WO2019078486A1 - System and method for guiding insertion angle of structure, and computer program - Google Patents

System and method for guiding insertion angle of structure, and computer program Download PDF

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WO2019078486A1
WO2019078486A1 PCT/KR2018/010362 KR2018010362W WO2019078486A1 WO 2019078486 A1 WO2019078486 A1 WO 2019078486A1 KR 2018010362 W KR2018010362 W KR 2018010362W WO 2019078486 A1 WO2019078486 A1 WO 2019078486A1
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bone
range
angle
insertion angle
effective
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PCT/KR2018/010362
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전인호
홍한표
최현석
제이. 간디몰릭
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울산대학교 산학협력단
재단법인 아산사회복지재단
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Definitions

  • the present invention relates to a system, a method, and a computer program for guiding an insertion angle of a structure, and more particularly, to a method and computer program for guiding an insertion angle of a structure in inserting a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted, To a system, method and computer program for guiding information.
  • the hip joint consists of a mandibular acetabulum and a ball-shaped femoral head that allows the free movement of the hamate and femur.
  • the cartilage is broken and the hard bones come into direct contact with each other, resulting in severe pain and difficulty in walking.
  • it is common to remove the part of the hip joint and treat it by inserting an artificial joint or a living implant.
  • the direction of the artificial joint inserted in the actual operation is judged through the physician's experience and a predetermined guideline provided by the manufacturer of the artificial joint. If the patient's motion is present, the direction of the acetabular cup can not be accurately determined There was a problem.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus, method, and computer program for inserting an angle of a structure capable of grasping a current insertion angle of a structure in real time and further allowing a user to grasp it more intuitively.
  • the present invention also provides an insertion angle guiding device for a structure capable of remarkably reducing post-surgery heterogeneity by calculating an effective insertion angle range of a structure inserted into a second bone based on movement range data of a first bone for each patient And a computer program.
  • a system for guiding an insertion angle of the structure when a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted is inserted into a second bone according to an embodiment of the present invention, Acquiring movable range data of the first bone with respect to the second bone and calculating an effective insertion angle range of the structure based on the movable range data;
  • the insertion angle guide device of the structure may compare the real-time insertion angle of the structure with the effective insertion angle range based on the real-time angle of the handle received from the sensor, and provide the result of the comparison.
  • the insertion angle guide device of the structure may visually provide or provide in the form of sound an indication of the extent to which the real time insertion angle deviates from the effective insertion angle range.
  • the movable range data is obtained by fixing the second bone to a predetermined position when the second bone and the first bone are coupled without insertion of the structure and attaching the sensor to a body part corresponding to the first bone And can be acquired by the sensor by moving the first bone in a state where the first bone is in a state of being inserted and guided to the insertion angle guiding device of the structure.
  • the movement range data may include an angle movement range of the first bone around at least one direction on the three-dimensional space.
  • the movable range data may include respective movable ranges of the first bone with the first direction, the second direction and the third direction orthogonal to each other as axes.
  • the insertion angle guide device of the structure can calculate an angle within a predetermined angle range from a central angle of each movable range of the first bone to an angle belonging to the effective insertion angle range.
  • the movement range data includes an angle movement range of a first bone having a plurality of directions on a three-dimensional space as axes
  • the insertion angle guide device of the structure includes a plurality The effective insertion angle range for each of the movable ranges of the first bone of the first bone can be calculated.
  • a method of guiding an insertion angle of the structure when inserting a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted according to an embodiment of the present invention is inserted into a second bone Obtaining movement range data of the first bone relative to the second bone; And calculating an effective insertion angle range of the structure based on the movable range data.
  • the method of guiding the insertion angle of the structure may include comparing a real-time insertion angle of the structure with the effective insertion angle range; And providing the result of the comparison.
  • the step of providing the result of the comparison may visually provide or provide in the form of sound an indication of the extent to which the real-time insertion angle deviates from the effective insertion angle range.
  • the movable range data may be obtained by moving the first bone in a state where the second bone fixed to the predetermined position and the first bone are engaged before the structure is inserted into the second bone.
  • the movement range data may include an angle movement range of the first bone around at least one direction on the three-dimensional space.
  • the movable range data may include respective movable ranges of the first bone with the first direction, the second direction and the third direction orthogonal to each other as axes.
  • the step of calculating the effective insertion angle range of the structure may calculate an angle within a predetermined angle range from a central angle of each movable range of the first bone to an angle belonging to the effective insertion angle range.
  • the movable range data comprises an angled motion range of a first bone about each of a plurality of directions on a three dimensional space and wherein calculating the effective insertion angle range of the structure comprises: The effective insertion angle range for each movable range of the plurality of first bones can be calculated.
  • an apparatus, a method, and a computer program that can precisely guide the insertion angle of a structure when inserting a cup-shaped structure into which the head of the first bone is inserted, into the second bone.
  • An insertion angle guide device for a structure capable of remarkably reducing a post-operative feeling by calculating an effective insertion angle range of a structure inserted into a second bone based on movement range data of a first bone by a patient, Can be implemented.
  • FIG. 1 is a view illustrating an insertion angle guide system of a structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining an internal configuration of a user terminal and a sensor in an embodiment of the present invention.
  • Figs. 3A to 3C are views for explaining respective movable ranges of the first bone in the three-dimensional space.
  • FIG. 4 is a view showing a valid insertion angle range calculated by a processor according to an embodiment of the present invention on a three-dimensional space.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of guiding insertion of a structure according to an insertion angle guiding system of a structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an insertion angle guide method of a structure performed by a user terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an illustration of a screen displayed on the user terminal to an extent that the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range according to an embodiment of the present invention.
  • a system for guiding an insertion angle of the structure when a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted is inserted into a second bone according to an embodiment of the present invention, Acquiring movable range data of the first bone with respect to the second bone and calculating an effective insertion angle range of the structure based on the movable range data;
  • FIG. 1 is a view illustrating an insertion angle guide system of a structure according to an embodiment of the present invention.
  • the system of Figure 1 includes a user terminal 100 that operates as an insertion angle guide device for a structure, a handle 200 that rests on a structure 500 for insertion into a second bone 300, A sensor 210 for transmitting the current angle of the first bone 300 and a first bone 400 in which the head 410 is inserted into the structure 500 which is finally inserted into the second bone 300.
  • the structure 500 is a structure for allowing the first bone 400 to move in a state where the first bone 400 and the second bone 300 are coupled to each other.
  • the existing biotissue E.g., an artificial acetabular cup
  • the insertion angle guide system of the structure according to an embodiment of the present invention can be used to guide the insertion angle of the structure 500 to various joints constituting the human body.
  • a system according to an embodiment of the present invention can be used to guide an insertion angle of an artificial acetabular cup for connection with a femur to a hipbone.
  • the system according to an embodiment of the present invention may be used to guide an insertion angle of a structure in various joints such as a globe joint, a joint joint, a supraglass joint, an elliptical joint, an axle joint, and an eye joint in addition to the above- .
  • the user terminal 100 calculates and provides a comparison result of the current insertion angle of the structure 500 and the effective insertion angle range of the structure 500 to guide the insertion angle of the structure 500 can do.
  • the user terminal 100 may be a fixed terminal implemented as a computer device or a mobile terminal.
  • PMP Personal Digital Assistant
  • the user terminal 100 may be connected to the sensor 210 transmitting the current angle of the handle 200 through various communication methods.
  • the communication method may be any one of wireless communication methods such as Bluetooth, Zigbee, WiFi, CDMA and WIBRO.
  • the handle 200 includes a fixture configured to fit the structure 500 for insertion into the second bone 300 and having a shape suitable for fixing the structure 500 to the distal end can do.
  • the handle 200 may include a spherical fixing portion for fixing the acetabular cup.
  • the structure 500 may be coupled to be aligned with the handle 200 in a predetermined manner.
  • the structure 500 may be coupled to the handle 200 so that the line formed by the line orthogonal to the circle formed by the cut surface of the acetabolic cup and the line formed by the handle 200 are parallel to each other, .
  • this alignment scheme may be set parallel or differently as described above.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining an internal configuration of a user terminal 100 and a sensor 210 according to an embodiment of the present invention.
  • the user terminal 100 and the sensor 210 may include memories 111 and 211, processors 112 and 212 and communication modules 113 and 213.
  • the memories 111 and 211 may be a computer-readable recording medium and may include a permanent mass storage device such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a disk drive.
  • a permanent mass storage device such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a disk drive.
  • the memory 111 and 211 may store an operating system and at least one program code (for example, a code for an insertion guide application of a structure installed and driven in the user terminal 100). These software components may be loaded from a computer readable recording medium separate from the memories 111 and 211 using a drive mechanism.
  • a computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium such as a floppy drive, a disk, a tape, a DVD / CD-ROM drive, and a memory card.
  • Processors 112 and 212 may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and I / O operations.
  • An instruction may be provided to the processor 112, 212 by the memory 111, 211 or the communication module 113, 213.
  • the processor 112, 212 may be configured to execute an instruction in accordance with a program code stored in a recording device, such as the memory 111, 211.
  • the communication modules 113 and 213 may provide a function for the user terminal 100 and the sensor 210 to communicate with each other and may provide functions for communicating with other user terminals (not shown) or other devices (not shown) .
  • the processor 212 of the sensor 210 transmits detection information sensed by the sensing unit 214 to the user terminal 100 through the communication module 213 according to the program code stored in the recording device such as the memory 211. [ .
  • the sensor 210 may include a sensing unit 214 for sensing attitude information of an object (e.g., the handle 200) to which the sensor 210 is attached in a three-dimensional space.
  • the sensing unit 214 includes a gravity sensing unit for measuring gravity, a velocity sensing unit for sensing velocity, an acceleration sensing unit for sensing acceleration, an angular velocity sensing unit for sensing angular velocity, a geomagnetism sensing unit for sensing geomagnetism And an altitude sensing unit for sensing an altitude.
  • the sensor 210 can provide attitude information on the three-dimensional space of the object to which the sensor 210 is attached to the user terminal 100 in real time based on the sensing result of the sensing unit 214 as described above.
  • the sensor 210 may provide the orientation of the object to the user terminal 100 in real time in the form of an angle from the X axis, an angle from the Y axis, and an angle from the Z axis.
  • the sensor 210 may provide the attitude information of the object to the user terminal 100 at predetermined time intervals (for example, 0.1 second). In other words, the sensor 210 can provide attitude information of the object to the user terminal 100 in real time.
  • the user terminal 100 can confirm and guide the current insertion angle of the structure 500 based on the attitude information of the object provided from the sensor 210 in real time. Details thereof will be described later.
  • the input / output interface 114 included in the user terminal 100 may be a means for interfacing with the input / output device 115.
  • the input device may comprise a device such as, for example, a keyboard or a mouse
  • the output device may comprise a device such as a display for displaying a communication session of the application.
  • the input / output interface 114 may be a means for interfacing with a device having integrated functions for input and output, such as a touch screen.
  • the user terminal 100 and the sensor 210 may include more components than the components of FIG. However, there is no need to clearly illustrate most prior art components.
  • the user terminal 100 may be implemented to include at least some of the input / output devices 115 described above, or may include other components such as a transceiver, a Global Positioning System (GPS) module, a camera, As shown in FIG.
  • GPS Global Positioning System
  • the senor 210 and the user terminal 100 may be integrally configured.
  • the user terminal 100 according to another embodiment of the present invention may include the sensor 210.
  • the user terminal 100 may be attached to the handle 200 in the same manner as the above-described sensor 210 to check and guide the current insertion angle of the structure 500.
  • the processor 112 in accordance with an embodiment of the present invention may obtain movement range data of the first bone for the second bone.
  • 'movable range of bones means a range in which the corresponding bones can be operated in a three-dimensional space.
  • the bones may be movable in a plurality of directions .
  • the range of motion of such bones can be defined as the maximum positive range of motion and the maximum negative range of motion for each direction. Detailed explanations related to this will be described later.
  • the movement range data of the first bone can be obtained by various methods.
  • the operating range data may be obtained by a user's input to the user terminal 100.
  • the operating range data can be obtained by the doctor measuring the range of motion of the first bone with respect to the second bone of the patient, and inputting the measurement result to the user terminal 100.
  • the movement range data may also be obtained by a sensor (not shown) attached to the patient's body.
  • the sensor (not shown) may be a sensor having the same structure and role as the sensor 210 attached to the handle 200.
  • the sensor (not shown) can sense the posture on the three-dimensional space of the body part to which the sensor (not shown) is attached and provide the sensed posture information to the user terminal 100.
