KR20160010423A

KR20160010423A - 연골 치환을 위해 뼈 속에 고유한 패턴을 생성하기 위한 프로세스

Info

Publication number: KR20160010423A
Application number: KR1020157029407A
Authority: KR
Inventors: 나단 에이. 네트라발리; 인 케이. 문
Original assignee: 씽크 써지컬, 인크.
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2016-01-27
Also published as: WO2014145406A1; US20160038291A1; EP2967878B1; WO2014145406A8; EP2967878A1; EP2967878A4

Abstract

관절의 연골 치환물을 기반이 되는 뼈에 확고히 고정시키기 위한 정형외과 수술을 수행하기 위한 프로세스 및 시스템이 제공된다. 대상자의 뼈 속의 연골 결함을 수리하기 위해 사전 제작되는 연골 임플란트를 형성하는 상기 프로세스는 뼈의 스캔 데이터를 수신하는 단계; 상기 뼈 및 연골 결함의 3차원 가상 모델을 생성하는 단계; 연골 결함 주위에 3차원의 주문형 형태를 생성하는 단계; 및 상기 주문형 형태에 합치되는 사전 제작되는 연골 치환 임플란트의 형태를 3차원으로 형성하는 단계를 포함한다. 무릎 관절 연골 및 신체 내 다른 관절과 신체 내에서 발견되는 다른 뼈의 관절은 예시적으로 고관절, 어깨 관절, 발목 관절, 손목 관절, 손가락 관절, 발가락 관절, 또는 기타 관절을 포함한다. 본 발명에 따른 정형외과 수술은 인간 또는 인간이 아닌 영장류, 말, 소, 양, 염소, 개, 고양이, 설치류, 및 조류와 같은 동물에 시행될 수 있다.

Description

연골 치환을 위해 뼈 속에 고유한 패턴을 생성하기 위한 프로세스{PROCESS FOR CREATING UNIQUE PATTERNS IN BONE FOR CARTILAGE REPLACEMENT}

본 출원은 2013년 3월 15일자로 출원된 미국 예비 특허 출원 제 61/787,616호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 참조로써 통합되었다.

본 발명은 일반적으로는 손상된 관절 연골의 치료 및 치환을 위한 정형외과 수술 분야에 관한 것이며, 보다 특정적으로는 뼈 속에 특정한 3차원(3D) 형상을 생성하기 위한 신규하고 유용한 시스템 및 프로세스에 관한 것이다.

관절의 연골은 관절의 표면에서 발견되는 무혈관 조직으로서 그 위에서 뼈들이 서로 확고히 연결되는 부드러운 연결 부위를 제공하는 역할을 한다. 관절의 연골에서의 결함은 외상의 병변 또는 박리성 골연골염 또는 다른 관절/인대의 부상에 따라 발생할 수 있다. 관절의 연골 내에서 이러한 유형의 병변은 일반적으로 자체적으로 치유되지 않으며, 관절 통증, 관절의 잠김, 및 기능의 저하 또는 교란과 관련되어 있다. 연골 내에는 맥관 구조가 없기 때문에, 이러한 유형의 결함은 보다 심각한 형태의 골관절염으로 발전하는 것으로 알려져 있으며, 이는 결국 관절 기능을 회복하기 위한 관절치환술을 필요로 하게 된다. 이러한 관절의 손상이 퍼지기 전에 이러한 결함을 수리함으로써 특히 젊은 개인에 있어서 관절치환술이 필요해 지는 시기를 늦출 수 있다. 특히 젊은 개인에 있어서는 남은 수명이 임플란트의 수명보다 길 수 있기 때문에 관절 치환 절차를 가능한 한 늦추는 것이 바람직하다. 이식이 실패하는 경우, 대상자는 개정된 절차를 필요로 하게 될 것이며 이는 대상자에게 더 복잡하고 추가적인 위험, 불편 및 비용을 초래한다.

