 경우, 가이드와이어나 카데터와 같은 시술도구 뿐만 아니라, 내시경도 활용하여 시술을 진행한다. 시술도구가 내시경 내부의 채널을 통해 담관 내로 이동하기 때문에, 시술도구를 원활히 제어하려면 내시경도 함께 조작해야 한다. 이러한 내시경을 조작해야 하는 조건으로 인하여 조작의 자동화를 위한 난이도가 심혈관중재시술보다 어려운 실정이다.In order to solve such a problem, automated equipment that shortens the procedure time and allows the procedure to be performed remotely is being developed. In the case of ERCP, the procedure is performed using not only surgical tools such as guide wires and catheters, but also endoscopes. Since the surgical tool moves into the bile duct through the channel inside the endoscope, the endoscope must also be operated to smoothly control the surgical tool. Due to the condition that the endoscope must be operated, the difficulty for automation of the operation is more difficult than that of cardiovascular intervention.

일본 공개특허공보 제2009-213523호에는 내시경의 만곡 조작 장치에 관한 내용이 개시되어 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-213523 discloses a device for bending an endoscope.

일 실시예에 따른 목적은 시술도구의 진입 각도를 효과적으로 제어하기 위한 시술도구 제어 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a surgical tool control system for effectively controlling the angle of entry of the surgical tool.

일 실시예에 따른 목적은 내시경의 조작값 변환을 통하여 시술도구의 진입 각도를 제어하기 위한 시술도구 제어 시스템을 제공하는 것이다.An object according to one embodiment is to provide a surgical tool control system for controlling the angle of entry of the surgical tool through the conversion of the manipulation value of the endoscope.

일 실시예에 따른 시술도구 제어 시스템은, 체내로 삽입되어 영상을 획득하는 영상부, 상기 영상부의 위치 및 자세를 변경시키는 본체부, 상기 본체부의 내측을 관통하여 연장되어 체내로 삽입되는 시술도구 및 상기 본체부와 상기 시술도구의 분할 마스크(segmentation mask)를 생성하고 상기 본체부와 상기 시술도구의 위치 및 자세에 대한 정보를 획득하는 제어부를 포함하고, 상기 시술도구의 진입 각도는 상기 본체부의 움직임에 의하여 제어될 수 있다.A surgical tool control system according to an embodiment includes an image unit that is inserted into a body to acquire an image, a body unit that changes the position and posture of the image unit, a surgical tool that extends through the inside of the main body and is inserted into the body, and and a control unit for generating a segmentation mask of the main body and the surgical tool, and obtaining information on positions and postures of the main body and the surgical tool, wherein the angle of entry of the surgical tool is determined by the movement of the main body can be controlled by

이 때, 상기 제어부는 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부를 설정하고, 상기 도입부는 시술도구의 분할 마스크 상에서 상기 본체부와 가장 인접한 제1 지점으로부터 상기 본체부의 직경에 해당하는 길이만큼 이격된 제2 지점까지의 부분으로 정의될 수 있다.At this time, the control unit sets the introduction part of the dividing mask of the surgical tool, and the introduction part is a second spaced apart by a length corresponding to the diameter of the body part from a first point closest to the main body part on the dividing mask of the surgical tool. It can be defined as the part up to the point.

상기 제어부는, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 최초 좌표축을 설정하고, 상기 최초 좌표축의 원점은 상기 제2 지점으로 정의되고, 상기 최초 좌표축의 X축은 상기 도입부의 제1 지점과 제2 점을 잇는 연장선으로 정의되며, 상기 최초 좌표축의 Y축은 상기 X축에 직교하는 선으로 정의되며, 상기 최초 좌표축의 Z축은 상기 X축과 상기 Y축이 형성하는 평면을 수직으로 관통하는 선으로 정의될 수 있다.The control unit sets an initial coordinate axis for the introduction part of the division mask of the surgical tool, the origin of the initial coordinate axis is defined as the second point, and the X axis of the initial coordinate axis is the first point and the second point of the introduction part is defined as an extension line connecting can

상기 제어부는, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 위치 파라미터, 요 파라미터, 피치 파라미터를 측정하고, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 위치 파라미터는 상기 도입부의 제2 지점의 위치 값으로 산출되고, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 요 파라미터는 상기 Z축에 대한 회전 값으로 산출되고, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 피치 파라미터는 상기 Y축에 대한 회전 값으로 산출될 수 있다.The control unit measures a real-time position parameter, a yaw parameter, and a pitch parameter with respect to the introduction part of the division mask of the surgical tool, and the position parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool is the position value of the second point of the introduction part , the yaw parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool is calculated as a rotation value about the Z axis, and the pitch parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool is calculated as a rotation value about the Y axis can be

