WO2018216963A1 - 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템 - Google Patents

영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2018216963A1
WO2018216963A1 PCT/KR2018/005699 KR2018005699W WO2018216963A1 WO 2018216963 A1 WO2018216963 A1 WO 2018216963A1 KR 2018005699 W KR2018005699 W KR 2018005699W WO 2018216963 A1 WO2018216963 A1 WO 2018216963A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
detector
control system
imaging system
magnetic field
microrobot
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/005699
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최홍수
곽유성
김진영
이승민
윤창환
Original Assignee
재단법인 대구경북과학기술원
서울대학교병원
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 대구경북과학기술원, 서울대학교병원 filed Critical 재단법인 대구경북과학기술원
Publication of WO2018216963A1 publication Critical patent/WO2018216963A1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, 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
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J7/00—Micromanipulators

Definitions

  • the present invention relates to a microrobot control system, and more particularly, to a microrobot control system combined with an imaging system capable of solving mechanical interference between a coil system and an imaging system for controlling a microrobot.
  • the magnetic field control system proposes a technique for performing precise control using an image acquired by the imaging system, but due to the limitation that the position movement of the solenoid coil system and the imaging system is not free, the specific lesion (brain, Eyes, heart, etc.) is only possible to perform the procedure, the patient's access to the patient is limited, there is a problem that can not provide appropriate measures to the patient in an emergency.
  • An object of the present invention has been proposed to solve the above problems, the detector and the source of the imaging module is configured separately, it is possible to move six degrees of freedom in hardware according to the position of the target, mechanical with the magnetic field control module
  • An object of the present invention is to provide a microrobot control system in which an imaging system capable of simultaneously performing imaging and a procedure on a specific region without interference is combined.
  • Microrobot control system combined with an imaging system according to an aspect of the present invention is an imaging module and bed including a detector for receiving radiation, and a source configured to be independent of the detector and adjusted in position according to the movement of the detector to emit radiation It characterized in that it comprises a control unit for transmitting a control signal to the magnetic field emitter for emitting a magnetic field for the treatment (target) on the bed (bed).
  • the detector and the source may be combined with an imaging system in which six degrees of freedom are moved according to the position of the target to adjust the shooting range.
  • the detector and the source may be combined with an imaging system including a sensor for adjusting the position of the source according to the movement of the detector.
  • the detector may include a location information transmitter, and the source may include a location information receiver to transmit and receive location information for adjusting location of the source according to the movement of the detector.
  • the control unit may be coupled to the imaging system to transmit a signal for controlling the position of the source to the driver to correspond to the position of the detector.
  • the magnetic field emitter may include a support consisting of a base part and a protrusion protruding toward the target from one end of the base part, and a rotating part for rotating the solenoid coil from the support by using a protrusion and a rotating shaft. Can be.
  • the solenoid coil included in the magnetic field emitter may be coupled to an imaging system whose position is changed as the support slides up, down, left, and right.
  • the solenoid coil included in the magnetic field emitter may be slidably inserted into the body part in which the inner accommodating space is formed, such that the imaging system may be forward or backward.
  • the microrobot control system incorporating the imaging system according to the present invention is different from a surgical system specialized in the heart or the eye, and the solenoid coil system and the imaging module have a position and rotational freedom and are movable, thereby using one integrated system.
  • the solenoid coil system and the imaging module have a position and rotational freedom and are movable, thereby using one integrated system.
  • the source and the detector constituting the module of the imaging equipment is separated from the conventional C-arm type X-ray equipment, there is an effect that it is possible to prevent mechanical interference between other equipment.
  • a surgical bed enters a tunnel, such as a magnetic field surgical system using a conventional MRI, or when the magnetic field systems are mutually approached and coupled to both sides of the surgical bed, such as a conventional Aeon magnetic field surgical system,
  • a tunnel such as a magnetic field surgical system using a conventional MRI
  • the magnetic field systems are mutually approached and coupled to both sides of the surgical bed, such as a conventional Aeon magnetic field surgical system
  • FIG. 1 is a view showing a magnetic field surgery system based on MRI or X-ray according to the prior art.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a microrobot control system combined with an imaging system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the arrangement and operation of the magnetic field emitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a microrobot control system incorporating an imaging system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the microrobot control system incorporating an imaging system according to an exemplary embodiment of the present invention receives radiation.
