KR20230109385A - Osteotomy Guide And Fabrication Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 외과용 골절단 수술에 앞서서 절단을 위한 수술 기구의 진로를 가이드하는 골절단 가이드 및 그 제조 방법이 개시된다.
일 예로, 환자의 하악 구조에 대해 골절단 수술시 사용되는 가이드의 제조 방법에 있어서, 촬상부가 환자의 안면 영상을 획득하는 단계; 모델링부가 상기 안면 영상에 대해 3D 모델링을 수행하여 3D 모델링 형상을 얻는 단계; 상기 모델링부가 상기 3D 모델링 형상에 대해 골절단 위치 및 방향을 선정하는 단계; 상기 모델링부가 상기 골절단 위치 및 방향에 매치되도록 골절단 가이드를 디자인 하는 단계; 및 가이드 제작부가 상기 골절단 가이드의 디자인에 따라 실제 골절단 가이드를 제작하는 단계를 포함하는 골절단 가이드의 제조 방법이 개시된다.Disclosed in the present invention is a fracture edge guide for guiding the path of a surgical instrument for cutting prior to surgical fracture edge surgery and a method for manufacturing the same.
For example, in a method of manufacturing a guide used in a bone fracture surgery on a mandibular structure of a patient, the step of acquiring a facial image of the patient by an imaging unit; obtaining a 3D modeling shape by a modeling unit performing 3D modeling on the face image; selecting, by the modeling unit, a location and direction of a fracture end with respect to the 3D modeling shape; designing a fracture end guide so that the modeling unit matches the location and direction of the fracture end; and manufacturing an actual fracture guide according to the design of the fracture guide by a guide fabricator.
Description
본 발명은 외과용 골절단 수술에 앞서서 절단을 위한 수술 기구의 진로를 가이드하는 골절단 가이드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fracture edge guide for guiding the path of a surgical instrument for amputation prior to surgical fracture edge surgery and a manufacturing method thereof.
악안면 기형 환자는 상악골, 하악골, 관골 (광대뼈) 등의 형태, 크기 이상이 열성장, 과성장 또는 비대칭 성장에 의해 많이 발생한다. 그리고 입술 입천장 갈림증(구순구개열, cleft lip & palate)이나 반안면 왜소증(hemifacial microsomia) 등에서는 선천성 기형에 성장 장애가 겹쳐 턱뼈의 형태, 크기 이상이 심하게 발생할 수 있다.In patients with maxillofacial deformity, abnormalities in the shape and size of the maxilla, mandible, and cheekbones (cheekbones) are frequently caused by overgrowth, overgrowth, or asymmetric growth. In addition, in cleft lip & palate or hemifacial microsomia, congenital malformations overlap with growth disorders, resulting in severe abnormalities in the shape and size of the jawbone.
또 다른 악안면 기형의 예로는 병적으로 턱뼈가 비후되어 얼굴의 형태, 크기 이상을 보이는 질병일 수 있다. 이런 턱뼈 이상의 경우, 턱뼈의 외형을 고려하여 원래의 형상 또는 반대편과 대칭을 이루도록 턱뼈 일부를 자르거나 깎아서 형태, 크기를 복원하는 수술을 시행한다. 이 범주의 대표적인 질환으로는 섬유성 이형성증(fibrous dysplasia)이 있다.Another example of a maxillofacial deformity may be a disease in which the jaw bone thickens pathologically and shows abnormal shape and size of the face. In the case of such an abnormality of the jawbone, surgery is performed to restore the shape and size by cutting or shaving a part of the jawbone to be symmetrical with the original shape or the opposite side in consideration of the appearance of the jawbone. A typical disease in this category is fibrous dysplasia.
이 경우 골조직 일부분이 병적 과성장하여 커지고 모양이 뒤틀어진 얼굴 혹은 인체 부위 골 조직에 대하여, 전체 골조직 절제 수술 대신 부분적인 골삭제로 형태와 대칭성을 회복하도록 하는 수술을 시행한다. 이때 사용되는 수술도구로서 의료용 전동기구와 이에 장착되는 톱날 등이 있다.In this case, for the bone tissue of the face or body part whose shape is distorted due to pathological overgrowth of part of the bone tissue, surgery to restore the shape and symmetry is performed by partial bone removal instead of total bone tissue resection. As a surgical tool used at this time, there are a medical electric device and a saw blade mounted thereon.