연골을 수리하는 방법은 현재 다양하게 존재한다. 이러한 예시적인 방법 중 하나는 골연골능선 플러그(plug)를 사용하는 것이다. 무릎 관절에서 일반적으로 사용되는 방법에서, 뼈와 연골에 형성된 건강한 골연골능선 플러그(들)가 결함 있는 연골의 위치를 대체하기 위해 사용된다. 이러한 프로세스는 연골 표면이 건강한 조직으로써 자기 자신을 치료할 기회를 마련해 준다. 보다 대형의 골연골능선 결함은 일반적으로 연골 표면을 가능한 한 많이 재생성하기 위해 다중의 보다 작은 골연골능선 플러그들로 채워진다. 이러한 골연골능선 플러그들은 이러한 플러그를 수용하는 동일한 개인으로부터 취해진 자가이식편(autograft)이거나, 살아 있거나 사망한 다른 개인으로부터 취한 이형이식편(allograft)일 수 있다.

기존에 기술되어 있는 또 다른 종래의 방법은 연골 재생성을 위한 주문된 형태의 이식편을 제작하는 것이다. 이 프로세스에서, 결함을 포함하는 관절의 연골의 3차원 표면을 재구축하기 위해 MRI 스캔이 사용된다. 이 후, 연골의 결함을 메우고 관절의 부드러운 연골 표면을 재생성하기 위해 3차원 컴퓨터 모델이 생성된다. 이러한 3차원 컴퓨터 모델로부터, 합성 또는 자연적 물질을 사용하여 신속한 원형 제작 기술 또는 기타 기술을 사용하여 주문된 형태의 이식편이 제작된다. 이러한 주문된 형태의 이식편은 이후 관절의 연골의 부드러운 표면을 재생성하기 위해 관절 속으로 놓여져서 관절의 자연스러운 표면을 회복할 수 있게 된다.

기존에 기술되어 있는 또 다른 종래의 방법은 기계적으로 자연적인 관절의 연골과 같이 작용하도록 설계된 합성된 뼈대를 제작하는 것이다. 이러한 뼈대는 때로는 생체에 흡수가 가능하며 새로운 연골 매트릭스가 건강한 연골을 회복하기 위해 생성됨에 따라 뼈대를 흡수하게 될 세포와 함께 배치되기도 한다. 이러한 뼈대는 일반적으로 두 구성 요소를 포함하며, 하나는 원래의 뼈와 통합되도록 설계되며 다른 하나는 원래의 연골과 통합되도록 설계된다. 뼈대의 두 구성 요소는 자연적인 조직이 결국 이들을 대체할 수 있도록 모두 생체에 흡수되거나 생물학적 활성을 가지는 물질로 만들어진다.

모든 종래의 연골 수리 기술의 공통된 특징은 연골 치환물을 준연골 뼈에 고정시키기 위한 방법이 반드시 필요하다는 것이다. 연골의 결함이 있는 부분에서 뼈 플러그를 제거하기 위하여 개발된 방법이 존재해 왔다(미국 특허 제 5,782,835호 및 6,017,348호). 하지만, 이러한 방법들은 연골 결함의 위치를 식별하는 정확도가 떨어지며 연골 치환을 뼈로 확고하게 고정시킬 수 있는 정확한 형태를 생성할 수 없다. 또한, 제거되어야 하는 건강한 연골의 양을 최소화하는 것이 중요하지만 현재의 방법들은 개인의 특정한 연골 결함을 기반으로 특정한 형태를 생성하기 위한 손쉬운 방법을 제공하지 못하고 있다. 마지막으로, 연골 치환물이 이식된 이후에 관절과 정상적으로 접촉할 수 있도록 관절의 표면이 관절의 연골과 조화되도록 하는 것이 중요하다(코(Koh) 외. Am J Sports Med,　2004년 3월; 32와 2　페이지. 317-320).

따라서, 임플란트가 대상자의 신체로 결함 없이 통합될 수 있도록 특히 준연골 뼈로의 연골 치환 이식을 위해 정확한 공동을 생성하는 보다 효과적인 프로세스에 대한 요구가 존재한다.

본 발명에 의하면 임플란트가 대상자의 신체로 결함 없이 통합될 수 있도록 특히 준연골 뼈로의 연골 치환 이식을 위해 정확한 공동을 생성하는 보다 효과적인 프로세스를 얻을 수 있다.