  • an imaging module 100 including a detector 110 and a source 120 configured to be independent of the detector 110 and aligned according to the movement of the detector 110 to emit radiation.
  • the control signal is transmitted to the magnetic field emitter 200 that emits a magnetic field for the procedure 400 on the target 400, but transmits the control signal so that there is no physical interference with respect to the photographing range of the imaging module 100.
  • It is configured to include a control unit (not shown).
  • the modern medical device industry is incorporating cutting-edge technologies in each sector of the existing industry.
  • Recently, significant technological advances have been made in the diagnosis and surgery of local parts of the human body, etc., and early treatment is now possible through periodic medical examinations. If there are areas that are difficult to check with the naked eye during surgery or precise procedures are required, the medical diagnostic device can be used to minimize the invasive area.
  • the X-ray generator is typically absorbed according to the material. X-rays of varying degrees are used to show the difference in absorption rates of various organs in the human body as radiographic images (images of shadows in which various structures in the human body are projected onto the film).
  • medical micro-robots can perform high-precision diagnosis, treatment and surgery of the human body (internal vessels, brain tissue, eye, etc.) through the magnetic field, and can implement innovative medical systems in a minimally invasive manner.
  • Aeon magnetic field surgery system shown in Figure 1 (a) of the prior art magnetic field system is configured based on the pre-installed rail, the patient is approaching the affected part of the patient from both sides of the surgical bed lying on the patient to perform the procedure Therefore, the positional movement of the solenoid coil system and the imaging system is not free, and due to these limitations, it is difficult to perform a procedure other than a specific part (brain, eye, heart, etc.).
  • the operator is limited to access to the patient after the magnetic field system is coupled to both sides of the operating bed.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, in the microrobot control system combined with the imaging system, to ensure independent mobility without mechanical interference between the imaging module and the solenoid coil, the procedure using the microrobot control At the same time, the present invention proposes a microrobot control system in which an imaging system can be used, and an imaging system can be approached to a patient, thereby enabling a flexible response to an emergency during the procedure.
  • FIG. 2 is a side view illustrating a microrobot control system incorporating an imaging system according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration and an operating state of a magnetic field emitter according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the microrobot control system combined with the imaging system according to the exemplary embodiment of the present invention is configured independently of the detector 110 and the detector 110 for receiving radiation, and the position is adjusted according to the movement of the detector 110.
  • the control module transmits a control signal to the imaging module 100 including the source 120 emitting the radiation and the magnetic field emitter 200 to emit a magnetic field for the treatment of the target 400 on the bed 500.
  • a controller (not shown) which transmits a control signal so that there is no physical interference with respect to the photographing range of the imaging module 100.
  • the C-Arm type X-ray according to the prior art has a problem that mechanical interference occurs when the solenoid coil system and the imaging system are used together, that is, when the procedure and the imaging are performed simultaneously.
  • the detector 110 and the source 120 are driven to be separated from each other.
  • the detector 110 and the source 120 can be rotated left / right about the rotation axis, and as described above, the source 120 is aligned so that the position is moved and rotated according to the position of the detector 110. .
  • the detector 110 and the source 120 move six degrees of freedom according to the position (position, height, etc.) of the target 400 to define a shooting range, and in conjunction with the position change of the detector 110, Sensors 111 and 121 are included for position adjustment.
  • Such a sensor may include, for example, a gyro sensor or the like, and detects a position change of the detector 110 and transmits the sensing data to the source 120 or the controller to adjust the position of the source 120 according to the changed position of the detector. to be aligned.
  • the detector 110 includes a location information transmitter 111 and a source 120 including a location information receiver 121 to transmit and receive location information for adjusting the location of the source 120 according to the movement of the detector 1110. .
  • the transmission and reception of the location information is preferably by a low power wireless communication method such as BLE, but the scope of the present invention is not limited by the communication method.
  • the control unit attaches a signal for controlling the position of the source 120 to the source 120 so as to correspond to the position of the detector 110 by transmitting and receiving the above-described position information or confirming the position information using the marker.