턱뼈 성장 이상으로 돌출 또는 후퇴된 경우, 정상적인 모습으로 회복시키면서 반대편과 대칭을 이루도록 턱뼈 일부를 절단하여 위치를 바꾸어 준다. 이때, 가장 안전하고 겹칠 수 있는 부분을 절골할 수 있는데, 수술 전 절골하고자 하는 부위와 크기를 미리 예상하여 정확하게 절골수술을 시행하기는 쉽지 않다. 이러한 절골수술을 보다 손쉽고 안정적이며 정확하게 수행할 수 있도록 한국등록특허 제10-1514237호(20150416)에 게시된 절단가이드 템플릿을 이용할 수 있다.If the jawbone protrudes or retracts due to abnormal growth, part of the jawbone is cut and repositioned so that it is symmetrical with the opposite side while restoring it to its normal shape. At this time, it is possible to cut the most safe and overlapping part, but it is not easy to accurately perform the osteotomy by predicting the area and size to be cut before surgery. A cutting guide template disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1514237 (20150416) can be used to perform such an osteotomy more easily, stably and accurately.
종래 기술에 따른 골절단 가이드 템플릿을 사용하면, 골 절단 외곽선은 손쉽게 알아낼 수 있다. 그러나, 종래 기술에 따른 도구는 골 절단 외곽선만을 가이드 할 뿐, 삭제해야 할 골 조직의 볼륨 결정을 위한 정보는 가이드 할 수 없다. 따라서 악안면 기형 환자 중 열성장, 과성장 또는 비대칭 성장으로 턱뼈의 위치를 옮겨 치료하는 경우에는 종래 기술에 따른 템플릿을 사용하면 용이하지만, 병적으로 비후되어 생긴 얼굴의 형태, 크기 이상의 골 삭제에서는 외곽선 외에도 삭제해야 할 볼륨 결정을 위한 깊이 정보도 함께 제공되어야 한다.Using a fracture edge guide template according to the prior art, the outline of a bone cut can be easily determined. However, the tools according to the prior art guide only the bone cutting outline and cannot guide information for determining the volume of bone tissue to be removed. Therefore, in the case of relocating the jawbone due to overgrowth, overgrowth or asymmetric growth among patients with maxillofacial deformity, it is easy to use a template according to the prior art, but in addition to the outline, in the shape and size of the face due to pathological thickening, bone removal Depth information for determining the volume to be deleted must also be provided.
따라서, 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있고, 병적으로 비후된 골 일부분을 정확히 삭제하면서도 인체 외형을 원래 또는 반대편과 동일하도록 수술할 수 있는 구성을 포함하는 골 삭제 가이드에 대한 기술이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a bone removal guide that can solve the problems of the prior art and includes a configuration capable of surgically removing a part of the pathologically thickened bone while making the human body shape the same as the original or the opposite side.
본 발명은 외과용 골절단 수술에 앞서서 절단을 위한 수술 기구의 진로를 가이드하는 골절단 가이드 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a fracture edge guide for guiding the path of a surgical instrument for cutting prior to surgical fracture edge surgery and a manufacturing method thereof.
본 발명에 따른 골절단 가이드의 제조 방법은 환자의 하악 구조에 대해 골절단 수술시 사용되는 가이드의 제조 방법에 있어서, 촬상부가 환자의 안면 영상을 획득하는 단계; 모델링부가 상기 안면 영상에 대해 3D 모델링을 수행하여 3D 모델링 형상을 얻는 단계; 상기 모델링부가 상기 3D 모델링 형상에 대해 골절단 위치 및 방향을 선정하는 단계; 상기 모델링부가 상기 골절단 위치 및 방향에 매치되도록 골절단 가이드를 디자인 하는 단계; 및 가이드 제작부가 상기 골절단 가이드의 디자인에 따라 실제 골절단 가이드를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.A method for manufacturing a fracture end guide according to the present invention is a method for manufacturing a guide used during bone fracture surgery on a mandibular structure of a patient, comprising the steps of acquiring a facial image of the patient by an imaging unit; obtaining a 3D modeling shape by a modeling unit performing 3D modeling on the face image; selecting, by the modeling unit, a location and direction of a fracture end with respect to the 3D modeling shape; designing a fracture end guide so that the modeling unit matches the location and direction of the fracture end; and manufacturing, by a guide manufacturing unit, an actual fracture end guide according to the design of the fracture end guide.
