KR102737170B1 - Device and method for aligning the reference position of the shape restoration device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방사능 피폭의 위험이 없이 피촬영 대상의 형태를 3차원으로 확인할 수 있는 초음파 프로브를 활용한 형상 복원 장치의 정확도 향상 및 오차 감소를 위한 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법에 관한 것으로,
본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 방법은, 형상 복원 장치에 위치 기준 핀을 장착하고, 위치 조정 지그를 초음파 전파 매질이 담긴 수조에 장착하는 정렬 장치 준비 단계; 영상 획득 팬텀을 위치 조정 지그의 팬텀 고정 부재에 고정시킨 후, 상기 위치 조정 지그를 움직여 상기 영상 획득 팬텀이 수조 내에 위치되도록 위치시키고, 영상 획득 팬텀의 임의의 기준 평면 또는 중심선이 상기 위치 기준 핀과 일치되도록 정렬하는 기준위치 정렬 단계 및 상기 형상 복원 장치의 초음파 프로브를 상기 영상 획득 팬텀을 촬영하도록 움직이면서, 초음파 영상에 마커를 표시하고 표시한 마커를 기준으로 초음파 프로브의 이동에 따른 정렬 상태를 확인하며, 정렬 수정이 필요할 경우에 상기 형상 복원 장치의 정렬 상태를 수정하는 기준위치 정렬 확인 단계를 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to a reference position alignment device and alignment method for improving the accuracy and reducing errors of a shape restoration device using an ultrasonic probe that can three-dimensionally confirm the shape of a subject to be photographed without the risk of radiation exposure.
A method for aligning a reference position of a shape restoration device according to an embodiment of the present invention may include an alignment device preparation step of mounting a reference pin on the shape restoration device and mounting a position adjustment jig on a tank containing an ultrasonic wave transmission medium; a reference position alignment step of fixing an image acquisition phantom to a phantom fixing member of the position adjustment jig, and then moving the position adjustment jig to position the image acquisition phantom so that it is located within the tank, and aligning an arbitrary reference plane or center line of the image acquisition phantom to coincide with the reference pin; and a reference position alignment confirmation step of moving an ultrasonic probe of the shape restoration device to photograph the image acquisition phantom, while displaying a marker on an ultrasonic image and checking an alignment state according to a movement of the ultrasonic probe based on the displayed marker, and correcting the alignment state of the shape restoration device if alignment correction is necessary.
Description
본 발명은 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사능 피폭의 위험이 없이 피촬영 대상의 형태를 3차원으로 확인할 수 있는 초음파 프로브를 활용한 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reference position alignment device and alignment method of a shape restoration device, and more specifically, to a reference position alignment device and alignment method of a shape restoration device using an ultrasonic probe capable of confirming the shape of a subject to be photographed in three dimensions without the risk of radiation exposure.
X선을 인체에 투과하면 인체의 내부 구조물을 볼 수 있다는 것을 바탕으로 한 단순 촬영은 영상의학 분야에서는 약 50년간 인체 내부의 영상을 얻을 수 있는 유일한 기법으로 진단 및 치료 분야에 이바지해 왔다. 단순 촬영이란 말 그대로 X선을 이용하여 조영제나 기구 등을 사용하지 않고 인체를 촬영하는 것으로, 전후 사진 또는 필요에 따라 측면 또는 대각선 촬영 등을 하게 된다. 흔히 말하는 가슴 사진, 뼈 사진 등 단순 흉부 촬영, 단순 복부 촬영, 단순 골격 촬영, 단순 부비동 촬영, 단순 경부 연조직(neck soft tissue) 촬영, 유방 촬영 등을 말한다.Simple radiography, based on the idea that internal structures of the human body can be seen when X-rays are passed through the body, has been the only technique in the field of radiology to obtain images of the inside of the human body for about 50 years, contributing to diagnosis and treatment. As the name suggests, simple radiography means taking pictures of the human body using X-rays without using contrast agents or instruments, and includes front and rear photos, and side or diagonal photos as needed. Commonly referred to are simple chest radiography, such as chest radiography and bone radiography, simple abdominal radiography, simple skeletal radiography, simple paranasal sinus radiography, simple neck soft tissue radiography, mammography, etc.
하지만, X선 촬영시 환자와 의료진은 방사선 차폐복장을 착용하더라도 방사선에 피폭될 수 있으며, 수술 또는 시술 중 X선을 이용하여 촬영되는 경우에는 피폭을 피할 수 없는 문제점이 있었다.However, there was a problem that patients and medical staff could be exposed to radiation even if they wore radiation shielding suits when taking X-rays, and that exposure could not be avoided when taking X-rays during surgery or a procedure.
이에 따라, 본 출원인은 한국등록특허 제10-2247072호 '초음파 프로브를 활용한 형상 복원 장치 및 형상 복원 방법'을 개시하였다.Accordingly, the applicant disclosed Korean Patent No. 10-2247072, 'Shape restoration device and shape restoration method using an ultrasonic probe'.
상기 한국등록특허 제10-2247072호는, 일 방향으로 이동을 가이드하는 레일이 설치된 본체; 일단이 레일을 따라 이동하도록 본체와 연결되며, 타단이 일 방향과 직교하며 원주가 상기 본체와 접하는 원의 궤적 형태를 따라 연장 형성된 호 형상의 로테이션 가이드; 로테이션 가이드를 따라 이동하고, 로테이션 가이드의 일 지점에서 로테이션 가이드의 구심점과 이어진 임의의 연장선을 따라 위치가 변경되어 피촬영 대상의 영상을 초음파 촬영하는 프로브부; 프로브부의 움직임을 구심점을 기준으로 좌표화하는 자세 방위 측정부; 로테이션 가이드와 본체가 연결된 지점을 일 방향을 기준으로 좌표화하는 위치센서; 및 프로브부에서 영상 촬영시 자세 방위 측정부와 위치센서로 좌표산출 명령을 전달하고, 프로브부에서 획득한 영상과 자세 방위 측정부 및 위치센서에서 좌표화된 정보를 대응시켜 피촬영 대상의 형상을 복원하는 제어부;를 포함하여 구성되어, 방사능 피폭을 예방하면서 피촬영 대상(T)의 형상을 복원할 수 있다.The above Korean Patent No. 10-2247072 comprises: a main body having a rail installed to guide movement in one direction; a rotation guide in the shape of an arc, one end of which is connected to the main body to move along the rail, the other end of which is orthogonal to the one direction, and which extends along the trajectory of a circle whose circumference is in contact with the main body; a probe unit that moves along the rotation guide and changes its position along an arbitrary extension line connected from a point of the rotation guide to the center point of the rotation guide to take an ultrasonic image of a subject to be photographed; a posture and orientation measurement unit that coordinates the movement of the probe unit with respect to the center point; a position sensor that coordinates a point where the rotation guide and the main body are connected with respect to one direction; and a control unit that transmits a coordinate calculation command to the posture and orientation measurement unit and the position sensor when the probe unit takes an image, and restores the shape of the subject to be photographed by corresponding the image acquired from the probe unit and the coordinate information from the posture and orientation measurement unit and the position sensor; so that the shape of the subject to be photographed (T) can be restored while preventing radiation exposure.
한편, 한국등록특허 제10-2247072호를 포함한 종래의 형상 복원 장치는, 뼈내시경 수술 등에서 연속적으로 획득한 2D 이미지를 이용하여 초음파 3D 영상을 구성하고, 초음파 3D 영상과 획득된 자기공명 영상의 정합을 이용해서 병변 위치를 표시하고, 접근 위치 및 방향을 제시할 수 있는데, 이때, 종래의 형상 복원 장치들은 초음파 3D 영상과 실제 대상물의 위치에 대한 검증이 없어 일부 오차가 발생되곤 하였다.Meanwhile, conventional shape restoration devices, including Korean Patent No. 10-2247072, use 2D images continuously acquired during bone endoscopic surgery, etc. to construct an ultrasound 3D image, and use the alignment of the ultrasound 3D image and the acquired magnetic resonance image to indicate the location of the lesion and suggest the access location and direction. However, conventional shape restoration devices tend to have some errors because there is no verification of the ultrasound 3D image and the location of the actual object.
