WO2023172109A1 - 디지털 트윈을 이용하여 니들의 경로를 관리하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

디지털 트윈을 이용하여 니들의 경로를 관리하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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WO2023172109A1
WO2023172109A1 PCT/KR2023/003326 KR2023003326W WO2023172109A1 WO 2023172109 A1 WO2023172109 A1 WO 2023172109A1 KR 2023003326 W KR2023003326 W KR 2023003326W WO 2023172109 A1 WO2023172109 A1 WO 2023172109A1
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WO
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point
needle
angle
patient
medical needle
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PCT/KR2023/003326
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English (en)
French (fr)
Inventor
윤상진
Original Assignee
주식회사 림사이언스
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings

Definitions

  • the present invention relates to a method, system, and non-transitory computer-readable recording medium for managing the path of a needle using a digital twin.
  • the epidural space is a space that exists between the yellow ligament and the dural sac, and its depth is only about 2 to 8 mm, so precise work is required. For example, during the process of inserting a needle into the epidural space, if the needle does not reach the epidural space, problems may arise in administering the injection, and if the needle passes through the epidural space, nerve damage occurs due to spinal fluid leakage (e.g., damage to the dural sac). Because this occurs, it is very important to accurately position the needle in the epidural space.
  • the present inventor(s) propose a new and advanced technology that can accurately position a medical needle at a desired target point by referring to a digital twin model corresponding to the patient's body.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-0411200 (December 18, 2003)
  • the purpose of the present invention is to solve all the problems of the prior art described above.
  • the purpose of the present invention is to accurately position a medical needle at a desired target point (eg, epidural space) inside the patient's body by referring to a digital twin model corresponding to the patient's body.
  • a desired target point eg, epidural space
  • a representative configuration of the present invention to achieve the above object is as follows.
  • the first angle at which the probe of the ultrasound device contacts the first point of the patient's body is referred to.
  • a method comprising the steps is provided.
  • a system for managing the path of a needle using a digital twin wherein the first angle at which the probe of the ultrasound device contacts the first point of the patient's body is referred to.
  • a model determination unit that determines a digital twin model corresponding to the body, and an angle at which the medical needle of the needle control device will enter at the first point or the second point of the patient's body with reference to the digital twin model.
  • a system including an angle determination unit for determining an angle is provided.
  • a medical needle at a desired target point (eg, epidural space) inside the patient's body by referring to the digital twin model corresponding to the patient's body.
  • Figure 1 is a diagram showing a schematic configuration of an entire system for managing the path of a needle according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram showing in detail the internal configuration of a needle path management system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a diagram illustrating a needle control device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a diagram showing a schematic configuration of an entire system for managing the path of a needle according to an embodiment of the present invention.
  • the entire system may include a communication network 100, a needle path management system 200, a needle control device 300, and an ultrasonic device 400.
  • the communication network 100 can be configured regardless of communication mode, such as wired communication or wireless communication, and can be used as a local area network (LAN) or a metropolitan area network (MAN). ), and a wide area network (WAN).
  • LAN local area network
  • MAN metropolitan area network
  • WAN wide area network
  • the communication network 100 referred to in this specification may be the known Internet or World Wide Web (WWW).
  • WWW World Wide Web
  • the communication network 100 is not necessarily limited thereto and may include at least a portion of a known wired or wireless data communication network, a known telephone network, or a known wired or wireless television communication network.
  • the communication network 100 is a wireless data communication network, including WiFi communication, WiFi-Direct communication, Long Term Evolution (LTE) communication, 5G communication, and Bluetooth communication (Bluetooth Low Energy (BLE). It may implement, at least in part, conventional communication methods such as (including Bluetooth Low Energy) communication, infrared communication, ultrasonic communication, etc.
  • the needle path management system 200 can communicate with the needle control device 300 and the ultrasound device 400, which will be described later, through the communication network 100, and can communicate with the patient's
  • a digital twin model corresponding to the patient's body is determined with reference to the first angle at which the probe (not shown) of the ultrasound device 400 contacts the first point of the body, and the digital twin model is referred to.
  • the medical needle 310 of the needle control device 300 may perform a function of determining an angle at which the medical needle 310 will enter from the first point or the second point of the patient's body.
  • this needle path management system 200 may be a digital device equipped with a memory means and equipped with a microprocessor to have computing capabilities. For example, it may be a server system operated on the communication network 100. The configuration and function of the needle path management system 200 according to an embodiment of the present invention will be described later.
  • the needle control device 300 is a digital device that includes a function that can communicate after connecting to the needle path management system 200, and includes a medical needle 310 and an actuator ( 320) and an operation attribute determination unit 330 (see FIG. 3). Specifically, the needle control device 300 according to an embodiment of the present invention controls the actuator 320 based on the operation properties (e.g., direction, speed, acceleration, etc.) determined by the operation attribute determination unit 330. As it operates, the medical needle 310 may perform a function of entering the inside of the patient's body.
  • the operation properties e.g., direction, speed, acceleration, etc.
