WO2016190607A1 - Smart glasses system for providing surgery assisting image and method for providing surgery assisting image by using smart glasses - Google Patents

Smart glasses system for providing surgery assisting image and method for providing surgery assisting image by using smart glasses Download PDF

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WO2016190607A1
WO2016190607A1 PCT/KR2016/005312 KR2016005312W WO2016190607A1 WO 2016190607 A1 WO2016190607 A1 WO 2016190607A1 KR 2016005312 W KR2016005312 W KR 2016005312W WO 2016190607 A1 WO2016190607 A1 WO 2016190607A1
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WO
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image
fluorescent
smart glass
real
infrared
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Application number
PCT/KR2016/005312
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김법민
김현구
김민지
오유진
허정석
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고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays

Definitions

  • the present invention relates to a smart glass system for providing a surgical support image and a method for providing a surgical support image using a smart glass, and more particularly, to provide a surgical support image that allows a surgeon to more accurately identify a surgical site through a fluorescent image.
  • the present invention relates to a method for providing a surgical support image using a smart glass system and smart glass.
  • Sentinel lymph node is a lymph node in which cancer cells preferentially metastasize in the primary tumor and is an important indicator for determining lymph node metastasis. Therefore, if cancer cells are not found through the biopsy of the monitored lymph nodes, other lymph nodes are considered to have no metastases and no further surgery is performed.
  • lymph node In-vivo examination of lymph node through accurate search of the lymph node, which is an important indicator in determining the metastasis of cancer, can reduce postoperative sequelae such as lymphedema and minimize scarring on the patient's body. .
  • surveillance lymph nodes using targeted drugs have been used as a standard technique in early breast cancer or melanoma surgery.
  • a method of obtaining a visible light image using a blue dye and a visible light camera, and a near infrared fluorescence image using a near infrared fluorescent dye and a near infrared camera A method of obtaining and a method of obtaining a radiographic image by using a gamma imaging apparatus of radiopharmaceuticals integrated in a surveillance lymph node have been proposed.
  • the surgeon sees the surgical site of the actual patient and the surgical lymph nodes and the surgical site of the actual patient Matching can determine the extent to be excised.
  • the surgeon checks the fluorescence image on the monitor installed in the operating room with the eyes, and proceeds to the operation while looking at the operation site of the patient lying on the operating table. There is discomfort to operate. In particular, when looking at the actual surgical site of the patient there is a limit that can not be made precisely because the fluorescent portion is not identified.
  • Korean Patent Registration No. 10-13553408 in the 'guided surgery imaging system and method thereof', the gynecologist wears an affected image of a patient photographed by CT, MRI, and X-ray previously photographed.
  • the present invention discloses a technique for displaying surgery on a transparent display in a shape and looking at the affected part of the gynecologist and the actual affected part passing through the transparent display.
  • the method disclosed in the Korean Patent Registration uses a gyro sensor or converts the affected image to a specific point of the patient in order to match the pre-photographed affected image and the actual affected part seen through the transparent display.
  • the affected image does not exactly match the actual affected area, which is why Rather, it may interfere with recognition.
  • the present invention has been made to solve the above problems, a smart glass that provides a surgical support image that can proceed with the operation while visually screening the resection of cancer cells metastasized including the monitoring lymph nodes in real time It is an object of the present invention to provide a method for providing a surgical support image using a system and smart glasses.
  • the near-infrared fluorescence image provides the same effect as the actual surgical site of the patient by providing a surgeon to provide a surgical support image that allows the surgeon to focus the field of vision only on the patient's surgical site to check the surgical site
  • Another object is to provide a surgical support image providing method using a glass system and a smart glass.
  • the smart glass system for providing a surgical support image, wireless communication between the image processing module, the transparent display unit to display the image, the visible light camera, the visible light image captured by the visible light camera And a near-infrared photographing module having a smart glass having a glass communication unit for transmitting to the image processing module through the camera, a near-infrared camera, and a module communication unit for transmitting the near-infrared fluorescent image photographed by the near-infrared camera module to the image processing module.
  • the image processing module generates a real-time converted fluorescence image by converting the near-infrared fluorescence image to at least one of a photographing direction and a size of the visible light image based on the visible light image, and transmits the real-time converted fluorescence image to the smart glass.
  • the real-time conversion fluorescence image received through the glass communication unit is displayed on the transparent display unit of the smart glass, the operation support image, characterized in that the real-time conversion fluorescence image overlaps the field of view of the house wearing the smart glass. Achieved by a smart glass system.
  • At least three color fluorescent markers are arranged in a geometric structure at a position that can be photographed by the near infrared camera and the visible light camera around the surgical site of the patient;
  • the image processing module extracts the color fluorescent markers from the visible light image and the near infrared fluorescence image, respectively;
  • the real-time conversion fluorescence image may be generated by converting the near infrared fluorescence image so that the position of the color fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image overlaps with the position of the color fluorescent marker extracted from the visible light image.
  • the near-infrared imaging module may be provided in the form of a head mount that can be worn on the head of the jikdo.
  • the near-infrared imaging module may further include a near-infrared light source for irradiating near-infrared light to enable imaging of the near-infrared fluorescent image by the near-infrared camera.
  • the visible light camera may be installed on the smart glass so as to photograph the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
  • the above object according to another embodiment of the present invention in a method for providing a surgical support image using a smart glass having a transparent display unit, a visible light camera and a glass communication unit, the image is displayed, (a) to the visible light camera Photographing the visible light image in real time; (b) transmitting the visible light image to the image processing module through the glass communication unit; (c) photographing a near infrared fluorescence image by a near infrared camera; (d) transmitting the near infrared acid fluorescence image to the image processing module; (e) converting the near-infrared fluorescent image in real time to at least one of a direction and a size of the visible light image based on the visible light image in the image processing module to generate a real-time converted fluorescent image; (f) transmitting the real-time converted fluorescence image from the image processing module to the smart glass; and (g) displaying the real-time converted fluorescent image received through the glass communication unit on the transparent display unit of the smart glass.
  • Step (e) comprises: (e1) extracting the color fluorescent markers from the visible light image and the near infrared fluorescence image, respectively; (e2) generating the real-time converted fluorescence image by converting the near infrared fluorescence image so that the position of the color fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image overlaps with the position of the color fluorescent marker extracted from the visible light image can do.
  • the near-infrared camera may be provided in the form of a head mount that can be worn on the head of the gypsy.
  • the visible light camera may be installed on the smart glass so as to photograph the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
  • the image processing module in the smart glass system for providing a surgical support image, the image processing module, the transparent display unit for displaying the image, the near-infrared camera, and the image taken by the near-infrared camera module Smart glass having a glass communication unit for transmitting the near-infrared fluorescent image to the image processing module;
  • the image processing module generates a real-time converted fluorescent image by real-time converting the size of the near-infrared fluorescent image transmitted from the smart glass based on pre-registered reference information, and transmits the real-time converted fluorescent image to the smart glass;
  • the real-time conversion fluorescence image transmitted from the glass communication unit is displayed on the transparent display unit of the smart glass, and the real-time conversion fluorescence image overlaps the field of view of the house wearing the smart glass. It is achieved by providing a smart glass system.
  • a fluorescent marker that can be photographed by the near infrared camera is disposed at a position that can be photographed by the near infrared camera around a surgical site of a patient;
  • the image processing module may generate the real-time converted fluorescence image by extracting the fluorescent marker from the near-infrared fluorescent image, comparing the extracted fluorescent marker with the reference information in real time to convert the size of the near-infrared fluorescent image.
  • the fluorescent markers are at least three or more arranged in a geometric structure;
  • the reference information includes at least two reference marker information for the fluorescent markers respectively extracted from an image photographed at different distances from the fluorescent markers;
  • the image processing module detects a distance from the near infrared camera by comparing the change in the geometry of the fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image with the reference marker information, and detects the distance from the near infrared camera based on the distance from the near infrared camera.
  • the size of the image can be converted in real time.
  • the smart glass may further include a near-infrared light source for irradiating near-infrared light to enable imaging of the near-infrared fluorescent image by the near-infrared camera.
  • the near-infrared camera may be installed on the smart glass so as to photograph the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
  • the above object is, according to another embodiment of the present invention, in a method for providing a surgical support image using a smart display having a transparent display unit, a near-infrared camera and a glass communication unit, the image is (a) the reference information is an image Registering with a processing module; (b) photographing a near infrared fluorescence image by the near infrared camera; (c) transmitting the near-infrared fluorescent image from the smart glass to the image processing module; (d) generating, by the image processing module, a real-time converted fluorescence image by converting the size of the near infrared fluorescence image based on the reference information; (e) transmitting the real-time converted fluorescence image from the image processing module to the smart glass; and (f) displaying the real-time converted fluorescence image received through the glass communication unit on the transparent display unit of the smart glass.
  • the reference information is an image Registering with a processing module
  • a fluorescent marker that can be photographed by the near infrared camera is disposed at a position that can be photographed by the near infrared camera around a surgical site of a patient;
  • the step (d) may include (d1) extracting the fluorescent marker from the near infrared fluorescence image, and (d2) comparing the fluorescent marker extracted from the step (d1) with the reference information to determine the size of the near infrared fluorescence image. It may include the step of generating a real-time conversion fluorescence image by real-time conversion.
  • Step (a) is (a1) the at least two or more fluorescent markers are photographed at different distances from the fluorescent marker by the near-infrared camera, and (a2) from two or more images captured in the (a1) step, respectively.
  • At least two reference marker information for the extracted fluorescent marker is registered as the reference information;
  • step (d2) (d21) comparing the reference marker information with the change in the geometry of the fluorescent marker extracted in the step (d1) and detecting the distance from the near infrared camera, (d22) the ( and converting the size of the near-infrared fluorescent image in real time based on the distance from the near-infrared camera detected in step d22) to generate the real-time converted fluorescent image.
  • the near-infrared camera may be installed on the smart glass so as to photograph the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
  • the near-infrared fluorescence image provides the same effect as that displayed on the actual surgical site of the patient, the surgeon can proceed to the operation while confirming the surgical site by concentrating his vision only on the surgical site of the patient.
  • FIG. 1 is a view showing an example of a surgical environment of a conventional operating room
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of a smart glass system for providing a surgical support image according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing an example of the configuration of a smart glass according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 and 6 are views for explaining a surgical support image providing method using a smart glass according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an actual image provided by a method for providing a surgical support image using smart glasses according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a smart glass system for providing a surgical support image according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing an example of the configuration of a smart glass according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing module according to a second embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are views for explaining a surgical support image providing method using a smart glass according to a second embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a smart glass system for providing a surgical support image and a method for providing a surgical support image using a smart glass.
  • the smart glass system for providing a surgical support image according to the present invention comprises an image processing module, a transparent display unit displaying an image, a visible light camera, and a visible light image captured by the visible light camera through the image processing module.
  • a near-infrared photographing module having a smart glass having a glass communication unit for transmitting a light source, a near-infrared camera, and a module communication unit for transmitting a near-infrared fluorescent image photographed by the near-infrared camera module to the image processing module;
  • the image processing module generates a real-time converted fluorescence image by converting the near-infrared fluorescence image to at least one of a photographing direction and a size of the visible light image based on the visible light image, and transmits the real-time converted fluorescence image to the smart glass.
  • the real-time conversion fluorescence image received through the glass communication unit is displayed on the transparent display unit of the smart glass, characterized in that the real-time conversion fluorescence image overlaps the field of view of the house wearing the smart glass.
  • the smart glass system according to the first embodiment of the present invention includes a smart glass 100, a near infrared ray imaging module 200, and an image processing module 310.
  • the smart glass 100 is provided in the form of glasses that can be worn by a doctor. That is, the smart glass 100 may include a glass frame 150 that forms a skeleton and a lens 160 that is fixed to the glass frame 150 to be positioned in front of a human eye when the glass frame 150 is worn. .
  • the smart glass 100 includes a transparent display unit 110, a visible light camera 120, and a glass communication unit 140.
  • the smart glass 100 may include a glass control unit 130 for controlling the re-function of the transparent display unit 110, visible light camera 120 and the glass communication unit 140.
  • the transparent display unit 110 is made of a transparent material to display an image on the surface.
  • the transparent display unit 110 includes the entire lens 160 constituting the smart glass 100.
  • the transparent display unit 110 may be formed only in a part of the lens 160. Of course, it can be prepared.
  • the transparent display unit 110 even if the wearer wears the smart glass 100 or the image is displayed on the transparent display unit 110, the actual image coming through the transparent display unit 110, that is, The actual image viewed by the eye can be viewed together with the image displayed on the transparent display unit 110. That is, when an image is displayed on the transparent display unit 110, an image displayed on the transparent display unit 110 may be overlapped with an actual image to obtain an effect.
  • the visible light camera 120 is installed in the smart glass 100 to take a visible light image.
  • the visible light camera 120 is installed in the glass frame 150 of the smart glass 100. It is installed to take a visible light image in the same direction as the eye gaze direction.
  • the glass communication unit 140 is connected to the image processing module 310 through wireless communication.
  • the glass communication unit 140 communicates with the image processing module 310 through TCP / IP-based Wi-Fi communication or Bluetooth communication, and other wireless communication is applicable.
  • TCP / IP-based Wi-Fi communication or Bluetooth communication and other wireless communication is applicable.
  • the glass controller 130 transmits the visible light image captured by the visible light camera 120 to the image processing module 310 in real time through the glass communication unit 140, the image processing module 310
  • the real-time conversion fluorescence image transmitted from the glass communication unit 140 and received through the transparent display unit 110 will be described, which will be described later.
  • the NIR module 200 may include a NIR camera 210 and a module communicator 230.
  • the near infrared camera 210 photographs a near infrared fluorescence image of the surgical site of the patient.
  • the module communicator 230 transmits the near infrared fluorescence image captured by the near infrared camera 210 to the image processing module 310.
  • the near-infrared imaging module 200 is provided in the form of a head mount that can be worn on the head. Accordingly, the gynecologist wears the smart glass 100 in the form of glasses, and proceeds to surgery while wearing the head-mounted near infrared imaging module 200 on the head.
  • the near-infrared light source 220 for irradiating near-infrared to enable the imaging of the near-infrared fluorescent image by the near-infrared camera 210 is installed in the near-infrared imaging module 200 of the head-mount type
  • the near-infrared imaging module 200 of the head-mount type For example,
  • the smart glass 100 and the near-infrared photographing module 200 are configured as independent devices.
  • the near-infrared imaging module 200 and the smart glass 100 in the form of a head mount may be provided in one device form.
  • the glass communication unit 140 and the module communication unit 230 which were independently configured, are integrated into one communication module 400 and have a near infrared fluorescent shape captured by the near infrared camera 210.
  • Under the control of the glass control unit 130 may be provided to be transmitted to the image processing module 310 through one communication module 400.
  • the on / off of the near infrared light source 220 may also be provided to operate under the control of the glass controller 130.
  • the image processing module 310 processes the visible light image transmitted from the smart glass 100 and the near infrared fluorescence image transmitted from the near infrared imaging module 200 to display on the transparent display unit 110 of the smart glass 100. Generate real-time converted fluorescence images to be.
  • the image processing module 310 and the field display unit 320 are configured as an information processing apparatus 300 such as a computer.
  • 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing module 310 according to a first embodiment of the present invention.
  • the image processing module 310 may include a first communication unit 311, a second communication unit 312, an image matching unit 314, and a main control unit 313.
  • the first communication unit 311 is connected to the glass communication unit 140 of the smart glass 100 through wireless communication to receive a visible light image transmitted from the smart glass 100, the real-time conversion fluorescence image to the smart glass 100 send.
  • the second communication unit 312 is connected to the module communication unit 230 of the near infrared imaging module 200 to receive a near infrared fluorescence image transmitted from the near infrared imaging module 200.
  • the first communication unit 311 and the second communication unit 312 are glass of the smart glass 100.
  • the communication unit 140 and the near infrared imaging module 200 may be provided in accordance with the communication method of the module communication unit 230, respectively.
  • the first communication unit 311 may be connected to the glass communication unit 140 through wireless communication as described above
  • the second communication unit 312 may be connected to the module communication unit 230 through wired communication or wireless communication. Can be.
  • the glass communication unit 140 of the smart glass 100 and the module communication unit 230 of the near-infrared photographing module 200 are provided as one communication module 400 or independently provided as shown in FIG. 3.
  • the first communication unit 311 and the second communication unit 312 may be provided as one communication module.
