WO2013048123A2 - 지능적 수술 시스템 - Google Patents

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WO2013048123A2
WO2013048123A2 PCT/KR2012/007774 KR2012007774W WO2013048123A2 WO 2013048123 A2 WO2013048123 A2 WO 2013048123A2 KR 2012007774 W KR2012007774 W KR 2012007774W WO 2013048123 A2 WO2013048123 A2 WO 2013048123A2
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윤상진
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Yoon Sang Jin
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    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation

Definitions

  • the present invention relates to an intelligent surgical system.
  • the present inventors propose an intelligent surgical system that allows a user such as a doctor to perform an operation intelligently, based on a suture, which is one of the most common surgical procedures.
  • Another object of the present invention is to collect data on a body part to be subjected to surgery and to use the same to perform an automated or semi-automated surgery.
  • Another object of the present invention is to allow a standardized operation to be performed to some extent using data matching.
  • Another object of the present invention is to enable the contents of control data of the data matching matrix to be continuously improved according to the judgment of various users.
  • an intelligent surgical system comprising: a data matching unit for receiving data about a surgical site of a patient from an information collection device and finding control data matching the surgical site data based on a data matching matrix;
  • a system includes a surgical control unit for operating a surgical instrument or a suture device in accordance with the control data from the data matching unit.
  • a novel intelligent surgical system is provided.
  • automated or semi-automated surgery can be performed using data on a body part that is a target of surgery.
  • a degree of standardized surgery can be performed using data matching.
  • the contents of the control data of the data matching matrix can be continuously improved according to the judgment of various users.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an entire system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state before a user actually performs surgery using the entire system.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating in detail the internal configuration of the intelligent surgical system 200 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an entire system according to an embodiment of the present invention.
  • the entire system may comprise a robot 100 (more broadly, an automated medical device), an intelligent surgical system 200, and a user control device 300.
  • Figure 2 is a view showing a state before the user actually perform the surgery using the entire system.
  • the robot 100 includes a base, a plurality of robot arms, an endoscope, a surgical tool (for example, a clamp, a grasper, scissors, a stapler, a needle holder, or the like, or at least some of them).
  • Bundle an information collection device, a suture device, and the like, which collects data about a surgical site and provides it to the intelligent surgical system 200 and controls the intelligent surgical system 200 or the user control device 300. May be a system for performing surgery.
  • the information collection device that may be included in such a robot 100 is a probe similar to that disclosed in Korean Patent Application Nos. 1989-5618, 2005-33576, etc., Korean Patent Application Nos. 2004-51494, 2006-44711, and the like. It may include a sensor similar to that disclosed through, or a meter similar to that disclosed through International Application PCT / EP2006 / 011924, etc. (the specifications of the above applications should be considered to be incorporated herein in their entirety).
  • the information collection device may include at least one functional module configured through the above-described probe, sensor, or meter as necessary. Examples of functional modules that can be configured are:
  • the elasticity sensing module may include a probe (which may be replaced with a general surgical needle), a probe driver, and a data transmitter.
  • the probe drive is a component similar to the needle drive disclosed through the international application PCT / KR2009 / 003419 (the specification of which is to be considered as incorporated herein in its entirety) and the surgical site (e.g. , Tissue) so that the probe exerts a predetermined constant pressure on the surgical site.
  • the probe can be deformed as the surgical site is depressed, during which time the probe travels (eg, for a certain amount of time) can be used to define the elasticity of the surgical site.
  • the data transmission unit similar to the data transmission unit disclosed through the Korean Patent Application No. 2004-51494, 2006-44711, etc., and calculates the data on the elasticity of the surgical site intelligent surgical system 200 You can send to
  • the temperature sensing module may include a conventional body organ thermometer and a data transmitter capable of transmitting data on the temperature of the surgical site to the intelligent surgical system 200.
  • the acidity detection module may include a conventional transmitter and a data transmitter capable of transmitting data on the pH of the surgical site to the intelligent surgical system 200.
  • a gas pressure sensing module as disclosed in Korean Patent Application Nos. 2004-51494, 2006-44711, and the like may be provided.
  • An electromagnetic characteristic sensing module as disclosed in Korean Patent Application No. 2005-33576 or the like may be provided (the specification of the Korean patent application should be considered to be incorporated herein in its entirety).
  • the blood characteristic detection module may be a functional module for detecting at least one of blood related characteristics such as oxygen saturation, blood flow distribution, blood sugar, and the like.
  • the blood property detection module may include a component that functions similar to a conventional oximeter or blood glucose meter.
  • the blood characteristic detection module may include a visual blood detection component or a plurality of small blood detection components to measure blood flow distribution such as capillaries at the surgical site. Such a plurality of small blood detection components may preferably be arranged to be in contact with a predetermined surface together. If blood is detected in a relatively large number of small blood detection components, it may be determined that the blood flow distribution is dense and vice versa.
  • the blood characteristic detection module may include a data transmitter capable of transmitting data on blood characteristics of the surgical site to the intelligent surgical system 200.
  • lymphatic fluid for example, internal fluids of the oral cavity, esophagus, gastrointestinal, small intestine, large intestine, etc.