  • the medical needle 310 includes a sensor module (not shown) for acquiring sensing information associated with the patient's body tissue through which the needle passes, or is connected (e.g., electrically connected) to this sensor module. You can.
  • the medical needle 310 may include a force sensor module, a torque sensor module, a pressure sensor module, a displacement sensor module, an ultrasonic sensor module, an optical sensor module (e.g., an optical sensor module for Raman spectroscopy), a temperature sensor module, It may include at least one sensor module (not shown) of an acidity sensor module, a gas pressure sensor module, an electromagnetic wave sensor module, and a chemical substance detection sensor module, and the operation of the medical needle 310 is based on the at least one sensor module.
  • a force sensor module e.g., a torque sensor module, a pressure sensor module, a displacement sensor module, an ultrasonic sensor module, an optical sensor module (e.g., an optical sensor module for Raman spectroscopy), a temperature sensor module, It may include at least one sensor module (not shown) of an acidity sensor module, a gas pressure sensor module, an electromagnetic wave sensor module, and a chemical substance detection sensor module, and the operation of the medical needle 310 is based on the at least one sensor module.
  • the force exerted on the medical needle 310 by the body tissue through which the end (e.g., the tip of the needle) passes e.g., reaction force, torque, pressure, etc., specified by the elasticity or density of the body tissue
  • temperature e.g., temperature, acidity, gas pressure, electromagnetic properties (e.g., response to ultra-high frequencies such as microwaves, millimeter waves, etc.), and body fluid properties of the body tissue through which one end of the medical needle 310 passes.
  • lymph fluid e.g., lymph inside the mouth, esophagus, stomach, small intestine, large intestine, etc.
  • intrathoracic fluid e.g., intraperitoneal fluid, urine component, fecal component, special membrane effusion, etc.
  • Information on chemical characteristics e.g., oxygen saturation, blood flow distribution, physicochemical characteristics such as blood sugar), etc. can be obtained.
  • the medical needle 310 may include a gravity sensor (hereinafter, “G-sensor”).
  • G-sensor a gravity sensor
  • the G-sensor included in the medical needle 310 can be used to specify the angle of the medical needle 310, for example, a second angle to be described later.
  • the G-sensor included in the medical needle 310 may be used to specify the relative position or direction of movement of the medical needle 310 based on the digital twin model corresponding to the patient's body.
  • the configuration and function of the needle control device 300 are not limited to those described above, and the configuration and function are determined by referring to the contents disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2363626. It is noted that changes or additions may be made (the specification of the above publication shall be regarded as incorporated into this specification in its entirety).
  • the ultrasound device 400 is a digital device that includes a function to communicate after connecting to the needle path management system 200, and may include a probe.
  • the ultrasound device 400 may perform a function of acquiring an ultrasound image of the patient's body by contacting the patient's body with a probe.
  • the probe may include a G-sensor (the same as the G-sensor included in the medical needle 310 of the needle control device 300 in terms of function, but may be a separate sensor).
  • the G-sensor included in the probe can be used to specify the angle of the probe, for example, the first angle, which will be described later.
  • FIG. 2 is a diagram showing in detail the internal configuration of the needle path management system 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the needle path management system 200 includes a model determination unit 210, a simulation unit 220, an angle determination unit 230, a communication unit 240, and It may include a control unit 250.
  • the model determination unit 210, simulation unit 220, angle determination unit 230, communication unit 240, and control unit 250 of the needle path management system 200 include at least Some may be program modules that communicate with an external system (not shown). These program modules may be included in the needle path management system 200 in the form of an operating system, application program module, or other program module, and may be physically stored in various known storage devices. Additionally, these program modules may be stored in a remote memory device capable of communicating with the needle path management system 200. Meanwhile, such program modules include, but are not limited to, routines, subroutines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform specific tasks or execute specific abstract data types according to the present invention.
  • the needle path management system 200 has been described as above, this description is illustrative, and at least some of the components or functions of the needle path management system 200 may be controlled by the needle control device 300 or ultrasonic waves as necessary. It will be apparent to those skilled in the art that it may be implemented within the device 400 or included within an external system (not shown).
  • the model determination unit 210 creates a digital twin corresponding to the patient's body by referring to the first angle at which the probe of the ultrasound device 400 contacts the first point of the patient's body.
  • the first point may refer to any point located on the skin of the patient's body.
  • the first angle may refer to an angle formed between the contact surface of the probe and a reference surface (eg, ground) when the probe contacts the first point of the patient's body. According to one embodiment of the present invention, this first angle may be specified based on the reference coordinate system of the probe (more specifically, the reference coordinate system of the G-sensor of the probe).
  • the model determination unit 210 responds to the operator of the ultrasound device 400 (e.g., a medical professional) touching the probe to a first point on the patient's body.
  • the first angle may be specified, and a digital twin model corresponding to the patient's body may be determined (or created) with reference to the specified first angle.
  • the model determination unit 210 according to an embodiment of the present invention provides a digital twin model corresponding to the patient's body within a predetermined range or radius from the first point based on the first angle specified above. can be determined (or created).
  • the range or radius in which the digital twin model is generated may be determined dynamically, but may be determined as a range or radius that at least includes a target point (eg, epidural space) inside the patient's body.
