Ⅰ. 서 론
, ,
(Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery, NOTES)
, , . [1,2]
NOTES
(Transanal Endoscopic Microsurgery, TEM) , (Rectoscope Tube)
,
( 1) ,
.[3,4] Wolf , Storz TEM ,
(40 mm) ,
,
. , TEM
김형태 1 , 김광기 1 , 남경원 1 , 김현호 1 , 손대경 2
1
2
Computer Simulation of the Transanal Endoscopic Microsurgery for the Improvement of Optimal Operation Range
Hyung Tae Kim 1 , Kwang Gi Kim 1 , Dae Kyung Sohn 2 , Hyun Ho Kim 1 , Kyoung Won Nam 1
1 Biomedical Engineering Branch, National Cancer Center
2 Center for Colorectal Cancer, National Cancer Center (Received June 17, 2009. Accepted November 23, 2009)
Conventional devices for transanal endoscopic microsurgery that are currently used clinically for intestine or rectal cancer patients have 40 mm external diameter of rectoscope tube - induces anal damage and long-term postoperative pain for small-sized patients. In this paper, we designed rectum and rectoscope models and calculated the changing trends of operation area of the surgical tools in accordance with the step-by-step variation of design parameters of the rectoscope tube - external diameter, axial length, and distal angle. Using the results of computer simulation, we suggested an optimal set of design parameters that minimizes external diameter of the rectoscope tube and at the same time, maintains similar operation area of the surgical tools compared with commercialized devices ( 4274.7mm 2 ). The results of the simulation showed that the optimal design parameters were 35 mm external diameter, 100 mm axial length, and 45˚ distal angle of the rectoscope tube. This result can be applied to the development of endoscopic microsurgery device that can minimize side effects to the intestine or rectal cancer patients.
Transanal Endoscopic Microsurgery, Rectoscope Tube, Computer Simulation
Corresponding Author :
김광기(410-769)
경기도 고양시 일산동구 정발산로111
국립암센터Tel : +82-31-920-2241 / Fax : +82-31-920-2242 E-mail : kimkg@ncc.re.kr
본 연구는
2009
년도 국립암센터 기관고유연구사업(
과제번호: 0810122, 0910520)
과 교육과학기술부 한국학술진흥재단(KRF-2009-0074628)
의 지원으로 수행하였음.
이 논문은
2009
년 정부(
교육과학기술부)
의 재원으로 한국학술진흥재단의 지원을 받아 수행된 연구임(KRF-2009-0074628).
이 논문은 국립암센터 기관고유지원사업의 지원을 받아 수행된 연구임
(0810122).
, TEM
. , ,
. ,
,
. TEM
TEM
,
.
,
.
Ⅱ. 재료 및 방법
TEM 2
(Rectoscope Tube) ,
CO 2 (suction port) (Housing),
(endoscope port) (instrument
port) (Working Insert) [5].
TEM
이산화탄소 포트 및 흡입구 (CO
2, suction port)
직장경 (Rectoscope tube)
틀 (Housing)
핸들 (Handle)
기구 삽입부 (Working insert)
내시경 삽입구 (Endoscope port)
기구 삽입구 (Instrument port)
그림 2. 현재 임상에 사용 중인 TEM 시술 장비의 각부 명칭 (Wolf 社 ) Fig. 2. Structure of the clinically applied TEM surgical device
CO
2삽입구
광원
내시경
흡입기구 수술기구 직장경
기구 고정 링크
그림 1. 경항문 내시경 미세수술법 (Transanal Endoscopic Microsurgery, TEM) (http://blog.naver.com/dohjt?Redirect=Log&logNo=20056643308)
Fig. 1. Concept of the Transanal Endoscopic Microsurgery(TEM)
, , , . ,
,
,
, TEM
,
10 mm ( 3(a)). ,
CO 2
60 mm
, 1 mm
. , TEM
5 mm, 405 mm . ,
, (zoom)
,
.
,
(A), (B),
(C) ( 3(b)),
3
. TEM
, .
TEM
, (A) 30 ~ 40 mm
1 mm , (B) 100 ~ 140
mm 5 mm , (C) 0° ~
45° 5° ( 1).