  • 2 shows a motor 300 capable of controlling the movement and rotation of the source 12 as an example of such a drive.
  • Figure 3 (a) shows the configuration of the magnetic field emitter 200 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 (b) shows the movement (forward and backward, rotation) of the solenoid coil according to an embodiment of the present invention It is a figure which shows.
  • FIG. 3A illustrates an example in which four solenoid coils 222 of the magnetic field emitter 200 are provided as an example.
  • the number of the fluctuations can be varied, and the scope of the present invention is shown in FIG. It is not limited by the description.
  • the magnetic field emitter 200 is disposed under the bed, and emits a magnetic field precisely controlled by the arrangement adjustment and the current adjustment applied to the solenoid coil 222 to perform high precision microrobot control.
  • the support 210 of the magnetic field emitter 200 includes a base 211 and a protrusion 212, and the solenoid coil 222 and the body 221 are disposed at one end of the protrusion 212.
  • the body 221 is disposed at one end of the protrusion 212 of the support 210 to form a receiving space therein, the solenoid coil 222 is inserted into the receiving space of the body 221 to be movable in a sliding manner. As the power is applied, it moves forward or backward in a sliding manner.
  • the solenoid coil 222 is controlled to move forward or backward from the body portion 221 in a sliding manner so that the solenoid coil 222 made of metal does not interfere with the photographing range of the imaging module 100.
  • the rotating unit 230 is configured to rotate the solenoid coil 222 and the body unit 221 based on the support 210, and includes a first protrusion 231, a second protrusion 232, and a rotation shaft 234.
  • the first protrusion 231 is inserted into the seating portion of the second protrusion 232.
  • the rotating shaft 234 penetrates the overlapped areas of the first protrusion 231 and the second protrusion 232, so that the solenoid coil 222 and the body part 221 are supported by the rotating part 230. Rotatably coupled thereto.
  • the solenoid coil 222 is inclined by 30 to 45 degrees (60 to 90 degrees in full range) from the above-described configuration, thereby forming various working spaces and degrees of freedom.
  • the magnetic field emitter 200 may be adjusted in position, and when friction occurs between the imaging module 100 and the magnetic field emitter 200 when an emergency occurs in a patient, the magnetic field emitter 200 is immediately stopped by the control of the safety device.
  • the solenoid coil 222 is fixed by one end of the coupling member, but as the support 211 slides up or down, left and right, thereby controlling the position of the solenoid coil 222 as a result. It is also possible.
  • the imaging module 100 and the magnetic field emitter 200 have independent mobility without mutual mechanical interference, a specific region (brain, eye, heart, etc.) of the human body may be treated. It is not limited, it is possible to treat the affected area in areas other than a specific site, and it is possible to increase the success rate by improving the accessibility of the operator.
  • the present invention can be used in a microrobot control system.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

본 발명은 마이크로로봇 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로로봇을 제어하기 위한 코일 시스템과 영상 시스템 간의 기계적인 간섭을 해결하는 것이 가능한 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템에 관한 것이며, 본 발명의 일면에 따른 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템은 방사선을 수신하는 디텍터와, 디텍터와 독립적으로 구성되고 디텍터의 움직임에 따라 위치가 조정되어 방사선을 방출하는 소스를 포함하는 영상 모듈 및 베드 위의 타겟에 대한 시술을 위한 자기장을 방출하는 자기장 방출부로 제어 신호를 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템
본 발명은 마이크로로봇 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로로봇을 제어하기 위한 코일 시스템과 영상 시스템 간의 기계적인 간섭을 해결하는 것이 가능한 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 자기장 제어 시스템은 영상 시스템으로 획득한 이미지를 이용하여 정밀 제어를 수행하는 기술을 제안하고 있으나, 솔레노이드 코일 시스템과 영상 시스템의 위치 이동이 자유롭지 않은 한계점으로 인해 환자의 특정 환부(뇌, 안구, 심장 등)에 대하여만 시술이 가능하고, 시술자의 환자 접근이 제한되어 응급상황에서 환자에게 적절한 조치를 제공하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 영상 모듈의 디텍터와 소스가 별도로 구성되어, 타겟의 포지션에 따라 하드웨어적으로 6자유도 이동이 가능하여, 자기장 제어 모듈과의 기계적인 간섭 없이 특정 부위에 대한 촬상과 시술을 동시에 수행하는 것이 가능한 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일면에 따른 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템은 방사선을 수신하는 디텍터와, 디텍터와 독립적으로 구성되고 디텍터의 움직임에 따라 위치가 조정되어 방사선을 방출하는 소스를 포함하는 영상 모듈 및 베드(bed) 위의 타겟(target)에 대한 시술을 위한 자기장을 방출하는 자기장 방출부로 제어 신호를 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디텍터 및 소스는 상기 타겟의 포지션에 따라 6자유도 이동하여 촬영 범위를 조정하는 것인 영상 시스템이 결합될 수 있다.
