KR101656088B1

KR101656088B1 - 임플란트의 제조방법

Info

Publication number: KR101656088B1
Application number: KR1020140187278A
Authority: KR
Inventors: 김용욱
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-09-08
Also published as: KR20160076781A

Abstract

임플란트 제조장치를 이용한 임플란트 제조방법에 있어서, 먼저 환자 데이터에서 수술전 데이터를 분리하여 수술전 피부 데이터, 수술전 3D 카메라 이미지 및 수술전 골격이미지를 추출한다. 이어서, 기대 외모이미지값을 상기 수술전 피부 데이터, 상기 수술전 3D 카메라 이미지 및 상기 수술전 골격이미지를 상기 임플란트 시술 시뮬레이터에 적용하여, 상기 임플란트 속성값을 도출한다. 이후에, 상기 임플란트 시술 시뮬레이터를 이용하여 상기 임플란트 속성값을 갖는 가상 임플란트를 삽입하는 시뮬레이션을 실시하여 가상 수술후 이미지를 생성한다. 계속해서, 상기 기대 외모이미지값과 상기 가상 수술후 이미지를 비교하여 임플란트 속성값을 보정한다. 이어서, 상기 임플란트 속성값을 이용하여 임플란트를 3D 프린팅한다.

Description

임플란트의 제조방법{Method of Manufacturing Implant}

본 발명은 임플란트의 제조방법을 제공하는데 있다. 보다 상세하게는 원하는 기대외모 이미지에 근접하는 임플란트의 제조방법에 관한 것이다.

인체의 손상된 기능을 회복하기 위한 기술로서, 인공조직, 즉 임플란트를 삽입하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 교통사고 등으로 골조직이 손상된 경우, 골조직을 대체할 수 있는 다공성 티슈조직을 삽입하여 기존 조직과 융합되도록 할 수 있다.

최근에는 손상된 기능 뿐만 아니라, 미용 등 다양한 목적을 위하여 임플란트를 삽입하는 시술이 개발되고 있다. 특히, 성형외과 분야에서 기능과 무관하게 외모의 향상을 위하여 다양한 임플란트를 삽입하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 코, 눈, 이마, 턱, 귀, 가슴, 엉덩이 등 다양한 부위의 미용을 위하여 임플란트를 삽입할 수 있다.

그러나 미용목적으로 임플란트를 삽입하는 경우, 임플란트의 치수에 따라 외모에 미치는 영향이 크다. 임플란트의 치수는 사전에 그 결과를 예측하기 어렵기 때문에 시술의의 경험에 의한 영향이 크다. 삽입된 임플란트의 치수가 부정확한 경우, 시술 후의 외모가 기대하던 바와 달라서 환자가 불만을 가져서 재시술을 하는 경우까지 발생한다.

이에 환자 데이터를 이용하여 임플란트를 제작하려는 시도가 있었으나, 실제로는 환자마다 다양한 생리학적 특성들을 가지고 있기 때문에 환자 데이터를 이용한 시도가 잘 적용되지 않고 있다.
한편, 관련 선행문헌으로 국제공개특허 WO 2010/151564호가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원하는 기대외모 이미지에 근접하는 임플란트 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 임플란트 제조방법에 있어서, 임플란트 제조장치는 환자 데이터 입력부, 상기 환자 데이터 입력부로부터 인가받은 환자데이터를 처리하여 임플란트 속성값을 생성하는 임플란트 시술 시뮬레이터를 구비한 정보처리장치, 상기 정보처리장치로부터 상기 임플란트 속성값을 인가받아 임플란트를 제조하는 3D 프린터를 포함한다. 상기 임플란트 제조장치를 이용한 임플란트 제조방법에 있어서, 먼저 환자 데이터에서 수술전 데이터를 분리하여 수술전 피부 데이터, 수술전 3D 카메라 이미지 및 수술전 골격이미지를 추출한다. 이어서, 기대 외모이미지값을 상기 수술전 피부 데이터, 상기 수술전 3D 카메라 이미지 및 상기 수술전 골격이미지를 상기 임플란트 시술 시뮬레이터에 적용하여, 상기 임플란트 속성값을 도출한다. 이후에, 상기 임플란트 시술 시뮬레이터를 이용하여 상기 임플란트 속성값을 갖는 가상 임플란트를 삽입하는 시뮬레이션을 실시하여 가상 수술후 이미지를 생성한다. 계속해서, 상기 기대 외모이미지값과 상기 가상 수술후 이미지를 비교하여 임플란트 속성값을 보정한다. 이어서, 상기 임플란트 속성값을 이용하여 임플란트를 3D 프린팅한다.