본 발명의 대상으로 간주되는 청구대상은 본 명세서의 결론 부의 발명의 청구항에서 특정적으로 지정되고 구별되어 청구된다. 본 발명의 상기 목적 및 기타 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 기술된 다음의 상세한 설명을 통해 명확하게 될 것이며 상기 도면에 대한 설명은 다음과 같다:
도 1은 대상자의 뼈 및 연골의 3차원 가상 모델을 기반으로 로봇 절삭 시스템을 사용하여 연골 치환 임플란트에 대한 주문형 형태의 공동을 생성하는 본 발명의 특정한 실시예를 묘사하는 흐름도이다.
도 2는 연골 결함을 포함하는 대상자의 뼈 및 연골의 3차원 모델 및 상기 연골 결함을 감싸는 공동을 생성하기 위한 계획을 생성하는 발명의 시스템의 개략 블록도이다.
도 3A와 3B는 뼈의 관절의 표면 내에 주문형의 공동 및 상기 공동 내에 위치할 주문형 형태의 연골 임플란트를 생성하는 로봇 절삭 팁을 도시한다.
도 4는 연골 유형의 층과 뼈 유형의 층을 모두 포함하는 연골 치환 임플란트를 도시한다.
도 5는 도 3B에 도시된 것과 같은 주문형의 연골 치환 임플란트가 도 3A에 도시된 것과 같이 대상자의 뼈 속에 위치한 이후에 부드러운 표면을 이루는 상기 치환 임플란트를 도시한다.
도 6은 서로 다른 위치에 다중의 연골 결함을 가지는 대상자의 뼈의 예를 도시한다.

본 명세서의 상세한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명은 연골 결함을 수리하기 위한 정형외과 수술을 수행하는 시스템 및 프로세스로 활용도를 가지고 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 대한 다음 설명은 본 발명을 이러한 바람직한 실시예로 한정하기 보다는, 본 발명의 분야에 숙련된 자가 본 발명의 예시적 측면을 통해 본 발명을 익히고 사용할 수 있도록 하는 의도로 기술되었다. 본 명세서에서는 관절의 연골 치환물을 기반이 되는 뼈에 확고히 고정하기 위한 프로세스를 개시한다. 본 명세서에서는 무릎 관절의 연골의 수리를 참조하여 기술하며 본 발명이 신체 내의 다른 관절 및 신체 내에서 발견되는 다른 뼈에도 적용될 수 있음이 인식되어야 할 것이다. 본 발명에 의존하여 수리될 수 있는 다른 관절에는 예시적으로 고관절, 어깨 관절, 발목 관절, 손목 관절, 손가락 관절, 발가락 관절, 또는 기타 관절이 포함된다. 본 명세서에서 사용된 용어인 대상자는 인간 또는 인간이 아닌 영장류, 말, 소, 양, 염소, 개, 고양이, 설치류, 및 조류와 같은 동물로 정의된다.

도 1을 참조하면, 발명의 프로세스의 실시예는 대상자의 뼈 및 연골에 대한 3차원 모델을 상세히 기술하며, 뼈의 스캔 데이터를 수신하고 연골 결함을 포함하는 대상자의 뼈 및 연골에 대한 3차원 가상 모델을 생성하는 단계(블록 S110); 상기 가상 모델을 기반으로 제거될 연골 결함 주위에 3차원의 주문형 형태를 생성하는 단계(블록 S120); 상기 주문형 형태에 합치되는 사전 제작되는 연골 치환 임플란트의 형태를 형성하는 단계(블록 S130); 뼈의 정확한 위치와 방향을 로봇이 알 수 있도록 수술 중에 실제 뼈의 위치를 등록하는 단계(블록 S140); 상기 가상 모델에서 사전 결정된 위치의 뼈 속으로 주문형 형태를 로봇에 의해 절삭하는 단계(블록 S150); 및 마지막으로 그라프트를 뼈속에 위치시키는 단계(블록 S160)를 포함한다.

