KR101984703B1

KR101984703B1 - 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101984703B1
Application number: KR1020170103067A
Authority: KR
Inventors: 김건희; 김형균; 이병수; 김원래; 함민지; 이창우
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2019-05-31
Also published as: KR20190018287A

Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 기존뼈와 인공뼈의 결합 부위에 유연한 메쉬구조가 구비되어, 나사의 크기 변경 또는 나사의 고정 위치 변경이 용이하므로, 수술 시간이 단축되고, 수술 중 기존뼈와 인공뼈의 결합 위치 조절이 용이한 인공 골 구조체를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체는, 하나 이상의 레이어가 적층되어 형성되는 골본체; 및 하나 이상의 레이어가 적층되어 형성되고, 피대상체의 뼈인 기존골과 연결되는 상기 골본체의 일 부위에 형성되며, 상기 기존골과 결합하는 메쉬구조부;를 포함한다.

Description

유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체 및 이의 제조방법 {ARTIFICIAL BONE HAVING FLEXIBLE MESH STRUCTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기존뼈와 인공뼈의 결합 부위에 유연한 메쉬구조가 구비되어, 나사의 크기 변경 또는 나사의 고정 위치 변경이 용이하므로, 수술 시간이 단축되고, 수술 중 기존뼈와 인공뼈의 결합 위치 조절이 용이한 인공 골 구조체에 관한 것이다.

인공뼈는 골절된 부위를 고정하여 치유시키기 위한 의도에서 발전되었으며, 합금들의 개발과 설계 및 외과 기술의 발달로 금속핀, 접골용 금속판, 나사 골수정 등, 다양한 체내외 고정물이 개발되었다. 부식, 마모, 헐거워짐 또는 매식체 파괴에 따른 재수술의 경우도 있으나 생체 적합성이 우수한 바이오 세라믹스, 복합재료 등의 연구로 거의 반영구적으로 사용 가능한 인공뼈가 개발 중에 있다.

그리고, 최근에는, 3D 프린터로 인공뼈를 제조하는 기술이 활발히 연구 및 개발되고 있고, 3D프린터로 만든 인공 뼈는 '초탄성뼈(hyper-elastic bone)'로, 성장 인자를 투여하지 않아도 뼈의 재생을 가능하게 하는 것 외에 쉽고 빠르게 이식할 수 있는 강도와 탄성을 지니고 있다.

종래기술의 인공뼈는, 수술 중 의료진의 의견에 따라 기존의 인공뼈에 구비된 별도의 나사 고정의 크기와 위치를 다수 회 변경하는 문제점이 있으며, 제작된 인공뼈를 기존뼈와 결합 시, 고정이 견고하지 못한다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1707644호(발명의 명칭: 3D 프린터를 이용한 두개골 임플란트 제작방법)에서는, 환자의 두개골에 대한 컴퓨터단층촬영(CT) 정보를 획득하는 단계; 상기 CT 촬영 정보를 이미지 설계 프로그램으로 변환하여 두개골 이미지를 생성하는 단계; 상기 이미지 설계 프로그램으로 변환된 두개골 이미지 중, 정상 부위의 이미지를 바탕으로 결손 부위에 대한 이미지를 생성하는 단계; 3D 프린터를 통해 레이저를 이용하여 금속을 녹이며 적층식으로 붙이는 방식으로, 상기 결손 부위의 이미지에 해당하는 티타늄(titanium) 재질의 임플란트를 직접 제작하는 단계; 상기 생성된 두개골 이미지를 바탕으로 3D 프린터로 환자의 두개골 모형을 제작하는 단계; 및 상기 환자의 두개골 모형에 상기 제작된 임플란트를 결합하여 검증하는 단계를 포함하는 두개골 임플란트 제작방법이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 제10-1707644호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기존뼈와 인공뼈의 결합 시, 별도로 나사의 크기 변경 또는 나사의 고정 위치 변경을 하지 않고서도 용이하게 기존뼈와 인공뼈의 결합을 수행하는 것이다.