일 실시예에서, 상기 임플란트 제조방법은 상기 환자 데이터에서 수술후 3D 카메라 이미지, 상기 수술전 3D 카메라 이미지, 상기 수술전 피부 데이터, 상기 수술전 골격이미지 및 상기 임플란트 속성값을 도출하는 단계; 상기 수술전 3D 카메라 이미지, 상기 수술전 피부 데이터, 상기 수술전 골격이미지 및 상기 임플란트 속성값을 이용하여 가상 수술후 이미지를 생성하는 단계; 상기 가상 수술후 이미지를 상기 수술후 3D 카메라 이미지와 비교하는 단계; 상기 수술후 3D 카메라 이미지와 상기 수술후 3D 카메라 이미지를 비교하여 외모 이미지 변화값을 생성하는 단계; 및 상기 가상 수술후 이미지가 상기 수술후 3D 카메라 이미지와 다른 경우 상기 임플란트 속성값을 보정하여 상기 가상 수술후 이미지를 생성하는 단계로 되돌아가고, 상기 가상 수술후 이미지가 상기 수술후 3D 카메라 이미지와 같은 경우 상기 외모 이미지 변화값 및 상기 임플란트 속성값으로 상기 임플란트 시술 시뮬레이터를 업데이트 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 수술전 3D 카메라 이미지, 상기 수술전 피부 데이터, 상기 수술전 골격이미지 및 상기 임플란트 속성값을 이용하여 가상 수술후 이미지를 생성하는 단계는, 상기 수술전 골격이미지를 기본 경계조건으로 하여, 상기 임플란트 속성값을 추가하고 상기 수술전 3D 카메라 이미지에 상기 수술전 피부 데이터를 반영한 값을 반영할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가상 수술후 이미지를 상기 수술후 3D 카메라 이미지와 비교하는 단계는 상기 가상 수술후 이미지와 상기 수술후 3D 카메라 이미지의 각 지점별 거리를 종합하여 계산하되, 수술부위에 가중치를 둘 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(골격이미지)에 수술전 3D 카메라 이미지와 수술후 3D 카메라 이미지를 비교한 값에 수술전 피부 데이터를 보정하여, 환자에게 적합한 임플란트 속성값을 용이하게 구할 수 있다. 또한 다양한 환자의 시술전후 데이터를 이용하여 임플란트 시술 시뮬레이터의 정확도가 향상된다. 더욱이, 수술전후 3D 이미지를 비교하는 과정에서, 수술부위에 가중치를 부여한 차이값을 종합하여 비교함으로써 육안으로 확인이 어려운 미세한 차이점을 수치적으로 확인할 수 있다.

더욱이 기대 외모이미지값을 입력하여 도출된 임플란트 주요 속성값을 다시 임플란트 삽입 시뮬레이션에 적용하여 보정함으로써, 실제 수술후 이미지가 기대 외모이미지값과 일치하는 임플란트 주요 속성값을 구할 수 있다.

또한 임플란트 삽입 시뮬레이션에 의해 구해진 임플란트 주요 속성값에 따라 임플란트를 3D 프린트함으로써 환자의 요구에 가장 근접한 맞춤형 임플란트 제작이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 제조장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 환자의 시술전 이미지를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1을 이용하여 제조된 임플란트를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 환자에 도 3에 도시된 임플란트를 시술한 수술후 이미지를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 임플란트 제조장치를 이용하여 임플란트를 제조하는 방법에 있어서 임플란트 시술 시뮬레이터를 생성하는 방법을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 임플란트를 제조하는 방법에 있어서 가상이미지와 수술후 이미지가 같은지 검사하는 단계를 상술하는 블록도이다.
도 7은 도 5에 도시된 임플란트 시술 시뮬레이터를 이용하여 임플란트를 제조하는 방법을 나타내는 블록도이다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 제조장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 환자의 시술전 이미지를 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 1을 이용하여 제조된 임플란트를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 환자에 도 3에 도시된 임플란트를 시술한 수술후 이미지를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 임플란트 제조장치는 환자 데이터 입력부(110), 정보처리장치(120), 정보저장부(130), 기대외모이미지 입력부(140), 영상표시부(150) 및 3D 프린터(160)를 포함한다.