  • the model determination unit 210 generates the above digital twin model based on an ultrasound image acquired from the ultrasound device 400, or uses a medical imaging device other than the ultrasound device 400 (for example, it can be generated based on image information obtained from CT (Computer Tomography), MRI (Magnetic Resonance Imaging), etc.).
  • the model determination unit 210 according to an embodiment of the present invention may use the patient's anatomical information (e.g., Information on the location and shape of organs, tissues, skeleton, etc.) can be specified, and the anatomical information specified in this way can be modeled in three dimensions to create a digital twin model.
  • the method by which the model determination unit 210 according to an embodiment of the present invention generates the digital twin model is not necessarily limited to the method mentioned above, and can be varied within the scope of achieving the purpose of the present invention. Please note that it may be subject to change.
  • the simulation unit 220 moves the medical needle 310 of the needle control device 300 from a predetermined point on the patient's body to the target point based on the digital twin model determined as above. You can simulate a moving path.
  • the simulation unit 220 may operate the operator of the needle control device 300 (the operator of the needle control device 300 may be the same as or different from the operator of the ultrasonic device 400). may be used) to place an actual medical needle or a virtual medical needle at a first point (or a second point located within a predetermined range from the first point) of the digital twin model; where the second point is, like the first point, on the skin of the patient's body.
  • a second angle which may mean a point located in
  • the path along which the medical needle moves can be simulated.
  • simulating the path along which the medical needle moves means that when the medical needle enters the patient's body along the path, the medical needle reaches the target point and whether the degree of damage to the body in the process of reaching it is below a predetermined level. This may mean simulating.
  • the simulation unit 220 determines the results of the simulation according to the path entering the second angle from the first point (or second point) according to the above criteria (i.e., the medical needle reaches the target point). If the degree of damage to the body does not meet the predetermined level or less in the reaching process, the operator of the needle control device 300 moves the medical needle to the first point (or second point) of the digital twin model.
  • the actual medical needle described above refers to the medical needle 310 of the needle control device 300, and can be applied to the digital twin model that appears augmented in the real world environment during the simulation process.
  • the virtual medical needle is a virtualization of the medical needle 310 of the needle control device 300, and can be applied to the digital twin model that appears in the virtual environment (for example, displayed on the display) during the simulation process. .
  • the simulation unit 220 uses the reference coordinate system (more specifically, the reference of the G-sensor of the medical needle) of the medical needle (actual medical needle or virtual medical needle).
  • coordinate system more specifically, the reference of the G-sensor of the medical needle
  • the reference coordinate system of the probe may be synchronized (for example, the registration or relationship between the two reference coordinate systems may be specified, or converted to a predetermined reference coordinate system).
  • the simulation unit 220 according to an embodiment of the present invention can guide the medical needle to be located at the first point of the digital twin model in a state where both coordinate systems are synchronized (for example, the end of the medical needle is When located at the first point, an alarm can be generated), and according to this guidance, when the medical needle enters the first point (or second point), the simulation can be started.
  • the above-described second angle is the angle between the medical needle and the reference surface (e.g., the ground) when the medical needle (actual medical needle or virtual medical needle) enters the first point of the digital twin model. ) can refer to the angle formed between the According to one embodiment of the present invention, this second angle may be specified based on the reference coordinate system of the medical needle (more specifically, the reference coordinate system of the G-sensor of the medical needle), and as described above, the reference coordinate system of the medical needle As the coordinate system and the probe's reference coordinate system are synchronized, it may be specified based on the probe's reference coordinate system or a predetermined reference coordinate system.
  • the angle determination unit 230 refers to the digital twin model (specifically, the results of the above simulation performed based on the digital twin model) of the needle control device 300.
  • the angle at which the medical needle 310 will enter the patient's body at a first point (or a second point) may be determined.
  • the angle determination unit 230 moves the medical needle (actually When the medical needle or virtual medical needle) reaches the target point and the degree of damage to the body is simulated to be below a predetermined level in the process of reaching the target point, the above second angle is adjusted to the medical needle (medical needle) of the needle control device 300. 310) may be determined as the entry angle from the first point (or second point) of the patient's body, that is, the entry angle.
  • the angle determination unit 230 when the entry angle is determined as above, the medical needle 310 of the needle control device 300 moves to the body of the patient according to the determined angle. It can be inserted at point 1 (or point 2).
  • the angle determination unit 230 sets the medical needle 310 of the needle control device 300 to an entry angle at the first point (or second point), that is, the second angle.
  • a trigger signal may be transmitted to the needle control device 300.
  • the trigger signal is a signal that allows the medical needle 310 of the needle control device 300 to enter the inside of the patient's body (or a signal that allows the operator of the needle control device 300 to use the medical needle 310 of the needle control device 300 ( 310) may be a signal that allows entry into the patient's body.
  • the medical needle 310 of the needle control device 300 is inserted (or entered) into the patient's body, and after being inserted into the patient's body, a simulation is performed. It moves to the target point along the same path as the target path.
  • the medical needle 310 of the needle control device 300 can accurately reach the target point while minimizing damage to the patient's body tissues.