그리고, 본 발명의 목적은, 기존뼈와 인공뼈 결합에 대한 오차를 최소화하여, 기존뼈와 인공뼈의 결합 고정이 견고하도록 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 하나 이상의 레이어가 적층되어 형성되는 골본체; 및 하나 이상의 레이어가 적층되어 형성되고, 피대상체의 뼈인 기존골과 연결되는 상기 골본체의 일 부위에 형성되며, 상기 기존골과 결합하는 메쉬구조부;를 포함하고, 상기 메쉬구조부의 형상이 변형되어, 상기 메쉬구조부가 상기 기존골에 밀착되어 결합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 메쉬구조부와 상기 기존골은, 상기 메쉬구조부를 통과하는 나사에 의해 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 메쉬구조부는, 다각형 형상 또는 원형 형상의 메쉬 구조를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 메쉬구조부를 형성하는 메쉬라인의 단면은, 다각형 형상 또는 원형 형상을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 골본체와 연결되는 메쉬라인 일단의 단면적과 비교하여 메쉬라인 타단의 단면적이 더 작을 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 메쉬라인의 단면적은, 0.1 내지 100 mm²일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 골본체 및 상기 메쉬구조부는, 알루미늄 합금 또는 티타늄 합금으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 골본체는 내부에 다공성 구조를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 골본체의 일 부위에 마커가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 메쉬구조부와 상기 기존골의 결합 시, 상기 메쉬구조부에 본 칩 또는 골 대체재가 공급될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 골본체 및 상기 메쉬구조부는, 금속분말을 이용한 3D 프린팅 기술에 의해 형성될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, i) 상기 기존골의 3D 이미지를 획득하는 단계; ii) 상기 기존골의 3D 이미지를 분석하여, 상기 기존골의 결손 부위인 이식 부위에 대한 이미지인 이식부위 이미지를 획득하는 단계; iii) 금속분말을 용융 및 경화하여 적층시키는 방식의 3D 프린터를 이용하여, 상기 이식부위 이미지에 해당하는 형상으로 상기 골본체 및 상기 메쉬구조부를 형성하는 단계; 및 iv) 상기 골본체 및 상기 메쉬구조부의 3D 이미지와 상기 기존골의 3D 이미지를 상호 비교하는 단계;를 포함한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, i) 상기 피대상체에 대한 수술 중, 상기 기존골에서 결손된 부위인 이식 부위에 상기 골본체와 상기 메쉬구조부를 위치시키는 단계; ii) 상기 이식 부위와 상기 골본체가 견고하게 결합하도록 상기 골본체의 위치를 조정하는 단계; iii) 상기 메쉬구조부의 형상을 변형시켜, 상기 메쉬구조부와 상기 기존골을 밀착시키는 단계; 및 iv) 나사를 이용하여 상기 메쉬구조부와 상기 기존골을 결합시키는 단계;를 포함한다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 기존뼈와 인공뼈의 결합 부위에 유연한 메쉬구조가 구비되어, 나사의 크기 변경 또는 나사의 고정 위치 변경이 용이하므로, 수술 시간이 단축되고, 수술 중 기존뼈와 인공뼈의 결합 위치 조절이 용이하다는 것이다.

그리고, 본 발명의 효과는, 기존뼈와 인공뼈의 결합 부위에 유연한 메쉬구조가 구비되어, 수술 중 메쉬구조에서 불필요한 영역을 절단 가능하고, 필요한 곳에 자유롭게 나사를 체결 가능하다는 것이다. 또한, 메쉬구조와 기존뼈의 접촉 면적이 증대되어, 영구 식립되는 인공뼈의 고정에 유리하다는 것이다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래기술의 인공 골 구조체에 대한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 인공 골 구조체에 대한 정면도 및 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 인공 골 구조체에 대한 정면도 및 확대도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 인공 골 구조체에 대한 평면도 및 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 인공 골 구조체에 대한 평면도 및 확대도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래기술의 인공 골 구조체에 대한 모식도이다. 도 1의 (a)는 대퇴골에 이식되는 종래기술의 인공 골 구조체를 나타낸 것이고, 도 2의 (b)는 두개골에 이식되는 종래기술의 인공 골 구조체를 나타낸 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래기술의 인공 골 구조체는 골본체(2)와 상기의 골본체(2)를 기존골(1)과 연결하는 체결부(3)를 구비하고, 체결부(3)와 기존골(1)을 나사 결합하여 골본체(2)와 기존골(1)을 연결한다. 그런데, 이와 같이, 골본체(2)의 일 부위에 형성되어 기존골(1)과 결합하는 체결부(3)를 형성하는 경우, 수술 중에 의료진의 의견에 따라 체결부(3)의 위치가 조정될 수 있음에도 이에 대응하지 못하고, 체결부(3)에 형성된 홀과 다른 크기의 나사를 사용하지 못한다는 문제가 있다.

