KR20220100613A - 의료 기기의 삽입 지점을 재현하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

의료 기기의 삽입 지점을 재현하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20220100613A
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아틀라스 메디칼 테크놀로지스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 의료 기기용 삽입 지점(202a, 202b)을 재현하기 위한 방법 및 의료 시스템(200)에 관한 것이다. 상기 방법은, 단층 촬영 방식, 특히, 형광 투시 방식 및 또한 광학식 모두로 검출 가능한 특성을 갖는 적어도 하나의 표식(210)을 대상체(216)의 표면 상에 제공하는 단계; 대상체(216)와 함께 대상체(216)의 표면 상에 배치된 적어도 하나의 표식(210)의 형광 투시 이미지가 재구성될 수 있도록 하는 단층 촬영 이미지 데이터를 생성하는 단계; 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계(218)에서의 적어도 하나의 표식(210)에 관하여 대상체(216)의 표면 상의 의료 기기용 삽입 지점(202a, 202b)을 결정하는 단계; 대상체(216)와 함께 대상체(216)의 표면 상에 배치된 적어도 하나의 표식(210)의 시각 이미지가 재구성될 수 있도록 하는 시각 이미지 데이터를 생성하는 단계; 적어도 하나의 표식(210)에 관련하여 삽입 지점(202a, 202b)의 상대 위치를 사용하여 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계(218)에서의 삽입 지점의 좌표를 시각 이미지 데이터의 좌표계(222)로 변환하는 단계; 및 의료 기기용 삽입 지점(202a, 202b)을 실시간으로 대상체(216)의 뷰(view)에 재현하는 단계를 포함한다.

Description

의료 기기의 삽입 지점을 재현하기 위한 방법 및 시스템
본 발명은 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로, 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 의료 시스템에 관한 것이다.
천자(puncture)는 진단 시에 그리고 또한 치료 시에 자주 수행된다. 천자는 의료 기기, 특히, 바늘, 예컨대 중공형 바늘 또는 탐침을 인체 내로 표적 삽입하는 것이다. 이것은 의료 기기가 인체 내로 삽입되어 인체 내부의 표적 위치로 보내짐으로써, 예컨대 거기에서 에너지가 인가될 수 있거나, 액체 또는 조직 샘플이 채취될 수 있거나, 약물이 주입될 수 있게 되는 것을 의미한다.
천자는, 특히 표적 위치가 신경 또는 장기 조직과 같은 민감한 신체 조직을 포함하거나 민감한 신체 조직이 표적 위치 근처에 위치하는 경우, 자주 시각적 제어 하에서 수행된다. 시각적 제어 하에서 수행되는 천자는 전형적으로, 컴퓨터 단층 촬영(CT), 자기 공명 영상화(MRI), 또는 초음파 촬영과 같은 영상화 시스템을 사용하여 인체 내부에서의 의료 기기의 위치와 배향이 기록되는 과정을 포함한다.
시각적 제어 하의 천자는, 특히 의료 기기의 삽입 지점 및 삽입 각도를 표시하며, 특히 표식으로 나타내는 데 사용할 수 있는 위치 지정 장치로 보완될 수 있다.
예컨대, EP 1 887 960 B1에는 검사 영역 내부에 기기를 위치시키기 위한 위치 지정 장치가 설명되어 있다. 이러한 위치 지정 장치는, 표적 전자기 방사선에 의해, 표적 전자기 방사선의 궤적에 위치한 표적 영역에 도달하기 위해 접근 영역 및 기기의 상대적인 배향을 표식으로 나타내는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 근본적인 목적은 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 근본적인 목적은 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 개선된 시스템을 제공하는 것이다.
상기 방법과 관련하여, 상기 목적은 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 방법으로서,
- 형광 투시 방식 및 광학식 모두로 기록될 수 있는 특성을 나타내는 적어도 하나의 표식을 대상체의 표면 상에 제공하는 단계;
- 대상체와 함께 대상체의 표면 상에 위치한 적어도 하나의 표식의 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있는 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터를 생성하는 단계;
- 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 적어도 하나의 표식에 관하여 대상체의 표면 상의 의료 기기용 삽입 지점을 결정하는 단계;
- 대상체와 함께 대상체의 표면 상에 위치한 적어도 하나의 표식의 시각 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있는 시각 이미지 데이터를 생성하는 단계;
- 적어도 하나의 표식에 대한 삽입 지점의 상대 위치를 사용하여 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 좌표를 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하는 단계;
- 의료 기기용 삽입 지점을 대상체의 뷰(view)에 실시간으로 표시하는 단계를 포함하는 방법에 의해 달성된다.
본 설명의 문맥에서, 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 및 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터는, X-선 장치(예컨대, C-암), X-선 단층 촬영기(컴퓨터 단층 촬영기), 자기 공명 단층 촬영기, 초음파 장치 등과 같은 영상화 기법을 사용하여 생성되는, 이러한 이미지 및 이에 의해 생성된 이미지 데이터로서 이해되어야 한다. 컴퓨터 단층 촬영을 사용하여 기록된 이미지는 형광 투시 이미지 및 단층 촬영 이미지 양자 모두인 반면, 형광 투시라는 용어는 일반적으로, 자기 공명 영상화와 관련하여서는 사용되지 않는다.
여기에 설명된 본 발명의 목적을 위해, 용어 "단층 촬영 이미지 데이터"는 좁은 의미의 단층 촬영 이미지 데이터가 아니라, 예컨대 C-암과 같은 영상화 기법에 의해 생성되는 형광 투시 이미지 데이터에도 사용된다. 이에 따라, 이하에서, 단층 촬영 이미지라는 용어는 영상화 기법에 의해 생성된 모든 이미지, 즉 예컨대, C-암으로부터의 형광 투시 이미지도 의미한다.
"표시하는 것"은 천자가 수행될 대상체의 뷰에 적어도 삽입 지점을 그리고, 알게 되는 경우, 삽입 각도 및/또는 천자 깊이도 표시하는 것을 지칭한다. 대상체의 뷰에서는, 삽입 지점의 위치가 대상체의 표면 상에 표시됨으로써 표식으로 나타내어진다.
대상체의 뷰는 대상체의 직접적인 실제 뷰일 수 있으며, 삽입 지점의 표시는, 예컨대 실제 표면 상에 투영된 표식일 수 있다. 대안으로서, 천자가 수행될 대상체의 뷰가 또한, 삽입 지점이 실시간으로 표시되는, 모니터 상의 또는 가상 현실 안경 상의 대상체의 실시간 이미지 디스플레이일 수 있다. 대상체의 뷰가 또한, 삽입 지점이 증강 현실로서 실시간으로 원근법적으로 정확하게 표시되는 투명 광학 디스플레이 상의 대상체의 실시간 이미지 디스플레이일 수 있다.