여기서, 상기 촬상부는 상기 환자의 안면 영상을 CT 촬영을 통해 획득할 수 있다.Here, the imaging unit may obtain a facial image of the patient through a CT scan.
그리고 상기 모델링부는 각각 3개의 점으로 이루어진 삼각형과 1개의 법선 벡터로 구성된 복수의 단위 유닛을 통해 상기 3D 모델링 형상을 생성할 수 있다.The modeling unit may generate the 3D modeling shape through a plurality of unit units each composed of a triangle formed of three points and a normal vector.
또한, 상기 모델링부는 상기 단위 유닛의 3개의 점의 좌표와 자르는 평면의 z축 좌표를 비교하여, z축 좌표에 비해 작은 위치에 위치한 점을 포함하는 교차점을 산출하고 교차점들을 연결하여 절단면을 생성할 수 있다.In addition, the modeling unit compares the coordinates of the three points of the unit unit with the z-axis coordinate of the cutting plane, calculates an intersection point including a point located at a smaller position than the z-axis coordinate, and connects the intersection points to create a cutting surface. can
또한, 상기 모델링부는 상기 절단면을 생성하는 과정을 반복하여 절단 패턴을 형성할 수 있다.In addition, the modeling unit may form a cutting pattern by repeating the process of generating the cutting surface.
또한, 상기 모델링부는 상기 절단 패턴에 대응되는 형상의 몸체와, 상기 몸체를 지지하는 수평자를 포함하도록 제 2 가이드의 형상을 디자인할 수 있다.In addition, the modeling unit may design the shape of the second guide to include a body having a shape corresponding to the cutting pattern and a horizontal ruler supporting the body.
또한, 상기 모델링부는 상기 제 2 가이드에 결합되고, 상기 환자의 치아의 형상에 매칭되는 제 1 가이드의 형상을 디자인할 수 있다.In addition, the modeling unit may be coupled to the second guide and design a shape of the first guide that matches the shape of the patient's teeth.
또한, 위의 어느 하나의 방법으로 골절단 가이드가 제조 될 수 있다.In addition, the fracture end guide can be manufactured by any one of the above methods.
더불어, 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드는 환자의 하악 구조에 대해 골절단 수술시 사용되는 가이드에 있어서, 환자의 치아의 형상에 매칭되는 제 1 가이드; 환자의 하악 구조에 대한 절단 패턴에 대응되는 형상의 몸체와, 상기 몸체를 지지하는 수평자를 포함하도록 제 2 가이드를 포함할 수 있다.In addition, a fracture end guide according to an embodiment of the present invention is a guide used during a fracture end surgery on a patient's mandibular structure, comprising: a first guide that matches the shape of a patient's teeth; A second guide may be included to include a body having a shape corresponding to the cutting pattern of the lower jaw structure of the patient and a horizontal ruler supporting the body.
그리고 상기 제 1 가이드는 치아 고정부와, 커브형으로 형성된 원통형 몸체를 포함할 수 있다.And the first guide may include a tooth fixing part and a cylindrical body formed in a curved shape.
또한, 상기 제 2 가이드와 제 1 가이드를 연결하고, 상기 제 1 가이드의 원통형 몸체와 대응되도록 구성된 연결부를 더 포함할 수 있다.In addition, a connection portion configured to connect the second guide and the first guide and correspond to the cylindrical body of the first guide may be further included.
본 발명에 의한 골절단 가이드 및 그 제조 방법은 환자의 하악 구조에 대해 미리 촬영한 이미지에 매칭되는 골절단 가이드를 제조함으로써, 실제 수술에 사용시 골절단의 경로를 정확하게 안내할 수 있다.The bone fracture guide and method for manufacturing the same according to the present invention manufactures a bone fracture guide that matches a pre-photographed image of the patient's mandibular structure, thereby accurately guiding the bone fracture path when used in actual surgery.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제작하는 설비의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제조하는 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제작하기 위해, 환자의 안면 영상을 촬영한 예시 사진이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제작하기 위해, 환자의 하악을 3D 모델링한 예시이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제작하기 위해, 3D 모델링에 절단면을 도시한 예시이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 도시한 것이다.1 is a schematic block diagram of equipment for manufacturing a bone fracture guide according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fracture end guide according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary photograph of a patient's face image taken to manufacture a fracture end guide according to an embodiment of the present invention.
