KR102170487B1

KR102170487B1 - 스캐닝된 임플란트 데이터로부터의 외과용 가이드

Info

Publication number: KR102170487B1
Application number: KR1020207017248A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 챨스 다비손; 존 웨인 미스트
Original assignee: 신세스 게엠바하
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2020-10-29
Also published as: EP2844159A1; CN108272486A; CA2872398A1; CA2872397C; BR112014027426A2; US9317634B2; KR20200075033A; JP6818673B2; JP6363065B2; BR112014027419A2; JP6900435B2; JP6502553B2; CN104507403B; US9707044B2; KR102125194B1; CN104507402B; EP2844159B1; JP6258299B2; EP2846711B1; BR122020004847B1

Abstract

환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법은 고정 부재의 가상 모델을 획득하는 단계, 및 고정 부재의 가상 모델의 구멍에 대응하는 적어도 하나의 구멍을 한정하는 가이드를 가상으로 설계하는 단계를 포함한다.

Description

스캐닝된 임플란트 데이터로부터의 외과용 가이드{SURGICAL GUIDES FROM SCANNED IMPLANT DATA}

상호 참조

본 출원은 2012년 5월 11일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/645,890호, 2012년 5월 3일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/642,063호, 및 또한 2012년 9월 12일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/699,938호의 이익을 주장하며, 이들 출원의 개시내용 전체는 이에 의해 모든 목적을 위해 본 특허 출원에 참고로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 외과용 가이드를 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로 환자 특이적 절제 가이드(patient specific resection guide)를 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

많은 외과적 시술은 뼈의 정확한 절단을 요구한다. 예를 들어, 하악골 재건 수술에서, 하악골의 결함 있는 또는 감염 부분이 환자로부터 제거되고 뼈 이식편으로 교체될 수 있다. 일부 경우에, 하악골 재건 수술을 수행하는 외과의는 전형적으로 뼈 이식편을 적절히 끼워맞춤하기 위해 하악골에 대해 몇 차례 절단을 행한다. 정확한 절단을 행하기 위해, 외과의는 뼈를 향한 절제 도구의 운동을 안내하기 위해 절제 가이드를 사용할 수 있다. 절제 가이드는 또한 뼈 이식편을 채취하기 위해 환자의 다른 해부학적 위치로부터 뼈 부분을 절단하는 데 사용될 수 있다.

상기에 논의된 바와 같이, 절제 가이드는 전형적으로 환자의 해부학적 구조물에 대해 정확한 절단을 행하는 데 사용된다. 많은 절제 가이드가 수년간 개발되었지만, 절단 정확성을 향상시키기 위해 특정 환자를 위해 특별히 설계된 절제 가이드를 제조하는 것이 여전히 바람직하다.

(특허문헌 1) 미국 특허출원공개공보 US2010/152782 A1

본 발명은 조직체(tissue body)를 향한 도구의 이동을 안내하도록 구성된 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서, 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다: (1)고정 부재의 가상 3차원 모델을 획득하는 단계(여기서, 고정 부재의 획득된 가상 3차원 모델은, 계획된 수술후 형상을 갖고, 패스너를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 구멍을 한정한다); (2) 고정 부재의 가상 3차원 모델을 조직체의 제1 가상 3차원 모델(여기서, 조직체의 제1 가상 3차원 모델은 제1 영역을 한정한다)에 결합시키도록 고정 부재의 가상 3차원 모델을 처리하여, 적어도 하나의 구멍의 중심 축이 제1 영역의 제1 목표 위치와 실질적으로 정렬되게 하는 단계; (3) 적어도 하나의 구멍을 한정하는 가이드의 가상 3차원 모델을 생성하는 단계; 및 (4) 가이드의 가상 3차원 모델을 제1 영역과 실질적으로 동일한 제2 영역을 갖는 조직체의 제2 가상 3차원 모델에 결합시키도록 가이드의 가상 3차원 모델을 처리하여, 적어도 하나의 구멍의 중심 축이 조직체의 제2 가상 3차원 모델의 제2 목표 위치와 실질적으로 정렬되게 하는 단계(여기서, 제2 목표 위치는 조직체의 각자의 제1 가상 3차원 모델 및 제2 가상 3차원 모델에 대한 제1 목표 위치에 대해 동일하게 위치된다).