의료 기기는, 특히 캐뉼러형 의료 기기, 예컨대 중공형 바늘이다. 대안으로서, 의료 기기가, 예컨대 세포간 온열 요법에 사용되는 바늘 형상의 탐침일 수 있다.
삽입 지점은 천자가 수행될 대상체의 실제 표면 상에 위치하며, 특히 의료 기기가 천자를 위해 대상체 내로 삽입되는 위치를 정의한다. 또한, 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 대상체의 뷰에 실시간으로 표시될 수 있다. 삽입 각도는 천자를 위해 의료 기기가 대상체 내로 삽입되는 표면과 관련된 각도를 나타낸다. 천자 깊이는, 인체 내부의 표적 영역에 도달하기 위해, 상기 삽입 각도로 상기 삽입 지점으로 삽입된 의료 기기에 의해 덮어지는 거리를 나타낸다.
X-선 장치의 X-선 공급원 및 X-선 검출기가 단층 촬영 이미지 데이터를 생성하는 데 사용될 수 있다. 단층 촬영 이미지 데이터로부터 대상체와 함께 대상체의 표면 상에 위치한 적어도 하나의 표식의 단층 촬영 이미지를 재구성하기 위해, X-선 공급원으로부터 방출된 X-선이 대상체를 투과한 다음, X-선 검출기에 의해 검출되기 전에 대상체의 내부 구조에 따라 상이한 정도로 감쇠되도록 대상체가 X-선 공급원과 X-선 검출기의 사이에 위치된다. 단층 촬영 이미지 데이터로부터 재구성된 단층 촬영 이미지는 2차원 또는 3차원 단층 촬영 이미지일 수 있다.
삽입 지점은 단층 촬영 이미지에서 수동으로 또는 자동으로, 예컨대 소프트웨어 기반으로 결정될 수 있다. 삽입 지점은 표적 위치에 도달하기 위해 대상체 내부에서 의료 기기에 의해 덮어지는 거리가 가능한 한 짧은 방식으로 결정되는 것이 바람직하다. 삽입 지점은 천자 동안 민감한 조직이 손상되지 않는 방식으로 결정되는 것이 바람직하다.
대상체의 표면 상의 결정된 의료 기기용 삽입 지점의 좌표가, 바람직하게는, 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 컴퓨팅 유닛에 의해 수학적으로 계산된다. 단층 촬영 이미지 데이터로부터 재구성된 단층 촬영 이미지가 대상체, 특히 지정된 삽입 지점을 표식과 함께 보여주기 때문에, 지정된 삽입 지점의 좌표가 적어도 하나의 표식에 관하여 결정될 수 있다. 이것은 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 삽입 지점과 표식 사이의 공간적 관계, 즉 개개의 상대 위치를 알 수 있다는 것을 의미한다. 전형적으로, 단층 촬영 이미지는 완전한 대상체를 보여주는 것이 아니라, 특히, 의료 기기용 표적 위치가 위치한 대상체의 일부 영역을 보여준다. 특히 표식은, 재구성된 단층 촬영 이미지에서 표적 위치와 함께 표식이 보일 수 있는 방식으로, 제공되며, 즉 표식이 이러한 방식으로 위치된다.
시각 이미지 데이터가 카메라에 의해 생성될 수 있다. 위치 지정된 표식과 함께 표면의 시각 정지 이미지가, 또는 본 발명에 따른 방법에서 선호되는 바와 같이 위치 지정된 표식과 함께 표면의 시각 동영상이 생성된 시각 이미지 데이터로부터 재구성될 수 있다.
단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점과 표식 사이의 공간적 관계가 결정될 수 있으며 이후 이를 알게 되며, 시각 이미지 데이터의 좌표계에서의 표식의 위치와 배향이 결정될 수 있으므로, 특히 적어도 하나의 표식에 대한 삽입 지점의 상대 위치를 사용하는 경우, 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 좌표를 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하는 것이 가능하다. 그런 다음, 시각 이미지 데이터의 좌표계에서 삽입 지점의 좌표와 또한 표식에 대한 공간적 관계를 알 수 있다.
특히, 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계 및 시각 이미지 데이터의 좌표계 모두에서 표식의 위치를 알 수 있으며, 따라서 표식의 위치가 하나의 좌표계로부터 개개의 다른 좌표계로의 좌표 변환을 위한 기준으로서 사용될 수 있기 때문에, 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 좌표를 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하는 것이 가능하다. 시각 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 위치는, 특히, 대상체의 뷰에 실시간으로 삽입 지점을 표시하는 데 사용될 수 있다.
사용자는 대상체의 뷰에서의 삽입 지점의 실시간 디스플레이를 기반으로 대상체에 신뢰성 있게 정밀하게 천자를 수행할 수 있다. 실시간 디스플레이는, 특히 이러한 디스플레이에서 있을 수 있는 지연이 육안으로 분석될 수 없다는 것을 의미하며, 이것은 이러한 지연을 사용자가 감지할 수 없다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 실시간 삽입 지점의 디스플레이가 대상체의 변화하는 뷰로, 즉 원근법적으로 정확하게 조정된다. 대상체의 뷰는 실제 뷰이거나 재구성 뷰일 수 있다. 실제 뷰는 실제 표면의 즉각적인 직접 뷰이거나, 투명 매체, 예컨대 투명 광학 디스플레이를 통한 간접 뷰일 수 있다. 재구성 뷰는 시각 이미지 데이터로부터 재구성된 시각 정지 이미지일 수 있다. 대상체의 재구성 뷰는 또한, 표면의 시각 이미지 데이터, 즉 시각 동영상으로부터 재구성된 실시간 이미지 디스플레이를 포함할 수 있다. 시각 동영상을 재구성하는 데 사용될 수 있는 시각 이미지 데이터는 비디오 기술을 사용하여, 예컨대 비디오 카메라로 생성될 수 있다. 비디오 카메라는 3차원 시각 동영상이 재구성될 수 있는 3차원 시각 이미지 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 사용자가 제어된 표적 방식으로 대상체에 천자를 수행할 수 있도록 대상체의 뷰에서의 표면 상의 삽입 지점의 정밀한 디스플레이를 가능하게 한다. 이 방법의 장점은, 대상체의 천자 동안, 대상체의 임의의 X-선 이미지들을 또는 단지 소수의 X-선 이미지도 촬영할 필요가 없다는 사실이다. 실제로, 삽입 지점을 지정하는 데에는 천자 이전에 X-선 이미지를 하나만 촬영하면 충분할 수 있다. 특히, 삽입 각도와 천자 깊이가 또한 대상체의 뷰에 표시되면, 일반적으로 의료 기기가 표적 위치에 실제로 도달했는지를 확인하기 위해 천자 이후 X-선 이미지를 촬영할 필요가 없다. 전반적으로, 특정 용례에 따라, 본 발명에 따른 방법을 사용하여 대상체, 특히 환자에 대한 방사선 노출을 상당히 감소시키는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 이점은, 어쨌든 이미 이용 가능한 X-선 장치와 별도로, 수술실에 추가 공간을 사용하는 추가의 부피가 큰 장치가 필요하지 않다는 사실이다. 본 발명에 따른 방법을 구현하는 데 필요한 것은 표식, 카메라, 및 해당 소프트웨어를 갖춘 컴퓨팅 유닛뿐이다. 신뢰할 수 있는 정밀한 방식으로 대상체에 천자를 수행하는 데 있어 본 발명에 따른 방법에 의해 지원을 받는 의사는 추가의 부피가 큰 장치에 의해 움직임이 방해받거나 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위해 수술실이 개조되거나 변경될 필요가 없으며, 예컨대 수술실의 벽이나 천장에 장치를 볼트로 고정시켜야 할 필요가 없다.