  • the angle determination unit 230 refers only to the digital twin model without referring to the simulation result, so that the medical needle 310 of the needle control device 300 is moved to the first point of the patient's body. (or the second point) may determine the entry angle.
  • the angle determination unit 230 may be used to control the medical needle 310 of the needle control device 300 even if the above-described simulation is not performed by the simulation unit 220.
  • the angle of entry from the first point (or second point) of this patient's body is calculated using a predetermined artificial intelligence-based model (e.g., such a model is a digital twin model and the first point (or second point) is used as input data. It may be a model learned to output the entry angle according to the input case) (for example, using the prediction result of an artificial intelligence-based model).
  • the angle determination unit 230 refers to the digital twin model and a look-up table (not shown) regarding the entry angle corresponding to the first point (or second point) to determine the medical needle 310 of the needle control device 300. ) may determine the angle of entry from the first point (or second point) of the patient's body.
  • the communication unit 240 may perform a function that enables data transmission and reception from/to the model determination unit 210, the simulation unit 220, and the angle determination unit 230. .
  • control unit 250 performs a function of controlling the flow of data between the model determination unit 210, the simulation unit 220, the angle determination unit 230, and the communication unit 240. can do. That is, the control unit 250 according to the present invention controls the data flow from/to the outside of the needle path management system 200 or the data flow between each component of the needle path management system 200, thereby controlling the model determination unit 210. ), the simulation unit 220, the angle determination unit 230, and the communication unit 240 can each be controlled to perform their own functions.
  • the embodiments according to the present invention described above can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination.
  • Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable by those skilled in the computer software field.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. medium), and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc.
  • Examples of program instructions include not only machine language code such as that created by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • a hardware device can be converted into one or more software modules to perform processing according to the invention and vice versa.

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Abstract

본 발명의 일 태양에 따르면, 디지털 트윈을 이용하여 니들의 경로를 관리하기 위한 방법으로서, 환자의 신체의 제1 지점에 초음파 장치의 프로브(probe)가 접촉되는 제1 각도를 참조하여 상기 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 결정하는 단계, 및 상기 디지털 트윈 모델을 참조하여 니들 제어 장치의 의료용 니들(needle)이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 제2 지점에서 진입할 각도를 결정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

Description

디지털 트윈을 이용하여 니들의 경로를 관리하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
본 발명은 디지털 트윈을 이용하여 니들의 경로를 관리하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
산부인과 무통 분만, 외과 수술 등에서는 황색 인대(ligamenta flava) 안쪽의 경막외강(epidural space) 내에 주사액을 주입하여 부분 마취를 수행하는 등의 방법이 많이 사용되고 있다.
경막외강은 황색 인대와 경막낭(dural sac) 사이에 존재하는 공간으로서, 그 깊이는 2 내지 8mm 정도에 불과하여 정밀한 작업이 요구된다. 예를 들어, 경막외강으로 니들을 삽입하는 과정에서 니들이 경막외강까지 도달하지 못하는 경우에는 주사액 투여에 문제가 발생하게 되고, 니들이 경막외강을 뚫고 지나가는 경우에는 척수액 누출(예를 들어, 경막낭 손상)에 따른 신경 손상이 야기되기 때문에, 경막외강에 니들을 정확하게 위치시키는 것이 매우 중요하다.
하지만, 종래 기술을 비롯하여 지금까지 소개된 기술에 의하면, 의사의 감각에 주로 의존하여 의료용 니들이 삽입되어 왔기 때문에 의사의 숙련도, 컨디션, 피로도 등에 따라 그 결과에 영향을 받게 되는 문제가 있었다. 또한, 공기 압력을 이용하여 의료용 니들을 삽입하는 방식이 소개된 바 있으나, 이러한 방식은 환자의 신체 상태, 연령 등에 따라 그 정확도가 달라지게 되는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자(들)는 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 참조하여 의료용 니들을 원하는 타겟 지점에 정확하게 위치시킬 수 있는 신규하고도 진보된 기술을 제안하는 바이다.
<선행기술문헌>
<특허문헌>
(특허문헌 1) 한국 등록특허공보 제10-0411200호(2003.12.18)
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 참조하여 환자의 신체 내부의 원하는 타겟 지점(예를 들어, 경막외강)에 의료용 니들을 정확하게 위치시키는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 디지털 트윈을 이용하여 니들의 경로를 관리하기 위한 방법으로서, 환자의 신체의 제1 지점에 초음파 장치의 프로브(probe)가 접촉되는 제1 각도를 참조하여 상기 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 결정하는 단계, 및 상기 디지털 트윈 모델을 참조하여 니들 제어 장치의 의료용 니들(needle)이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 제2 지점에서 진입할 각도를 결정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 디지털 트윈을 이용하여 니들의 경로를 관리하기 위한 시스템으로서, 환자의 신체의 제1 지점에 초음파 장치의 프로브(probe)가 접촉되는 제1 각도를 참조하여 상기 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 결정하는 모델 결정부, 및 상기 디지털 트윈 모델을 참조하여 니들 제어 장치의 의료용 니들(needle)이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 제2 지점에서 진입할 각도를 결정하는 각도 결정부를 포함하는 시스템이 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 참조하여 환자의 신체 내부의 원하는 타겟 지점(예를 들어, 경막외강)에 의료용 니들을 정확하게 위치시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 니들의 경로를 관리하기 위한 전체 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 경로 관리 시스템의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 제어 장치를 예시적으로 도시하는 도면이다.