본 발명은 상술한 문제점에 따라 형상 복원 장치를 사용하여 획득하는 초음파 3D 영상의 정확도를 향상시키고 오차를 최소화하기 위하여 제안되는 것으로, 획득하는 초음파 3D 영상의 재구성과 수술대 위에서의 신체 위치의 정확한 위치 정합을 위해, 초기에 형상 복원 장치의 정렬을 확인할 수 있는 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention is proposed to improve the accuracy and minimize errors of an ultrasonic 3D image acquired using a shape restoration device according to the above-described problems, and to provide a reference position alignment device and alignment method of a shape restoration device capable of initially confirming the alignment of the shape restoration device for reconstruction of an acquired ultrasonic 3D image and accurate positional alignment of a body position on an operating table.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치는, 형상 복원 장치에 장착되어 상기 형상 복원 장치의 위치 기준점을 형성하는 위치 기준 핀; 초음파 전파 매질이 담긴 수조에 장착되며 팬텀 고정 부재를 형성하되, 상기 팬텀 고정 부재의 이동과 회전을 조절할 수 있는 복수의 자유도(Degrees of freedom, DOF)를 형성하는 위치 조정 지그 및 상기 위치 조정 지그의 팬텀 고정 부재에 장착되어 팬텀 고정 부재의 이동과 회전을 통해 상기 수조 내에서 임의의 기준 평면 또는 중심선이 상기 위치 기준 핀과 일치되도록 정렬되며, 상기 형상 복원 장치의 초음파 프로브에 의해 촬영되는 영상 획득 팬텀을 포함하여 구성될 수 있다.In order to solve the above problem, according to an embodiment of the present invention, a reference position alignment device of a shape restoration device may be configured to include a position reference pin that is mounted on the shape restoration device and forms a position reference point of the shape restoration device; a position adjustment jig that is mounted on a tank containing an ultrasonic wave transmission medium and forms a phantom fixing member, and forms a plurality of degrees of freedom (DOF) that can control movement and rotation of the phantom fixing member; and a phantom that is mounted on the phantom fixing member of the position adjustment jig and is aligned so that an arbitrary reference plane or center line within the tank coincides with the position reference pin through movement and rotation of the phantom fixing member, and an image acquisition phantom that is photographed by an ultrasonic probe of the shape restoration device.
여기서, 상기 위치 기준 핀은. 상기 형상 복원 장치에 탈착 가능한 핀 장착 지그 단부에 마련되어, 상기 핀 장착 지그의 장착을 통해 형상 복원 장치에 장착되되, 상기 핀 장착 지그는, 상기 형상 복원 장치에 장착 시 형상 복원 장치의 로테이션 가이드의 구심점으로 길이를 형성하도록 마련되어, 상기 위치 기준 핀이 상기 형상 복원 장치의 로테이션 가이드의 구심점에 위치되도록 할 수 있다.Here, the position reference pin is provided at an end of a pin mounting jig that is detachable from the shape restoration device, and is mounted on the shape restoration device through mounting of the pin mounting jig, wherein the pin mounting jig is provided so as to form a length at the center of the rotation guide of the shape restoration device when mounted on the shape restoration device, so that the position reference pin can be positioned at the center of the rotation guide of the shape restoration device.
또한, 상기 위치 조정 지그는, 설치된 위치에서 전/후 방향으로의 이동, 양측 방향으로의 이동, 상/하 방향으로의 이동이 가능한 세 부분의 이동 자유도와, 상기 팬텀 고정 부재가 상기 위치 조정 지그의 전/후 방향인 X축을 기준으로 회전하고, 상/하 방향인 Z축을 기준으로 회전하는 두 부분의 회전 자유도로 구성되는 5 자유도(5 DOF)를 형성할 수 있다.In addition, the position adjustment jig can form five degrees of freedom (5 DOF) composed of three degrees of freedom of movement, which enable movement in the forward/backward direction, movement in both directions, and movement in the up/down direction from the installed position, and two degrees of freedom of rotation, which enable the phantom fixing member to rotate around the X-axis, which is the forward/backward direction of the position adjustment jig, and around the Z-axis, which is the up/down direction.
또한, 상기 영상 획득 팬텀은, 원통형의 뼈 모델 또는 와이어일 수 있다.Additionally, the image acquisition phantom may be a cylindrical bone model or a wire.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 방법은, 형상 복원 장치에 위치 기준 핀을 장착하고, 위치 조정 지그를 초음파 전파 매질이 담긴 수조에 장착하는 정렬 장치 준비 단계; 영상 획득 팬텀을 위치 조정 지그의 팬텀 고정 부재에 고정시킨 후, 상기 위치 조정 지그를 움직여 상기 영상 획득 팬텀이 수조 내에 위치되도록 위치시키고, 영상 획득 팬텀의 임의의 기준 평면 또는 중심선이 상기 위치 기준 핀과 일치되도록 정렬하는 기준위치 정렬 단계 및 상기 형상 복원 장치의 초음파 프로브를 상기 영상 획득 팬텀을 촬영하도록 움직이면서, 초음파 영상에 마커를 표시하고 표시한 마커를 기준으로 초음파 프로브의 이동에 따른 정렬 상태를 확인하며, 정렬 수정이 필요할 경우에 상기 형상 복원 장치의 정렬 상태를 수정하는 기준위치 정렬 확인 단계를 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, a method for aligning a reference position of a shape restoration device according to an embodiment of the present invention may include an alignment device preparation step of mounting a reference pin on the shape restoration device and mounting a position adjustment jig on a tank containing an ultrasonic wave transmission medium; a reference position alignment step of fixing an image acquisition phantom to a phantom fixing member of the position adjustment jig, and then moving the position adjustment jig to position the image acquisition phantom so that it is located within the tank, and aligning an arbitrary reference plane or center line of the image acquisition phantom to coincide with the reference pin; and a reference position alignment confirmation step of moving an ultrasonic probe of the shape restoration device to photograph the image acquisition phantom, while displaying a marker on an ultrasonic image and checking an alignment state according to the movement of the ultrasonic probe based on the displayed marker, and correcting the alignment state of the shape restoration device if alignment correction is necessary.
여기서, 상기 위치 기준 핀은, 상기 형상 복원 장치의 로테이션 가이드의 구심점에 위치되도록 형성될 수 있다.Here, the position reference pin can be formed to be located at the center point of the rotation guide of the shape restoration device.
또한, 상기 위치 조정 지그는, 설치된 위치에서 전/후 방향으로의 이동, 양측 방향으로의 이동, 상/하 방향으로의 이동이 가능한 세 부분의 이동 자유도와, 상기 팬텀 고정 부재가 상기 위치 조정 지그의 전/후 방향인 X축을 기준으로 회전하고, 상/하 방향인 Z축을 기준으로 회전하는 두 부분의 회전 자유도로 구성되는 5 자유도(5 DOF)로 상기 영상 획득 팬텀의 위치를 조정할 수 있다.In addition, the position adjustment jig can adjust the position of the image acquisition phantom with five degrees of freedom (5 DOF), which are composed of three degrees of freedom for movement in the forward/backward direction, movement in both directions, and movement in the up/down direction from the installed position, and two degrees of freedom for rotation in which the phantom fixing member rotates around the X-axis, which is the forward/backward direction of the position adjustment jig, and around the Z-axis, which is the up/down direction.