본 발명에 따른 방법은 또한, 삽입 지점을 레이저 빔으로 표식으로 나타내는데 사용되는 레이저 없이 구현될 수 있다. 레이저 없이 대상체의 뷰에 삽입 지점을 표시하는 데 따른 이점은 의사가 레이저 빔을 차단하여 레이저 빔에 의해 표식으로 나타내어지는 삽입 지점이 더 이상 보이지 않게 되지 않도록 주의할 필요가 없다는 것이다.
의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예가 이하에 설명된다.
바람직하게는, 시각 이미지 데이터가 3차원 시각 이미지 데이터로서 생성된다. 3차원 시각 이미지 데이터는, 예컨대 라이트 필드 카메라(light field camera), 스테레오 카메라, 삼각 측량 시스템, 또는 TOF(Time-of-Flight) 카메라를 사용하여 생성될 수 있다. 3차원 시각 이미지 데이터는, 삽입 지점 외에, 특히 의료 기기용 삽입 각도를 또한 원근법적으로 정확한 방식으로 표시하는 3차원 시각 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 방법은,
- 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 적어도 하나의 표식에 대한 의료 기기용 삽입 각도 및/또는 천자 깊이를 결정하는 단계;
- 삽입 각도의 상대적인 배향을 사용하여 및/또는 적어도 하나의 표식에 대한 천자 깊이의 상대적인 거리를 사용하여 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 결정된 삽입 각도 및/또는 천자 깊이를 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하는 단계; 및
- 의료 기기용 삽입 각도 및/또는 천자 깊이를 대상체의 뷰에 실시간으로 표시하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 삽입 지점, 삽입 각도 및 천자 깊이가 대상체의 뷰에 실시간으로 원근법적으로 정확하게 함께 표시된다. 그러면 의사는 표면 상의 어느 부분에, 어떤 각도에서, 어느 정도 깊이로 대상체에 천자를 수행하여야 하는지를 한눈에 볼 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서는, 시각 이미지 데이터가 연속적으로 생성되며, 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 결정된 적어도 삽입 지점이 개개의 마지막으로 생성된 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환되는 것이 바람직하다. 적어도 삽입 지점의 디스플레이는, 바람직하게는 실시간으로 대상체의 뷰에서 의료 기기에 대해 보여진다.
지속적으로 생성되는 시각 이미지 데이터로부터 시각 동영상이 실시간 이미지 디스플레이로서 재구성될 수 있다. 시각 이미지 데이터가 지속적으로 생성되기 때문에, 대상체의 상대 이동이 기록될 수 있고, 삽입 지점, 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 대상체의 뷰에 실시간으로 원근법적으로 정확하게 표시될 수 있다.
특히, 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 좌표뿐만 아니라 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 마지막으로 생성된 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환된 다음 실시간으로 표시될 수 있다.
생성된 시각 이미지 데이터는 의료 기기용 삽입 지점을 표시하는 표면의 시각 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있다. 시각 이미지는 2차원 또는 3차원 시각 정지 이미지일 수 있고, 또는 바람직하게는, 시각 동영상의 2차원 또는 3차원 시각 이미지일 수 있다. 시각 이미지는 모니터 상에 표시될 수 있다. 또한, 시각 이미지는 의료 기기용 삽입 각도 및/또는 천자 깊이를 표시할 수 있다.
의료 기기용 삽입 지점이 또한, 투명 광학 디스플레이 상에 대상체의 간접 뷰로 표시될 수 있다. 실제 표면의 뷰는 투명 광학 디스플레이를 통해 볼 수 있으며, 삽입 지점은 실제 표면의 뷰와 관련하여 원근법적으로 정확하게 투명 디스플레이 상에 표시된다.
광학 디스플레이가 사용자의 눈 앞에 위치하도록 광학 디스플레이가 사용자가 착용할 수 있는 안경과 유사한 프레임 상에 장착될 수 있다. 그러면 사용자는 투명 광학 디스플레이를 통해 실제 대상체를 볼 수 있으며, 즉 사용자가 표면의 실제 이미지를 간접적으로 볼 수 있다. 의료 기기용 삽입 지점이 실시간으로 투명 광학 디스플레이 상에 실제 표면의 뷰와 관련하여 원근법적으로 정확하게 표시될 수 있으므로, 사용자는 대상체의 간접 뷰에서 대상체의 표면 상의 삽입 지점을 볼 수 있다. 삽입 각도 외에도, 의료 기기용의 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 투명 광학 디스플레이 상에 표시될 수 있다. 광학 디스플레이를 갖춘 프레임 상에, 바람직하게는, 시각 이미지 데이터를 연속적으로 생성할 수 있는 카메라가 장착된다. 그러면 삽입 지점, 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 실제 표면의 뷰와 관련하여 원근법적으로 정확하게 표시되는 방식으로, 삽입 지점, 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 대상체의 간접 뷰에 실시간으로 표시될 수 있다.
추가적으로 또는 대안으로서, 의료 기기용 삽입 지점이 대상체의 실제 표면 상의 광학 표식으로서 표시될 수 있다. 예컨대, 삽입 지점이 대상체의 실제 표면 상에 직접 표시될 수 있으며, 특히 레이저 빔을 사용하여 또는 비디오 프로젝터에 의해 생성되는 정렬 십자선을 사용하여 광학 표식으로서 대상체의 표면 상으로 투영될 수 있다. 그러면 레이저 및/또는 비디오 프로젝터가, 바람직하게는, 시각 이미지 데이터를 생성하는 데 사용되는 카메라에 의해 자동 보정된다. 또한, 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 또한, 광학 표식으로서 표시될 수 있다.
일부 실시예에서는, 삽입 지점 및 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 대상체의 뷰에 실시간으로 가상 툴의 디지털 표현의 형태로 표시된다. 특히, 가상 툴은 대상체의 실시간 이미지 디스플레이로 투명 광학 디스플레이 상에 또는 모니터 상에 실시간으로 원근법적으로 정확하게 표시될 수 있다.