4A to 4C are examples of 3D modeling of the lower jaw of a patient in order to manufacture a fracture end guide according to an embodiment of the present invention.
5A to 5C are examples illustrating cut surfaces in 3D modeling to manufacture a fracture end guide according to an embodiment of the present invention.
6a to 6c show a fracture end guide according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of explanation, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings. As used herein, the term "and/or" includes any one and all combinations of one or more of the listed items. In addition, the meaning of "connected" in the present specification means not only when member A and member B are directly connected, but also when member A and member B are indirectly connected by interposing member C between member A and member B. do.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.Terms used in this specification are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly indicates otherwise. Also, when used herein, "comprise" and/or "comprising" specifies the presence of the recited shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and/or groups thereof. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, elements, elements and/or groups.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.In this specification, terms such as first and second are used to describe various members, components, regions, layers and/or portions, but these members, components, regions, layers and/or portions are limited by these terms. It is self-evident that These terms are only used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described in detail below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.Space-related terms such as “beneath,” “below,” “lower,” “above,” and “upper” are associated with an element or feature shown in a drawing. Used for easy understanding of other elements or features. Terminology related to this space is for easy understanding of the present invention according to various process conditions or use conditions of the present invention, and is not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature in a drawing is flipped over, an element described as "lower" or "below" becomes "above" or "above." Accordingly, "below" is a concept encompassing "upper" or "below".
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제작하는 설비 및 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a facility and method for manufacturing a fracture end guide according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제작하는 설비의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of equipment for manufacturing a bone fracture guide according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제조하는 설비(100)는 촬상부(110), 모델링부(120) 및 가이드 제작부(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 촬상부(110)는 환자의 하아 부위에 대한 컴퓨터 단층 촬영(Computer Tomography, 이하 'CT'로 통칭) 이미지를 촬영할 수 있다. 구체적으로, 촬상부(110)는 CT 촬영 기기는 병원 등의 의료 기관에 고정된 고정식 기기뿐만 아니라 휴대가 가능한 이동식 CT 촬영 기기 등을 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 1 , a facility 100 for manufacturing a fracture end guide according to an embodiment of the present invention may include an imaging unit 110 , a modeling unit 120 and a guide manufacturing unit 130 . Here, the imaging unit 110 may capture a computer tomography (CT) image of the patient's lower leg. Specifically, the imaging unit 110 may include a portable CT imaging device as well as a fixed device fixed to a medical institution such as a hospital.
모델링부(120)는 촬상부(110)로부터 전달받은 CT 이미지를 통해 환자의 하악 형상을 3D 모델링할 수 있다. 모델링부(120)를 통하면, 2D인 CT 이미지를 3D 이미지로 변환하여 실제 환자의 하악과 동일한 형상을 생성할 수 있게 된다. 또한, 모델링부(120)는 3D 모델링된 하악 형상에 따라 적합한 절단면을 표시하고, 해당 절단면에 대응되는 골절단 가이드의 형상을 모델링 할 수 있다.The modeling unit 120 may 3D model the lower jaw shape of the patient through the CT image transmitted from the imaging unit 110 . Through the modeling unit 120, it is possible to convert a 2D CT image into a 3D image to create the same shape as the actual patient's lower jaw. In addition, the modeling unit 120 may display an appropriate cutting surface according to the 3D modeled shape of the mandible and model the shape of the fracture end guide corresponding to the cutting surface.
가이드 제작부(130)는 모델링부(120)에서 생성된 골절단 가이드의 형상을 기준으로, 3D 프린팅을 통해 골절단 가이드를 제작할 수 있다. 이에 따라, 골절단 가이드는 실제 환자의 하악 형상 및 이에 따른 절단명과 매칭될 수 있기 때문에, 환자 맞춤형의 골절단 가이드가 제작될 수 있다.The guide manufacturing unit 130 may manufacture a fracture end guide through 3D printing based on the shape of the fracture end guide generated by the modeling unit 120 . Accordingly, since the fracture end guide can be matched with the actual patient's mandibular shape and the resultant name of the amputation, a patient-specific fracture end guide can be manufactured.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드의 제조 방법을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a fracture end guide according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제조하는 방법을 도시한 플로우차트이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제작하기 위해, 환자의 안면 영상을 촬영한 예시 사진이다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제작하기 위해, 환자의 하악을 3D 모델링한 예시이다. 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제작하기 위해, 3D 모델링에 절단면을 도시한 예시이다. 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 도시한 것이다. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fracture end guide according to an embodiment of the present invention. 3 is an exemplary photograph of a patient's face image taken to manufacture a fracture end guide according to an embodiment of the present invention. 4A to 4C are examples of 3D modeling of the lower jaw of a patient in order to manufacture a fracture end guide according to an embodiment of the present invention. 5A to 5C are examples illustrating cut surfaces in 3D modeling to manufacture a fracture end guide according to an embodiment of the present invention. 6a to 6c show a fracture end guide according to an embodiment of the present invention.