본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법은, 골절 및 골종양 수술 등 정형외과 수술 중에 뼈의 형태를 확인하는 과정에서 방사능 피폭이 배제되어 수술시 의료진의 안정성이 향상시키는 형상 복원 장치의 효과를 배가 시킬 수 있다.The reference position alignment device and alignment method of the shape restoration device according to an embodiment of the present invention can double the effect of the shape restoration device that improves the stability of medical staff during surgery by excluding radiation exposure during the process of confirming the shape of a bone during orthopedic surgery such as fracture and bone tumor surgery.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법은, 초음파 프로브와 고정모듈의 자세 및 위치를 복수의 변수를 통하여 실시간으로 파악하고, 이를 기초로 피촬영 대상을 촬영하여 이미지를 획득함으로써, 실시간으로 3차원 형상을 수집하여 수술시 의료기기가 삽입되기 위한 경로를 용이하게 설정할 수 있는 형상 복원 장치의 효과를 배가 시킬 수 있다.In addition, the reference position alignment device and alignment method of the shape restoration device according to an embodiment of the present invention can double the effect of the shape restoration device by identifying the posture and position of the ultrasonic probe and the fixed module in real time through a plurality of variables, and photographing the subject to be photographed based on the posture and position, thereby obtaining an image, thereby collecting a three-dimensional shape in real time and easily setting a path for inserting a medical device during surgery.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법은, 의료진의 임상경험과 무관하게 우수한 의료 서비스를 제공할 수 있도록 도울 수 있다.In addition, the reference position alignment device and alignment method of the shape restoration device according to an embodiment of the present invention can help provide excellent medical services regardless of the clinical experience of medical staff.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법은, 위에서 언급된 본 발명의 실시 예에 따른 효과가 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함할 수 있다.In addition, the reference position alignment device and alignment method of the shape restoration device according to the embodiment of the present invention are not limited to the effects described in the embodiment of the present invention mentioned above, and may further include all effects predictable from the specification and drawings.
도 1은 본 발명의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법이 적용되는 형상 복원 장치의 예시도이다.
도 2는 도 1의 형상 복원 장치를 확대하여 본 상세도이다.
도 3은 도 1의 형상 복원 장치의 측면도이다.
도 4는 도 1의 형상 복원 장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치의 사시도이다.
도 6은 도 5의 도면에서 형상 복원 장치의 수술 테이블과, 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치의 수조를 제거 후 확대하여 바라본 도면이다.
도 7은 도 6의 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치의 일 구성인 위치 조정 지그의 상세도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치의 사용 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 방법의 흐름도이다.Figure 1 is an exemplary diagram of a shape restoration device to which the reference position alignment device and alignment method of the present invention are applied.
Figure 2 is an enlarged detailed view of the shape restoration device of Figure 1.
Fig. 3 is a side view of the shape restoration device of Fig. 1.
Fig. 4 is a front view of the shape restoration device of Fig. 1.
FIG. 5 is a perspective view of a reference position alignment device of a shape restoration device according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an enlarged view of the drawing of Figure 5 after removing the surgical table of the shape restoration device and the water tank of the reference position alignment device of the shape restoration device.
Fig. 7 is a detailed drawing of a position adjustment jig, which is one component of the reference position alignment device of the shape restoration device of Fig. 6.
Figure 8 is an example of the use of a reference position alignment device of a shape restoration device according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a flow chart of a reference position alignment method of a shape restoration device according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to a specific embodiment, and various transformations can be made and various embodiments can be made. In addition, it should be understood that the contents described below include all transformations, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, the terms first, second, etc. are used to describe various components, and are not limited in meaning by themselves, but are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numbers used throughout this specification represent like components.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, the terms "comprises," "includes," or "has" described below should be interpreted to specify that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and should be understood to not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 첨부된 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a reference position alignment device and alignment method of a shape restoration device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명은 형상 복원 장치로부터 획득되는 초음파 3D 영상의 정확도를 향상시키고 오차를 최소화하기 위한 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법에 관한 것으로, 이해를 돕기 위해 형상 복원 장치의 구성과 동작 등을 먼저 설명한 후, 본 발명의 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법에 대해 설명하기로 한다.The present invention relates to a reference position alignment device and alignment method of a shape restoration device for improving the accuracy of an ultrasonic 3D image obtained from a shape restoration device and minimizing errors. To facilitate understanding, the configuration and operation of the shape restoration device will first be described, and then the reference position alignment device and alignment method of the shape restoration device of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법이 적용되는 형상 복원 장치의 예시도이며, 도 2는 도 1의 형상 복원 장치를 확대하여 본 상세도이고, 도 3은 도 1의 형상 복원 장치의 측면도이며, 도 4는 도 1의 형상 복원 장치의 정면도이다.FIG. 1 is an exemplary diagram of a shape restoration device to which a reference position alignment device and alignment method of the present invention are applied, FIG. 2 is an enlarged detailed diagram of the shape restoration device of FIG. 1, FIG. 3 is a side view of the shape restoration device of FIG. 1, and FIG. 4 is a front view of the shape restoration device of FIG. 1.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 형상 복원 장치(1)는, 본체(10), 로테이션 가이드(20), 프로브부(30), 자세 방위 측정부(미도시), 위치센서(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함하고, 디스플레이부(미도시) 및 입력부(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4, the shape restoration device (1) includes a main body (10), a rotation guide (20), a probe unit (30), a posture and orientation measurement unit (not shown), a position sensor (not shown), and a control unit (not shown), and may further include a display unit (not shown) and an input unit (not shown).
본체(10)는 일 방향으로 이동을 가이드하는 제1 레일(11)이 설치될 수 있고, 수술 테이블(5)의 길이방향과 수평한 방향으로 일 방향이 설정될 수 있다. 이때, 제1 레일(11)은 본체(10)의 일 방향을 따라 길이를 형성하여 로테이션 가이드(20)의 이동을 유도할 수 있다. 또한, 본체(10)의 일단에는 위치센서가 연결될 수 있고, 본체(10)는 수술 테이블(5) 보다 길게 제공되어 수술 테이블(5)의 전 영역을 로테이션 가이드(20)가 이동할 수 있다.The main body (10) may be provided with a first rail (11) that guides movement in one direction, and one direction may be set in a direction horizontal to the longitudinal direction of the surgical table (5). At this time, the first rail (11) may form a length along one direction of the main body (10) to induce movement of the rotation guide (20). In addition, a position sensor may be connected to one end of the main body (10), and the main body (10) may be provided longer than the surgical table (5) so that the rotation guide (20) may move over the entire area of the surgical table (5).
로테이션 가이드(20)는 일단이 제1 레일(11)을 따라 이동하도록 본체(10)와 연결될 수 있고, 로테이션 가이드(20)는 타단이 일 방향과 직교하며, 원주가 본체(10)와 접하는 원의 궤적 형태를 따라 연장 형성된 호 형상일 수 있다. 로테이션 가이드(20)는 수술 테이블(5)에 수용된 피촬영 대상(미도시)을 촬영하기 위해 본체(10)의 제1 레일(11)을 통해 일 방향을 따라 이동할 수 있다. 이때, 로테이션 가이드(20)는 하단에 이동체(21)를 마련하여 이동체(21)를 통해 제1 레일(11)을 따라 일 방향으로 이동하도록 형성될 수 있으며, 이동체(21)는 제1 레일(11)과 직교하는 방향으로 제2 레일(22)을 형성할 수 있다. 로테이션 가이드(20)는 제2 레일(22)을 따라 이동하도록 형성되어 일 방향의 제1 레일(11)과, 일 방향과는 직교하는 제2 레일(22)을 이동하도록 구성될 수 있다.The rotation guide (20) can be connected to the main body (10) so that one end moves along the first rail (11), and the rotation guide (20) can have an arc shape that is extended along the trajectory of a circle whose other end is orthogonal to one direction and whose circumference is in contact with the main body (10). The rotation guide (20) can move along one direction through the first rail (11) of the main body (10) to photograph a subject to be photographed (not shown) accommodated on the surgical table (5). At this time, the rotation guide (20) can be formed so that it moves along the first rail (11) in one direction by providing a moving body (21) at the bottom, and the moving body (21) can form a second rail (22) in a direction orthogonal to the first rail (11). The rotation guide (20) is formed to move along the second rail (22) and can be configured to move along the first rail (11) in one direction and the second rail (22) orthogonal to the one direction.