  • the image matching unit 314 may display the near-infrared fluorescent image received through the second communication unit 312 based on the visible light image received through the first communication unit 311.
  • a real-time converted fluorescent image is generated by converting at least one of the photographing direction and the size in real time.
  • the visible light camera 120 is configured to photograph the visible light image in the same direction of view as the eye direction of the house of the house, so that the visible image captured by the visible camera 120 may be matched with the actual image viewed by the house of the house. have.
  • the installation position is different so that the distance between the image photographed by the visible light camera 120 and its direction or size, that is, the surgical site. Therefore, in order to match the near-infrared fluorescence shape photographed by the near-infrared camera 210 to the gaze of the gimmick, the near-infrared fluorescence image is converted in accordance with the visible light image corresponding to the gaze of the gimmick.
  • At least three color fluorescent markers are disposed in a geometric structure at a position that can be photographed by the near infrared camera 210 and the visible light camera 120 around the surgical site of the patient, and the image processing module is used therein.
  • the image matching unit 314 of 310 generates a real-time converted fluorescence image by converting a near infrared fluorescence image will be described below in more detail with reference to FIGS. 5 to 7.
  • the visible light image is photographed by the visible light camera 120 (S10)
  • the near infrared fluorescence image is photographed by the near infrared camera 210 (S30).
  • the visible light image photographed by the visible light camera 120 and the near infrared fluorescence image photographed by the near infrared camera 210 are transmitted to the image processing module 310 (S11 and S31).
  • the image matching unit 314 of the image processing module 310 extracts a color fluorescent marker from the visible light image and the near infrared fluorescence image (S20).
  • the color fluorescent marker is made of a color fluorescent material, and the visible light image extracts the position of the color fluorescent marker based on the color of the fluorescent color marker. In the near infrared fluorescent image, the position of the color fluorescent marker is determined based on the fluorescent material of the fluorescent color marker. Will be extracted.
  • FIG. 6 In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, three color fluorescent markers are arranged in a triangular geometric structure around the patient's surgery, and FIG. 6A is extracted from the visible light image. The position of the color fluorescent marker M1 is shown, and FIG. 6B shows the position of the color fluorescent marker M2 extracted from the near infrared fluorescence image.
  • the color fluorescent markers M1 and M2 in the visible light image and the near infrared fluorescence image do not coincide with each other.
  • the near-infrared fluorescent image is converted so that the position of the color fluorescent marker M2 extracted from the image overlaps the position of the color fluorescent marker M1 extracted from the visible light image.
  • the color fluorescent marker M1 extracted from the near-infrared fluorescent image is extracted from the visible light image.
  • the conversion of the near-infrared fluorescent image may be rotated about three axes, or may be converted in size, and may be converted to three axes. This can be calculated through the geometric relationship between the color fluorescent markers, that is, the geometric relationship such as distance and angle.
  • the real-time conversion fluorescence image may go through various types of image processing processes known in advance so that the near-infrared fluorescence image of the original form can be easily visually recognized by the gynecologist.
  • the generated real-time converted fluorescence image as described above is transmitted to the smart glass 100 by the main control unit 313 through the first communication unit 311 (S23), the glass control unit 130 of the smart glass 100 is glass
  • the real-time conversion fluorescent image received through the communication unit 140 is displayed on the transparent display unit 110 (S12).
  • FIG. 7A illustrates a surgical site of a patient who is visible when a real-time conversion fluorescence image is not displayed on the transparent display unit 110, and FIG. 7B is displayed on the transparent display unit 110.
  • Figure 7 (c) is a surgical site of the patient visible to the eye of the patient in the state in which the real-time conversion fluorescence image is displayed on the transparent display 110.
  • the surgeon is able to proceed with the operation as if the fluorescent material is actually displayed on the surgical site of the patient, while performing the operation while watching the screen of the monitor provided in the operating room. The inconvenience of coming out of the way can be eliminated.
  • the gaze of the gimmick that changes according to the movement of the gimmick is corrected based on the visible light image taken by the visible light camera 120, thereby enabling more accurate display of the near infrared fluorescence image. do.
  • the main control unit 313 matches the real-time converted fluorescence image generated in step S22 and the visible light image with each other and displays them on the field display unit 320 installed at the surgery site, whereby other personnel or assistants at the surgery site are additionally added. It may be prepared to check this.
  • the near-infrared light source 220 is installed in the near-infrared imaging module 200 of the head mounted type as shown in FIG. 2, but the outside of the near-infrared imaging module 200 is an example. For example, it may be installed in a specific space inside the operating room.
  • the smart glass system according to the second embodiment of the present invention includes a smart glass 1000 and an image processing module 3100.
  • the smart glass 1000 is provided in the form of glasses that can be worn by a zip doctor. That is, the smart glass 1000 may include a glass frame 1500 that forms a skeleton and a lens 1600 that is fixed to the glass frame 1500 to be positioned in front of the human eye when the glass frame 1500 is worn. .
  • the smart glass 1000 includes a transparent display unit 1100, a near infrared camera, and a glass communication unit 1400.
  • the smart glass 1000 may include a glass control unit 1300 for controlling the functions of the transparent display unit 1100, the near infrared camera, and the glass communication unit 1400.
  • the transparent display unit 1100 is made of a transparent material and displays an image on the surface. According to the second embodiment of the present invention, the transparent display unit 1100 is composed of the entire lens 1600 constituting the smart glass 1000, but only a part of the lens 1600 may be provided with the transparent display. Of course.
  • the actual image passing through the transparent display unit 1100 that is, The actual image viewed by the eye of the house may be viewed together with the image displayed on the transparent display unit 1100. That is, when an image is displayed on the transparent display unit 1100, an image displayed on the transparent display unit 1100 overlaps an actual image, thereby obtaining an effect.
  • the near infrared camera is installed in the smart glass 1000 to take a near infrared fluorescence image of the surgical site of the patient.
  • the glass controller 1300 transmits the near infrared fluorescence image captured by the near infrared camera to the image processing module 3100 through the glass communication unit 1400.
  • the near-infrared camera is installed at a position capable of photographing a position corresponding to the gaze of the gimmick when the gimmick wears the smart glass 1000.
  • the glass control unit 1300 transmits the near-infrared fluorescent image captured by the near infrared camera in real time to the image processing module 3100 through the glass communication unit 1400, and transmits the image from the image processing module 3100.
  • the real-time conversion fluorescent image to be described later received through the glass communication unit 1400 is displayed on the transparent display unit 1100, which will be described later.
  • the image processing module 3100 processes the near-infrared fluorescent image transmitted from the smart glass 1000 to generate a real-time converted fluorescent image to be displayed on the transparent display unit 1100 of the smart glass 1000.
  • the image processing module 3100 and the field display unit 3200 are configured as an information processing apparatus 3000 such as a computer.
  • 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing module 3100 according to a second embodiment of the present invention.
  • the image processing module 3100 may include a communication unit 3110, an image processing unit 3140, and a main control unit 3130.
  • the communication unit 3110 is connected to the glass communication unit 1400 of the smart glass 1000 through wireless communication to receive a near-infrared fluorescent image transmitted from the smart glass 1000, and transmits a real-time converted fluorescent image to the smart glass 1000. do.
  • the communication unit 3110 may be connected to the glass communication unit 1400 through wireless communication, for example, Wi-Fi or Bluetooth communication based on TCP / IP.
  • the image processor 3140 processes the near-infrared fluorescent image received through the glass communication unit 1400 to generate a real-time converted fluorescent image.
  • the real-time converted fluorescence image generated by the image processor 3140 is transmitted to the smart glass 1000 through the glass communication unit 1400.
  • the main controller 3130 controls the image processor 3140 such that the image processor 3140 generates a real-time converted fluorescent image based on pre-registered reference information.
  • the image processor 3140 may convert the real-time converted image. How to create.
  • the image processor 3140 generates a real-time converted fluorescence image by real-time converting at least one of the photographing direction and size of the near infrared fluorescence image transmitted from the smart glass 1000 based on the reference image.
  • the near-infrared camera is installed in the smart glass 1000 so as to correspond to the direction of eye gaze of the house, and according to the position of the near-infrared camera of this position, the near-infrared camera is in the same direction of gaze as the eye of the house of the house.
  • the near-infrared fluorescence image is taken, and the near-infrared fluorescence image photographed by the near-infrared camera coincides with the direction of gaze and the actual image seen by the surgeon.
  • a real-time conversion fluorescence image is generated by adjusting the size of an image portion (hereinafter referred to as a 'fluorescent image') represented by the near infrared fluorescent dye in the near infrared fluorescence image photographed by the near infrared camera, which is determined by the smart glass 1000.
  • a 'fluorescent image' an image portion represented by the near infrared fluorescent dye in the near infrared fluorescence image photographed by the near infrared camera, which is determined by the smart glass 1000.
  • the image processing module 3100 uses a fluorescent marker and pre-registered reference information to generate a real-time converted image.
  • the fluorescent marker is placed at a position that can be photographed by a near infrared camera around the surgical site of the patient.
  • three fluorescent markers are arranged in a geometric structure, for example, a triangular structure.
  • the image processor 3140 extracts the fluorescent marker from the near infrared fluorescence image and compares the extracted fluorescent marker with reference information to convert the size of the near infrared fluorescence image, that is, the above-described fluorescent image in real time.
  • the reference information may include at least 8 reference marker information for the fluorescent markers extracted from the image, which is drawn at different distances from the fluorescent marker.
  • the image processor 3140 is transmitted from the smart glass 1000.
  • the fluorescent image is extracted from the image and transmitted to the smart plastic to be displayed on the transparent display unit 1100.
  • the fluorescence image is displayed in the state overlapping with the surgical site, and the gynecologist adjusts the size of the fluorescence image while checking whether the fluorescence image overlaps with the actual size at the current position, and finally the size and extraction of the finally determined fluorescence image
  • the size of the fluorescent marker or the distance between the fluorescent markers is set as one reference marker information (hereinafter referred to as 'first reference marker information').
  • the image processor 3140 may determine the first reference marker information.
  • Another reference marker information (hereinafter referred to as 'second reference marker information') is generated and set in the same manner as the generation.
  • FIG. 12A illustrates an example of an image photographed at a close distance from the fluorescent marker
  • FIG. 12B illustrates an example image captured at a farther distance from the fluorescent marker.
  • the size of the fluorescent marker in the image photographed at a close distance is increased or the distance between the fluorescent markers is increased, and the size of the fluorescent marker photographed at a long distance is decreased or the distance between the fluorescent markers is closer.
  • the fluorescent marker is extracted from the near-infrared fluorescent image taken by the near-infrared camera during the surgical procedure, and the size of the fluorescent marker
  • the size of the target image that is, the fluorescent image, in the near infrared fluorescent image may be determined. For example, when the distance between the fluorescent markers extracted from the near infrared fluorescence image is located within the range between the distance between the fluorescent markers in the first reference marker information and the second reference marker information, the fluorescent image in the near infrared fluorescence image is determined according to the ratio of the corresponding distance. Size can be adjusted linearly.
  • the image processor 3140 compares the change in the geometrical structure of the fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image, for example, the change in the size of the fluorescent marker, the change in the distance between the fluorescent markers, and the reference marker information.
  • the distance to the site is detected, and through this, the size of the near-infrared fluorescent image is converted in real time to generate a canal tube converted fluorescent image.
  • the registration process of the reference information as described above is performed.
  • three fluorescent markers are disposed around the surgical site of the patient.
  • the near-infrared camera of the smart glass 1000 captures an image to include the fluorescent marker at a first distance, for example, a distance close to the fluorescent marker (S50), the captured near-infrared image (hereinafter, 'first near-infrared image'). 'Is transmitted to the image processing module 3100 through the glass communication unit 1400.
  • the first near-infrared image photographed by the near-infrared camera may be one image, may be a real-time image, and is not limited to one image by the expression of near-infrared image.
  • the image processor 3140 of the image processing module 3100 extracts an image portion indicated by a fluorescent marker and a fluorescent image, that is, a near infrared fluorescent dye from the first near infrared image (S61).
  • the image processor 3140 may adjust information about the fluorescent marker, for example, information about a size or a distance between the markers and the size of the fluorescent image displayed on the transparent display unit 1100 as described above.
  • First reference marker information including information on the size of the determined fluorescent image is set (S62).
  • the near infrared camera of the smart glass 1000 captures an image to include the fluorescent marker at a second distance, for example, a distance further from the fluorescent marker (S51)
  • the captured near infrared image (hereinafter, 'second' The NIR image is transmitted to the image processing module 3100 through the glass communication unit 1400.
  • the second near infrared image captured by the near infrared camera may be a single image, may be a real time image, and is not limited to a single image by the expression of near infrared image.
  • the image processor 3140 of the image processing module 3100 extracts an image portion indicated by a fluorescent marker and a fluorescent image, that is, a near infrared fluorescent dye, from the second near infrared image (S63).
  • the image processor 3140 may adjust information about the fluorescent marker, for example, information about a size or a distance between the markers and the size of the fluorescent image displayed on the transparent display unit 1100 as described above.
  • second reference marker information including information on the size of the fluorescent image determined as (S64)
  • the first reference marker information and the second reference marker information are registered as the reference information.
  • the near-infrared camera captures the near-infrared fluorescence image in real time in the process of performing the actual concentrating (S52), and the captured near-infrared fluorescence image is real-time image processing module 3100. Is sent to.
  • the image processor 3140 of the image processing module 3100 extracts a fluorescent marker and a fluorescence image displayed by a near infrared fluorescence image, that is, a near infrared fluorescence dye from the near infrared fluorescence image (S65), and the first reference marker information and By comparing the second reference marker information and the extracted fluorescent marker, the size of the fluorescent image is adjusted to convert the near-infrared fluorescent image (S66), thereby generating a real-time converted fluorescent image (S67).
  • the real-time conversion fluorescence image generated in real time is transmitted to the smart glass 1000, the real-time conversion fluorescence image is displayed on the transparent display unit 1100 of the smart glass 1000 (S53), so that the collection of the transparent display
  • the real-time conversion fluorescence image displayed on the unit 1100 the real patient's surgery area beyond the transparent display unit 1100 is seen, whereby the real-time conversion fluorescence image displayed on the transparent display unit 1100 overlaps the actual operation site of the patient.
  • the same effect can be obtained as the colored fluorescent substance is labeled on the actual surgical site of the patient.
  • the near-infrared fluorescence image is corrected on the basis of the fluorescent marker, thereby more accurately displaying the near-infrared fluorescent image Becomes possible.
  • near infrared camera 220 near infrared light source
  • module communication unit 300 3000: information processing device
  • image processing module 311 first communication unit
  • main control unit 3140 image processing unit
  • 314 image matching unit 320, 3200: field display unit
  • the surgeon is applied to the field of providing surgical support images that can more accurately identify the surgical site through fluorescence images.

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Abstract

The present invention relates to a smart glasses system for providing a surgery assisting image and a method for providing the surgery assisting image by using smart glasses. The smart glasses system according to the present invention comprises: an image processing module; smart glasses having a transparent display unit for displaying an image, a visible ray camera, and a glasses communication unit for transmitting, to the image processing module through wireless communication, a visible ray image photographed by the visible ray camera; and a near infrared ray photographing module having a near infrared ray camera, and a module communication unit for transmitting a near infrared ray fluorescent image captured by the near infrared ray camera module to the image processing module, wherein: the image processing module generates a real-time converted fluorescent image by converting, in real time, the near infrared ray fluorescent image on the basis of the visible ray image by means of one of a photographing direction and a size of the visible ray image, and transmits the real-time converted fluorescent image to the smart glasses; and the transparent display unit of the smart glasses displays the real-time converted fluorescent image received through the glasses communication unit such that the real-time converted fluorescent image can be overlapped with the view of an operating surgeon wearing the smart glasses. Therefore, the operating surgeon can proceed with surgery while visually checking, in real time, a resection site, including a sentinel lymph node, to which cancer cells have spread, and an effect of a near infrared ray fluorescent image appearing to be displayed to an actual surgical site of a patient is provided, thereby enabling the operating surgeon to concentrate the operating surgeon's own view only on a surgical site of a patient and proceed with surgery while checking the surgical site.

Description

수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템 및 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법Smart Glass System Providing Surgical Support Image and Surgical Support Image Provision Method Using Smart Glass
본 발명은 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템 및 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집도의가 수술 부위를 형광 영상을 통해 보다 정확하게 확인할 수 있는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템 및 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a smart glass system for providing a surgical support image and a method for providing a surgical support image using a smart glass, and more particularly, to provide a surgical support image that allows a surgeon to more accurately identify a surgical site through a fluorescent image. The present invention relates to a method for providing a surgical support image using a smart glass system and smart glass.