TEM (rectum)
, 50
mm, 130 ~ 150 mm [6].
,
. ,
150 mm ,
50 mm . , TEM
, TEM
(a) (b)
그림 3. 시뮬레이션에 사용된 설계 인자 설정 (a) 기구 삽입구 위치 설정 , (b) 가변 인자 설정 Fig. 3. Setting of design parameters used in simulation (a) Position of instrument ports, (b) Setting of adjustable design parameters
Storz 社 Wolf 社 제안된 모델
외경(mm) 40 40 30~40
축방향 길이(mm) 150 120-200 100~140
말단부 각(°) 30 45 0~45
표 1. 기존 제품들과 시뮬레이션 모델의 직장경 설계 치수 비교
Table 1. Comparison of design parameters between clinically applied devices and proposed model
80 mm
( 4).
TEM
CATIATM V5 (Dassault Systemes HQ, Velizy-Villacoublay,
France) TEM 3
,
( 5). 5
. TEM
,
. ,
. , TEM
4274.7 mm 2 ,
[7]
.
Ⅲ. 결 과
6
. 6(a)
100 mm, 45˚
,
6(b) 40 mm, 45˚
. . 6(c)
괄약근
TEM 장치
그림 4. 시술 가능 영역 계산을 위한 직장 및 TEM 장비 모델 설정 Fig. 4. Rectum and TEM device models for operation area calculation
직장
TEM 장치
수술 도구
수술 도구의 활동 영역 시술 가능 영역
그림 5. CATIA TM V5 를 이용한 시술 가능 영역 추출
Fig. 5. Extraction of the operation area of surgical tools using CATIA TM V5
.
0˚ 45˚ 5˚ ,
.
,
. ,
40 mm, 100 mm, 45°
,
8169.3 mm 2 .
(45°) ,
2 . ,
(a) (b)
(c)
그림 6. 가변 인자 수치 변경에 따른 시술 가능 영역 면적 변화 양상
Fig. 6. Changing trend of the operation area in accordance with the parameter adjustment
축방향 길이 (mm)
100 105 110 115 120 125 130 135 140
외경 (mm)
30 1516.2 1276.7 1053.8 848.29 660.66 491.36 341.38 212.2 106.51
31 2070 1808.6 1564 1333.9 1119.2 920.14 736.77 569.72 419.14
32 2684.5 2405.8 2141.5 1892.4 1656.2 1433.8 1225.2 1030.5 849.38
33 3357.7 3064.8 2785 2519.5 2265.7 2024.4 1795.4 1579 1374.5
34 4053.8 3767.3 3486.7 3211.3 2944.3 2687.5 2442.1 2208.1 1984.8
35 4740.7 4464 4192.8 3927.3 3666.4 3411.7 3160.6 2913.9 2675.4
36 5423.8 5156.6 4894.7 4638 4386.4 4139.1 3897.9 3659.3 3425
37 6109 5850.6 5597.6 5349.4 5105.9 4867.4 4634.7 4404.2 4177.8
38 6803.2 6552.5 6307.4 6067.1 5831.6 5601.1 5374.8 5153.7 4934.9 39 7502.7 7267.2 7031.7 6798.5 6570.1 6346.5 6127.1 5912.3 5702.5
40 8169.3 7957.6 7745.4 7533.9 7322.7 7111.2 6900 6691.1 6488.3
표 2. 직장경의 말단부 각이 최대인 경우 외경과 길이 변화에 따른 시술 가능 영역 면적
Table 2. Operation area of surgical tools in accordance with the adjustment of external diameter and axial length of the rectoscope tube when distal angle of the
tube is maximal value
A=35 mm, B=100 mm, C=45°
.
Ⅳ. 토 의
,
, .
.
. ,
,
.
, .
TEM ,
.
. ,
,
. ,
.
TEM . TEM
. TEM
TEM , TEM
. , TEM
TEM
. ,
,
. , ,
. ,
. , TEM
. ,
, 2
[8]
.
TEM ,
.
V. 결 론
3
, TEM
.
TEM ,
TEM
.
참고문헌