상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 요 파라미터는, 시술도구의 분할 마스크의 도입부의 최초 좌표축의 X축을 기준으로 실시간의 시술도구의 분할 마스크의 도입부의 X축의 기울기 정도의 값으로 산출될 수 있다.The yaw parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool can be calculated as a value of the degree of inclination of the X-axis of the introduction part of the division mask of the surgical tool in real time based on the X axis of the first coordinate axis of the introduction part of the division mask of the surgical tool. .

또한, 상기 본체부는 곧게 연장되는 제1 부분 및 상기 제1 부분의 일단으로부터 굴곡되어 연장되는 제2 부분으로 형성되고, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 피치 파라미터는 본체부의 제1 부분의 중심을 관통하는 중심선과 상기 X축과 상기 Y축이 형성하는 평면을 상에 놓이는 본체부의 제2 부분의 단부 사이의 최초의 거리 값과 실시간의 거리 값의 차이에 의하여 산출될 수 있다.In addition, the body part is formed of a first part extending straightly and a second part extending bent from one end of the first part, and the pitch parameter for the introduction part of the dividing mask of the surgical tool is the center of the first part of the body part It may be calculated by the difference between the initial distance value and the real-time distance value between the center line passing through and the end of the second part of the body portion lying on the plane formed by the X-axis and the Y-axis.

이 때, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 위치 파라미터는 제1 레버에 의하여 조작되며, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 요 파라미터는 제2 레버에 의하여 조작되고, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 피치 파라미터는 상기 본체부를 회전시키는 매니퓰레이터에 의하여 조작될 수 있다.At this time, the real-time positional parameter of the introduction part of the split mask of the surgical tool is operated by the first lever, the real-time yaw parameter of the introduction part of the split mask of the surgical tool is operated by the second lever, and the The real-time pitch parameter for the introduction of the segmentation mask of the surgical tool can be manipulated by a manipulator that rotates the main body.

또한, 상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 위치 파라미터, 요 파라미터, 피치 파라미터의 변화 값은 하기 식(1) 내지 식(3)에 의하여 각각 산출될 수 있으며,In addition, the change values of the position parameter, the yaw parameter, and the pitch parameter in real time for the introduction part of the division mask of the surgical tool can be respectively calculated by the following Equations (1) to (3),

식(1) :

Figure pat00001
Equation (1):
Figure pat00001

식(2) :

Figure pat00002
Equation (2):
Figure pat00002

식(3) :

Figure pat00003
Equation (3):
Figure pat00003

여기서,here,

Figure pat00004
: 시술도구의 도입부의 제2 지점의 위치 값
Figure pat00004
: Position value of the second point of the introduction part of the surgical tool

Figure pat00005
: 제1 레버의 조작 값
Figure pat00005
: Operation value of the first lever

Figure pat00006
: 제1 레버와 시술도구의 도입부의 제2 지점의 위치 사이의 관계 상수
Figure pat00006
: a relation constant between the position of the first lever and the second point of the introduction part of the surgical tool

Figure pat00007
: 시술도구의 도입부의 Z축에 대한 회전 값
Figure pat00007
: Rotation value about the Z-axis of the introductory part of the surgical tool

Figure pat00008
: 제2 레버의 조작 값
Figure pat00008
: Operation value of the second lever

Figure pat00009
: 제2 레버와 시술도구의 도입부의 Z축에 대한 회전 각도 사이의 관계 상수
Figure pat00009
: The relation constant between the rotation angle of the second lever and the introduction part of the surgical tool with respect to the Z axis

Figure pat00010
: 시술도구의 도입부의 Y축에 대한 회전 값
Figure pat00010
: Rotation value about the Y axis of the introduction part of the treatment tool

y, z : 매니퓰레이터의 최초의 y축, z축에 대한 위치값y, z: The first y-axis and z-axis position of the manipulator.

