3D Position and Rotation Tracking of Multiple Laparoscopic Surgical Instruments Using Single Camera

Abstract

기존의 연구(7)에서 하나의 수술 도구를 추적하였으나, 본 논문에서는 두 개의 수술 도구를 실시간으로 추적하여, 각각 수술 도구의 상태와 위치 데이터를 Fig 2와 같이 추적이 가능하다. Fig 2에서, 위쪽 그림은 서로 다른 두 가지 색상의 마커가 부착된 도구의 영상이고, 아래쪽 그림은 마커를 추적하는 결과 영상으로, 수술 도구의 마커를 추척할 수 있음을 보여준다. 이러한 기술은 확장이 가능하여, 여러 개의 수술 도구의 실시간 추적이 가능하다. 컴퓨터 비전 기술로 얻은 정보를 가상 환경(6)에 전달하여 시뮬레이션을 가능하게 한다. 또한, 실제 수술에 쓰이는 다양한 수술 도구를 교체하면서 시뮬레이션이 가능하다. 하지만, 컴퓨터 비전을 이용하기 때문에 카메라의 성능과 조명 조건 등의 실험 환경에 따라 검출하기가 어려운 점이 있다. 이러한 점을 개선하기 위해서 적외선 마커를 사용하거나, 고성능 비전 카메라를 사용하는 등에 개선이 필요하다. 제안된 기술과 같이 컴퓨터 비전 기반의 복강경 수술 시뮬레이션 시스템을 구성한다면 기존의 제품에 비해 구조적으로 간단하게 만들 수 있을 뿐만 아니라, 생산 비용을 줄일 수 있다. 또한, 실제 복강경 수술에 사용되는 수술 도구를 이용하기 때문에 사용자가 익숙한 환경에서 시뮬레이션이 가능하다는 장점이 있다.