설명의 편의를 위해, 이하에서는 도 2의 각 단계들을 도 3 내지 도 6c를 함께 참조하여 설명하도록 한다.For convenience of description, hereinafter, each step of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 6C.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드를 제조하는 방법은 환자의 안면 영상 획득 단계(S1), 3D 모델링 수행 단계(S2), 골절단 위치 및 방향 선정 단계(S3), 가이드 디자인 단계(S4), 가이드 제작 단계(S5)의 단계를 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 2 , the method for manufacturing a fracture end guide according to an embodiment of the present invention includes a step of acquiring a facial image of a patient (S1), a step of performing 3D modeling (S2), and a step of selecting the location and direction of a fracture end (S3). ), a guide design step (S4), and a guide manufacturing step (S5).
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 안면 영상 획득 단계(S1)에서는 촬상부(110)가 환자의 하악에 대해 촬영을 수행하여, 2D의 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 촬상부(110)는 CT 촬영 기기일 수 있으며, 이에 따라 CT 이미지를 획득할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 together, in the facial image acquisition step ( S1 ), the imaging unit 110 may acquire a 2D image by performing imaging of the patient's lower jaw. For example, the imaging unit 110 may be a CT imaging device, and thus may obtain a CT image.
이어서, 도 2를 도 4a 및 도 4c와 함께 참조하면, 3D 모델링 수행 단계(S2)에서 모델링부(120)는 안면 영상, 예를 들어 CT 이미지로부터 3D 모델링 이미지를 재구성할 수 있다. 여기서, 실제 환자를 촬영한 CT 영상을 3D 모델링함으로써, 환자 각각의 하악 형상에 맞춰서 3D 모델링 형상이 생성될 수 있고, 이에 따라 정확한 골절단 가이드를 제조할 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 2 together with FIGS. 4A and 4C , in the 3D modeling step S2 , the modeling unit 120 may reconstruct a 3D modeling image from a facial image, for example, a CT image. Here, by 3D modeling a CT image taken of an actual patient, a 3D modeling shape can be created according to the shape of each patient's lower jaw, and accordingly, an accurate fracture end guide can be manufactured.
여기서, 3D 모델링은 STL 파일 포맷을 통해 생성 및 저장될 수 있으며, STL 파일에서 3D 모델링의 형상은 삼각형 형상의 단위 유닛(1)을 통해 구성될 수 있다. 여기서, 복수개의 단위 유닛(1)은 각각 3개의 점과 1개의 법선 벡터로 구성되며, 3개의 점은 x, y, z축 좌표를 갖고, 법선 벡터는 해당 단위 유닛(1)의 삼각형이 안쪽인지 바깥쪽인지 여부를 표시할 수 있다. 따라서, 3D 모델링은 각 단위 유닛(1)의 결합으로서 환자의 전체 하악 구조를 3D 구조로서 모델링할 수 있다.Here, the 3D modeling may be created and saved through the STL file format, and the shape of the 3D modeling in the STL file may be configured through the triangular unit unit 1. Here, the plurality of unit units (1) are composed of three points and one normal vector, respectively, and the three points have x, y, z coordinates, and the normal vector is the inside of the triangle of the unit unit (1). It can indicate whether it is on or outside. Therefore, 3D modeling can model the entire mandibular structure of a patient as a 3D structure as a combination of each unit unit 1 .
도 2를 도 5a 내지 도 5c와 함께 참조하면, 골절단 위치 및 방향 선정 단계(S3)에서는 앞의 3D 모델링된 환자의 하악 이미지에 대해 골절단을 수행할 절단면(2, 3, 4)이 선정될 수 있다. 여기서, 절단면(2, 3, 4)은 도면에 3개의 면으로서 도시되어 있으나, 환자의 상태 및 절단 부위(5) 형상에 따라 다른 수로서 구성되는 것도 가능하다. Referring to FIG. 2 together with FIGS. 5A to 5C, in the step of selecting the location and direction of the fracture end (S3), the cutting planes 2, 3, and 4 on which the fracture end is to be performed are selected for the 3D modeled lower jaw image of the patient. It can be. Here, although the cutting surfaces 2, 3, and 4 are shown as three surfaces in the drawing, it is also possible to configure a different number according to the condition of the patient and the shape of the cutting portion 5.