한편, 로테이션 가이드(20)가 정지한 위치는 위치센서를 통해 센싱될 수 있다. 또한, 로테이션 가이드(20)에는 원주 방향을 따라 제3 레일(23)이 형성되어 있어, 프로브부(30)의 이동을 가이드할 수 있다. 이때, 로테이션 가이드(20)의 제3 레일(23)은 길이 가변 즉, 원주 방향을 따라 확장과 축소가 가능하도록 형성되어 로테이션 가이드(20)의 이동 범위를 확장 또는 축소시킬 수 있다.Meanwhile, the position at which the rotation guide (20) has stopped can be sensed by a position sensor. In addition, a third rail (23) is formed along the circumferential direction on the rotation guide (20), so as to guide the movement of the probe part (30). At this time, the third rail (23) of the rotation guide (20) is formed so as to have a variable length, that is, to be able to expand and contract along the circumferential direction, so as to expand or contract the movement range of the rotation guide (20).
프로브부(30)는 로테이션 가이드(20)를 따라 이동할 수 있다. 프로브부(30)는 로테이션 가이드(20)의 일 지점에서 로테이션 가이드(20)의 구심점과 이어진 임의의 연장선을 따라 위치가 변경되어 피촬영 대상의 영상을 초음파 촬영할 수 있다. 프로브부(30)는 로테이션 가이드(20)의 일 지점에 정지한 뒤, 임의의 연장선을 따라 구심점 방향 또는 구심점에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 연장선을 따라 이동하는 프로브부(30)의 움직임은 위치센서를 통해 측정 및 좌표화 될 수 있다.The probe unit (30) can move along the rotation guide (20). The probe unit (30) can change its position along an arbitrary extension line connected to the center point of the rotation guide (20) at one point of the rotation guide (20) to take an ultrasonic image of the subject to be photographed. The probe unit (30) can stop at one point of the rotation guide (20) and then move along an arbitrary extension line toward the center point or away from the center point. The movement of the probe unit (30) moving along the extension line can be measured and coordinated by a position sensor.
프로브부(30)는 초음파 프로브(31), 고정모듈(32) 및 볼조인트(33)를 포함하여 구성될 수 있다. 초음파 프로브(31)는 피촬영 대상의 영상을 촬영할 수 있다. 상세하게, 초음파 프로브(31)는 영상을 촬영하기 위한 초음파 영상 장치의 형태로 구비될 수 있다. 이처럼, 초음파 프로브(31)는 본 발명에서 방사능 피폭을 예방하면서 피촬영 대상의 형상을 복원하기 위한 구성요소이다. 초음파 프로브(31)는 로테이션 가이드(20)에 결합되어 이동할 수 있으며, 고정된 위치에서 피촬영 대상을 촬영할 수 있다. 초음파 프로브(31)에서 피촬영 대상을 촬영하는 경우에는, 초음파 프로브(31)의 위치, 각도, 자세 등의 정보가 위치센서와 자세 방위 측정부를 통해 감지될 수 있다.The probe unit (30) may be configured to include an ultrasonic probe (31), a fixed module (32), and a ball joint (33). The ultrasonic probe (31) can capture an image of a subject to be photographed. Specifically, the ultrasonic probe (31) may be provided in the form of an ultrasonic imaging device for capturing an image. In this way, the ultrasonic probe (31) is a component for restoring the shape of a subject to be photographed while preventing radiation exposure in the present invention. The ultrasonic probe (31) is coupled to a rotation guide (20) and can move, and can capture an object to be photographed at a fixed position. When capturing an object to be photographed with the ultrasonic probe (31), information such as the position, angle, and posture of the ultrasonic probe (31) can be detected through a position sensor and a posture and direction measurement unit.
한편, 초음파 프로브(31)는 로테이션 가이드(20)의 구심점과 이어진 임의의 연장선을 따라 위치가 변경될 수 있으며, 이때 고정모듈(32)을 통해 로테이션 가이드(20)로부터 이동할 수 있다.Meanwhile, the ultrasonic probe (31) can change its position along an arbitrary extension line connected to the center point of the rotation guide (20), and at this time, it can move from the rotation guide (20) through the fixed module (32).
고정모듈(32)은 초음파 프로브(31)를 로테이션 가이드(20)에 연결시킬 수 있다. 고정모듈(32)은 초음파 프로브(31)를 로테이션 가이드(20)에 연결시킨 상태에서 구심점 방향을 따라 가까워지거나 멀어지도록 이동할 수 있다. 즉, 로테이션 가이드(20)가 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 이동체(21)를 통해 본체(10)의 제1 레일(11)을 따라 이동하는 제1 운동과, 로테이션 가이드(20)가 제1 레일(11)과는 직교하는 방향으로 길이를 형성하는 이동체(21)의 제2 레일(22)을 따라 이동하는 제2 운동과, 로테이션 가이드(20)의 제3 레일(23)을 통해 프로브부(30)가 이동하는 제3 운동 및 로테이션 가이드(20)에 고정된 상태에서 구심점과 이어진 임의의 연장선을 따라 초음파 프로브(31)와 고정모듈(32)이 이동하는 제4 운동이 구분될 수 있다. 제1 내지 제4 운동을 통해 변경된 초음파 프로브(31)의 위치는 위치센서에 기설정된 기준을 통해 좌표화될 수 있다.The fixed module (32) can connect the ultrasonic probe (31) to the rotation guide (20). The fixed module (32) can move closer or further away along the direction of the center point while connecting the ultrasonic probe (31) to the rotation guide (20). That is, a first movement in which the rotation guide (20) moves along the first rail (11) of the main body (10) through the moving body (21) as shown in FIGS. 3 and 4, a second movement in which the rotation guide (20) moves along the second rail (22) of the moving body (21) forming a length in a direction orthogonal to the first rail (11), a third movement in which the probe part (30) moves through the third rail (23) of the rotation guide (20), and a fourth movement in which the ultrasonic probe (31) and the fixed module (32) move along an arbitrary extension line connected to the center point while being fixed to the rotation guide (20) can be distinguished. The position of the ultrasonic probe (31) changed through the first to fourth movements can be coordinated through a reference preset for the position sensor.
볼조인트(33)는 고정모듈(32)과 초음파 프로브(31)와 고정모듈(32) 사이를 매개하여 연결시킬 수 있다. 볼조인트(33)는 중심점을 기초로 초음파 프로브(31)의 3축 회전운동을 가이드할 수 있다. 이처럼, 초음파 프로브(31)의 촬영조건을 미세조절할 수 있다. 상세하게, 볼조인트(33)는 초음파 프로브(31)가 고정된 상태에서 피촬영 대상을 촬영한 뒤, 촬영영역의 주변을 스캐닝하기 위해 초음파 프로브(31)의 촬영자세를 도 3과 같이 3축방향으로 회전시킬 수 있다.The ball joint (33) can be connected between the fixed module (32), the ultrasonic probe (31), and the fixed module (32). The ball joint (33) can guide the three-axis rotational movement of the ultrasonic probe (31) based on the center point. In this way, the shooting conditions of the ultrasonic probe (31) can be finely adjusted. Specifically, the ball joint (33) can rotate the shooting posture of the ultrasonic probe (31) in the three-axis direction as shown in Fig. 3 in order to scan the periphery of the shooting area after shooting the subject to be shot while the ultrasonic probe (31) is fixed.
