KR101583448B1

KR101583448B1 - 척추뼈의 천공 위치와 스크류의 고정위치를 안내 하도록 ct촬영 정보를 바탕으로 3d프린터로 제작한 척추뼈 배면 밀착용 지그

Info

Publication number: KR101583448B1
Application number: KR1020150131336A
Authority: KR
Inventors: 장보훈
Original assignee: 장보훈
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2016-01-12

Abstract

본 발명은 척추뼈의 천공 위치와 스크류의 진입각도를 안내 하도록 CT촬영 정보를 바탕으로 3d프린터로 제작한 척추뼈 배면 밀착용 지그에 관한 것으로
상세하게는 환자의 CT촬영으로 확보한 척추의 입체구조를 바탕으로 3d(카티아, 오토케드 등)프로그램으로 척추뼈의 배면방향(극돌기 방향을 이건에서 배면이라 칭함)과 올바른 스크류의 진입경로를 작도한 다음
척추 배면의 음각 형태를 띠어 척추뼈에 정확히 밀착시킬 수 있는 파지부몸체와 척추뼈에 스크류 체결이 용이하도록 스크류 천공부위와 진입각도를 안내하는 안내부를 3d프린터로 제작 하는 기술에 관한 것이다.
구성은 다음과 같다
척추뼈(200)의 극돌기(201)를 기준으로하여
극돌기(201)의 일부와, 후궁판, 양쪽 상관절돌기(202) 일부 배면의 음각 형태를
띠어 정확히 밀착시킬 수 있는 한쌍의 파지부몸체(100)와;
상기 양쪽 상관절돌기(202)의 외연에 스크류(300)를 수용하여 상기 스크류를 척추경 방향으로 안내할 수 있는 안내공(101)과;
상기 한쌍의 파지부몸체(100)에 해당하는 테두리부분 또는 내측벽에 상관절돌기(202) 또는 극돌기(201)에 형성된 볼록부분에 걸림되는 걸림턱(102, 203)을 형성한 구성이다.

Description

척추뼈의 천공 위치와 스크류의 고정위치를 안내 하도록 CT촬영 정보를 바탕으로 3D프린터로 제작한 척추뼈 배면 밀착용 지그{DORSAL SURFACE CONTACT JIG FOR THE VERTEBRAL PEDICE SCREW PRODUCED BY 3D PRINTER BASED ON VERTEBRA CT INFORMATION LEAD TO DRILLING ENTRY POINT AND TRAJECTORY}

본 발명은 척추뼈의 천공 위치와 스크류의 진입각도를 안내 하도록 CT촬영 정보를 바탕으로 3D프린터로 제작한 척추뼈 배면 밀착용 지그에 관한 것으로

상세하게는 환자의 CT촬영으로 확보한 척추의 입체구조를 바탕으로 3d(카티아, 오토케드 등)프로그램으로 척추뼈의 배면방향(극돌기 방향을 이건에서 배면이라 칭함)과 올바른 스크류의 진입경로를 작도한 다음

척추 배면의 음각 형태를 띠어 척추뼈에 정확히 밀착시킬 수 있는 파지부몸체와 척추뼈에 스크류 체결이 용이하도록 스크류 천공부위와 진입각도를 안내하는 안내부를 3d프린터로 제작하는 기술에 관한 것이다.

사람의 척추는 단골(短骨)에 속하는 다수의 척추뼈가 일명 디스크라고도 불리는 허리 척추 원반(lumbarintervertebral disc, 요추간원판이라고도 하며, 이하 약칭하여 척추 디스크라고 함)을 사이에 두고 연결되어 구성된 것으로서, 그 위치에 따라 목 부분의 척추를 경추, 경추 이하 가슴 부분에 해당하는 척추를 흉추, 허리부분의 척추를 요추 등으로 구분하기도 한다.

척추 디스크는 척추뼈, 보다 구체적으로는 척추뼈의 원기둥형 부분인 척추체 사이에 있는 원반모양의 물렁뼈로, 겉은 비교적 단단한 섬유륜으로 되어 있고, 속은 젤리와 같은 수핵으로 이루어져 있다. 척추뼈 사이에서 쿠션과 같은 역할을 하면서 충격을 흡수하고, 척추뼈 사이 관절운동을 원활하게 하는 기능을 하는 부분으로서, 척추는 척추뼈들의 사이에 이러한 척추 디스크를 개재한 구조적 특성을 가짐으로써 다양한 방향으로 유연한 휘어짐 동작을 확보할 수 있게 된다.