감시림프절(Sentinel lymph node, SLN)은 원발 종양에서 암세포의 전이가 우선적으로 이루어지는 림프절로, 림프절로의 전이 여부를 판단할 수 있는 중요한 지표이다. 이에 감시림프절에 대한 조직검사를 통해 암세포가 발견되지 않는다면 다른 림프절에도 전이가 없다고 판단하고 더 이상의 수술을 진행하지 않는다.Sentinel lymph node (SLN) is a lymph node in which cancer cells preferentially metastasize in the primary tumor and is an important indicator for determining lymph node metastasis. Therefore, if cancer cells are not found through the biopsy of the monitored lymph nodes, other lymph nodes are considered to have no metastases and no further surgery is performed.
이와 같이 암 전이 여부를 판단하는데 있어 중요한 지표로 작용하는 감시림프절의 정확한 탐색을 통하여 감시림프절 In-vivo 검사를 수행하면 림프부종과 같은 수술 후유증을 줄여주고 환자의 몸에 남는 흉터를 최소화 할 수 있다. 이로 인해 초기 유방암이나 흑색종 수술에서는 표적의약품을 이용한 감시림프절 탐색방법이 표준기법으로 활용되고 있다.In-vivo examination of lymph node through accurate search of the lymph node, which is an important indicator in determining the metastasis of cancer, can reduce postoperative sequelae such as lymphedema and minimize scarring on the patient's body. . As a result, surveillance lymph nodes using targeted drugs have been used as a standard technique in early breast cancer or melanoma surgery.
표적의약품을 이용하여 체내에 감시림프절을 탐색하는 방법으로는 청색염료(Blue dye)와 가시광 카메라를 이용하여 가시광 영상을 얻는 방법, 근적외선 형광염료(Fluorescent dye)와 근적외선 카메라를 이용하여 근적외선 형광 영상을 얻는 방법, 그리고 감시림프절에 집적된 방사성 의약품을 감마영상 장치로 촬영하여 방사선 영상을 얻는 방법등이 제안되고 있다.In order to detect the lymph nodes in the body by using a target drug, a method of obtaining a visible light image using a blue dye and a visible light camera, and a near infrared fluorescence image using a near infrared fluorescent dye and a near infrared camera A method of obtaining and a method of obtaining a radiographic image by using a gamma imaging apparatus of radiopharmaceuticals integrated in a surveillance lymph node have been proposed.
근래에 근적외선 형광 염료 중 IOG(Indocyanine Green) FDA 승인을 받아 근적외선 형광 염료를 이용한 감시림프절의 탐색이 임상에서 사용될 수 있는 길이 마련된 상태이다.Recently, with the approval of IOG (Indocyanine Green) among the near-infrared fluorescent dyes, the exploration of surveillance lymph nodes using near-infrared fluorescent dyes has been prepared for clinical use.
한편, 상기와 같은 정확한 감시림프절의 탐색과 함께, 실제 종양을 제거하는 수술을 시행할 때, 집도의가 실제 환자의 수술 부위를 보며 수술할 때 상기와 같이 탐색된 감시림프절과 실제 환자의 수술 부위와 매칭시켜야 절제하여야할 범위를 결정할 수 있다.On the other hand, when performing the operation to remove the actual tumor with the exact search for the lymph nodes, the surgeon sees the surgical site of the actual patient and the surgical lymph nodes and the surgical site of the actual patient Matching can determine the extent to be excised.
이는, 암세포가 전이된 감시림프절까지 절제하지 않고 일부 남는 경우 수술 이후에 암세포의 전이가 발생하여 재수술을 시행하게 되는 문제가 있고, 필요 이상으로 넓은 범위의 절제가 이루어지는 경우 해당 장기의 기능 저하 등으로 인해 환자의 삶의 질을 저하시키는 문제가 있어, 감시림프절의 정확한 탐색 뿐만 아니라 수술시 정확한 절제가 이루어져야 한다.This is a problem that the cancer cells are metastasized after surgery and some of the remaining cancer cells are not resected until the metastasis of the monitored lymph nodes, and reoperation is performed. Due to the problem of deteriorating the quality of life of the patient, not only the precise search of the lymph nodes, but also the correct resection during surgery.
이에, 수술시 근적외선 형광 염료(Fluorescent dye)를 암세포에 주입하고, 가시광 카메라와 근적외선 형광 카메라로 수술 부위를 촬영하고, 가시광 영상과 근적외선 영상을 정합하여 수술실에 설치된 모니터에 표시해주는 방법이 제안되고 있다.Therefore, a method of injecting near-infrared fluorescent dye (Fluorescent dye) into cancer cells during surgery, photographing the surgical site with a visible light camera and a near-infrared fluorescent camera, matching the visible and near-infrared images and displaying them on a monitor installed in the operating room has been proposed. .
그런데, 도 1에 도시된 바와 같이, 집도의는 수술실에 설치된 모니터에 나타난 형광 영상 부위를 눈으로 확인하고, 다시 수술대에 누워있는 환자의 수술 부위를 보면서 수술을 진행하게 되어, 두 곳을 번갈아 주시하며 수술하여야 하는 불편함이 있다. 특히, 환자의 실제 수술 부위를 주시할 때 형광 부분이 확인되지 않아 정확한 절제가 이루어질 수 없는 한계가 있다.However, as shown in FIG. 1, the surgeon checks the fluorescence image on the monitor installed in the operating room with the eyes, and proceeds to the operation while looking at the operation site of the patient lying on the operating table. There is discomfort to operate. In particular, when looking at the actual surgical site of the patient there is a limit that can not be made precisely because the fluorescent portion is not identified.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해, 한국등록특허 제10-1355348호에서는 '수술 유도영상 시스템 및 그 방법'에서는 미리 촬영된 CT, MRI, X-ray로 촬영된 환자의 환부영상을 집도의가 착용하는 안경 형태의 투명 디스플레이에 표시하고, 집도의가 투명 디스플레이에 표시된 환부영상과 투명 디스플레이를 투과하여 오는 실제 환부를 함께 보면서 수술을 진행하는 기술을 개시하고 있다.In order to solve such a problem, in Korean Patent Registration No. 10-1355348, in the 'guided surgery imaging system and method thereof', the gynecologist wears an affected image of a patient photographed by CT, MRI, and X-ray previously photographed. The present invention discloses a technique for displaying surgery on a transparent display in a shape and looking at the affected part of the gynecologist and the actual affected part passing through the transparent display.
상기 한국등록특허에 개시된 방법은 미리 촬영된 환부영상과 집도의가 투명 디스플레이를 통해 보는 실제 환부를 일치시키기 위해 자이로센서를 이용하거나 환자의 특정 부위를 기준점으로 하여 환부영상을 변환하고 있다.The method disclosed in the Korean Patent Registration uses a gyro sensor or converts the affected image to a specific point of the patient in order to match the pre-photographed affected image and the actual affected part seen through the transparent display.
그런데, 자이로센서 등을 이용하여 집도의의 움직임을 감지하는 경우, 환자의 움직임을 반영할 수 없어 환부영상을 실제 영상에 정확히 일치시킬 수 없는 단점이 있다.However, when detecting the movement of the gyros using a gyro sensor or the like, there is a disadvantage that the affected image cannot be exactly matched to the actual image because it cannot reflect the movement of the patient.
또한, 미리 촬영된 환부영상을 이용하는 경우, 환자의 수술 부위, 즉 환부에 위치적인 변화가 생기거나 수술 중 장기 등을 움직이게 되면 환부영상이 실제 환부와 정확히 일치하지 않게 되고, 이는 집도의가 환부를 정확하게 인식하는데 오히려 방해가 될 우려가 있다.In addition, in the case of using the pre-recorded affected image, if the position change of the patient's surgical site, i.e., moving the organs, etc. during the operation, the affected image does not exactly match the actual affected area, which is why Rather, it may interfere with recognition.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 감시림프절을 포함하여 암세포가 전이된 절제 부위를 집도의가 실시간으로 시각적으로 화면하면서 수술을 진행할 수 있는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템 및 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, a smart glass that provides a surgical support image that can proceed with the operation while visually screening the resection of cancer cells metastasized including the monitoring lymph nodes in real time It is an object of the present invention to provide a method for providing a surgical support image using a system and smart glasses.
또한, 근적외선 형광 영상이 환자의 실제 수술 부위에 표시되는 것과 같은 효과를 제공하여 집도의가 환자의 수술 부위에만 자신의 시야를 집중하여 수술 부위를 확인하면서 수술을 진행할 수 있는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템 및 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the near-infrared fluorescence image provides the same effect as the actual surgical site of the patient by providing a surgeon to provide a surgical support image that allows the surgeon to focus the field of vision only on the patient's surgical site to check the surgical site Another object is to provide a surgical support image providing method using a glass system and a smart glass.
상기 목적은 본 발명에 따라, 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템에 있어서, 영상 처리 모듈과, 영상이 표시되는 투명 디스플레이부와, 가시광 카메라와, 상기 가시광 카메라에 의해 촬영된 가시광 영상을 무선 통신을 통해 상기 영상 처리 모듈로 전송하는 글라스 통신부를 갖는 스마트 글라스와, 근적외선 카메라와, 상기 근적외선 카메라 모듈에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상을 상기 영상 처리 모듈로 전송하는 모듈 통신부를 갖는 근적외선 촬영 모듈을 포함하고; 상기 영상 처리 모듈은 상기 가시광 영상에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상을 상기 가시광 영상의 촬영 방향 및 사이즈 중 적어도 하나로 실시간으로 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하고, 상기 실시간 변환 형광 영상을 상기 스마트 글라스로 전송하며; 상기 스마트 글라스의 상기 투명 디스플레이부에는 상기 글라스 통신부를 통해 수신되는 상기 실시간 변환 형광 영상이 표시되어, 상기 스마트 글라스를 착용한 집도의의 시야에 상기 실시간 변환 형광 영상이 오버랩되는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템에 의해서 달성된다.According to the present invention, in the smart glass system for providing a surgical support image, wireless communication between the image processing module, the transparent display unit to display the image, the visible light camera, the visible light image captured by the visible light camera And a near-infrared photographing module having a smart glass having a glass communication unit for transmitting to the image processing module through the camera, a near-infrared camera, and a module communication unit for transmitting the near-infrared fluorescent image photographed by the near-infrared camera module to the image processing module. ; The image processing module generates a real-time converted fluorescence image by converting the near-infrared fluorescence image to at least one of a photographing direction and a size of the visible light image based on the visible light image, and transmits the real-time converted fluorescence image to the smart glass. To; The real-time conversion fluorescence image received through the glass communication unit is displayed on the transparent display unit of the smart glass, the operation support image, characterized in that the real-time conversion fluorescence image overlaps the field of view of the house wearing the smart glass. Achieved by a smart glass system.
여기서, 환자의 수술 부위 주변의 상기 근적외선 카메라 및 상기 가시광 카메라에 의해 촬영 가능한 위치에는 적어도 3개의 컬러 형광 마커가 기하학적 구조로 배치되고; 상기 영상 처리 모듈은 상기 가시광 영상 및 상기 근적외선 형광 영상으로부터 각각 상기 컬러 형광 마커를 추출하고; 상기 근적외선 형광 영상으로부터 추출된 상기 컬러 형광 마커의 위치가 상기 가시광 영상으로부터 추출된 상기 컬러 형광 마커의 위치에 겹쳐지도록 상기 근적외선 형광 영상을 변환하여 상기 실시간 변환 형광 영상을 생성할 수 있다.Wherein at least three color fluorescent markers are arranged in a geometric structure at a position that can be photographed by the near infrared camera and the visible light camera around the surgical site of the patient; The image processing module extracts the color fluorescent markers from the visible light image and the near infrared fluorescence image, respectively; The real-time conversion fluorescence image may be generated by converting the near infrared fluorescence image so that the position of the color fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image overlaps with the position of the color fluorescent marker extracted from the visible light image.
또한, 상기 근적외선 촬영 모듈은 집도의가 머리에 착용 가능한 헤드 마운트 형태로 마련될 수 있다.In addition, the near-infrared imaging module may be provided in the form of a head mount that can be worn on the head of the jikdo.
그리고, 상기 근적외선 촬영 모듈은 상기 근적외선 카메라에 의한 상기 근적외선 형광 영상의 촬영이 가능하게 근적외선을 조사하는 근적외선 광원을 더 포함할 수 있다.The near-infrared imaging module may further include a near-infrared light source for irradiating near-infrared light to enable imaging of the near-infrared fluorescent image by the near-infrared camera.
그리고, 상기 가시광 카메라는 상기 스마트 글라스를 착용할 때 집도의의 시선에 대응하는 위치를 촬영 가능하게 상기 스마트 글라스에 설치될 수 있다.In addition, the visible light camera may be installed on the smart glass so as to photograph the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 영상이 표시되는 투명 디스플레이부와, 가시광 카메라와, 글라스 통신부를 갖는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 있어서, (a) 상기 가시광 카메라에 의해 가시광 영상이 실시간으로 촬영되는 단계와; (b) 상기 가시광 영상이 상기 글라스 통신부를 통해 영상 처리 모듈로 전송되는 단계와; (c) 근적외선 카메라에 의해 근적외선 형광 영상이 촬영되는 단계와; (d) 상기 근적외산 형광 영상이 상기 영상 처리 모듈로 전송되는 단계와; (e) 상기 영상 처리 모듈에서 상기 가시광 영상에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상이 상기 가시광 영상의 촬영 방향 및 사이즈 중 적어도 하나로 실시간으로 변환되어 실시간 변환 형광 영상이 생성되는 단계와; (f) 상기 실시간 변환 형광 영상이 상기 영상 처리 모듈로부터 상기 스마트 글라스로 전송되는 단계와; (g) 상기 스마트 글라스의 상기 투명 디스플레이부에는 상기 글라스 통신부를 통해 수신되는 상기 실시간 변환 형광 영상이 표시되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 의해서도 달성된다.On the other hand, the above object according to another embodiment of the present invention, in a method for providing a surgical support image using a smart glass having a transparent display unit, a visible light camera and a glass communication unit, the image is displayed, (a) to the visible light camera Photographing the visible light image in real time; (b) transmitting the visible light image to the image processing module through the glass communication unit; (c) photographing a near infrared fluorescence image by a near infrared camera; (d) transmitting the near infrared acid fluorescence image to the image processing module; (e) converting the near-infrared fluorescent image in real time to at least one of a direction and a size of the visible light image based on the visible light image in the image processing module to generate a real-time converted fluorescent image; (f) transmitting the real-time converted fluorescence image from the image processing module to the smart glass; and (g) displaying the real-time converted fluorescent image received through the glass communication unit on the transparent display unit of the smart glass.
여기서, 환자의 수술 부위 주변의 상기 근적외선 카메라 및 상기 가시광 카메라에 의해 촬영 가능한 위치에는 적어도 3개의 컬러 형광 마커가 기하학적 구조로 배치되고; 상기 (e) 단계는 (e1) 상기 가시광 영상 및 상기 근적외선 형광 영상으로부터 각각 상기 컬러 형광 마커를 추출하는 단계와; (e2) 상기 근적외선 형광 영상으로부터 추출된 상기 컬러 형광 마커의 위치가 상기 가시광 영상으로부터 추출된 상기 컬러 형광 마커의 위치에 겹쳐지도록 상기 근적외선 형광 영상을 변환하여 상기 실시간 변환 형광 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein at least three color fluorescent markers are arranged in a geometric structure at a position that can be photographed by the near infrared camera and the visible light camera around the surgical site of the patient; Step (e) comprises: (e1) extracting the color fluorescent markers from the visible light image and the near infrared fluorescence image, respectively; (e2) generating the real-time converted fluorescence image by converting the near infrared fluorescence image so that the position of the color fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image overlaps with the position of the color fluorescent marker extracted from the visible light image can do.
또한, 상기 근적외선 카메라는 집도의가 머리에 착용 가능한 헤드 마운트 형태로 마련될 수 있다.In addition, the near-infrared camera may be provided in the form of a head mount that can be worn on the head of the gypsy.