Figure pat00011
: 매니퓰레이터의 실시간의 y축, z축에 대한 위치값
Figure pat00011
: Position values of the manipulator on the y-axis and z-axis in real time

Figure pat00012
: 실시간의
Figure pat00013
가 이루는 각도
Figure pat00012
: real-time
Figure pat00013
angle formed by

Figure pat00014
: 매니퓰레이터의 x축 기준의 회전 각도
Figure pat00014
: Rotation angle based on the x-axis of the manipulator

Figure pat00015
: 매니퓰레이터와 시술도구의 도입부의 Y 축에 대한 회전 각도 사이의 관계 상수
Figure pat00015
: The relationship constant between the rotation angle of the manipulator and the inlet of the surgical tool about the Y axis

Figure pat00016
: 본체부의 길이 방향 (
Figure pat00017
) 축으로의 매니퓰레이터의 회전 직경
Figure pat00016
: The length direction of the body part (
Figure pat00017
) diameter of rotation of the manipulator with the axis

으로 정의될 수 있다.can be defined as

일 실시예에 따른 시술도구 제어 시스템은 시술도구의 진입 각도를 효과적으로 제어할 수 있다.The surgical tool control system according to an embodiment can effectively control the angle of entry of the surgical tool.

일 실시예에 따른 시술도구 제어 시스템은 내시경의 조작값 변환을 통하여 시술도구의 진입 각도를 제어할 수 있다.The surgical tool control system according to an embodiment may control the angle of entry of the surgical tool through the conversion of the manipulation value of the endoscope.

도1은 일 실시예에 따른 시술도구 제어 시스템의 일부가 체내에 삽입된 상태를 나타낸다.
도2내지 도6은 일 실시예에 따른 시술도구 제어 시스템의 작동 매커니즘을 나타낸다. 1 shows a state in which a part of a surgical tool control system according to an embodiment is inserted into the body.
2 to 6 show an operating mechanism of a surgical tool control system according to an embodiment.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments as well, and detailed descriptions within the overlapping range will be omitted.

도1은 일 실시예에 따른 시술도구 제어 시스템의 일부가 체내에 삽입된 상태를 나타내며, 도2내지 도6은 일 실시예에 따른 시술도구 제어 시스템의 작동 매커니즘을 나타낸다. 1 shows a state in which a part of the surgical tool control system according to an embodiment is inserted into the body, and FIGS. 2 to 6 show an operation mechanism of the surgical tool control system according to an embodiment.

도1을 참조하여, 체내로 삽입되는 시술도구의 담관 내 진입 각도 제어에 필요한 내시경 조작 명령에 대한 매커니즘을 이하에서 설명한다. 이 때, 상기 내시경은 체내로 삽입되어 영상을 획득하는 영상부(100)와 영상부의 위치 및 자세를 변경시키는 본체부(200)로 구성될 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 시술도구 제어 시스템은 시술도구의 진입각도를 제어하기 위해 필요한 내시경에 대한 조작값을 도출하기 위한 시스템이다.With reference to FIG. 1, a mechanism for an endoscopic manipulation command required for controlling the angle of entry into the bile duct of a surgical tool inserted into the body will be described below. In this case, the endoscope may be composed of an imaging unit 100 that is inserted into the body to acquire an image, and a body unit 200 that changes the position and posture of the imaging unit. That is, the surgical tool control system according to an embodiment is a system for deriving a manipulation value for the endoscope required to control the angle of entry of the surgical tool.

다시 말하면, 일 실시예에 따른 시술도구 제어 시스템은 조영 영상에서 담관 내 시술도구 진입 각도를 정량적으로 측정할 수 있는 매커니즘을 제공할 수 있으며, 나아가, 시술도구 진입 각도의 변화와 내시경 조작 값의 상관 관계를 정량적으로 알고리즘화함으로써 내시경에 어떠한 모션을 제공해야 시술도구를 원하는 각도로 구동시킬 수 있는지에 대한 매커니즘을 제공할 수 있다. 이와 같은 매커니즘은 ERCP 시술의 자동화에도 기여할 수 있을 것이다.In other words, the surgical tool control system according to an embodiment can provide a mechanism for quantitatively measuring the angle of entry into the bile duct in the contrast image, and furthermore, the correlation between the change in the entry angle of the surgical tool and the value of the endoscopic manipulation By quantitatively algorithmizing the relationship, it is possible to provide a mechanism for what kind of motion must be provided to the endoscope to drive the surgical tool to a desired angle. Such a mechanism may also contribute to the automation of ERCP procedures.