특히, 삽입 지점 및 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 가상 툴의 디지털 표현의 형태로 표시되는 본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 방법은,
- 생성된 시각 이미지 데이터의 좌표계에서 적어도 하나의 표식에 대해 의료 기기의 위치 및 배향을 광학식으로 기록하는 단계;
- 의료 기기의 기록된 위치 및 배향이 표시된 가상 툴의 위치 및 배향에 부합하는지를 결정하는 단계로서, 만일 이러한 경우:
- 의료 기기의 기록된 위치 및 배향이 표시된 가상 툴의 위치 및 배향에 부합하다는 것을 신호화하는 것인 단계를 포함할 수 있다.
의료 기기의 기록된 위치 및 배향이 표시된 가상 툴의 위치 및 배향에 부합하다는 것을 신호화하는 단계를 포함하는 방법은 지정된 경로를 따라 대상체에 천자가 수행될 수 있는 방식으로 의료 기기가 표면에 대해 배향되어 있는지 여부에 대한 피드백을 사용자가 받을 수 있다는 이점이 있다. 의료 기기의 기록된 위치 및 배향이 표시된 가상 툴의 위치 및 배향에 부합한다는 사실이, 예컨대 대상체의 뷰에서, 예컨대 광학식으로 또는 음향적으로 신호화될 수 있다.
의료 기기의 기록된 위치 및 배향이 표시된 가상 툴의 위치 및 배향에 부합하지 않는다면, 방법은 의료 기기의 기록된 위치 및 배향과 표시된 가상 툴의 위치 및 배향 사이의 궤적을 계산하는 것인 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 계산된 궤적은 실시간으로 대상체의 뷰에 가상 방향 지시를 표시하는 데 사용될 수 있다. 방향 지시는, 바람직하게는, 의료 기기의 위치 및 배향과 대상체의 뷰에 표시된 가상 툴의 위치 및 배향의 정렬을 달성하기 위해 의료 기기가 이동되어야 하는 방향을 보여준다.
가상 방향 지시는 사용자가 의료 기기의 위치 및 배향을 표시된 가상 툴의 위치 및 배향과 정렬하는 것을 지원할 수 있다.
삽입 지점 및 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 가상 툴의 디지털 표현의 형태로 표시될 수 있는 본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 방법은, 바람직하게는,
- 시각 이미지 데이터가 생성되는 기록 축선과 관련하여 적어도 하나의 표식에 대해 실시간으로 표시된 가상 툴의 디지털 표현을 정렬하는 단계를 포함한다.
시각 이미지 데이터가 생성되는 기록 축선과 관련하여 적어도 하나의 표식에 대해 실시간으로 표시된 가상 툴의 디지털 표현을 정렬하는 단계는 상기 툴이 대상체의 뷰에 실시간으로 원근법적으로 정확하게 표시되는 것을 가능하게 한다.
기록 축선과 관련하여 실시간으로 표시된 가상 툴의 디지털 표현을 정렬함으로써 대상체의 뷰의 대상체의 상대 이동 또는 표면 상의 상대적인 원근법적 변화가 고려될 수 있으므로, 삽입 지점, 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 항상 뷰에 원근법적으로 정확하게 표시된다. 그러면 사용자와 대상체가 서로 상대 이동할 수 있으며, 사용자는 삽입 지점, 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 항상 뷰에 정확하게 표시된다는 사실을 신뢰할 수 있다.
의료 시스템과 관련하여, 처음에 언급된 과제가 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 의료 시스템에 의해 해결된다. 의료 시스템은 표식, 영상화 기법, 특히 X-선 장치 또는 컴퓨터 단층 촬영기, 카메라, 컴퓨팅 유닛, 및 디스플레이 유닛을 특징으로 한다.
표식은 형광 투시 및/또는 단층 촬영 방식뿐만 아니라 광학식으로 기록될 수 있도록 구성된다. 영상화 기법, 특히 X-선 장치는 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터를 생성하도록 구성되며, 일반적으로 X-선 공급원과 X선 검출기를 포함한다. X-선 장치는, 예컨대 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치 또는 C-암 장치일 수 있다. 그러나, 영상화 기법이 또한, 예컨대 초음파 장치 또는 자기 공명 단층 촬영기일 수 있다. 카메라는 시각 이미지 데이터를 생성하도록 구성된다: 이것은, 예컨대, 라이트 필드 카메라, 스테레오 카메라, 삼각 측량 시스템, 또는 TOF 카메라일 수 있다. 카메라는, 바람직하게는, 이미지 데이터, 특히 3차원 이미지 데이터가 연속적으로 생성될 수 있도록 구성된다. 카메라 대신 스캐너가 또한 제공될 수 있으며, 라이트 섹션 프로세스를 사용하여 시각 이미지 데이터가 생성될 수 있다.
컴퓨팅 유닛은,
- 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 적어도 하나의 표식에 대해 대상체의 표면 상의 의료 기기용 삽입 지점을 결정하며; 및
- 적어도 하나의 표식에 대한 삽입 지점의 상대 위치를 사용하여 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 좌표를 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하도록 구성된다.
디스플레이 유닛은 대상체의 실제 또는 재구성 뷰에 실시간으로 의료 기기용 삽입 지점을 표시하도록 구성된다.
본 발명에 따른 의료 시스템은, 특히 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 본 발명에 따른 방법을 구현하는 데 사용될 수 있는 방식으로 구성된다.
컴퓨팅 유닛이 카메라에 의해 생성된 시각 이미지 데이터와 X-선 장치에 의해 생성된 단층 촬영 이미지 데이터에 접근하여 처리할 수 있도록 카메라와 X-선 장치가 모두, 컴퓨팅 유닛에 작동 가능하게 연결된다. 또한 특히, 컴퓨팅 유닛은 대상체의 뷰에 실시간으로 의료 기기용 삽입 지점을 시각화하기 위해 디스플레이 유닛에 작동 가능하게 연결된다.
의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 본 발명에 따른 의료 시스템의 바람직한 실시예가 이하에 설명된다.
컴퓨팅 유닛은 전자 데이터 처리 시스템으로서 또는 전자 데이터 처리 시스템의 구성요소로서 구성될 수 있고, 특히 중앙 처리 장치(CPU), 메모리, 및 영구 저장 컴퓨터 프로그램을 갖는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 특징으로 한다.
컴퓨팅 유닛 및/또는 X-선 장치는 단층 촬영 이미지 데이터로부터 단층 촬영 이미지를 재구성하도록 구성될 수 있다. 컴퓨팅 유닛 및/또는 별도의 데이터 처리 시스템은 카메라에 의해 생성된 시각 이미지 데이터로부터 시각 이미지를 재구성하도록 구성될 수 있다.
