KR100341192B1 - 이식편,및이식편을삽입하기위한방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 방법에서는, 섬유 형태의 이식 물질이 공기 스트림(24)에 의해 보빈(10)으로부터 풀려 신체(22)내로 관(19)을 통하여 주입된다. 섬유-주사관의 원위 개구부(20)의 앞에서, 이식 물질은 섬유 볼(25) 형태의 점착성의 개방된 기공 구조를 형성한다. 섬유-주사관(19)은 주사 바늘, 카테터 또는 내시경일 수 있다. 이로 인해 이식편(25)을 최소한의 침입성을 갖는 외과술을 사용하여 삽입할 수 있다. 이렇게 제조된 이식편의 크기 및 형태는 매우 다양하며 수술중에 결정할 수 있다. 다양한 이식 물질 및 섬유 형태를 사용할 수 있다. 이식편의 가능한 용도는 신체 공동의 충전, 전신작용성 약물 또는 화학치료제의 제어 방출 시스템, 조직의 유도, 세포 이식 및 치료적 전색에 있다.

Description

이식편, 및 이식편을 삽입하기 위한 방법 및 장치{IMPLANT, AND METHOD AND DEVICE FOR INSERTING THE IMPLANT}
의술에서, 이식편은 상이한 용도 및 다수의 형태로서 알려져 있다. 일반적으로, 이식편은 그 전체가 삽입되며, 비교적 큰 외과수술을 수반하여 환자에게 그에 상응하는 큰 부담을 준다.
본 발명의 기본 과업은 환자에게 최소한의 부담만을 주면서 사용할 수 있고 광범위한 적용 범위를 특징으로 하는 이식편을 제조하는 것이다. 동일한 목적을 위하여, 본 발명의 과업은 이식편을 적용하기 위한 장치를 제조함은 물론 이식편을 적용하기 위한 방법을 창안하는 것이다.
본 발명에 따라, 이식편은 개방된 3차원 개방 기공 구조 형태의 섬유 볼(ball)을 특징으로 한다. 이러한 섬유 볼은 환자에게 최소한의 부담을 주는 외과수술용 초정밀기술을 사용하여 소형 삽입물에 의해 임의적인 양으로 도입할 수있다(그 위치에). 특히 이식편의 크기 및 형태가 광범위하고 수술중에 결정될 수 있다는 사실로부터 광범위한 가능한 용도가 발생한다. 예를 들어, 이식편의 기공 크기 및 구조적 특징은, 특히 섬유의 경우 재료의 특성을 개질시킴으로써 변화시킬 수 있다. 섬유는 생물활성 물질의 운반체일 수 있고, 약물 방출을 제어하거나 또는 신체 조직을 유도하는데 특히 적합하다. 치과 의술 및 수의 의술의 분야에서 여러 용도가 예상된다.
본 발명에 따라, 이식편의 적용 장치는 관 및 기구를 특징으로 하며 관의 원위 개구부를 통해 섬유모양 형태의 이식편을 전달한다. 이 장치(본 발명에 따른)는 관을 통하여 섬유모양 형태의 이식편을 유도하고 그 곳에 퇴적시키기 때문에, 외과수술용 초정밀기술을 사용한 적용 및 최소한의 침입성을 갖는 이식이 가능하다.
더 개발된 장치에 따라, (본 발명에 따라) 상기 언급한 기구에 의해 유체 스트림이 생성되면서 관을 통하여 섬유가 전달될 수 있다. 또한, 관의 원위 개구부를 통하여 섬유와 함께 유체가 전달될 수 있다. 예를 들어, 유체는 생물활성 물질의 운반체, 또는 조직내에 퇴적된 섬유의 국소 안정화를 위한 접착제로서 작용하도록 설계할 수 있다. 유체를 역전시키는 흡입관을 통해 유체를 이끄는 다른 모델도 생각할 수 있다. 유체는 액체, 현탁액, 특히 자가 혈액이거나, 또는 전해액일 수 있고, 또한 기체일 수 있다.