  • intrathoracic fluids intraperitoneal fluids
  • urine components are not blood characteristics It may also be provided with a functional module for detecting at least one of the characteristics, such as stool component, membrane membrane effluent.
  • the bodily fluid characteristic detection module may also be configured similarly to the blood characteristic detection module according to the related art.
  • the inflammation detection module may be a functional module for detecting a site of inflammation or necrotic tissue.
  • Such an inflammation detection module can include components that function similar to conventional test kits or provide extracted tissue to a conventional test kit that is placed externally.
  • the inflammation detection module may include a data transmitter for transmitting the test result data to the intelligent surgical system 200.
  • various modules capable of detecting cancer cells, specific proteins, mineral components, fat layers, and the like may be provided.
  • the information collection device may also collect and provide data to the intelligent surgical system 200 in addition to the types of data illustrated above, including appropriately configured functional modules, if necessary.
  • the sealing device that may be included in the robot 100 may be implemented according to the technology disclosed through the international application PCT / KR2009 / 003419, PCT / KR2010 / 005851, PCT / KR2010 / 005852, PCT / KR2010 / 006448, etc.
  • the above specification of international applications should be considered to be incorporated herein in its entirety).
  • the suture device may adaptively select or adjust the suture mode, the suture interval, the type of suture, or the type of suture needle under the control of the intelligent surgical system 200. Adaptability of such a closure device can also be realized with reference to the above international applications.
  • any one of the surgical tool or the suture device that can be included in the robot 100 is placed in the actual use state can be changed under the control of the intelligent surgical system 200 or the user control device 300.
  • the robot 100 as described above may be freely configured by those skilled in the art within the scope of implementing the technical idea of the present invention.
  • Korean Patent Application No. 2008-108103 may be referred to (the specification of the Korean Patent Application should be regarded as incorporated herein in its entirety).
  • the intelligent surgical system 200 is based on the data from the information collecting device of the robot 100 and, if necessary, the information input by the user by the user control device 300. Also based on the instructions given, it may be a computer system that can control the endoscope, surgical instruments, information collection device or suture device of the robot 100 to perform an automated or semi-automated surgery. A detailed configuration example of the intelligent surgical system 200 will be described below with reference to FIG. 3.
  • the user control device 300 includes a display means, a user input means, a user command means, etc., so that the user can see the surgical site and its surroundings, or information required by the user It may be a control device to allow input, or to allow a user to select and move an endoscope, a surgical tool, an information collection device, or a suture device, or to give a predetermined command to the above-described tool or device.
  • the display means of the user control device 300 may display a portion viewed by the endoscope or other camera of the robot 100 to the user.
  • the display means may comprise a display panel for a two-dimensional display or a display space for a three-dimensional display.
  • the display panel may be a known two-dimensional display device such as an LCD panel, a PDP panel, an LED display device, etc., which can display a visual display two-dimensionally
  • the display space may be a known three-dimensional display such as a holographic display device. It may be a display device.
  • the user input means of the user control device 300 the user information about the patient, for example, basic information about race, age, gender, etc., status information about blood pressure or the like, or information about the type of the surgical site Etc., so that you can enter it.
  • Various known computer input means such as a keyboard, mouse, touch screen and the like can be employed as the user input means.
  • the user command means of the user control device 300 allows the user to command to select or move the endoscope, surgical tool, information collection device or suture device, or the user may operate the surgical tool or suture device at the surgical site. It may be a command means of various forms to enable the command to perform a surgical operation, such as to hold, tighten, support, incision, suture.
  • the user command means may be implemented in the form of a control panel, a control panel, a control button, etc. separately from the display means, but may be configured in combination with the display means. For example, when the display means is a touch panel, the user command means may be a window or graphic button of the touch panel.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating in detail the internal configuration of the intelligent surgical system 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the intelligent surgery system 200 includes a data matching unit 210, a surgery control unit 220, a data management unit 230, a database 240, and a communication unit 250. ) And the control unit 260.
  • the data matching unit 210, the surgical control unit 220, the data management unit 230, the database 240, the communication unit 250 and the control unit 260 are at least some of them robots ( 100 or the program module communicating with the user control device 300.
  • Such program modules may be included in the intelligent surgical system 200 in the form of operating systems, application modules, or other program modules, and may be physically stored in various known storage devices.
  • program modules may be stored in a remote storage device that can communicate with the intelligent surgical system 200.
  • program modules include, but are not limited to, routines, subroutines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform particular tasks or execute particular abstract data types, described below, in accordance with the present invention.
  • the intelligent surgical system 200 may be physically separated from the robot 100 or the user control device 300, according to the selection of those skilled in the art, physically to the robot 100 or the user control device 300 It may be configured to be combined.
  • the data matching unit 210 receives the data as described above from the information collecting device of the robot 100, and optionally the patient as described above from the user control device 300 May receive information about.
  • the data matching unit 210 may find and provide control data matching the received data or information to the surgical control unit 220 with reference to a data matching matrix which may be stored in the database 240. .
  • the data matching matrix has a type of data from the information collecting device and / or a type of information about a patient from the user control device 300 as a dimension of the matrix.