그리고, 상기 가시광 카메라는 상기 스마트 글라스를 착용할 때 집도의의 시선에 대응하는 위치를 촬영 가능하게 상기 스마트 글라스에 설치될 수 있다.In addition, the visible light camera may be installed on the smart glass so as to photograph the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템에 있어서, 영상 처리 모듈과, 영상이 표시되는 투명 디스플레이부와, 근적외선 카메라와, 상기 근전외선 카메라 모듈에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상을 상기 영상 처리 모듈로 전송하는 글라스 통신부를 갖는 스마트 글라스를 포함하고; 상기 영상 처리 모듈은 상기 스마트 글라스로부터 전송되는 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 기 등록된 기준 정보에 기초하여 실시간 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하고, 상기 실시간 변환 형광 영상을 상기 스마트 글라스에 전송하며; 상기 스마트 글라스의 상기 투명 디스플레이부에는 상기 글라스 통신부로부터 전송된 상기 실시간 변환 형광 영상이 표시되어, 상기 스마트 글라스를 착용한 집도의의 시야에 상기 실시간 변환 형광 영상이 오버랩되는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템에 의해서 달성된다.According to another embodiment of the present invention, in the smart glass system for providing a surgical support image, the image processing module, the transparent display unit for displaying the image, the near-infrared camera, and the image taken by the near-infrared camera module Smart glass having a glass communication unit for transmitting the near-infrared fluorescent image to the image processing module; The image processing module generates a real-time converted fluorescent image by real-time converting the size of the near-infrared fluorescent image transmitted from the smart glass based on pre-registered reference information, and transmits the real-time converted fluorescent image to the smart glass; The real-time conversion fluorescence image transmitted from the glass communication unit is displayed on the transparent display unit of the smart glass, and the real-time conversion fluorescence image overlaps the field of view of the house wearing the smart glass. It is achieved by providing a smart glass system.
여기서, 환자의 수술 부위 주변의 상기 근적외선 카메라에 의해 촬영 가능한 위치에는 상기 근적외선 카메라에 의해 촬영이 가능한 형광 마커가 배치되며; 상기 영상 처리 모듈은 상기 근적외선 형광 영상으로부터 상기 형광 마커를 추출하고, 추출된 상기 형광 마커와 상기 기준 정보를 비교하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 실시간 변환하여 상기 실시간 변환 형광 영상을 생성할 수 있다.Here, a fluorescent marker that can be photographed by the near infrared camera is disposed at a position that can be photographed by the near infrared camera around a surgical site of a patient; The image processing module may generate the real-time converted fluorescence image by extracting the fluorescent marker from the near-infrared fluorescent image, comparing the extracted fluorescent marker with the reference information in real time to convert the size of the near-infrared fluorescent image.
또한, 상기 형광 마커는 적어도 3 이상이 기하학적 구조로 배치되고; 상기 기준 정보는 상기 형광 마커로부터 상이한 거리에서 촬영된 영상으로부터 각각 추출된 상기 형광 마커에 대한 적어도 2 이상의 기준 마커 정보를 포함하며; 상기 영상 처리 모듈은 상기 근적외선 형광 영상으로부터 추출되는 상기 형광 마커의 기하학적 구조의 변화와 상기 기준 마커 정보를 비교하여 상기 근적외선 카메라와의 거리를 검출하고, 상기 근적외선 카메라와의 거리에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 실시간 변환할 수 있다.In addition, the fluorescent markers are at least three or more arranged in a geometric structure; The reference information includes at least two reference marker information for the fluorescent markers respectively extracted from an image photographed at different distances from the fluorescent markers; The image processing module detects a distance from the near infrared camera by comparing the change in the geometry of the fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image with the reference marker information, and detects the distance from the near infrared camera based on the distance from the near infrared camera. The size of the image can be converted in real time.
그리고, 상기 스마트 글라스는 상기 근적외선 카메라에 의한 상기 근적외선 형광 영상의 촬영이 가능하게 근적외선을 조사하는 근적외선 광원을 더 포함할 수 있다.The smart glass may further include a near-infrared light source for irradiating near-infrared light to enable imaging of the near-infrared fluorescent image by the near-infrared camera.
그리고, 상기 근적외선 카메라는 상기 스마트 글라스를 착용할 때 집도의의 시선에 대응하는 위치를 촬영 가능하게 상기 스마트 글라스에 설치될 수 있다.In addition, the near-infrared camera may be installed on the smart glass so as to photograph the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 영상이 표시되는 투명 디스플레이부와, 근적외선 카메라와, 글라스 통신부를 갖는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 있어서, (a) 기준 정보가 영상 처리 모듈에 등록되는 단계와; (b) 상기 근적외선 카메라에 의해 근적외선 형광 영상이 촬영되는 단계와; (c) 상기 근적외선 형광 영상이 상기 스마트 글라스로부터 상기 영상 처리 모듈로 전송되는 단계와; (d) 상기 영상 처리 모듈이 상기 기준 정보에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하는 단계와; (e) 상기 실시간 변환 형광 영상이 상기 영상 처리 모듈로부터 상기 스마트 글라스로 전송되는 단계와; (f) 상기 스마트 글라스의 상기 투명 디스플레이부에 상기 글라스 통신부를 통해 수신되는 상기 실시간 변환 형광 영상이 표시되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 의해서 달성된다.On the other hand, the above object is, according to another embodiment of the present invention, in a method for providing a surgical support image using a smart display having a transparent display unit, a near-infrared camera and a glass communication unit, the image is (a) the reference information is an image Registering with a processing module; (b) photographing a near infrared fluorescence image by the near infrared camera; (c) transmitting the near-infrared fluorescent image from the smart glass to the image processing module; (d) generating, by the image processing module, a real-time converted fluorescence image by converting the size of the near infrared fluorescence image based on the reference information; (e) transmitting the real-time converted fluorescence image from the image processing module to the smart glass; and (f) displaying the real-time converted fluorescence image received through the glass communication unit on the transparent display unit of the smart glass.
여기서, 환자의 수술 부위 주변의 상기 근적외선 카메라에 의해 촬영 가능한 위치에는 상기 근적외선 카메라에 의해 촬영이 가능한 형광 마커가 배치되며; 상기 (d) 단계는 (d1) 상기 근적외선 형광 영상으로부터 상기 형광 마커를 추출하는 단계와, (d2) 상기 (d1) 단계에서 추출된 상기 형광 마커와 상기 기준 정보를 비교하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 실시간 변환하여 상기 실시간 변환 형광 영상이 생성되는 단계를 포함할 수 있다.Here, a fluorescent marker that can be photographed by the near infrared camera is disposed at a position that can be photographed by the near infrared camera around a surgical site of a patient; The step (d) may include (d1) extracting the fluorescent marker from the near infrared fluorescence image, and (d2) comparing the fluorescent marker extracted from the step (d1) with the reference information to determine the size of the near infrared fluorescence image. It may include the step of generating a real-time conversion fluorescence image by real-time conversion.
그리고, 상기 형광 마커는 적어도 3 이상이 기하학적 구조로 배치되고; 상기 (a) 단계는 (a1) 상기 근적외선 카메라에 의해 상기 형광 마커로부터 상이한 거리에 상기 형광 마커가 적어도 2외 이상 촬영되는 단계와, (a2) 상기 (a1) 단계에서 촬영된 2 이상의 영상으로부터 각각 추출된 상기 형광 마커에 대한 적어도 2 이상의 기준 마커 정보가 상기 기준 정보로 등록되는 단계를 포함하며; 상기 (d2) 단계는 (d21) 상기 (d1) 단계에서 추출된 상기 형광 마커의 기하학적 구조의 변화와 상기 기준 마커 정보를 비교하여 상기 근적외선 카메라와의 거리가 검출되는 단계와, (d22) 상기 (d22) 단계에서 검출된 상기 근적외선 카메라와의 거리에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 실시간 변환되어 상기 실시간 변환 형광 영상이 생성되는 단계를 포함할 수 있다.And at least three or more fluorescent markers are arranged in a geometric structure; Step (a) is (a1) the at least two or more fluorescent markers are photographed at different distances from the fluorescent marker by the near-infrared camera, and (a2) from two or more images captured in the (a1) step, respectively. At least two reference marker information for the extracted fluorescent marker is registered as the reference information; In the step (d2), (d21) comparing the reference marker information with the change in the geometry of the fluorescent marker extracted in the step (d1) and detecting the distance from the near infrared camera, (d22) the ( and converting the size of the near-infrared fluorescent image in real time based on the distance from the near-infrared camera detected in step d22) to generate the real-time converted fluorescent image.
그리고, 상기 근적외선 카메라는 상기 스마트 글라스를 착용할 때 집도의의 시선에 대응하는 위치를 촬영 가능하게 상기 스마트 글라스에 설치될 수 있다.In addition, the near-infrared camera may be installed on the smart glass so as to photograph the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
상기와 같은 구성에 따라 본 발명에 따르면, 감시림프절을 포함하여 암세포가 전이된 절제 부위를 집도의가 실시간으로 시각적으로 화면하면서 수술을 진행할 수 있는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템 및 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법이 제공된다.According to the present invention according to the configuration as described above, using the smart glass system and smart glass to provide a surgical support image that can proceed with the operation while visually screening the resection of cancer cells metastasized including the monitoring lymph nodes in real time Provided is a method for providing a surgical support image.
또한, 근적외선 형광 영상이 환자의 실제 수술 부위에 표시되는 것과 같은 효과를 제공하여 집도의가 환자의 수술 부위에만 자신의 시야를 집중하여 수술 부위를 확인하면서 수술을 진행할 수 있게 된다.In addition, the near-infrared fluorescence image provides the same effect as that displayed on the actual surgical site of the patient, the surgeon can proceed to the operation while confirming the surgical site by concentrating his vision only on the surgical site of the patient.
도 1은 종래의 수술실의 수술 환경의 예를 나타낸 도면이고,1 is a view showing an example of a surgical environment of a conventional operating room,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템의 구성을 나타낸 도면이고,2 is a view showing the configuration of a smart glass system for providing a surgical support image according to a first embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 글라스의 구성의 예를 나타낸 도면이고,3 is a view showing an example of the configuration of a smart glass according to the first embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 처리 모듈의 구성의 예를 나타낸 도면이고,4 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing module according to a first embodiment of the present invention.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법을 설명하기 위한 도면이고,5 and 6 are views for explaining a surgical support image providing method using a smart glass according to a first embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 의해 제공되는 실제 영상의 예를 나타낸 도면이고,FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an actual image provided by a method for providing a surgical support image using smart glasses according to a first embodiment of the present invention.
도 8는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템의 구성을 나타낸 도면이고,8 is a diagram showing the configuration of a smart glass system for providing a surgical support image according to a second embodiment of the present invention,
도 9은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 글라스의 구성의 예를 나타낸 도면이고,9 is a view showing an example of the configuration of a smart glass according to a second embodiment of the present invention,
도 10는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 처리 모듈의 구성의 예를 나타낸 도면이고,10 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing module according to a second embodiment of the present invention.
도 11 및 도 12은 본 발명의 제2 실시예 따른 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법을 설명하기 위한 도면이다.11 and 12 are views for explaining a surgical support image providing method using a smart glass according to a second embodiment of the present invention.
본 발명은 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템 및 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템은 영상 처리 모듈과, 영상이 표시되는 투명 디스플레이부와, 가시광 카메라와, 상기 가시광 카메라에 의해 촬영된 가시광 영상을 무선 통신을 통해 상기 영상 처리 모듈로 전송하는 글라스 통신부를 갖는 스마트 글라스와, 근적외선 카메라와, 상기 근적외선 카메라 모듈에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상을 상기 영상 처리 모듈로 전송하는 모듈 통신부를 갖는 근적외선 촬영 모듈을 포함하고; 상기 영상 처리 모듈은 상기 가시광 영상에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상을 상기 가시광 영상의 촬영 방향 및 사이즈 중 적어도 하나로 실시간으로 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하고, 상기 실시간 변환 형광 영상을 상기 스마트 글라스로 전송하며; 상기 스마트 글라스의 상기 투명 디스플레이부에는 상기 글라스 통신부를 통해 수신되는 상기 실시간 변환 형광 영상이 표시되어, 상기 스마트 글라스를 착용한 집도의의 시야에 상기 실시간 변환 형광 영상이 오버랩되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a smart glass system for providing a surgical support image and a method for providing a surgical support image using a smart glass. The smart glass system for providing a surgical support image according to the present invention comprises an image processing module, a transparent display unit displaying an image, a visible light camera, and a visible light image captured by the visible light camera through the image processing module. And a near-infrared photographing module having a smart glass having a glass communication unit for transmitting a light source, a near-infrared camera, and a module communication unit for transmitting a near-infrared fluorescent image photographed by the near-infrared camera module to the image processing module; The image processing module generates a real-time converted fluorescence image by converting the near-infrared fluorescence image to at least one of a photographing direction and a size of the visible light image based on the visible light image, and transmits the real-time converted fluorescence image to the smart glass. To; The real-time conversion fluorescence image received through the glass communication unit is displayed on the transparent display unit of the smart glass, characterized in that the real-time conversion fluorescence image overlaps the field of view of the house wearing the smart glass.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 글라스 시스템은 스마트 글라스(100), 근적외선 촬영 모듈(200) 및 영상 처리 모듈(310)을 포함한다.2 is a view showing the configuration of a smart glass system for providing a surgical support image according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the smart glass system according to the first embodiment of the present invention includes a smart glass 100, a near infrared ray imaging module 200, and an image processing module 310.
스마트 글라스(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 집도의가 착용 가능한 안경 형태로 마련된다. 즉, 스마트 글라스(100)는 뼈대를 이루는 글라스 프레임(150)과, 글라스 프레임(150)의 착용시 사람의 눈 전방에 위치하도록 글라스 프레임(150)에 고정되는 렌즈(160)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the smart glass 100 is provided in the form of glasses that can be worn by a doctor. That is, the smart glass 100 may include a glass frame 150 that forms a skeleton and a lens 160 that is fixed to the glass frame 150 to be positioned in front of a human eye when the glass frame 150 is worn. .
또한, 스마트 글라스(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 투명 디스플레이부(110), 가시광 카메라(120) 및 글라스 통신부(140)를 포함한다. 또한, 스마트 글라스(100)는 투명 디스플레이부(110), 가시광 카메라(120) 및 글라스 통신부(140)의 재기능을 제어하는 글라스 제어부(130)를 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the smart glass 100 includes a transparent display unit 110, a visible light camera 120, and a glass communication unit 140. In addition, the smart glass 100 may include a glass control unit 130 for controlling the re-function of the transparent display unit 110, visible light camera 120 and the glass communication unit 140.
투명 디스플레이부(110)는 투명한 재질로 마련되어 표면에 영상을 표시한다. 본 발명의 제1 실시예에서는 투명 디스플레이부(110)가 스마트 글라스(100)를 구성하는 렌즈(160) 전체로 구성되는 것을 예로 하나, 렌즈(160)의 일부 영역에만 투명 디스플레이부(110)가 마련될 수 있음은 물론이다.The transparent display unit 110 is made of a transparent material to display an image on the surface. In the first exemplary embodiment of the present invention, the transparent display unit 110 includes the entire lens 160 constituting the smart glass 100. For example, the transparent display unit 110 may be formed only in a part of the lens 160. Of course, it can be prepared.
투명 디스플레이부(110)의 구성에 따라 집도의가 스마트 글라스(100)를 착용한 상태나 투명 디스플레이부(110)에 영상이 표시된 상태에서도 투명 디스플레이부(110)를 투과하여 들어오는 실제 영상, 즉 집도의 눈으로 보는 실제 영상을 투명 디스플레이부(110)에 표시되는 영상과 함께 볼 수 있게 된다. 즉, 투명 디스플레이부(110)에 영상이 표시되는 경우, 투명 디스플레이부(110)에 표시된 영상이 실제 영상에 오버랩되어 표시되는 효과를 얻을 수 있게 된다.According to the configuration of the transparent display unit 110, even if the wearer wears the smart glass 100 or the image is displayed on the transparent display unit 110, the actual image coming through the transparent display unit 110, that is, The actual image viewed by the eye can be viewed together with the image displayed on the transparent display unit 110. That is, when an image is displayed on the transparent display unit 110, an image displayed on the transparent display unit 110 may be overlapped with an actual image to obtain an effect.