일 실시예에서, 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다: (1) 고정 부재의 가상 3차원 모델을 조직체의 제1 가상 3차원 모델(여기서, 조직체의 제1 가상 3차원 모델은 제1 영역을 한정한다)에 결합시키도록 고정 부재의 가상 3차원 모델을 처리하여, 적어도 하나의 구멍의 중심 축이 제1 영역의 제1 목표 위치와 실질적으로 정렬되게 하는 단계; (2) 적어도 하나의 구멍을 한정하는 가이드의 가상 3차원 모델을 생성하는 단계; 및 (3) 가이드의 가상 3차원 모델을 제1 영역과 실질적으로 동일한 제2 영역을 갖는 조직체의 제2 가상 3차원 모델에 결합시키도록 가이드의 가상 3차원 모델을 처리하여, 적어도 하나의 구멍의 중심 축이 조직체의 제2 가상 3차원 모델의 제2 목표 위치와 실질적으로 정렬되게 하는 단계(여기서, 제2 목표 위치는 조직체의 각자의 제1 가상 3차원 모델 및 제2 가상 3차원 모델에 대한 제1 목표 위치에 대해 동일하게 위치된다).

일 실시예에서, 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다: (1) 조직체의 가상 3차원 모델을 획득하는 단계; (2) 조직체의 가상 3차원 모델 상에서 제1 영역 및 제2 영역을 식별하는 단계; (3) 고정 부재의 가상 3차원 모델을 획득하는 단계(여기서, 고정 부재의 획득된 가상 3차원 모델은, 계획된 수술후 형상을 갖고, 패스너를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 구멍을 한정한다); (4) 고정 부재의 가상 3차원 모델을 조직체의 가상 3차원 모델에 결합시키도록 고정 부재의 가상 3차원 모델을 처리하여, 적어도 하나의 제1 구멍의 중심 축이 제2 영역의 제1 목표 위치와 실질적으로 정렬되게 하는 단계; (5) 적어도 한 쌍의 절단 가이드들 및 적어도 하나의 제2 구멍을 한정하는 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 생성하는 단계; 및 (6) 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 절단 가이드들 사이에 배치된 이식편 부분의 가상 3차원 모델에 결합시키도록 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 처리하여(여기서, 이식편 부분은 제2 영역 내에 끼워맞춤되도록 크기설정된다), 적어도 하나의 제2 구멍의 중심 축이 이식편 부분의 3차원 모델의 제2 목표 위치와 실질적으로 정렬되게 하는 단계(여기서, 제2 목표 위치는, 이식편 부분이 제2 영역 내에 위치된 때, 제1 목표 위치에 대해 실질적으로 일치한다).

상기의 개요뿐만 아니라 하기의 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부 도면과 관련하여 읽을 때 더 잘 이해될 것이다. 본 출원의 수술 기기 및 방법을 예시할 목적으로, 도면에 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 개시된 특정 실시예들 및 방법들로 제한되지 않고, 그 목적을 위해 특허청구범위가 참조된다는 것을 이해하여야 한다.
<도 1a>
도 1a는 환자의 조직체에 결합된 절제 가이드의 정면도.
<도 1b>
도 1b는 도 1a에 도시된 절제 가이드의 측면도.
<도 1c>
도 1c는 조직 부분이 환자로부터 제거된 후의, 도 1에 도시된 조직체의 정면도.
<도 1d>
도 1d는 이식편 소스의 가상 3차원 모델의 측면도.
<도 1e>
도 1e는 이식편 소스에 결합된 다른 절제 가이드의 측면도.
<도 1f>
도 1f는 도 1a에 도시된 환자의 조직체에 결합된 고정 부재의 사시도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1a, 도 1b, 및 도 1e에 도시된 절제 가이드들 중 임의의 것을 제조하는 방법을 도시하는 다이어그램.
<도 3a>
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 수술전 상태에 있는 조직체의 물리적 모델 및 물리적 모델에 적용된 고정 부재를 도시하는 도면.
<도 3b>
도 3b는 도 3b에 도시된 물리적 모델 및 고정 부재의 가상 3차원 모델을 도시하는 도면.
<도 3c>
도 3c는 수술중 또는 수술후 구성에 있는 조직체에 적용된 절제 가이드 고정 부재의 가상 3차원 모델을 도시하는 도면.
<도 3d>
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 절제 가이드 및 조직체의 가상 3차원 모델을 도시하는 도면.
<도 4a>
도 4a는 도 1f에 도시된 고정 부재의 정면도.
<도 4b>
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4a에 도시된 고정 부재 및 마커(marker)의 평면도.
<도 5a 및 도 5b>
도 5a 및 도 5b는, 각각, 절제 가이드의 가상 3차원 모델이 어떻게 고정 부재의 가상 3차원 모델에 대응하는 요소를 포함하는지를 보여주는, 조직체에 적용된 고정 부재의 가상 3차원 모델, 및 이식편 소스에 적용된 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 도시하는 도면.
<도 6>
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 절제 가이드를 제조하는 방법을 기술하는 흐름도.
<도 7>
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절제 가이드를 제조하는 방법을 기술하는 흐름도.
<도 8>
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절제 가이드를 제조하는 방법을 기술하는 흐름도.