한편, 척추뼈는, 인접한 척추뼈와 척추 디스크를 사이에 두고 직접 연결되는 부분인 원기둥 형태의 척추체와, 상기 척추체로부터 등 방향으로 연장된 각종 돌기들을 구비한 형태를 띄는데, 통상 척추체로부터 등 방향으로 수직하게 돌출된 돌기를 극돌기라 하며, 상기 극돌기를 중심으로 좌, 우에 대칭적인 형태로 위치하며 양외측 방향으로 방사상으로 돌출된 두 개의 돌기를 횡돌기라고 한다.

그 호칭이 구분되어 불려지는 것에서처럼, 척추를 이루는 경추, 흉추, 요추 등은 전술한 돌기들의 형태에서 다소 다른 모습을 가지기도 하나, 척추체의 외측면과, 등쪽 방향으로 연장되어 형성된 돌기들로 둘러싸인 부분에는, 뇌로부터 연장되어 신체 각 부분에 신호를 전달하기 위한 중요 기관인 척수가 지나가며 이를 보호하기 위한 공간인 추공이 공통적으로 형성된 형태를 가진다.

따라서, 사람의 척추는 신체를 지탱하기 위한 중심 기둥으로서 역학적으로 중요한 역할을 담당하고 있는 것은 물론, 중요 기관인 척수를 보호하고 있는 기관으로서, 척추에 이상이 발생하는 경우 몸 전체의 지탱과 관련한 문제가 발생하는 것은 물론, 각종 신경학적 증상 역시 발생할 가능성이 매우 높다.

이러한 척추 관련 질병들 중 많은 부분이 외과적인 수술에 의해 다루어지거나 치료되기도 하는데, 예를 들어 추간판의 퇴행성 변화가 발생하여 추간판 간격이 좁아지고 후관절의 퇴행성 변화, 비후 및 황색 인대의 비후로 인한 척추관 협착증의 경우, 증세가 경미한 경우에는 약물 요법이나, 운동 요법에 의해 치료되기도 하나, 변형이나 불안정성이 동반된 경우에는 감압술 후 좁아진 척추체 간의 간격을 원위치로 회복시키고 이 상태를 지지하기 위한 보형물을 설치하는 수술이 행해지기도 한다.

또한, 척추체에 골절이 발생하였거나, 사고 기타 원인으로 인해 척추뼈의 일부가 탈골된 경우, 척추가 원래의 형태에서 회전변형으로 인한 심각한 척추측만증 등의 경우에도, 손상된 척추뼈를 보호, 지지하거나 잘못된 척추뼈 배열을 교정하기위한 목적 등으로 전술한 바와 같은 보형물을 설치하는 수술이 행해지기도 한다.

이러한 형태의 종래 수술법에 의한 보형물의 장착예가 도 9에 도시되어 있다.

도 9는 척추의 측면 방향에서 보형물이 장착된 상태를 도시한 도면으로서, 상기한 바와 같은 문제가 발생한 척추뼈를 교정하거나 보호한 상태로 지지함으로써 치료 목적을 달성하기 위해, 수술 대상이 되는

인접한 척추뼈에는 각각 척추경 나사(100)가 삽입, 고정되며, 교정되거나 치료된 구조를 견고하게 유지하도록 하기 위해, 인접한 상, 하의 척추뼈에 각각 고정된 척추경 나사(100)의 헤드부에는 막대형의 로드(200)를 파지할 수 있는 구조의 로드 파지 수단이 형성되며, 이를 통해 척추의 길이 방향과 나란하게 종방향으로 둘 이상의 척추뼈에 걸쳐 로드(200)가 단단하게 고정된다.

한편, 보다 안정적인 지지 구조를 위해, 도면에 도시되지 않은 반대측 측면에도 동일한 구조로 척추경 나사(100) 및 로드(200)가 장착되는 것이 일반적이며, 이때 척추경 나사(100)는 척추체로부터 등쪽 방향으로 방사상으로 돌출 형성된 두 개의 횡돌기 부근에서 척추체 방향을 향하도록 대칭적인 형태로 고정되는데, 이에 대한 보다 구체적인 구조는 이후 참조하여 설명할 도 2내지 8 등을 통해서도 파악할 수 있으므로 해당 부분에서 다시 언급하도록 한다.

또한 도시된 형태는 두 개의 척추체만이 보형물에 관련된 구조이나, 손상, 교정 범위가 넓은 경우에는 전술한 바와 같이 세 개 이상의 척추뼈를 지지하도록 로드가 설치되기도하는데,

예를 들어 넓은 범위에 걸쳐 척추가 회전변형된 척추측만증을 치료하기 위해서는 척추의 변형된 여려 분절에 걸쳐 도시된 바와 같은 형태의 보형물이 장착되기도 한다.

상기 척추뼈에 고정되는 스크류는 다음과 같은 방법에 의해 고정된다.