구체적으로, 상기 시술도구 제어 시스템은, 영상부(100), 본체부(200), 상기 본체부의 내측을 관통하여 연장되어 체내로 삽입되는 시술도구(300) 및 본체부와 시술도구의 분할 마스크(segmentation mask)를 생성하고 본체부와 시술도구의 위치 및 자세에 대한 정보를 획득하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이 때, 시술도구(300)의 진입 각도는 본체부(200)의 움직임에 의하여 제어될 수 있다.Specifically, the surgical tool control system includes an image unit 100, a main body 200, a surgical tool 300 extending through the inside of the main body and inserted into the body, and a split mask ( It may include a controller (not shown) for generating segmentation mask) and obtaining information on the position and posture of the main body and the surgical tool. In this case, the angle of entry of the surgical tool 300 may be controlled by the movement of the main body 200 .

도2를 참조하면, 제어부는 시술도구(300)의 분할 마스크(A)의 도입부(310)를 설정할 수 있다. 상기 도입부(310)는 시술도구의 분할 마스크 상에서 본체부(200)와 가장 인접한 제1 지점(311)으로부터 본체부의 직경(L)에 해당하는 길이만큼 이격된 제2 지점(312)까지의 부분으로 정의될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the controller may set the introduction part 310 of the split mask A of the surgical tool 300 . The introduction part 310 is a part from the first point 311 closest to the main body 200 to the second point 312 spaced apart by a length corresponding to the diameter L of the body part on the dividing mask of the surgical tool. can be defined.

또한, 제어부는, 시술도구의 분할 마스크의 도입부(310)에 대한 최초 좌표축을 설정할 수 있다. 이 때, 최초 좌표축의 원점(O)은 제2 지점으(312)로 정의되고, 최초 좌표축의 X축은 도입부의 제1 지점과 제2 점을 잇는 연장선 상에 배치되는 선으로 정의되며, 최초 좌표축의 Y축은 X축에 직교하는 선으로 정의되며, 최초 좌표축의 Z축은 X축과 Y축이 형성하는 평면을 수직으로 관통하는 선으로 정의될 수 있다.Also, the controller may set an initial coordinate axis for the introduction part 310 of the division mask of the surgical tool. In this case, the origin (O) of the initial coordinate axis is defined as the second point 312, and the X axis of the initial coordinate axis is defined as a line disposed on an extension line connecting the first point and the second point of the introduction part, and the initial coordinate axis The Y-axis of is defined as a line orthogonal to the X-axis, and the Z-axis of the initial coordinate axis may be defined as a line penetrating the plane formed by the X-axis and the Y-axis vertically.

이하에서는 도3 내지 도5를 참조하여, 제어부가 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 위치 파라미터, 요 파라미터, 피치 파라미터를 측정하는 매커니즘을 설명한다.Hereinafter, a mechanism for the controller to measure the real-time position parameter, yaw parameter, and pitch parameter with respect to the introduction part of the division mask of the surgical tool will be described with reference to FIGS. 3 to 5 .

도3을 참조하면, 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 위치 파라미터(

Figure pat00018
)는 도입부(310)의 제2 지점(312)의 위치 값으로 산출될 수 있다.Referring to Figure 3, the position parameters (
Figure pat00018
) may be calculated as a position value of the second point 312 of the introduction part 310 .

또한, 도4를 참조하면, 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 요 파라미터(

Figure pat00019
)는 Z축에 대한 회전 값으로 산출될 수 있다. 일 예로서, 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 요 파라미터(
Figure pat00020
)는 시술도구의 분할 마스크의 도입부의 최초 좌표축의 X축(X)을 기준으로 실시간의 시술도구의 분할 마스크의 도입부의 X축(X')의 기울기 정도의 값으로 산출될 수 있다.In addition, referring to Figure 4, the yaw parameters (
Figure pat00019
) can be calculated as a rotation value about the Z axis. As an example, the yaw parameter (
Figure pat00020
) can be calculated as a value of the degree of inclination of the X-axis (X') of the introduction part of the division mask of the surgical tool in real time based on the X-axis (X) of the first coordinate axis of the introduction part of the division mask of the surgical tool.