또한, 볼조인트(33)는 초음파 프로브(31)가 고정된 상태에서 피촬영 대상을 촬영하는 경우 초음파 프로브(31)의 움직임을 제한하기 위해 락킹될 수 있다. 이때, 락킹은 볼조인트(33) 자체적으로 회전이 제한되는 상태를 의미하며, 이를 통해 초음파 프로브(31)의 3축 회전운동이 제한될 수 있다.In addition, the ball joint (33) can be locked to limit the movement of the ultrasonic probe (31) when photographing a subject while the ultrasonic probe (31) is fixed. At this time, locking means a state in which the rotation of the ball joint (33) itself is limited, and through this, the three-axis rotational movement of the ultrasonic probe (31) can be limited.
한편, 볼조인트(33)를 통해 미세조절되는 초음파 프로브(31)의 움직임을 제5 운동으로 정의할 수 있다. 볼조인트(33)를 통해 미세조절된 초음파 프로브(31)의 촬영조건은 자세 방위 측정부를 통해 측정 및 저장될 수 잇다.Meanwhile, the movement of the ultrasonic probe (31) finely adjusted through the ball joint (33) can be defined as the fifth movement. The shooting conditions of the ultrasonic probe (31) finely adjusted through the ball joint (33) can be measured and stored through the posture and orientation measurement unit.
자세 방위 측정부(미도시)는 프로브부(30)의 움직임을 구심점을 기준으로 좌표화할 수 있다. 자세 방위 측정부는 볼조인트(33)에 움직임으로 인해 발생한 제5 운동을 통해 미세하게 조절된 초음파 프로브(31)의 자세, 위치를 측정하여 좌표화할 수 있다. 자세 방위 측정부는 상호 호환되어 프로브부(30)의 자세와 방위를 측정하는 적어도 두개의 AHRS(Attitude Heading Reference System)을 포함할 수 있다. The attitude direction measuring unit (not shown) can coordinate the movement of the probe unit (30) with respect to the center of gravity. The attitude direction measuring unit can measure and coordinate the attitude and position of the ultrasonic probe (31) that is finely adjusted through the fifth movement caused by the movement of the ball joint (33). The attitude direction measuring unit can include at least two AHRS (Attitude Heading Reference Systems) that are mutually compatible and measure the attitude and orientation of the probe unit (30).
위치센서(미도시)는 로테이션 가이드(20)와 본체(10)가 연결된 지점을 일 방향을 기준으로 좌표화할 수 있다. 위치센서는 로테이션 가이드(20)가 정지한 지점을 좌표화할 수 있다. 위치센서는 로테이션 가이드(20)를 따라 움직이는 프로브부(30)의 위치를 좌표화할 수 있다. 위치센서는 고정모듈(32)을 통해 로테이션 가이드(20)의 구심점과 이어진 임의의 선을 따라 움직이는 초음파 프로브(31)의 위치를 좌표화할 수 있다. 즉, 위치센서는 제1 내지 제4 운동에 의해 이동하는 초음파 프로브(31)의 위치를 좌표화할 수 있다.The position sensor (not shown) can coordinate a point where the rotation guide (20) and the main body (10) are connected based on one direction. The position sensor can coordinate a point where the rotation guide (20) is stopped. The position sensor can coordinate a position of a probe part (30) moving along the rotation guide (20). The position sensor can coordinate a position of an ultrasonic probe (31) moving along an arbitrary line connected to the center point of the rotation guide (20) through a fixed module (32). That is, the position sensor can coordinate a position of an ultrasonic probe (31) moving by the first to fourth movements.
제어부(미도시)는 프로브부(30)에서 영상 촬영시 자세 방위 측정부와 위치센서로 좌표산출 명령을 전달할 수 있다. 제어부는 프로브부(30)에서 획득한 영상과 자세 방위 측정부 및 위치센서에서 좌표화된 정보를 대응시켜 피촬영 대상의 형상을 복원할 수 있다. 제어부는 볼조인트(33)가 상이한 조건에서 락킹된 상태로 초음파 프로브(31)에 의해 복수의 촬영영역을 촬영하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부는 볼조인트(33)의 락킹/회전에 의해 상이한 촬영각도에서 초음파 프로브(31)를 통해 촬영된 복수의 촬영영역의 주변을 스캐닝한 정보들을 비교할 수 있으며, 이 중 일치하는 정보가 확인되면 피촬영 대상의 형상을 종합할 수 있다.The control unit (not shown) can transmit a coordinate calculation command to the attitude/direction measurement unit and the position sensor when capturing an image from the probe unit (30). The control unit can restore the shape of the subject to be captured by matching the image acquired from the probe unit (30) with the coordinate information from the attitude/direction measurement unit and the position sensor. The control unit can control the ball joint (33) to capture multiple capture areas by the ultrasonic probe (31) while being locked under different conditions. That is, the control unit can compare information obtained by scanning the periphery of multiple capture areas captured by the ultrasonic probe (31) at different capture angles by locking/rotating the ball joint (33), and if matching information is confirmed among them, the shape of the subject to be captured can be synthesized.
디스플레이부(미도시)는 제어부에서 복원한 피촬영 대상의 형상을 3차원 영상 형태로 출력할 수 있다. 디스플레이부에서 출력되는 영상을 통해 피촬영 대상의 형상을 실시간으로 확인할 수 있다. 또한, 디스플레이부에서 출력되는 영상을 누적 저장하여 피촬영 대상의 형상의 변화를 추적할 수 있다.The display unit (not shown) can output the shape of the subject to be photographed restored by the control unit in the form of a three-dimensional image. The shape of the subject to be photographed can be confirmed in real time through the image output from the display unit. In addition, the image output from the display unit can be accumulated and stored to track changes in the shape of the subject to be photographed.
입력부(미도시)는 피촬영 대상의 정보를 입력할 수 있다. 입력부는 수술 테이블(5)에 수용되는 피촬영 대상의 크기, 부피, 사이즈 등을 입력할 수 있다. 입력부를 통해 입력된 정보를 기초로 로테이션 가이드(20), 프로브부(30)의 촬영 설정이 유동적으로 변경될 수 있다.The input unit (not shown) can input information on the subject to be photographed. The input unit can input the size, volume, size, etc. of the subject to be photographed accommodated on the surgical table (5). Based on the information input through the input unit, the shooting settings of the rotation guide (20) and the probe unit (30) can be flexibly changed.
한편, 형상 복원 장치(1)는 제어부에서 복원한 영상뿐만 아니라, 프로브부(30)를 통해 촬영된 영상을 디스플레이부를 통해 실시간으로 출력할 수 있다. 즉, 실시간으로 촬영되는 영상을 출력함으로써 피촬영 대상으로 침습되는 의료기기의 경로를 용이하게 확인할 수 있다.Meanwhile, the shape restoration device (1) can output in real time through the display unit not only the image restored by the control unit but also the image captured by the probe unit (30). That is, by outputting the image captured in real time, the path of the medical device invasive to the subject of the photograph can be easily confirmed.