<부호의 설명>
100: 통신망
200: 니들 경로 관리 시스템
210: 모델 결정부
220: 시뮬레이션부
230: 각도 결정부
240: 통신부
250: 제어부
300: 니들 제어 장치
400: 초음파 장치
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.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
전체 시스템의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 니들의 경로를 관리하기 위한 전체 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 시스템은 통신망(100), 니들 경로 관리 시스템(200), 니들 제어 장치(300) 및 초음파 장치(400)를 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신망(100)은 유선 통신이나 무선 통신과 같은 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 근거리 통신망(LAN; Local Area Network), 도시권 통신망(MAN; Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN; Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 본 명세서에서 말하는 통신망(100)은 공지의 인터넷 또는 월드 와이드 웹(WWW; World Wide Web)일 수 있다. 그러나, 통신망(100)은, 굳이 이에 국한될 필요 없이, 공지의 유무선 데이터 통신망, 공지의 전화망 또는 공지의 유무선 텔레비전 통신망을 그 적어도 일부에 있어서 포함할 수도 있다.
예를 들면, 통신망(100)은 무선 데이터 통신망으로서, 와이파이(WiFi) 통신, 와이파이 다이렉트(WiFi-Direct) 통신, 롱텀 에볼루션(LTE; Long Term Evolution) 통신, 5G 통신, 블루투스 통신(저전력 블루투스(BLE; Bluetooth Low Energy) 통신 포함), 적외선 통신, 초음파 통신 등과 같은 종래의 통신 방법을 적어도 그 일부분에 있어서 구현하는 것일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 경로 관리 시스템(200)은, 통신망(100)을 통하여 후술할 니들 제어 장치(300) 및 초음파 장치(400)와 통신을 수행할 수 있고, 환자의 신체의 제1 지점에 초음파 장치(400)의 프로브(probe)(미도시됨)가 접촉되는 제1 각도를 참조하여 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 결정하고, 해당 디지털 트윈 모델을 참조하여 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(needle)(310)이 환자의 신체의 제1 지점 또는 제2 지점에서 진입할 각도를 결정하는 기능을 수행할 수 있다. 한편, 이러한 니들 경로 관리 시스템(200)은 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기일 수 있으며, 예를 들어 통신망(100)상에서 운영되는 서버 시스템일 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 경로 관리 시스템(200)의 구성과 기능에 관하여는 후술하기로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 제어 장치(300)는, 니들 경로 관리 시스템(200)에 접속한 후 통신할 수 있는 기능을 포함하는 디지털 기기로서, 의료용 니들(310), 액추에이터(320) 및 동작 속성 결정부(330)를 포함할 수 있다(도 3 참조). 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 제어 장치(300)는, 동작 속성 결정부(330)에 의해 결정된 동작 속성(예를 들어, 방향, 속도, 가속도 등)에 기초하여 액추에이터(320)가 동작함에 따라 의료용 니들(310)이 환자의 신체 내부로 진입되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 의료용 니들(310)은 해당 니들이 통과하는 환자의 신체 조직과 연관되는 감지 정보를 획득하기 위한 센서 모듈(미도시됨)을 포함하거나 이러한 센서 모듈과 연결(예를 들어, 전기적으로 연결)될 수 있다.
예를 들어, 의료용 니들(310)은 힘 센서 모듈, 토크 센서 모듈, 압력 센서 모듈, 변위 센서 모듈, 초음파 센서 모듈, 광 센서 모듈(예를 들어, 라만 분광용 광 센서 모듈), 온도 센서 모듈, 산도 센서 모듈, 가스압 센서 모듈, 전자기파 센서 모듈 및 화학 물질 감지 센서 모듈 중 적어도 하나의 센서 모듈(미도시됨)을 포함할 수 있고, 그 적어도 하나의 센서 모듈에 기초하여 의료용 니들(310)의 일 단부(예를 들어, 해당 니들의 끝)가 통과하는 신체 조직이 의료용 니들(310)에 가하는 힘(예를 들어, 신체 조직의 탄성 또는 밀도에 의해 특정되는 반력(reaction force), 토크, 압력 등)에 관한 정보, 의료용 니들(310)의 일 단부가 통과하는 신체 조직의 온도, 산도(acidity), 가스압, 전자기적 특성(예를 들어, 마이크로파, 밀리미터파 등의 초고주파에 따른 응답), 체액 특성(예를 들어, 림프액, 장 내 체액(예를 들어, 구강, 식도, 위장, 소장, 대장 등의 내부의 체액), 흉강 내 체액, 복강 내 체액, 소변 성분, 대변 성분, 특막 삼출액 등의 물리화학적 특성), 혈액 특성(예를 들어, 산소 포화도, 혈류 분포, 혈당 등의 물리화학적 특성)에 관한 정보 등을 획득할 수 있다.