구체적으로, 절단은 슬라이싱이라 명칭될 수도 있으며, z축과 수직한 평면을 일정한 높이로 바꿔가며 형상을 자르는 것을 의미할 수 있다. 또한, 절단면(2, 3, 4)을 생성하는 방법은 STL 파일의 단위 유닛(1)을 형성하는 3점의 좌표와 자르는 평면의 z축 좌표를 비교하여, z축 좌표보다 작은 위치에 위치한 점을 포함하는 교차점을 산출하고, 해당 교차점들을 연결하여 면을 만들어 주는 것으로 수행될 수 있다. 또한, 이 면을 만들어주는 과정을 반복하여 절단 패턴을 형성함으로써, 절단면(2, 3, 4)들이 각각 생성될 수 있다.Specifically, cutting may be referred to as slicing, and may mean cutting a shape while changing a plane perpendicular to the z-axis to a certain height. In addition, the method of generating the cutting surfaces (2, 3, 4) compares the coordinates of the three points forming the unit unit (1) of the STL file and the z-axis coordinate of the cutting plane, and the point located at a position smaller than the z-axis coordinate It can be performed by calculating intersection points including , and connecting the intersection points to create a surface. In addition, by repeating the process of making this surface to form a cutting pattern, the cutting surfaces 2, 3, and 4 may be respectively created.
또한, 절단 부위(5)에 따라 곡선으로 절단하는 것이 필요한 경우, 절단하고자 하는 선을 만들기 위해 다양한 각도를 가진 면들을 형성하고, 교차하는 면을 형성하는 점들을 연결하여 절단 패턴을 형성할 수 있다.In addition, if it is necessary to cut in a curved line according to the cutting portion 5, it is possible to form a cutting pattern by forming surfaces having various angles to make a line to be cut and connecting points forming intersecting surfaces. .
이어서, 도 2를 도 6a 내지 도 6c를 함께 참조하면, 가이드 디자인 단계(S4)에서 앞의 절단면(2, 3, 4)에 따라 골절단 가이드(10)를 디자인할 수 있다. 여기서, 골절단 가이드(10)는 제 1 가이드(11), 제 2 가이드(12) 및 연결부(13)를 포함하여 구성될 수 있다.Subsequently, referring to FIG. 2 together with FIGS. 6A to 6C , the fracture end guide 10 may be designed according to the cutting surfaces 2, 3, and 4 in the guide design step (S4). Here, the fracture end guide 10 may include a first guide 11, a second guide 12, and a connecting portion 13.
제 1 가이드(11)는 환자의 치아에 고정될 수 있다. 이를 위해, 제 1 가이드(11)는 환자의 치아 형상에 대해 대응되는 요철 형상을 갖고, 이에 따라 환자의 치아와 결합되고 고정될 수 있다. 또한, 제 1 가이드(11)는 치아에 고정되는 치아 고정부와 대략 'ㄱ'자 형상을 갖는 원통형 몸체를 포함할 수 있다. 여기서, 원통형 몸체의 'ㄱ'자 형상의 곡선은 환자별로 상이한 잇몸 조직의 양, 신경의 위치를 고려하여 형상의 각도가 조절될 수 있다. 또한, 이러한 제 1 가이드(11)의 원통형 몸체는 제 2 가이드(12)와 연결될 수 있다.The first guide 11 may be fixed to the patient's teeth. To this end, the first guide 11 has a concave-convex shape corresponding to the shape of the patient's teeth, and thus can be combined with and fixed to the patient's teeth. In addition, the first guide 11 may include a tooth fixing portion fixed to the tooth and a cylindrical body having an approximate 'L' shape. Here, the angle of the 'L'-shaped curve of the cylindrical body can be adjusted in consideration of the amount of gum tissue and the location of nerves that are different for each patient. Also, the cylindrical body of the first guide 11 may be connected to the second guide 12 .