  • the value or range of values from the data from the device and / or the value or range of values of information about the patient from the user control device 300 is a category of the dimension of the matrix, and the corresponding data from the information collection device or
  • the control data may be a matrix having an element of a matrix as a value of control data related to a surgical operation to be performed according to the corresponding information from the user control device 300.
  • An example of data matching using this data matching matrix is as follows:
  • the control data may be control data such that the younger the patient (excluding the infant), the greater the elasticity of the surgical site, or the denser the blood flow distribution of the surgical site, the denser the sealing interval.
  • the control data may be control data for changing the suture or suture needle to a thick one (ie, for suturing the stomach) when the temperature or acidity inside the surgical site is low.
  • the control data may be control data which, when a large amount of blood is detected at the surgical site, changes the suture into an insoluble thread to withstand high pressure for a long time.
  • the control data may be control data for changing the suture or the suture needle to thin when the blood flow distribution of the surgical site becomes dense.
  • the control data may be determined at the surgical site, e.g., as red blood cells, white blood cells, 120 mg pressure, 80% oxygen saturation, or the like are detected or identified, thereby reducing the suture interval or suturing the sutures.
  • control data may be control data that increases the suture interval or decreases the tension pulling the suture, if the surgical site is assumed to be vein.
  • the control data indicates that the surgical site has a tubular structure (these morphological information may have been previously entered by the user), and if urine is detected at that site, the suture is changed to a melting thread to prevent stones. Can be control data.
  • the control data may be control data that changes the suture to antibiotic treated if necrotic tissue is detected at the surgical site.
  • the control data may be control data which, when cancer cells are detected at the surgical site, changes the suture to a type that can be well identified by X-rays.
  • the control data may be control data that stops the suture operation of the suture device or changes the suture mode once a large amount of blood, intestinal secretion, necrotic tissue or cancer cell is detected at the surgical site.
  • the control data may be control data that once stops the surgical instrument or suture device if it is determined that the elasticity of the surgical site is nearly zero.
  • the control data may be control data that changes the surgical instrument to an electric cauterizer if a large amount of blood is detected at the surgical site.
  • the control data may be control data for switching the mode of the electric cauterizer to the anti-bleeding mode when a large amount of blood is detected at the surgical site.
  • the control data may be control data that changes the surgical instrument to an electric knife, an electric cauterizer, a laser irradiator, or a drug injector when necrotic tissue or cancer cells are detected at the surgical site.
  • the control data may be control data for adjusting the pressure of the operation according to the elasticity of the surgical site when the surgical tool is to pick up the surgical site.
  • the surgical control unit 220 transmits a control signal to the robot 100 to operate the surgical tool or the suture device according to the control data matched by the data matching unit 210. Can be.
  • the surgical control unit 220 may allow the contents of the above operation control to be previously displayed to the user through the display means of the user control apparatus 300.
  • the surgical control unit 220 may perform automated control that depends only on the matched control data. However, the surgery control unit 220 may perform the surgery control only after requesting and obtaining the user's approval for the surgery control according to the matched control data. In this case, the user may grant or reject the above approval based on the judgment based on his or her surgical experience, and select the surgical control of the changed contents so that it is performed.
  • the surgical control unit 220 may provide a control signal for controlling operations of the base, the plurality of robot arms, the endoscope, the surgical tool, the information collection device, the suture device, etc. as the user commands the user control device 300. It may be transmitted to the robot 100.
  • the data management unit 230 when the user performs the manipulation to change the contents of the surgical control using the user control device 300, the corresponding control data (eg For example, the data matching matrix can be updated by changing the value or the range of the control data relating to the sewing interval, the type of suture, the type of sewing needle, the tension for pulling the suture, etc. significantly or slightly according to the above contents.
  • the data manager 230 may request a confirmation of the user by sending a message asking the user if he / she wants to update.
  • the data matching matrix as described above may be stored in the database 240 according to an embodiment of the present invention.
  • the database 240 is illustrated in FIG. 3 as being included in the intelligent surgical system 200, the database 240 is separate from the intelligent surgical system 200, as required by those skilled in the art to implement the present invention. It may be configured.
  • the database 240 (and its data matching matrix) may be referenced or updated by a number of users built on a web server and scattered throughout.
  • the communication unit 250 has a function of enabling data transmission / reception from / to the data matching unit 210, the surgery control unit 220, the data management unit 230, and the database 240. Can be performed.
  • the controller 260 controls the flow of data between the data matching unit 210, the surgery control unit 220, the data management unit 230, the database 240, and the communication unit 250.
  • the controller 260 controls the data flow from / to the outside of the intelligent surgical system 200 or the data flow between the components of the intelligent surgical system 200, thereby matching the data matching unit 210.
  • the surgery control unit 220, the data management unit 230, the database 240 and the communication unit 250 may be controlled to perform a unique function.
  • Embodiments according to the present invention described above can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer components and recorded in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. medium) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device may be modified with one or more software modules to perform the processing according to the present invention, and vice versa.