본 발명은 상기와 같은 형상 복원 장치(1)의 기준위치 정렬 장치 및 정렬 방법으로서, 형상 복원 장치(1)의 정렬을 통해 획득하는 초음파 3D 영상의 재구성과 수술대 위에서의 신체 위치의 정확한 위치 정합을 하도록 하여 3D 영상의 정확도를 향상시키고 오차를 최소화시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 임의로 배치된 수술 테이블(5)과 가이드 본체(10)간의 기구적 상관 관계를 파악하기 위해 사용된다. 이는 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.The present invention is a reference position alignment device and alignment method of the shape restoration device (1) as described above, which enables reconstruction of an ultrasonic 3D image obtained through alignment of the shape restoration device (1) and accurate positional alignment of a body position on an operating table, thereby improving the accuracy of the 3D image and minimizing errors. That is, the present invention is used to determine the mechanical correlation between an arbitrarily arranged operating table (5) and a guide main body (10). This will be described with reference to FIGS. 5 to 8.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치의 사시도이며, 도 6은 도 5의 도면에서 형상 복원 장치의 수술 테이블과, 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치의 수조를 제거 후 확대하여 바라본 도면이고, 도 7은 도 6의 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치의 일 구성인 위치 조정 지그의 상세도이며, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치의 사용 예시도이다.FIG. 5 is a perspective view of a reference position alignment device of a shape restoration device according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is an enlarged view of the surgical table of the shape restoration device and the tank of the reference position alignment device of the shape restoration device after removing them from the drawing of FIG. 5, FIG. 7 is a detailed view of a position adjustment jig which is a component of the reference position alignment device of the shape restoration device of FIG. 6, and FIG. 8 is a usage example diagram of the reference position alignment device of the shape restoration device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치(1)의 기준위치 정렬 장치(100)는, 위치 기준 핀(110), 위치 조정 지그(120) 및 영상 획득 팬텀(130)을 포함하여 구성될 수 있다.First, referring to FIGS. 5 to 8, the reference position alignment device (100) of the shape restoration device (1) according to an embodiment of the present invention may be configured to include a position reference pin (110), a position adjustment jig (120), and an image acquisition phantom (130).
위치 기준 핀(110)은 형상 복원 장치(1)에 장착될 수 있다. 이때, 위치 기준 핀(110)은 형상 복원 장치(1)에 탈착 가능한 핀 장착 지그(115) 단부에 마련되어, 핀 장착 지그(115)를 통해 형상 복원 장치(1)에 장착될 수 있다. 핀 장착 지그(115)는 형상 복원 장치(1)의 로테이션 가이드(20)에 장착되어 로테이션 가이드(20)의 구심점을 향해 길이를 형성할 수 있으며, 그 단부에 위치 기준 핀(110)이 돌출되도록 형성될 수가 있다. 이때, 바람직하게는 로테이션 가이드(20)에 장착된 일단부부터 위치 기준 핀(110)이 형성된 타단부에 이르는 핀 장착 지그(115)의 길이가 구심점까지 길이를 형성하여 위치 기준 핀(110)이 로테이션 가이드(20) 구심점에 위치되도록 할 수 있다.The position reference pin (110) can be mounted on the shape restoration device (1). At this time, the position reference pin (110) is provided at an end of a pin mounting jig (115) that can be detachably mounted on the shape restoration device (1), and can be mounted on the shape restoration device (1) through the pin mounting jig (115). The pin mounting jig (115) can be mounted on the rotation guide (20) of the shape restoration device (1) to form a length toward the center point of the rotation guide (20), and the position reference pin (110) can be formed to protrude at the end thereof. At this time, preferably, the length of the pin mounting jig (115) from one end mounted on the rotation guide (20) to the other end where the position reference pin (110) is formed can form a length up to the center point so that the position reference pin (110) can be positioned at the center point of the rotation guide (20).
위치 조정 지그(120)는 초음파 전파 매질이 담긴 수조(105)에 장착될 수 있다. 여기서, 초음파 전파 매질은 물이나 의료초음파용 겔일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 아니하며 초음파 프로브(31)에서 발생되는 초음파를 전달할 수 있는 특성을 가진 매질이라면 모두 사용될 수 있다.The position adjustment jig (120) can be mounted in a tank (105) containing an ultrasonic wave propagation medium. Here, the ultrasonic wave propagation medium may be water or a gel for medical ultrasound, but is not necessarily limited thereto, and any medium that has the property of transmitting ultrasonic waves generated from an ultrasonic probe (31) can be used.
또한, 위치 조정 지그(120)는 팬텀 고정 부재(128)를 형성할 수 있다. 이때, 위치 조정 지그(120)는 팬텀 고정 부재(128)의 이동과 회전을 조절할 수 있는 복수의 자유도(Degrees of freedom, DOF)를 형성할 수 있다. 상세하게, 위치 조정 지그(120)는 설치된 위치에서 전/후 방향으로의 이동인 제1 자유도와, 양측 방향으로의 이동인 제2 자유도와, 상/하 방향으로의 이동인 제3 자유도를 형성할 수 있다. 즉, 세 부분의 이동 자유도를 형성한다. 또한, 위치 조정 지그(120)는 팬텀 고정 부재(128)가 위치 조정 지그(120)의 전/후 방향인 X축 방향을 기준으로 회전하고, 상/하 방향인 Z축 방향을 기준으로 회전하도록 구성될 수 있다. 즉, 두 부분의 회전 자유도를 형성한다. 이를 통해, 도합 5 자유도(5 DOF)를 형성하도록 구성되어 후술할 영상 획득 팬텀의 위치 조정을 보다 세세하게 실행할 수 있다.In addition, the position adjustment jig (120) can form a phantom fixing member (128). At this time, the position adjustment jig (120) can form a plurality of degrees of freedom (DOF) that can control the movement and rotation of the phantom fixing member (128). Specifically, the position adjustment jig (120) can form a first degree of freedom that is movement in the forward/backward direction from the installed position, a second degree of freedom that is movement in both directions, and a third degree of freedom that is movement in the up/down direction. That is, it forms three degrees of freedom of movement. In addition, the position adjustment jig (120) can be configured so that the phantom fixing member (128) rotates based on the X-axis direction, which is the forward/backward direction of the position adjustment jig (120), and rotates based on the Z-axis direction, which is the up/down direction. That is, it forms two degrees of freedom of rotation. Through this, the position adjustment of the image acquisition phantom, which will be described later, can be performed more finely, as it is configured to form a total of five degrees of freedom (5 DOF).
이를 위해, 위치 조정 지그(120)는, 위치 조정 지그(120)를 초음파 전파 매질이 담긴 수조(105)에 장착시키는 장착편(121)과, 장착편(121)의 상단에 마련되어 양측방으로 길이를 형성하는 측방이동레일(122), 측방이동레일(122) 상단에 마련되어 측방이동레일(122)과는 직교하는 전/후 방향으로 길이를 형성하는 전후방이동레일(123), 전후방이동레일(123) 전방에 마련되어 수직 방향으로 길이를 형성하는 상하방이동레일(124)을 포함할 수 있고, 측방이동레일(122)과 전후방이동레일(123) 사이에는 각 레일(122, 123)에 결속되어 각 레일(122, 123)간의 연결을 매개하되 각 레일(122, 123)을 따라 이동할 수 있는 제1 이동부재(125)가 마련되고, 전후방이동레일(123)과 상하방이동레일(124) 사이에는 각 레일(123, 124)에 결속되어 각 레일(123, 124)간의 연결을 매개하되 각 레일(123, 124)을 따라 이동할 수 있는 제2 이동부재(126)가 마련될 수 있다.To this end, the position adjustment jig (120) may include a mounting member (121) for mounting the position adjustment jig (120) in a tank (105) containing an ultrasonic wave transmission medium, a lateral moving rail (122) provided on the upper end of the mounting member (121) to form a length in both directions, a forward/rearward moving rail (123) provided on the upper end of the lateral moving rail (122) to form a length in the forward/rearward direction orthogonal to the lateral moving rail (122), and an up/down moving rail (124) provided in front of the forward/rear moving rail (123) to form a length in the vertical direction, and between the lateral moving rail (122) and the forward/rear moving rail (123), a first moving member (125) that is connected to each rail (122, 123) to mediate a connection between each rail (122, 123) and can move along each rail (122, 123) is provided. A second moving member (126) that is connected to each rail (123, 124) and mediates the connection between each rail (123, 124) and can move along each rail (123, 124) may be provided between the forward and backward moving rail (123) and the upward and downward moving rail (124).