또한, 의료용 니들(310)은 중력 센서(gravity sensor)(이하, "G-센서")를 포함할 수 있다. 이와 같이 의료용 니들(310)에 포함되는 G-센서는 의료용 니들(310)의 각도, 예컨대 후술할 제2 각도를 특정하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 이러한 의료용 니들(310)에 포함되는 G-센서는 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 기준으로 의료용 니들(310)의 상대적 위치 또는 진행 방향을 특정하기 위해 이용될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 니들 제어 장치(300)의 구성 및 기능이 위에서 설명한 바에 한정되는 것은 아니며, 한국 등록특허공보 제10-2363626호에 개시된 내용을 참조하여 그 구성 및 기능이 변경 또는 추가될 수 있음을 밝혀 둔다(상기 공보의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다.).
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치(400)는, 니들 경로 관리 시스템(200)에 접속한 후 통신할 수 있는 기능을 포함하는 디지털 기기로서, 프로브를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치(400)는, 환자의 신체에 프로브를 접촉하여 환자의 신체에 대한 초음파 영상을 획득하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 프로브는 G-센서(니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)에 포함되는 G-센서와 기능 면에서는 동일하나 별개의 센서일 수 있다.)를 포함할 수 있다. 이와 같이 프로브에 포함되는 G-센서는 프로브의 각도, 예컨대 후술할 제1 각도를 특정하기 위해 이용될 수 있다.
니들 경로 관리 시스템의 구성
이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 니들 경로 관리 시스템(200)의 내부 구성과 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 경로 관리 시스템(200)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 경로 관리 시스템(200)은, 모델 결정부(210), 시뮬레이션부(220), 각도 결정부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 니들 경로 관리 시스템(200)의 모델 결정부(210), 시뮬레이션부(220), 각도 결정부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)는 그 중 적어도 일부가 외부의 시스템(미도시됨)과 통신하는 프로그램 모듈일 수 있다. 이러한 프로그램 모듈은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 또는 기타 프로그램 모듈의 형태로 니들 경로 관리 시스템(200)에 포함될 수 있고, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈은 니들 경로 관리 시스템(200)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
한편, 니들 경로 관리 시스템(200)에 관하여 위와 같이 설명되었으나, 이러한 설명은 예시적인 것이고, 니들 경로 관리 시스템(200)의 구성요소 또는 기능 중 적어도 일부가 필요에 따라 니들 제어 장치(300) 또는 초음파 장치(400) 내에서 실현되거나 외부 시스템(미도시됨) 내에 포함될 수도 있음은 당업자에게 자명하다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 결정부(210)는, 환자의 신체의 제1 지점에 초음파 장치(400)의 프로브가 접촉되는 제1 각도를 참조하여 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 결정할 수 있다. 여기서, 제1 지점은 환자의 신체의 피부에 위치한 어느 한 지점을 의미할 수 있다. 또한, 제1 각도는 환자의 신체의 제1 지점에 프로브가 접촉되었을 때 프로브의 접촉면과 기준면(예를 들어, 지면) 사이에 형성되는 각도를 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 제1 각도는 프로브의 기준 좌표계(보다 구체적으로, 프로브의 G-센서의 기준 좌표계)에 기초하여 특정되는 것일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 결정부(210)는, 초음파 장치(400)의 운용자(예를 들어, 의료인)가 환자의 신체의 제1 지점에 프로브를 접촉하는 것에 대응하여 제1 각도를 특정할 수 있고, 특정된 제1 각도를 참조하여 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 결정(또는 생성)할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 결정부(210)는, 위와 같이 특정된 제1 각도를 기준으로 제1 지점에서부터 소정 범위 또는 소정 반경 내에서 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 결정(또는 생성)할 수 있다. 여기서, 디지털 트윈 모델이 생성되는 범위 또는 반경은 동적으로 결정될 수 있으나, 최소한 환자의 신체 내부의 타겟 지점(예를 들어, 경막외강)을 포함하는 범위 또는 반경으로 결정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 결정부(210)는, 위와 같은 디지털 트윈 모델을 초음파 장치(400)로부터 획득한 초음파 영상에 기초하여 생성하거나, 초음파 장치(400) 외의 의료 영상 기기(예를 들어, CT(Computer Tomography), MRI(Magnetic Resonance Imaging) 등)로부터 획득한 영상 정보에 기초하여 생성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 결정부(210)는, 초음파 장치(400)로부터 획득한 초음파 영상 또는 의료 영상 기기로부터 획득한 영상 정보로부터 환자의 해부학적 정보(예를 들어, 장기, 조직, 골격 등의 위치 및 형태에 관한 정보)를 특정하고, 이와 같이 특정된 해부학적 정보를 3차원으로 모델링하여 디지털 트윈 모델을 생성할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델 결정부(210)가 디지털 트윈 모델을 생성하는 방식이 반드시 위에서 언급된 방식에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션부(220)는, 위와 같이 결정된 디지털 트윈 모델을 기준으로 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)이 환자의 신체의 소정 지점에서 타겟 지점까지 이동하는 경로를 시뮬레이션할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션부(220)는, 니들 제어 장치(300)의 운용자(니들 제어 장치(300)의 운용자는 초음파 장치(400)의 운용자와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있음)가 실제 의료용 니들 또는 가상 의료용 니들을 디지털 트윈 모델의 제1 지점(또는 제1 지점과 소정 범위 이내에 위치한 제2 지점; 여기서, 제2 지점은 제1 지점과 마찬가지로 환자의 신체의 피부에 위치한 어느 한 지점을 의미할 수 있음)에 제2 각도로 진입시키는 것에 대응하여, 해당 의료용 니들이 이동하는 경로를 시뮬레이션할 수 있다. 