Abstract

본 발명은 지능적 수술 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 지능적 수술 시스템으로서, 정보 수집 장치로부터 환자의 수술 부위에 관한 데이터를 수신하고, 데이터 매칭 매트릭스에 기초하여 상기 수술 부위 데이터와 매칭되는 제어 데이터를 찾아내는 데이터 매칭부, 및 상기 데이터 매칭부로부터의 상기 제어 데이터에 따라 수술 도구나 봉합 장치가 동작하도록 하는 수술 제어부를 포함하는 시스템이 제공된다.

Description

지능적 수술 시스템
본 발명은 지능적 수술 시스템에 관한 것이다.
근래에 들어 다빈치(상표명), 아마데우스(상표명) 등과 같은 수술용 로봇이 상당한 각광을 받고 있고, 이와 관련된 연구 활동도 활발하게 이루어지고 있다. 그러나, 이러한 종래의 수술용 로봇은 여전히 의사들의 복잡하고 기교적인 핸들링을 요하고 있고, 개별 의사의 수술 시의 판단에 관한 데이터를 누적시켜서 이를 이용하는 데에도 별다른 관심을 보이지 않고 있다.
이에, 본 발명자는, 가장 일반적인 수술 과정 중 하나인 봉합을 중심으로 하여, 의사 등의 사용자가 지능적으로 수술을 수행할 수 있도록 하는 지능적 수술 시스템을 제안하는 바이다.
본 발명은 신규한 지능적 수술 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 수술의 대상이 되는 신체 부위에 관한 데이터를 수집하고 이를 이용하여 자동화 내지 반자동화된 수술이 수행되도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 데이터 매칭을 이용하여 일정 정도 표준화된 수술이 수행되도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 데이터 매칭 매트릭스의 제어 데이터의 내용이 여러 사용자의 판단에 따라 지속적으로 개선될 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 지능적 수술 시스템으로서, 정보 수집 장치로부터 환자의 수술 부위에 관한 데이터를 수신하고, 데이터 매칭 매트릭스에 기초하여 상기 수술 부위 데이터와 매칭되는 제어 데이터를 찾아내는 데이터 매칭부, 및 상기 데이터 매칭부로부터의 상기 제어 데이터에 따라 수술 도구나 봉합 장치가 동작하도록 하는 수술 제어부를 포함하는 시스템이 제공된다.
이 외에도, 본 발명의 기술적 사상에 따라 다른 구성이 더 제공될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 신규한 지능적 수술 시스템이 제공된다.
본 발명에 의하면, 수술의 대상이 되는 신체 부위에 관한 데이터를 이용하여 자동화 내지 반자동화된 수술이 수행될 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 데이터 매칭을 이용하여 일정 정도 표준화된 수술이 수행될 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 데이터 매칭 매트릭스의 제어 데이터의 내용이 여러 사용자의 판단에 따라 지속적으로 개선될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 사용자가 전체 시스템을 이용하여 실제로 수술을 수행하기 전의 모습을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능적 수술 시스템(200)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
전체 시스템의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 시스템의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전체 시스템은 로봇(100)(보다 광의적으로는, 자동화된 의료 장치), 지능적 수술 시스템(200) 및 사용자 제어 장치(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 도 2는 사용자가 전체 시스템을 이용하여 실제로 수술을 수행하기 전의 모습을 도시하는 도면이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(100)은, 베이스, 다수의 로봇 암, 내시경, 수술 도구(예를 들면, 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게 등이나 이들 중 적어도 일부의 다발), 정보 수집 장치, 봉합 장치 등을 포함하는 시스템으로서, 수술 부위에 관한 데이터를 수집하여 이를 지능적 수술 시스템(200)에 제공하고 지능적 수술 시스템(200)이나 사용자 제어 장치(300)의 제어에 따라 수술을 수행하기 위한 시스템일 수 있다.
이러한 로봇(100)에 포함될 수 있는 정보 수집 장치는 한국특허출원 제1989-5618호, 제2005-33576호 등을 통하여 개시된 바와 유사한 탐침, 한국특허출원 제2004-51494호, 제2006-44711호 등을 통하여 개시된 바와 유사한 센서 또는 국제출원 PCT/EP2006/011924 등을 통하여 개시된 바와 유사한 측정기를 포함할 수 있다(상기 출원들의 명세서들은 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다). 정보 수집 장치는 필요에 따라 위와 같은 탐침, 센서 또는 측정기를 개입시켜 구성되는 적어도 하나의 기능 모듈을 포함할 수 있다. 구성될 수 있는 기능 모듈의 예는 아래와 같다:
(1) 탄성 감지 모듈
탄성 감지 모듈은 탐침(일반적인 수술용 바늘로 대체될 수도 있음), 탐침 구동부 및 데이터 발신부를 포함할 수 있다. 탐침 구동부는, 국제출원 PCT/KR2009/003419를 통하여 개시된 바늘 구동부와 유사한 구성요소로서(상기 국제출원의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다), 탐침을 수술 부위(예를 들면, 조직)에 대하여 운동시켜서 탐침이 소정의 일정한 압력을 수술 부위에 가하도록 할 수 있다. 이 경우, 탐침에 의하여 수술 부위가 눌리면서 변형될 수 있는데, 그 동안(예를 들면, 소정의 일정한 시간 동안) 탐침이 이동하는 거리가 수술 부위의 탄성을 정의하는 데에 사용될 수 있다. 한편, 데이터 발신부는, 한국특허출원 제2004-51494호, 제2006-44711호 등을 통하여 개시된 데이터 발신부와 유사한 구성요소로서, 수술 부위의 탄성에 대한 데이터를 연산하여 이를 지능적 수술 시스템(200)에 발신할 수 있다.