본 발명에 따라, 본 방법은 이식편이 섬유모양 형태로 적용 부위에 위치하고, 3차원의 섬유 볼로서 퇴적된다는 사실을 특징으로 한다. 본 방법은 기존의 또는 만들어진 작은 신체 개구부를 통해 이식편의 도입을 가능하게 한다. 따라서, 본 방법은 환자에게 최소한의 부담을 줄 수 있다. 완전히 개발된 형태의 이식편일지라도, 큰 용적을 가질 수 있다. 예를 들어, 정형외과 환자의 경우, 섬유 볼은 비교적 큰 조직 결함, 특히 뼈의 결함을 채울 수 있다. 주치의는 섬유의 길이를 정확하게 결정하여, 예컨대 약물의 투여량을 자세하게 측정할 수 있다.
더 개발된 방법에 따라, (본 발명에 따라) 섬유는 섬유의 말단이 삽입 부위 또는 신체-개구부로부터 각각 돌출되는 식으로 삽입된다. 이러한 이식편은 섬유가 돌출 말단에서 붙들리고 삽입 부위로부터 추출된다는 점에서, 언제나 매우 쉽게 외이식할 수 있다.
다른 특징 및 이점은 관련 특허 청구범위, 명세서 및 도면으로부터 분명히 드러난다. 이어, 도면을 사용하여 본 발명의 적용예를 설명한다.
본 발명은 이식편, 이식편의 사용, 및 이식편을 적용하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 이식편의 적용을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 조직에 삽입된 이식편을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 변형된 장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 연결 주사기를 갖는 이식편을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 확대된 섬유의 단면도이다.
본 발명에 따라, 장치(1)는 (도 1에 따라) 중공침(中空針)(17)로 된 관(19)으로 유도되는 내부 용적(8)을 가지고 또한 용기(2)로부터 내부 용적(8)으로 유체(3), 특히 액체를 전달할 수 있는 관(7)에 연결된 케이싱(casing, 9)을 나타낸다. 유체(3)는 흡입 파이프(4) 및 펌프(5)에 의해 관(7)으로 전달되며, 관(7)의 밸브(6)는 유체 스트림의 투여에 사용된다.
내부 용적(8)의 안에서, 섬유 보빈(bobbin)(10)은 화살표(12) 방향으로 돌아가도록 싸여진 굴대(11)에 고정된다. 보빈(10)은 권취되는 섬유가 중공침(17)의 관(19)내로 화살표 방향으로 풀릴 수 있도록 배열된다. 이에 의해, 섬유(13)는 관(19)의 근위 개구부(14)에 삽입되어 원위 개구부(20)를 통해 관으로부터 나간다. 보빈(10)을 케이싱(9)의 외부에 고정시키는 다른 유형도 생각할 수 있다. 보빈(10)을 다른 적합한 공급 장치로 대체하는 또 다른 유형을 생각할 수 있다. 마지막으로, 섬유(13)가 더 짧거나 또는 관(19)보다 거의 길지 않아서 보빈(10) 따위가 필요하지 않는 또 다른 유형을 생각할 수 있다. 관(19)은 섬유(13)가 마찰이 거의 없이 관(19)내에서 미끄러질 수 있는 유형을 생각할 수 있다. 또한, 내부 용적(8)으로부터 화살표 방향으로 근위 개구부(14) 및 관(19)으로의 유체 스트림은 관(19)을 통해 유동하여 섬유(13)를 운반한다. 관(19)에서 섬유(13)의 운반 속도는 특히 챔버(8)내의 유압의 증가에 의해 증가할 수 있다. 섬유의 운반은 밸브(6)에서 유체 스트림을 방해하지 않고 부유할 수 있다. 마지막으로, 섬유의 전체 조각은 원위 개구부(20)를 통하여 외부로 전달될 수 있다.
