KR20170050177A - 내시경 시스템 - Google Patents

내시경 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20170050177A
KR20170050177A KR1020150151386A KR20150151386A KR20170050177A KR 20170050177 A KR20170050177 A KR 20170050177A KR 1020150151386 A KR1020150151386 A KR 1020150151386A KR 20150151386 A KR20150151386 A KR 20150151386A KR 20170050177 A KR20170050177 A KR 20170050177A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
endoscope
unit
endoscopic
change
Prior art date
Application number
KR1020150151386A
Other languages
English (en)
Inventor
배수진
이대식
김한석
정민웅
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020150151386A priority Critical patent/KR20170050177A/ko
Publication of KR20170050177A publication Critical patent/KR20170050177A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/041—Capsule endoscopes for imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/028—Microscale sensors, e.g. electromechanical sensors [MEMS]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

내시경 시스템은, 영상 검출부, 영상 검출 위치 측정부, 위치 기준 제공부를 포함한다. 영상 검출부는 내시경 영상을 검출하고, 영상 검출 위치 측정부는 영상 검출부의 위치와 방향을 측정하며, 위치 기준 제공부는 피검사자에 고정되고 영상 검출부에 위치 기준을 제공한다. 이와 같은 구성에 의하면, 내시경의 구동 및 몸 내부 기관들의 형태 등으로 인해 내시경에 위치 변화, 이동 방향 변화 및 각도 변화 등이 발생하는 경우에도, 검사 부위의 실제 위치를 정확히 파악할 수 있게 된다.