(2) 온도 감지 모듈
온도 감지 모듈은 종래의 체내 장기용 온도계와 수술 부위의 온도에 대한 데이터를 지능적 수술 시스템(200)에 발신할 수 있는 데이터 발신부를 포함할 수 있다.
(3) 산도 감지 모듈
산도 감지 모듈은 종래의 산도계와 수술 부위의 산도에 대한 데이터를 지능적 수술 시스템(200)에 발신할 수 있는 데이터 발신부를 포함할 수 있다.
(4) 가스압 감지 모듈
한국특허출원 제2004-51494호, 제2006-44711호 등을 통하여 개시된 바와 같은 가스압 감지 모듈이 구비될 수 있다.
(5) 전자기적 특성 감지 모듈
한국특허출원 제2005-33576호 등을 통하여 개시된 바와 같은 전자기적 특성 감지 모듈이 구비될 수 있다(상기 한국특허출원의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다).
(6) 혈액 특성 검출 모듈
혈액 특성 검출 모듈은 산소 포화도, 혈류 분포, 혈당 등과 같은 혈액 관련 특성 중 적어도 한 가지를 검출하기 위한 기능 모듈일 수 있다. 혈액 특성 검출 모듈은 종래의 옥시미터나 혈당 측정기와 유사한 기능을 하는 부품을 포함할 수 있다. 그리고, 혈액 특성 검출 모듈은 수술 부위의 모세 혈관 등의 혈류 분포를 측정하기 위하여 시각적인 혈액 검출 부품이나 다수의 소형 혈액 검출 부품을 포함할 수 있다. 이러한 다수의 소형 혈액 검출 부품은 바람직하게는 함께 소정의 면에 접할 수 있도록 배치될 수 있다. 상대적으로 많은 수의 소형 혈액 검출 부품에서 혈액이 검출되는 경우에는 혈류 분포가 조밀한 것으로, 반대의 경우에는 그렇지 않은 것으로 판단될 수 있다. 또한, 혈액 특성 검출 모듈은 수술 부위의 혈액 특성에 대한 데이터를 지능적 수술 시스템(200)에 발신할 수 있는 데이터 발신부를 포함할 수 있다.
(7) 체액 특성 검출 모듈
혈액 특성 검출 모듈에 관하여 설명하였지만, 혈액 특성이 아닌, 림프액, 장 내 체액(예를 들면, 구강, 식도, 위장, 소장, 대장 등의 내부의 체액), 흉강 내 체액, 복강 내 체액, 소변 성분, 대변 성분, 특막 삼출액 등의 특성 중 적어도 한 가지를 검출하기 위한 기능 모듈도 구비할 수 있다. 이러한 체액 특성 검출 모듈 역시 종래의 기술에 따라 위와 같은 혈액 특성 검출 모듈과 유사하게 구성될 수 있다.
(8) 염증 검출 모듈
염증 검출 모듈은 염증 부위나 괴사된 조직을 검출하기 위한 기능 모듈일 수 있다. 이러한 염증 검출 모듈은 종래의 검사 키트와 유사한 기능을 하는 부품을 포함하거나 추출된 조직을 외부에 배치되는 종래의 검사 키트에 제공할 수 있다. 또한, 염증 검출 모듈은 검사 결과 데이터를 지능적 수술 시스템(200)에 발신할 수 있는 데이터 발신부를 포함할 수 있다.
(9) 기타 모듈
염증 검출 모듈의 구성을 참고하여, 암 세포나 특이 단백질, 무기질 성분, 지방층 등을 검출할 수 있는 다양한 모듈이 구비될 수 있다.
정보 수집 장치가 필요한 경우 적절하게 구성된 기능 모듈을 포함하여, 위에서 예시한 종류의 데이터 외의 다른 데이터도 수집하여 지능적 수술 시스템(200)에 제공할 수 있음은 자명할 것이다.
한편, 로봇(100)에 포함될 수 있는 봉합 장치는 국제출원 PCT/KR2009/003419, PCT/KR2010/005851, PCT/KR2010/005852, PCT/KR2010/006448 등을 통하여 개시된 기술에 따라 구현될 수 있다(상기 국제출원들의 명세서들은 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다). 특히, 봉합 장치는 봉합 모드, 봉합 간격, 봉합사의 종류 또는 봉합용 바늘의 종류를 지능적 수술 시스템(200)의 제어에 따라 적응적으로 선택하거나 조정할 수 있다. 이와 같은 봉합 장치의 적응성도 상기 국제출원들을 참조하여 실현될 수 있다.
또 한편, 로봇(100)에 포함될 수 있는 수술 도구나 봉합 장치 중 실제의 사용 상태에 놓여지는 어느 하나의 것은 지능적 수술 시스템(200)이나 사용자 제어 장치(300)의 제어에 따라 변경될 수 있다.