중공침(17)의 관(19)은 원위 개구부(20)를 (도 2에 따라) 삽입 개구부(23)를 통하여 조직(22)내의 목적하는 부위 또는 환자 신체의 임의의 다른 부위로 밀어 넣을 수 있도록 설계한다. 밸브(6)를 조정하여 유체(3)를 상기의 정확하게 위치시킨 장치(1)의 내부 용적내로 도입하면, 화살표 방향(24)의 유체 스트림은 관(19)의 근위 개구부(14)를 향해 흘러 관(19)내로 향한다. 유체가 섬유(13)를 원위 개구부(20)를 향하게 하여 최종적으로 외부로 운반하면서, 보빈(10)으로부터 섬유가 풀린다. 원위 개구부(20)로부터 내밀어진 섬유(13)의 말단(21)은 조직(22)내에 있게 되면 저항을 받는다. 그 결과, 뒤따르는 섬유 부분이 구부려져 최종적으로 섬유의 볼(25)안에 퇴적된다(도 3에 도시된 대로). 이에 의해 섬유(13)는 개구부(20)에 가까운 관(19)으로 유도되어 외부로 밀어질 수 있어야 한다.
이러한 경우에 섬유(13)는 길이에 대하여 매우 작은 본질적으로 둥근 단면을 갖는 상호연결된 구조라고 이해된다. 섬유는 또한 중공 섬유이고/이거나 다공성일 수 있고, 이는 섬유가 내부로부터 외부로 투과성이고 약물을 함유함을 의미한다. 특히 적합한 재료는 무기 겔, 예컨대 산화규소계 또는 인산칼슘계 물질, 또는 합성 또는 천연중합체로 이루어진 겔, 예컨대 폴리락티드 겔 또는 칼슘 알기네이트 겔이다. 폴리오르토에스테르와 같은 합성 중합체, 또는 콜라겐 또는 헤파린과 같은 천연 중합체가 또한 적합하다. 다른 용도를 생각할 수 있으며, 자가 혈액 성분으로 이루어진 섬유(예컨대, 섬유소-혈소판 섬유), 재흡수성 세라믹 섬유로 이루어진 섬유(예컨대, 인산칼슘 섬유), 금속 섬유, 또는 몇가지 물질로 이루어진 복합 섬유가 특히 적합하다.
섬유(13)는 상기 기술한 바와 같이 휘기 쉽고 접힐 수 있도록 설계된다. 바람직하게는 섬유는 그 전체 길이를 통하여 동일한 직경을 나타낸다. 또한, 직경이 섬유를 따라 규칙적으로 또는 불규칙적으로 변하는 것도 생각할 수 있다.
바람직하게는 섬유(13)는 유체(3)와 함께 원위 개구부에 배출되어 볼(25)이 주입된 유체에 의해 둘러싸이게 된다. 이러한 식으로 형상화된 볼(25)의 경우에,섬유 및 유체(3)는 둘다 생물활성 물질 또는 입자(예컨대, 세포(cell))의 운반체일 수 있다. 그러나, 유체(3)는 또한 볼(25)의 구조를 안정화시키는 접착제(예컨대, 섬유소 접착제)일 수 있다.
적합한 섬유 및 유체를 선택함으로써, 볼(25)의 특징은 매우 다양해진다. 또한, 볼(25)의 크기 및 구조는 섬유의 길이와 적용 기법에 의해 달라질 수 있다. 따라서, 섬유 볼(25)의 형태 및 크기는 대부분 수술중에 결정될 수 있다. 볼(25)의 구조적 특징은 물론 기공의 크기도 또한 대부분 조작할 수 있다. 이는 섬유(13), 유체(3)의 재료 특성 및 적용 기법의 선택에 의해 구체적으로 실행할 수 있게 된다.
유체(3)는 액체 또는 기체일 수 있다. 기체가 유체(3)로서 선택되면, 용기는 따라서 기체 용기로서 설계되어야 한다. 이러한 경우에 펌프(5)는 일반적으로 필요하지 않다. 유체(3)의 선택은 의도하는 용도에 의해 결정한다. 자가 혈액, 자가 혈청 또는 혈액 분획물, 및 전해액이 유체(3)로서 특히 적합하다. 유체(3)가 볼(25)을 안정화시킨다고 하면, 혈액으로 이루어질 수 있는 섬유소 접착제가 특히 적합하다. 현탁액, 예컨대 골분 또는 미세구 또는 세포 현탁액, 예컨대 골분 비료세포는 조직 유도의 경우 유체(3)로서 작용할 수 있다. 유체(3)가 기체라면, 질소가 특히 적합하다.