Description

내시경 시스템 {ENDOSCOPE SYSTEM}
본 발명은 의료 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 영상 검출 장치가 구비된 전자내시경 시스템에 관한 것이다.
최근 비침습적 또는 최소침습적 검사나 수술에 대한 선호가 높아지면서 소화기, 기관지, 비뇨기 등 다양한 의료분야에서 인체 내부 장기에 직접 접근할 수 있는 내시경에 대한 수요가 확대되고 있다.
특히, 연성 내시경의 경우, 관찰 장기의 구조적 형태에 맞게 앵귤레이션 제어 노브(angulation control knob)를 통해 bending section을 조절하여 디스털팁(distal tip) 방향과 위치가 조정되며, 디스털팁이 자유도를 가지고 방향 및 위치를 바꿔가면서 다양한 관점에서 영상이 획득이 가능하여, 이에 대한 관심이 더욱 증가하고 있다.
그런데, CT, MRI, X-ray 등의 영상장비들은 영상장비를 기준으로 환자의 위치가 고정된 상태에서 해부학적영상이 획득되기 때문에 검사 위치를 비교적 용이하게 파악할 수 있는 데 비해, 내시경 장비의 경우, 환자의 위치가 고정적이지 않고, 내시경 검사 중 환자의 위치가 변경되거나 내시경 운영자(의사)의 위치 및 내시경 구동 위치의 변경이 발생될 수 있기 때문에, 관찰 부위의 실제 위치를 정확히 파악하는 것이 용이하지 않다.
다시 말해, 내시경은 내시경의 구동 및 인체 내부 기관들의 형태 등에 의해 위치 변화, 이동 방향 변화 및 각도 회전 등이 이루어지기 때문에, 환자 위치를 고정화하여 검사 부위 위치를 파악하는 다른 영상장비에서의 검사 위치 측정 방법을 그대로 적용하는 것이 실질적으로 불가능하다.
또한, 내시경 검사에 있어서는, 장기의 모양과 위치 등에 따라 적용되는 내시경 검사 프로토콜이 있으며, 이에 기반하여 검사하고자 하는 장기의 모든 부위에 대한 관찰이 이루어진다.
그러나 실제 내시경 검사시 검사자가 장기의 모든 부위를 관찰하지 못하였다는 것을 인식하지 못하고 병변부위를 놓치는(missing) 경우도 종종 발생하며, 내시경 재검사 및 내시경 치료 수행을 위하여 질환부위의 정확한 위치정보 기록이 필요한 경우에도 검사부위의 객관적인 위치 파악이 어려위, 내시경 운영자(의사)의 해부학적 구조지식에 의존하여 기록이 수행되고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 내시경 검사시 검사 부위의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 해주며, 검사자가 필요한 검사 부위를 놓치거나 내시경 재검사 및 내시경 치료를 위한 검사 부위의 위치 정보가 필요한 경우에도 검사 부위에 대한 객관적이고 정확한 위치 정보를 제공할 수 있는 내시경 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 내시경 시스템은, 영상 검출부, 영상 검출 위치 측정부, 위치 기준 제공부를 포함한다.
영상 검출부는 내시경 영상을 검출하고, 영상 검출 위치 측정부는 영상 검출부의 위치와 방향을 측정하며, 위치 기준 제공부는 피검사자에 고정되고 영상 검출위치 측정부에 위치 기준을 제공한다.
이와 같은 구성에 의하면, 내시경의 구동 및 인체 내부 기관들의 형태 등으로 인해 내시경에 위치 변화, 이동 방향 변화 및 각도 변화 등이 발생하는 경우에도, 검사 부위의 실제 위치를 정확히 파악할 수 있게 된다.
이때, 영상 검출부에 의해 검출된 내시경 영상들을 내시경 영상들이 검출된 위치와 방향에 따라 정합하는 영상 정합부를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 검사자가 필요한 검사 부위를 놓치거나 내시경 재검사 및 내시경 치료를 위한 검사 부위의 정확한 위치 정보가 필요한 경우에도 검사 부위에 대해 객관적이고 정확한 위치를 제공할 수 있게 된다.
또한, 위치 기준 제공부는 피검자에 고정되도록 구성된다. 예로써 위 내시경의 경우 위치 기준 제공부는 마우스피스(mouth piece) 자체로 구현되거나 마우스피스에 장착될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 피검사자에 용이하게 고정되면서도 영상 검출부에 정확한 위치 기준을 제공할 수 있게 된다.
또한, 영상 검출 위치 측정부는 내시경의 디스털팁에 설치되고, 내시경 디스털팁의 위치 변화, 이동 방향 및 각도 변화를 측정할 수 있는 MEMS 기반의 측정 센서를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 내시경의 구동 및 몸 내부 기관들의 형태 등으로 인해 내시경에 위치 변화, 이동 방향 변화 및 각도 변화 등이 발생하는 경우에도, 검사 부위의 실제 위치를 정확히 파악할 수 있게 된다.
또한, 검사자가 필요한 검사 부위를 놓치거나 내시경 재검사 및 내시경 치료를 위한 검사 부위의 정확한 위치 정보가 필요한 경우에도 검사 부위에 대해 객관적이고 정확한 위치를 제공할 수 있게 된다.
또한, 피검사자에 용이하게 고정되면서도 영상 검출부에 정확한 위치 기준을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 내시경 시스템의 실제 구현 예를 도시한 블록도.
도 3은 도 2의 디스털팁과 환자 위치 기준점이 실제 사용되는 상태를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 2의 디스털팁의 이동 경로와 이동 경로에서 검출되는 된 영상을 개략적으로 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 2는 도 1의 내시경 시스템의 실제 구현 예를 도시한 블록도이다.
도 1에서, 내시경 시스템은(100), 영상 검출부(110), 영상 검출 위치 측정부(120), 위치 기준 제공부(130), 및 영상 정합부(140)를 포함한다. 또한, 도 2에서 영상 검출 위치 측정부(120)는 위치센서(222)와 연산부(224)로 구현되고, 영상 정합부(140)는 이미지 프로세서(240)로 구현된 것을 확인할 수 있다.