아울러, 도5를 참조하면, 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 피치 파라미터(

Figure pat00021
)는 Y축에 대한 회전 값으로 산출될 수 있다. 일 예로서, 본체부가 곧게 연장되는 제1 부분(210) 및 제1 부분의 일단으로부터 굴곡되어 연장되는 제2 부분(220)으로 형성될 때, 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 피치 파라미터는 본체부의 제1 부분(210)의 중심을 관통하는 중심선(B)과 X축과 Y축이 형성하는 평면을 상에 놓이는 본체부의 제2 부분(220)의 단부 사이의 최초의 거리 값(d0)과 실시간의 거리 값(d1)의 차이에 의하여 산출될 수 있다.In addition, referring to FIG. 5, the pitch parameter (
Figure pat00021
) can be calculated as a rotation value about the Y axis. As an example, when the body part is formed of a first part 210 extending straightly and a second part 220 extending bent from one end of the first part, the pitch parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool is the main body. The initial distance value (d 0 ) between the center line (B) passing through the center of the first part 210 of the part and the end of the second part 220 of the body part lying on the plane formed by the X and Y axes and the real-time distance value d 1 may be calculated by the difference.

예를 들어, 도5의 (a)와 같은 경우 본체부의 제1 부분(210)의 중심을 관통하는 중심선(B)과 X축과 Y축이 형성하는 평면을 상에 놓이는 본체부의 제2 부분(220)의 단부 사이의 수직 거리는 d0와 같이 나타날 수 있으며, 도5의 (b)와 같이 본체부가 회전됨에 따라 변화되는 실시간의 본체부의 제1 부분(210)의 중심을 관통하는 중심선(B)과 X축과 Y축이 형성하는 평면을 상에 놓이는 본체부의 제2 부분(220)의 단부 사이의 수직 거리는 d1과 같이 나타날 수 있다. 이 때, 최초의 거리 값(d0)과 실시간의 거리 값(d1)의 차이를 계산하여 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 피치 파라미터(

Figure pat00022
) 값을 도출할 수 있다.For example, in the case of Figure 5 (a), the second part ( The vertical distance between the ends of the 220) may appear as d 0 , and as shown in FIG. and a vertical distance between the ends of the second part 220 of the body part lying on a plane formed by the X-axis and the Y-axis may be expressed as d 1 . At this time, by calculating the difference between the initial distance value (d 0 ) and the real-time distance value (d 1 ), the pitch parameter (
Figure pat00022
) can be derived.

나아가, 도6을 참조하면, 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 위치 파라미터는 제1 레버(미도시)에 의하여 조작되며, 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 요 파라미터는 제2 레버(미도시)에 의하여 조작되고, 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 피치 파라미터는 본체부(200)를 회전시키는 매니퓰레이터(400)에 의하여 조작될 수 있다. 이 때, 제1 레버는 Up & Down 레버로 형성될 수 있으며, 제2 레버는 Elevator 레버로 형성될 수 있다.Further, referring to FIG. 6 , the real-time position parameter for the introduction part of the split mask of the surgical tool is operated by the first lever (not shown), and the real-time yaw parameter for the introduction part of the split mask of the surgical tool is the second It is operated by a lever (not shown), and the real-time pitch parameter for the introduction part of the split mask of the surgical tool may be manipulated by the manipulator 400 rotating the body part 200 . In this case, the first lever may be formed as an Up & Down lever, and the second lever may be formed as an elevator lever.

또한, 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 위치 파라미터, 요 파라미터, 피치 파라미터의 변화 값은 하기 식(1) 내지 식(3)에 의하여 각각 산출될 수 있으며,In addition, the change values of the position parameter, the yaw parameter, and the pitch parameter in real time for the introduction part of the division mask of the surgical tool can be calculated by the following Equations (1) to (3),

식(1) :

Figure pat00023
Equation (1):
Figure pat00023

식(2) :

Figure pat00024
Equation (2):
Figure pat00024

식(3) :

Figure pat00025
Equation (3):
Figure pat00025

여기서,here,

Figure pat00026
: 시술도구의 도입부의 제2 지점의 위치 값
Figure pat00026
: Position value of the second point of the introduction part of the surgical tool

Figure pat00027
: 제1 레버의 조작 값
Figure pat00027
: Operation value of the first lever

Figure pat00028
: 제1 레버와 시술도구의 도입부의 제2 지점의 위치 사이의 관계 상수
Figure pat00028
: a relation constant between the position of the first lever and the second point of the introduction part of the surgical tool

Figure pat00029
: 시술도구의 도입부의 Z축에 대한 회전 값
Figure pat00029
: Rotation value about the Z axis of the introduction part of the surgical tool