전술한 설명은 본 발명에 따른 이식편이 의술 및 수의 의술에 포함되는 광범위한 용도를 가짐을 분명히 한다. 하기의 몇가지 유리한 적용에서, 가능성을 논의한다.
이식편(25)(본 발명에 따른)의 필수적인 용도는 조직 공학의 경우 신체 조직의 유도이다. 섬유(13) 및/또는 유체(3)는 세포 또는 세포 현탁액의 운반체일 수 있으며, 세포 또는 세포 현탁액은 섬유 볼(25)이 형성된 후 새로운 조직으로 발달하거나 또는 조직의 생성을 유도한다. 뼈 결함의 경우 또는 내부보철과 뼈 사이의 틈의 경우 뼈 조직의 생성이 특히 예상된다. 마찬가지로, 볼(25)의 이식은 척추동물- 또는 관절-융합, 또는 치의술의 경우 뼈 조직을 유도할 수 있다. 조직 유도의 또 하나의 용도는 뼈 골절의 경우 가골의 유도, 및 성형외과수술에서의 조직 유도(예컨대, 결합조직, 연골조직 또는 내피세포의 유도)이다.
조직 유도에 대하여 전술한 용도와는 별도로, 전신작용성 약물 또는 국소작용성 물질의 방출이 또한 가능하다. 국소작용성 약물은 특히 암을 치료하기 위한 항생물질 또는 세포독이다. 본 발명에 따라 이식편은 특히 작용 물질의 미세한 측정성에 의해 두드러진다. 매우 소량의 물질일지라도 섬유(13)의 길이를 선택함으로써 정확하게 결정할 수 있다. 또한, 볼(25)의 밀도를 선택함으로써 방출 동력학을 결정할 수 있다. 조밀한 볼(25)은 활성 물질은 느슨한 볼(25)보다 더 느리게 분산시킬 수 있다. 또한, 활성 약물의 다단계 방출이 가능하다.
섬유(13)는 또한 세포 운반체, 예컨대 포낭에 싸인 완전변이 세포(예컨대, 랑게르한스(Langerhans) 세포), 신경 세포, 또는 유전학적으로 변화시킨 세포의 운반체로서 작용할 수 있다.
본 발명에 따라 이식편의 또 하나의 용도는, 에컨대 혈관종의 치료적 전색이다. 이 방법에 의해 섬유를 혈관종의 중심 혈관에 삽입한다. 매우 강력한 응괴형성 섬유 볼(25)이 혈관종의 혈액 공급을 방해한다.
이식편(본 발명에 따른)의 또 하나의 용도는 점막에 활성 약물을 조절하여 적용하는 것이다. 이를 위하여, 섬유내에 함유된 활성약물을 점막으로 방출하는 장치로 점막에 부착되는 섬유를 점막에 위치시킨다.
따라서, 본 발명에 따라 필수적인 용도에서 이식편은 "중량을 수반하지 않으며" 대사적으로 유도성이다.
섬유(13)는 조직내에 완전히 놓여지도록 조직(23)내에 전달될 수 있다. 그러나, 섬유 볼(25)의 외이식 또는 약물의 주사 또는 주입을 의도한다면, 섬유의 후부 말단(26)을 천공 부위(23)로부터 내밀어지도록 위치시키는 것이 필요하게 된다. 예를 들어, 말단(26)은 조직의 외부 부위(22a)상에 접착제 테이프(도시하지 않음) 조각으로 고정시킬 수 있다. 외이식의 경우, 섬유(13)는 말단(26)으로부터 조직(22) 밖으로 추출된다. 이 때 환자에게 유해할 수 있는 외과수술은 필요하지 않다.