영상 검출부(110)는 내시경 영상을 검출하고, 영상 검출 위치 측정부(120)는 영상 검출부(110)의 위치와 방향을 측정한다.
최근에는 디스털팁이 유연성을 가지고 조작할 수 있는 형태의 내시경 사용이 증가하는 추세이다. 따라서, 내시경의 디스털팁의 자세 및 위치 변화와 일치되는 회전, 이동방향 변화를 측정할 수 있도록 디스털팁에 위치센서를 장착하는 경우 내시경 영상이 획득되는 직접 위치에 대해 추적(tracking)할 수 있다.
도 2에서 영상 검출부(210)와, 위치센서(222)로 구현된 영상 검출 위치 측정부(120)가 디스털팁(300)에 설치된 예, 및 위치센서(222)가 디스털팁(300)의 위치와 방향을 측정함으로써 영상 검출부(210)의 위치와 방향을 검출하는 예를 확인할 수 있다.
이를 위해, 특히, 제조공정 세밀화, 기술향상, 초소형화 등 성능 측면에서 큰 발전이 이루어진 MEMS 기반 위치센서를 영상이 획득되는 내시경의 유연구동부인 디스털팁(300)에 설치하여, 내시경 영상이 획득되는 위치와 일치하는 내시경의 자세 변화를 추적할 수 있다. MEMS 기술과 프로세스 기술의 발전으로 전력 소비가 낮고 크기가 소형이고 가격대가 낮아진, 고성능 MEMS 기반의 자이로스코프, 가속도계, 지자기계를 채용하는 센서를 이용하는 것이다.
그런데, 가속도계를 기반한 이용한 위치 추적방식은 출발점 기준으로 방향과 거리를 계산하는 방식이기 때문에 초기 출발점 좌표를 정확히 아는 것이 중요하다. 원칩(One-chip)화된 자이로스코프와 지자기계를 이용하여 좌표에 대한 보정이 이루어지고 있지만, 출발점 기준의 변화 등이 발생한다면 내시경의 장시간 운용시 오차의 누적 요인이 되기 때문이다.
하지만, 환자 및 의료장비가 고정되는 검사장비와는 달리, 내시경 검사는 내시경 장비 운용자의 운동변화와 내시경 조작부 이동에 따라 위치 변화가 발생하고, 이러한 변화는 내시경 디스털팁의 위치변화와 연관관계가 없기 때문에, 내시경 디스털팁의 위치에 대해 외부적 기준점을 가지고 측정하는 기존 방식에는 문제가 발생한다.
또한, 환자와 내시경 조작부와의 위치변화 간에 상관관계를 추정하는 것도 의미가 없고, 내시경은 의료장비와 환자와의 위치에 대한 연관관계가 약하기 때문에 환자를 기준으로 위치 기준점을 설정하는 것이 필요하다.
이에 따라, 위치 기준 제공부(130)는 피검사자에 고정된 상태에서 영상 검출 위치 측정부(120)에 위치 기준을 제공한다. 이러한 구성에 의하면, 내시경의 구동 및 몸 내부 기관들의 형태 등으로 인해 내시경에 위치 변화, 이동 방향 변화 및 각도 변화 등이 발생하는 경우에도, 검사 부위의 실제 위치를 정확히 파악할 수 있게 된다.
앞서 언급한 바와 같이, 내시경은 CT, MRI, X-ray와 같이 환자와 장비의 고정된 위치기준점을 외부환경(장비)으로부터 잡을 수 없다. 내시경의 경우 환자의 자세 변화 및 장기의 움직임 등의 요인 등으로 인해 관찰시마다 관찰위치가 변화하며, 장비와 관찰부위와의 위치변화도 발생하기 때문이다.
내부 기관의 형태에 따른 내시경의 이동방향 변화, 각도 회전의 측정을 외부의 기준점 또는 의료장치 외부점을 기준으로 수행하는 경우 정확한 측정이 어렵다. 따라서, 내시경 검사에서 영상 검출 위치를 측정하기 위해서는, 환자를 기준으로 의료영상화가 이루어지는 것이 필요하다.
따라서, 위치 기준 제공부(130)는 피검사자로부터 이격된 별도의 위치가 아니라 피검사자에 고정되어야 하며, 예를 들어, 마우스피스(mouth piece) 자체로 구현되거나 마우스피스에 설치되도록 구현될 수 있다.
내시경 검사시 환자는 마우스피스를 착용하기 때문에, 이와 같이 마우스피스를 내시경 디스털팁의 위치 출발 기준점으로 설정하는 경우, 장비의 외부적 위치 변화에 의존하지 않고 용이하게 디스털팁의 위치 추적이 가능하게 된다.
도 3은 도 2의 디스털팁과 환자 위치 기준점이 실제 사용되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3에서, 영상 검출부(210)와 위치센서(222)가 설치된 디스털팁(300)이 환자위치기준점(230)이 설치된 마우스피스를 경유하여 인체 내로 삽입된 경우의 예가 도시되어 있다.
영상 정합부(140)는 영상 검출부(110)에 의해 검출된 내시경 영상들을 내시경 영상들이 검출된 위치와 방향에 따라 정합한다.
다시 말해, 위치센서(222)를 통해 획득되는 각도, 방향, 속도 등의 위치정보와 영상 검출부(210)에서 획득된 영상에 적용하여 기확보된 영상들을 측정위치에 대해 정렬하고 영상정합을 통해 관찰장기의 구조를 파악할 수 있는 입체화된 내시경 영상으로 재구성하는 것이다.
도 4는 도 2의 디스털팁의 이동 경로와 이동 경로에서 검출되는 된 영상을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4에서 디스털팁(300)은 도시된 다양한 위치의 점으로부터 화살표 방향으로 이동하며, 이동중 영상 검출부(110)는 디스털팁(300)의 다양한 위치와 방향에서 내시경 영상을 검출하게 된다.
이와 같이 검출된 영상은 검출 위치와 방향이 모두 위치센서(222)에 의해 검출되어 연산부(224)를 통해 파악되며, 이미지 프로세서(240)는 검출된 영상을 분석하고, 연산부(224)에서 파악된 위치와 각각 대응하여 검출된 모든 영상을 정합하여 입체적인 전체 영상을 합성할 수 있게 된다.
이러한 구성에 의하면, 내시경을 통해 관찰되고 촬상된 영상 또는 동영상들의 위치정보 기록이 내시경 운영자(의사)에 의존적으로 제공되는 것이 아니라 그 자체로서 객관성을 확보할 수 있게 된다. 또한, 내시경 검사를 수행하고 관찰이 이루어지지 않은, 놓친 부위가 있는 경우에도 재구성된 영상을 통해 이를 파악할 수 있게 된다.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.
100: 내시경 시스템
110, 210: 영상 검출부
120: 영상 검출 위치 측정부
130: 위치 기준 제공부
140: 영상 정합부
222: 위치센서
224: 연산부
230: 환자 위치 기준점
240: 이미지 프로세서
300: 디스털팁