위와 같은 로봇(100)은, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 범위 내에서, 당업자에 의하여 얼마든지 자유롭게 구성될 수 있다. 이러한 로봇(100)의 구체적인 구성에 관하여는 한국특허출원 제2008-108103호가 참조될 수 있다(상기 한국특허출원의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다).
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능적 수술 시스템(200)은, 로봇(100)의 정보 수집 장치로부터의 데이터에 기초하여, 그리고 필요한 경우 사용자가 사용자 제어 장치(300)에 의하여 입력한 정보나 내린 명령에도 기초하여, 로봇(100)의 내시경, 수술 도구, 정보 수집 장치 또는 봉합 장치를 제어하여 자동화 내지 반자동화된 수술이 수행되도록 할 수 있는 컴퓨터 시스템일 수 있다. 지능적 수술 시스템(200)의 구체적인 구성 예에 관하여는 도 3을 참조하여 아래에서 상술하기로 한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 제어 장치(300)는 디스플레이 수단, 사용자 입력 수단, 사용자 명령 수단 등을 포함하여, 사용자가 수술 부위와 그 주변을 볼 수 있도록 하거나, 사용자가 필요한 정보 입력을 행할 수 있도록 하거나, 사용자가 내시경, 수술 도구, 정보 수집 장치 또는 봉합 장치를 선택하여 이동시키거나 위와 같은 도구나 장치에 대하여 소정의 명령을 할 수 있도록 하기 위한 제어 장치일 수 있다.
먼저, 사용자 제어 장치(300)의 디스플레이 수단은 로봇(100)의 내시경이나 기타 카메라 등이 본 부분을 사용자에게 디스플레이하여 줄 수 있다. 이를 위하여, 디스플레이 수단은 2차원 디스플레이를 위한 디스플레이 패널이나 3차원 디스플레이를 위한 디스플레이 공간을 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이 패널은 시각적 표시를 2차원적으로 디스플레이할 수 있는, LCD 패널, PDP 패널, LED 디스플레이 장치 등의 공지의 2차원 디스플레이 장치일 수 있고, 디스플레이 공간은 홀로그래피 디스플레이 장치 등의 공지의 3차원 디스플레이 장치일 수 있다.
다음으로, 사용자 제어 장치(300)의 사용자 입력 수단은 사용자가 환자에 관한 정보, 예를 들면, 인종, 나이, 성별 등에 관한 기본 정보나, 혈압 등에 관한 상태 정보나, 수술 부위의 종류에 관한 정보 등을 입력할 수 있도록 하여 줄 수 있다. 키보드, 마우스, 터치 스크린 등의 공지의 다양한 컴퓨터 입력 수단이 사용자 입력 수단으로서 채용될 수 있다.
마지막으로, 사용자 제어 장치(300)의 사용자 명령 수단은 사용자가 내시경, 수술 도구, 정보 수집 장치 또는 봉합 장치를 선택하거나 이동시키기 위한 명령을 할 수 있도록 하거나, 사용자가 수술 도구나 봉합 장치가 수술 부위에 대하여 잡기, 조이기, 지지기, 절개, 봉합 등의 수술 동작을 하게끔 하는 명령을 할 수 있도록 하는 다양한 형태의 명령 수단일 수 있다. 이러한 사용자 명령 수단은 디스플레이 수단과 분리되어 조종 패널, 조종간, 조종 버튼 등의 형태로 구현될 수도 있지만, 디스플레이 수단과 결합되어 구성될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 수단이 터치 패널인 경우에는, 사용자 명령 수단이 터치 패널의 창이나 그래픽 버튼일 수도 있다.
지능적 수술 시스템의 구성
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능적 수술 시스템(200)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능적 수술 시스템(200)은 데이터 매칭부(210), 수술 제어부(220), 데이터 관리부(230), 데이터베이스(240), 통신부(250) 및 제어부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터 매칭부(210), 수술 제어부(220), 데이터 관리부(230), 데이터베이스(240), 통신부(250) 및 제어부(260)는 그 중 적어도 일부가 로봇(100)이나 사용자 제어 장치(300)와 통신하는 프로그램 모듈일 수 있다.　 이러한 프로그램 모듈은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 또는 기타 프로그램 모듈의 형태로 지능적 수술 시스템(200)에 포함될 수 있고, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치에 저장될 수 있다.　 또한, 이러한 프로그램 모듈은 지능적 수술 시스템(200)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다.　 한편, 이러한 프로그램 모듈은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
한편, 지능적 수술 시스템(200)은, 당업자의 선택에 따라, 로봇(100)이나 사용자 제어 장치(300)로부터 물리적으로 분리되어 구성될 수도 있고, 로봇(100)이나 사용자 제어 장치(300)에 물리적으로 결합되어 구성될 수도 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 매칭부(210)는 로봇(100)의 정보 수집 장치로부터 전술한 바와 같은 데이터를 수신하고, 경우에 따라 사용자 제어 장치(300)로부터 전술한 바와 같은 환자에 관한 정보를 수신할 수 있다. 또한, 데이터 매칭부(210)는 데이터베이스(240)에 저장되어 있을 수 있는 데이터 매칭 매트릭스를 참조하여 상기 수신된 데이터나 정보와 매칭되는 제어 데이터를 찾아내어 이를 수술 제어부(220)에 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 매칭 매트릭스는 정보 수집 장치로부터의 데이터의 종류 및/또는 사용자 제어 장치(300)로부터의 환자에 관한 정보의 종류를 매트릭스의 차원(dimension)으로 하고, 정보 수집 장치로부터의 데이터의 값이나 값의 범위 및/또는 사용자 제어 장치(300)로부터의 환자에 관한 정보의 값이나 값의 범위를 매트릭스의 차원의 범주(category)로 하며, 정보 수집 장치로부터의 해당 데이터나 사용자 제어 장치(300)로부터의 해당 정보에 따라 수행되어야 하는 수술 동작에 관한 제어 데이터의 값을 매트릭스의 요소(element)로 하는 매트릭스일 수 있다. 이러한 데이터 매칭 매트릭스에 의한 데이터 매칭의 예는 아래와 같다:
1. 제어 데이터는, 환자(유아 제외)의 나이가 젊을수록, 수술 부위의 탄성이 클수록 또는 수술 부위의 혈류 분포가 조밀할수록, 봉합 간격이 조밀하게 되도록 하는 제어 데이터일 수 있음.