도 5에 도시된 유형에 따라, 이식편을 적용하기 위한 장치는 주사기(30)로서 설계된다. 특히, 이것은 케이싱(31) 및 가스켓(gasket, 38)을 갖는플런저(plunger, 32)를 특징으로 하는 일회용 주사기이다. 플런저(32)는 통상의 방식으로 케이싱내에서 손잡이(39)로 이동시킬 수 있다. 섬유(13)가 권취되는 섬유 보빈(10)용 장식물(33)을 플런저의 앞쪽 말단에 위치시킨다. 주사기(30)를 사용하기 전에, 섬유(13)의 앞쪽 말단(13a)은 바람직하게는 중공침(17)의 관(19)내로 적어도 부분적으로 삽입시켜야 된다. 중공침은 통상의 캐뉼라와 유사하게 설계할 수 있고, 스냅-온(snap-on) 부품(35)이 설치된다. 주사기(30)의 빈 공간(37)은 전술한 유체를 함유한다. 플런저(32)(도 5에 따른 배치)가 왼쪽을 향하여 움직이면, 적당한 압력하의 유체 스트림이 관(19)내로 흐름으로써 관(19)에 미이 삽입시킨 섬유(13)를 따라 움직이고, 회전하는 보빈으로부터 풀리게 된다. 상기 기술한 바와 같이, 중공침의 원위 말단에서 조직내에 이식편이 형성된다.
관(19)을 통하여 섬유(13)를 운반하는데 유체를 사용하지 않는 다른 모델도 또한 생각할 수 있다. 예를 들어, 운반 수단은 중공침(17)의 원위 말단에 위치하고 섬유를 움직이는 추진성 보빈(도시하지 않음)일 수 있다.
이식편(25)이 조직내에 적용되면, 어댑터(42)에 의해 주사기(40)를 섬유(13)의 돌출 말단(도 6에 따른)에 연결할 수 있다. 주사기(40)는 활성제(46)를 갖는 조장조(reservoir, 41), 흡입관(45), 펌프(44), 및 유입관(43)을 나타낸다. 펌프(44)가 작동할 때, 활성제(특히, 약물)는 저장조로부터 섬유(13)로 보내진다. 섬유(13)(도 7에 따른)는 통로 개구(47) 또는 기공을 갖는 중공 섬유이어서 내부에서 외부로 투과성이므로, 섬유의 빈 공간(49)(도 7)에 도달하는 활성제(46)는 조직(22) 또는 신체 개구부내로 화살표 방향(48)으로 벽(13b)을 지나 방출될 수 있다. 이로 인해 활성제의 방출량을 정확하게 측정하고 정하는 것을 이룰 수 있다. 마찬가지로, 이러한 경우 이식편은 치료 후 제거할 수 있다.

Claims (20)

  1. 길이를 따라 다수의 위치에서 휘어져 일반적인 볼형(ball-shaped) 구조물을 형성하는 연장된 다공성 섬유를 포함하고, 상기 섬유가 신체 조직과 접촉하는 경우 휘어져 일반적인 볼형 구조물을 형성하도록 유연성 물질(pliable material)로 형성된 이식편.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유가 체내에 이식된 후 섬유의 기공을 통해 방출될 수 있는 약물을 함유하는 중공부를 포함하는 이식편.
  3. 길이를 따라 다수의 위치에서 휘어져 일반적인 볼형 구조물을 형성하는 연장된 섬유를 포함하고, 상기 섬유가 체내에 이식된 후 방출될 수 있는 약물을 포함하고 신체 조직과 접촉하는 경우 휘어져 일반적인 볼형 구조물을 형성하도록 유연성 물질로 형성된 이식편.
  4. 길이를 따라 다수의 위치에서 휘어져 일반적인 볼형 구조물을 형성하는 연장된 섬유를 포함하고, 상기 섬유가, 체내에 이식된 후 방출될 수 있는 세포(cell) 중의 하나와 세포 현탁액을 운반하고 신체 조직과 접촉하는 경우 휘어져 일반적인 볼형 구조물을 형성하도록 유연성 물질로 형성된 이식편.