  • the user terminal 100 can acquire the movable range data by accumulating attitude information received from a sensor (not shown). More specifically, the physician can acquire the moving range data by operating the first bone with the first bone combined with the second bone (the second bone fixed by fixing the body to the bed) fixed at a predetermined position . That is, the movement range data can be obtained by activating the remaining bones (i.e., body parts) to which the sensor is attached in a state in which the bones of one of the two bones constituting the joint to which the movable range is to be determined is fixed.
  • Such acquisition of the moving range data may be preferably obtained before the structure 500 of FIG. 1 is inserted into the second bone 300 of FIG.
  • the movement range data may be obtained in a state where the second bone 300 of FIG. 1 and the first bone 400 of FIG. 1 are combined (for example, a state before starting surgery on the patient).
  • the movement range data acquired by the processor 112 may include an angular motion range of the first bone around at least one direction on the three-dimensional space.
  • Figs. 3A to 3C are views for explaining respective movable ranges of the first bone in the three-dimensional space.
  • the insertion angle guiding system of the structure according to the embodiment of the present invention is configured such that the insertion angle of the artificial acetabular cup for coupling with the femur (first bone) to the medullary bone (second bone) As shown in FIG.
  • the movable range data under the above-mentioned premise may include the respective movable ranges of the first bones about the first direction, the second direction and the third direction orthogonal to each other as shown in Figs. 3A to 3C.
  • the movement range data may include respective movable ranges 610 and 620 of the femur (first bone) relative to the amniotic bone (second bone) having the + X direction as the rotation axis.
  • each of the movable ranges 610 and 620 has a positive angular range 610 based on a predetermined reference angle (for example, an angle at which the first bone becomes parallel to the vertebral bone) And a negative angular range 620 with respect to the reference angle.
  • the movable range data may include the respective movable ranges 630 and 640 of the femur (first bone) relative to the unshown bone (second bone) with the + Y direction as the rotational axis.
  • each of the movable ranges 630 and 640 may include a positive angular range 630 based on a predetermined reference angle and a negative angular range 640 based on a predetermined reference angle.
  • the movement range data may include respective movable ranges 650 and 660 of the femur (first bone) for the non-musculoskeletal bone (second bone) with the + Z direction as the rotation axis.
  • each of the movable ranges 650 and 660 may include a positive angular range 650 based on a predetermined reference angle and a negative angular range 660 based on a predetermined reference angle.
  • 'angle' refers to a specific angle such as 30 degrees and 45 degrees
  • 'each operating range' refers to a range of angles defined as a starting angle and an ending angle, such as 0 degrees to 40 degrees, . ≪ / RTI >
  • the processor 112 can calculate the effective insertion angle range of the structure based on the movable range data obtained by the above-described process. For example, the processor 112 may calculate an angle within a predetermined angle range from a central angle of each movable range of the first bone obtained by the above-described process to an angle belonging to the effective insertion angle range.
  • the 'effective insertion angle range' may refer to an interval of an angle defined by a start angle and an end angle, similar to the 'each movement range' described above.
  • the 'center angle' may also mean the angle of the point at which the angle between the start angle and the end angle of each operating range is divided by half.
  • the central angle may be +15 degrees.
  • the processor 112 may calculate an angle belonging to an angle within a range of +15 degrees to +5 degrees from a center angle of +15 degrees, that is, an angle between +10 degrees and +20 degrees.
  • this is an example.
  • the predetermined angle range can be determined according to the precision required by the operation. If high precision is required, for example, the predetermined angle may be determined to be 0.5 degrees, 0.1 degrees, or zero degrees. On the other hand, when relatively low precision is required, the predetermined angle may be determined to be 5 degrees, 7 degrees, or the like.
  • the central angle itself may be an effective insertion angle range.
  • the structure may be inserted at an angle coinciding with the center angle.
  • processor 112 may include a plurality The effective insertion angle range for each of the movable ranges of the plurality of first bones about the axis of the first bone can be calculated.
  • the movable range data includes the respective movable ranges of the first bones having the + X direction, the + Y direction and the + Z direction, which are orthogonal to each other as shown in Figs. 3A to 3C.
  • the processor calculates the central angle of each movable range 610, 620 of the first bone with the + X direction as the rotation axis, and calculates an angle within a predetermined angle range from the calculated central angle with an angle belonging to the effective insertion angle range Can be calculated.
  • the effective insertion angle range calculated at this time may be meaningful as the effective insertion angle when the + X direction is the rotation axis.
  • the processor can calculate the effective insertion angle range when the + Y direction is the rotation axis and the effective insertion angle range when the + Z direction is the rotation axis by a similar method.
  • the insertion guide device of the structure according to the embodiment of the present invention can calculate the effective insertion angle range of the structure in the three-dimensional space.
  • FIG 4 is a view showing a valid insertion angle range 680 calculated by the processor 112 on a three-dimensional space according to an embodiment of the present invention.
  • each movable range 670 of the first bone on the three-dimensional space is as shown.
  • Each of the movable ranges 670 may be obtained by moving the first bone (femur, not shown) attached with the sensor while the second bone (innocent bone) 300 is fixed as described above.
  • the processor 112 may calculate an angle that falls within a predetermined angular range from the central angle 690 of each movable range 670 of the first bone to an angle belonging to the effective insertion angle range 680, as described above.
  • the center angle 690 may be determined by considering all of the central angles when the plurality of directions are the movable axes.
  • the processor 112 can then compare the current insertion angle of the structure with the effective insertion angle range calculated by the above process.
  • the current insertion angle of the structure may be received from the sensor 210 attached to the handle 200 as described above.
  • the handle 200 may be used by a user such as a physician.
  • the physician may use the handle 200 with the sensor 210 attached thereto for insertion of the structure.
  • the handle 200 may also be attached to a robot for structure insertion surgery.
  • the robot can receive information about the current insertion angle from the sensor 210 attached to the handle 200 and control the robot arm or the like to which the handle 200 is attached so that the structure can be inserted at a more correct angle.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of guiding insertion of a structure 500 according to an insertion angle guiding system of a structure according to an embodiment of the present invention.
  • the central angle 690 and the effective insertion angle range 680 are calculated by the processor 112 by the processes described with reference to FIGS.
  • the processor 112 may compare the current insertion angle of the structure 500 with the effective insertion angle range 680. [ The processor 112 may also provide a comparison of the current insertion angle and the effective insertion angle range 680. At this time, the processor 112 may visually provide the extent to which the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range, as shown in FIG. The processor 112 may also provide the degree to which the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range in the form of sound.
  • the user can appropriately adjust the insertion angle of the handle 200 based on the provided information so that the structure 500 can be inserted into the second bone 300 in the correct direction.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of guiding an insertion angle of a structure performed by a user terminal 100 used as an insertion angle guiding device of a structure according to an embodiment of the present invention.
  • a user terminal 100 used as an insertion angle guiding device of a structure according to an embodiment of the present invention.
  • the description of the contents overlapping with those described with reference to FIGS. 1 to 5 will be omitted.
  • the user terminal 100 may acquire the moving range data of the first bone with respect to the second bone.
  • the movement range data of the first bone can be obtained by various methods.
  • the operating range data may be obtained by a user's input to the user terminal 100.
  • the operating range data can be obtained by the doctor measuring the range of motion of the first bone with respect to the second bone of the patient, and inputting the measurement result to the user terminal 100.
  • the movement range data may also be obtained by a sensor (not shown) attached to the patient's body.
  • the sensor (not shown) may be a sensor having the same structure and role as the sensor 210 attached to the handle 200.
  • the sensor (not shown) senses the posture of the body part to which the sensor is attached in the three-dimensional space, and provides the sensed posture information to the user terminal 100.
  • the user terminal 100 can acquire the movable range data by accumulating attitude information received from a sensor (not shown).
  • the physician can acquire the moving range data by operating the first bone with the first bone combined with the second bone (the second bone fixed by fixing the body to the bed) fixed at a predetermined position . That is, the movement range data can be obtained by activating the remaining bones (i.e., body parts) to which the sensor is attached in a state in which the bones of one of the two bones constituting the joint to which the movable range is to be determined is fixed.
  • the remaining bones i.e., body parts
  • Such acquisition of the moving range data may be preferably obtained before the structure 500 of FIG. 1 is inserted into the second bone 300 of FIG.
  • the movement range data may be obtained in a state where the second bone 300 of FIG. 1 and the first bone 400 of FIG. 1 are combined (for example, a state before starting surgery on the patient).
  • the movement range data acquired by the user terminal 100 may include an angle movement range of the first bone around at least one direction on the three-dimensional space.
  • the movement range data may include the respective movable ranges 610 and 620 of the femur (first bone) relative to the amygdala (second bone) with the + X direction as the rotation axis.
  • each of the movable ranges 610 and 620 has a positive angular range 610 based on a predetermined reference angle (for example, an angle at which the first bone becomes parallel to the vertebral bone) And a negative angular range 620 with respect to the reference angle.
  • the movable range data may include the respective movable ranges 630 and 640 of the femur (first bone) relative to the unshown bone (second bone) with the + Y direction as the rotational axis.
  • each of the movable ranges 630 and 640 may include a positive angular range 630 based on a predetermined reference angle and a negative angular range 640 based on a predetermined reference angle.
  • the movement range data may include respective movable ranges 650 and 660 of the femur (first bone) for the non-musculoskeletal bone (second bone) with the + Z direction as the rotation axis.
  • each of the movable ranges 650 and 660 may include a positive angular range 650 based on a predetermined reference angle and a negative angular range 660 based on a predetermined reference angle.
  • 'angle' refers to a specific angle such as 30 degrees and 45 degrees
  • 'each operating range' refers to a range of angles defined as a starting angle and an ending angle, such as 0 degrees to 40 degrees, . ≪ / RTI >
  • the user terminal 100 can calculate the effective insertion angle range of the structure based on the movable range data obtained by the above-described procedure. (S62). For example, the user terminal 100 may calculate an angle that falls within a predetermined angle range from the central angle of each movable range of the first bone obtained by the above-described process, as an angle belonging to the effective insertion angle range.
  • the 'effective insertion angle range' may refer to an interval of an angle defined by a start angle and an end angle, similar to the 'each movement range' described above.
  • the 'center angle' may also mean the angle of the point at which the angle between the start angle and the end angle of each operating range is divided by half.
  • the central angle may be +15 degrees.
  • the user terminal 100 can calculate an angle belonging to an angle between +10 degrees and +20 degrees within an angle of 5 degrees or less from a center angle of +15 degrees, to an angle belonging to an effective insertion angle range.
  • the predetermined angle range can be determined according to the precision required by the operation. If high precision is required, for example, the predetermined angle may be determined to be 0.5 degrees, 0.1 degrees, or zero degrees. On the other hand, when relatively low precision is required, the predetermined angle may be determined to be 5 degrees, 7 degrees, or the like.
  • the central angle itself may be an effective insertion angle range.
  • the structure may be inserted at an angle coinciding with the center angle.
  • the user terminal 100 if the movement range data includes the first bone angular motion range, each of which is an axis of each of the plurality of directions on the three-dimensional space, the user terminal 100 according to one embodiment of the present invention, It is possible to calculate the effective insertion angle range for each movable range of the plurality of first bones having the respective axes as the axis.
  • the movable range data includes the respective movable ranges of the first bones having the + X direction, the + Y direction and the + Z direction, which are orthogonal to each other as shown in Figs. 3A to 3C.
  • the processor calculates the central angle of each movable range 610, 620 of the first bone with the + X direction as the rotation axis, and calculates an angle within a predetermined angle range from the calculated central angle with an angle belonging to the effective insertion angle range Can be calculated.
  • the effective insertion angle range calculated at this time may be meaningful as the effective insertion angle when the + X direction is the rotation axis.
  • the processor can calculate the effective insertion angle range when the + Y direction is the rotation axis and the effective insertion angle range when the + Z direction is the rotation axis by a similar method.
  • the insertion guide device of the structure according to the embodiment of the present invention can calculate the effective insertion angle range of the structure in the three-dimensional space.
  • each movable range 670 of the first bone on the three-dimensional space is as shown.
  • Each of the movable ranges 670 may be obtained by moving the first bone (femur, not shown) attached with the sensor while the second bone (innocent bone) 300 is fixed as described above.
  • the user terminal 100 may calculate an angle within a predetermined angular range from the central angle 690 of each movable range 670 of the first bone to an angle belonging to the effective insertion angle range 680 as described above .
  • the center angle 690 may be determined by considering all of the central angles when the plurality of directions are the movable axes.