디스플레이 유닛은, 컴퓨팅 유닛에 작동 가능하게 연결되며 의료 기기용 삽입 지점이 컴퓨팅 유닛에 의해 시각화될 수 있는, 광학 디스플레이일 수 있다. 광학 디스플레이는, 특히 증강 현실 시스템의 일부일 수 있다. 예컨대, 광학 디스플레이는 카메라가 또한 부착되는 안경의 구성요소일 수 있다. 광학 디스플레이는 광학 디스플레이를 통해 간접적으로 실제 표면을 볼 수 있는 동시에, 삽입 지점이 간접 뷰에 표시될 수 있도록 투명할 수 있다.
디스플레이 유닛은 컴퓨팅 유닛에 작동 가능하게 연결된 모니터, 예컨대 컴퓨터 모니터 또는 가상 현실(VR) 시스템의 모니터, 예컨대 VR 안경일 수 있다. 모니터는, 예컨대 적어도 삽입 지점과 함께 대상체의 실시간 이미지 디스플레이로서 대상체의 재구성 뷰를 원근법적으로 정확한 방식으로 표시할 수 있다.
디스플레이 유닛이 또한, 카메라로 자동 보정되며 의료 기기용 삽입 지점을 대상체의 실제 표면 상의 광학 표식으로서 표시하도록 구성되는 비디오 프로젝터일 수 있다. 비디오 프로젝터는, 바람직하게는 카메라로 자동 보정되며 대상체의 실제 표면 상의, 삽입 지점의 위치를 나타내는 중심을 갖는 정렬 십자선을 투영하도록 구성된다. 삽입 지점이 또한, 대상체의 간접 뷰에 동시에 표시될 수 있으며 광학 표식으로서 실제 표면 상으로 투영될 수 있다. 이러한 중복성은 삽입 지점이 비교적 더 높은 신뢰도로 표시되도록 할 수도 있다.
적어도 하나의 표식이 휨 가능하며 구부러질 수 있으며, 예컨대 대상체의 실제 표면에 접착식으로 적용될 수 있는 접착 테이프로 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위해, 접착 테이프가 사용되어 표면 상에 규칙적인 또는 불규칙적인 패턴을 접착식으로 적용하여, 이에 따라 표식을 형성할 수 있다.
표식이 또한, 사전 절단 패턴을 갖는 양면 접착 호일 또는 양면 접착 용지를 사용하여 형성될 수 있다. 접착 호일이 실제 표면에 접착될 수 있고, 그 후 캐리어 필름이 제거되어, 표식을 형성하는 표면 상에 사전 절단 패턴만 남길 수 있다.
표식이 캐리어 용지 또는 캐리어 호일에 제공된다면, 표식 자체가 또한, 직접 연결되지 않은 여러 개의 구성요소로 구성될 수 있고, 이들 사이의 서로에 대한 상대 위치가 캐리어 호일 또는 캐리어 용지에 의해 결정된다. 이 용례에서, 표식이 신체 표면에 적용된 후 캐리어 호일 또는 캐리어 용지가 표식으로부터 제거되면, 표식의 구성요소가 각각 그 상대 위치를 유지할 것이다.
그러나, 표식이 또한 강성일 수 있으며, 예컨대 용례에서 신체 표면에 접착식으로 적용될 수 있는 고체 블록의 형태로 이용 가능할 수 있다.
바람직하게는, 접착 테이프 또는 접착 호일이 티타늄 또는 스테인리스강과 같은 금속, 또는 대안으로서, BaSOx, 특히 황산바륨(BaSO4)과 같은 재료를 함유함으로써, 접착 테이프 또는 접착 호일이 단층 촬영 방식으로, 특히 형광 투시 방식으로 검출될 수 있다.
적어도 하나의 표식이 또한, 적어도 하나의 단층 촬영 및, 특히 형광 투시 방식으로 검출 가능한 요소 및/또는 적어도 하나의 광학식으로 검출 가능한 요소를 특징으로 할 수 있다. 단층 촬영 방식으로 검출 가능한 요소는 금속으로 구성될 수 있고, 단층 촬영 또는 형광 투시 이미지에서 단층 촬영 또는 형광 투시 방식으로 검출 가능한 요소로서 식별될 수 있는 방식으로 구성될 수 있다. 예컨대, 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지에서 식별될 수 있는 금속 볼이 표식의 표면을 가로질러 배열될 수 있다. 광학식으로 검출 가능한 요소가 정해진 파장 범위의 전자기 방사선을 방출하도록 구성된 발광 다이오드일 수 있다. 특히, 여러 개의 발광 다이오드가 표식의 영역을 가로질러 분포될 수 있다. 정해진 파장 범위는, 바람직하게는 적외선을 포함한다. 그러면 카메라가, 바람직하게는, 발광 다이오드에 의해 방출된 적외선을 검출하기 위한 적외선 센서를 특징으로 한다. 단층 촬영 방식으로 검출 가능한 요소와 광학식으로 검출 가능한 요소가 서로에 대해 알려진 공간 관계를 갖는 것이 바람직하다. 단층 촬영 방식 및 광학식 모두로 검출될 수 있는 요소를 사용하는 것도 가능하다. 예컨대, 금속 볼이 또한, 광학식으로 검출 가능한 요소로서 사용될 수 있다.
의료 시스템은 또한, 의료 기기를 유지하며 이를 사용하여 천자를 수행하도록 구성된 로봇 암을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 로봇 암은 지정된 삽입 지점, 삽입 각도 및 천자 깊이에 따라 소프트웨어 제어식 천자를 수행하도록 구성된다. 카메라는 천자 동안 로봇 암의 위치와 배향을 광학식으로 검출하는 데 사용될 수 있으며, 그런 다음 컴퓨팅 유닛이 이를 평가할 수 있다.
본 발명은 또한, 생성된 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 표식에 관하여 대상체의 표면 상의 의료 기기용 삽입 지점을 결정하며, 표식에 대한 삽입 지점의 상대 위치를 사용하여 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계의 삽입 지점의 좌표를 생성된 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써, 특히, 본 발명에 따른 방법의 "의료 기기용 삽입 지점을 결정하며" 및 "삽입 지점의 좌표를 변환하는" 단계를 구현하는 것이 가능하다.
본 발명은 추가로, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램이 영구적으로 저장되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 관한 것이다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 바람직하게는 컴퓨팅 유닛의 요소이며, 저장된 컴퓨터 프로그램은, 바람직하게는 메모리에 로딩되어 프로세서에 의해 처리 및 실행될 수 있다.
이제 본 발명이 개략적으로 도시된 예시적인 실시예를 사용하고 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다. 도면은 이하를 보여준다.
도 1은 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 방법의 순서도이다.
도 2는 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 의료 시스템의 개략도이다.
도 1은 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 방법의 순서도를 보여준다.
상기 방법의 순서는 이하와 같다.