그리고, 상기와 같은 체결부(3)에 의해 골본체(2)와 기존골(1)의 연결 시, 골본체(2)와 기본골(1)의 결합 고정이 견고하지 못하다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 인공 골 구조체에 대한 정면도 및 확대도이고, 도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 인공 골 구조체에 대한 정면도 및 확대도이며, 도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 인공 골 구조체에 대한 평면도 및 확대도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 인공 골 구조체에 대한 평면도 및 확대도이다.

여기서, 도 2 및 도 3은, 본 발명의 인공 골 구조체가 기존골(10)인 대퇴골의 결손 부위에 이식되는 사항을 나타낸 것이다. 그리고, 도 4 및 도 5는, 본 발명의 인공 골 구조체가 기존골(10)인 두개골의 결손 부위에 이식되는 사항을 나타낸 것이다.

도 2 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 인공 골 구조체는, 하나 이상의 레이어가 적층되어 형성되는 골본체(200); 및 하나 이상의 레이어가 적층되어 형성되고, 피대상체의 뼈인 기존골(10)과 연결되는 골본체(200)의 일 부위에 형성되며, 기존골(10)과 결합하는 메쉬구조부(100);를 포함하고, 메쉬구조부(100)의 형상이 변형되어, 메쉬구조부(100)가 기존골(10)에 밀착되어 결합할 수 있다.

골본체(200) 및 메쉬구조부(100)는, 금속분말을 이용한 3D 프린팅 기술에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 인공 골 구조체는 3D 프린터를 이용하여 제조되며, 금속분말을 이용하여 금속으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 골본체(200) 및 메쉬구조부(100)는, 알루미늄(Al) 합금 또는 티타늄(Ti) 합금으로 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 인공 골 구조체는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 인공 골 구조체는, 티타늄 또는 티타늄 합금으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 본 발명의 인공 골 구조체가 상기와 같은 금속으로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 금속 또는 비금속 물질로도 형성될 수 있다.

메쉬구조부(100)와 기존골(10)은, 메쉬구조부(100)를 통과하는 나사에 의해 결합될 수 있다.

메쉬구조부(100)는 복수 개의 메쉬라인(110)이 결합되어 형성되며, 이 때 각각의 메쉬라인(110) 간격의 형성에 의해, 메쉬구조부(100)에 복수 개의 타공부(120)가 형성되고, 복수 개의 타공부(120) 중 하나 이상의 타공부(120)에 나사가 통과하여 기존골(10)과 결합함으로써, 메쉬구조부(100)가 기존골(10)과 결합될 수 있다.

상기와 같이, 골본체(200)와 기존골(10)의 결합을 위해 메쉬구조부(100)가 구비되어, 나사의 크기 변경 또는 나사의 고정 위치 변경이 용이하므로, 수술 시간이 단축되고, 수술 중 본 발명의 인공 골 구조체와 기존골(10)의 결합 위치 조절이 용이할 수 있다.

메쉬구조부(100)는, 다각형 형상 또는 원형 형상의 메쉬 구조를 구비할 수 있다.

여기서, 메쉬 구조는 복수 개의 메쉬라인(110)이 결합하여 메쉬구조부(100)를 형성 시, 메쉬라인(110)의 결합 형상에 의해 메쉬 구조가 결정되며, 구체적으로, 도 2 및 도 4에서 보는 바와 같이 메쉬라인(110)이 결합하면 사각형의 메쉬 구조가 형성되고, 도 3 및 도 5에서 보는 바와 같이 메쉬라인(110)이 결합하면 육각형의 메쉬 구조가 형성될 수 있다. 그리고, 도시되지는 않았으나, 원형 형상의 메쉬 구조가 형성될 수도 있다.

메쉬구조부(100)를 형성하는 메쉬라인(110)의 단면은, 다각형 형상 또는 원형 형상을 구비할 수 있다.