  • the user terminal 100 can compare the current insertion angle of the structure with the effective insertion angle range calculated by the above-described procedure (S63). At this time, Or may be received from a sensor 210 attached to the handle 200 as well.
  • the handle 200 may be used by a user such as a physician. For example, the physician may use the handle 200 with the sensor 210 attached thereto for insertion of the structure.
  • the handle 200 may also be attached to a robot for insertion surgery.
  • the robot can receive the information about the current insertion angle from the sensor 210 attached to the handle 200, and control the robot arm or the like to which the handle is attached so that the structure can be inserted at a more correct angle.
  • the user terminal 100 may provide a comparison result between the current insertion angle and the effective insertion angle range 680. (S64) At this time, the user terminal 100 determines that the current insertion angle The degree of deviation from the angular range can be displayed and visually provided as shown in Fig. Also, the user terminal 100 may provide the extent to which the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range in the form of sound.
  • the user can appropriately adjust the insertion angle of the handle 200 based on the provided information so that the structure 500 can be inserted into the second bone 300 in the correct direction.
  • FIG. 7 is an illustration of a screen 710 displayed on the user terminal 100 to an extent that the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the screen 710 may include a display 711 corresponding to the center angle, a display 712 corresponding to the current insertion angle, and a numerical value 713 indicating the degree to which the current insertion angle deviates from the central angle have.
  • the user can more easily insert the structure into the second bone at a right angle by operating the handle 200 so that the display 712 corresponding to the current insertion angle coincides with the display 711 corresponding to the center angle.
  • While the display 712 corresponding to the current insertion angle may be based on data received from the sensor 210 attached to the handle 200 as described above.
  • the user terminal 100 may provide the degree of the current insertion angle outside the effective insertion angle range in the form of sound.
  • the user terminal 100 can reproduce sound at a higher frequency as the insertion angle approaches the central angle.
  • the apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components.
  • the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA) , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may perform one or more software applications performed on an operating system (OS) and an operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software.
  • the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG.
  • the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller.
  • Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded.
  • the software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave.
  • the software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner.
  • the software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
  • Program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a system for guiding an insertion angle of a cup-shaped structure, into which a head of a first bone is inserted, when the structure is inserted into a second bone can comprise: a structure insertion angle guide device for acquiring movable range data of the first bone with respect to the second bone, and calculating an effective insertion angle range of the structure on the basis of the movable range data; a handle for holding the structure to be inserted into the second bone; and a sensor attached to the handle so as to transmit a real-time angle of the handle to the structure insertion angle guide device.

Description

구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램System, method and computer program for guiding the angle of insertion
본 발명은 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1 뼈의 헤드가 삽입되는 컵 형상의 구조물을 제2 뼈에 삽입함에 있어서, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a system, a method, and a computer program for guiding an insertion angle of a structure, and more particularly, to a method and computer program for guiding an insertion angle of a structure in inserting a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted, To a system, method and computer program for guiding information.
오늘날 사회가 점차 고령화되면서 퇴행성 관절염의 발병 건수가 급격하게 증가하고 있다. 특히 고관절의 경우 신체의 하중을 장기간 지탱하며, 보행 시 가해지는 충격이 전달되어 다른 관절보다 빠르게 퇴행성 변화가 나타난다.As society becomes more aging today, the number of cases of degenerative arthritis is rapidly increasing. Particularly, in the case of the hip joint, the load of the body is sustained for a long time, and the impact applied at the time of walking is transferred, and degenerative change appears faster than other joints.
고관절에 대해서 보다 상세히 살펴보면, 고관절은 무명골과 대퇴골을 연결하여 자유롭게 운동할 수 있도록 하는 관절로 무명골 비구와 볼 모양의 대퇴골 골두(head)로 구성된다. 이러한 고관절에 퇴행성 관절염, 류마티스 관절염, 외상에 의한 관절염 등이 발생하면 연골이 파손되면서 딱딱한 뼈끼리 직접 접촉하게 되고, 이로 인하여 심한 통증과 보행의 곤란을 야기하게 된다. 이러한 경우 고관절의 일부를 제거하고 인공 관절 혹은 생체이식 관절을 삽입하여 가공함으로써 치료하는 것이 일반적이다.More specifically, the hip joint consists of a mandibular acetabulum and a ball-shaped femoral head that allows the free movement of the hamate and femur. When degenerative arthritis, rheumatoid arthritis, and arthritis due to trauma occur in these hips, the cartilage is broken and the hard bones come into direct contact with each other, resulting in severe pain and difficulty in walking. In this case, it is common to remove the part of the hip joint and treat it by inserting an artificial joint or a living implant.
이러한 고관절 수술의 일환으로서, 무명골 소켓과 대퇴골두 부위를 잘라내고 골반골에는 비구컵으로, 대퇴골은 대퇴부 헤드로 바꾸는 수술을 시행하게 된다.As part of this hip surgery, we will perform a surgery to cut the mullite socket and femoral head, replace the acetabular cup with the pelvic bone, and replace the femoral head with the femoral head.
종래기술에 따르면 실제 수술에서 삽입되는 인공관절의 방향은 의사의 경험과 인공관절의 제조사에서 제공되는 소정의 가이드라인을 통해 판단하게 되는데, 환자의 움직임이 있을 경우 비구컵의 방향을 정확하게 판단할 수 없는 문제점이 있었다.According to the prior art, the direction of the artificial joint inserted in the actual operation is judged through the physician's experience and a predetermined guideline provided by the manufacturer of the artificial joint. If the patient's motion is present, the direction of the acetabular cup can not be accurately determined There was a problem.
이러한 문제를 해결하고자 광학식 측정기를 사용하는 시스템이 제안되었으나, 이러한 시스템은 구축 단가가 높으며 실시간성을 보장할 수 없고 무엇보다 신속한 수술 진행이 어렵다는 문제가 있었다.To solve these problems, a system using an optical measuring instrument has been proposed. However, such a system has a problem that the construction cost is high, the real time property can not be guaranteed, and more rapid operation is difficult.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제1 뼈의 헤드가 삽입되는 컵 형상의 구조물을 제2 뼈에 삽입함에 있어서, 구조물의 삽입 각도를 정확하게 가이드 할 수 있는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for precisely guiding an insertion angle of a structure to be inserted into a second bone when a cup- .
또한 본 발명은 구조물의 현재 삽입 각도를 실시간으로 파악할 수 있고, 나아가 사용자가 이를 보다 직관적으로 파악할 수 있도록 하는 구조물의 삽입 각도 가이드 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공하고자 한다. Another object of the present invention is to provide an apparatus, method, and computer program for inserting an angle of a structure capable of grasping a current insertion angle of a structure in real time and further allowing a user to grasp it more intuitively.
또한 본 발명은 환자 별 제1 뼈의 가동범위 데이터에 기초하여 제2 뼈에 삽입되는 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출함으로써, 수술 후 이질감을 현저하게 감소시킬 수 있는 구조물의 삽입 각도 가이드 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공하고자 한다. The present invention also provides an insertion angle guiding device for a structure capable of remarkably reducing post-surgery heterogeneity by calculating an effective insertion angle range of a structure inserted into a second bone based on movement range data of a first bone for each patient And a computer program.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 뼈(Bone)의 헤드(Head)가 삽입되는 컵 형상의 구조물을 제2 뼈(Bone)에 삽입할 때, 상기 구조물의 삽입 각도를 가이드(Guide) 하는 시스템은, 상기 제2 뼈에 대한 상기 제1 뼈의 가동범위 데이터를 획득하고, 상기 가동범위 데이터에 기초하여 상기 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출하는 구조물의 삽입 각도 가이드 장치; 상기 제2 뼈에 삽입하기 위한 상기 구조물을 거치하는 핸들; 및 상기 핸들에 부착되어 상기 핸들의 실시간 각도를 상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치로 전송하는 센서;를 포함할 수 있다.A system for guiding an insertion angle of the structure when a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted is inserted into a second bone according to an embodiment of the present invention, Acquiring movable range data of the first bone with respect to the second bone and calculating an effective insertion angle range of the structure based on the movable range data; A handle for receiving the structure for insertion into the second bone; And a sensor attached to the handle to transmit a real-time angle of the handle to the insertion angle guide device of the structure.
상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치는 상기 센서로부터 수신한 상기 핸들의 실시간 각도에 기초하여, 상기 구조물의 실시간 삽입 각도와 상기 유효 삽입 각도 범위를 비교하고, 상기 비교의 결과를 제공할 수 있다.The insertion angle guide device of the structure may compare the real-time insertion angle of the structure with the effective insertion angle range based on the real-time angle of the handle received from the sensor, and provide the result of the comparison.
상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치는 상기 실시간 삽입 각도가 상기 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도를 표시하여 시각적으로 제공하거나 음향의 형태로 제공할 수 있다.The insertion angle guide device of the structure may visually provide or provide in the form of sound an indication of the extent to which the real time insertion angle deviates from the effective insertion angle range.
상기 가동범위 데이터는 상기 제2 뼈와 상기 제1 뼈가 상기 구조물의 삽입 없이 결합되어 있을 때, 상기 제2 뼈를 소정의 위치에 고정시키고 상기 센서가 상기 제1 뼈에 대응되는 신체 부위에 부착된 상태에서 상기 제1 뼈를 가동시킴으로써 상기 센서에 의해 획득되어 상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치로 전송될 수 있다.Wherein the movable range data is obtained by fixing the second bone to a predetermined position when the second bone and the first bone are coupled without insertion of the structure and attaching the sensor to a body part corresponding to the first bone And can be acquired by the sensor by moving the first bone in a state where the first bone is in a state of being inserted and guided to the insertion angle guiding device of the structure.
상기 가동범위 데이터는 3차원 공간상의 적어도 일 방향을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함할 수 있다. 또한 상기 가동범위 데이터는 서로 직교하는 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각 가동범위를 포함할 수 있다.The movement range data may include an angle movement range of the first bone around at least one direction on the three-dimensional space. In addition, the movable range data may include respective movable ranges of the first bone with the first direction, the second direction and the third direction orthogonal to each other as axes.
상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치는 상기 제1 뼈의 각 가동범위의 중심각으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각도로 산출할 수 있다. 이때 상기 가동범위 데이터는 3차원 공간상의 복수의 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함하고, 상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치는 상기 복수의 방향 각각을 축으로 하는 복수의 제1 뼈의 각 가동범위 각각에 대한 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다.The insertion angle guide device of the structure can calculate an angle within a predetermined angle range from a central angle of each movable range of the first bone to an angle belonging to the effective insertion angle range. Wherein the movement range data includes an angle movement range of a first bone having a plurality of directions on a three-dimensional space as axes, and the insertion angle guide device of the structure includes a plurality The effective insertion angle range for each of the movable ranges of the first bone of the first bone can be calculated.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 뼈(Bone)의 헤드(Head)가 삽입되는 컵 형상의 구조물을 제2 뼈(Bone)에 삽입할 때, 상기 구조물의 삽입 각도를 가이드(Guide) 하는 방법은, 상기 제2 뼈에 대한 상기 제1 뼈의 가동범위 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 가동범위 데이터에 기초하여 상기 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.A method of guiding an insertion angle of the structure when inserting a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted according to an embodiment of the present invention is inserted into a second bone Obtaining movement range data of the first bone relative to the second bone; And calculating an effective insertion angle range of the structure based on the movable range data.
상기 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법은 상기 구조물의 실시간 삽입 각도와 상기 유효 삽입 각도 범위를 비교하는 단계; 및 상기 비교의 결과를 제공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of guiding the insertion angle of the structure may include comparing a real-time insertion angle of the structure with the effective insertion angle range; And providing the result of the comparison.
상기 비교의 결과를 제공하는 단계는 상기 실시간 삽입 각도가 상기 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도를 표시하여 시각적으로 제공하거나 음향의 형태로 제공할 수 있다.The step of providing the result of the comparison may visually provide or provide in the form of sound an indication of the extent to which the real-time insertion angle deviates from the effective insertion angle range.
상기 가동범위 데이터는 상기 구조물이 상기 제2 뼈에 삽입되기 이전에, 소정의 위치에 고정된 상기 제2 뼈와 상기 제1 뼈가 결합된 상태에서 상기 제1 뼈를 가동시킴으로써 획득될 수 있다. The movable range data may be obtained by moving the first bone in a state where the second bone fixed to the predetermined position and the first bone are engaged before the structure is inserted into the second bone.
상기 가동범위 데이터는 3차원 공간상의 적어도 일 방향을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함할 수 있다. 또한 상기 가동범위 데이터는 서로 직교하는 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각 가동범위를 포함할 수 있다.The movement range data may include an angle movement range of the first bone around at least one direction on the three-dimensional space. In addition, the movable range data may include respective movable ranges of the first bone with the first direction, the second direction and the third direction orthogonal to each other as axes.