가시광 카메라(120)는 스마트 글라스(100)에 설치되어 가시광 영상을 촬영한다. 본 발명의 제1 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 가시광 카메라(120)가 스마트 글라스(100)의 글라스 프레임(150)에 설치되는 것을 예로 하는데, 스마트 글라스(100)의 착용시 집도의의 눈의 주시 방향과 동일한 주시 방향으로 가시광 영상을 촬영하도록 설치된다. 이를 통해, 가시광 카메라(120)에 의해 촬영된 가시광 영상의 경우 집도의가 바라보는 실제 영상과 일치하게 되는데, 이에 따른 효과에 대한 설명은 후술한다.The visible light camera 120 is installed in the smart glass 100 to take a visible light image. In the first exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the visible light camera 120 is installed in the glass frame 150 of the smart glass 100. It is installed to take a visible light image in the same direction as the eye gaze direction. Through this, in the case of the visible light image captured by the visible light camera 120 is matched with the actual image viewed by the chief physician, a description of the effect will be described later.
글라스 통신부(140)는 무선 통신을 통해 영상 처리 모듈(310)과 연결된다. 본 발명의 제1 실시예에서는 글라스 통신부(140)가 TCP/IP 기반의 Wi-fi 통신이나 블루투스 통신을 통해 영상 처리 모듈(310)과 통신하는 것을 예로 하며, 이외에 다른 방식의 무선 통신이 적용 가능함은 물론이다.The glass communication unit 140 is connected to the image processing module 310 through wireless communication. In the first embodiment of the present invention, the glass communication unit 140 communicates with the image processing module 310 through TCP / IP-based Wi-Fi communication or Bluetooth communication, and other wireless communication is applicable. Of course.
상기와 같은 구성에 따라, 글라스 제어부(130)는 가시광 카메라(120)를 통해 촬영된 가시광 영상을 실시간으로 글라스 통신부(140)를 통해 영상 처리 모듈(310)로 전송하고, 영상 처리 모듈(310)로부터 전송되어 글라스 통신부(140)를 통해 수신되는 실시간 변환 형광 영상을 투명 디스플레이부(110)에 표시하게 되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.According to the above configuration, the glass controller 130 transmits the visible light image captured by the visible light camera 120 to the image processing module 310 in real time through the glass communication unit 140, the image processing module 310 The real-time conversion fluorescence image transmitted from the glass communication unit 140 and received through the transparent display unit 110 will be described, which will be described later.
한편, 근적외선 촬영 모듈(200)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 근적외선 카메라(210)와, 모듈 통신부(230)를 포함할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the NIR module 200 may include a NIR camera 210 and a module communicator 230.
근적외선 카메라(210)는 환자의 수술 부위의 근적외선 형광 영상을 촬영한다. 그리고, 모듈 통신부(230)는 근적외선 카메라(210)에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상을 영상 처리 모듈(310)로 전송한다.The near infrared camera 210 photographs a near infrared fluorescence image of the surgical site of the patient. The module communicator 230 transmits the near infrared fluorescence image captured by the near infrared camera 210 to the image processing module 310.
본 발명의 제1 실시예에서는 근적외선 촬영 모듈(200)이, 도 2에 도시된 바와 같이, 집도의가 머리에 착용 가능한 헤드 마운트 형태로 마련되는 것을 예로 한다. 이에 따라, 집도의는 스마트 글라스(100)를 안경 형태로 착용하고, 헤드 마운트 형태의 근적외선 촬영 모듈(200)을 머리에 착용한 상태에서 수술을 진행하게 된다.In the first exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the near-infrared imaging module 200 is provided in the form of a head mount that can be worn on the head. Accordingly, the gynecologist wears the smart glass 100 in the form of glasses, and proceeds to surgery while wearing the head-mounted near infrared imaging module 200 on the head.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 근적외선 카메라(210)에 의해 근적외선 형광 영상의 촬영이 가능하게 근적외선을 조사하는 근적외선 광원(220)이 헤드 마운트 형태의 근적외선 촬영 모듈(200)에 설치되는 것을 예로 한다.In addition, as shown in Figures 2 and 3, the near-infrared light source 220 for irradiating near-infrared to enable the imaging of the near-infrared fluorescent image by the near-infrared camera 210 is installed in the near-infrared imaging module 200 of the head-mount type For example,
도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서는 스마트 글라스(100)와 근적외선 촬영 모듈(200)이 각각 독립적인 디바이스로 구성되는 것을 예로 하고 있다. 이외에도, 헤드 마운트 형태의 근적외선 촬영 모듈(200)과 스마트 글라스(100)가 하나의 디바이스 형태로 마련될 수 있음은 물론이다. 이 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 독립적으로 구성되었던 글라스 통신부(140)와 모듈 통신부(230)는 하나의 통신 모듈(400)로 통합되고, 근적외선 카메라(210)에 의해 촬영된 근적외선 형광 형상이 글라스 제어부(130)의 제어에 따라 하나의 통신 모듈(400)을 통해 영상 처리 모듈(310)로 전송되도록 마련될 수 있다. 또한, 근적외선 광원(220)의 온오프 또한 글라스 제어부(130)의 제어에 따라 동작하도록 마련될 수 있다.2 and 3 illustrate that the smart glass 100 and the near-infrared photographing module 200 are configured as independent devices. In addition, the near-infrared imaging module 200 and the smart glass 100 in the form of a head mount may be provided in one device form. At this time, as shown in FIG. 3, the glass communication unit 140 and the module communication unit 230, which were independently configured, are integrated into one communication module 400 and have a near infrared fluorescent shape captured by the near infrared camera 210. Under the control of the glass control unit 130 may be provided to be transmitted to the image processing module 310 through one communication module 400. In addition, the on / off of the near infrared light source 220 may also be provided to operate under the control of the glass controller 130.
한편, 영상 처리 모듈(310)은 스마트 글라스(100)로부터 전송되는 가시광 영상과, 근적외선 촬영 모듈(200)로부터 전송되는 근적외선 형광 영상을 처리하여 스마트 글라스(100)의 투명 디스플레이부(110)에 표시될 실시간 변환 형광 영상을 생성한다.Meanwhile, the image processing module 310 processes the visible light image transmitted from the smart glass 100 and the near infrared fluorescence image transmitted from the near infrared imaging module 200 to display on the transparent display unit 110 of the smart glass 100. Generate real-time converted fluorescence images to be.
본 발명의 제1 실시예에서는 영상 처리 모듈(310)과 현장 디스플레이부(320)가, 도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨터와 같은 정보처리장치(300)로 구성되는 것을 예로 한다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 처리 모듈(310)의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 영상 처리 모듈(310)은 제1 통신부(311), 제2 통신부(312), 영상 정합부(314) 및 메인 제어부(313)를 포함할 수 있다.In the first exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the image processing module 310 and the field display unit 320 are configured as an information processing apparatus 300 such as a computer. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing module 310 according to a first embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 4, the image processing module 310 may include a first communication unit 311, a second communication unit 312, an image matching unit 314, and a main control unit 313.
제1 통신부(311)는 스마트 글라스(100)의 글라스 통신부(140)와 무선 통신을 통해 연결되어 스마트 글라스(100)로부터 전송되는 가시광 영상을 수신하고, 스마트 글라스(100)로 실시간 변환 형광 영상을 전송한다. 제2 통신부(312)는 근적외선 촬영 모듈(200)의 모듈 통신부(230)와 연결되어, 근적외선 촬영 모듈(200)로부터 전송되는 근적외선 형광 영상을 수신한다.The first communication unit 311 is connected to the glass communication unit 140 of the smart glass 100 through wireless communication to receive a visible light image transmitted from the smart glass 100, the real-time conversion fluorescence image to the smart glass 100 send. The second communication unit 312 is connected to the module communication unit 230 of the near infrared imaging module 200 to receive a near infrared fluorescence image transmitted from the near infrared imaging module 200.
여기서, 전술한 바와 같이, 스마트 글라스(100)와 근적외선 촬영 모듈(200)이 독립적인 디바이스 형태로 마련되는 경우에는 제1 통신부(311) 및 제2 통신부(312)가 스마트 글라스(100)의 글라스 통신부(140)와 근적외선 촬영 모듈(200)의 모듈 통신부(230)의 통신 방식에 맞춰 각각 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 통신부(311)는 상술한 바와 같이 무선 통신을 통해 글라스 통신부(140)와 연결될 수 있고, 제2 통신부(312)는 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 모듈 통신부(230)와 연결될 수 있다.Here, as described above, when the smart glass 100 and the near-infrared imaging module 200 are provided in the form of an independent device, the first communication unit 311 and the second communication unit 312 are glass of the smart glass 100. The communication unit 140 and the near infrared imaging module 200 may be provided in accordance with the communication method of the module communication unit 230, respectively. For example, the first communication unit 311 may be connected to the glass communication unit 140 through wireless communication as described above, and the second communication unit 312 may be connected to the module communication unit 230 through wired communication or wireless communication. Can be.
또한, 스마트 글라스(100)의 글라스 통신부(140)와 근적외선 촬영 모듈(200)의 모듈 통신부(230)가, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 통신 모듈(400)로 마련되거나 독립적으로 마련되더라도 동일한 통신 방식을 사용하는 경우, 제1 통신부(311)와 제2 통신부(312)가 하나의 통신 모듈로 마련될 수 있다.In addition, even if the glass communication unit 140 of the smart glass 100 and the module communication unit 230 of the near-infrared photographing module 200 are provided as one communication module 400 or independently provided as shown in FIG. 3. When using the same communication scheme, the first communication unit 311 and the second communication unit 312 may be provided as one communication module.
다시, 도 4를 참조하여 설명하면, 영상 정합부(314)는 제1 통신부(311)를 통해 수신되는 가시광 영상에 기초하여, 제2 통신부(312)를 통해 수신되는 근적외선 형광 영상을 가시광 영상의 촬영 방향 및 사이즈 중 적어도 하나로 실시간으로 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성한다.Referring to FIG. 4 again, the image matching unit 314 may display the near-infrared fluorescent image received through the second communication unit 312 based on the visible light image received through the first communication unit 311. A real-time converted fluorescent image is generated by converting at least one of the photographing direction and the size in real time.
상술한 바와 같이, 가시광 카메라(120)는 집도의의 눈의 주시 방향과 동일한 주시 방향으로 가시광 영상을 촬영하도록 마련되어 가시광 카메라(120)에 의해 촬영된 가시광 영상은 집도의가 바라보는 실제 영상과 일치될 수 있다.As described above, the visible light camera 120 is configured to photograph the visible light image in the same direction of view as the eye direction of the house of the house, so that the visible image captured by the visible camera 120 may be matched with the actual image viewed by the house of the house. have.
반면, 근적외선 카메라(210)의 경우 그 설치 위치가 상이하여 가시광 카메라(120)에 의해 촬영된 영상과 그 촬영 방향이나 크기, 즉 수술 부위와의 거리가 달라지게 된다. 따라서, 집도의의 시선에 근적외선 카메라(210)에 의해 촬영된 근적외선 형광 형상을 맞추기 위해, 집도의의 시선에 대응하는 가시광 영상에 맞춰 근적외선 형광 영상을 변환하게 된다.On the other hand, in the case of the near-infrared camera 210, the installation position is different so that the distance between the image photographed by the visible light camera 120 and its direction or size, that is, the surgical site. Therefore, in order to match the near-infrared fluorescence shape photographed by the near-infrared camera 210 to the gaze of the gimmick, the near-infrared fluorescence image is converted in accordance with the visible light image corresponding to the gaze of the gimmick.
본 발명의 제1 실시예에서는 환자의 수술 부위 주변의 근적외선 카메라(210) 및 가시광 카메라(120)에 의해 촬영 가능한 위치에 적어도 3개의 컬러 형광 마커가 기하학적 구조로 배치되고, 이를 이용하여 영상 처리 모듈(310)의 영상 정합부(314)가 근적외선 형광 영상을 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하는 것을 예로 하는데, 이하에서, 도 5 내지 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.In the first exemplary embodiment of the present invention, at least three color fluorescent markers are disposed in a geometric structure at a position that can be photographed by the near infrared camera 210 and the visible light camera 120 around the surgical site of the patient, and the image processing module is used therein. An example in which the image matching unit 314 of 310 generates a real-time converted fluorescence image by converting a near infrared fluorescence image will be described below in more detail with reference to FIGS. 5 to 7.
먼저, 수술이 진행될 때, 상술한 바와 같이, 가시광 카메라(120)에 의해 가시광 영상이 촬영되고(S10), 근적외선 카메라(210)에 의해 근적외선 형광 영상이 촬영된다(S30). 가시광 카메라(120)에 의해 촬영된 가시광 영상과, 근적외선 카메라(210)에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상은 영상 처리 모듈(310)로 전송된다(S11,S31).First, when the operation is in progress, as described above, the visible light image is photographed by the visible light camera 120 (S10), the near infrared fluorescence image is photographed by the near infrared camera 210 (S30). The visible light image photographed by the visible light camera 120 and the near infrared fluorescence image photographed by the near infrared camera 210 are transmitted to the image processing module 310 (S11 and S31).
영상 처리 모듈(310)의 영상 정합부(314)는 가시광 영상과 근적외선 형광 영상으로부터 컬러 형광 마커를 추출한다(S20). 컬러 형광 마커는 컬러 형광 물질로 이루어져, 가시광 영상에서는 형광 컬러 마커의 컬러에 기초하여 컬러 형광 마커의 위치를 추출하게 되고, 근적외선 형광 영상에서는 형광 컬러 마커의 형광 물질에 기초하여 컬러 형광 마커의 위치를 추출하게 된다.The image matching unit 314 of the image processing module 310 extracts a color fluorescent marker from the visible light image and the near infrared fluorescence image (S20). The color fluorescent marker is made of a color fluorescent material, and the visible light image extracts the position of the color fluorescent marker based on the color of the fluorescent color marker. In the near infrared fluorescent image, the position of the color fluorescent marker is determined based on the fluorescent material of the fluorescent color marker. Will be extracted.
본 발명의 제1 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 3개의 컬러 형광 마커가 환자의 수술 주변에 삼각형의 기하학적 구조로 배치되는 것을 예로 하고 있으며, 도 6의 (a)는 가시광 영상에서 추출된 컬러 형광 마커(M1)의 위치를 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 근적외선 형광 영상에서 추출된 컬러 형광 마커(M2)의 위치를 나타낸 것이다.In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, three color fluorescent markers are arranged in a triangular geometric structure around the patient's surgery, and FIG. 6A is extracted from the visible light image. The position of the color fluorescent marker M1 is shown, and FIG. 6B shows the position of the color fluorescent marker M2 extracted from the near infrared fluorescence image.
도 6에 도시된 바와 같이, 가시광 카메라(120)와 근적외선 형광 카메라의 위치가 상이함에 따라 가시광 영상과 근적외선 형광 영상에서의 컬러 형광 마커(M1,M2)가 일치하지 않게 되는데, 이 때, 근적외선 형광 영상으로부터 추출된 컬러 형광 마커(M2)의 위치가 가시광 영상으로부터 추출된 컬러 형광 마커(M1)의 위치에 겹쳐지도록 근적외선 형광 영상을 변환하게 된다.As shown in FIG. 6, as the positions of the visible light camera 120 and the near infrared fluorescence camera are different, the color fluorescent markers M1 and M2 in the visible light image and the near infrared fluorescence image do not coincide with each other. The near-infrared fluorescent image is converted so that the position of the color fluorescent marker M2 extracted from the image overlaps the position of the color fluorescent marker M1 extracted from the visible light image.
예를 들어, 도 6의 (b)에 도시된 근적외선 형광 영상을 반시계 방향으로 일정 각도 회전시키는 경우, 근적외선 형광 영상으로부터 추출된 컬러 형광 마커(M2)가 가시광 영상으로부터 추출된 컬러 형광 마커(M1)에 일치하게 된다.For example, when the near-infrared fluorescent image shown in FIG. 6B is rotated by a counterclockwise angle, the color fluorescent marker M1 extracted from the near-infrared fluorescent image is extracted from the visible light image. ) Will match.
여기서, 근적외선 형광 영상의 변환는 3축을 중심으로 회전 변환되거나, 사이즈의 변환이 가능하며, 3축으로 이동하는 변환도 가능하게 된다. 이는 컬러 형광 마커 간의 기하학적 관계, 즉, 거리, 각도 등의 기하학적 관계를 통해 산출 가능하게 된다.Here, the conversion of the near-infrared fluorescent image may be rotated about three axes, or may be converted in size, and may be converted to three axes. This can be calculated through the geometric relationship between the color fluorescent markers, that is, the geometric relationship such as distance and angle.