Claims (5)

  1. 내시경 영상을 검출하는 영상 검출부;
    상기 영상 검출부의 위치와 방향을 측정하는 영상 검출 위치 측정부; 및
    피검사자에 고정되고 상기 영상 검출 위치 측정부에 위치 기준을 제공하는 위치 기준 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 검출부에 의해 검출된 내시경 영상들을 상기 내시경 영상들이 검출된 위치와 방향에 따라 정합하는 영상 정합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 위치 기준 제공부는 마우스피스(mouth piece)에 설치되는 것을 특징으로 하는 내시경 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 검출 위치 측정부는 내시경의 디스털팁에 설치되는 것을 특징으로 하는 내시경 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 영상 검출 위치 측정부는 상기 내시경 디스털팁(distal tip)의 위치 변화, 이동 방향 및 각도 변화를 측정할 수 있는 MEMS 기반의 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 시스템.
KR1020150151386A 2015-10-29 2015-10-29 내시경 시스템 KR20170050177A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150151386A KR20170050177A (ko) 2015-10-29 2015-10-29 내시경 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150151386A KR20170050177A (ko) 2015-10-29 2015-10-29 내시경 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170050177A true KR20170050177A (ko) 2017-05-11

Family

ID=58741169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150151386A KR20170050177A (ko) 2015-10-29 2015-10-29 내시경 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170050177A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230190244A1 (en) Biopsy apparatus and system
KR102558061B1 (ko) 생리적 노이즈를 보상하는 관강내 조직망 항행을 위한 로봇 시스템
JP6985262B2 (ja) 患者の体内における内視鏡の位置を追跡するための装置及び方法
JP6987893B2 (ja) 診断試験をリアルタイムの治療に統合する汎用デバイスおよび方法
JP5372407B2 (ja) 医療機器
EP2448512B1 (en) Apparatus for tracking in a medical procedure
US10639125B2 (en) Automatic multimodal real-time tracking of a moving marker for image plane alignment inside a MRI scanner
JP2000308646A (ja) 患者の器官または治療範囲の運動を検知するための方法およびシステム
JP2001104333A (ja) 手術支援装置
KR101491922B1 (ko) 하이브리드 내비게이션 시스템 및 그의 위치 추적 방법
US20130345514A1 (en) Proprioceptive endoscope and virtual dynamic tomography
JP2007531553A (ja) 術中ターゲティングのシステムおよび方法
WO2017180643A1 (en) Organ motion compensation
US20160199148A1 (en) Endo-navigation systems and methods for surgical procedures and cpr
US20190142523A1 (en) Endoscope-like devices comprising sensors that provide positional information
US20210378759A1 (en) Surgical tool navigation using sensor fusion
Jaeger et al. Automated catheter navigation with electromagnetic image guidance
CN106913332A (zh) 探知位置和取向以使工具可视化
US8067726B2 (en) Universal instrument calibration system and method of use
KR20170050177A (ko) 내시경 시스템