상기 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출하는 단계는 상기 제1 뼈의 각 가동범위의 중심각으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각도로 산출할 수 있다.The step of calculating the effective insertion angle range of the structure may calculate an angle within a predetermined angle range from a central angle of each movable range of the first bone to an angle belonging to the effective insertion angle range.
상기 가동범위 데이터는 3차원 공간상의 복수의 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함하고, 상기 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출하는 단계는 상기 복수의 방향 각각을 축으로 하는 복수의 제1 뼈의 각 가동범위 각각에 대한 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다.Wherein the movable range data comprises an angled motion range of a first bone about each of a plurality of directions on a three dimensional space and wherein calculating the effective insertion angle range of the structure comprises: The effective insertion angle range for each movable range of the plurality of first bones can be calculated.
본 발명에 따르면 제1 뼈의 헤드가 삽입되는 컵 형상의 구조물을 제2 뼈에 삽입함에 있어서, 구조물의 삽입 각도를 정확하게 가이드 할 수 있는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to implement an apparatus, a method, and a computer program that can precisely guide the insertion angle of a structure when inserting a cup-shaped structure into which the head of the first bone is inserted, into the second bone.
또한 구조물의 현재 삽입 각도를 실시간으로 파악할 수 있고, 나아가 사용자가 이를 보다 직관적으로 파악할 수 있도록 하는 구조물의 삽입 각도 가이드 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 구현할 수 있다.In addition, it is possible to implement an insertion angle guide device, a method, and a computer program of a structure that can grasp the current insertion angle of a structure in real time and further allow a user to grasp it more intuitively.
또한 환자 별 제1 뼈의 가동범위 데이터에 기초하여 제2 뼈에 삽입되는 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출함으로써, 수술 후 이질감을 현저하게 감소시킬 수 있는 구조물의 삽입 각도 가이드 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 구현할 수 있다.An insertion angle guide device for a structure capable of remarkably reducing a post-operative feeling by calculating an effective insertion angle range of a structure inserted into a second bone based on movement range data of a first bone by a patient, Can be implemented.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view illustrating an insertion angle guide system of a structure according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서 사용자 단말 및 센서의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram for explaining an internal configuration of a user terminal and a sensor in an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3c는 3차원 공간상에서 제1 뼈의 각 가동범위를 설명하기 위한 도면이다.Figs. 3A to 3C are views for explaining respective movable ranges of the first bone in the three-dimensional space. Fig.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 산출한 유효 삽입 각도 범위를 3차원 공간상에 도시한 도면이다.FIG. 4 is a view showing a valid insertion angle range calculated by a processor according to an embodiment of the present invention on a three-dimensional space. FIG.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템이 구조물의 삽입을 가이드 하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a method of guiding insertion of a structure according to an insertion angle guiding system of a structure according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말에 의해 수행되는 구조물의 삽입 각도 가이드 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an insertion angle guide method of a structure performed by a user terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 현재 삽입 각도가 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도가 사용자 단말에 표시된 화면의 예시이다.FIG. 7 is an illustration of a screen displayed on the user terminal to an extent that the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 뼈(Bone)의 헤드(Head)가 삽입되는 컵 형상의 구조물을 제2 뼈(Bone)에 삽입할 때, 상기 구조물의 삽입 각도를 가이드(Guide) 하는 시스템은, 상기 제2 뼈에 대한 상기 제1 뼈의 가동범위 데이터를 획득하고, 상기 가동범위 데이터에 기초하여 상기 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출하는 구조물의 삽입 각도 가이드 장치; 상기 제2 뼈에 삽입하기 위한 상기 구조물을 거치하는 핸들; 및 상기 핸들에 부착되어 상기 핸들의 실시간 각도를 상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치로 전송하는 센서;를 포함할 수 있다.A system for guiding an insertion angle of the structure when a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted is inserted into a second bone according to an embodiment of the present invention, Acquiring movable range data of the first bone with respect to the second bone and calculating an effective insertion angle range of the structure based on the movable range data; A handle for receiving the structure for insertion into the second bone; And a sensor attached to the handle to transmit a real-time angle of the handle to the insertion angle guide device of the structure.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, the specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented by changing from one embodiment to another without departing from the spirit and scope of the invention. It should also be understood that the location or arrangement of individual components within each embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention should be construed as encompassing the scope of the appended claims and all equivalents thereof. In the drawings, like reference numbers designate the same or similar components throughout the several views.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to which the present invention pertains.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view illustrating an insertion angle guide system of a structure according to an embodiment of the present invention.
도 1의 시스템은, 구조물의 삽입 각도 가이드 장치로써 동작하는 사용자 단말(100), 제2 뼈(300)에 삽입하기 위한 구조물(500)을 거치하는 핸들(200), 사용자 단말에 핸들(200)의 현재 각도를 전송하는 센서(210) 그리고 최종적으로 제2 뼈(300)에 삽입되는 구조물(500)에 헤드(410)가 삽입되는 제1 뼈(400)를 포함하는 것으로 도시되었다. 이때 구조물(500)은 제1 뼈(400)와 제2 뼈(300)가 결합된 상태에서 제1 뼈(400)가 가동될 수 있도록 하기 위한 구조물로, 기존의 생체 조직에 대신하여 인공적으로 삽입되는 구조물(가령 인공 비구컵)일 수 있다.The system of Figure 1 includes a user terminal 100 that operates as an insertion angle guide device for a structure, a handle 200 that rests on a structure 500 for insertion into a second bone 300, A sensor 210 for transmitting the current angle of the first bone 300 and a first bone 400 in which the head 410 is inserted into the structure 500 which is finally inserted into the second bone 300. At this time, the structure 500 is a structure for allowing the first bone 400 to move in a state where the first bone 400 and the second bone 300 are coupled to each other. In place of the existing biotissue, (E.g., an artificial acetabular cup).
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템은 인체를 구성하는 다양한 관절에 대한 구조물(500)의 삽입 각도를 가이드 하는데 사용될 수 있다. 가령 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 무명골(Hipbone)에 대퇴골(Femur)과의 연결을 위한 인공 비구컵의 삽입 각도를 가이드 하는데 사용될 수 있다. 물론 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 전술한 예시 외에도 구관절, 접번관절, 과상관절, 타원관절, 차축관절, 안관절 등의 다양한 구조의 관절에 있어서 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는데 사용될 수도 있다.The insertion angle guide system of the structure according to an embodiment of the present invention can be used to guide the insertion angle of the structure 500 to various joints constituting the human body. For example, as shown in FIG. 1, a system according to an embodiment of the present invention can be used to guide an insertion angle of an artificial acetabular cup for connection with a femur to a hipbone. Of course, the system according to an embodiment of the present invention may be used to guide an insertion angle of a structure in various joints such as a globe joint, a joint joint, a supraglass joint, an elliptical joint, an axle joint, and an eye joint in addition to the above- .
이하에서는 설명의 편의를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템이 도 1에 도시된 바와 같이 무명골에 대퇴골과의 결합을 위한 인공 비구컵의 삽입 각도를 가이드 하는데 사용되는 것을 전제로 설명한다.Hereinafter, for convenience of explanation, a system according to an embodiment of the present invention will be described on the assumption that the insertion angle of the artificial acetabular cup for coupling with the femur is guided to the non-mandibular bone as shown in FIG.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(100)은 구조물(500)의 삽입 각도를 가이드 하기 위해 구조물(500)의 현재 삽입 각도와 구조물(500)의 유효 삽입 각도 범위의 비교 결과를 산출하여 제공할 수 있다. 이때 사용자 단말(100)은 컴퓨터 장치로 구현되는 고정형 단말이거나 이동형 단말일 수 있다. 사용자 단말(100)의 예를 들면, 스마트폰(smart phone, 101), 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistants, 102), 네비게이션(Navigation, 103), 컴퓨터, 노트북(104), 디지털방송용 단말, PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC 등이 있다. The user terminal 100 according to an exemplary embodiment of the present invention calculates and provides a comparison result of the current insertion angle of the structure 500 and the effective insertion angle range of the structure 500 to guide the insertion angle of the structure 500 can do. At this time, the user terminal 100 may be a fixed terminal implemented as a computer device or a mobile terminal. A smartphone 101, a mobile phone, a personal digital assistant 102, a navigation 103, a computer, a notebook 104, a digital broadcast terminal, a PMP (Personal Digital Assistant) Portable Multimedia Player) and Tablet PC.
한편 사용자 단말(100)은 핸들(200)의 현재 각도를 전송하는 센서(210)와 다양한 통신 방식으로 연결될 수 있다. 이때 통신 방식은 가령 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 와이파이(Wifi), CDMA 및 WIBRO와 같은 무선통신방식 중 어느 하나일 수 있다.Meanwhile, the user terminal 100 may be connected to the sensor 210 transmitting the current angle of the handle 200 through various communication methods. At this time, the communication method may be any one of wireless communication methods such as Bluetooth, Zigbee, WiFi, CDMA and WIBRO.
본 발명의 일 실시예에 따른 핸들(200)은 제2 뼈(300)에 삽입하기 위한 구조물(500)을 거치하는 도구로써, 말단에 구조물(500)을 고정시키기에 적합한 형상의 고정부를 포함할 수 있다. 가령 구조물(500)이 전술한 바와 같이 비구컵인 경우, 핸들(200)은 비구컵을 고정하기 위한 구형(球形)의 고정부를 포함할 수 있다. The handle 200 according to an embodiment of the present invention includes a fixture configured to fit the structure 500 for insertion into the second bone 300 and having a shape suitable for fixing the structure 500 to the distal end can do. In the case where the structure 500 is an acetabular cup as described above, the handle 200 may include a spherical fixing portion for fixing the acetabular cup.
한편 구조물(500)은 핸들(200)과 소정의 방식에 따라 정렬되도록 결합될 수 있다. 가령 구조물(500)이 전술한 바와 같이 반구형의 비구컵인 경우, 비구컵의 절단면이 형성하는 원에 직교하는 선과 핸들(200)에 의해 형성되는 선이 평행하도록 구조물(500)이 핸들(200)에 결합될 수 있다. 물론 관절의 위치 또는 관절이 회전하는 축의 수에 따라 이러한 정렬 방식은 전술한 바와 같이 평행하게 설정될 수도 있고, 이와 상이하게 설정될 수도 있다.Meanwhile, the structure 500 may be coupled to be aligned with the handle 200 in a predetermined manner. The structure 500 may be coupled to the handle 200 so that the line formed by the line orthogonal to the circle formed by the cut surface of the acetabolic cup and the line formed by the handle 200 are parallel to each other, . Of course, depending on the position of the joints or the number of axes on which the joint rotates, this alignment scheme may be set parallel or differently as described above.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서 사용자 단말(100)과 센서(210)의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram for explaining an internal configuration of a user terminal 100 and a sensor 210 according to an embodiment of the present invention.
사용자 단말(100)과 센서(210)는 메모리(111, 211), 프로세서(112, 212) 및 통신 모듈(113, 213)을 포함할 수 있다.The user terminal 100 and the sensor 210 may include memories 111 and 211, processors 112 and 212 and communication modules 113 and 213.
메모리(111, 211)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. The memories 111 and 211 may be a computer-readable recording medium and may include a permanent mass storage device such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a disk drive.
또한, 메모리(111, 211)에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드(일례로 사용자 단말(100)에 설치되어 구동되는 구조물의 삽입 가이드 어플리케이션 등을 위한 코드)가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism)을 이용하여 메모리(111, 211)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다. The memory 111 and 211 may store an operating system and at least one program code (for example, a code for an insertion guide application of a structure installed and driven in the user terminal 100). These software components may be loaded from a computer readable recording medium separate from the memories 111 and 211 using a drive mechanism. Such a computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium such as a floppy drive, a disk, a tape, a DVD / CD-ROM drive, and a memory card.
프로세서(112, 212)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(111, 211) 또는 통신 모듈(113, 213)에 의해 프로세서(112, 212)로 제공될 수 있다. 예를 들어 프로세서(112, 212)는 메모리(111, 211)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따른 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. Processors 112 and 212 may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and I / O operations. An instruction may be provided to the processor 112, 212 by the memory 111, 211 or the communication module 113, 213. For example, the processor 112, 212 may be configured to execute an instruction in accordance with a program code stored in a recording device, such as the memory 111, 211.