본 발명의 인공 골 구조체를 기존골(10)에 이식하는 수술 중, 메쉬구조부(100)의 형상 변형이 수행되어 각 메쉬라인(110)의 길이 변화가 발생할 수 있다.

이 때, 메쉬라인(110)의 단면이 정사각형, 정육각형 등과 같은 정다각형이거나 원형인 경우, 각 메쉬라인(110)의 길이 변화에 따른 단면 형상의 감소 변화를 예측하는 데 용이할 수 있다.

다만, 메쉬라인(110)의 단면은 상기와 같이 한정되는 것은 아니며, 메쉬라인(110)의 단면은 정다각형이 아닌 다각형 또는 타원형으로 형성될 수도 있다.

그리고, 기존골(10)과 접촉하는 메쉬구조부(100)의 접촉부위에 포함되는 메쉬라인(110)에서, 기존골(10)과 접촉하는 하부면을 상부면에 비해 상대적으로 표면적이 크게 형성하여, 형성 변형에 적합한 메쉬라인(110)의 단면적을 구현하면서, 각 메쉬라인(110)과 기존골(10)의 밀착 면적을 증대시켜 기존골(10)과 메쉬구조부(100)의 결합력을 증대시킬 수 있다.

골본체(200)와 연결되는 메쉬라인 일단(111)의 단면적과 비교하여 메쉬라인 타단(112)의 단면적이 더 작을 수 있다.

도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 메쉬라인(110)의 일단인 메쉬라인 일단(111)은 골본체(200)의 가장자리 부위와 연결되고, 메쉬라인(110)의 타단인 메쉬라인 타단(112)은 기존골(10)의 가장자리 부위에 연결될 수 있다.

메쉬라인 일단(111)은 골본체(200)와 결합하기에 충분한 크기의 결합력을 구비할 수 있다. 메쉬라인 일단(111)과 골본체(200)의 결합력은, 본 발명의 인공 골 구조체의 이식 부위에 따라 변경될 수 있다.

그리고, 기존골(10)과의 밀착력을 최대화하기 위해, 기존골(10)과 접촉하는 메쉬구조부(100)의 접촉부위는 형상 변형이 용이할 수 있고, 이와 같은 형상 변형의 용이성을 위해 메쉬구조부(100)의 접촉부위에 포함되는 메쉬라인 타단(112)의 단면적은 메쉬라인 일단(111)의 단면적 보다 작을 수 있다. 즉, 메쉬라인 타단(112) 방향의 메쉬라인(110) 일 부위는 형상 변형이 용이한 단면적을 구비할 수 있다.

상기와 같은 단면적의 변화는, 메쉬라인 일단(111)으로부터 메쉬라인 타단(112)의 방향으로 점차적으로 변화할 수 있다. 또는, 메쉬라인 일단(111)으로부터 메쉬라인 타단(112)으로의 방향에 대해, 메쉬라인(110)의 각 구간별로 단면적이 변화하는 방식으로 형성될 수도 있다.

메쉬라인(110)의 단면적은, 0.1 내지 100 mm²일 수 있다.

상기된 바와 같이, 메쉬라인(110)의 단면적은 메쉬라인(110)의 각 부위별로 상이할 수 있다. 그리고, 그 범위는 0.1 내지 100 제곱밀리미터(mm²)일 수 있다.

메쉬라인(110)의 단면적이 0.1 제곱밀리미터(mm²) 미만인 경우, 메쉬구조부(100)의 형상 변형 중 메쉬라인(110)의 절단으로 메쉬구조부(100)에 손상이 발생할 수 있다. 그리고, 메쉬구조부(100)의 단면적이 100 제곱밀리미터(mm²) 초과인 경우, 수술 중 메쉬라인(110)을 절단하는데 용이하지 않을 수 있다.

상기와 같이, 메쉬구조부(100)와 기존골(10)의 밀착력을 최대화하는 경우, 기존골(10)과 본 발명의 인공 골 구조체의 결합력이 증대되고 정밀한 고정이 가능하여, 기존골(10)과 결합하는 인공 골 구조체의 영구 식립에 매우 유리할 수 있다.

