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dc.contributor.advisor Lee, Jung Hyup -
dc.contributor.author Choi, Jae Suk -
dc.date.accessioned 2017-05-10T08:54:14Z -
dc.date.available 2017-01-18T00:00:00Z -
dc.date.issued 2017 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002324159 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/1528 -
dc.description.abstract Intramedullary nailing has been one of the most commonly used surgical procedure for treating long bone fracture in orthopedic surgeries. Intramedullary nailing consists of several procedures such as guide-wire insertion, reaming, nail insertion and distal locking. In particular, the distal locking has been known as one of the most challenging steps in this surgery. Because the nail is inserted and located in medullary canal so it is invisible to surgeon. For finding the position of nail and distal hole, in conventional method, surgeon uses large amount of radiography. In addition, while drilling and screw interlocking, since the nail is designed to have a longitudinal shape slightly bent by several millimeters so that it can conform to the bone canal shape, the exact position of the distal locking nail hole’s axes cannot be easily determined and the operating time becomes longer.
This paper proposes a novel smart surgical navigation system for solving conventional limitations of intramedullary nailing. Using handle-integrated Laser guidance module, it can target the point onto the skin which indicates invisible distal nail hole. Owing to the characteristic of line-laser intersection, laser guidance module has a significant advantage of self-laser emitting toward distal nail hole without radiography. Additionally, through its fixation mechanism, the proposed laser guidance system does not need an additional tracking device for compensating disturbances from external impact. Not only to distal hole localization, for guiding the direction toward distal nail hole to surgeon while drilling, we proposed real-time drilling orientation measurement system. Handle and Drill integrated inertial sensors and Bluetooth communication module provide real-time angle data so that drill’s angle error toward center of distal nail hole is calculated in real-time. Our systems featured removing usage of fluoroscopic image and low-cost compared to conventional systems. ⓒ 2017 DGIST
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dc.description.tableofcontents I. INTRODUCTION 1 --
1.1 The introduction of Intramedullary Nailing 1 --
1.2 The necessity of Navigation system in Intramedullary Nailing Operation 6 --
1.3 Research Goal 8 --
1.4 Thesis Organization 9 --
II. CONVENTIONAL NAVIGATION SYSTEMS FOR INTRAMEDULLARY NAILING OPERATION 10 --
2.1 Radiography based navigation systems for obtaining accuracy 10 --
2.2 Low radiation targeted navigation systems 13 --
III. DESIGN OF PROPOSED NAVIGATION SYSTEM 16 --
3.1 Handle-integrated line-laser markers 16 --
3.1.1 Methodology 16 --
3.1.2 Axis alignment 20 --
3.1.3 Novelty 22 --
3.2 Drilling direction guidance smart module 22 --
3.2.1 Methodology 22 --
3.3 Interface circuit design 25 --
3.3.1 Circuit design consideration 25 --
3.3.2 Practical drill alignment method 26 --
3.3.3 Drill vibration effect consideration 28 --
3.4 Orientation estimation using complimentary filter 28 --
IV. EXPERIMENT RESULTS 30 --
V. CONCLUSION AND DISCUSSION 35 --
5.1 Conclusion 35 --
5.2 Discussion 35
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dc.format.extent 38 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject Intramedullary nailing -
dc.subject Non-radiation -
dc.subject High-accuracy -
dc.subject Laser guidance -
dc.subject Orientation measurement -
dc.subject 수내못고정술 -
dc.subject 무방사선 -
dc.subject 고정밀도 -
dc.subject 레이저 가이드 -
dc.subject 실시간 드릴링 각도 측정 -
dc.title Non-radiative & Precise Navigation System for Distal Locking in Intramedullary Nailing -
dc.title.alternative 수내못고정술의 원거리 결합을 위한 방사선을 사용하지 않는 고정밀 네비게이션 시스템 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.2324159 -
dc.description.alternativeAbstract 수내못고정술은 골절환자를 치료하기 위한 정형외과의 대표적인 수술로써, 골절 부위에 nail이라 불리는 쇠막대를 삽입한 후 피부 외부에서 삽입된 나사와 nail의 구멍을 결합함으로써 골절부위를 고정한다. 기존의 수내못고정술은 nail의 구멍과 나사의 실시간 변위를 확인하기 위하여 C-arm 을 이용한 방사선 촬영에 의존하여 수술을 진행하였다. 하지만 방사선 촬영에 의존한 수술법은 골 내부에 위치한 수술장비의 실시간 변위를 파악하기 위하여 의료진과 환자 모두 지속적으로 방사선에 노출되어야 하며 방사선 이미지의 2-차원 특성으로 인해 수술시간의 지연 및 낮은 정밀도를 갖는다. 본 논문은 이러한 기존의 수내못고정술의 한계점을 개선하기 위해 새로운 수술용 스마트 네비게이션 시스템을 제시한다.
본 시스템은 직선 출력을 갖는 선형레이저의 출력특성을 이용한 레이저 가이드 모듈을 제시함으로써, 체내에 삽입되어 보이지 않는 nail의 구멍의 위치를 환자의 피부 위에 정밀하게 가리킬 수 있다. 선형레이저의 출력특성으로 본 레이저 가이드 모듈은 피부 두께에 따라 발생하는 기존 레이저 시스템의 가이드 위치 오차문제를 해결한다. 또한 본 논문에서 제시한 레이저 가이드 모듈은 기존 레이저 시스템과는 다르게 방사선 촬영이 필요하지 않으며, 수술 장비와의 결합 메커니즘을 통해 외부의 충격으로 발생하는 레이저 출력의 각도 오류를 자체적으로 보정하는 이점을 갖고 있다. 본 시스템은 레이저 가이드 모듈뿐만 아니라 실시간 드릴링 각도 측정 모듈을 제시함으로써, 골절 부 고정을 위해 체 외에서 삽입되는 드릴 날 및 나사의 실시간 변위를, 방사선촬영을 사용하지 않고도 의료진에게 시각적으로 전달한다. 레이저 가이드 모듈 및 드릴링 각도 측정 모듈을 통합한 본 시스템은 방사선 촬영의 의존성을 완전히 제거하였으며, 수내못고정술의 한계점을 해결하기 위해 제시되었던 기존의 시스템에 비해 높은 가격경쟁력 및 정밀도를 갖기 때문에 수내못고정술을 위한 새로운 네비게이션 시스템이라 할 수 있다. ⓒ 2017 DGIST
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dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Information and Communication Engineering -
dc.contributor.coadvisor Je, Min Kyu -
dc.date.awarded 2017. 2 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.date.accepted 2017-01-18 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 정보통신융합공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Choi, Jae Suk -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lee, Jung Hyup -
dc.contributor.affiliatedAuthor Je, Min Kyu -
dc.contributor.alternativeName 최재석 -
dc.contributor.alternativeName 이정협 -
dc.contributor.alternativeName 제민규 -
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Department of Electrical Engineering and Computer Science Theses Master

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