통신 모듈(113, 213)은 사용자 단말(100)과 센서(210)가 서로 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있으며, 다른 사용자 단말(미도시) 또는 다른 장치(미도시)와 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 센서(210)의 프로세서(212)는 메모리(211)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 감지부(214)가 감지한 감지 정보를 통신 모듈(213)을 통하여 사용자 단말(100)로 전달할 수 있다. The communication modules 113 and 213 may provide a function for the user terminal 100 and the sensor 210 to communicate with each other and may provide functions for communicating with other user terminals (not shown) or other devices (not shown) . The processor 212 of the sensor 210 transmits detection information sensed by the sensing unit 214 to the user terminal 100 through the communication module 213 according to the program code stored in the recording device such as the memory 211. [ .
한편 센서(210)는 3차원 공간상에서 센서(210)가 부착된 대상(가령 핸들(200))의 자세 정보를 감지하기 위한 감지부(214)를 포함할 수 있다. 이때 감지부(214)는 중력을 측정하기 위한 중력 감지부, 속도를 감지하기 위한 속도 감지부, 가속도를 감지하기 위한 가속도 감지부, 각속도를 감지하기 위한 각속도 감지부, 지자기를 감지하기 위한 지자기 감지부, 고도를 감지하기 위한 고도 감지부 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, the sensor 210 may include a sensing unit 214 for sensing attitude information of an object (e.g., the handle 200) to which the sensor 210 is attached in a three-dimensional space. The sensing unit 214 includes a gravity sensing unit for measuring gravity, a velocity sensing unit for sensing velocity, an acceleration sensing unit for sensing acceleration, an angular velocity sensing unit for sensing angular velocity, a geomagnetism sensing unit for sensing geomagnetism And an altitude sensing unit for sensing an altitude.
센서(210)는 전술한 바와 같은 감지부(214)의 감지 결과에 기초하여 센서(210)가 부착된 대상의 3차원 공간상에서의 자세 정보를 사용자 단말(100)에 실시간으로 제공할 수 있다. 가령 센서(210)는 대상체의 자세를 X축으로부터의 각도, Y축으로부터의 각도 및 Z축으로부터의 각도의 형태로 사용자 단말(100)에 실시간으로 제공할 수 있다. The sensor 210 can provide attitude information on the three-dimensional space of the object to which the sensor 210 is attached to the user terminal 100 in real time based on the sensing result of the sensing unit 214 as described above. For example, the sensor 210 may provide the orientation of the object to the user terminal 100 in real time in the form of an angle from the X axis, an angle from the Y axis, and an angle from the Z axis.
한편 센서(210)는 이와 같은 대상체의 자세 정보를 소정의 시간 간격(가령 0.1초)마다 사용자 단말(100)에 제공할 수 있다. 바꾸어 말하면 센서(210)는 실시간으로 대상체의 자세 정보를 사용자 단말(100)에 제공할 수 있다. 사용자 단말(100)은 센서(210)로부터 실시간으로 제공되는 대상체의 자세 정보에 기초하여 구조물(500)의 현재 삽입 각도를 확인하고 가이드 할 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술한다.Meanwhile, the sensor 210 may provide the attitude information of the object to the user terminal 100 at predetermined time intervals (for example, 0.1 second). In other words, the sensor 210 can provide attitude information of the object to the user terminal 100 in real time. The user terminal 100 can confirm and guide the current insertion angle of the structure 500 based on the attitude information of the object provided from the sensor 210 in real time. Details thereof will be described later.
사용자 단말(100)이 포함하는 입출력 인터페이스(114)는 입출력 장치(115)와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 이때 입력 장치는 예를 들어 키보드 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 어플리케이션의 통신 세션을 표시하기 위한 디스플레이와 같은 장치를 포함할 수 있다. The input / output interface 114 included in the user terminal 100 may be a means for interfacing with the input / output device 115. Wherein the input device may comprise a device such as, for example, a keyboard or a mouse, and the output device may comprise a device such as a display for displaying a communication session of the application.
다른 예로 입출력 인터페이스(114)는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다.As another example, the input / output interface 114 may be a means for interfacing with a device having integrated functions for input and output, such as a touch screen.
또한, 다른 실시예들에서 사용자 단말(100)과 센서(210)는 도 2 의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 사용자 단말(100)은 상술한 입출력 장치(115) 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 트랜시버(transceiver), GPS(Global Positioning System) 모듈, 카메라, 각종 센서, 데이터베이스 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.Also, in other embodiments, the user terminal 100 and the sensor 210 may include more components than the components of FIG. However, there is no need to clearly illustrate most prior art components. For example, the user terminal 100 may be implemented to include at least some of the input / output devices 115 described above, or may include other components such as a transceiver, a Global Positioning System (GPS) module, a camera, As shown in FIG.
또한 본 발명의 다른 실시예에서 센서(210)와 사용자 단말(100)은 일체로 구성될 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 단말(100)은 센서(210)를 포함할 수 있다. 이때 사용자 단말(100)은 전술한 센서(210)와 마찬가지로 핸들(200)에 부착되어 구조물(500)의 현재 삽입 각도를 확인하고 가이드 할 수 있다.Also, in another embodiment of the present invention, the sensor 210 and the user terminal 100 may be integrally configured. In other words, the user terminal 100 according to another embodiment of the present invention may include the sensor 210. [ At this time, the user terminal 100 may be attached to the handle 200 in the same manner as the above-described sensor 210 to check and guide the current insertion angle of the structure 500.
이하에서는 구조물의 삽입 각도를 가이드 하기 위한 사용자 단말(100)의 프로세서(112)의 동작을 중심으로 설명한다.Hereinafter, the operation of the processor 112 of the user terminal 100 for guiding the insertion angle of the structure will be mainly described.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(112)는 제2 뼈에 대한 제1 뼈의 가동범위 데이터를 획득할 수 있다. The processor 112 in accordance with an embodiment of the present invention may obtain movement range data of the first bone for the second bone.
본 발명에서 '뼈의 가동범위'는 해당 뼈가 3차원 공간상에서 가동할 수 있는 범위를 의미하는 것으로, 가령 3차원 공간상에서 해당 뼈가 복수의 방향 각각을 축으로 할 때 가동 가능한 각도를 의미할 수 있다. 이와 같은 뼈의 가동범위는 각각의 방향에 대해서, 양의 최대 가동범위와 음의 최대 가동범위로 정의될 수 있다. 이와 관련된 상세한 예시에 대한 설명은 후술한다.In the present invention, 'movable range of bones' means a range in which the corresponding bones can be operated in a three-dimensional space. For example, in a three-dimensional space, the bones may be movable in a plurality of directions . The range of motion of such bones can be defined as the maximum positive range of motion and the maximum negative range of motion for each direction. Detailed explanations related to this will be described later.
한편 제1 뼈의 가동범위 데이터는 다양한 방법에 의해 획득될 수 있다. 가령 가동범위 데이터는 사용자 단말(100)에 대한 사용자의 입력에 의해 획득될 수 있다. 바꾸어 말하면 의사가 환자의 제2 뼈에 대한 제1 뼈의 가동범위를 측정하고, 측정 결과를 사용자 단말(100)에 입력함으로써 가동범위 데이터가 획득될 수 있다.On the other hand, the movement range data of the first bone can be obtained by various methods. For example, the operating range data may be obtained by a user's input to the user terminal 100. In other words, the operating range data can be obtained by the doctor measuring the range of motion of the first bone with respect to the second bone of the patient, and inputting the measurement result to the user terminal 100. [
또한 가동범위 데이터는 환자의 신체에 부착된 센서(미도시)에 의해 획득될 수도 있다. 이때 센서(미도시)는 핸들(200)에 부착되는 센서(210)와 그 구성과 역할이 동일한 센서일 수 있다. 바꾸어 말하면 센서(미도시)는 센서(미도시)가 부착되는 신체부위의 3차원 공간상에서의 자세를 감지하고, 감지된 자세 정보를 사용자 단말(100)에 제공할 수 있다. 사용자 단말(100)은 센서(미도시)로부터 수신한 자세 정보를 누적함으로써 가동범위 데이터를 획득할 수 있다. 보다 상세히, 의사는 소정의 위치에 고정된 제2 뼈(침대에 신체를 결박 시킴으로써 고정된 제2 뼈)와 제1 뼈가 결합된 상태에서 제1 뼈를 가동시킴으로써 가동범위 데이터를 획득할 수 있다. 즉 가동범위 데이터는 가동범위를 알고자 하는 관절을 구성하는 두 개의 뼈 중 어느 하나의 뼈를 고정시킨 상태에서 센서가 부착된 나머지 뼈(즉 신체부위)를 가동시킴으로써 획득될 수 있다.The movement range data may also be obtained by a sensor (not shown) attached to the patient's body. In this case, the sensor (not shown) may be a sensor having the same structure and role as the sensor 210 attached to the handle 200. In other words, the sensor (not shown) can sense the posture on the three-dimensional space of the body part to which the sensor (not shown) is attached and provide the sensed posture information to the user terminal 100. The user terminal 100 can acquire the movable range data by accumulating attitude information received from a sensor (not shown). More specifically, the physician can acquire the moving range data by operating the first bone with the first bone combined with the second bone (the second bone fixed by fixing the body to the bed) fixed at a predetermined position . That is, the movement range data can be obtained by activating the remaining bones (i.e., body parts) to which the sensor is attached in a state in which the bones of one of the two bones constituting the joint to which the movable range is to be determined is fixed.
이와 같은 가동범위 데이터의 획득은 도 1의 구조물(500)이 도 1의 제2 뼈(300)에 삽입되기 이전에 획득되는 것이 바람직할 수 있다. 바꾸어 말하면 가동범위 데이터는 도 1의 제2 뼈(300)와 도 1의 제1 뼈(400)가 결합되어 있는 상태(가령 환자에 대한 수술을 시작하기 전 상태)에서 획득되는 것일 수 있다.Such acquisition of the moving range data may be preferably obtained before the structure 500 of FIG. 1 is inserted into the second bone 300 of FIG. In other words, the movement range data may be obtained in a state where the second bone 300 of FIG. 1 and the first bone 400 of FIG. 1 are combined (for example, a state before starting surgery on the patient).
한편 프로세서(112)가 획득한 가동범위 데이터는 3차원 공간상의 적어도 일 방향을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함할 수 있다.On the other hand, the movement range data acquired by the processor 112 may include an angular motion range of the first bone around at least one direction on the three-dimensional space.
도 3a 내지 도 3c는 3차원 공간상에서의 제1 뼈의 각 가동범위를 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템이 도 1에 도시된 바와 같이 무명골(제2 뼈)에 대퇴골(제1 뼈)과의 결합을 위한 인공 비구컵의 삽입 각도를 가이드 하는데 사용되는 것을 전제로 설명한다.Figs. 3A to 3C are views for explaining respective movable ranges of the first bone in the three-dimensional space. Fig. For convenience of explanation, the insertion angle guiding system of the structure according to the embodiment of the present invention is configured such that the insertion angle of the artificial acetabular cup for coupling with the femur (first bone) to the medullary bone (second bone) As shown in FIG.
상술한 전제 하에 가동범위 데이터는 도 3a 내지 도 3c에서 도시하는 바와 같이 서로 직교하는 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각 가동범위를 포함할 수 있다.The movable range data under the above-mentioned premise may include the respective movable ranges of the first bones about the first direction, the second direction and the third direction orthogonal to each other as shown in Figs. 3A to 3C.
먼저 도 3a를 참조하면, 가동범위 데이터는 +X 방향을 회전 축으로 하는 무명골(제2 뼈)에 대한 대퇴골(제1 뼈)의 각 가동범위(610, 620)를 포함할 수 있다. 이때 각 가동범위(610, 620)는 소정의 기준 각도(가령 제1 뼈가 척추 뼈와 평행이 될 때를 0도로 하는 각도)를 기준으로 하는 양의 각 가동범위(610)와 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 음의 각 가동범위(620)를 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 3A, the movement range data may include respective movable ranges 610 and 620 of the femur (first bone) relative to the amniotic bone (second bone) having the + X direction as the rotation axis. At this time, each of the movable ranges 610 and 620 has a positive angular range 610 based on a predetermined reference angle (for example, an angle at which the first bone becomes parallel to the vertebral bone) And a negative angular range 620 with respect to the reference angle.
또한 도 3b를 참조하면, 가동범위 데이터는 +Y 방향을 회전 축으로 하는 무명골(제2 뼈)에 대한 대퇴골(제1 뼈)의 각 가동범위(630, 640)를 포함할 수 있다. 이때 각 가동범위(630, 640)는 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 양의 각 가동범위(630)와 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 음의 각 가동범위(640)를 포함할 수 있다.Also, referring to FIG. 3B, the movable range data may include the respective movable ranges 630 and 640 of the femur (first bone) relative to the unshown bone (second bone) with the + Y direction as the rotational axis. At this time, each of the movable ranges 630 and 640 may include a positive angular range 630 based on a predetermined reference angle and a negative angular range 640 based on a predetermined reference angle.