환자 데이터 입력부(110)를 통하여 환자 데이터가 입력된다. 환자 데이터는 수술전 데이터, 수술후 데이터 및 임플란트 속성값을 포함한다.

수술전 데이터는 환자의 수술전 3D 카메라 이미지(10), 환자의 수술전 피부 데이터, 수술전 CT 또는 X-ray 이미지를 포함한다. 수술전 3D 카메라 이미지(10)는 환자의 수술전 외모를 3D 형상으로 변환한 이미지로서, 외형을 각각의 좌표에 따라서 변환한 3차원 데이터를 포함한다. 수술전 3D 카메라 이미지(10)는 수술전 환자의 외모 이미지를 나타낸다. 수술전 피부 데이터는 환자의 피부두께, 탄력성 등을 포함한다. 수술전 CT 또는 X-ray 이미지(골격 이미지)는 외모의 기본이 되는 골격부를 나타낸다. 골격부는 피부, 근육 등의 영향을 받지 않는 시뮬레이션의 기저부를 형성한다. 즉, 골격부는 시술전후 변화가 없기 때문에, 시뮬레이션의 경계조건을 형성한다.

수술후 데이터는 수술후 3D 카메라 이미지(110)를 포함한다. 수술후 3D 카메라 이미지(110)는 환자의 수술후 외모를 3D 형상으로 변환한 이미지로서, 수술후 외형을 각각의 좌표에 따라서 변환한 3차원 데이터를 포함한다. 수술후 3D 카메라 이미지는 수술후 환자의 외모 이미지에 대응된다.

임플란트 속성값은 삽입될 임플란트의 높이, 길이, 폭, 두께 등 물리적인 수치를 나타낸다. 본 실시예에서 임플란트의 강도가 피부에 비해 높기 때문에 임플란트 자체의 탄력성은 고려되지 않는다. 다른 실시예에서 임플란트의 강도가 피부와 큰 차이가 없는 경우에는 임플란트 자체의 탄력성도 추가적인 변수로 고려될 수 있다.

수술전 피부 데이터를 이용하여 임플란트가 삽입된 후의 수술후 3D 카메라 이미지(110)가 도출된다. 예를 들어, 코에 임플란트를 삽입하는 경우, 환자의 코의 중심선을 따라서 3개의 지점(102, 104, 106)의 데이터가 이용될 수 있다. 제1 지점의 피부두께가 1.0mm 이고 탄력성이 0.9이며 해당지점에서 임플란트의 두께가 1mm이고, 제2 지점의 피부두께가 1.2mm이고 탄력성이 0.9이며 해당지점에서 임플란트의 두께가 1.2mm이며, 제3 지점의 피부두께가 1.5mm이고 탄력성이 1.0이며 해당지점에서 임플란트의 두께가 1.5mm인 경우를 가정할 수 있다.

이 경우, 수술후 외모데이터는 각각의 지점에서 피부두께에 탄력성을 곱하여 임플란트의 두께를 더한 후에 다시 수술전 피부두께를 빼서 구해진다. 즉, 제1 지점의 경우 0.9mm {1.9mm(수술전 피부두께 1.0mm X 탄력성 0.9 + 임플란트 두께 1mm) - 수술전 피부두께 1.0mm} 만큼의 수술효과가 나타나고, 제2 지점의 경우 1.08mm {2.28mm(수술전 피부두께 1.2mm X 탄력성 0.9 + 임플란트 두께 1.2mm) - 수술전 피부두께 1.2mm} 만큼의 수술효과가 나타나며, 제3 지점의 경우 1.5mm {3.0mm(수술전 피부두께 1.5mm X 탄력성 1.0 + 임플란트 두께 1.5mm) - 수술전 피부두께 1.5mm} 만큼의 수술효과가 나타난다.