처음에(단계 S1), 대상체의 표면 상에 적어도 하나의 표식이 제공된다. 표식의 특성상 단층 촬영 방식, 특히 형광 투시 방식 및 또한 광학식 검출이 허용된다. 예컨대, 표식이 규칙적인 또는 불규칙적인 패턴으로 표면에 접착식으로 부착되어 이에 의해 표식을 형성하는 접착 테이프로 형성될 수 있다. 표식이 단층 촬영 방식으로 검출 가능하도록 하기 위해, 표식이 접착 테이프의 표면을 가로질러 또는 선택된 영역에 분포된, 표식의 형광 투시 이미지에서 볼 수 있는 황산바륨을 갖는 것이 바람직할 것이다. 표식이 또한, 사전 절단 패턴을 갖는 양면 접착 호일을 대상체의 표면에 접착식으로 부착함으로써 표면 상에 제공될 수 있다. 접착 테이프 만 표면 상에 사전 절단 패턴으로 남아 이에 의해 표식을 형성하는 방식으로 양면 접착 호일의 캐리어 호일이 박리될 수 있다. 따라서, 표식이 접착 호일의 미리 정해놓은 패턴에 의해 형성된다. 예컨대, 미리 정해놓은 패턴의 검출 변형이 대상체의 이동을 나타낼 수 있다. 표식이 또한, 형광 투시 방식 및 광학식으로 검출 가능한 요소가 위에 배열된 캐리어 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 형광 투시 방식으로 검출 가능한 요소가 금속 볼일 수 있고, 광학식으로 검출 가능한 요소가 발광 다이오드일 수 있다. 형광 투시 방식 및 광학식으로 검출 가능한 요소는, 바람직하게는 서로에 대해 알려진 공간 관계로 배열된다.
다음으로(단계 S2), 대상체와 함께 대상체의 표면 상에 배열된 적어도 하나의 표식의 형광 투시 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있는 단층 촬영 이미지 데이터가 생성된다. 단층 촬영 이미지 데이터는, 예컨대 X-선 공급원과 X-선 검출기를 특징으로 하는 X-선 장치로 생성될 수 있다. 단층 촬영 이미지 데이터를 생성하기 위해, X-선 공급원에 의해 방출된 X-선이 표식 및 천자가 수행될 표적 영역이 위치한 대상체의 적어도 해당 일부 영역을 투과한 다음 X-선 검출기에 의해 검출되는 방식으로 대상체가 X-선 공급원과 X-선 검출기의 사이에 배치된다.
다음으로(단계 S3), 대상체의 표면 상의 의료 기기용 삽입 지점이 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 표면 상에 제공된 적어도 하나의 표식에 관하여 결정된다. 예컨대, 의료 기기용 삽입 지점이, 예컨대 의사에 의해 또는 소프트웨어를 사용하여 구현된 단층 촬영 이미지 데이터로부터 재구성된 형광 투시 이미지에서 초기에 결정될 수 있다. 그런 다음, 컴퓨팅 유닛은 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계의 지정된 삽입 지점의 좌표를 수학적으로 결정할 수 있다. 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 표식의 위치를 알고 있기 때문에, 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 표식과 삽입 지점 사이의 공간적 관계가 결정될 수 있다. 특히, 그러면 단층 이미지 데이터의 좌표계에서의 표식에 대한 삽입 지점의 상대 위치를 알 수 있다.
삽입 지점 외에, 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 적어도 하나의 표식에 대한 의료 기기용 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 또한 결정될 수 있다. 그러면 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 의료 기기가 천자를 위해 대상체에 삽입되어야 하는 위치, 각도 및 깊이를 알 수 있다.
다음으로(단계 S4), 대상체와 함께 대상체의 표면 상에 배열된 적어도 하나의 표식의 시각 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있는 시각 이미지 데이터가 생성된다. 시각 이미지 데이터는, 바람직하게는, 시각 이미지 데이터를 3차원 시각 이미지 데이터로서 연속적으로 형성하도록 구성된 카메라를 사용하여 생성된다.
다음으로(단계 S5), 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 좌표가 적어도 하나의 표식에 대한 상대 위치를 이용하여 가상의 이미지 데이터의 좌표계로 변환된다. 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서도 결정되었다면, 적어도 하나의 표식에 대한 삽입 각도 및/또는 천자 깊이의 상대적인 배향을 사용하여, 적어도 하나의 표식에 대한 천자 깊이의 상대적인 거리를 사용하여, 삽입 각도의 시각 이미지 데이터의 좌표계로의 변환도 수행된다.
다음으로(단계 S6), 의료 기기용 삽입 지점 및, 식별된다면, 또한 삽입 각도 및/또는 천자 깊이가 대상체의 뷰에 표시된다. 가능하다면, 의료 기기용 삽입 지점, 삽입 각도 및 천자 깊이가 대상체의 뷰에 함께 표시되는 것이 바람직하다.
대상체의 뷰는 실제 뷰이거나 재구성 뷰일 수 있다. 실제 뷰는, 예컨대 투명 광학 디스플레이를 통한 실제 표면의 직접 뷰 또는 실제 표면의 간접 뷰일 수 있다. 대상체의 직접 뷰에서는, 예컨대 광학 표식을 사용하여 의료 기기용 삽입 지점이 표시될 수 있다. 투명 광학 디스플레이를 통한 대상체의 간접 뷰에서는, 의료 기기용 삽입 지점이 표면과 관련하여 원근법적으로 정확하게 실시간으로 표시될 수 있는 방식으로 삽입 지점이 표시될 수 있다. 또한, 대상체의 간접 뷰에서는, 삽입 각도와 천자 깊이도 표면과 관련하여 원근법적으로 정확하게 실시간으로 표시될 수 있다. 대상체의 간접 뷰에 실시간으로 가상 툴의 디지털 표현의 형태로 삽입 지점, 삽입 각도 및 천자 깊이를 표시하는 것이 가능하다. 대상체의 재구성 뷰는 생성된 시각 이미지 데이터, 특히 대상체의 실시간 이미지 기록으로부터 재구성된 사진일 수 있다. 대상체의 재구성 뷰가, 예컨대 컴퓨터 모니터 또는 VR 안경의 모니터와 같은 모니터 상에 표시될 수 있다. 재구성 뷰가, 예컨대 가상 툴의 디지털 표현의 형태로 삽입 지점, 삽입 각도 및 천자 깊이를 표시할 수 있다.
단일 뷰로 삽입 지점만 표시하는 것이 가능하다. 삽입 지점, 삽입 각도 및 천자 깊이를 하나의 뷰에 함께 표시하는 것도 가능하다. 하나의 뷰에 삽입 지점, 삽입 각도 및 천자 깊이를 표시하고, 추가의 뷰에 삽입 지점만 표시하는 것도 가능하다. 이 경우, 삽입 지점이 2개의 상이한 뷰에, 즉 중복하여 표시된다. 예컨대, 대상체의 간접 뷰에 가상 툴의 디지털 표현의 형태로 삽입 지점, 삽입 각도 및 천자 깊이를 표시하며, 또한, 직접 뷰에 광학 표식을 사용하여 삽입 지점을 표시하는 것이 가능하다. 그러면 사용자가, 예컨대, 이들 2개의 뷰 사이에서 선택할 수 있다. 광학 표식이 또한, 대상체의 간접 뷰에 통합될 수 있다.