마지막으로 도 3c를 참조하면, 가동범위 데이터는 +Z 방향을 회전 축으로 하는 무명골(제2 뼈)에 대한 대퇴골(제1 뼈)의 각 가동범위(650, 660)를 포함할 수 있다. 이때도 각 가동범위(650, 660)는 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 양의 각 가동범위(650)와 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 음의 각 가동범위(660)를 포함할 수 있다.Lastly, referring to FIG. 3C, the movement range data may include respective movable ranges 650 and 660 of the femur (first bone) for the non-musculoskeletal bone (second bone) with the + Z direction as the rotation axis. At this time, each of the movable ranges 650 and 660 may include a positive angular range 650 based on a predetermined reference angle and a negative angular range 660 based on a predetermined reference angle.
한편 본 발명에서 '각도'는 30도, 45도와 같은 특정 각도를 의미하며, '각 가동범위'는 0도에서 40도 또는 0도에서 -60도와 같이 시작 각도와 종료 각도로 정의되는 각도의 구간을 의미할 수 있다.In the present invention, 'angle' refers to a specific angle such as 30 degrees and 45 degrees, and 'each operating range' refers to a range of angles defined as a starting angle and an ending angle, such as 0 degrees to 40 degrees, . ≪ / RTI >
본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(112)는 전술한 과정에 의해 획득된 가동범위 데이터에 기초하여 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다. 가령 프로세서(112)는 전술한 과정에 의해 획득된 제1 뼈의 각 가동범위의 중심각으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각도로 산출할 수 있다. 이때 '유효 삽입 각도 범위'는 전술한 '각 가동범위'와 유사하게 시작 각도와 종료 각도로 정의되는 각도의 구간을 의미할 수 있다. 또한 '중심각'은 각 가동범위의 시작 각도와 종료 각도 사이의 각을 이분하는 지점의 각도를 의미할 수 있다. 가령 각 가동범위가 -30도부터 +60도인 경우, 중심각은 +15도 일 수 있다. 이때 프로세서(112)는 중심각인 +15도로부터 5도 이내인 각도, 즉 +10도 부터 +20도 사이에 속하는 각을 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각으로 산출할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것이다.The processor 112 according to an embodiment of the present invention can calculate the effective insertion angle range of the structure based on the movable range data obtained by the above-described process. For example, the processor 112 may calculate an angle within a predetermined angle range from a central angle of each movable range of the first bone obtained by the above-described process to an angle belonging to the effective insertion angle range. In this case, the 'effective insertion angle range' may refer to an interval of an angle defined by a start angle and an end angle, similar to the 'each movement range' described above. The 'center angle' may also mean the angle of the point at which the angle between the start angle and the end angle of each operating range is divided by half. For example, if the operating range is from -30 to +60 degrees, the central angle may be +15 degrees. At this time, the processor 112 may calculate an angle belonging to an angle within a range of +15 degrees to +5 degrees from a center angle of +15 degrees, that is, an angle between +10 degrees and +20 degrees. However, this is an example.
한편 소정의 각도 범위는 해당 수술이 요하는 정밀도에 따라 결정될 수 있다. 가령 높은 정밀도를 요하는 경우, 소정의 각도는 0.5도, 0.1도로, 또는 0도로 결정될 수 있다. 반면 상대적으로 낮은 정밀도를 요하는 경우, 소정의 각도는 5도, 7도 등으로 결정될 수도 있다. On the other hand, the predetermined angle range can be determined according to the precision required by the operation. If high precision is required, for example, the predetermined angle may be determined to be 0.5 degrees, 0.1 degrees, or zero degrees. On the other hand, when relatively low precision is required, the predetermined angle may be determined to be 5 degrees, 7 degrees, or the like.
소정의 각도가 0도인 경우, 중심각 그 자체가 유효 삽입 각도 범위일 수 있다. 바꾸어 말하면 소정의 각도가 0도인 경우, 구조물은 중심각과 일치하는 각도로 삽입되어야 하는 것일 수 있다. When the predetermined angle is 0 degree, the central angle itself may be an effective insertion angle range. In other words, if the predetermined angle is 0 degrees, the structure may be inserted at an angle coinciding with the center angle.
한편 가동범위 데이터가 3차원 공간상의 복수의 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(112)는 3차원 공간상의 복수의 방향 각각을 축으로 하는 복수의 제1 뼈의 각 가동범위 각각에 대한 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다.If, on the other hand, the motion range data includes the first bone angular motion range that is each of a plurality of directions on the three-dimensional space, processor 112 according to one embodiment of the present invention may include a plurality The effective insertion angle range for each of the movable ranges of the plurality of first bones about the axis of the first bone can be calculated.
가령 가동범위 데이터가 도 3a 내지 도 3c에서 도시하는 바와 같이 서로 직교하는 +X 방향, +Y 방향 및 +Z방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각 가동범위를 포함하는 경우를 생각해 보자.Assume that the movable range data includes the respective movable ranges of the first bones having the + X direction, the + Y direction and the + Z direction, which are orthogonal to each other as shown in Figs. 3A to 3C.
이러한 경우 프로세서는 +X 방향을 회전 축으로 하는 제1 뼈의 각 가동범위(610, 620)의 중심각을 산출하고, 산출된 중심각으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각도로 산출할 수 있다. 이때 산출된 유효 삽입 각도 범위는 +X 방향을 회전 축으로 할 때의 유효 삽입 각도로써 의미가 있을 수 있다. 한편 프로세서는 이와 유사한 방법으로 +Y 방향을 회전 축으로 할 때의 유효 삽입 각도 범위와 +Z 방향을 회전 축으로 할 때의 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다.In this case, the processor calculates the central angle of each movable range 610, 620 of the first bone with the + X direction as the rotation axis, and calculates an angle within a predetermined angle range from the calculated central angle with an angle belonging to the effective insertion angle range Can be calculated. The effective insertion angle range calculated at this time may be meaningful as the effective insertion angle when the + X direction is the rotation axis. Meanwhile, the processor can calculate the effective insertion angle range when the + Y direction is the rotation axis and the effective insertion angle range when the + Z direction is the rotation axis by a similar method.
이로써 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 삽입 가이드 장치는 3차원 공간상에서의 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다.Thus, the insertion guide device of the structure according to the embodiment of the present invention can calculate the effective insertion angle range of the structure in the three-dimensional space.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(112)가 산출한 유효 삽입 각도 범위(680)를 3차원 공간상에 도시한 도면이다.4 is a view showing a valid insertion angle range 680 calculated by the processor 112 on a three-dimensional space according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하여, 3차원 공간상에서 제1 뼈의 각 가동범위(670)가 도시된 바와 같다고 가정한다. 이러한 각 가동범위(670)는 전술한 바와 같이 제2 뼈(무명골, 300)를 고정시킨 상태에서 센서가 부착된 제1 뼈(대퇴골, 미도시)를 가동시킴으로써 획득된 것일 수 있다. Referring to FIG. 4, it is assumed that each movable range 670 of the first bone on the three-dimensional space is as shown. Each of the movable ranges 670 may be obtained by moving the first bone (femur, not shown) attached with the sensor while the second bone (innocent bone) 300 is fixed as described above.
한편 프로세서(112)는 전술한 바와 같이 제1 뼈의 각 가동범위(670)의 중심각(690)으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위(680)에 속하는 각도로 산출할 수 있다. 이때 중심각(690)은 복수의 방향 각각을 가동 축으로 했을 때의 중심각을 모두 고려하여 결정된 것일 수 있다.Meanwhile, the processor 112 may calculate an angle that falls within a predetermined angular range from the central angle 690 of each movable range 670 of the first bone to an angle belonging to the effective insertion angle range 680, as described above. At this time, the center angle 690 may be determined by considering all of the central angles when the plurality of directions are the movable axes.
이어서 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(112)는 구조물의 현재 삽입 각도와 전술한 과정에 의해서 산출된 유효 삽입 각도 범위를 비교할 수 있다. 이때 구조물의 현재 삽입 각도는 전술한 바와 같이 핸들(200)에 부착된 센서(210)로부터 수신되는 것일 수 있다. 한편 핸들(200)은 의사와 같은 사용자에 의해 사용되는 것일 수 있다. 가령 의사는 구조물의 삽입을 위해 센서(210)가 부착된 핸들(200)을 사용할 수 있다. The processor 112 according to an embodiment of the present invention can then compare the current insertion angle of the structure with the effective insertion angle range calculated by the above process. At this time, the current insertion angle of the structure may be received from the sensor 210 attached to the handle 200 as described above. The handle 200, on the other hand, may be used by a user such as a physician. For example, the physician may use the handle 200 with the sensor 210 attached thereto for insertion of the structure.
또한 핸들(200)은 구조물 삽입 수술을 위한 로봇에 부착되어 사용될 수도 있다. 가령 로봇은 핸들(200)에 부착된 센서(210)로부터 현재 삽입 각도에 대한 정보를 수신하여 보다 올바른 각도로 구조물이 삽입될 수 있도록 핸들(200)이 부착된 로봇 암 등을 제어할 수 있다. The handle 200 may also be attached to a robot for structure insertion surgery. For example, the robot can receive information about the current insertion angle from the sensor 210 attached to the handle 200 and control the robot arm or the like to which the handle 200 is attached so that the structure can be inserted at a more correct angle.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템이 구조물(500)의 삽입을 가이드 하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 도 1내지 도 4에서 설명한 과정에 의해 중심각(690)과 유효 삽입 각도 범위(680)가 프로세서(112)에 의하여 산출된 상태라고 가정한다.5 is a view for explaining a method of guiding insertion of a structure 500 according to an insertion angle guiding system of a structure according to an embodiment of the present invention. For convenience of explanation, it is assumed that the central angle 690 and the effective insertion angle range 680 are calculated by the processor 112 by the processes described with reference to FIGS.
전술한 가정 하에 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(112)는 구조물(500)의 현재 삽입 각도와 유효 삽입 각도 범위(680)를 비교할 수 있다. 또한 프로세서(112)는 현재 삽입 각도와 유효 삽입 각도 범위(680)의 비교 결과를 제공할 수 있다. 이때 프로세서(112)는 현재 삽입 각도가 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도를 도 7에 도시된 바와 같이 표시하여 시각적으로 제공할 수도 있다. 또한 프로세서(112)는 현재 삽입 각도가 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도를 음향의 형태로 제공할 수도 있다.Under the above assumptions, the processor 112 according to one embodiment of the present invention may compare the current insertion angle of the structure 500 with the effective insertion angle range 680. [ The processor 112 may also provide a comparison of the current insertion angle and the effective insertion angle range 680. At this time, the processor 112 may visually provide the extent to which the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range, as shown in FIG. The processor 112 may also provide the degree to which the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range in the form of sound.
사용자는 제공된 정보를 토대로 핸들(200)의 삽입 각도를 적절히 조절하여 구조물(500)이 제2 뼈(300)에 올바른 방향으로 삽입되도록 할 수 있다. The user can appropriately adjust the insertion angle of the handle 200 based on the provided information so that the structure 500 can be inserted into the second bone 300 in the correct direction.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 구조물의 삽입 각도 가이드 장치로 사용되는 사용자 단말(100)에 의해 수행되는 구조물의 삽입 각도 가이드 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 5를 통해 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략한다.6 is a flowchart illustrating a method of guiding an insertion angle of a structure performed by a user terminal 100 used as an insertion angle guiding device of a structure according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the description of the contents overlapping with those described with reference to FIGS. 1 to 5 will be omitted.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(100)은 제2 뼈에 대한 제1 뼈의 가동범위 데이터를 획득할 수 있다. (S61) 이때 제1 뼈의 가동범위 데이터는 다양한 방법에 의해 획득될 수 있다. 가령 가동범위 데이터는 사용자 단말(100)에 대한 사용자의 입력에 의해 획득될 수 있다. 바꾸어 말하면 의사가 환자의 제2 뼈에 대한 제1 뼈의 가동범위를 측정하고, 측정 결과를 사용자 단말(100)에 입력함으로써 가동범위 데이터가 획득될 수 있다.The user terminal 100 according to an embodiment of the present invention may acquire the moving range data of the first bone with respect to the second bone. (S61) At this time, the movement range data of the first bone can be obtained by various methods. For example, the operating range data may be obtained by a user's input to the user terminal 100. In other words, the operating range data can be obtained by the doctor measuring the range of motion of the first bone with respect to the second bone of the patient, and inputting the measurement result to the user terminal 100. [
또한 가동범위 데이터는 환자의 신체에 부착된 센서(미도시)에 의해 획득될 수도 있다. 이때 센서(미도시)는 핸들(200)에 부착되는 센서(210)와 그 구성과 역할이 동일한 센서일 수 있다. 바꾸어 말하면 센서(미도시)는 센서가 부착되는 신체부위의 3차원 공간상에서의 자세를 감지하고, 감지된 자세 정보를 사용자 단말(100)에 제공할 수 있다. 사용자 단말(100)은 센서(미도시)로부터 수신한 자세 정보를 누적함으로써 가동범위 데이터를 획득할 수 있다.The movement range data may also be obtained by a sensor (not shown) attached to the patient's body. In this case, the sensor (not shown) may be a sensor having the same structure and role as the sensor 210 attached to the handle 200. In other words, the sensor (not shown) senses the posture of the body part to which the sensor is attached in the three-dimensional space, and provides the sensed posture information to the user terminal 100. The user terminal 100 can acquire the movable range data by accumulating attitude information received from a sensor (not shown).