2. 제어 데이터는, 수술 부위의 내부의 온도나 산도가 낮으면, 봉합사나 봉합용 바늘을 굵은 것(즉, 위장의 봉합을 위한 것)으로 변경하는 제어 데이터일 수 있음.
3. 제어 데이터는, 수술 부위에서 많은 양의 혈액이 검출되면, 봉합사를 높은 압력을 장기간 견디기 위한 녹지 않는 실로 변경하는 제어 데이터일 수 있음.
4. 제어 데이터는, 수술 부위의 혈류 분포가 조밀해지면, 봉합사나 봉합용 바늘을 가는 것으로 변경하는 제어 데이터일 수 있음.
5. 제어 데이터는, 수술 부위에서, 예를 들어, 적혈구, 백혈구, 120mg의 압력, 80% 이상의 산소 포화도 등이 검출되거나 확인됨에 따라, 해당 부위가 동맥이라고 추정되면, 봉합 간격을 줄이거나 봉합사를 당기는 장력을 증가시키는 제어 데이터일 수 있음.
6. 제어 데이터는, 반대로 수술 부위가 정맥이라고 추정되면, 봉합 간격을 늘리거나 봉합사를 당기는 장력을 감소시키는 제어 데이터일 수 있음.
7. 제어 데이터는, 수술 부위가 관형 구조를 갖고 있고(이러한 형태적인 정보는 사용자에 의하여 미리 입력된 것일 수 있음), 해당 부위에서 소변 성분이 검출되면, 봉합사를 결석 방지를 위한 녹는 실로 변경하는 제어 데이터일 수 있음.
8. 제어 데이터는, 수술 부위에서 괴사된 조직이 검출되면, 봉합사를 항생제 처리된 것으로 변경하는 제어 데이터일 수 있음.
9. 제어 데이터는, 수술 부위에서 암 세포가 검출되면, 봉합사를 엑스레이에 의하여 잘 식별될 수 있는 종류의 것으로 변경하는 제어 데이터일 수 있음.
10. 제어 데이터는, 수술 부위에서 많은 양의 혈액, 장 분비물, 괴사된 조직 또는 암 세포가 검출되면, 봉합 장치의 봉합 동작을 일단 정지시키거나 봉합 모드를 변경하는 제어 데이터일 수 있음.
11. 제어 데이터는, 수술 부위의 탄성이 거의 0인 것으로 확인되면, 수술 도구나 봉합 장치를 일단 정지시키는 제어 데이터일 수 있음.
12. 제어 데이터는, 수술 부위에서 많은 양의 혈액이 검출되면, 수술 도구를 전기 소작기로 변경하는 제어 데이터일 수 있음.
13. 제어 데이터는, 수술 부위에서 많은 양의 혈액이 검출되면, 전기 소작기의 모드를 출혈 방지 모드로 전환시키는 제어 데이터일 수 있음.
14. 제어 데이터는, 수술 부위에서 괴사된 조직이나 암 세포가 검출되면, 수술 도구를 전기 칼, 전기 소작기, 레이저 조사기 또는 약제 분사기로 변경하는 제어 데이터일 수 있음.
15. 제어 데이터는, 수술 도구가 수술 부위를 집는 동작을 하는 경우, 수술 부위의 탄성에 따라 상기 동작의 압력을 조절하는 제어 데이터일 수 있음.
위에서는 가능한 데이터 매칭의 예 중 일부만을 나열하였지만, 이 외에도 정보 수집 장치로부터의 데이터나 사용자 제어 장치(300)로부터의 환자에 관한 정보를 복합적으로 누적시켜서 이용함에 따라 훨씬 더 다양한 데이터 매칭의 예가 나올 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 제어부(220)는 데이터 매칭부(210)에 의하여 매칭된 제어 데이터에 따라 수술 도구나 봉합 장치가 동작하도록 하기 위한 제어 신호를 로봇(100)에 전송할 수 있다. 그리고, 수술 제어부(220)는 위와 같은 동작 제어의 내용이 사용자 제어 장치(300)의 디스플레이 수단을 통하여 사용자에게 미리 디스플레이되도록 할 수도 있다.