Figure pat00030
: 제2 레버의 조작 값
Figure pat00030
: Operation value of the second lever

Figure pat00031
: 제2 레버와 시술도구의 도입부의 Z축에 대한 회전 각도 사이의 관계 상수
Figure pat00031
: The relation constant between the rotation angle of the second lever and the introduction part of the surgical tool with respect to the Z axis

Figure pat00032
: 시술도구의 도입부의 Y축에 대한 회전 값
Figure pat00032
: Rotation value about the Y axis of the introduction part of the treatment tool

y, z : 매니퓰레이터의 최초의 y축, z축에 대한 위치값y, z: The first y-axis and z-axis position of the manipulator.

Figure pat00033
: 매니퓰레이터의 실시간의 y축, z축에 대한 위치값
Figure pat00033
: Position values of the manipulator on the y-axis and z-axis in real time

Figure pat00034
: 실시간의
Figure pat00035
가 이루는 각도
Figure pat00034
: real-time
Figure pat00035
angle formed by

Figure pat00036
: 매니퓰레이터의 x축 기준의 회전 각도
Figure pat00036
: Rotation angle based on the x-axis of the manipulator

Figure pat00037
: 매니퓰레이터와 시술도구의 도입부의 Y 축에 대한 회전 각도 사이의 관계 상수
Figure pat00037
: The relationship constant between the rotation angle of the manipulator and the inlet of the surgical tool about the Y axis

Figure pat00038
: 본체부의 길이 방향 (
Figure pat00039
) 축으로의 매니퓰레이터의 회전 직경,으로 정의될 수 있다.
Figure pat00038
: The length direction of the body part (
Figure pat00039
) can be defined as the diameter of rotation of the manipulator in its axis,

즉, 제1 레버의 경우 자유도가 1이며, 시술도구의 위치 파라미터에 영향을 미칠 수 있는 방향이 X축 하나이기 때문에, 제1 레버의 조작 값과 시술도구의 도입부의 제2 지점의 위치 값이 1대1로 대응될 수 있다. That is, in the case of the first lever, the degree of freedom is 1, and since there is only one X-axis direction that can affect the position parameter of the surgical tool, the operation value of the first lever and the position value of the second point of the introduction part of the surgical tool are It can be a one-to-one correspondence.

또한, 제2 레버의 경우에도 제1 레버와 마찬가지로 자유도가 1이고, 시술도구의 요 파리미터에 영향을 미칠 수 있는 자유도가 1이기 때문에 제2 레버의 조작 값과 시술도구의 도입부의 Z축에 대한 회전 값이 1대1로 대응될 수 있다. Also, in the case of the second lever, as with the first lever, the degree of freedom is 1, and the degree of freedom that can affect the yaw parameters of the surgical tool is 1, so the operation value of the second lever and the Z-axis of the introduction part of the surgical tool are The rotation value may correspond to one-to-one.

아울러, 시술도구의 피치 파리미터는 3 자유도 이상을 지닌 매니퓰레이터의 조작에 의하여 제어될 수 있으며, 상기 시술도구의 피치 파리미터는 매니퓰레이터의 위치 값(Xt, Yt, Zt)에 의하여 제어될 수 있다. 즉, 내시경의 본체부가 상기 본체부를 관통하는 중심축을 기준으로 고정되어 회전된다고 가정할 때, 상기 식(3)에 의하여 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 피치 파라미터를 도출할 수 있다.In addition, the pitch parameter of the surgical tool can be controlled by manipulation of a manipulator with three or more degrees of freedom, and the pitch parameter of the surgical tool can be controlled by the position values (X t , Y t , Z t ) of the manipulator. there is. That is, assuming that the main body of the endoscope is fixed and rotated with respect to the central axis passing through the main body, a real-time pitch parameter for the introduction portion of the split mask of the surgical tool can be derived by Equation (3).