보다 상세히, 의사는 소정의 위치에 고정된 제2 뼈(침대에 신체를 결박 시킴으로써 고정된 제2 뼈)와 제1 뼈가 결합된 상태에서 제1 뼈를 가동시킴으로써 가동범위 데이터를 획득할 수 있다. 즉 가동범위 데이터는 가동범위를 알고자 하는 관절을 구성하는 두 개의 뼈 중 어느 하나의 뼈를 고정시킨 상태에서 센서가 부착된 나머지 뼈(즉 신체부위)를 가동시킴으로써 획득될 수 있다.More specifically, the physician can acquire the moving range data by operating the first bone with the first bone combined with the second bone (the second bone fixed by fixing the body to the bed) fixed at a predetermined position . That is, the movement range data can be obtained by activating the remaining bones (i.e., body parts) to which the sensor is attached in a state in which the bones of one of the two bones constituting the joint to which the movable range is to be determined is fixed.
이와 같은 가동범위 데이터의 획득은 도 1의 구조물(500)이 도 1의 제2 뼈(300)에 삽입되기 이전에 획득되는 것이 바람직할 수 있다. 바꾸어 말하면 가동범위 데이터는 도 1의 제2 뼈(300)와 도 1의 제1 뼈(400)가 결합되어 있는 상태(가령 환자에 대한 수술을 시작하기 전 상태)에서 획득되는 것일 수 있다.Such acquisition of the moving range data may be preferably obtained before the structure 500 of FIG. 1 is inserted into the second bone 300 of FIG. In other words, the movement range data may be obtained in a state where the second bone 300 of FIG. 1 and the first bone 400 of FIG. 1 are combined (for example, a state before starting surgery on the patient).
한편 사용자 단말(100)이 획득한 가동범위 데이터는 3차원 공간상의 적어도 일 방향을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함할 수 있다.On the other hand, the movement range data acquired by the user terminal 100 may include an angle movement range of the first bone around at least one direction on the three-dimensional space.
다시 도 3a를 참조하면, 가동범위 데이터는 +X 방향을 회전 축으로 하는 무명골(제2 뼈)에 대한 대퇴골(제1 뼈)의 각 가동범위(610, 620)를 포함할 수 있다. 이때 각 가동범위(610, 620)는 소정의 기준 각도(가령 제1 뼈가 척추 뼈와 평행이 될 때를 0도로 하는 각도)를 기준으로 하는 양의 각 가동범위(610)와 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 음의 각 가동범위(620)를 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 3A, the movement range data may include the respective movable ranges 610 and 620 of the femur (first bone) relative to the amygdala (second bone) with the + X direction as the rotation axis. At this time, each of the movable ranges 610 and 620 has a positive angular range 610 based on a predetermined reference angle (for example, an angle at which the first bone becomes parallel to the vertebral bone) And a negative angular range 620 with respect to the reference angle.
또한 도 3b를 참조하면, 가동범위 데이터는 +Y 방향을 회전 축으로 하는 무명골(제2 뼈)에 대한 대퇴골(제1 뼈)의 각 가동범위(630, 640)를 포함할 수 있다. 이때 각 가동범위(630, 640)는 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 양의 각 가동범위(630)와 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 음의 각 가동범위(640)를 포함할 수 있다.Also, referring to FIG. 3B, the movable range data may include the respective movable ranges 630 and 640 of the femur (first bone) relative to the unshown bone (second bone) with the + Y direction as the rotational axis. At this time, each of the movable ranges 630 and 640 may include a positive angular range 630 based on a predetermined reference angle and a negative angular range 640 based on a predetermined reference angle.
마지막으로 도 3c를 참조하면, 가동범위 데이터는 +Z 방향을 회전 축으로 하는 무명골(제2 뼈)에 대한 대퇴골(제1 뼈)의 각 가동범위(650, 660)를 포함할 수 있다. 이때도 각 가동범위(650, 660)는 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 양의 각 가동범위(650)와 소정의 기준 각도를 기준으로 하는 음의 각 가동범위(660)를 포함할 수 있다.Lastly, referring to FIG. 3C, the movement range data may include respective movable ranges 650 and 660 of the femur (first bone) for the non-musculoskeletal bone (second bone) with the + Z direction as the rotation axis. At this time, each of the movable ranges 650 and 660 may include a positive angular range 650 based on a predetermined reference angle and a negative angular range 660 based on a predetermined reference angle.
한편 본 발명에서 '각도'는 30도, 45도와 같은 특정 각도를 의미하며, '각 가동범위'는 0도에서 40도 또는 0도에서 -60도와 같이 시작 각도와 종료 각도로 정의되는 각도의 구간을 의미할 수 있다.In the present invention, 'angle' refers to a specific angle such as 30 degrees and 45 degrees, and 'each operating range' refers to a range of angles defined as a starting angle and an ending angle, such as 0 degrees to 40 degrees, . ≪ / RTI >
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(100)은 전술한 과정에 의해 획득된 가동범위 데이터에 기초하여 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다. (S62) 가령 사용자 단말(100)은 전술한 과정에 의해 획득된 제1 뼈의 각 가동범위의 중심각으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각도로 산출할 수 있다. 이때 '유효 삽입 각도 범위'는 전술한 '각 가동범위'와 유사하게 시작 각도와 종료 각도로 정의되는 각도의 구간을 의미할 수 있다. 또한 '중심각'은 각 가동범위의 시작 각도와 종료 각도 사이의 각을 이분하는 지점의 각도를 의미할 수 있다. 가령 각 가동범위가 -30도부터 +60도인 경우, 중심각은 +15도 일 수 있다. 이때 사용자 단말(100)은 중심각인 +15도로부터 5도 이내인 각도, 즉 +10도 부터 +20도 사이에 속하는 각을 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각으로 산출할 수 있다. The user terminal 100 according to an embodiment of the present invention can calculate the effective insertion angle range of the structure based on the movable range data obtained by the above-described procedure. (S62). For example, the user terminal 100 may calculate an angle that falls within a predetermined angle range from the central angle of each movable range of the first bone obtained by the above-described process, as an angle belonging to the effective insertion angle range. In this case, the 'effective insertion angle range' may refer to an interval of an angle defined by a start angle and an end angle, similar to the 'each movement range' described above. The 'center angle' may also mean the angle of the point at which the angle between the start angle and the end angle of each operating range is divided by half. For example, if the operating range is from -30 to +60 degrees, the central angle may be +15 degrees. At this time, the user terminal 100 can calculate an angle belonging to an angle between +10 degrees and +20 degrees within an angle of 5 degrees or less from a center angle of +15 degrees, to an angle belonging to an effective insertion angle range.
한편 소정의 각도 범위는 해당 수술이 요하는 정밀도에 따라 결정될 수 있다. 가령 높은 정밀도를 요하는 경우, 소정의 각도는 0.5도, 0.1도로, 또는 0도로 결정될 수 있다. 반면 상대적으로 낮은 정밀도를 요하는 경우, 소정의 각도는 5도, 7도 등으로 결정될 수도 있다. On the other hand, the predetermined angle range can be determined according to the precision required by the operation. If high precision is required, for example, the predetermined angle may be determined to be 0.5 degrees, 0.1 degrees, or zero degrees. On the other hand, when relatively low precision is required, the predetermined angle may be determined to be 5 degrees, 7 degrees, or the like.
소정의 각도가 0도인 경우, 중심각 그 자체가 유효 삽입 각도 범위일 수 있다. 바꾸어 말하면 소정의 각도가 0도인 경우, 구조물은 중심각과 일치하는 각도로 삽입되어야 하는 것일 수 있다. When the predetermined angle is 0 degree, the central angle itself may be an effective insertion angle range. In other words, if the predetermined angle is 0 degrees, the structure may be inserted at an angle coinciding with the center angle.
한편 가동범위 데이터가 3차원 공간상의 복수의 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(100)은 3차원 공간상의 복수의 방향 각각을 축으로 하는 복수의 제1 뼈의 각 가동범위 각각에 대한 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다.On the other hand, if the movement range data includes the first bone angular motion range, each of which is an axis of each of the plurality of directions on the three-dimensional space, the user terminal 100 according to one embodiment of the present invention, It is possible to calculate the effective insertion angle range for each movable range of the plurality of first bones having the respective axes as the axis.
가령 가동범위 데이터가 도 3a 내지 도 3c에서 도시하는 바와 같이 서로 직교하는 +X 방향, +Y 방향 및 +Z방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각 가동범위를 포함하는 경우를 생각해 보자.Assume that the movable range data includes the respective movable ranges of the first bones having the + X direction, the + Y direction and the + Z direction, which are orthogonal to each other as shown in Figs. 3A to 3C.
이러한 경우 프로세서는 +X 방향을 회전 축으로 하는 제1 뼈의 각 가동범위(610, 620)의 중심각을 산출하고, 산출된 중심각으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각도로 산출할 수 있다. 이때 산출된 유효 삽입 각도 범위는 +X 방향을 회전 축으로 할 때의 유효 삽입 각도로써 의미가 있을 수 있다. 한편 프로세서는 이와 유사한 방법으로 +Y 방향을 회전 축으로 할 때의 유효 삽입 각도 범위와 +Z 방향을 회전 축으로 할 때의 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다.In this case, the processor calculates the central angle of each movable range 610, 620 of the first bone with the + X direction as the rotation axis, and calculates an angle within a predetermined angle range from the calculated central angle with an angle belonging to the effective insertion angle range Can be calculated. The effective insertion angle range calculated at this time may be meaningful as the effective insertion angle when the + X direction is the rotation axis. Meanwhile, the processor can calculate the effective insertion angle range when the + Y direction is the rotation axis and the effective insertion angle range when the + Z direction is the rotation axis by a similar method.
이로써 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 삽입 가이드 장치는 3차원 공간상에서의 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출할 수 있다.Thus, the insertion guide device of the structure according to the embodiment of the present invention can calculate the effective insertion angle range of the structure in the three-dimensional space.
다시 도 4를 참조하여, 3차원 공간상에서 제1 뼈의 각 가동범위(670)가 도시된 바와 같다고 가정한다. 이러한 각 가동범위(670)는 전술한 바와 같이 제2 뼈(무명골, 300)를 고정시킨 상태에서 센서가 부착된 제1 뼈(대퇴골, 미도시)를 가동시킴으로써 획득된 것일 수 있다. Referring again to FIG. 4, it is assumed that each movable range 670 of the first bone on the three-dimensional space is as shown. Each of the movable ranges 670 may be obtained by moving the first bone (femur, not shown) attached with the sensor while the second bone (innocent bone) 300 is fixed as described above.
한편 사용자 단말(100)은 전술한 바와 같이 제1 뼈의 각 가동범위(670)의 중심각(690)으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위(680)에 속하는 각도로 산출할 수 있다. 이때 중심각(690)은 복수의 방향 각각을 가동 축으로 했을 때의 중심각을 모두 고려하여 결정된 것일 수 있다.On the other hand, the user terminal 100 may calculate an angle within a predetermined angular range from the central angle 690 of each movable range 670 of the first bone to an angle belonging to the effective insertion angle range 680 as described above . At this time, the center angle 690 may be determined by considering all of the central angles when the plurality of directions are the movable axes.