상기 디텍터 및 소스는 상기 디텍터의 이동에 따른 상기 소스의 위치 조정을 위한 센서를 포함하는 것인 영상 시스템이 결합될 수 있다.
상기 디텍터는 위치 정보 송신부, 상기 소스는 위치 정보 수신부를 포함하여, 상기 디텍터의 이동에 따른 상기 소스의 위치 조정을 위한 위치 정보를 송수신하는 것인 영상 시스템이 결합될 수 있다.
상기 제어부는 상기 디텍터의 위치에 대응되도록 상기 소스의 위치를 제어하는 신호를 구동부로 전송하는 것인 영상 시스템이 결합될 수 있다.
상기 자기장 방출부는 베이스부 및 상기 베이스부의 일단에서 상기 타겟을 향해 돌출된 돌출부로 이루어진 지지대와, 돌기 및 회전축을 이용하여 솔레노이드 코일이 상기 지지대로부터 회전되도록 하는 회전부를 포함하는 것인 영상 시스템이 결합될 수 있다.
상기 자기장 방출부에 포함되는 솔레노이드 코일은 지지대가 상, 하, 좌, 우 슬라이딩 및 회전함에 따라 그 위치가 변경되는 것인 영상 시스템이 결합될 수 있다.
상기 자기장 방출부에 포함되는 솔레노이드 코일은 내부 수용 공간이 형성된 몸체부에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 삽입되어, 전진 또는 후진되는 것인 영상 시스템이 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템은 심장 또는 안구 등에 특화된 시술 시스템과 상이하게, 솔레노이드 코일 시스템과 영상 모듈이 위치 및 회전 자유도를 가지며 이동이 가능하여, 하나의 통합된 시스템을 이용하여 특화된 부위(심장, 안구, 뇌 등) 이외에도 여러 인체 부위에 대한 촬영과 시술을 동시 수행하는 것이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 C-arm 형 X-ray 장비와 상이하게 영상 장비의 모듈을 구성하는 소스와 디텍터가 분리되어, 타 장비간의 기계적인 간섭을 방지하는 것이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 종래 MRI를 이용한 자기장 수술 시스템과 같이 터널 내로 수술용 침대가 진입된 상태이거나, 종래 Aeon사의 자기장 수술 시스템과 같이 수술용 침대의 양 옆으로 자기장 시스템이 상호 접근 및 결합되는 경우, 시술자가 환자에게 접근하기 어려운 문제점을 해결하여, 시술 중 응급 상황 발생 시에도 시술자가 용이하게 환자에게 접근하여 적절한 조치를 취하는 것이 가능하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다
도 1은 종래 기술에 따른 MRI 또는 X-Ray기반의 자기장 수술 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기장 방출부의 배치 및 작동을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템을 나타내는 개념도이며, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템은 방사선을 수신하는 디텍터(110)와, 디텍터(110)와 독립적으로 구성되고 디텍터(110)의 움직임에 따라 위치가 조정(align)되어 방사선을 방출하는 소스(120)를 포함하는 영상 모듈(100) 및, 베드(500) 위의 타겟(400)에 대한 시술을 위한 자기장을 방출하는 자기장 방출부(200)로 제어 신호를 전송하되, 영상 모듈(100)의 촬영 범위에 대하여 물리적인 간섭이 없도록 제어 신호를 전송하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서, 당업자의 이해를 돕기 위하여 본 발명이 제안된 기술적 배경에 대하여 먼저 서술하기로 한다.