블록(S110)에서 대상자의 뼈 및 연골의 3차원 가상 모델을 생성하기 위한 대상자의 뼈 및 연골의 스캔 데이터는 대상자들의 뼈에 대한 CT, MRI, X-선 스캔, 또는 이들의 조합과 같은 기존 소스로부터 쉽게 공급받을 수 있다. VSG 아미라(Amira) 또는 메드비조 세그먼트(Medviso Segment)와 같은 모델링 소프트웨어가 영상 스캔을 대상 뼈의 모델로 변환하기 위해 사용될 수 있다. 상기 스캔 데이터는 본 명세서에 기술된 시스템 및 프로세스를 통해 수집되거나, 다른 방법으로서, 상기 주문형으로 절삭되는 뼈 형태를 생성하기 전에 뼈 영상 기술에 고유한(specific) 시스템 및 프로세스를 통해 수집될 수 있다. 뼈의 물리적 모델은 종래의 3차원 프린터에 의해, 또는 상기 가상 모델 데이터를 컴퓨터 보조 설계(CAD)로 작동하는 절삭 기계로 전송함으로써 쉽게 형성됨을 알 수 있을 것이다.

가상 모델 상의 연골 치환 임플란트의 통합을 위한 주문형 형태의 설계는 블록(S120)에서 수행된다. 본 발명의 특정한 실시예에서 상기 형태는 이를 통해 결함 주위에서 제거되어야 하는 건강한 연골 주변부의 양을 최소화한다. 다른 실시예에서 블록(S120)는 수술용의 수술 전 계획 소프트웨어를 사용하여 대상자의 뼈 및 연골의 모델을 생성하는 기능을 한다. 또한, 또 다른 실시예에서 블록(S120)는 또한 로봇 시스템이 생성되는 주문형 형태에 정확하게 합치하는 공동을 생성하기 위해 뼈의 표면을 절삭해 내도록 하는 명령을 생성하는 기능을 한다. 이러한 로봇 시스템의 하나는 로보닥(ROBODOC) 시스템으로서, 캘리포니아, 프레몬트 소재 쿠렉소 기술 회사(Curexo Technology Corporation)가 제조한 것이다.

가상 모델에 계획된 주문형 형태에 합치되는 연골 치환 임플란트의 생성은 블록(S130)에서 제공된다. 일부 실시예에서, 이러한 사전 제작되는 연골 치환 임플란트는 합성 물질로 제작된다. 이러한 임플란트에 적합한 합성 물질은 예시적으로 폴리글리콜릭 산, 폴리락틱 산, 히드로겔, 아가로오스, 및 피브린을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 이러한 사전 제작되는 연골 치환 임플란트는 대상자, 또 다른 대상자, 시신의 조직, 또는 또 다른 종으로부터의 조직 내의 공여체 부위(donor site)로부터 제거된 건강한 자가 조직의 골연골능선 플러그를 사용하여 제작된다. 비 자가 조직에 대한 살균 기술은 해당 분야에서 일반적인 기술임을 알 수 있을 것이다. 특정 발명의 실시예에서, 뼈 조직의 맥관적 성질로 인해 연골 조직 및 준연골 뼈 조직을 모두 포함하는 발명에 따른 연골 치환 이식이 보다 빠른 치유와 임플란트 통합을 촉진하는 것으로 밝혀졌다(그레이슨(Grayson) 외. 2008). 또 다른 실시예에서 사전 제작되는 연골 치환 임플란트가 합치되는 정도를 평가하기 위해 물리적 모델이 사용되었다.

뼈의 위치를 수술 중에 로봇의 작업 공간 내에 등록하는 것은 블록(S140)에서 제공된다. 이는 로봇의 작업 공간 내에서 뼈의 정확한 위치와 방향을 결정할 수 있게 해 준다. 일부 실시예에서, 이는 대상자의 뼈 속이나 뼈 위에 또는 뼈로부터 떨어진 고정된 위치에 놓여지는 기준점 마커를 사용하여 성취될 수 있다. 기준점 마커는 영상 내에서 식별되고 기준점 또는 척도로서 사용될 수 있도록 주변의 대상자 조직과 다른 불투명 재질을 가지는 물질이어야 함을 알 수 있을 것이며, RFID(radio frequency identification) 태그 또는 이들의 조합과 같은 능동적 장치가 될 수 있다. 또 다른 발명의 실시예에서, 등록을 위한 가이드를 적용하거나 뼈 위에 합치하도록 하기 위해 표면 합치 알고리즘 또는 대상자의 뼈의 방향을 결정하기 위한 다른 방법을 사용하여 적용할 수 있다. 이러한 기술의 사용은 다음 문헌에 더욱 상세히 기술되어 있다: PCT/IB2013/002311, 제목: 정형외과 적용에서의 등록을 위한 시스템 및 방법. S. 코한(Cohan), “로보닥(ROBODOC)을 통한 핀(pin) 없는 등록의 성취” 산업용 로봇; 2001; 28, 5; 381 페이지. P. J. 베슬(Besl), “3차원 형태의 등록을 위한 방법” 패턴 분석 및 기계적 지능에 대한 IEEE 계약, 1992; 14, 239-256페이지.