도 2는 의료 기기(도시하지 않음)용 삽입 지점을 표시하기 위한 의료 시스템(200)의 개략도를 보여준다.
의료 시스템(200)은 X-선 장치(204), 카메라(206), 컴퓨팅 유닛(208), 표식(210) 및 2개의 디스플레이 유닛(214a, 214b)을 포함한다. 의료 시스템(200)은, 특히 도 1을 참조하여 설명된 방법을 구현하기에 적합하다.
표식(210)이 천자가 수행될 대상체(216)[의료 시스템(200)의 일부가 아님], 예컨대 환자 상에 배치될 수 있다. 그러면 표식(210)이, 바람직하게는 대상체(216)와 표식(210) 사이에 상대 이동이 없도록 대상체의 이동을 따르는 방식으로 대상체(116) 상에 배치된다. 바람직하게는, 표식(210)이 대상체(216)에 접착식으로 부착된다. 예컨대, 표식(210)이 규칙적인 또는 불규칙적인 패턴으로 대상체(216)의 표면에 접착식으로 부착되는 접착 테이프로 형성될 수 있다. 표식(210)은 단층 촬영, 특히 형광 투시 방식 및 광학식 모두로 기록될 수 있는 방식으로 구성된다. 표식(210)이 광학식으로 기록되기 위해, 바람직하게는 시각 이미지 기록에서 대상체(210)의 표면에 대한 가시적인 대비를 보장하는 색상 및/또는 형태로 표식이 생성된다. 표식(210)을 단층 촬영 기록에서도 볼 수 있도록, 표식이 정해진 영역에 조영제로서 황산바륨을 가질 수 있다.
X-선 장치(204)는, 예컨대 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치일 수 있으며, X-선 공급원 및 X-선 검출기(도시하지 않음)를 포함한다. 단층 촬영 이미지 데이터를 생성하기 위해, 생성된 단층 촬영 이미지 데이터가 대상체(216)와 함께 표식(210)의 단층 촬영 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있도록 하는 방식으로 X-선 장치(204)의 X-선 검출기와 X-선 공급원의 사이에 대상체(216)가 배치된다. 재구성된 단층 촬영 이미지가 초기에, 대상체(216)의 천자를 계획하는 데, 예컨대 대상체(210)의 표면 상에 삽입 지점을 지정하는 데 사용될 수 있다.
컴퓨팅 유닛(208)은 표식(210)의 위치에 대한 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계(218)에서의 삽입 지점의 좌표를 결정할 수 있다. 컴퓨팅 유닛(208)은 또한, 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계(218)에서 의료 기기용 삽입 각도 및 천자 깊이를 결정하도록 구성된다.
단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계(218)에서의 삽입 지점, 삽입 각도 및 천자 깊이를 결정하기 위해, 컴퓨팅 유닛은 X-선 장치(204)에 의해 생성된 단층 촬영 이미지 데이터에 접근하여 이를 처리한다. 컴퓨팅 유닛(208)은 또한, 카메라(206)에 작동 가능하게 연결되어 카메라에 의해 생성된 시각 이미지 데이터에 접근하여 이를 처리한다.
삽입 지점(202a), 삽입 각도 및 천자 깊이가 대상체(216)의 표면의 뷰(220)에 표시될 수 있도록, 컴퓨팅 유닛(208)은 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 결정된 삽입 지점의 좌표뿐만 아니라 삽입 각도 및 천자 깊이를 카메라(206)에 의해 생성된 시각 이미지 데이터의 좌표계(222)로 변환하도록 구성된다. 컴퓨팅 유닛(208)은 삽입 지점의 좌표를 변환하기 위해 적어도 하나의 표식에 대한 삽입 지점의 상대 위치를 사용하도록 구성된다. 적어도 하나의 표식(210)에 대한 삽입 지점의 상대 위치가 삽입 지점의 좌표를 변환하는 데 사용될 수 있는데, 그 이유는 표식(210)의 위치를 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계(218)와 시각 이미지 데이터의 좌표계(222) 모두에서 알 수 있기 때문이다. 따라서, 표식(210)의 위치는 삽입 지점의 좌표를 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계(218)로부터 시각 이미지 데이터의 좌표계(222)로 변환하기 위한 기준으로서 사용될 수 있다.
컴퓨팅 유닛(208)은 추가로, 디스플레이 유닛(214a)에 작동 가능하게 연결되며 표면의 뷰(220)에 의료 기기용 삽입 지점(202a)을 실시간으로 원근법적으로 정확하게 표시하도록 구성된다.
의료 시스템(200)은 2개의 디스플레이 유닛(214a, 214b)을 특징으로 한다. 의료 시스템(200)은 또한, 2개의 디스플레이 유닛(214a, 214b) 중 하나만 구비하거나, 대안의 디스플레이 유닛을 구비할 수 있다. 디스플레이 유닛(214b)은 카메라(206)로 자동 보정되며 광학 표식으로서 삽입 지점(202b)을 표시하도록 구성된 비디오 프로젝터이다.
디스플레이 유닛(214a)은 안경테와 같은 프레임 상에 카메라(206)와 함께 장착될 수 있는 투명 광학 디스플레이이다.
투명 광학 디스플레이(214a) 상의 뷰(220)는 삽입 지점(202a)을 보여주는 대상체(216)의 실제 표면의 간접 뷰이다. 삽입 지점(202a)은 뷰(220)에 실시간으로 원근법적으로 정확하게 표시될 수 있다. 광학 디스플레이(214a) 대신에, 또는 이에 추가하여, 의료 시스템(200)은 또한, 대상체의 재구성 뷰에 삽입 지점을 표시하는 모니터를 특징으로 할 수 있다.