제 2 가이드(12)는 제 1 가이드(11)와 연결될 수 있다. 특히, 제 2 가이드(12)는 곡선 절단면을 갖는 몸체와 절단기구가 흔들리지 않고 진입할 수 있도록 위치를 잡아주는 수평자로 구성될 수 있다. 또한, 제 2 가이드(12)의 몸체는 신경의 위치를 고려하여 골표면의 형상과 맞게 디자인될 수 있다.The second guide 12 may be connected to the first guide 11 . In particular, the second guide 12 may be composed of a body having a curved cutting surface and a leveling body that holds the position so that the cutting mechanism can enter without shaking. In addition, the body of the second guide 12 may be designed to match the shape of the bone surface in consideration of the position of the nerve.
한편, 연결부(13)는 제 2 가이드(12)의 일부로 구성될 수 있다. 연결부(13)는 제 1 가이드(11)와 제 2 가이드(12)의 사이를 연결할 수 있다. 이를 위해, 제 2 가이드(12)로부터 연장되어 제 1 가이드(11)의 원통형 몸체와 연결되는 구성을 가질 수 있다. 연결부(13)의 형상이나 위치 크기는 제 1 가이드(11)의 원통형 몸체의 개수 및 형상과 매칭되도록 구비될 수 있다.Meanwhile, the connection part 13 may be configured as a part of the second guide 12 . The connection part 13 may connect between the first guide 11 and the second guide 12 . To this end, it may have a configuration extending from the second guide 12 and connected to the cylindrical body of the first guide 11 . The shape or size of the connecting portion 13 may be provided to match the number and shape of the cylindrical body of the first guide 11 .
이러한 골절단 가이드(10)는 상술한 것처럼, 환자의 하악 구조에 맞도록 수치 및 형상이 설계될 수 있으므로, 실물로 제조된 이후 환자의 하악에 안정적으로 고정 결합될 수 있다.As described above, the fracture edge guide 10 can be designed in size and shape to fit the patient's mandibular structure, so that it can be stably fixed and coupled to the patient's mandible after being manufactured as a real object.
도 2를 참조하면, 가이드 제작 단계(S5)는 앞서 설명한 골절단 가이드의 디자인에 따라 실제 골절단 가이드(10)를 제작하는 단계이다. 상용화된 대표적인 방법으로 3D 프린팅 기법이 사용될 수 있다. 또한, 제 1 가이드(11)와 연결부(13)를 포함하는 제 2 가이드(12)는 각각 별도로 제조되어 결합될 수도 있고, 경우에 따라 일체로 형성되는 것도 가능하다.Referring to FIG. 2 , the guide manufacturing step (S5) is a step of manufacturing an actual fracture end guide 10 according to the design of the fracture end guide described above. As a representative commercialized method, 3D printing technique can be used. In addition, the first guide 11 and the second guide 12 including the connecting portion 13 may be separately manufactured and combined, or may be integrally formed in some cases.
상기와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 골절단 가이드(10) 및 그 제조 방법은 환자의 하악 구조에 대해 미리 촬영한 이미지에 매칭되는 골절단 가이드(10)를 제조함으로써, 실제 수술에 사용시 골절단의 경로를 정확하게 안내할 수 있다.As described above, the fracture end guide 10 and the manufacturing method according to the embodiment of the present invention manufacture the fracture end guide 10 that matches the image previously taken of the patient's mandibular structure, so that when used in actual surgery The path of the fracture end can be accurately guided.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 골절단 가이드 및 그 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for carrying out the fracture end guide and manufacturing method according to the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and the present invention as claimed in the following claims Anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention will be said to have the technical spirit of the present invention to the extent that various changes can be made.