뼈 속으로 주문형 형태를 로봇에 의해 절삭해 넣는 단계는 블록(S150)에서 제공된다. 특정한 발명의 실시예에서, 상기 절삭은 연골 치환 임플란트가 그 안에 위치하게 되는, 임플란트와 합치되는 공동을 생성하는 기능을 한다. 사전에 제작되는 연골 치환 임플란트 내에 다소 작은 절삭을 수행함으로써, 뼈 속에 위치할 절삭된 주문형 형태가 그 안에 위치하는 연골 치환 임플란트를 압착 장착하여 뼈 속에 위치하게 됨을 알 수 있을 것이다. 또한, 다소 작게 절개함으로써 생기는 간격은 접착 물질, 뼈 파편의 뭉침, 뼈 성장 촉진제, 또는 이들의 결합을 통해 메워지게 됨을 알 수 있을 것이다. 절삭은 대상자 뼈 조직에 작동하는 회전형 비트를 통해 쉽게 수행된다.

연골 치환 임플란트를 뼈 속에 위치시키는 것은 블록(S160)에서 제공된다. 특정한 발명적 실시예에서, 상기 연골 치환 임플란트는 상기 임플란트가 뼈 속에 위치하고, 상기 임플란트가 치유됨에 따라 뼈 층을 생성하지 않는 이식과 비교하여 상기 임플란트의 뼈 층이 보다 빠르게 대상자 뼈에 통합되도록 연골 층 및 뼈 층으로부터 형성된다.

도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명의 시스템의 일 실시예는 뼈 위의 서로 다른 부위에 다중의 연골 결함을 가지는 뼈를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 발명의 시스템은 각 결함에 대해 개별적인 주문형 형태(30, 32, 및 34)를 자동으로 생성하는 기능을 한다. 개별적인 결함의 개수가 임의의 개수로 발생할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 특정한 실시예에서의 상기 발명적 시스템은 연골 결함 각각의 방향과 뼈 위에서 이들 각각에 대한 주문형 형태에 대한 정보를 가지고 있다. 각 공동이 이들 각각에 대해서 또한 뼈에 대해서 어떻게 배치되며 어떠한 위치를 가지게 되는지를 상기 로봇이 알고 있기 때문에 상기 로봇은 주문형 형태를 가지는 공동(30, 32, 및 34)을, 도 1의 블록(S150)에 도시된 것과 같이, 완전히 자동적으로 뼈 속에 절개한다.