다른 실시예에서, 수술후 외모데이터는 FEM, FDM 등 다양한 수치해석방법이 이용될 수도 있다.

정보처리장치(120)는 수술전 데이터에 임플란트 속성값을 반영하여 가상 수술후 이미지를 생성한다. 또한 정보처리장치(120)는 가상 수술후 이미지와 수술후 데이터를 비교하여 임플란트 속성값의 보정값을 생성한다.

정보처리장치(120)는 수술전 데이터, 수술후 데이터, 보정값이 반영된 임플란트 속성값을 정보저장부(130)에 저장한다. 본 실시예에서, 정보처리장치(120)는 다양한 경우에 대응되는 환자 데이터를 이용하여 임플란트 시술 시뮬레이터를 생성한다. 임플란트 시술 시뮬레이터의 데이터는 정보저장부(130)에 저장된다.

기대외모이미지 입력부(140)는 수술을 하려는 환자가 기대하는 기대외모이미지를 입력받아서 정보처리장치(120)로 전달한다. 기대외모이미지는 환자가 기대하는 수술후 외모를 3D 형상으로 변환한 이미지로서, 각각의 좌표에 따라서 변환한 3차원 데이터를 포함한다.

정보처리장치(120)는 기대 외모이미지값을 입력받아 정보저장부(130)에 저장된 데이터와 비교하여 임플란트 주요 속성값을 도출하거나, 도출된 임플란트 주요 속성값을 보정하여 보정된 임플란트 주요 속성값을 생성한다. 정보처리장치(120)는 도출된 임플란트 주요 속성값을 가상 임플란트 삽입 시뮬레이션에 적용하여 가상 수술후 이미지를 생성한다.

정보처리장치(120)는 가상 임플란트 삽입 시뮬레이션에 의해 생성된 가상 수술후 이미지를 영상표시부(150)로 전송한다.

영상표시부(150)는 정보처리장치(120)에 의해 생성된 가상 수술후 이미지를 표시한다.

3D 프린터(160)는 정보처리장치(120)에 의해 생성된 임플란트 주요 속성값을 이용하여 임플란트를 프린트한다.

도 5는 도 1에 도시된 임플란트 제조장치를 이용하여 임플란트를 제조하는 방법에 있어서 임플란트 시술 시뮬레이터를 생성하는 방법을 나타내는 블록도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 임플란트 제조장치를 이용하여 임플란트를 제조하는 방법에 있어서, 먼저 임플란트 시술 시뮬레이터를 생성한다. 임플란트 시술 시뮬레이터는 다양한 경우에 따른 환자 데이터를 이용하여 생성된다.

임플란트 시술 시뮬레이터를 생성하기 위하여, 먼저 환자 데이터를 입력한다(S100). 환자 데이터는 환자 데이터 입력부(110)를 통하여 정보처리장치(120)에 입력된다. 본 실시예에서, 환자 데이터는 복수개의 데이터가 순서대로 입력된다.

이어서 입력된 환자 데이터를 분리한다(단계 S110). 보다 상세하게는, 입력된 환자 데이터를 분리하는 단계(S110)는 환자 데이터에서 수술후 3D 카메라 이미지를 추출하는 단계(S111), 환자 데이터에서 수술전 3D 카메라 이미지를 추출하는 단계(S112), 환자 데이터에서 수술전 피부데이터를 추출하는 단계(S113), 환자 데이터에서 수술전 CT 또는 X-레이 이미지를 추출하는 단계(S114), 및 환자 데이터에서 임플란트 속성값을 추출하는 단계(S115)를 포함한다.

본 실시예에서 정보처리장치(120)는 환자 데이터에서 수술후 3D 카메라 이미지(S111), 수술전 3D 카메라 이미지(10, S112), 수술전 피부 데이터(S113), 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S114), 및 임플란트 속성값(S115)을 각각 추출한다.