그리고, 상기와 같이, 골본체(200)와 기존골(10) 사이에 유연한 메쉬구조부(100)가 형성되어, 수술 중 메쉬구조부(100)에서 불필요한 영역을 절단 가능하고, 메쉬구조부(100)의 임의 위치에 자유롭게 나사 체결이 가능할 수 있다.

골본체(200)는 내부에 다공성 구조를 구비할 수 있다. 다공성 구조는, 복수 개의 중공부가 형성된 벌집 구조를 포함할 수 있다.

이에 따라, 골본체(200)와 기존골(10)의 생착률을 향상시킬 뿐만 아니라, 골본체(200)와 기존골(10) 주위의 생체조직인 피부, 근육 등과 골본체(200)의 생착률을 향상시킬 수 있다. 또한, 요구되는 강도를 구비하면서도 가벼운 골본체(200)를 제조할 수 있다.

골본체(200)의 일 부위에 마커(210)가 형성될 수 있다. 마커(210)는 X-ray촬영 등에 있어서 골본체(200)의 위치 파악을 용이하게 함과 동시에, 골본체(200)와 메쉬구조부(100)의 경계선 인접 부위에 위치하여, 골본체(200)의 가장자리 위치를 파악하도록 할 수 있다.

마커(210)는 골본체(200)와 상이한 재료로 형성될 수 있으며, 기존골(10)과 인접한 골본체(200)의 가장자리 부위를 따라 형성되는 띠 형상의 일 부위에 해당하는 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

마커(210)는, 알루미늄, 티타늄, 알루미늄 합금, 티타늄 합금, 스테인리스 스틸 등으로 형성될 수 있다.

마커(210)에 의해 이식 부위에 대한 재수술 시, 골본체(200) 및 메쉬구조부(100)에 대한 위치 파악이 용이할 수 있다.

골본체(200) 및 메쉬구조부(100)의 형성 후, 골본체(200) 및 메쉬구조부(100)에 대해 열처리가 수행될 수 있다.

금속 또는 금속 합금으로 형성되는 골본체(200) 및 메쉬구조부(100)에 대해 열처리를 수행하여, 골본체(200)가 기존골(10)과 동일 유사한 강도를 구비하도록 하고, 메쉬구조부(100)가 기존골(10)과의 결합력을 최대화하면서 형성 변형이 가능한 연성을 구비하도록 할 수 있다.

메쉬구조부(100)와 기존골(10)의 결합 시, 메쉬구조부(100)에 본 칩(bone chip) 또는 골 대체재가 공급될 수 있다.

메쉬구조부(100)에 본 칩(bone chip) 또는 골 대체재가 공급되어, 메쉬구조부(100)와 기존골(10)의 결합력을 증대시키고, 메쉬구조부(100) 주위의 생체조직과 메쉬구조부(100)의 생착률을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 인공 골 구조체를 이용한 인공 골 이식 시스템을 구축할 수 있다.

구체적으로, 3D 프린터와 로봇을 이용하며, 시스템제어부로부터 골본체(200)와 메쉬구조부(100)에 대한 정보를 전달 받은 3D프린터가 골본체(200)와 메쉬구조부(100)를 생성하고, 로봇이 생성된 본 발명의 인공 골 구조체를 수술 부위로 이송하여, 로봇에 의해 수술이 수행되는 인공 골 시스템이 구축될 수 있다.

이하, 본 발명의 인공 골 구조체의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

첫째 단계에서, 기존골(10)의 3D 이미지를 획득할 수 있다.

둘째 단계에서, 기존골(10)의 3D 이미지를 분석하여, 기존골(10)의 결손 부위인 이식 부위에 대한 이미지인 이식부위 이미지를 획득할 수 있다.

셋째 단계에서, 금속분말을 용융 및 경화하여 적층시키는 방식의 3D 프린터를 이용하여, 이식부위 이미지에 해당하는 형상으로 골본체(200) 및 메쉬구조부(100)를 형성할 수 있다.

넷째 단계에서, 골본체(200) 및 메쉬구조부(100)의 3D 이미지와 기존골(10)의 3D 이미지를 상호 비교할 수 있다. 이러한 상호 비교에 의해, 생성된 골본체(200) 및 메쉬구조부(100)의 결함 여부를 파악할 수 있다.

이하, 본 발명의 인공 골 구조체의 이식방법에 대해 설명하기로 한다.