도 2에 도시된 것과 같이, 바람직한 실시예의 대상자의 뼈의 3차원 모델을 생성하기 위한 시스템은 바람직하게는 대상자의 스캔 데이터(12)를 수신하고 대상자의 스캔 데이터를 3차원 가상 모델로 변환하도록 구성된 프로세서(10)를 포함하며 사용자가 연골의 결함 전체를 포함하는 주문형의 형태(14)를 생성할 수 있게 해 준다. 일부 실시예에서, 상기 프로세서(10)는 연골의 결함을 포함하도록 계획된 주문형의 형태(14)를 자동으로 생성하고, 포함되는 건강한 연골 조직의 양을 최소화할 수 있다. 특정 발명의 실시예에서 상기 시스템은 대상자의 스캔 데이터 입력을 기반으로 대상자의 뼈의 3차원 모델을 생성하도록 하는 기능을 한다. 상기 시스템은 대상자의 실제 뼈가 상기 3차원 모델로 정확하게 등록될 수 있는 정도로 충분히 상세하게 대상자의 뼈와 연골의 3차원 모델을 생성하도록 하는 기능을 한다. 일부 실시예에서 상기 프로세서(10)는 연골 결함을 포함하는 제안된 주문형 형태(14)를 자동적으로 생성한다. 일부 실시예에서 상기 프로세서(10)는 사용자가 자신의 선택대로 상기 주문형 형태를 변화시킬 수 있게 한다. 일부 실시예에서 상기 프로세서(10)는 도 3A에 도시된 것과 같이, 로봇의 절삭 팁(20)이 뼈 안의 공동을 정확하게 절삭해 내도록 하는 명령을 생성한다. 상기 시스템은 연골의 치환 또는 정형외과 수술을 위한 교정에 사용될 수 있으나, 임상적이거나 기타 목적을 가지는 적절한 모든 응용 분야에도 적용되어 사용될 수 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 상기 프로세서(10)는 대상자의 스캔 데이터(12)를 수신하고 상기 대상자의 스캔 데이터를 연골의 결함 전체를 포함하는 계획된 주문형의 형태(14)로 변환하도록 구성된다. 일부 실시예에서 상기 프로세서(10)는 대상자의 스캔 데이터를 기반으로 3차원 표면 모델을 생성하기 위한 명령을 생성하는 기능을 한다. 일부 실시예에서, 상기 프로세서는 수술전 수술 계획 소프트웨어를 구동시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 스캔 데이터는 대상자의 뼈의 CT, MRI, 또는 X선 스캔의 형태일 수 있다. 상기 스캔 데이터는 본 명세서에 기술된 시스템 및 방법으로 수집되거나, 다른 방법에서는 주문형으로 절삭되는 뼈 형태를 생성하기 이전에 영상에 특정적인 시스템 및 방법에 의해 수집될 수 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 일부 실시예에서 상기 프로세서(10)는 로봇이 주문된 형태(14)를 정확하게 절삭하도록 하는 명령을 생성하는 기능을 한다. 일부 실시예에서는, 도 6에 도시된 것과 같이, 다중의 주문화된 형태(30, 32, 및 34)가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 이렇게 다중의 주문화된 형태가 있는 경우에, 상기 프로세서(10)는 형태가 각각의 형태에 대해 또 뼈에 대해 상대적으로 알려진 위치에 있을 것이라는 사실을 바탕으로 로봇이 모든 주문된 형태를 효율적인 방식으로 정확하게 절삭하도록 하는 명령을 생성하는 기능을 한다.

도 3A에 도시된 것과 같이, 상기 로봇(20)은 도 3B에 도시된 것과 같이 연골 치환 임플란트(18)과 정확히 합치되도록 공동(16)을 정확하게 절삭해 낸다. 일부 실시예에서, 주문된 형태가 다소 작은 크기로 절삭되어 뼈에 위치함으로써 연골 치환 이식(18)이 뼈 속으로 삽입될 때 압착에 의한 고정을 통해 탄탄하게 자리잡게 된다.

도 4에 도시된 것과 같이, 상기 연골 치환 이식은 연골(24)의 층과 뼈(26)의 층을 포함한다. 일부 실시예에서 상기 연골(24)의 층과 뼈(26)의 층은 합성 물질 또는 자연 물질일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 연골 치환 이식은 연골의 층만을 포함하며 뼈의 층은 포함하지 않을 수 있다.

도 5에 도시된 것과 같이, 상기 연골 치환 이식(18)은 공동(16)에 위치하여 뼈의 건강한 연골과 합치되는 부드러운 표면(28)을 생성한다. 도 4에 도시된 것과 같이, 뼈(26)의 층은 제거된 원래의 뼈와 동일한 두께를 가지게 될 것이며, 도 4에 도시된 연골(24)은 이를 둘러싸는 연골과 동일한 두께를 가지게 될 것이다.

상기 시스템의 일부 실시예에서, 수술 프로세스 중에 또는 또 다른 수술 프로세스 중에 상기 주문된 형태가 생성되는 정확한 위치로 돌아가야 할 이유가 있을 수 있다. 뼈의 위치가 로봇의 작업 공간 내에 아직 등록되어 있거나 재등록되어 있는 경우, 이 로봇은 자신의 팁을 추가적인 프로세스를 위해 또는 또 다른 이유로 인해 주문된 형태의 위치로 정확하게 안내할 수 있을 것이다.