이후에, 수술전 3D 카메라 이미지(10, S112), 수술전 피부 데이터(S113), 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S114), 및 임플란트 속성값(S115)을 임플란트 시술 시뮬레이터에 적용한다(S120). 정보처리장치(120)는 이전 단계에서 추출된 수술전 3D 카메라 이미지(10, S112), 수술전 피부 데이터(S113), 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S114), 및 임플란트 속성값(S115)을 인가받는다.

계속해서, 임플란트가 삽입된 상태를 반영한 가상 수술후 이미지(110)를 생성한다(S130). 정보처리장치(120)는 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S114)를 통하여 구한 골격이미지를 경계조건으로 하여, 수술전 3D 카메라 이미지(10, S112)에 수술전 피부 데이터(S113)와 임플란트 속성값(S115)을 반영하는 작업을 수행한다. 본 실시예에서 가상 수술후 이미지(110)는 환자의 얼굴영상 중 수술부위 뿐만 아니라 주변의 충분히 넓은 영역에 대하여 수행된다. 예를 들어, 수술부위 면적의 3배 내지 9배 영역에 대하여 수행될 수 있다. 바람직하게는 모든 얼굴부위에 대하여 가상 수술후 이미지(110)를 생성하는 단계가 수행될 수 있다. 가상 수술후 이미지(110)를 생성하는 방법은 각 지점별로 수행되며, 도 2 내지 도 4에 도시된 방법과 동일하므로 중복되므로 자세한 설명은 생략한다.

이어서 단계 S130에서 수행된 가상 수술후 이미지(110)가 환자 데이터에서 분리된 수술후 3D 카메라 이미지(S111)와 동일한지 검사한다(S140). 본 실시예에서, 가상 수술후 이미지(110)는 단계 S120 및 단계 S130)에 의해 구해진 가상이미지이며, 수술후 3D 카메라 이미지(S111)는 실제 수술후 환자의 외모를 3D 데이터 형태로 변형한 이미지이다.

도 6은 도 5에 도시된 가상 이미지와 수술후 이미지가 같은지 검사하는 단계를 상술하는 블록도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 가상 수술후 이미지(110)가 환자 데이터에서 분리된 수술후 3D 카메라 이미지(S111)와 동일한지 검사하는 단계(S140)는, 각 지점별로 위치값의 차이를 구하는 단계(S141), 수술부위에 인접하는 위치값의 차이에 가중치를 부여하는 단계(S142), 가중치가 부여된 위치값의 차이를 종합하여 최종적인 차이값을 구하는 단계(S143)를 포함한다.

각 지점별로 위치값의 차이를 구하는 단계(S141)는 정보처리장치(120)에 의해 수행되며, 가상 수술후 이미지(110)의 각 지점과 환자 데이터에서 분리된 수술후 3D 카메라 이미지(S111)의 각 지점 사이의 직선거리를 각 지점별로 정리하여 데이터로 저장한다.

수술부위에 인접하는 위치값의 차이에 가중치를 부여하는 단계(S142)는, 정보처리장치(120)를 이용하여 가상 수술후 이미지(110)와 수술후 3D 카메라 이미지(S111) 사이의 차이를 보다 명확히 하기 위하여, 수술부위 또는 수술부위에 가까운 위치값에만 가중치를 곱한다.

가중치가 부여된 위치값의 차이를 종합하여 최종적인 차이값을 구하는 단계(S143)는, 정보처리장치를 이용하여 가중치가 부여된 위치값의 차이를 모두 더하여 최종적인 차이값을 구한다. 최종적인 차이값은 가상 수술후 이미지(110)와 수술후 3D 카메라 이미지(S111) 사이의 차이가 클수록 높은 값을 갖는다. 특히, 가중치로 인하여 수술부위에서 가상 수술후 이미지(110)와 수술후 3D 카메라 이미지(S111) 사이의 차이가 클수록 확연히 높은 값을 갖는다.

가상 수술후 이미지(110)와 수술후 3D 카메라 이미지(S111)를 단순비교하는 경우, 영상 자체에서 어떤 차이점이 있는지 확인하기 어렵다. 특히 3D 이미지의 경우 보는 각도에 따라 느껴지는 이미지가 다르기 때문에 차이점을 확인하기 어렵다. 그러나 본 발명과 같이, 수술부위에 가중치를 부여한 차이값을 종합하여 비교하면 육안으로 확인이 어려운 미세한 차이점을 수치적으로 확인할 수 있다.