통상적인 척추의 나사 천공부위에 통상적인 척추경 나사의 진입각도로 시침핀을 삽입한 뒤 xray촬영을 하게되고, 그 후 xray사진을 바탕으로 제2수술자(보조의사)는 시침핀의 삽입부위 및 진입각도와 실제 척추경 나사가 삽입되어야할 천공위치 및 진입각도의 차이를 기록한다. 그 기록정보는 다음과 같다.

예를 들어, 요추 4번의 척추경 나사의 천공위치는 시침핀 삽입위치 대비 좌측으로 2mm 이동해야 하고 진입 각도는 시침핀 진입각도 기준으로 내측으로 5°, 상방 5° 보정해야한다.

이와 같은 정보를 수술을 진행하는 제1수술자(의사)에게 제2수술자(보조의사)는 수술이 끝날때까지 구두로 제공한다.

정확한 측정 및 교정이 아닌 육안으로 측정하고 수기로 조절하는 교정으로 인해 척추경 나사 천공위치 및 진입각도가 정확하지 않아 정확한 척추경 나사가 삽입되지 못해 발생하는 척추뼈의 손상 및 신경학적 이상이 발생할 확률이 높고, 수술시간이 지체되는 문제점 등이 발생된다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본원은 환자의 CT촬영으로 확보한 척추의 입체구조를 바탕으로 3d 프로그램으로 척추뼈의 배면방향과 스크류의 진입경로를 작도한 다음

척추 배면 일부의 음각 형태를 띠어 정확히 밀착시킬 수 있는 파지부몸체와 척추뼈에 스크류 체결이 용이하도록 스크류 천공부위와 진입각도를 안내하는 안내부를 3d프린터로 제작하는 과제이다.

상기 이상의 과제는 구체적인 내용에서 좀더 밝혀진다.

척추뼈는 첨부된 도면 1에 해당하는 사진과 같이, 척추제, 척추경, 후관절돌기(상, 하관절돌기라고도 함), 후궁판, 극돌기, 횡돌기로 구분된다.

척추뼈를 CT촬영한 정보를 확보한다.

이렇게 확보한 척추뼈의 정보와 스크류의 진입경로를 3d 캐드프로프램으로 작도한 다음 3d프린터를 이용하여 척추뼈(200) 배면 일부의 음각 형태를 띠는 파지부몸체와 스크류 안내부를 제작한다. 그 형상과 구성은 다음과 같다.

참고로, 첨부한 도면에서 정확히 확인할 수 있는 바와 같이, 파지부몸체는 한쌍으로 되어 있다, 따라서 후술로 이어지는 설명에서 한쌍이란 단어는 설명의 편의상 생략할 수 있다.

극돌기(201)의 일부와, 후궁판, 양쪽 상관절돌기(202) 일부 배면의 음각 형태를 띠어 정확히 밀착시킬 수 있는 두개의 (한쌍이라 칭함) 파지부몸체(100)와;

상기 양쪽 상관절돌기(202)의 외연에 스크류(300)를 수용하여 상기 스크류를 척추경 방향으로 안내할 수 있는 안내공(101)과;

상기 한쌍의 파지부몸체(100)에 해당하는 테두리부분 또는 내측벽에 상관절돌기(202) 또는 극돌기(201)에 형성된 볼록부분(또는 걸림부에) 일부를 감쌀 수 있는 걸림턱(102, 203)을 형성한 구성이다.

본원은 환자 개개의 척추뼈 CT를 바탕으로 3d프린터로 제작한 지그를 이용하여 스크류를 삽입함으로 그 삽입이 편리하고 삽입 경로가 정확(미리 설정한 오차범위내에서)하다는 점에서 아주 유익한 발명이라 할 수 있다.

상기 이상의 효과는 구체적인 내용에서 더욱 상세하게 밝혀진다.

제 1도의 가)는 사람의 척추뼈의 단면사진을 첨부 하였고,
나)는 3d캐드프로그램으로 작동한 척추뼈의 사시도,
제 2도는 본 발명으로서 가)와 나)는 서로 다른 방향에서 바라본 사시도,
제 3도는 본 발명으로서 본 발명의 테두리를 확대한 성태의 사시도,
제 4도의 가),나)는 본 발명으로서 본 발명을 척추뼈에 밀착하는 과정을 나타내기 위해 작동한 사시도,
제 5,6도는 본 발명의 설명도,
제 7도는 본 발명의 스크류를 척추뼈의 후관절돌기에 삽입한 상태를 나타낸 척추뼈의 단면도,
제 8도는 척추뼈 본 발명의 파지부몸체를 밀착한 상태의 사시도.

도면에 의거 구성을 제차 살펴보고 그 구성에 따른 실시예를 살펴보기로 한다.