상기에서 설명한 구성들을 포함하는 일 실시예에 시술도구 제어 시스템은 시술도구의 진입 각도를 효과적으로 제어할 수 있으며, 내시경의 조작값 변환을 통하여 시술도구의 진입 각도를 제어할 수 있다.In an embodiment including the above-described configurations, the surgical tool control system can effectively control the angle of entry of the surgical tool, and can control the angle of entry of the surgical tool through the conversion of the manipulation value of the endoscope.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

100 : 영상부
200 : 본체부
300 : 시술도구100: image part
200: body part
300: treatment tool

Claims (8)

체내로 삽입되어 영상을 획득하는 영상부;
상기 영상부의 위치 및 자세를 변경시키는 본체부;
상기 본체부의 내측을 관통하여 연장되어 체내로 삽입되는 시술도구; 및
상기 본체부 및 상기 시술도구의 분할 마스크(segmentation mask)를 생성하고, 상기 본체부와 상기 시술도구의 위치 및 자세에 대한 정보를 획득하는 제어부;
를 포함하고,
상기 시술도구의 진입 각도는 상기 본체부의 움직임에 의하여 제어되는,
시술도구 제어 시스템.
an imaging unit inserted into the body to acquire an image;
a body part for changing the position and posture of the image part;
a surgical tool that extends through the inner side of the main body and is inserted into the body; and
a control unit for generating a segmentation mask of the main body and the treatment tool, and obtaining information on positions and postures of the main body and the treatment tool;
including,
The angle of entry of the surgical tool is controlled by the movement of the main body,
Procedure tool control system.
 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부를 설정하고,
상기 도입부는 시술도구의 분할 마스크 상에서 상기 본체부와 가장 인접한 제1 지점으로부터 상기 본체부의 직경에 해당하는 길이만큼 이격된 제2 지점까지의 부분으로 정의되는,
시술도구 제어 시스템.
According to claim 1,
The control unit is
Set the introduction part of the division mask of the treatment tool,
The introduction part is defined as a portion from a first point closest to the body part on a dividing mask of a surgical tool to a second point spaced apart by a length corresponding to the diameter of the body part,
Procedure tool control system.
 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 최초 좌표축을 설정하고,
상기 최초 좌표축의 원점은 상기 제2 지점으로 정의되며,
상기 최초 좌표축의 X축은 상기 도입부의 제1 지점과 제2 점을 잇는 연장선으로 정의되고,
상기 최초 좌표축의 Y축은 상기 X축에 직교하는 선으로 정의되며,
상기 최초 좌표축의 Z축은 상기 X축과 상기 Y축이 형성하는 평면을 수직으로 관통하는 선으로 정의되는,
시술도구 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
The control unit is
Set the initial coordinate axis for the introduction part of the division mask of the surgical tool,
The origin of the first coordinate axis is defined as the second point,
The X axis of the initial coordinate axis is defined as an extension line connecting the first point and the second point of the introduction part,
The Y-axis of the first coordinate axis is defined as a line orthogonal to the X-axis,
The Z-axis of the first coordinate axis is defined as a line perpendicularly penetrating a plane formed by the X-axis and the Y-axis,
Procedure tool control system.
 제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 위치 파라미터, 요 파라미터, 피치 파라미터를 측정하고,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 위치 파라미터는 상기 도입부의 제2 지점의 위치 값으로 산출되고,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 요 파라미터는 상기 Z축에 대한 회전 값으로 산출되고,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 피치 파라미터는 상기 Y축에 대한 회전 값으로 산출되는,
시술도구 제어 시스템.
4. The method of claim 3,
The control unit is
Measuring the real-time position parameter, yaw parameter, and pitch parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool,
The position parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool is calculated as the position value of the second point of the introduction part,
The yaw parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool is calculated as a rotation value about the Z axis,
The pitch parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool is calculated as a rotation value about the Y axis,
Procedure tool control system.
 제4항에 있어서,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 요 파라미터는,
시술도구의 분할 마스크의 도입부의 최초 좌표축의 X축을 기준으로 실시간의 시술도구의 분할 마스크의 도입부의 X축의 기울기 정도의 값으로 산출되는,
시술도구 제어 시스템.
5. The method of claim 4,
The yaw parameter for the introduction part of the split mask of the surgical tool is,
Calculated as a value of the degree of inclination of the X-axis of the introduction part of the division mask of the surgical tool in real time based on the X-axis of the first coordinate axis of the introduction part of the division mask of the surgical tool,
Procedure tool control system.
 제4항에 있어서,
상기 본체부는 곧게 연장되는 제1 부분 및 상기 제1 부분의 일단으로부터 굴곡되어 연장되는 제2 부분으로 형성되고,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 피치 파라미터는, 본체부의 제1 부분의 중심을 관통하는 중심선과 상기 X축과 상기 Y축이 형성하는 평면을 상에 놓이는 본체부의 제2 부분의 단부 사이의 최초의 거리 값과 실시간의 거리 값의 차이에 의하여 산출되는,
시술도구 제어 시스템.
5. The method of claim 4,
The body portion is formed of a first portion extending straight and a second portion extending bent from one end of the first portion,
The pitch parameter for the introduction part of the division mask of the surgical tool is between the center line passing through the center of the first part of the body part and the end of the second part of the body part lying on a plane formed by the X axis and the Y axis. Calculated by the difference between the initial distance value and the real-time distance value,
Procedure tool control system.
 제4항에 있어서,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 위치 파라미터는 제1 레버에 의하여 조작되며,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 요 파라미터는 제2 레버에 의하여 조작되고,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 피치 파라미터는 상기 본체부를 회전시키는 매니퓰레이터에 의하여 조작되는,
시술도구 제어 시스템.
5. The method of claim 4,
The real-time position parameter for the introduction part of the segmentation mask of the surgical tool is operated by the first lever,
The real-time yaw parameter for the introduction part of the split mask of the surgical tool is manipulated by the second lever,
The real-time pitch parameter for the introduction part of the segmentation mask of the surgical tool is manipulated by a manipulator that rotates the body part,
Procedure tool control system.
 제7항에 있어서,
상기 시술도구의 분할 마스크의 도입부에 대한 실시간의 위치 파라미터, 요 파라미터, 피치 파라미터의 변화 값은 하기 식(1) 내지 식(3)에 의하여 각각 산출되며,
식(1) :
Figure pat00040