또한, 상하방이동레일(124)의 하단에는 Z축 방향을 기준으로 회전할 수 있는 회전모듈(127)이 구비되고, 회전모듈(127)의 전방에는 후술할 영상 획득 팬텀(130)을 고정하기 위한 팬텀 고정 부재(128)가 X축 방향을 기준으로 회전하도록 구비될 수 있다. 후술하겠지만, 영상 획득 팬텀(130)은 길게 길이를 갖는 원통형의 뼈 모델(도면에 도시됨)이나 와이어(미도시)일 수 있으므로, 이러한 영상 획득 팬텀(130)의 양단을 안정적으로 고정하기 위해 전후방이동레일(123), 상하방이동레일(124), 제1 이동부재(125), 제2 이동부재(126), 회전모듈(127) 및 팬텀 고정 부재(128)가 각각 측방이동레일(122)을 기준으로 양측에 마련될 수 있다.In addition, a rotation module (127) that can rotate around the Z-axis direction is provided at the bottom of the up-and-down movement rail (124), and a phantom fixing member (128) for fixing an image acquisition phantom (130) to be described later may be provided in front of the rotation module (127) so as to rotate around the X-axis direction. As will be described later, the image acquisition phantom (130) may be a long cylindrical bone model (illustrated in the drawing) or a wire (not shown), and therefore, in order to stably fix both ends of the image acquisition phantom (130), a front-and-back movement rail (123), an up-and-down movement rail (124), a first movement member (125), a second movement member (126), a rotation module (127), and a phantom fixing member (128) may be provided on both sides of the lateral movement rail (122), respectively.
영상 획득 팬텀(130)은 위치 조정 지그(120)의 팬텀 고정 부재(128)에 장착되어 팬텀 고정 부재(128)의 이동과 회전을 따라 이동하며 회전할 수 있다. 이때, 팬텀 고정 부재(128)의 이동과 회전을 따라 수조(105) 내에서 임의의 기준 평면 또는 중심선이 위치 기준 핀(110)과 일치되도록 정렬될 수 있으며, 정렬 후에는 위치 조정 지그(120)에 고정된 상태로 형상 복원 장치(1)의 초음파 프로브(31)에 의해 촬영되도록 구성될 수 있다.The image acquisition phantom (130) is mounted on the phantom fixing member (128) of the position adjustment jig (120) and can move and rotate along with the movement and rotation of the phantom fixing member (128). At this time, an arbitrary reference plane or center line within the tank (105) can be aligned to coincide with the position reference pin (110) along with the movement and rotation of the phantom fixing member (128), and after alignment, it can be configured to be photographed by the ultrasonic probe (31) of the shape restoration device (1) while being fixed to the position adjustment jig (120).
이때, 영상 획득 팬텀(130)은 상술한 바와 같이 원통형의 뼈 모델(도면에 도시됨)이나 와이어(미도시)일 수 있으며, 형상 복원 장치(1)의 디스플레이부에 실시간으로 표시되는 초음파 영상에 기준을 위한 마커를 표시하고, 표시된 마커를 기준으로 초음파 프로브(31)를 이동 및 회전시켜 가면서 형상 복원 장치(1)의 정렬 상태를 확인하고 수정하도록 할 수 있고, 반듯이 정렬된 상태에서 신체들을 초음파 프로브(31)로 촬영하면 초음파 3D 영상이 보다 정확하고 오차가 최소화될 수 있다.At this time, the image acquisition phantom (130) may be a cylindrical bone model (as shown in the drawing) or a wire (not shown) as described above, and a marker for reference may be displayed on the ultrasound image displayed in real time on the display unit of the shape restoration device (1), and the alignment state of the shape restoration device (1) may be checked and corrected by moving and rotating the ultrasound probe (31) based on the displayed marker, and if the bodies are photographed with the ultrasound probe (31) in a properly aligned state, the ultrasound 3D image may be more accurate and errors may be minimized.
이하, 도 9를 참조하여 상술한 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치를 이용하는 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for aligning the reference position of a shape restoration device using the reference position alignment device of the shape restoration device described above will be described with reference to FIG. 9.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 방법의 흐름도이다.Figure 9 is a flow chart of a reference position alignment method of a shape restoration device according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 방법은, 정렬 장치 준비 단계(S10), 기준위치 정렬 단계(S20) 및 기준위치 정렬 확인 단계(S30)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, a method for aligning a reference position of a shape restoration device according to an embodiment of the present invention may be configured to include an alignment device preparation step (S10), a reference position alignment step (S20), and a reference position alignment confirmation step (S30).
구체적으로, 정렬 장치 준비 단계(S10)는 형상 복원 장치(1)에 위치 기준 핀(110)을 장착하고, 위치 조정 지그(120)를 초음파 전파 매질이 담긴 수조(105)에 장착하는 형상 복원 장치(1)의 정렬을 위한 장치들을 준비하는 단계이다.Specifically, the alignment device preparation step (S10) is a step of preparing devices for alignment of the shape restoration device (1), which includes mounting a position reference pin (110) on the shape restoration device (1) and mounting a position adjustment jig (120) on a tank (105) containing an ultrasonic wave transmission medium.
기준위치 정렬 단계(S20)는 영상 획득 팬텀(130)을 위치 조정 지그(120)의 팬텀 고정 부재(128)에 고정시킨 후 위치 조정 지그(120)의 5 자유도를 통해 움직이면서 영상 획득 팬텀(130)이 수조 내에 위치되도록 위치시키고, 영상 획득 팬텀(130)의 임의의 기준 평면 또는 중심선이 위치 기준 핀(110)과 일치되도록 정렬하는 단계이다.The reference position alignment step (S20) is a step in which the image acquisition phantom (130) is fixed to the phantom fixing member (128) of the position adjustment jig (120), and then the image acquisition phantom (130) is positioned within the tank while moving through the five degrees of freedom of the position adjustment jig (120), and an arbitrary reference plane or center line of the image acquisition phantom (130) is aligned with the position reference pin (110).
기준위치 정렬 확인 단계(S30)는 형상 복원 장치(1)의 초음파 프로브(31)를 영상 획득 팬텀(130)을 촬영하도록 움직이면서, 디스플레이부의 초음파 영상에는 마커를 표시하고, 표시한 마커를 기준으로 초음파 프로브(31)의 이동에 따른 정렬 상태를 확인하면서, 정렬 수정이 필요할 경우에는 형상 복원 장치(1)의 정렬 상태를 수정하는 단계이다.The standard position alignment confirmation step (S30) is a step in which the ultrasonic probe (31) of the shape restoration device (1) is moved to capture an image acquisition phantom (130), a marker is displayed on the ultrasonic image of the display unit, and the alignment status according to the movement of the ultrasonic probe (31) is confirmed based on the displayed marker, and if alignment correction is necessary, the alignment status of the shape restoration device (1) is corrected.
기준위치 정렬 확인 단계(S30)를 통하여 초음파 프로브(31)가 반듯이 정렬하게 되면, 신체를 촬영하여도 정확하고 오차가 미미한 초음파 3D 영상이 나올 수 있고, 영상간 정합도 정확히 이루어져 환자는 의료진으로부터 우수한 의료 서비스를 받을 수 있게 될 수 있다.If the ultrasound probe (31) is properly aligned through the standard position alignment confirmation step (S30), an accurate ultrasound 3D image with minimal error can be obtained when photographing the body, and the alignment between images can also be accurately achieved, allowing the patient to receive excellent medical services from medical staff.
여기서, 위치 기준 핀(110)은 형상 복원 장치(1)의 로테이션 가이드(20)의 구심점에 위치되어 형상 복원 장치(1)의 정렬 확인이 보다 용이하며, 위치 조정 지그(120)는 5 자유도를 통해 영상 획득 팬텀(130)의 위치 조정이 용이하여 형상 복원 장치(1)의 기준위치 정렬 과정을 세세하고 용이하게 수행할 수 있다.Here, the position reference pin (110) is positioned at the center of the rotation guide (20) of the shape restoration device (1), making it easier to check the alignment of the shape restoration device (1), and the position adjustment jig (120) allows easy position adjustment of the image acquisition phantom (130) through five degrees of freedom, so that the reference position alignment process of the shape restoration device (1) can be performed in detail and easily.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. Therefore, the embodiments described above are exemplary in all respects and are not limiting.