도 1 내지 도 5를 다시 참조하면, 차이값이 소정의 임계점을 넘는 경우, 임플란트 속성값을 보정하는 보정값을 생성한다(S150). 정보처리장치(120)는 각 지점별 차이값에 따라 임플란트 속성값을 보정한다. 예를 들어, 제1 지점(102)의 높이가 0.1mm초과된 경우, 제1 지점(120)에 대응되는 임플란트(100)의 두께를 0.1mm만큼 감소시킨다. 같은 방식으로 임계점을 넘는 임플란트(100)의 각 지점에 대해서 보정값을 반영한다.

이어서 생성된 보정값이 반영된 임플란트 속성값을 새로운 임플란트 속성값(S115)으로 하여 임플란트 시술 시뮬레이터를 수행하는 단계(S120)로 되돌아간다.

이후에 수술후 3D 카메라 이미지(S111)와 수술전 3D 카메라 이미지(S112)를 비교하여, 변화된 외모 이미지 변화값을 측정한다(S160). 정보처리장치(120)는 각 지점별로 수술후 3D 카메라 이미지(S111)와 수술전 3D 카메라 이미지(S112)를 비교하여 외모 이미지 변화값을 측정한다.

계속해서, 단계S160에서 구해진 외모 이미지 변화값에 수술전 피부데이터(S113), 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S114), 보정값이 반영된 임플란트 속성값을 결합하여, 임플란트 시술 시뮬레이터를 업데이트한다(S170). 정보처리장치(120)는 외모 이미지 변화값(S160), 수술전 피부데이터(S113), 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S114), 보정값이 반영된 임플란트 속성값을 이용하여 정보저장부(130) 내의 데이터를 업데이트한다. 이때, 가상 이미지와 수술후 이미지가 동일하여 보정값을 생성할 필요가 없는 경우에는, 외모 이미지 변화값(S160), 수술전 피부데이터(S113), 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S114), 보정하지 않은 임플란트 속성값(S115)이 정보저장부(130)에 저장된다.

이어서, 환자데이터가 마지막 환자의 데이터인지 검토한다(S180). 만일 환자데이터가 마지막 환자의 데이터가 아니라면, 단계 S100으로 되돌아가서 새로운 환자 데이터를 재입력받는다. 만일 환자데이터가 마지막 환자의 데이터라면, 임플란트 시술 시뮬레이터가 완성된다.

도 7은 도 5에 도시된 임플란트 시술 시뮬레이터를 이용하여 임플란트를 제조하는 방법을 나타내는 블록도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 도 4에 도시된 임플란트 시술 시뮬레이터를 이용하여 임플란트를 제조하는 방법에 있어서, 먼저 수술전 데이터를 입력한다(S200). 수술전 데이터는 수술전 3D 카메라 이미지(도 5의 S112), 수술전 피부 데이터(도 5의 S113), 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(도 5의 S114)를 포함한다. 본 실시에에서 수술전 데이터는 환자 데이터 입력부(110)를 통하여 정보처리장치(120)로 입력된다.

이어서 수술전 데이터를 분리한다(S210). 보다 상세하게는, 수술전 데이터를 분리하는 단계(S210)는, 수술전 데이터에서 수술전 피부 데이터를 추출하는 단계(S211), 수술전 데이터에서 수술전 3D 카메라 이미지를 추출하는 단계(S212), 수술전 데이터에서 수술전 CT 또는 X-레이 이미지를 추출하는 단계(S213)을 포함한다.

본 실시예에서 정보처리장치(120)는 수술전 데이터에서 수술전 피부 데이터(S211), 수술전 3D 카메라 이미지(S212), 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S213)를 각각 추출한다.

이후에 기대 외모이미지값을 입력한다(S220). 본 실시예에서, 기대 외모이미지값은 기대외모이미지 입력부(140)를 통하여 정보처리장치(120)로 입력된다. 기대외모이미지는 환자가 원하는 수술후 이미지를 나타내는 것으로, 기대 외모이미지값은 기대외모이미지를 3차원으로 변환한 데이터이다.