현대 의료기기 산업은 기존 산업의 각 부문에서의 첨단 기술이 융합되고 있으며, 최근에는 인체의 내부 등의 국소부위 진단 및 수술에 있어서도 상당한 기술 발전이 이루어져, 이제는 주기적인 건강 검진을 통해 조기 치료가 가능하게 되었다 수술 중 육안으로 확인하기 어려운 부위가 존재하거나 정밀한 시술이 요구되는 경우, 의료용 진단 장치를 활용하면 침습 부위를 최소화하며 진행할 수 있으며, 이러한 의료용 진단 장치들 중 엑스레이 발생기는 통상적으로 물질에 따라 흡수도가 달라지는 방사선(X-ray)을 이용하여 인체 내부의 여러 기관의 흡수율의 차이를 방사선 영상(인체내의 각종 구조가 필름 위에 투영된 그림자의 영상)으로 보여준다.
한편, 의료용 마이크로 로봇은 자기장을 통해 인체(혈관 내부, 뇌조직,안구 등)의 국소부위 진단, 치료 및 수술을 고정밀도로 수행할 수 있고, 최소 침습적인 방식의 혁신적인 의료 시스템 구현이 가능하다.
종래 기술에 따른 자기장 시스템 중 도 1(a)에 도시한 Aeon사의 자기장 수술 시스템은 기설치된 레일을 기반으로 구성되어, 환자가 누워있는 수술용 침대의 양쪽에서 환자의 환부로 접근하여 시술을 시행하고 있어, 솔레노이드 코일 시스템과 영상 시스템의 위치 이동이 자유롭지 않으며, 이러한 한계점으로 인해 특정 부위(뇌, 안구, 심장 등) 이외의 시술을 시행하는 것이 어려운 문제점이 있다. 또한, 자기장 시스템이 수술용 침대 양쪽에서 접근하여 결합된 후에는 시술자가 환자에게 접근하는 것이 제한되는 문제점이 있다.
또한, 도 1(b)에 도시한 종래 기술에 따른 MRI 기반의 자기장 수술 시스템은 시술 중에 침대를 이동시키지 않는 경우(즉 터널 밖으로 다시 침대를 빼내지 않는 경우에는), 시술자의 접근 자체가 어려워지므로, 응급 상황에서 여러 의료장치를 부착한 상태의 환자에게 치명적인 결과를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템에 있어서, 영상 모듈과 솔레노이드 코일 간의 기계적인 간섭이 없는 독립적인 이동성을 확보하여, 마이크로로봇 제어를 이용한 시술과 동시에 영상 모듈을 이용한 촬영이 가능하고, 시술자가 환자로 접근하는 것이 가능하여 시술 중 응급상황에 유연한 대처가 가능하도록 하는 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템을 제안한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템을 나타내는 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자기장 방출부의 구성 및 작동 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템은 방사선을 수신하는 디텍터(110)와, 디텍터(110)와 독립적으로 구성되고 디텍터(110)의 움직임에 따라 위치가 조정(align)되어 방사선을 방출하는 소스(120)를 포함하는 영상 모듈(100) 및, 베드(500) 위의 타겟(400)에 대한 시술을 위한 자기장을 방출하는 자기장 방출부(200)로 제어 신호를 전송하되, 영상 모듈(100)의 촬영 범위에 대하여 물리적인 간섭이 없도록 제어 신호를 전송하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
종래 기술에 따른 C-Arm형 X-ray는 솔레노이드 코일 시스템과 영상 시스템을 함께 이용하는 경우, 즉 시술과 촬영을 동시 수행하는 경우 기계적인 간섭이 발생하는 문제점이 있는 바, 본 발명의 실시예에 따르면 디텍터(110)와 소스(120)가 상호 분리되어 구동되는 영상 모듈(100)을 제안한다.
디텍터(110)와 소스(120)는 회전축을 중심으로 좌/우 회전 가능하며, 전술한 바와 같이 디텍터(110)의 위치에 따라 소스(120)가 얼라인(align)되어 위치가 이동되며 회전된다.