첫째 단계에서, 피대상체에 대한 수술 중, 기존골(10)에서 결손된 부위인 이식 부위에 골본체(200)와 메쉬구조부(100)를 위치시킬 수 있다.

여기서, 피대상체는, 사람 또는 동물일 수 있다.

둘째 단계에서, 이식 부위와 골본체(200)가 견고하게 결합하도록 골본체(200)의 위치를 조정할 수 있다.

셋째 단계에서, 메쉬구조부(100)의 형상을 변형시켜, 메쉬구조부(100)와 기존골(10)을 밀착시킬 수 있다.

이 때, 메쉬구조부(100)에서 불필요한 부위를 절단할 수 있고, 메쉬구조부(100)의 형상 또는 면적을 변형시킬 수 있다.

넷째 단계에서, 나사를 이용하여 메쉬구조부(100)와 기존골(10)을 결합시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 기존골
2 : 골본체
3 : 체결부
10 : 기존골
100 : 메쉬구조부
110 : 메쉬라인
111 : 메쉬라인 일단
112 : 메쉬라인 타단
120 : 타공부
200 : 골본체
210 : 마커

Claims

하나 이상의 레이어가 적층되어 형성되는 골본체; 및
하나 이상의 레이어가 적층되어 형성되고, 피대상체의 뼈인 기존골과 연결되는 상기 골본체의 일 부위에 형성되며, 상기 기존골과 결합하는 메쉬구조부;를 포함하고,
상기 메쉬구조부를 형성하는 메쉬라인의 일단은 상기 골본체의 가장자리 부위와 연결되며, 상기 메쉬라인의 타단은 상기 기존골의 가장자리 부위와 연결되고,
상기 메쉬구조부의 형상이 변형되어, 상기 메쉬구조부가 상기 기존골에 밀착되어 결합하며,
상기 메쉬라인의 단면적은 0.1 내지 100 mm²으로 형성되어, 상기 메쉬구조부의 형상 변형 중 상기 메쉬라인의 손상을 방지함과 동시에, 수술 중 상기 메쉬구조부에서 불필요한 영역을 절단 가능하고,
상기 메쉬라인의 일단으로부터 상기 메쉬라인의 타단 방향으로 상기 메쉬라인의 단면적이 점차적으로 감소하여, 상기 메쉬라인의 타단 부위의 형상 변형이 용이한 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 메쉬구조부와 상기 기존골은, 상기 메쉬구조부를 통과하는 나사에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 메쉬구조부는, 다각형 형상 또는 원형 형상의 메쉬 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 메쉬구조부를 형성하는 메쉬라인의 단면은, 다각형 형상 또는 원형 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
청구항 4에 있어서,
상기 골본체와 연결되는 메쉬라인 일단의 단면적과 비교하여 메쉬라인 타단의 단면적이 더 작은 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
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청구항 1에 있어서,
상기 골본체 및 상기 메쉬구조부는, 알루미늄 합금 또는 티타늄 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 골본체는 내부에 다공성 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 골본체의 일 부위에 마커가 형성되는 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 메쉬구조부와 상기 기존골의 결합 시, 상기 메쉬구조부에 본 칩 또는 골 대체재가 공급되는 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 골본체 및 상기 메쉬구조부는, 금속분말을 이용한 3D 프린팅 기술에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체.
청구항 1 내지 청구항 5, 및 청구항 7 내지 청구항 11 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공골 구조체를 이용한 인공 골 이식 시스템.
청구항 1의 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체의 제조방법에 있어서,
i) 상기 기존골의 3D 이미지를 획득하는 단계;
ii) 상기 기존골의 3D 이미지를 분석하여, 상기 기존골의 결손 부위인 이식 부위에 대한 이미지인 이식부위 이미지를 획득하는 단계;
iii) 금속분말을 용융 및 경화하여 적층시키는 방식의 3D 프린터를 이용하여, 상기 이식부위 이미지에 해당하는 형상으로 상기 골본체 및 상기 메쉬구조부를 형성하는 단계; 및
iv) 상기 골본체 및 상기 메쉬구조부의 3D 이미지와 상기 기존골의 3D 이미지를 상호 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연한 메쉬구조를 구비하는 인공 골 구조체의 제조방법.
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