4. 수술 가이드 이미징 기술 및 표시기술의 연구
이미징 기술 및 표시 기술은 Kyushu 대학 및 Tokyo 대학이 실시한 이미징 기술 및 표시 기술 규격 분석을 바탕으로 해서 수술 중에 모니터링 및 수술 가이드 수단으로 MRI 장치를 적용 가능한 구성으로 하는 것을 목표로 하였다.
Hitach Medico는 임상 의사를 통하여 팬텀 천자 실험을 하고 ISC 화상과 3차원 내비게이션에 의한 천자 정도의 향상을 확인하였다.
또한 수술 가이드 이미징 기능을 돼지 생체를 이용한 천자 실험으로 개선사항을 확인 평가하였다.
가. 수술구 추수 촬상(追隨 撮像) 장치
수술 가이드 이미징 시스템은 IVR(Inteventionl Radiology) ISC(Interactive Scan Control), 3D 내비게이션, 화상 중첩기능을 총괄하는 이미지 컨트롤러를 중심으로 구성되어 있다.
DICOM 서버 및 좌표계를 통일하기 위한 장치 좌표 행렬 변환기능(Registtool)도 부속되어 있다.
IVR-ISC는 Interventional MRI에서 천자침 등을 목표 부위에 도달시켜주는 가이드 수단으로서 개발된 것이다.
MRI에 대응하는 소형 매니퓰레이터로부터 위치 정보를 이미지 컨트롤러를 거쳐 수신하고 수술구 위치를 추수해서 MRI 촬상하는 매니퓰레이터-ISC도 동작케 한다.
화상 갱신 간격 1초/frame(화상표시 지연 1초)을 달성했다.
3D 내비게이션은 수술 전에 촬상한 볼륨 데이터를 3축 단면 및 볼륨렌더링(Volume rendering)으로 표시한다.
이미지 컨트롤러에서 송신된 수술구 위치 정보를 3축 단면 및 볼륨 렌더링 상 위에 표시하는 기능이다.
또한 종양이나 장기 등을 구분하여 주변 장기와의 식별을 용이하게 한다.
나. 화상 중첩 처리기술의 개발
화상 중첩 기능은 사전에 촬영된 볼륨 데이터로부터 작성된 종양이나 장기 등의 구분 영역을 등록해서 내시경 영상 위에 투영 표시하는 기능이다.
이미지 컨트롤러로부터 송신된 내시경 위치 정보를 이용해서 상대 위치 조정 및 확대 축소를 고속으로 처리하여 내시경 위치에 맞춰 실시간 중첩 표시가 가능하다.
내시경 영상 취득에서 내부처리 및 중첩표시까지의 알고리즘 개량 및 프로그램 고속화를 통해서 화상 중첩 시간 간격을 약 5초/frame에서 0.3초/frame으로 단축하게 되었다.
다. 내비게이션 위치정도 향상 대응 소프트웨어
이미지 컨트롤러는 외부 수술구 위치 검출기로부터 위치정보를 MRI 좌표로 변환해서 화상중첩으로 연속 송신되도록 설계되었다.
수술구 위치정보는 화상중첩뿐만 아니라 3D 내비게이션 및 ISC에서도 공통데이터로 사용되고 있다.
MRI 좌표로 변환하기 위한 변환행렬(Registration)은 Registtool을 기동하고 전용 툴을 사용해서 Polaris 좌표에서 MRI 좌표로 변환행렬을 사전에 작성하고 있다.
<표 2>는 3회에 걸쳐 기능 시작을 한 레지스트레이션 기능 시작의 이력을 비교한 것이다.
5. 소형 수술용 로봇 대응 수술대 장치의 연구
소형 수술용 로봇 대응 수술대 장치는 각 관절부분 및 슬라이딩 부분에 엔코더(Encoder)류를 설치해서 각 위치정보를 검출 가능하게 하고 유압·모터류의 제어, 제어 모니터에의 정보제시 및 시술자가 임의 설정한 수술대의 자세제어 등 일련의 운용평가를 할 수 있도록 수술대 장치의 설계 시작 및 동작 검증을 실시하였다.
수술대 장치는 MRI 자장 하에서 운용되어야 하기 때문에 모든 부품이 비자성화이어야 한다.
칼럼 부분은 비자성 스테인리스, 유압실린더 등은 황동 부품을 사용하였다.
환자의 하지 동작 보조로 관절이 있는 하지 보조판을 환자 이재판에 부착하여 환자 이재판의 동작에 영향을 주지 않고도 환자의 하지 동작보조가 가능하다.
하지 동작은 장시간의 수술 중에 환자의 혈류 상황에 변화를 주어 욕창이나 합병증 등의 예방에 효과가 기대된다.
수술대 조작부는 입력 단말로서 액정 터치 판넬을 채용하고 제어부 및 인터페이스 기구로서 순차기(Sequencer)를 채용하고 LAN 접속에 의한 외부로부터의 입력 및 출력을 가능하게 하였다.
자동 위치 복귀 기능 등 복잡한 수술대의 자세 변경이 자유자재로 조정 가능하다.
산업용의 흡착식 리프터를 응용하여 착탈식의 바닥 고정 장치도 개발하였다.