계속해서 수술전 피부 데이터(S211), 수술전 3D 카메라 이미지(S212), 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S213), 단계 S220에서 구해진 기대 외모이미지값을 임플란트 시술 시뮬레이션에 적용하여(S230), 임플란트 주요 속성값을 도출한다(S240).

본 실시예에서, 임플란트 시술 시뮬레이션은, 수술전 기본 모형을 표시하는 뷰어(도시되지 않음) 및 수술후 모형변화를 나타내는 시뮬레이터(도시되지 않음)를 포함한다. 정보처리장치(120)는 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S213)를 기본 경계조건으로 설정하여, 기대외모이미지 입력부(140)를 통하여 입력된 기대 외모이미지값과 수술전 3D 카메라 이미지(S212)를 비교하고, 수술전 피부 데이터(S211)를 추가로 적용하여 임플란트 시술 시뮬레이션을 실시하여(S230) 임플란트 주요 속성값을 도출한다(S240). 임플란트 시술 시뮬레이션(S230)은 도 5에 도시된 임플란트 시술 시뮬레이터를 이용하여 실시된다.

이어서 단계 S240에서 도출된 임플란트 주요 속성값을 도 5에 도시된 임플란트 삽입 시뮬레이터에 적용하여 가상 수술후 이미지를 생성한다(S250). 본 실시예에서 정보처리장치(120)가 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(S213)를 기본 경계조건으로 하여 수술전 3D 카메라 이미지(S212)에 단계 S240에서 도출된 임플란트 주요 속성값를 더하고, 이후 수술전 피부 데이터(S211)를 이용하여 보정하여 가상 수술후 이미지를 생성한다. 예를 들어, 가상 수술후 이미지를 생성하는 방법은 도 2 내지 도 4에 도시된 방법과 동일할 수 있다.

이후에 단계 S250에서 생성된 가상 수술후 이미지를 입력된 기대 외모이미지값(S220)과 비교하여 제대로 출력되었는지 검토한다(S260). 예를 들어, 상기 제대로 출력되었는지 검토하는 단계(S260)는 도 6에 도시된 단계들을 포함할 수 있다.

만일 단계 S260에서 검토된 결과가 소정의 임계치를 넘는 경우, 임계치를 넘는 가상 수술후 이미지의 지점들에 대해서 임플란트 주요 속성값을 보정한다(S270). 임플란트 주요 속성값을 보정하는 방법은 도 5의 단계 S150과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 보정된 임플란트 주요 속성값은 가상 임플란트 삽입 시뮬레이션에 다시 적용된다(S250).

만일 단계 S260에서 검토된 결과가 소정의 임계치 내에 있는 경우, 임플란트 3D 프린팅 이미지를 생성한다(S280). 본 실시예에서 정보처리장치(120)는 임플란트 주요 속성값을 반영하여 임플란트 3D 프린팅 이미지를 생성한다.

이후에 생성된 임플란트 3D 프린팅 이미지를 이용하여 임플란트 3D 프린팅을 수행한다(S290). 본 실시예에서, 정보처리장치(120)는 임플란트 3D 프린팅 이미지를 3D 프린터(160)에 전송하여 임플란트(100)를 제작한다.

계속해서 제작된 임플란트(100)를 실제 환자에게 시술한다(S300).

이후 환자의 수술후 3D 카메라 이미지를 새로운 환자 데이터로 생성하여 정보저장부(130)를 업데이트한다(S310).

상기와 같은 본 실시예에 따르면, 수술전 CT 또는 X-레이 이미지(골격이미지)에 수술전 3D 카메라 이미지와 수술후 3D 카메라 이미지를 비교한 값에 수술전 피부 데이터를 보정하여, 환자에게 적합한 임플란트 속성값을 용이하게 구할 수 있다. 또한 다양한 환자의 시술전후 데이터를 이용하여 임플란트 시술 시뮬레이터의 정확도가 향상된다. 더욱이, 수술전후 3D 이미지를 비교하는 과정에서, 수술부위에 가중치를 부여한 차이값을 종합하여 비교함으로써 육안으로 확인이 어려운 미세한 차이점을 수치적으로 확인할 수 있다.