디텍터(110) 및 소스(120)는 타겟(400)의 포지션(위치, 높이 등)에 따라 6자유도 이동하여 촬영 범위를 정의하며, 디텍터(110)의 위치 변동에 연동하여 소스(120)의 위치 조정을 위해 센서(111, 121)가 포함된다.
이러한 센서는 예컨대 자이로 센서 등을 포함하여, 디텍터(110)의 포지션 변화를 감지하고, 그 센싱 데이터를 소스(120) 또는 제어부로 전송함으로써, 디텍터의 변경된 포지션에 따라 소스(120)의 위치가 조정(align)되도록 한다.
디텍터(110)는 위치 정보 송신부(111), 소스(120)는 위치 정보 수신부(121)를 포함하여, 디텍터(1110)의 이동에 따라 소스(120)의 위치를 조정하기 위한 위치 정보를 송수신한다.
이러한 위치 정보의 송수신은 BLE 등 저전력 무선 통신 방식에 의한 것이 바람직하나, 본 발명의 범주가 통신 방식에 의하여 제한되지 아니한다.
본 발명의 실시예에 따른 제어부는 전술한 위치 정보 송수신 또는 마커를 이용한 위치 정보 확인을 통해, 디텍터(110)의 위치에 대응되도록 소스(120)의 위치를 제어하는 신호를 소스(120)에 부착된 구동부로 전송하여, 도 2는 이러한 구동부의 예로서 소스(12)의 위치 이동 및 회전 제어가 가능한 모터(300)를 도시한 것이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 자기장 방출부(200)의 구성을 나타내며, 도 3의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 코일의 이동(전후진, 회전)을 나타내는 도면이다.
도 3의 (a)는 자기장 방출부(200)의 솔레노이드 코일(222)을 4개 구비한 것을 예로 들어 도시한 것이나, 이는 그 개수의 변동이 가능함이 물론이고, 본 발명의 범주가 본 도면의 기재에 의해 제한되는 것은 아니다.
자기장 방출부(200)는 베드의 하부에 배치되어, 솔레노이드 코일(222)로 인가되는 배치 조정 및 전류 조정에 의해 정밀 제어된 자기장을 방출하여 고정밀도의 마이크로로봇 제어를 수행한다.
자기장 방출부(200)의 지지대(210)는 베이스부(211)와 돌출부(212)로 이루어지고, 솔레노이드 코일(222) 및 몸체부(221)는 돌출부(212)의 일단에 배치된다.
몸체부(221)는 지지대(210)의 돌출부(212)의 일단에 배치되어 내부에 수용공간이 형성되고, 솔레노이드 코일(222)은 몸체부(221)의 수용공간에 슬라이딩방식으로 이동 가능하게 삽입되어, 전원이 인가됨에 따라 슬라이딩방식으로 전진 또는 후진한다.
솔레노이드 코일(222)은 몸체부(221)로부터 슬라이딩방식으로 전진 또는 후진함으로써, 금속으로 이루어진 솔레노이드 코일(222)이 영상 모듈(100)의 촬영 범위를 간섭하지 않도록 제어된다.
회전부(230)는 솔레노이드 코일(222) 및 몸체부(221)가 지지대(210)를 기준으로 회전하도록 하는 구성으로서, 제1돌기(231), 제2돌기(232) 및 회전축(234)을 포함하고, 제2돌기(232)의 안착부에 제1 돌기(231)가 삽입된다.
회전축(234)은 제1돌기(231)와 제2돌기(232)의 포개진 영역을 관통하여, 솔레노이드 코일(222) 및 몸체부(221)는 회전부(230)를 매개로 하여 지지대(210)에 회전가능하게 결합된다.
솔레노이드 코일(222)는 전술한 구성으로부터 30~45도(전범위 60~90도) 기울여짐으로써 다양한 구동 영역(working space), 자유도를 형성할 수 있다.
자기장 방출부(200)는 위치 조정이 가능하며, 환자의 위급한 상황 발생 시 영상 모듈(100)과 자기장 방출부(200)간의 마찰이 발생하면 안전장치의 제어에 의해 즉시 정지된다.