상기 척추뼈(200)의 극돌기(201)를 기준으로하여

극돌기(201)의 일부와, 후궁판, 양쪽 상관절돌기(202) 일부 배면의 음각 형태를

띠어 정확히 밀착시킬 수 있는 두개의 (한쌍이라 칭함) 파지부몸체(100)와;

상기 한쌍의 파지부몸체(100)에 해당하는 테두리부분 또는 내측벽에 상관절돌기(202) 또는 극돌기(201)에 형성된 볼록부분(또는 걸림부에)에 걸림되는 걸림턱(102, 203)을 형성한 구성이다.

이와 같은 구성의 실시예를 살펴보기로 한다.

일반적으로 의사가 척추뼈(200) 수술을 위해서는 환자의 척추뼈(200)의 살을 박리하는데 그 박리부분은 극돌기(201) 일부와 후궁판, 상관절돌기 일부 또는 환자에 따라 그 이상 살을 박리한 다음 상관절돌기(202) 외연을 통해 스크류를 삽입한다.

그러므로 본원은 수술을 위해 척추뼈에서 상기 종래와 같은 방법으로 살을 박리한다.

그 후 한쌍의 파지부몸체(100)를 첨부한 4,8도에서 확인할 수 있는 바와 같이 극돌기(201) 일부와 후궁판, 상관절돌기 일부에 밀착되도록 위치한다.

이와 같은 상태로 밀착하면 안내공(101)이 첨부한 도면 7.8과 같이 상관절돌기(202)의 외연에 위치되므로 안내공(101)을 따라 상관절돌기(202)를 천공기를 이용하여 천공한 다음 도 7과 같이 스크류를 삽입하면 된다.

그 후 파지부몸체(100)를 척추뼈로부터 제거한다

다음은 파지부몸체를 척추뼈에 더욱 안전하게 그리고 견고하게 밀착하고자 한다.

파지부몸체(100)에 해당하는 어느 테두리에 상관절돌기(202) 또는 극돌기(201)에 형성된 볼록부분(또는 걸림부에)에 걸림되는 걸림턱(102)을 형성한 구성이다.(도6 참조)

파지부몸체(100)의 테두리에 상관절돌기(202) 또는 극돌기(201) 일부를 감쌀 수 있도록 걸림턱(102, 203)을 얇게 형성함으로서 그 얇게 성형한 부분이 상관절돌기(202) 또는 극돌기(201)중 도 5와 같이 모서리부분을 감쌀수 있는 것이다.

이와같이 파지부몸체(100)를 척추뼈에 안전하게 밀착함으로서 쉽게 척추뼈로부터 이탈되지 않는 장점이 있고, 스크류 삽입시 흔들리지 않아 스크류 삽입위치가 정확하게 확보된다.

이상과 같이 본 발명은 3d프린터기를 이용한 파지부몸체를 제공함으로서 숙련된 척추수술 전문의가 아니더라도 의사라면 누구나 쉽게 척추교정 수술을 할 수 있는 것이다.

100 ; 파지부몸체 101 ; 안내공
102 ; 극돌기 걸림턱 200 ; 척추뼈
201 ; 극돌기 202 ; 상관절돌기
203 : 상관절돌기 걸림턱

Claims

CT촬영 정보를 바탕으로 3d프린터로 제작한 척추뼈 밀착용 파지부몸체와 상기 파지부몸체 양단에 양쪽 상관절돌기(202)의 외연에 스크류(300)를 수용하여 상기 스크류를 척추경 방향으로 안내할 수 있는 안내공(101)으로 이루어진 지그에 있어서,
상기 지그는 척추뼈(200)의 극돌기(201)의 양 측면에 각각 밀착되고, 동시에 상기 극돌기(201)의 측면과 마주보는 상관절돌기(202)의 측벽 형상에 각각 밀착 지지되도록
상기 극돌기(201)의 측벽 형상에 해당하는 부분이 형성되고, 상기 상관절돌기(202)의 측면 형상에 해당하는 부분이 형성되되 서로 양분된 한쌍의 파지부몸체(100)와;

상기 한쌍의 파지부몸체(100)의 양 끝에 상기 양쪽 상관절돌기(202)의 외연에 스크류(300)를 수용하여 상기 스크류를 척추경 방향으로 안내할 수 있는 안내공(101)과;
상기 한쌍의 파지부몸체(100)에 해당하는 테두리부분 또는 내측벽에 상관절돌기(202) 또는 극돌기(201)에 형성된 볼록부분에 걸림되는 걸림턱(102, 203)을 형성한 구성을 특징으로 하는 척추뼈의 천공 위치와 스크류의 고정위치를 안내 하도록 CT촬영 정보를 바탕으로 3d프린터로 제작한 척추뼈 밀착용 지그.