이어서 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(100)은 구조물의 현재 삽입 각도와 전술한 과정에 의해서 산출된 유효 삽입 각도 범위를 비교할 수 있다.(S63) 이때 구조물의 현재 삽입 각도는 전술한 바와 같이 핸들(200)에 부착된 센서(210)로부터 수신되는 것일 수 있다. 한편 핸들(200)은 의사와 같은 사용자에 의해 사용되는 것일 수 있다. 가령 의사는 구조물의 삽입을 위해 센서(210)가 부착된 핸들(200)을 사용할 수 있다. 또한 핸들(200)은 삽입 수술을 위한 로봇에 부착되어 사용될 수도 있다. 가령 로봇은 핸들(200)에 부착된 센서(210)로부터 현재 삽입 각도에 대한 정보를 수신하여 보다 올바른 각도로 구조물이 삽입될 수 있도록 핸들이 부착된 로봇 암 등을 제어할 수 있다. Next, the user terminal 100 according to an embodiment of the present invention can compare the current insertion angle of the structure with the effective insertion angle range calculated by the above-described procedure (S63). At this time, Or may be received from a sensor 210 attached to the handle 200 as well. The handle 200, on the other hand, may be used by a user such as a physician. For example, the physician may use the handle 200 with the sensor 210 attached thereto for insertion of the structure. The handle 200 may also be attached to a robot for insertion surgery. For example, the robot can receive the information about the current insertion angle from the sensor 210 attached to the handle 200, and control the robot arm or the like to which the handle is attached so that the structure can be inserted at a more correct angle.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(100)은 현재 삽입 각도와 유효 삽입 각도 범위(680)의 비교 결과를 제공할 수 있다.(S64) 이때 사용자 단말(100)은 현재 삽입 각도가 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도를 도 7에 도시된 바와 같이 표시하여 시각적으로 제공할 수도 있다. 또한 사용자 단말(100)은 현재 삽입 각도가 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도를 음향의 형태로 제공할 수도 있다.The user terminal 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may provide a comparison result between the current insertion angle and the effective insertion angle range 680. (S64) At this time, the user terminal 100 determines that the current insertion angle The degree of deviation from the angular range can be displayed and visually provided as shown in Fig. Also, the user terminal 100 may provide the extent to which the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range in the form of sound.
사용자는 제공된 정보를 토대로 핸들(200)의 삽입 각도를 적절히 조절하여 구조물(500)이 제2 뼈(300)에 올바른 방향으로 삽입되도록 할 수 있다. The user can appropriately adjust the insertion angle of the handle 200 based on the provided information so that the structure 500 can be inserted into the second bone 300 in the correct direction.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 현재 삽입 각도가 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도가 사용자 단말(100)에 표시된 화면(710)의 예시이다.FIG. 7 is an illustration of a screen 710 displayed on the user terminal 100 to an extent that the current insertion angle deviates from the effective insertion angle range, in accordance with an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 화면(710)은 중심각과 대응되는 표시(711), 현재 삽입 각도와 대응되는 표시(712) 및 현재 삽입 각도가 중심각으로부터 벗어난 정도를 표시하는 수치(713)를 포함할 수 있다.7, the screen 710 may include a display 711 corresponding to the center angle, a display 712 corresponding to the current insertion angle, and a numerical value 713 indicating the degree to which the current insertion angle deviates from the central angle have.
사용자는 현재 삽입 각도와 대응되는 표시(712)가 중심각과 대응되는 표시(711)와 일치하도록 핸들(200)을 조작함으로써 보다 손쉽게 구조물을 제2 뼈에 올바른 각도로 삽입할 수 있다. The user can more easily insert the structure into the second bone at a right angle by operating the handle 200 so that the display 712 corresponding to the current insertion angle coincides with the display 711 corresponding to the center angle.
한편 현재 삽입 각도와 대응되는 표시(712)는 전술한 바와 같이 핸들(200)에 부착된 센서(210)로부터 수신된 데이터에 기초한 것일 수 있다.While the display 712 corresponding to the current insertion angle may be based on data received from the sensor 210 attached to the handle 200 as described above.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 사용자 단말(100)은 현재 삽입 각도가 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도를 음향의 형태로 제공할 수 있다. 가령 사용자 단말(100)은 현재 삽입 각도가 중심각에 근접할수록 높은 주파수의 음향을 재생할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the user terminal 100 may provide the degree of the current insertion angle outside the effective insertion angle range in the form of sound. For example, the user terminal 100 can reproduce sound at a higher frequency as the insertion angle approaches the central angle.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA) , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may perform one or more software applications performed on an operating system (OS) and an operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. Program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (17)

  1. 제1 뼈(Bone)의 헤드(Head)가 삽입되는 컵 형상의 구조물을 제2 뼈(Bone)에 삽입할 때, 상기 구조물의 삽입 각도를 가이드(Guide) 하는 시스템에 있어서,A system for guiding an insertion angle of a structure when a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted is inserted into a second bone,
    상기 제2 뼈에 대한 상기 제1 뼈의 가동범위 데이터를 획득하고, 상기 가동범위 데이터에 기초하여 상기 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출하는 구조물의 삽입 각도 가이드 장치;Acquiring operating range data of the first bone with respect to the second bone, and calculating an effective insertion angle range of the structure based on the operating range data;
    상기 제2 뼈에 삽입하기 위한 상기 구조물을 거치하는 핸들; 및A handle for receiving the structure for insertion into the second bone; And
    상기 핸들에 부착되어 상기 핸들의 실시간 각도를 상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치로 전송하는 센서;를 포함하는, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 시스템.And a sensor attached to the handle to transmit a real-time angle of the handle to an insertion angle guide device of the structure.
  2. 제1 항에 있어서The method of claim 1, wherein
    상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치는The insertion angle guide device of the structure
    상기 센서로부터 수신한 상기 핸들의 실시간 각도에 기초하여, 상기 구조물의 실시간 삽입 각도와 상기 유효 삽입 각도 범위를 비교하고,Comparing a real-time insertion angle of the structure with the effective insertion angle range based on a real-time angle of the steering wheel received from the sensor,
    상기 비교의 결과를 제공하는, 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템.And provides the result of the comparison.
  3. 제2 항에 있어서The method according to claim 2, wherein
    상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치는The insertion angle guide device of the structure
    상기 실시간 삽입 각도가 상기 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도를 표시하여 시각적으로 제공하거나 음향의 형태로 제공하는, 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템.Wherein the real-time insertion angle is visually provided or provided in the form of sound by indicating the degree of deviation from the effective insertion angle range.
  4. 제1 항에 있어서The method of claim 1, wherein
    상기 가동범위 데이터는 The range data
    상기 제2 뼈와 상기 제1 뼈가 상기 구조물의 삽입 없이 결합되어 있을 때, 상기 제2 뼈를 소정의 위치에 고정시키고 상기 센서가 상기 제1 뼈에 대응되는 신체 부위에 부착된 상태에서 상기 제1 뼈를 가동시킴으로써 상기 센서에 의해 획득되어 상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치로 전송되는, 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템.Wherein the second bone is fixed to a predetermined position when the second bone and the first bone are coupled without insertion of the structure and the sensor is attached to a body part corresponding to the first bone, 1 is activated by the bone to be acquired by the sensor and transmitted to the insertion angle guide device of the structure.
  5. 제1 항에 있어서The method of claim 1, wherein
    상기 가동범위 데이터는 The range data
    3차원 공간상의 적어도 일 방향을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함하는, 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템.And an angled movement range of the first bone about at least one direction on the three-dimensional space.
  6. 제5 항에 있어서The method of claim 5, wherein
    상기 가동범위 데이터는The range data
    서로 직교하는 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각 가동범위를 포함하는, 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템.And each movable range of the first bone about an axis orthogonal to the first direction, the second direction and the third direction, respectively.
  7. 제1 항에 있어서The method of claim 1, wherein
    상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치는The insertion angle guide device of the structure
    상기 제1 뼈의 각 가동범위의 중심각으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각도로 산출하는, 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템.Wherein an angle within a predetermined angular range from a central angle of each movable range of the first bone is calculated as an angle belonging to an effective insertion angle range.
  8. 제7 항에 있어서The method of claim 7, wherein
    상기 가동범위 데이터는The range data
    3차원 공간상의 복수의 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함하고,And an angular motion range of a first bone axis, each axis being a plurality of directions on a three-dimensional space,
    상기 구조물의 삽입 각도 가이드 장치는The insertion angle guide device of the structure
    상기 복수의 방향 각각을 축으로 하는 복수의 제1 뼈의 각 가동범위 각각에 대한 유효 삽입 각도 범위를 산출하는, 구조물의 삽입 각도 가이드 시스템.And calculates an effective insertion angle range for each movable range of each of the plurality of first bones about each of the plurality of directions.
  9. 제1 뼈(Bone)의 헤드(Head)가 삽입되는 컵 형상의 구조물을 제2 뼈(Bone)에 삽입할 때, 상기 구조물의 삽입 각도를 가이드(Guide) 하는 방법에 있어서,A method of guiding an insertion angle of a structure when a cup-shaped structure into which a head of a first bone is inserted is inserted into a second bone,
    상기 제2 뼈에 대한 상기 제1 뼈의 가동범위 데이터를 획득하는 단계; 및Obtaining movement range data of the first bone relative to the second bone; And
    상기 가동범위 데이터에 기초하여 상기 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출하는 단계;Calculating an effective insertion angle range of the structure based on the movable range data;
    를 포함하는, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법.And guiding the insertion angle of the structure.
  10. 제9 항에 있어서The method of claim 9, wherein
    상기 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법은A method of guiding the insertion angle of the structure
    상기 구조물의 실시간 삽입 각도와 상기 유효 삽입 각도 범위를 비교하는 단계; 및Comparing a real-time insertion angle of the structure with the effective insertion angle range; And
    상기 비교의 결과를 제공하는 단계;를 더 포함하는, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법.And providing a result of the comparison. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
  11. 제10 항에 있어서The method of claim 10, wherein
    상기 비교의 결과를 제공하는 단계는The step of providing the result of the comparison
    상기 실시간 삽입 각도가 상기 유효 삽입 각도 범위에서 벗어난 정도를 표시하여 시각적으로 제공하거나 음향의 형태로 제공하는, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법.Wherein the real-time insertion angle is provided visually or in the form of sound by indicating the degree of deviation from the effective insertion angle range.
  12. 제9 항에 있어서The method of claim 9, wherein
    상기 가동범위 데이터는 The range data
    상기 구조물이 상기 제2 뼈에 삽입되기 이전에, 소정의 위치에 고정된 상기 제2 뼈와 상기 제1 뼈가 결합된 상태에서 상기 제1 뼈를 가동시킴으로써 획득되는, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법.Wherein the first bone is obtained by moving the first bone in a state where the second bone fixed to the predetermined position and the first bone are engaged before the structure is inserted into the second bone, Way.
  13. 제9 항에 있어서The method of claim 9, wherein
    상기 가동범위 데이터는 The range data
    3차원 공간상의 적어도 일 방향을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함하는, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법.A method of guiding an insertion angle of a structure, comprising an angled motion range of a first bone about at least one direction on a three-dimensional space.
  14. 제13 항에 있어서The method of claim 13, wherein
    상기 가동범위 데이터는The range data
    서로 직교하는 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각 가동범위를 포함하는, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법.And each movable range of the first bone about an axis orthogonal to the first direction, the second direction and the third direction, respectively.
  15. 제9 항에 있어서The method of claim 9, wherein
    상기 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출하는 단계는The step of calculating the effective insertion angle range of the structure
    상기 제1 뼈의 각 가동범위의 중심각으로부터 소정의 각도 범위 이내인 각도를 유효 삽입 각도 범위에 속하는 각도로 산출하는, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법.Wherein an angle within a predetermined angle range from a central angle of each movable range of the first bone is calculated as an angle belonging to an effective insertion angle range.
  16. 제15 항에 있어서The method of claim 15, wherein
    상기 가동범위 데이터는The range data
    3차원 공간상의 복수의 방향 각각을 축으로 하는 제1 뼈의 각(Angle) 가동범위를 포함하고,And an angular motion range of a first bone axis, each axis being a plurality of directions on a three-dimensional space,
    상기 구조물의 유효 삽입 각도 범위를 산출하는 단계는The step of calculating the effective insertion angle range of the structure
    상기 복수의 방향 각각을 축으로 하는 복수의 제1 뼈의 각 가동범위 각각에 대한 유효 삽입 각도 범위를 산출하는, 구조물의 삽입 각도를 가이드 하는 방법.And calculating an effective insertion angle range for each movable range of the plurality of first bones about each of the plurality of directions as an axis.
  17. 컴퓨터를 이용하여 제9 항 내지 제16 항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.17. A computer program stored on a medium for carrying out the method of any one of claims 9 to 16 using a computer.
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