다른 실시예로서, 솔레노이드 코일(222)은 그 일단의 결합 부재에 의하여 고정되나, 지지대(211)가 상하좌우 슬라이딩 이동 또는 회전함에 따라, 결과적으로 솔레노이드 코일(222)의 위치가 변동하도록 제어하는 것 역시 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 모듈(100) 및 자기장 방출부(200)는 상호 기계적인 간섭이 없는 독립적인 이동성을 가지고 있으므로, 인체의 특정 부위(뇌, 안구, 심장 등)에 시술 가능 부위가 국한되지 아니하며, 특정 부위 이외의 영역에 대하여도 환부 시술이 가능하며, 시술자의 접근성을 향상시켜 시술 성공율을 증대하는 것이 가능하다.
이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 마이크로로봇 제어 시스템에 이용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 방사선을 수신하는 디텍터와, 상기 디텍터와 독립적으로 구성되고 상기 디텍터의 움직임에 따라 위치가 조정되어 방사선을 방출하는 소스를 포함하는 영상 모듈; 및
    상기 디텍터 및 소스 사이에 배치되는 베드 위의 타겟에 대한 시술을 위한 자기장을 방출하는 자기장 방출부로 제어 신호를 전송하되, 상기 영상 모듈의 촬영 범위에 대하여 물리적인 간섭이 없도록 제어 신호를 전송하는 제어부
    를 포함하는 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디텍터 및 소스는 상기 타겟의 포지션에 따라 6자유도 이동하여 촬영 범위를 조정하는 것
    인 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디텍터 및 소스는 상기 디텍터의 이동에 따른 상기 소스의 위치 조정을 위한 센서를 포함하는 것
    인 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디텍터는 위치 정보 송신부, 상기 소스는 위치 정보 수신부를 포함하여, 상기 디텍터의 이동에 따른 상기 소스의 위치 조정을 위한 위치 정보를 송수신하는 것
    인 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 디텍터의 위치에 대응되도록 상기 소스의 위치를 제어하는 신호를 구동부로 전송하는 것
    인 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 방출부는 베이스부 및 상기 베이스부의 일단에서 상기 타겟을 향해 돌출된 돌출부로 이루어진 지지대와, 돌기 및 회전축을 이용하여 솔레노이드 코일이 상기 지지대로부터 회전되도록 하는 회전부를 포함하는 것
    인 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 방출부에 포함되는 솔레노이드 코일은 지지대가 상, 하, 좌, 우 슬라이딩 및 회전함에 따라 그 위치가 변경되는 것
    인 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 방출부에 포함되는 솔레노이드 코일은 내부 수용 공간이 형성된 몸체부에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 삽입되어, 전진 또는 후진되는 것
    인 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템.
PCT/KR2018/005699 2017-05-26 2018-05-18 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템 WO2018216963A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170065351A KR101983789B1 (ko) 2017-05-26 2017-05-26 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템
KR10-2017-0065351 2017-05-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018216963A1 true WO2018216963A1 (ko) 2018-11-29

Family

ID=64396796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/005699 WO2018216963A1 (ko) 2017-05-26 2018-05-18 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101983789B1 (ko)
WO (1) WO2018216963A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110270978A (zh) * 2019-07-15 2019-09-24 哈尔滨工业大学 一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统
CN112438803A (zh) * 2019-08-28 2021-03-05 美国发现集团有限公司 微纳米机器人的控制系统和控制方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102239108B1 (ko) * 2019-03-29 2021-04-13 전남대학교산학협력단 마이크로 로봇의 구동 전자기장 매핑 기반 혈관조영 방법 및 이를 이용한 장치
KR102289065B1 (ko) * 2019-07-26 2021-08-13 한양대학교 산학협력단 자기 구동시스템 및 이를 이용한 마이크로 로봇 제어 방법
KR102389251B1 (ko) * 2020-04-03 2022-04-22 전남대학교산학협력단 이동형 마이크로로봇 제어장치
KR102379538B1 (ko) 2020-07-07 2022-03-28 재단법인 한국마이크로의료로봇연구원 마이크로 로봇 이동제어를 위한 베드 통합형 전자기장 장치 및 이를 이용한 마이크로 로봇 구동 방법