상기와 같이, 근적외선 형광 영상이 변환하게 되면, 집도의의 시선과 일치하는 실시간 변환 형광 영상이 생성된다(S22). 이 때, 실시간 변환 형광 영상은 원본 형태의 근적외선 형광 영상을 집도의가 시각적으로 쉽게 인식할 수 있도록 기 공지된 다양한 형태의 영상 처리 과정을 거칠 수 있다.As described above, when the near-infrared fluorescence image is converted, a real-time converted fluorescence image that matches the line of sight of the focus is generated (S22). In this case, the real-time conversion fluorescence image may go through various types of image processing processes known in advance so that the near-infrared fluorescence image of the original form can be easily visually recognized by the gynecologist.
상기와 같이 생성 완료된 실시간 변환 형광 영상은 메인 제어부(313)가 제1 통신부(311)를 통해 스마트 글라스(100)로 전송하게 되고(S23), 스마트 글라스(100)의 글라스 제어부(130)는 글라스 통신부(140)를 통해 수신되는 실시간 변환 형광 영상을 투명 디스플레이부(110)에 표시(S12)하게 된다.The generated real-time converted fluorescence image as described above is transmitted to the smart glass 100 by the main control unit 313 through the first communication unit 311 (S23), the glass control unit 130 of the smart glass 100 is glass The real-time conversion fluorescent image received through the communication unit 140 is displayed on the transparent display unit 110 (S12).
상기와 같이 실시간 변환 형광 영상의 투명 디스플레이부(110)에 표시되면, 집도의는 투명 디스플레이부(110)에 표시된 실시간 변환 형광 영상을 보면서 투명 디스플레이부(110) 너머의 실제 환자의 수술 부위를 보게 됨으로써, 환자의 실제 수술 부위에 투명 디스플레이부(110)에 표시된 실시간 변환 형광 영상이 오버랩된 것으로 시각적으로 인식하게 됨으로써, 환자의 실제 수술 부위에 컬러의 형광 물질이 표지된 것과 같은 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.When displayed on the transparent display unit 110 of the real-time conversion fluorescence image as described above, by looking at the real-time conversion fluorescence image displayed on the transparent display unit 110 to see the surgical site of the actual patient over the transparent display unit 110 By visually recognizing that the real-time converted fluorescence image displayed on the transparent display unit 110 is overlapped on the actual surgical site of the patient, the same effect as that of fluorescent colored material is labeled on the actual surgical site of the patient is obtained. do.
도 7의 (a)는 투명 디스플레이부(110)에 실시간 변환 형광 영상이 표시되지 않았을 때 집도의의 눈에 보이는 환자의 수술 부위이고, 도 7의 (b)는 투명 디스플레이부(110)에 표시되는 실시간 변환 형광 영상이고, 도 7의 (c)는 투명 디스플레이부(110)에 실시간 변환 형광 영상이 표시된 상태에서 집도의의 눈에 보이는 환자의 수술 부위이다. 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 집도의는 환자의 수술 부위에 형광 물질이 실제 표시된 것과 같은 느낌으로 수술을 진행할 수 있게 되어, 수술실에 비치된 모니터의 화면을 보면서 수술을 진행하였던 기존의 방식에서 오는 불편함을 해소할 수 있게 된다.FIG. 7A illustrates a surgical site of a patient who is visible when a real-time conversion fluorescence image is not displayed on the transparent display unit 110, and FIG. 7B is displayed on the transparent display unit 110. It is a real-time conversion fluorescence image, Figure 7 (c) is a surgical site of the patient visible to the eye of the patient in the state in which the real-time conversion fluorescence image is displayed on the transparent display 110. As shown in (c) of FIG. 7, the surgeon is able to proceed with the operation as if the fluorescent material is actually displayed on the surgical site of the patient, while performing the operation while watching the screen of the monitor provided in the operating room. The inconvenience of coming out of the way can be eliminated.
또한, 수술 중에 집도의가 움직이더라도, 집도의의 움직임에 따라 변하는 집도의의 시선이 가시광 카메라(120)에 의해 촬영된 가시광 영상에 기초하여 근적외선 형광 영상이 보정됨으로써, 근적외선 형광 영상의 보다 정확한 표시가 가능하게 된다.In addition, even if the gimmick moves during surgery, the gaze of the gimmick that changes according to the movement of the gimmick is corrected based on the visible light image taken by the visible light camera 120, thereby enabling more accurate display of the near infrared fluorescence image. do.
여기서, 메인 제어부(313)는 S22 단계에서 생성된 실시간 변환 형광 영상과, 가시광 영상은 서로 정합하여, 수술 현장에 설치된 현장 디스플레이부(320)에 표시함으로써, 수술 현장의 다른 인력이나 집도의가 부가적으로 이를 확인하도록 마련될 수 있다.Here, the main control unit 313 matches the real-time converted fluorescence image generated in step S22 and the visible light image with each other and displays them on the field display unit 320 installed at the surgery site, whereby other personnel or assistants at the surgery site are additionally added. It may be prepared to check this.
또한, 전술한 실시예들에서는 근적외선 광원(220)이, 도 2에 도시된 바와 같이 헤드 마운트 형태의 근적외선 촬영 모듈(200)에 설치되는 것을 예로 하고 있으나, 근적외선 촬영 모듈(200) 외부, 예를 들어, 수술실 내부에 특정 공간에 설치될 수도 있다.In addition, in the above-described embodiments, the near-infrared light source 220 is installed in the near-infrared imaging module 200 of the head mounted type as shown in FIG. 2, but the outside of the near-infrared imaging module 200 is an example. For example, it may be installed in a specific space inside the operating room.
이하에서는, 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템 및 수술 지원 영상 제공 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a smart glass system and a method for providing a surgical support image for providing a surgical support image according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 12.
도 8는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 글라스 시스템은 스마트 글라스(1000) 및 영상 처리 모듈(3100)을 포함한다.8 is a view showing the configuration of a smart glass system for providing a surgical support image according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the smart glass system according to the second embodiment of the present invention includes a smart glass 1000 and an image processing module 3100.
스마트 글라스(1000)는 도 8에 도시된 바와 같이, 집도의가 착용 가능한 안경 형태로 마련된다. 즉, 스마트 글라스(1000)는 뼈대를 이루는 글라스 프레임(1500)과, 글라스 프레임(1500)의 착용시 사람의 눈 전방에 위치하도록 글라스 프레임(1500)에 고정되는 렌즈(1600)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, the smart glass 1000 is provided in the form of glasses that can be worn by a zip doctor. That is, the smart glass 1000 may include a glass frame 1500 that forms a skeleton and a lens 1600 that is fixed to the glass frame 1500 to be positioned in front of the human eye when the glass frame 1500 is worn. .
또한, 스마트 글라스(1000)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 투명 디스플레이부(1100), 근적외선 카메라 및 글라스 통신부(1400)를 포함한다. 여기서, 스마트 글라스(1000)는 투명 디스플레이부(1100), 근적외선 카메라 및 글라스 통신부(1400) 각각의 기능을 제어하는 글라스 제어부(1300)를 포함할 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 9, the smart glass 1000 includes a transparent display unit 1100, a near infrared camera, and a glass communication unit 1400. Here, the smart glass 1000 may include a glass control unit 1300 for controlling the functions of the transparent display unit 1100, the near infrared camera, and the glass communication unit 1400.
투명 디스플레이부(1100)는 투명한 재질로 마련되는데 표면에 영상을 표시한다. 본 발명의 제2 실시예에서는 투명 디스플레이부(1100)가 스마트 글라스(1000)를 구성하는 렌즈(1600) 전체로 구성되는 것을 에로 하나, 렌즈(1600)의 일부 영역에만 투명 디스플레이가 마련될 수 있음은 물론이다.The transparent display unit 1100 is made of a transparent material and displays an image on the surface. According to the second embodiment of the present invention, the transparent display unit 1100 is composed of the entire lens 1600 constituting the smart glass 1000, but only a part of the lens 1600 may be provided with the transparent display. Of course.
이와 같은 투명 디스플레이부(1100)의 구성에 따라 집도의가 스마트 글라스(1000)를 착용한 상태나 투명 디스플레이부(1100)에 영상이 표시된 상태에서도 투명 디스플레이부(1100)를 투과하여 들어오는 실제 영상, 즉 집도의의 눈으로 보는 실제 영상을 투명 디스플레이부(1100)에 표시되는 영상과 함께 볼 수 있게 된다. 즉, 투명 디스플레이부(1100)에 영상이 표시되는 경우, 투명 디스플레이부(1100)에 표시된 영상이 실제 영상에 오버랩되어 표시되는 효과를 얻을 수 있게 된다.According to the configuration of the transparent display unit 1100, even if the wearer wears the smart glass 1000 or the image is displayed on the transparent display unit 1100, the actual image passing through the transparent display unit 1100, that is, The actual image viewed by the eye of the house may be viewed together with the image displayed on the transparent display unit 1100. That is, when an image is displayed on the transparent display unit 1100, an image displayed on the transparent display unit 1100 overlaps an actual image, thereby obtaining an effect.
근적외선 카메라는 스마트 글라스(1000)에 설치되어 환자의 수술 부위의 근적외선 형광 영상을 촬영한다. 여기서, 글라스 제어부(1300)는 근적외선 카메라에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상을 글라스 통신부(1400)를 통해 영상 처리 모듈(3100)로 전송한다.The near infrared camera is installed in the smart glass 1000 to take a near infrared fluorescence image of the surgical site of the patient. Here, the glass controller 1300 transmits the near infrared fluorescence image captured by the near infrared camera to the image processing module 3100 through the glass communication unit 1400.
본 발명의 제2 실시예에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 근적외선 카메라가 집도의가 스마트 글라스(1000)를 착용할 때 집도의의 시선에 대응하는 위치를 촬영 가능한 위치에 설치되는 것을 예로 한다.In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, it is assumed that the near-infrared camera is installed at a position capable of photographing a position corresponding to the gaze of the gimmick when the gimmick wears the smart glass 1000.
상기와 같은 구성에 다라, 글라스 제어부(1300)는 근적외선 카메라를 통해 촬영된 근적외선 형광 영상을 실시간으로 글라스 통신부(1400)를 통해 영상 처리 모듈(3100)로 전송하고, 영상 처리 모듈(3100)로부터 전송되어 글라스 통신부(1400)를 통해 수신되는 후술할 실시간 변환 형광 영상을 투명 디스플레이부(1100)를 통해 표시하게 되는데 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.According to the above configuration, the glass control unit 1300 transmits the near-infrared fluorescent image captured by the near infrared camera in real time to the image processing module 3100 through the glass communication unit 1400, and transmits the image from the image processing module 3100. The real-time conversion fluorescent image to be described later received through the glass communication unit 1400 is displayed on the transparent display unit 1100, which will be described later.
한편, 영상 처리 모듈(3100)은 스마트 글라스(1000)로부터 전송되는 근적외선 형광 영상을 처리하여 스마트 글라스(1000)의 투명 디스플레이부(1100)에 표시될 실시간 변환 형광 영상을 생성한다.Meanwhile, the image processing module 3100 processes the near-infrared fluorescent image transmitted from the smart glass 1000 to generate a real-time converted fluorescent image to be displayed on the transparent display unit 1100 of the smart glass 1000.
본 발명의 제2 실시예에서는 영상 처리 모듈(3100)과 현장 디스플레이부(3200)가, 도 8에 도시된 바와 같이, 컴퓨터와 같은 정보처리장치(3000)로 구성되는 것을 예로 한다. 도 10는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 처리 모듈(3100)의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 10를 참조하여 설명하면, 영상 처리 모듈(3100)은 통신부(3110), 영상 처리부(3140), 및 메인 제어부(3130)를 포함할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, the image processing module 3100 and the field display unit 3200 are configured as an information processing apparatus 3000 such as a computer. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing module 3100 according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the image processing module 3100 may include a communication unit 3110, an image processing unit 3140, and a main control unit 3130.
통신부(3110)는 스마트 글라스(1000)의 글라스 통신부(1400)와 무선 통신을 통해 연결되어 스마트 글라스(1000)로부터 전송되는 근적외선 형광 영상을 수신하고, 스마트 글라스(1000)로 실시간 변환 형광 영상을 전송한다. 여기서, 통신부(3110)는 글라스 통신부(1400)와 무선 통신, 예를 들어, TCP/IP를 기반으로 하는 Wi-Fi나 블루투스 통신을 통해 상호 연결될 수 있다.The communication unit 3110 is connected to the glass communication unit 1400 of the smart glass 1000 through wireless communication to receive a near-infrared fluorescent image transmitted from the smart glass 1000, and transmits a real-time converted fluorescent image to the smart glass 1000. do. Here, the communication unit 3110 may be connected to the glass communication unit 1400 through wireless communication, for example, Wi-Fi or Bluetooth communication based on TCP / IP.
영상 처리부(3140)는 글라스 통신부(1400)를 통해 수시되는 근적외선 형광 영상을 처리하여, 실시간 변환 형광 영상을 생성한다. 그리고, 영상 처리부(3140)에 의해 생성된 실시간 변환 형광 영상은 글라스 통신부(1400)를 통해 스마트 글라스(1000)로 전송된다.The image processor 3140 processes the near-infrared fluorescent image received through the glass communication unit 1400 to generate a real-time converted fluorescent image. The real-time converted fluorescence image generated by the image processor 3140 is transmitted to the smart glass 1000 through the glass communication unit 1400.
여기서, 메인 제어부(3130)는 영상 처리부(3140)가 기 등록된 기준 정보에 기초하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하도록 영상 처리부(3140)를 제어하는데, 이하에서는 영상 처리부(3140)가 실시간 변환 영상을 생성하는 방법에 대해 설명한다.Here, the main controller 3130 controls the image processor 3140 such that the image processor 3140 generates a real-time converted fluorescent image based on pre-registered reference information. Hereinafter, the image processor 3140 may convert the real-time converted image. How to create.
영상 처리부(3140)는 스마트 글라스(1000)로부터 전송되는 근적외선 형광 영상의 촬영 방향 및 사이즈 중 적어도 하나를 기준 영상에 기초하여 실시간 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성한다.The image processor 3140 generates a real-time converted fluorescence image by real-time converting at least one of the photographing direction and size of the near infrared fluorescence image transmitted from the smart glass 1000 based on the reference image.
상술한 바와 같이, 근적외선 카메라는 집도의의 눈의 주시 방향에 대응하도록 스마트 글라스(1000)에 설치되는데, 이와 같은 위치의 근적외선 카메라의 위치에 따라 근적외선 카메라는 집도의의 눈의 주시 방향과 동일한 주시 방향으로 근적외선 형광 영상을 촬영하게 되며, 근적외선 카메라에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상은 집도의가 바로 보는 실제 영상과 주시 방향이 일치하게 된다.As described above, the near-infrared camera is installed in the smart glass 1000 so as to correspond to the direction of eye gaze of the house, and according to the position of the near-infrared camera of this position, the near-infrared camera is in the same direction of gaze as the eye of the house of the house. The near-infrared fluorescence image is taken, and the near-infrared fluorescence image photographed by the near-infrared camera coincides with the direction of gaze and the actual image seen by the surgeon.
따라서, 근적외선 카메라에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상에서 근적외선 형광 염료에 의해 나타나는 영상 부분(이하, '형광 이미지'이라 함)의 사이즈를 조절하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하고, 이를 스마트 글라스(1000)의 투명 디스플레이부(1100)에 표시하게 되면, 집도의의 시야에 실시간 변환 영상이 오버랩되어 환자의 수술 부위에 형광 물질이 표시되는 효과를 나타낼 수 있게 된다.Accordingly, a real-time conversion fluorescence image is generated by adjusting the size of an image portion (hereinafter referred to as a 'fluorescent image') represented by the near infrared fluorescent dye in the near infrared fluorescence image photographed by the near infrared camera, which is determined by the smart glass 1000. When the display is displayed on the transparent display unit 1100, the real-time conversion image overlaps the field of view of the gyro, and the fluorescent material may be displayed on the surgical site of the patient.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 처리 모듈(3100)은 실시간 변환 영상의 생성을 위해, 형광 마커와 기 등록된 기준 정보를 이용하는 것을 예로 한다.Here, the image processing module 3100 according to the second embodiment of the present invention uses a fluorescent marker and pre-registered reference information to generate a real-time converted image.
형광 마커는 환자의 수술 부위 주변에 근적외선 카메라에 의해 촬영 가능한 위치에 배치된다. 본 발명의 제2 실시예에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 3개의 형광 마커가 기하학적 구조, 예를 들어 삼각형 구조로 배치되는 것을 예로 하고 있다.The fluorescent marker is placed at a position that can be photographed by a near infrared camera around the surgical site of the patient. In the second embodiment of the present invention, as shown in Fig. 11, three fluorescent markers are arranged in a geometric structure, for example, a triangular structure.