100; 골절단 가이드 제조 설비
110; 촬상부
120; 모델링부
130; 가이드 제작부
10; 골절단 가이드
11; 제 1 가이드
12; 제 2 가이드
13; 연결부
1; 단위 유닛
2, 3, 4; 절단면
5; 절단 부위100; Fracture edge guide manufacturing facility 110; imaging unit
120; modeling unit 130; guide production department
10; fracture edge guide 11; 1st guide
12; second guide 13; connection
One; unit unit 2, 3, 4; cutting plane
5; amputation
Claims (11)
촬상부가 환자의 안면 영상을 획득하는 단계;
모델링부가 상기 안면 영상에 대해 3D 모델링을 수행하여 3D 모델링 형상을 얻는 단계;
상기 모델링부가 상기 3D 모델링 형상에 대해 골절단 위치 및 방향을 선정하는 단계;
상기 모델링부가 상기 골절단 위치 및 방향에 매치되도록 골절단 가이드를 디자인 하는 단계; 및
가이드 제작부가 상기 골절단 가이드의 디자인에 따라 실제 골절단 가이드를 제작하는 단계를 포함하는 골절단 가이드의 제조 방법.In the manufacturing method of the guide used in fracture fracture surgery on the mandibular structure of the patient,
obtaining, by an imaging unit, a facial image of the patient;
obtaining a 3D modeling shape by a modeling unit performing 3D modeling on the face image;
selecting, by the modeling unit, a location and direction of a fracture end with respect to the 3D modeling shape;
designing a fracture end guide so that the modeling unit matches the location and direction of the fracture end; and
A method of manufacturing a fracture end guide comprising the step of manufacturing an actual fracture end guide according to the design of the fracture end guide by a guide manufacturing unit.
상기 촬상부는 상기 환자의 안면 영상을 CT 촬영을 통해 획득하는 골절단 가이드의 제조 방법.According to claim 1,
The method of manufacturing a fracture end guide in which the imaging unit acquires a facial image of the patient through CT imaging.
상기 모델링부는 각각 3개의 점으로 이루어진 삼각형과 1개의 법선 벡터로 구성된 복수의 단위 유닛을 통해 상기 3D 모델링 형상을 생성하는 골절단 가이드의 제조 방법.According to claim 1,
Wherein the modeling unit generates the 3D modeling shape through a plurality of unit units each consisting of a triangle composed of three points and one normal vector.
상기 모델링부는 상기 단위 유닛의 3개의 점의 좌표와 자르는 평면의 z축 좌표를 비교하여, z축 좌표에 비해 작은 위치에 위치한 점을 포함하는 교차점을 산출하고 교차점들을 연결하여 절단면을 생성하는 골절단 가이드의 제조 방법.According to claim 3,
The modeling unit compares the coordinates of the three points of the unit unit with the z-axis coordinate of the cutting plane, calculates an intersection point including a point located at a smaller position than the z-axis coordinate, and connects the intersection points to create a fracture edge. How to make a guide.
상기 모델링부는 상기 절단면을 생성하는 과정을 반복하여 절단 패턴을 형성하는 골절단 가이드의 제조 방법.According to claim 4,
The method of manufacturing a bone fracture guide in which the modeling unit forms a cutting pattern by repeating the process of generating the cut surface.
상기 모델링부는 상기 절단 패턴에 대응되는 형상의 몸체와, 상기 몸체를 지지하는 수평자를 포함하도록 제 2 가이드의 형상을 디자인하는 골절단 가이드의 제조 방법.According to claim 5,
The method of manufacturing a fracture end guide, wherein the modeling unit designs a shape of the second guide to include a body having a shape corresponding to the cutting pattern and a horizontal ruler supporting the body.
상기 모델링부는 상기 제 2 가이드에 결합되고, 상기 환자의 치아의 형상에 매칭되는 제 1 가이드의 형상을 디자인하는 골절단 가이드의 제조 방법.According to claim 6,
The method of manufacturing a fracture end guide in which the modeling unit is coupled to the second guide and designs a shape of a first guide that matches the shape of the patient's teeth.
환자의 치아의 형상에 매칭되는 제 1 가이드;
환자의 하악 구조에 대한 절단 패턴에 대응되는 형상의 몸체와, 상기 몸체를 지지하는 수평자를 포함하도록 제 2 가이드를 포함하는 골절단 가이드.In the guide used during bone fracture surgery for the patient's mandibular structure,
A first guide that matches the shape of the patient's teeth;
A fracture end guide comprising a body having a shape corresponding to a cutting pattern of a patient's mandibular structure, and a second guide including a horizontal ruler supporting the body.
상기 제 1 가이드는 치아 고정부와, 커브형으로 형성된 원통형 몸체를 포함하는 골절단 가이드.According to claim 9,
The first guide includes a tooth fixing part and a cylindrical body formed in a curved shape.
상기 제 2 가이드와 제 1 가이드를 연결하고, 상기 제 1 가이드의 원통형 몸체와 대응되도록 구성된 연결부를 더 포함하는 골절단 가이드.According to claim 10,
The fracture end guide further comprising a connecting portion connecting the second guide and the first guide and configured to correspond to the cylindrical body of the first guide.
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