식(2) :
Figure pat00041

식(3) :
Figure pat00042

여기서,
Figure pat00043
: 시술도구의 도입부의 제2 지점의 위치 값
Figure pat00044
: 제1 레버의 조작 값
Figure pat00045
: 제1 레버와 시술도구의 도입부의 제2 지점의 위치 사이의 관계 상수
Figure pat00046
: 시술도구의 도입부의 Z축에 대한 회전 값
Figure pat00047
: 제2 레버의 조작 값
Figure pat00048
: 제2 레버와 시술도구의 도입부의 Z축에 대한 회전 각도 사이의 관계 상수
Figure pat00049
: 시술도구의 도입부의 Y축에 대한 회전 값
y, z : 매니퓰레이터의 최초의 y축, z축에 대한 위치값
Figure pat00050
: 매니퓰레이터의 실시간의 y축, z축에 대한 위치값
Figure pat00051
: 실시간의
Figure pat00052
가 이루는 각도
Figure pat00053
: 매니퓰레이터의 x축 기준의 회전 각도
Figure pat00054
: 매니퓰레이터와 시술도구의 도입부의 Y 축에 대한 회전 각도 사이의 관계 상수
Figure pat00055
: 본체부의 길이 방향 (
Figure pat00056
) 축으로의 매니퓰레이터의 회전 직경
으로 정의되는,
시술도구 제어 시스템.8. The method of claim 7,
The change values of the position parameter, yaw parameter, and pitch parameter in real time with respect to the introduction part of the division mask of the surgical tool are calculated by the following Equations (1) to (3),
Equation (1):
Figure pat00040

Equation (2):
Figure pat00041

Equation (3):
Figure pat00042

here,
Figure pat00043
: Position value of the second point of the introduction part of the surgical tool
Figure pat00044
: Operation value of the first lever
Figure pat00045
: a relation constant between the position of the first lever and the second point of the introduction part of the surgical tool
Figure pat00046
: Rotation value about the Z axis of the introduction part of the surgical tool
Figure pat00047
: Operation value of the second lever
Figure pat00048
: The relation constant between the rotation angle of the second lever and the introduction part of the surgical tool with respect to the Z axis
Figure pat00049
: Rotation value about the Y axis of the introduction part of the treatment tool
y, z : Position values for the first y-axis and z-axis of the manipulator
Figure pat00050
: Position values of the manipulator on the y-axis and z-axis in real time
Figure pat00051
: real-time
Figure pat00052
angle formed by
Figure pat00053
: Rotation angle based on the x-axis of the manipulator
Figure pat00054
: The relationship constant between the angle of rotation of the manipulator and the inlet of the surgical tool with respect to the Y axis
Figure pat00055
: The length direction of the main body (
Figure pat00056
) diameter of rotation of the manipulator with the axis
defined as,
Procedure tool control system.
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