여기서, 의료용 니들이 이동하는 경로를 시뮬레이션한다는 것은, 의료용 니들이 해당 경로에 따라 환자의 신체 내부로 진입할 때 의료용 니들이 타겟 지점에 도달하고 그 도달 과정에서 신체의 손상의 정도가 소정 수준 이하에 해당하는지 여부를 시뮬레이션하는 것을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션부(220)는, 제1 지점(또는 제2 지점)에서 제2 각도로 진입하는 경로에 따른 시뮬레이션의 결과가 위와 같은 기준(즉, 의료용 니들이 타겟 지점에 도달하고 그 도달 과정에서 신체의 손상의 정도가 소정 수준 이하에 해당하는 것)을 충족하지 않는 경우, 니들 제어 장치(300)의 운용자가 의료용 니들을 디지털 트윈 모델의 제1 지점(또는 제2 지점)에 제2 각도와는 다른 각도로 진입시키도록 할 수 있다(즉, 시뮬레이션을 재수행할 수 있다.). 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 실제 의료용 니들은 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)을 의미하는 것으로서, 시뮬레이션 과정에서 실세계 환경에 증강되어 나타나는 디지털 트윈 모델에 대해 적용될 수 있다. 그리고, 가상 의료용 니들은 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)을 가상화한 것으로서, 시뮬레이션 과정에서 가상의 환경에 나타나는(예를 들어, 디스플레이상에 표시되는) 디지털 트윈 모델에 대해 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션부(220)는, 시뮬레이션을 수행하기 전에, 의료용 니들(실제 의료용 니들 또는 가상 의료용 니들)의 기준 좌표계(보다 구체적으로, 의료용 니들의 G-센서의 기준 좌표계)와 프로브의 기준 좌표계가 동기화되도록(예를 들어, 양 기준 좌표계 간 정합 또는 관계가 특정되도록, 또는 소정 기준 좌표계로 변환되도록) 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션부(220)는, 이와 같이 양 좌표계가 동기화된 상태에서 의료용 니들이 디지털 트윈 모델의 제1 지점에 위치하도록 유도할 수 있고(예를 들어, 의료용 니들의 단부가 제1 지점에 위치하는 경우 알람이 발생되도록 할 수 있음), 이러한 유도에 따라 의료용 니들이 제1 지점(또는 제2 지점)에 진입하면 시뮬레이션을 개시할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 제2 각도는 디지털 트윈 모델의 제1 지점에 의료용 니들(실제 의료용 니들 또는 가상 의료용 니들)이 진입할 때 의료용 니들과 기준면(예를 들어, 지면) 사이에 형성되는 각도를 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 제2 각도는 의료용 니들의 기준 좌표계(보다 구체적으로, 의료용 니들의 G-센서의 기준 좌표계)에 기초하여 특정될 수 있으며, 전술한 바와 같이 의료용 니들의 기준 좌표계와 프로브의 기준 좌표계가 동기화됨에 따라 프로브의 기준 좌표계 또는 소정 기준 좌표계에 기초하여 특정될 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 결정부(230)는, 디지털 트윈 모델(구체적으로는 디지털 트윈 모델을 기준으로 수행된 위의 시뮬레이션의 결과)을 참조하여 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)이 환자의 신체의 제1 지점(또는 제2 지점)에서 진입할 각도를 결정할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 결정부(230)는, 시뮬레이션 대상이 된 경로, 즉 제1 지점(또는 제2 지점)에서 제2 각도로 진입하는 경로에 따를 때 의료용 니들(실제 의료용 니들 또는 가상 의료용 니들)이 타겟 지점에 도달하고 그 도달 과정에서 신체의 손상의 정도가 소정 수준 이하에 해당하는 것으로 시뮬레이션된 경우, 위의 제2 각도를 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)이 환자의 신체의 제1 지점(또는 제2 지점)에서 진입할 각도, 즉 진입 각도로 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 결정부(230)는, 위와 같이 진입 각도가 결정되면, 그 결정되는 각도에 따라 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)이 환자의 신체의 제1 지점(또는 제2 지점)에서 삽입되도록 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 결정부(230)는, 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)이 제1 지점(또는 제2 지점)에서 진입 각도, 즉 제2 각도로 배치되는 것에 대응하여, 니들 제어 장치(300)에 트리거 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 트리거 신호는 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)에 대해 환자의 신체 내부로 진입을 허용하는 신호(또는 니들 제어 장치(300)의 운용자에게 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)을 환자의 신체 내부로 진입시키는 것을 허용하는 신호)일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 트리거 신호에 따라 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)은 환자의 신체 내부로 삽입(또는 진입)되게 되고, 환자의 신체 내부에 삽입된 이후에는 시뮬레이션 대상이 된 경로와 동일한 경로로 타겟 지점까지 이동하게 된다.
