Research
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영상유도 수술을 위한 패턴 정보를 사용한 수술도구 추적 시스템의 개발
영상 유도 수술은 의사가 수술을 할 때 수술도구, 환자의 특정 모델링, 수술에 사용 되는 로봇 등의 위치 정보를 실시간으로 피드백하거나 필요한 영상정보를 제공함으로써 수술을 더 편하게 또는 더 정확하게 할 수 있는 수술 방법이다.수술도구에 특정 마커를 부착하고 부착된 마커를 실시간으로 추적하여, 수술 도구의 위치와 자세를 추정하는 방법이 많이 활용되고 있다. 기존에 많이 활용되는 마커는 크기가 너무 커서 수술에 지장을 주는 경우도 있다.제안한 방법은 특정패턴이 포함된 무한 초점 마커를 이용한 수술도구 추적 시스템 연구하였다.무한 초점 마커의 패턴을 분석해 툴의 위치와 자세를 추정하고 개발된 무한 초점 마커는 단일 렌즈형태로 기존의 툴 마커보다 작고 편리하다.
Pterional or Subfrontal Access for Proximal Vascular Control in Anterior Interhemispheric Approach for Ruptured Pericallosal Artery Aneurysms at Risk of Premature Rupture.
Cases of a ruptured pericallosal artery aneurysm with a high risk of intraoperative premature rupture and technical difficulties for proximal vascular control require a technique for the early and safe establishment of proximal vascular control.When using an anterior interhemispheric approach for a ruptured pericallosal artery aneurysm with a high risk of premature rupture, a pterional or subfrontal approach can be combined to establish early proximal vascular control at the bilateral A1 segments or the origin of the A2 segment.
Otpical Tracking System의 보안을 위한 칼만필터 기반 센서 데이터 융합
수술용 네비게이션에 사용되는 OTS(Optical Tracking Sensor)는 스테레오카메라기반의 추적기로, 카메라가 가려질 경우 추적이 힘들다는 단점이 있다.본 연구는 OTS와 INS(Inertial Navigation System)를 이용한 칼만필터 기반의 융합시스템이다.OTS는 정확도가 높고 사용이 간편한 반면 측정영역과 측정주파수가 느리다는 단점이 있고, INS는 측정 영역의 제안이 없고 측정주파수고 높은 반면 DC bias에 의한 drift error가 있다는 단점이 있다.특성이 두 센서의 상반된 특성을 이용하여 융합시스템을 구성함으로써 OTS 카메라가 가려졌을 경우에도 추적 가능하다.
3D Scanning System
3D surface scanners have a great impact on medical research and real applications. Medical 3D scanners require higher precision than general 3D scanners. We have developed a 3D scanner that can acquire the 3D shape of the object by analyzing single stereo pair of the projected laser speckle pattern. We are working to build a compact and precise hand-held 3D sensor for medical applications that can generate the full 3D models of the desired areas by registration of multiple 3D point clouds.
영상 유도 수술의 환자 및 CT데이터 좌표계 정렬을 위한 HK 곡률 기술자 기반 표면 정합 방법
Image-to-patient registration process is required to use actively pre-operative images such as CT and MRI during operation for surgical navigation system. One method to utilize scanning data of patients and 3D data from CT images is dealt with in this paper. After 3D scanner measures the surface of patient's surgical site, this 3D data is registered to CT data using computer-based optimization algorithms like conventional ICP algorithms. However, general ICP algorithm has some disadvantages that it takes a long converging time if a proper initial location is not set up and also suffers from local minimum problem during the process. So, we propose an automatic image-to-patient registration method that can accurately find a proper initial location without manual intervention of surgical operators. The proposed method finds and extracts the initial starting location for ICP by converting 3D data set of CT images and surface scanning data to 2D curvature images and by performing H-K curvature image matching between them automatically. It is based on the characteristics that curvature features are robust to the rotation, translation and even some deformation. Automatic image-to-patient registration is implemented by precisely 3D registration the extracted CT ROI and the patient's surface data using ICP algorithm.
신경외과 수술로봇용 좌표계 매칭을 위한 다중 광학 시스템
기존에 존재하는 단일 광학 센서와 X-레이 형광투시장비에서는 획득 할 수 없는 3차원 좌표 정보를 광축을 일치시킨 스테레오 광학 센서와 X-레이 형광투시법을 이용하여 획득하였다.제안한 방법을 활용한 이미지 기반 수술용 내비게이션의 방법을 제시하고 3차원 정확도를 검증하였다.본 기술의 적용결과, 스테레오 광학 센서 영상으로 구한 수술도구 모형 끝 지점의 3차원 좌표와 스테레오 X-레이 형광투시법을 이용하여 획득한 영상으로 구한 수술도구 모형 끝 지점의 3차원 좌표사이의 거리오차는 1.2576mm로 나타났다. 이는 실제 수술환경에서도 적용 가능 할 만큼 작은 오차이다.