1 : 형상 복원 장치
5 : 수술 테이블
10 : 본체
11 : 제1 레일
20 : 로테이션 가이드
21 : 이동체
22 : 제2 레일
23 : 제3 레일
30 : 프로브부
31 : 초음파 프로브
32 : 고정모듈
33 : 볼조인트
100 : 기준위치 정렬 장치
105 : 수조
110 : 위치 기준 핀
115 : 핀 장착 지그
120 : 위치 조정 지그
121 : 장착편
122 : 측방이동레일
123 : 전후방이동레일
124 : 상하방이동레일
125 : 제1 이동부재
126 : 제2 이동부재
127 : 회전모듈
128 : 팬텀 고정 부재
130 : 영상 획득 팬텀1: Shape restoration device
5: Operating table
10 : Body
11: 1st rail
20: Rotation Guide
21 : Mobile
22: 2nd rail
23: Third Rail
30 : Probe section
31 : Ultrasonic probe
32 : Fixed module
33 : Ball joint
100 : Reference Position Alignment Device
105 : Tank
110 : Position reference pin
115 : Pin mounting jig
120 : Position adjustment jig
121: Mounting
122: Lateral movement rail
123: Forward and backward movement rail
124: Up and down moving rail
125: 1st moving part
126: Second moving part
127 : Rotation module
128: Phantom fixation absence
130 : Image Acquisition Phantom
Claims (7)
초음파 전파 매질이 담긴 수조에 장착되며 팬텀 고정 부재를 형성하되, 상기 팬텀 고정 부재의 이동과 회전을 조절할 수 있는 복수의 자유도(Degrees of freedom, DOF)를 형성하는 위치 조정 지그; 및
상기 위치 조정 지그의 팬텀 고정 부재에 장착되어 팬텀 고정 부재의 이동과 회전을 통해 상기 수조 내에서 임의의 기준 평면 또는 중심선이 상기 위치 기준 핀과 일치되도록 정렬되는 영상 획득 팬텀을 포함하고,
상기 위치 기준 핀은.
상기 형상 복원 장치에 탈착 가능한 핀 장착 지그 단부에 마련되어, 상기 핀 장착 지그의 장착을 통해 형상 복원 장치에 장착되되,
상기 핀 장착 지그는,
상기 형상 복원 장치에 장착 시 형상 복원 장치의 로테이션 가이드에 장착되어 상기 로테이션 가이드의 구심점으로 길이를 형성하도록 마련되어,
상기 위치 기준 핀이 상기 형상 복원 장치의 로테이션 가이드의 구심점에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하고,
상기 위치 조정 지그는,
설치된 위치에서 전/후 방향으로의 이동, 양측 방향으로의 이동, 상/하 방향으로의 이동이 가능한 세 부분의 이동 자유도와,
상기 팬텀 고정 부재가 상기 위치 조정 지그의 전/후 방향인 X축을 기준으로 회전하고, 상/하 방향인 Z축을 기준으로 회전하는 두 부분의 회전 자유도로 구성되는 5 자유도(5 DOF)를 형성하여 상기 영상 획득 팬텀의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치.
A positioning reference pin mounted on a shape restoration device to form a positioning reference point of the shape restoration device;
A positioning jig mounted in a tank containing an ultrasonic wave transmission medium and forming a phantom fixing member, and forming a plurality of degrees of freedom (DOF) capable of controlling movement and rotation of the phantom fixing member; and
An image acquisition phantom is included, which is mounted on a phantom fixing member of the position adjustment jig and is aligned so that any reference plane or center line within the tank coincides with the positioning reference pin through movement and rotation of the phantom fixing member.
The above location reference pins are.
A pin mounting jig end that can be detached from the shape restoration device is provided, and is mounted on the shape restoration device through mounting of the pin mounting jig.
The above pin mounting jig is,
When mounted on the shape restoration device, it is mounted on the rotation guide of the shape restoration device and is arranged to form a length with the center of the rotation guide.
It is characterized in that the above position reference pin is positioned at the center of the rotation guide of the shape restoration device,
The above position adjustment jig is,
Three degrees of freedom of movement, including forward/backward movement from the installed position, bilateral movement, and up/down movement,
A reference position alignment device of a shape restoration device, characterized in that the phantom fixing member forms five degrees of freedom (5 DOF) by being composed of two parts that rotate around the X-axis, which is the forward/backward direction of the position adjustment jig, and around the Z-axis, which is the up/down direction, to adjust the position of the image acquisition phantom.
상기 영상 획득 팬텀은,
원통형의 뼈 모델 또는 와이어인 것을 특징으로 하는 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 장치.
In paragraph 1,
The above image acquisition phantom is,
A reference position alignment device for a shape restoration device characterized by being a cylindrical bone model or wire.
영상 획득 팬텀을 위치 조정 지그의 팬텀 고정 부재에 고정시킨 후, 상기 위치 조정 지그를 움직여 상기 영상 획득 팬텀이 수조 내에 위치되도록 위치시키고, 영상 획득 팬텀의 임의의 기준 평면 또는 중심선이 상기 위치 기준 핀과 일치되도록 정렬하는 기준위치 정렬 단계를 포함하고,
상기 위치 기준 핀은.
상기 형상 복원 장치에 탈착 가능한 핀 장착 지그 단부에 마련되어, 상기 핀 장착 지그의 장착을 통해 형상 복원 장치에 장착되되,
상기 핀 장착 지그는,
상기 형상 복원 장치에 장착 시 형상 복원 장치의 로테이션 가이드에 장착되어 상기 로테이션 가이드의 구심점으로 길이를 형성하도록 마련되어,
상기 위치 기준 핀이 상기 형상 복원 장치의 로테이션 가이드의 구심점에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하고,
상기 위치 조정 지그는,
설치된 위치에서 전/후 방향으로의 이동, 양측 방향으로의 이동, 상/하 방향으로의 이동이 가능한 세 부분의 이동 자유도와,
상기 팬텀 고정 부재가 상기 위치 조정 지그의 전/후 방향인 X축을 기준으로 회전하고, 상/하 방향인 Z축을 기준으로 회전하는 두 부분의 회전 자유도로 구성되는 5 자유도(5 DOF)를 형성하여 상기 영상 획득 팬텀의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 형상 복원 장치의 기준위치 정렬 방법.An alignment device preparation step of mounting a positioning reference pin on a shape restoration device and mounting a positioning adjustment jig on a tank containing an ultrasonic transmission medium;
A reference position alignment step is included, in which the image acquisition phantom is fixed to the phantom fixing member of the position adjustment jig, the position adjustment jig is moved to position the image acquisition phantom so that it is located within the tank, and an arbitrary reference plane or center line of the image acquisition phantom is aligned with the position reference pin.
The above location reference pins are.
A pin mounting jig end that can be detached from the shape restoration device is provided, and is mounted on the shape restoration device through mounting of the pin mounting jig.
The above pin mounting jig is,
When mounted on the shape restoration device, it is mounted on the rotation guide of the shape restoration device and is arranged to form a length with the center point of the rotation guide.
It is characterized in that the above position reference pin is positioned at the center of the rotation guide of the shape restoration device,
The above position adjustment jig is,
Three degrees of freedom of movement, including forward/backward movement from the installed position, bilateral movement, and up/down movement,
A method for aligning a reference position of a shape restoration device, characterized in that the phantom fixing member forms five degrees of freedom (5 DOF) by forming two parts that rotate around the X-axis, which is the forward/backward direction of the position adjustment jig, and around the Z-axis, which is the up/down direction, to adjust the position of the image acquisition phantom.
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Legal Events
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20231218 Patent event code: PE09021S01D |
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
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| GRNT | Written decision to grant | ||
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20241127 Patent event code: PR07011E01D |
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| PG1601 | Publication of registration |