영상 처리부(3140)는 근적외선 형광 영상으로부터 형광 마커를 추출하고, 추출된 형광 마커와 기준 정보를 비교하여 근적외선 형광 영상, 즉 상술한 형광 이미지의 사이즈를 실시간으로 변환하게 된다. 여기서, 기준 정보는 형광 마커로부터 상이한 거리에서 활영된 영상으로부터 각각 추출된 형광 마커에 대해 적어도 8 이상의 기준 마커 정보를 포함할 수 있다.The image processor 3140 extracts the fluorescent marker from the near infrared fluorescence image and compares the extracted fluorescent marker with reference information to convert the size of the near infrared fluorescence image, that is, the above-described fluorescent image in real time. Here, the reference information may include at least 8 reference marker information for the fluorescent markers extracted from the image, which is drawn at different distances from the fluorescent marker.
보다 구체적으로 설명하면, 집도의가 수술 전 스마트 클라스를 착용한 상태에서 환자의 수술 부위 주변에 배치된 형광 마커를 가까운 거리에서 한번 촬영하게 되면, 영상 처리부(3140)는 스마트 글라스(1000)로부터 전송된 영상에서 형광 이미지를 추출하고 이를 스마트 플라스에 전송하여 투명 디스플레이부(1100)에 표시되도록 한다.In more detail, when the surgeon photographs the fluorescent marker disposed around the surgical site of the patient at a close distance while wearing the smart class before surgery, the image processor 3140 is transmitted from the smart glass 1000. The fluorescent image is extracted from the image and transmitted to the smart plastic to be displayed on the transparent display unit 1100.
이 경우, 형광 이미지가 수술 부위와 오버랩된 상태로 표시되는데, 집도의가 현 위치에서 형광 이미지가 실제 사이즈로 오버랩되는지 확인하면서 형광 이미지의 사이즈를 조절하게 되고, 최종적으로 확정된 형광 이미지의 사이즈와 추출된 형광 마커의 사이즈 또는 형광 마커 간의 거리가 하나의 기준 마커 정보(이하, '제1 기준 마커 정보'라 함)로 설정된다.In this case, the fluorescence image is displayed in the state overlapping with the surgical site, and the gynecologist adjusts the size of the fluorescence image while checking whether the fluorescence image overlaps with the actual size at the current position, and finally the size and extraction of the finally determined fluorescence image The size of the fluorescent marker or the distance between the fluorescent markers is set as one reference marker information (hereinafter referred to as 'first reference marker information').
그리고, 집도의가 제1 기준 마커 정보의 생성을 위해 촬영한 거리와 상이한 거리, 예를 들어 좀 더 떨어진 거리에 위치한 상태에서 근적외선 카메라가 촬영하게 되면, 영상 처리부(3140)는 제1 기준 마커 정보의 생성시와 동일한 방법으로 다른 하나의 기준 마커 정보(이하, '제2 기준 마커 정보'라 함)를 생성하여 설정하게 된다.In addition, when the near infrared camera is photographed in a state where the gyro is located at a distance different from the distance photographed for generating the first reference marker information, for example, a distance further apart, the image processor 3140 may determine the first reference marker information. Another reference marker information (hereinafter referred to as 'second reference marker information') is generated and set in the same manner as the generation.
도 12의 (a)는 형광 마커와 가까운 거리에서 촬영한 영상의 예이고, 도 12의 (b)는 형광 마커와 좀 더 먼 거리에서 촬영한 영상의 예를 나타낸 것이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 가까운 거리에서 촬영된 영상에서 형광 마커의 사이즈는 커지거나 형광 마커 간의 거리는 길어지고, 먼 거리에서 촬영된 형광 마커의 사이즈는 작아지거나 형광 마커 간의 거리는 가까워진다.FIG. 12A illustrates an example of an image photographed at a close distance from the fluorescent marker, and FIG. 12B illustrates an example image captured at a farther distance from the fluorescent marker. As shown in FIG. 12, the size of the fluorescent marker in the image photographed at a close distance is increased or the distance between the fluorescent markers is increased, and the size of the fluorescent marker photographed at a long distance is decreased or the distance between the fluorescent markers is closer.
이와 같은 형광 마커에 대한 정보와 해당 정보에서의 형광 이미지의 사이즈가 결정되어 기준 정보로 등록되면, 이후 수술 과정에서 근적외선 카메라에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상에서 형광 마커를 추출하고, 형광 마커의 사이즈나 형광 마커 간의 거리를 제1 기준 마커 정보 및 제2 기준 마커 정보와 비교하게 되면 근적외선 형광 영상 내의 표적 이미지, 즉 형광 이미지의 사이즈가 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 마커 정보와 제2 기준 마커 정보 내의 형광 마커 간의 거리의 범위 내에 근적외선 형광 영상에서 추출된 형광 마커 간의 거리가 위치하게 되면 해당 거리의 비율에 따라 근적외선 형광 영상 내의 형광 이미지의 사이즈로 선형적으로 조절이 가능하게 된다.When the information on the fluorescent marker and the size of the fluorescent image in the corresponding information are determined and registered as reference information, the fluorescent marker is extracted from the near-infrared fluorescent image taken by the near-infrared camera during the surgical procedure, and the size of the fluorescent marker When the distance between the fluorescent markers is compared with the first reference marker information and the second reference marker information, the size of the target image, that is, the fluorescent image, in the near infrared fluorescent image may be determined. For example, when the distance between the fluorescent markers extracted from the near infrared fluorescence image is located within the range between the distance between the fluorescent markers in the first reference marker information and the second reference marker information, the fluorescent image in the near infrared fluorescence image is determined according to the ratio of the corresponding distance. Size can be adjusted linearly.
즉, 영상 처리부(3140)는 근적외선 형광 영상으로부터 추출된 형광 마커의 기하학적 구조의 변화, 예를 들어, 형광 마커의 사이즈의 변화나 형광 마커 간의 거리의 변화와 기준 마커 정보를 비교하여 근적외선 카메라와 수술 부위까지의 거리를 검출하게 되고, 이를 통해 근적외선 형광 영상의 사이즈를 실시간으로 변환하여 실시관 변환 형광 영상을 생성하게 된다.That is, the image processor 3140 compares the change in the geometrical structure of the fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image, for example, the change in the size of the fluorescent marker, the change in the distance between the fluorescent markers, and the reference marker information. The distance to the site is detected, and through this, the size of the near-infrared fluorescent image is converted in real time to generate a canal tube converted fluorescent image.
이하에서는, 도 11 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 글라스(1000)를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for providing a surgery support image using a smart glass 1000 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 7.
집도의가 스마트 글라스(1000)를 착용한 상태에서, 상술한 바와 같은 기준 정보의 등록 과정을 진행한다. 이 때, 환자의 수술 부위 주변에는 도 12에 도시된 바와 같이, 3개의 형광 마커가 배치되는 것을 예로 한다.In the state where the gynecologist wears the smart glass 1000, the registration process of the reference information as described above is performed. In this case, as shown in FIG. 12, three fluorescent markers are disposed around the surgical site of the patient.
먼저, 제1 거리, 예를 들어 형광 마커에 가까운 거리에서 스마트 글라스(1000)의 근적외선 카메라가 형광 마커가 포함되도록 영상을 촬영하게 되면(S50), 촬영된 근적외선 이미지(이하, '제1 근적외선 이미지'라 함)가 글라스 통신부(1400)를 통해 영상 처리 모듈(3100)로 전송된다. 여기서, 근적외선 카메라에 의해 촬영되는 제1 근적외선 이미지는 한 장의 이미지일 수 있고, 실시간 영상일 수 있으며, 근적외선 이미지라는 표현에 의해 한 장의 이미지로 국한되지 않음은 물론이다.First, when the near-infrared camera of the smart glass 1000 captures an image to include the fluorescent marker at a first distance, for example, a distance close to the fluorescent marker (S50), the captured near-infrared image (hereinafter, 'first near-infrared image'). 'Is transmitted to the image processing module 3100 through the glass communication unit 1400. Here, the first near-infrared image photographed by the near-infrared camera may be one image, may be a real-time image, and is not limited to one image by the expression of near-infrared image.
그런 다음, 영상 처리 모듈(3100)의 영상 처리부(3140)는 제1 근적외선 이미지로부터 형광 마커와 형광 이미지, 즉, 근적외선 형광 염료에 의해 표시된 영상 부분을 추출한다(S61). 그리고, 영상 처리부(3140)는 형광 마커에 대한 정보, 예를 들어 사이즈나 마커 간의 거리에 대한 정보와, 상술한 바와 같이, 집도의가 투명 디스플레이부(1100)에 표시된 형광 이미지의 사이즈를 조절하면서 최종적으로 확정된 형광 이미지의 사이즈에 대한 정보를 포함하는 제1 기준 마커 정보를 설정하게 된다(S62).Next, the image processor 3140 of the image processing module 3100 extracts an image portion indicated by a fluorescent marker and a fluorescent image, that is, a near infrared fluorescent dye from the first near infrared image (S61). In addition, the image processor 3140 may adjust information about the fluorescent marker, for example, information about a size or a distance between the markers and the size of the fluorescent image displayed on the transparent display unit 1100 as described above. First reference marker information including information on the size of the determined fluorescent image is set (S62).
마찬가지로, 제2 거리, 예를 들어 형광 마커에서 좀 더 떨어진 거리에서 스마트 글라스(1000)의 근적외선 카메라가 형광 마커가 포함되도록 영상을 촬영하게 되면(S51), 촬영된 근적외선 이미지(이하, '제2 근적외선 이미지'라 함)가 글라스 통신부(1400)를 통해 영상 처리 모듈(3100)로 전송된다. 여기서, 근적외선 카메라에 의해 촬영되는 제2 근적외선 이미지는 한 장의 이미지일 수 있고, 실시간 영상일 수 있으며, 근적외선 이미지라는 표현에 의해 한 장의 이미지로 국한되지 않음은 물론이다.Similarly, when the near infrared camera of the smart glass 1000 captures an image to include the fluorescent marker at a second distance, for example, a distance further from the fluorescent marker (S51), the captured near infrared image (hereinafter, 'second' The NIR image is transmitted to the image processing module 3100 through the glass communication unit 1400. Here, the second near infrared image captured by the near infrared camera may be a single image, may be a real time image, and is not limited to a single image by the expression of near infrared image.
그런 다음, 영상 처리 모듈(3100)의 영상 처리부(3140)는 제2 근적외선 이미지로부터 형광 마커와 형광 이미지, 즉, 근적외선 형광 염료에 의해 표시된 영상 부분을 추출한다(S63). 그리고, 영상 처리부(3140)는 형광 마커에 대한 정보, 예를 들어 사이즈나 마커 간의 거리에 대한 정보와, 상술한 바와 같이, 집도의가 투명 디스플레이부(1100)에 표시된 형광 이미지의 사이즈를 조절하면서 최종적으로 확정된 형광 이미지의 사이즈에 대한 정보를 포함하는 제2 기준 마커 정보를 설정함으로써(S64), 제1 기준 마커 정보와 제2 기준 마커 정보가 기준 정보로 등록된다.Next, the image processor 3140 of the image processing module 3100 extracts an image portion indicated by a fluorescent marker and a fluorescent image, that is, a near infrared fluorescent dye, from the second near infrared image (S63). In addition, the image processor 3140 may adjust information about the fluorescent marker, for example, information about a size or a distance between the markers and the size of the fluorescent image displayed on the transparent display unit 1100 as described above. By setting second reference marker information including information on the size of the fluorescent image determined as (S64), the first reference marker information and the second reference marker information are registered as the reference information.
상기와 같은 기준 정보의 등록 과정이 완료되면, 집도의가 실제 집도를 하는 과정에서 근적외선 카메라가 근적외선 형광 영상을 실시간으로 촬영하게 되고(S52), 촬영된 근적외선 형광 영상이 실시간으로 영상 처리 모듈(3100)로 전송된다.When the registration process of the above-mentioned reference information is completed, the near-infrared camera captures the near-infrared fluorescence image in real time in the process of performing the actual concentrating (S52), and the captured near-infrared fluorescence image is real-time image processing module 3100. Is sent to.
그리고, 영상 처리 모듈(3100)의 영상 처리부(3140)는 근적외선 형광 영상으로부터 형광 마커와, 근적외선 형광 영상, 즉 근적외선 형광 염료에 의해 표시되는 형광 이미지를 추출하고(S65), 제1 기준 마커 정보 및 제2 기준 마커 정보와 추출된 형광 마커와의 비교를 통해 형광 이미지의 사이즈를 조절하여 근적외선 형광 영상을 변환하여(S66), 실시간 변환 형광 영상을 생성하게 된다(S67).The image processor 3140 of the image processing module 3100 extracts a fluorescent marker and a fluorescence image displayed by a near infrared fluorescence image, that is, a near infrared fluorescence dye from the near infrared fluorescence image (S65), and the first reference marker information and By comparing the second reference marker information and the extracted fluorescent marker, the size of the fluorescent image is adjusted to convert the near-infrared fluorescent image (S66), thereby generating a real-time converted fluorescent image (S67).
상기와 같이, 실시간으로 생성되는 실시간 변환 형광 영상은 스마트 글라스(1000)로 전송되고, 스마트 글라스(1000)의 투명 디스플레이부(1100)에 실시간 변환 형광 영상이 표시됨으로써(S53), 집도의는 투명 디스플레이부(1100)에 표시된 실시간 변환 형광 영상을 보면서 투명 디스플레이부(1100) 너머의 실제 환자의 수술 부위를 보게 됨으로써, 환자의 실제 수술 부위에 투명 디스플레이부(1100)에 표시된 실시간 변환 형광 영상이 오버랩된 것으로 시각적으로 인식하게 됨으로써, 환자의 실제 수술 부위에 컬러의 형광 물질이 표지된 것과 같은 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.As described above, the real-time conversion fluorescence image generated in real time is transmitted to the smart glass 1000, the real-time conversion fluorescence image is displayed on the transparent display unit 1100 of the smart glass 1000 (S53), so that the collection of the transparent display By looking at the real-time conversion fluorescence image displayed on the unit 1100, the real patient's surgery area beyond the transparent display unit 1100 is seen, whereby the real-time conversion fluorescence image displayed on the transparent display unit 1100 overlaps the actual operation site of the patient. By visual recognition, the same effect can be obtained as the colored fluorescent substance is labeled on the actual surgical site of the patient.
또한, 수술 중에 집도의가 움직이더라도, 집도의의 움직임에 따라 변하는 집도의와 수술 부위 간의 거리에 의해 형광 이미지의 사이즈가 달라지더라도 형광 마커에 기초하여 근적외선 형광 영상이 보정됨으로써, 근적외선 형광 영상의 보다 정확한 표시가 가능하게 된다.In addition, even if the surgeon moves during operation, even if the size of the fluorescent image varies depending on the distance between the surgeon and the surgical site, which is changed according to the movement of the surgeon, the near-infrared fluorescence image is corrected on the basis of the fluorescent marker, thereby more accurately displaying the near-infrared fluorescent image Becomes possible.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although some embodiments of the invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made to the embodiment without departing from the spirit or spirit of the invention. . It is intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.
[부호의 설명][Description of the code]
100,1000 : 스마트 글라스 110,1100 : 투명 디스플레이부100,1000: smart glass 110,1100: transparent display unit
120 : 가시광 카메라 130,1300 : 글라스 제어부120: visible light camera 130,1300: glass control unit
140,1400 : 글라스 통신부 150,1500 : 글라스 프레임140,1400: glass communication unit 150,1500: glass frame
160,1600 : 렌즈 200 : 근적외선 촬영 모듈160,1600: Lens 200: NIR module
210 : 근적외선 카메라 220 : 근적외선 광원210: near infrared camera 220: near infrared light source
230 : 모듈 통신부 300,3000 : 정보처리장치230: module communication unit 300, 3000: information processing device
310,3100 : 영상 처리 모듈 311 : 제1 통신부310,3100: image processing module 311: first communication unit
312 : 제2 통신부 3110 : 통신부312: second communication unit 3110: communication unit
313,3130 : 메인 제어부 3140 : 영상 처리부313,3130: main control unit 3140: image processing unit
314 : 영상 정합부 320,3200 : 현장 디스플레이부314: image matching unit 320, 3200: field display unit
집도의가 수술 부위를 형광 영상을 통해 보다 정확하게 확인할 수 있는 수술 지원 영상을 제공하는 분야에 적용된다.The surgeon is applied to the field of providing surgical support images that can more accurately identify the surgical site through fluorescence images.