본 발명의 임플란트 제조방법은 외과수술, 특히 성형외과 수술에 적용될 수 있는 산업상 이용가능성이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10 : 시술전 이미지 100 : 임플란트
102 : 제1 지점 104 : 제2 지점
106 : 제3 지점 110 : 시술후 이미지
115 : 환자 데이터 입력부 120 : 정보처리장치
130 : 정보저장부 140 : 기대외모이미지 입력부
150 : 영상 표시부 160 : 3D 프린터

Claims

환자 데이터 입력부, 상기 환자 데이터 입력부로부터 인가받은 환자데이터를 처리하여 임플란트 속성값을 생성하는 임플란트 시술 시뮬레이터를 구비한 정보처리장치, 상기 정보처리장치로부터 상기 임플란트 속성값을 인가받아 임플란트를 제조하는 3D 프린터를 포함하는 임플란트 제조장치에 있어서,
환자 데이터에서 수술전 데이터를 분리하여 수술전 피부 데이터, 수술전 3D 카메라 이미지 및 수술전 골격이미지를 추출하는 단계;
기대 외모이미지값, 상기 수술전 피부 데이터, 상기 수술전 3D 카메라 이미지 및 상기 수술전 골격이미지를 상기 임플란트 시술 시뮬레이터에 적용하여, 상기 임플란트 속성값을 도출하는 단계;
상기 임플란트 시술 시뮬레이터를 이용하여 상기 임플란트 속성값을 갖는 가상 임플란트를 삽입하는 시뮬레이션을 실시하여 가상 수술후 이미지를 생성하는 단계;
상기 기대 외모이미지값과 상기 가상 수술후 이미지를 비교하여 상기 임플란트 속성값을 보정하여 보정된 임플란트 속성값을 도출하는 단계; 및
상기 보정된 임플란트 속성값을 이용하여 임플란트를 3D 프린팅하는 단계를 포함하는 임플란트 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 환자 데이터에서 수술후 3D 카메라 이미지, 상기 수술전 3D 카메라 이미지, 상기 수술전 피부 데이터, 상기 수술전 골격이미지 및 상기 임플란트 속성값을 도출하는 단계;
상기 수술전 3D 카메라 이미지, 상기 수술전 피부 데이터, 상기 수술전 골격이미지 및 상기 임플란트 속성값을 이용하여 가상 수술후 이미지를 생성하는 단계;
상기 가상 수술후 이미지를 상기 수술후 3D 카메라 이미지와 비교하는 단계;
상기 수술후 3D 카메라 이미지와 상기 수술후 3D 카메라 이미지를 비교하여 외모 이미지 변화값을 생성하는 단계; 및
상기 가상 수술후 이미지가 상기 수술후 3D 카메라 이미지와 다른 경우 상기 임플란트 속성값을 보정하여 상기 가상 수술후 이미지를 생성하는 단계로 되돌아가고, 상기 가상 수술후 이미지가 상기 수술후 3D 카메라 이미지와 같은 경우 상기 외모 이미지 변화값 및 상기 임플란트 속성값으로 상기 임플란트 시술 시뮬레이터를 업데이트 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 수술전 3D 카메라 이미지, 상기 수술전 피부 데이터, 상기 수술전 골격이미지 및 상기 임플란트 속성값을 이용하여 가상 수술후 이미지를 생성하는 단계는, 상기 수술전 골격이미지를 기본 경계조건으로 하여, 상기 임플란트 속성값을 추가하고 상기 수술전 3D 카메라 이미지에 상기 수술전 피부 데이터를 반영한 값을 반영하는 것을 특징으로 하는 임플란트 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 가상 수술후 이미지를 상기 수술후 3D 카메라 이미지와 비교하는 단계는 상기 가상 수술후 이미지와 상기 수술후 3D 카메라 이미지의 각 지점별 거리를 종합하여 계산하되, 수술부위에 가중치를 두는 것을 특징으로 하는 임플란트 제조방법.