Claims (23)

  1. 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 방법으로서:
    - 단층 촬영 방식, 특히 형광 투시 방식과, 광학식 양자 모두로 기록될 수 있는 특성을 나타내는 적어도 하나의 표식을 대상체의 표면 상에 제공하는 단계;
    - 대상체와 함께, 대상체의 표면 상에 위치한 상기 적어도 하나의 표식의 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있는 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    - 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 상기 적어도 하나의 표식에 관하여 대상체의 표면 상의 의료 기기용 삽입 지점을 결정하는 단계;
    - 대상체와 함께, 대상체의 표면 상에 위치한 상기 적어도 하나의 표식의 시각 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있는 시각 이미지 데이터를 생성하는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 표식에 대한 삽입 지점의 상대 위치를 사용하여, 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 좌표를 상기 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하는 단계; 및
    - 의료 기기용 삽입 지점을 실시간으로 대상체의 뷰(view)에 표시하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시각 이미지 데이터는 3차원 시각 이미지 데이터로서 생성되는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 상기 적어도 하나의 표식에 대한 의료 기기용 삽입 각도 및/또는 천자 깊이를 결정하는 단계;
    - 삽입 각도의 상대적인 배향을 사용하여 및/또는 상기 적어도 하나의 표식에 대한 천자 깊이의 상대적인 거리를 사용하여, 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 결정된 삽입 각도 및/또는 천자 깊이를 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하는 단계; 및
    - 의료 기기용 삽입 각도 및/또는 천자 깊이를 실시간으로 대상체의 뷰에 표시하는 단계
    를 포함하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 적어도 하나의 항에 있어서, 상기 시각 이미지 데이터는 연속적으로 생성되며, 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 결정된 적어도 삽입 지점은 개개의 마지막으로 생성된 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환되고, 대상체의 뷰에서의 의료 기기용의 적어도 삽입 지점의 표시가 실시간으로 보여지는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 하나의 항에 있어서, 상기 대상체의 뷰는 생성된 시각 이미지 데이터로부터 재구성된 표면의 시각 이미지이며, 상기 의료 기기용 삽입 지점은 상기 시각 이미지에 표시되는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 적어도 하나의 항에 있어서, 상기 의료 기기용 삽입 지점은 실제 표면의 뷰를 볼 수 있는 투명 광학 디스플레이 상에 표시되며, 상기 삽입 지점은 실제 표면의 뷰와 관련하여 원근법적으로 정확하게 상기 투명 디스플레이 상에 표시되는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 적어도 하나의 항에 있어서, 상기 의료 기기용 삽입 지점은 대상체의 실제 표면 상에 광학 표식으로서 표시되는 것인 방법.
  8. 제3항 내지 제7항 중 적어도 하나의 항에 있어서, 상기 삽입 지점 및 삽입 각도 및/또는 천자 깊이는 대상체의 뷰에 실시간으로 가상 툴의 디지털 표현의 형태로 표시되는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    - 생성된 시각 이미지 데이터의 좌표계에서 상기 적어도 하나의 표식에 대한 의료 기기의 위치 및 배향을 광학식으로 기록하는 단계;
    - 상기 의료 기기의 기록된 위치 및 배향이 상기 표시된 가상 툴의 위치 및 배향에 부합하는지를 결정하는 단계로서, 만일 이러한 경우:
    - 상기 의료 기기의 기록된 위치 및 배향이 상기 표시된 가상 툴의 위치 및 배향에 부합하다는 것을 신호화하는 것인 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    - 상기 의료 기기의 기록된 위치 및 배향이 상기 표시된 가상 툴의 위치 및 배향에 부합하지 않는 경우:
    - 상기 의료 기기의 기록된 위치 및 배향과 상기 표시된 가상 툴의 위치 및 배향 사이의 궤적을 계산하는 것인 단계; 및
    - 상기 의료 기기의 위치 및 배향과 상기 대상체의 뷰에 표시된 가상 툴의 위치 및 배향의 정렬을 달성하기 위해, 의료 기기가 이동되어야 하는 방향을 바람직하게 보여주는 가상 방향 지시를 대상체의 뷰에 실시간으로 표시하는 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    - 시각 이미지 데이터가 따라 생성되는 기록 축선과 관련하여 상기 적어도 하나의 표식에 대해 실시간으로 상기 가상 툴의 디지털 표현을 정렬하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 의료 시스템으로서,
    - 단층 촬영 방식, 특히 형광 투시 방식과, 광학식 양자 모두로 기록될 수 있는 식으로 구성된 표식;
    - 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터를 생성하기 위한 영상화 기법;
    - 시각 이미지 데이터를 생성하기 위한 카메라;
    - 컴퓨팅 유닛으로서,
    - 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 적어도 하나의 표식에 관하여 대상체의 표면 상의 의료 기기용 삽입 지점을 결정하고;
    - 상기 적어도 하나의 표식에 대한 삽입 지점의 상대 위치를 사용하여 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 좌표를 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하도록
    구성된 컴퓨팅 유닛; 및
    - 대상체의 실제 또는 재구성 뷰에 실시간으로 의료 기기용 삽입 지점을 표시하기 위한 디스플레이 유닛
    을 포함하는 의료 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 카메라는 라이트 필드(light field) 카메라, 스테레오 카메라, 삼각 측량 시스템, 또는 TOF 카메라인 것인 의료 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 디스플레이 유닛은, 컴퓨팅 유닛에 작동 가능하게 연결되는 광학 디스플레이로서, 의료 기기용 삽입 지점이 컴퓨팅 유닛에 의해 시각화될 수 있는 광학 디스플레이인 것인 의료 시스템.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 디스플레이 유닛은, 카메라로 자동 보정되고 대상체의 실제 표면 상의 의료 기기용 삽입 지점을 광학 표식으로서 표시하도록 구성된 비디오 프로젝터인 것인 의료 시스템.
  16. 제12항 내지 제15항 중 적어도 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표식은 대상체의 표면에 접착식으로 부착될 수 있는 접착 테이프로 생성되는 것인 의료 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 접착 테이프가 형광 투시 방식으로 검출될 수 있도록 상기 접착 테이프는 BaSOx를 함유하는 것인 의료 시스템.
  18. 제12항 내지 제17항 중 적어도 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표식은 적어도 하나의 형광 투시 방식으로 검출 가능한 요소 및/또는 적어도 하나의 광학식으로 검출 가능한 요소를 포함하는 것인 의료 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 형광 투시 방식으로 검출 가능한 요소는 금속으로 구성될 수 있고, 단층 촬영 이미지에서 단층 촬영 방식으로 검출 가능한 요소로서 식별될 수 있는 식으로 구성되는 것인 의료 시스템.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 광학식으로 검출 가능한 요소는 정해진 파장 범위의 전자기 방사선을 방출하도록 구성된 발광 다이오드일 수 있는 것인 의료 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 정해진 파장 범위는 적외선을 포함하며, 상기 카메라는 상기 발광 다이오드에 의해 방출된 적외선을 검출하기 위한 적외선 센서를 특징으로 하는 것인 의료 시스템.
  22. 생성된 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서 표식에 관하여 대상체의 표면 상의 의료 기기용 삽입 지점을 결정하고, 표식에 대한 삽입 지점의 상대 위치를 사용하여 형광 투시 및/또는 단층 촬영 이미지 데이터의 좌표계에서의 삽입 지점의 좌표를 생성된 시각 이미지 데이터의 좌표계로 변환하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.
  23. 제22항에 따른 컴퓨터 프로그램이 영구적으로 저장되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
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