  5. 길이를 따라 다수의 위치에서 휘어져 일반적인 볼형 구조물을 형성하는 연장된 섬유를 포함하고, 상기 섬유가, 신체 조직과 접촉하는 경우 휘어져 일반적인 볼형 구조물을 형성하도록 유연성인 알기네이트를 포함하는 물질로 형성된 이식편.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    일반적인 볼형 구조물이 안정화되도록 접착제로 적어도 부분적으로 둘러 싸인 이식편.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    섬유가 일반적인 볼형 구조물로부터 연장하는 말단 부분을 포함하고, 상기 말단 부분이, 상기 볼형 구조물이 체내에 이식되는 경우 신체 밖에 위치하기에 충분한 길이를 갖는 이식편.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    일반적인 볼형 구조물이 생물학적 활성 물질을 포함하는 유체로 적어도 부분적으로 둘러 싸이는 이식편.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    섬유가 생분해성 물질로 형성된 이식편.
  10. 생물학적 활성제 공급원; 및
    일반적인 볼형 부분, 및 상기 공급원과 유체 연통되어 생물학적 활성제를 볼형 부분으로 공급하는 말단 부분을 갖는 연장된 섬유를 포함하고, 상기 섬유가 이로부터 생물학적 활성제를 방출할 수 있도록 다공성인 이식편을 포함하는, 체내에 생물학적 활성제를 도입하기 위한 시스템.
  11. 근위 말단 부분, 체내에 삽입하기 위한 원위 말단 부분, 상기 원위 말단 부분에 위치하는 개구부, 및 상기 근위 말단 부분으로부터 상기 원위 말단 부분의 개구부로 연장하는 내부 통로를 갖는 중공 부재; 및
    내부 통로에서 중공 부재의 개구부를 통해 이동가능하고 신체 조직과 접촉하는 경우 휘어져 일반적인 볼형 구조물을 형성하도록 유연성 물질로 형성되는 연장된 섬유를 포함하는 이식 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    중공 부재의 근위 말단부에 하우징(housing)을 추가로 포함하고, 섬유의 적어도 일부가 이식편을 형성하기 전에 하우징 속에 저장되어 있는 이식 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    하우징 내에 회전가능한 보빈(rotatable bobbin)을 추가로 포함하고, 섬유가 보빈주위에 감겨져 있는 이식 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    섬유의 적어도 일부가 이식편을 형성하기 전에 중공 부재 속에 저장되어 있는 이식 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    내부 통로와 유체 연통되어 있는 유체 공급원을 추가로 포함하고, 섬유가 내부 통로를 통한 유체 유동에 응답하여 상기 통로에서 및 중공 부재의 개구부를 통해 이동되는 이식 시스템.
  16. 개구부로 유도하는 내부 통로를 갖는 중공 부재를 체내에 삽입하는 단계;
    유연성 섬유를 중공 부재의 내부 통로를 통해 이동시켜 중공 부재의 개구부를 통해 배출시키는키는 단계; 및
    상기 섬유를 체내 조직에 접촉시켜 길이를 따라 휘게 하여 일반적인 볼형 이식편을 형성하는 단계를 포함하는, 사람을 제외한 포유동물의 체내에 이식편을 형성하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    섬유의 말단 부분을 일반적인 볼형 이식편으로부터 신체 밖으로 연장시키는 단계및 상기 말단 부분을 통해 약물을 이식편에 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    혈관에 일반적인 볼형 이식편을 형성하여 색전증을 유발하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    일반적인 볼형 이식편으로 조직 성장을 유도하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 중공 부재의 개구부로 유도하는 내부 통로를 갖는 중공 부재를 포함하는 기구, 및 상기 기구에 있는 섬유에 의해 사람을 제외한 포유동물의 체내에 이식편을 형성하는 방법으로서,
    개구부가 이식편 형성 위치에 인접하도록 체내에 중공 부재를 삽입시키는 단계;
    중공 부재의 내부 통로를 통해 유체를 유동시키는 단계;
    중공 부재의 개구부를 통해 유동하는 유체에서 섬유를 수송하는 단계;
    상기 섬유를 체내 조직에 접촉시켜 그 길이를 따라 휘어지게 하여 일반적인 볼형 이식편을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
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