KR102436113B1 (ko) * 2021-11-02 2022-08-25 주식회사 아임시스템 정밀시술용 자기장 발생장치
KR102418105B1 (ko) * 2022-03-30 2022-07-08 서울대학교병원 외부 자기장을 변화시켜 자기 카테터를 제어하기 위한 사용자 인터페이스 제공 방법 및 이를 이용한 사용자 인터페이스 제공 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150040768A (ko) * 2013-10-07 2015-04-15 삼성전자주식회사 엑스선 장치 및 엑스선 디텍터
KR101596294B1 (ko) * 2015-02-17 2016-02-22 재단법인대구경북과학기술원 로봇을 이용한 전자기 코일 시스템
KR101616670B1 (ko) * 2015-02-03 2016-04-28 원광대학교산학협력단 이동형 스마트 엑스선 의료영상 진단 장치 및 시스템
KR20170030692A (ko) * 2015-09-09 2017-03-20 울산대학교 산학협력단 로봇의 위치 설정 방법 및 그 시스템
KR101720032B1 (ko) * 2016-03-14 2017-03-27 재단법인대구경북과학기술원 자기장 제어 시스템 및 영상 시스템이 통합된 수술용 침대

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101740553B1 (ko) * 2016-03-14 2017-05-26 재단법인대구경북과학기술원 엑스레이 장치가 결합된 자기장 정밀 제어 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150040768A (ko) * 2013-10-07 2015-04-15 삼성전자주식회사 엑스선 장치 및 엑스선 디텍터
KR101616670B1 (ko) * 2015-02-03 2016-04-28 원광대학교산학협력단 이동형 스마트 엑스선 의료영상 진단 장치 및 시스템
KR101596294B1 (ko) * 2015-02-17 2016-02-22 재단법인대구경북과학기술원 로봇을 이용한 전자기 코일 시스템
KR20170030692A (ko) * 2015-09-09 2017-03-20 울산대학교 산학협력단 로봇의 위치 설정 방법 및 그 시스템
KR101720032B1 (ko) * 2016-03-14 2017-03-27 재단법인대구경북과학기술원 자기장 제어 시스템 및 영상 시스템이 통합된 수술용 침대

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110270978A (zh) * 2019-07-15 2019-09-24 哈尔滨工业大学 一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统
CN112438803A (zh) * 2019-08-28 2021-03-05 美国发现集团有限公司 微纳米机器人的控制系统和控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101983789B1 (ko) 2019-09-03
KR20180129394A (ko) 2018-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018216963A1 (ko) 영상 시스템이 결합된 마이크로로봇 제어 시스템
EP3878392B1 (en) Integrated medical imaging and surgical robotic system
US7349730B2 (en) Radiation modulator positioner
US7010095B2 (en) Apparatus for determining a coordinate transformation
JP4056791B2 (ja) 骨折整復誘導装置
US20060004281A1 (en) Vest-based respiration monitoring system
AU2019415870B2 (en) Medical robot
CN209917084U (zh) 放射治疗设备及系统
WO2008156838A1 (en) Fiducial localization
WO2017222274A2 (ko) 라인레이저가 장착된 엔드이펙터
WO2014140262A1 (en) Intra-fraction motion management system and method
CN108785872B (zh) 4π多模态影像引导精确放射治疗系统
JPH11506692A (ja) 医療診断装置用の対象検出器及び関連する駆動装置
CN113133782A (zh) 移动式平台和包括多个移动式平台的系统
US20100030022A1 (en) Method and system with encapsulated imaging and therapy devices, coupled with an extracorporeal imaging device
WO2017007165A1 (ko) 정위적 방사선 치료장치의 충돌방지 시스템
KR101720032B1 (ko) 자기장 제어 시스템 및 영상 시스템이 통합된 수술용 침대
WO2016088955A1 (ko) 스마트 환자영상획득장치
CN112137722B (zh) 手术机器人系统、方法和装置
AU4438799A (en) Method and device for determining access to a subsurface target
JP4044205B2 (ja) Ｘ線透視撮影装置
JP6715376B2 (ja) 複数のｘ線装置を備えたｘ線システムおよびｘ線システムの作動方法
JPH0679006A (ja) 定位的放射線治療装置
JP4868805B2 (ja) 磁性要素の案内装置
US20220409148A1 (en) Computer-assisted tomography system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18806302

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18806302

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1