Claims (18)

  1. 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템에 있어서,In the smart glass system that provides a surgical support image,
    영상 처리 모듈과,An image processing module,
    영상이 표시되는 투명 디스플레이부와, 가시광 카메라와, 상기 가시광 카메라에 의해 촬영된 가시광 영상을 무선 통신을 통해 상기 영상 처리 모듈로 전송하는 글라스 통신부를 갖는 스마트 글라스와,A smart glass having a transparent display unit for displaying an image, a visible light camera, a glass communication unit for transmitting a visible light image captured by the visible light camera to the image processing module through wireless communication;
    근적외선 카메라와, 상기 근적외선 카메라 모듈에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상을 상기 영상 처리 모듈로 전송하는 모듈 통신부를 갖는 근적외선 촬영 모듈을 포함하고;A near infrared imaging module having a near infrared camera and a module communication unit for transmitting a near infrared fluorescence image photographed by the near infrared camera module to the image processing module;
    상기 영상 처리 모듈은The image processing module
    상기 가시광 영상에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상을 상기 가시광 영상의 촬영 방향 및 사이즈 중 적어도 하나로 실시간으로 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하고, 상기 실시간 변환 형광 영상을 상기 스마트 글라스로 전송하며;Converting the near-infrared fluorescent image into at least one of a direction and a size of the visible light image based on the visible light image in real time to generate a real-time converted fluorescent image, and transmitting the real-time converted fluorescent image to the smart glass;
    상기 스마트 글라스의 상기 투명 디스플레이부에는 상기 글라스 통신부를 통해 수신되는 상기 실시간 변환 형광 영상이 표시되어, 상기 스마트 글라스를 착용한 집도의의 시야에 상기 실시간 변환 형광 영상이 오버랩되는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.The real-time conversion fluorescence image received through the glass communication unit is displayed on the transparent display unit of the smart glass, the operation support image, characterized in that the real-time conversion fluorescence image overlaps the field of view of the house wearing the smart glass. Providing smart glass system.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    환자의 수술 부위 주변의 상기 근적외선 카메라 및 상기 가시광 카메라에 의해 촬영 가능한 위치에는 적어도 3개의 컬러 형광 마커가 기하학적 구조로 배치되고;At least three color fluorescent markers are arranged in a geometric structure at a position photographable by the near infrared camera and the visible light camera around a surgical site of a patient;
    상기 영상 처리 모듈은The image processing module
    상기 가시광 영상 및 상기 근적외선 형광 영상으로부터 각각 상기 컬러 형광 마커를 추출하고;Extracting the color fluorescent markers from the visible light image and the near infrared fluorescence image, respectively;
    상기 근적외선 형광 영상으로부터 추출된 상기 컬러 형광 마커의 위치가 상기 가시광 영상으로부터 추출된 상기 컬러 형광 마커의 위치에 겹쳐지도록 상기 근적외선 형광 영상을 변환하여 상기 실시간 변환 형광 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.And generating the real-time converted fluorescence image by converting the near infrared fluorescence image so that the position of the color fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image overlaps with the position of the color fluorescent marker extracted from the visible light image. Smart glass system that provides video.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 근적외선 촬영 모듈은 집도의가 머리에 착용 가능한 헤드 마운트 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.The near-infrared imaging module is a smart glass system for providing a surgical support image, characterized in that the gynecologist is provided in the form of a head mount that can be worn on the head.
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 근적외선 촬영 모듈은 상기 근적외선 카메라에 의한 상기 근적외선 형광 영상의 촬영이 가능하게 근적외선을 조사하는 근적외선 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.The near-infrared photographing module further includes a near-infrared light source for irradiating near-infrared light to enable the near-infrared fluorescence image to be captured by the near-infrared camera.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 가시광 카메라는 상기 스마트 글라스를 착용할 때 집도의의 시선에 대응하는 위치를 촬영 가능하게 상기 스마트 글라스에 설치되는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.The visible light camera is a smart glass system for providing a surgical support image, characterized in that installed in the smart glass to be photographed the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
  6. 영상이 표시되는 투명 디스플레이부와, 가시광 카메라와, 글라스 통신부를 갖는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 있어서,In the surgical support image providing method using a smart glass having a transparent display unit, an visible light camera and a glass communication unit, the image is displayed,
    (a) 상기 가시광 카메라에 의해 가시광 영상이 실시간으로 촬영되는 단계와;(a) photographing a visible light image in real time by the visible light camera;
    (b) 상기 가시광 영상이 상기 글라스 통신부를 통해 영상 처리 모듈로 전송되는 단계와;(b) transmitting the visible light image to the image processing module through the glass communication unit;
    (c) 근적외선 카메라에 의해 근적외선 형광 영상이 촬영되는 단계와;(c) photographing a near infrared fluorescence image by a near infrared camera;
    (d) 상기 근적외산 형광 영상이 상기 영상 처리 모듈로 전송되는 단계와;(d) transmitting the near infrared acid fluorescence image to the image processing module;
    (e) 상기 영상 처리 모듈에서 상기 가시광 영상에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상이 상기 가시광 영상의 촬영 방향 및 사이즈 중 적어도 하나로 실시간으로 변환되어 실시간 변환 형광 영상이 생성되는 단계와;(e) converting the near-infrared fluorescent image in real time to at least one of a direction and a size of the visible light image based on the visible light image in the image processing module to generate a real-time converted fluorescent image;
    (f) 상기 실시간 변환 형광 영상이 상기 영상 처리 모듈로부터 상기 스마트 글라스로 전송되는 단계와;(f) transmitting the real-time converted fluorescence image from the image processing module to the smart glass;
    (g) 상기 스마트 글라스의 상기 투명 디스플레이부에는 상기 글라스 통신부를 통해 수신되는 상기 실시간 변환 형광 영상이 표시되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법.(g) displaying the real-time conversion fluorescence image received through the glass communication unit on the transparent display unit of the smart glass.
  7. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    환자의 수술 부위 주변의 상기 근적외선 카메라 및 상기 가시광 카메라에 의해 촬영 가능한 위치에는 적어도 3개의 컬러 형광 마커가 기하학적 구조로 배치되고;At least three color fluorescent markers are arranged in a geometric structure at a position photographable by the near infrared camera and the visible light camera around a surgical site of a patient;
    상기 (e) 단계는Step (e) is
    (e1) 상기 가시광 영상 및 상기 근적외선 형광 영상으로부터 각각 상기 컬러 형광 마커를 추출하는 단계와;(e1) extracting the color fluorescent markers from the visible light image and the near infrared fluorescence image, respectively;
    (e2) 상기 근적외선 형광 영상으로부터 추출된 상기 컬러 형광 마커의 위치가 상기 가시광 영상으로부터 추출된 상기 컬러 형광 마커의 위치에 겹쳐지도록 상기 근적외선 형광 영상을 변환하여 상기 실시간 변환 형광 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법.(e2) generating the real-time converted fluorescence image by converting the near infrared fluorescence image so that the position of the color fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image overlaps with the position of the color fluorescent marker extracted from the visible light image Surgical support image providing method using a smart glass, characterized in that.
  8. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 근적외선 카메라는 집도의가 머리에 착용 가능한 헤드 마운트 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법.The near-infrared camera is a surgical support image providing method using a smart glass, characterized in that the gynecologist is provided in the form of a head mount that can be worn on the head.
  9. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 가시광 카메라는 상기 스마트 글라스를 착용할 때 집도의의 시선에 대응하는 위치를 촬영 가능하게 상기 스마트 글라스에 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법.The visible light camera is a surgical support image providing method using a smart glass, characterized in that installed in the smart glass to be photographed to the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
  10. 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템에 있어서,In the smart glass system that provides a surgical support image,
    영상 처리 모듈과,An image processing module,
    영상이 표시되는 투명 디스플레이부와, 근적외선 카메라와, 상기 근전외선 카메라 모듈에 의해 촬영된 근적외선 형광 영상을 상기 영상 처리 모듈로 전송하는 글라스 통신부를 갖는 스마트 글라스를 포함하고;A smart glass having a transparent display unit for displaying an image, a near infrared camera, and a glass communication unit configured to transmit a near infrared fluorescent image photographed by the near-infrared camera module to the image processing module;
    상기 영상 처리 모듈은The image processing module
    상기 스마트 글라스로부터 전송되는 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 기 등록된 기준 정보에 기초하여 실시간 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하고, 상기 실시간 변환 형광 영상을 상기 스마트 글라스에 전송하며;Generating a real-time converted fluorescent image by real-time converting the size of the near-infrared fluorescent image transmitted from the smart glass based on pre-registered reference information, and transmitting the real-time converted fluorescent image to the smart glass;
    상기 스마트 글라스의 상기 투명 디스플레이부에는 상기 글라스 통신부로부터 전송된 상기 실시간 변환 형광 영상이 표시되어, 상기 스마트 글라스를 착용한 집도의의 시야에 상기 실시간 변환 형광 영상이 오버랩되는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.The real-time conversion fluorescence image transmitted from the glass communication unit is displayed on the transparent display unit of the smart glass, and the real-time conversion fluorescence image overlaps the field of view of the house wearing the smart glass. Providing smart glass system.
  11. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    환자의 수술 부위 주변의 상기 근적외선 카메라에 의해 촬영 가능한 위치에는 상기 근적외선 카메라에 의해 촬영이 가능한 형광 마커가 배치되며;A fluorescent marker that can be photographed by the near infrared camera is disposed at a position that can be photographed by the near infrared camera around a surgical site of a patient;
    상기 영상 처리 모듈은The image processing module
    상기 근적외선 형광 영상으로부터 상기 형광 마커를 추출하고,Extracting the fluorescent marker from the near infrared fluorescence image,
    추출된 상기 형광 마커와 상기 기준 정보를 비교하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 실시간 변환하여 상기 실시간 변환 형광 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.And comparing the extracted fluorescent marker with the reference information to convert the size of the near-infrared fluorescence image in real time to generate the real-time converted fluorescence image.
  12. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 형광 마커는 적어도 3 이상이 기하학적 구조로 배치되고;The fluorescent markers are arranged in at least three geometric structures;
    상기 기준 정보는 상기 형광 마커로부터 상이한 거리에서 촬영된 영상으로부터 각각 추출된 상기 형광 마커에 대한 적어도 2 이상의 기준 마커 정보를 포함하며;The reference information includes at least two reference marker information for the fluorescent markers respectively extracted from an image photographed at different distances from the fluorescent markers;
    상기 영상 처리 모듈은The image processing module
    상기 근적외선 형광 영상으로부터 추출되는 상기 형광 마커의 기하학적 구조의 변화와 상기 기준 마커 정보를 비교하여 상기 근적외선 카메라와의 거리를 검출하고,Comparing the reference marker information with a change in the geometry of the fluorescent marker extracted from the near infrared fluorescence image to detect a distance from the near infrared camera,
    상기 근적외선 카메라와의 거리에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 실시간 변환하는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.Smart glass system for providing a surgical support image, characterized in that for converting the size of the near-infrared fluorescent image in real time based on the distance to the near-infrared camera.
  13. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 스마트 글라스는 상기 근적외선 카메라에 의한 상기 근적외선 형광 영상의 촬영이 가능하게 근적외선을 조사하는 근적외선 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.The smart glass further includes a near-infrared light source for irradiating near-infrared to enable the imaging of the near-infrared fluorescent image by the near-infrared camera.
  14. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 근적외선 카메라는 상기 스마트 글라스를 착용할 때 집도의의 시선에 대응하는 위치를 촬영 가능하게 상기 스마트 글라스에 설치되는 것을 특징으로 하는 수술 지원 영상을 제공하는 스마트 글라스 시스템.The near-infrared camera is a smart glass system for providing a surgical support image, characterized in that installed in the smart glass to be photographed at a position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
  15. 영상이 표시되는 투명 디스플레이부와, 근적외선 카메라와, 글라스 통신부를 갖는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법에 있어서,In the surgical support image providing method using a smart glass having a transparent display unit, an near-infrared camera and a glass communication unit for displaying an image,
    (a) 기준 정보가 영상 처리 모듈에 등록되는 단계와;(a) registering the reference information with the image processing module;
    (b) 상기 근적외선 카메라에 의해 근적외선 형광 영상이 촬영되는 단계와;(b) photographing a near infrared fluorescence image by the near infrared camera;
    (c) 상기 근적외선 형광 영상이 상기 스마트 글라스로부터 상기 영상 처리 모듈로 전송되는 단계와;(c) transmitting the near-infrared fluorescent image from the smart glass to the image processing module;
    (d) 상기 영상 처리 모듈이 상기 기준 정보에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 변환하여 실시간 변환 형광 영상을 생성하는 단계와;(d) generating, by the image processing module, a real-time converted fluorescence image by converting the size of the near infrared fluorescence image based on the reference information;
    (e) 상기 실시간 변환 형광 영상이 상기 영상 처리 모듈로부터 상기 스마트 글라스로 전송되는 단계와;(e) transmitting the real-time converted fluorescence image from the image processing module to the smart glass;
    (f) 상기 스마트 글라스의 상기 투명 디스플레이부에 상기 글라스 통신부를 통해 수신되는 상기 실시간 변환 형광 영상이 표시되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법.and (f) displaying the real-time converted fluorescence image received through the glass communication unit on the transparent display unit of the smart glass.
  16. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    환자의 수술 부위 주변의 상기 근적외선 카메라에 의해 촬영 가능한 위치에는 상기 근적외선 카메라에 의해 촬영이 가능한 형광 마커가 배치되며;A fluorescent marker that can be photographed by the near infrared camera is disposed at a position that can be photographed by the near infrared camera around a surgical site of a patient;
    상기 (d) 단계는Step (d)
    (d1) 상기 근적외선 형광 영상으로부터 상기 형광 마커를 추출하는 단계와,(d1) extracting the fluorescent marker from the near infrared fluorescence image;
    (d2) 상기 (d1) 단계에서 추출된 상기 형광 마커와 상기 기준 정보를 비교하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 실시간 변환하여 상기 실시간 변환 형광 영상이 생성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법.(d2) comparing the fluorescent marker extracted in the step (d1) with the reference information to convert the size of the near-infrared fluorescent image in real time to generate the real-time converted fluorescent image. How to provide surgery support image.
  17. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 형광 마커는 적어도 3 이상이 기하학적 구조로 배치되고;The fluorescent markers are arranged in at least three geometric structures;
    상기 (a) 단계는Step (a) is
    (a1) 상기 근적외선 카메라에 의해 상기 형광 마커로부터 상이한 거리에 상기 형광 마커가 적어도 2외 이상 촬영되는 단계와,(a1) photographing the at least two or more fluorescent markers at different distances from the fluorescent marker by the near infrared camera;
    (a2) 상기 (a1) 단계에서 촬영된 2 이상의 영상으로부터 각각 추출된 상기 형광 마커에 대한 적어도 2 이상의 기준 마커 정보가 상기 기준 정보로 등록되는 단계를 포함하며;(a2) registering at least two reference marker information for the fluorescent marker, respectively, extracted from the two or more images captured in the step (a1) as the reference information;
    상기 (d2) 단계는Step (d2) is
    (d21) 상기 (d1) 단계에서 추출된 상기 형광 마커의 기하학적 구조의 변화와 상기 기준 마커 정보를 비교하여 상기 근적외선 카메라와의 거리가 검출되는 단계와,(d21) comparing the change of the geometry of the fluorescent marker extracted in step (d1) with the reference marker information to detect a distance from the near infrared camera;
    (d22) 상기 (d22) 단계에서 검출된 상기 근적외선 카메라와의 거리에 기초하여 상기 근적외선 형광 영상의 사이즈를 실시간 변환되어 상기 실시간 변환 형광 영상이 생성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법.and (d22) real-time converting the size of the near-infrared fluorescent image based on the distance from the near-infrared camera detected in step (d22) to generate the real-time converted fluorescent image. How to provide surgery support video.
  18. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 근적외선 카메라는 상기 스마트 글라스를 착용할 때 집도의의 시선에 대응하는 위치를 촬영 가능하게 상기 스마트 글라스에 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 글라스를 이용한 수술 지원 영상 제공 방법.The near-infrared camera is a surgical support image providing method using a smart glass, characterized in that is installed in the smart glass so that when photographing the position corresponding to the gaze of the house when wearing the smart glass.
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