이로써, 본 발명에 따르면, 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)은 환자의 신체 조직의 손상을 최소화하면서도 타겟 지점에 정확하게 도달할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 결정부(230)는, 시뮬레이션 결과를 참조하지 않고 디지털 트윈 모델만을 참조하여 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)이 환자의 신체의 제1 지점(또는 제2 지점)에서 진입할 각도를 결정할 수도 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 결정부(230)는, 시뮬레이션부(220)에 의해 전술한 시뮬레이션이 수행되지 않은 경우라고 하더라도, 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)이 환자의 신체의 제1 지점(또는 제2 지점)에서 진입할 각도를 소정의 인공지능 기반 모델(예를 들어, 이러한 모델은 디지털 트윈 모델 및 제1 지점(또는 제2 지점)이 입력 데이터로서 입력된 경우에 그에 따른 진입 각도를 출력하도록 학습된 모델일 수 있음)을 이용(예를 들어, 인공지능 기반 모델의 예측 결과를 이용)하여 결정할 수 있다. 한편, 각도 결정부(230)는 디지털 트윈 모델 및 제1 지점(또는 제2 지점)에 대응되는 진입 각도에 관한 룩업 테이블(미도시됨)을 참조하여 니들 제어 장치(300)의 의료용 니들(310)이 환자의 신체의 제1 지점(또는 제2 지점)에서 진입할 각도를 결정할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(240)는 모델 결정부(210) 시뮬레이션부(220) 및 각도 결정부(230)로부터의/로의 데이터 송수신이 가능하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(250)는 모델 결정부(210), 시뮬레이션부(220), 각도 결정부(230) 및 통신부(240) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(250)는 니들 경로 관리 시스템(200)의 외부로부터의/로의 데이터 흐름 또는 니들 경로 관리 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터 흐름을 제어함으로써, 모델 결정부(210), 시뮬레이션부(220), 각도 결정부(230) 및 통신부(240)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 디지털 트윈을 이용하여 니들의 경로를 관리하기 위한 방법으로서,
    환자의 신체의 제1 지점에 초음파 장치의 프로브(probe)가 접촉되는 제1 각도를 참조하여 상기 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 결정하는 단계, 및
    상기 디지털 트윈 모델을 참조하여 니들 제어 장치의 의료용 니들(needle)이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 제2 지점에서 진입할 각도를 결정하는 단계를 포함하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진입할 각도가 결정되는 것에 대응하여 상기 의료용 니들이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 상기 제2 지점에서 상기 결정되는 각도에 따라 삽입되도록 하는
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각도 결정 단계 이전에, 상기 디지털 트윈 모델을 기준으로 니들 제어 장치의 의료용 니들이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 제2 지점에서 타겟 지점까지 이동하는 경로를 시뮬레이션하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 단계에서, 상기 의료용 니들의 기준 좌표계와 상기 프로브의 기준 좌표계가 동기화되도록 하는
    방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 각도 결정 단계에서, 상기 시뮬레이션의 결과를 참조하여 상기 의료용 니들이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 상기 제2 지점에서 진입할 각도를 결정하는
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 의료용 니들 및 상기 프로브는 중력 센서를 포함하는
    방법.
  7. 제1항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 비일시성의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  8. 디지털 트윈을 이용하여 니들의 경로를 관리하기 위한 시스템으로서,
    환자의 신체의 제1 지점에 초음파 장치의 프로브(probe)가 접촉되는 제1 각도를 참조하여 상기 환자의 신체와 대응되는 디지털 트윈 모델을 결정하는 모델 결정부, 및
    상기 디지털 트윈 모델을 참조하여 니들 제어 장치의 의료용 니들(needle)이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 제2 지점에서 진입할 각도를 결정하는 각도 결정부를 포함하는
    시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각도 결정부는, 상기 진입할 각도가 결정되는 것에 대응하여 상기 의료용 니들이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 상기 제2 지점에서 상기 결정되는 각도에 따라 삽입되도록 하는
    시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 디지털 트윈 모델을 기준으로 니들 제어 장치의 의료용 니들이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 제2 지점에서 타겟 지점까지 이동하는 경로를 시뮬레이션하는 시뮬레이션부를 더 포함하는
    시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는, 상기 의료용 니들의 기준 좌표계와 상기 프로브의 기준 좌표계가 동기화되도록 하는
    시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 각도 결정부는, 상기 시뮬레이션의 결과를 참조하여 상기 의료용 니들이 상기 환자의 신체의 상기 제1 지점 또는 상기 제2 지점에서 진입할 각도를 결정하는
    시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 의료용 니들 및 상기 프로브는 중력 센서를 포함하는
    시스템.
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