수술 제어부(220)는 매칭된 제어 데이터에만 의존하는 자동화된 제어를 수행할 수도 있지만, 매칭된 제어 데이터에 따른 수술 제어에 대한 사용자의 승인을 요청하여 얻은 후에야 수술 제어를 수행할 수도 있다. 이 경우에, 사용자는 자신의 수술 경험에 기초한 판단에 근거하여 위와 같은 승인을 내리거나 이를 거부하고 변경된 내용의 수술 제어를 선택하여 이것이 수행되도록 할 수도 있다.
또한, 수술 제어부(220)는 사용자가 사용자 제어 장치(300)에 의하여 명령을 함에 따라 베이스, 다수의 로봇 암, 내시경, 수술 도구, 정보 수집 장치, 봉합 장치 등의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 로봇(100)에 전송할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 관리부(230)는, 사용자가 사용자 제어 장치(300)를 사용하여 수술 제어의 내용을 변경하는 조종을 하는 경우, 그에 해당하는 매칭된 제어 데이터(예를 들면, 봉합 간격, 봉합사의 종류, 봉합용 바늘의 종류, 봉합사를 당기는 장력 등에 관한 제어 데이터)의 값이나 값의 범위를 상기 내용에 따라 상당히 또는 약간만 변경시켜서 데이터 매칭 매트릭스를 업데이트할 수 있다. 이 경우에, 데이터 관리부(230)는 사용자에게 업데이트를 원하는지를 묻는 메시지를 발송하여 사용자의 확인을 요구할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스(240)에는 전술한 바와 같은 데이터 매칭 매트릭스가 저장될 수 있다. 비록 도 3에서 데이터베이스(240)가 지능적 수술 시스템(200)에 포함되어 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명을 구현하는 당업자의 필요에 따라, 데이터베이스(240)는 지능적 수술 시스템(200)과 별개로 구성될 수도 있다. 예를 들면, 데이터베이스(240)(와 그 데이터 매칭 매트릭스)는 웹 서버에 구축되어 곳곳에 흩어져 있는 다수의 사용자에 의하여 참조되거나 업데이트될 수도 있을 것이다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(250)는 데이터 매칭부(210), 수술 제어부(220), 데이터 관리부(230) 및 데이터베이스(240)로부터의/로의 데이터 송수신이 가능하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(260)는 데이터 매칭부(210), 수술 제어부(220), 데이터 관리부(230), 데이터베이스(240) 및 통신부(250) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(260)는 지능적 수술 시스템(200)의 외부로부터의/외부로의 데이터 흐름 또는 지능적 수술 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터 흐름을 제어함으로써, 데이터 매칭부(210), 수술 제어부(220), 데이터 관리부(230), 데이터베이스(240) 및 통신부(250)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
[부호의 설명]
100: 로봇
200: 지능적 수술 시스템
300: 사용자 제어 장치

Claims (9)

  1. 지능적 수술 시스템으로서,
    정보 수집 장치로부터 환자의 수술 부위에 관한 데이터를 수신하고, 데이터 매칭 매트릭스에 기초하여 상기 수술 부위 데이터와 매칭되는 제어 데이터를 찾아내는 데이터 매칭부, 및
    상기 데이터 매칭부로부터의 상기 제어 데이터에 따라 수술 도구나 봉합 장치가 동작하도록 하는 수술 제어부
    를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수술 부위 데이터는 상기 수술 부위에 관한, 탄성 데이터, 온도 데이터, 산도 데이터, 가스압 데이터, 전자기적 특성 데이터, 혈액 특성 데이터, 체액 특성 데이터, 염증 여부에 관한 데이터 및 암 여부에 관한 데이터 중 적어도 한 가지인 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 매칭부는 사용자에 의하여 입력되는 상기 환자에 관한 정보를 더 수신하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 환자 정보는 상기 환자의 인종, 나이, 성별 및 혈압 중 적어도 한 가지에 관한 정보이거나 상기 환자의 상기 수술 부위의 종류에 관한 정보인 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어 데이터는 상기 수술 도구의 종류, 모드 및 동작 압력 중 적어도 한 가지를 제어하기 위한 것인 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어 데이터는 상기 봉합 장치의 봉합 간격, 봉합사의 종류, 봉합용 바늘의 종류 및 봉합사를 당기는 장력 중 적어도 한 가지를 제어하기 위한 것인 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 매칭 매트릭스는 수술 부위에 관한 데이터의 종류를 차원으로 하고, 상기 수술 부위 데이터의 값이나 값의 범위를 상기 차원의 범주로 하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 매칭 매트릭스는, 사용자가 수술 제어의 내용을 변경하는 조종을 하는 경우, 그에 해당하는 제어 데이터의 값이나 값의 범위가 업데이트될 수 있는 것인 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 매칭 매트릭스는 웹 상에서 다수의 사용자에 의하여 업데이트될 수 있는 것인 시스템.
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