본 명세서에서 인용된 참고 문헌들은 본 발명이 속하는 기술 분야에 숙련된 자의 수준을 나타내는 것이다. 이들 참고 문헌들은 마치 개별적인 참조가 명시적으로 또한 개별적으로 참조에 의해 통합된 것과 같은 정도로 본 명세서에 참조로써 통합된다.

본 발명의 기술 분야에 숙련된 자가 위에 기술된 상세한 설명으로부터, 또한 도면과 청구항으로부터 알 수 있듯이, 이하의 청구항에서 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 수정이나 변경이 가해질 수 있다.

Claims

뼈의 스캔 데이터를 수신하는 단계;
상기 뼈 및 연골 결함의 3차원 가상 모델을 생성하는 단계;
연골 결함 주위에 3차원의 주문형 형태를 생성하는 단계; 및
상기 주문형 형태에 합치되는 사전 제작되는 연골 치환 임플란트의 형태를 3차원으로 형성하는 단계를 포함하는 대상자의 뼈 속의 연골 결함을 수리하기 위한 목적으로 사전 제작되는 연골 임플란트를 형성하기 위한 프로세스.
제 1항에 있어서, 뼈의 정확한 위치와 방향을 로봇이 알 수 있도록 수술 중에 뼈의 위치를 등록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 2항에 있어서, 로봇의 작업 공간 내에서 뼈의 정확한 위치와 방향을 결정하는데 지원되는, 한 셋의 기준점 마커가 뼈 속이나 뼈 위에 장착되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 3항에 있어서, 상기 한 셋의 기준점 마커는 영상 내에서 식별될 수 있도록 주변의 뼈 조직과 다른 불투명 재질을 가지는 물질로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 3항에 있어서, 상기 한 셋의 기준점 마커는 집합은 RFID(radio frequency identification) 태그를 포함하는 능동적 장치인 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 2항에 있어서, 뼈의 위치를 등록하는 상기 단계는 뼈 표면에 등록 가이드 또는 표면 합치 알고리즘을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1항에 있어서, 주문형 형태를 위치 내의 뼈 속으로 로봇에 의해 3차원으로 절삭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 7항에 있어서, 상기 절삭된 주문형 형태는 상기 사전 제작되는 연골 임플란트에 비해 작은 크기를 가지도록 절삭되어 그 안에 놓여지는 상기 사전 제작되는 연골 임플란트와 압착에 의한 장착을 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사전 제작되는 연골 임플란트를 상기 뼈 속에 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뼈는 무릎 관절의 일부임을 특징으로 하는 프로세스.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뼈는 고관절, 어깨 관절, 발목 관절, 손목 관절, 손가락 관절, 또는 발가락 관절의 일부임을 특징으로 하는 프로세스.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캔 데이터는 뼈에 대한 CT, MRI, X-선 스캔, 또는 이들의 조합을 포함하는 소스들로부터 제공되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3차원 가상 모델은 상기 스캔 데이터로부터 모델링 소프트웨어로써 생성되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3차원 가상 모델은 외과적인 수술 전 계획 소프트웨어로써 생성되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 수리되어야 하는 뼈 속에 둘 이상의 연골 결함이 있는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1항에 있어서, 상기 사전 제작되는 연골 임플란트는 합성 물질로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 16항에 있어서, 상기 합성 물질은 폴리글리콜릭 산, 폴리락틱 산, 히드로겔, 아가로오스, 및 피브린을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사전 제작되는 연골 임플란트는 상기 대상자, 또 다른 대상자, 시신의 조직, 또는 또 다른 종으로부터의 조직 내의 공여체 부위(donor site)로부터 제거된 건강한 자가 조직의 골연골능선 플러그들을 사용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사전 제작되는 연골 임플란트는 치유와 임플란트 통합을 촉진하기 위해 연골 조직 및 준연골 뼈 조직을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
제 1항의 프로세스를 수행하는 시스템.