오직 편의를 위해 하기의 설명에서 소정 용어가 사용되며, 제한적이지 않다. 단어 "우측", "좌측", "하부" 및 "상부"는 참조하는 도면에서의 방향을 가리킨다. 단어 "근위방향으로(proximally)" 및 "원위방향으로(distally)"는 각각 외과용 장치를 사용하는 외과의를 향하는 방향 및 그로부터 멀어지는 방향을 지칭한다. 단어 "전방", "후방", "상방", "하방" 및 관련 단어 및/또는 문구는 참조하는 인체 내에서의 바람직한 위치 및 배향을 가리키며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 용어는 위에 열거된 단어, 그의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함한다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 외과용 시스템(8)은 이식편을 수용하기 위한 조직체(10)를 준비하기 위해 조직체(10)를 향해 하나 이상의 도구(101)를 안내하도록 조직체(10)에 결합될 수 있는 하나 이상의 절제 가이드(100, 200)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 절제 가이드(100, 200)는 조직체(10) 내에 공극(void)(14)(도 1c)을 생성하도록 조직체(10)를 절단하는 도구(101)를 안내할 수 있다. 조직체(10)는 이격된 제1 및 제2 조직 부분(12a, 12b)을 한정할 수 있다. 제1 및 제2 조직 부분(12a, 12b)은 조직체의 임의의 특정 부분 또는 세그먼트일 수 있으며, 본 명세서에서 공극(14)을 한정하는 조직 부분을 지칭하는 데 사용된다. 또한, 절제 가이드(100, 200)는 조직체(10) 내에 고정 위치(22)(도 1b), 예를 들어 보어 또는 구멍을 형성하는 드릴 비트(drill bit)를 안내하는 데 사용될 수 있다. 고정 위치는 하기에 상세히 설명되는 바와 같이 앵커 또는 나사가 플레이트와 같은 뼈 고정 부재를 조직체(10)에 결합시키는 것을 허용하는 데 사용된다. 절단 도구(101)는 톱, 블레이드, 드릴 비트, 또는 조직을 절단하거나 달리 준비할 수 있는 임의의 다른 도구일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 조직체(10)는 하악골(12)과 같은 환자의 뼈를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 조직 부분(12a, 12b)을 포함할 수 있다. 조직체(10)는 또한 해부학적 조직, 합성 조직, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 도면이 하악골(12)을 도시하지만, 조직체(10)는 상악골과 같은 환자의 해부학적 구조물의 다른 부분일 수 있다.

도 1a를 참조하면, 절제 가이드(100)는 조직체(10)에 결합되도록 구성되고, 조직체(10)의 적어도 일부분, 예를 들어 조직 부분(12a)에 맞닿도록 구성된 절제 가이드 몸체(102)를 포함할 수 있다. 절제 가이드 몸체(102)는 조직체(10)의 특정 외측 표면의 윤곽과 정합하도록 윤곽을 이루는 내측 표면(도시되지 않음)을 한정할 수 있어, 절제 가이드(100)는 오직 조직체(10)의 그 특정 외측 표면 위에 맞춰질 수 있다. 절제 가이드(100)는 내부에 절단 도구(101)를 수용하도록 구성 및 크기설정된 하나 이상의 슬롯(104)을 한정할 수 있다. 슬롯(104)은 절제 가이드 몸체(102)를 통해 연장될 수 있고, 제1 절제 축(108)을 따라 길 수 있다. 조직체(10)는 절제 가이드(100)가 조직체(10)에 결합된 때 슬롯(104)을 통해 절단 도구(101)를 삽입함으로써 절단될 수 있다. 특히, 슬롯(104)은 제1 절제 축(108)을 따른 조직체(10)를 향한 절단 도구(101)의 이동을 안내한다.

슬롯(104)에 추가해, 절제 가이드(100)는 절제 가이드 몸체(102)를 통해 연장되는 하나 이상의 드릴 구멍(106)을 추가로 포함할 수 있다. 드릴 구멍(106)들 각각은 조직체(10) 내로의 및/또는 이를 관통하는 구멍을 만들 수 있는 드릴 비트 또는 임의의 다른 적합한 도구를 수용하도록 구성 및 크기설정된다. 드릴 구멍(106)은 고정 위치 축(20)을 따라 길 수 있다. 고정 위치 축(20)은 이에 따라 드릴 구멍(106)을 통해, 이어서 드릴 구멍(106)을 통해 삽입된 드릴 비트에 의해 조직체 내에 형성된 고정 위치(22), 예를 들어 구멍 또는 보어와 정렬되도록 연장된다. 고정 위치(22)는 앵커 또는 패스너를 수용하도록 구성 및 크기설정된다.

절제 가이드(100)는 관통하는 핀, 와이어, 또는 나사와 같은 패스너를 수용하도록 구성 및 크기설정된 하나 이상의 패스너 구멍(107)을 추가로 한정할 수 있다. 패스너 구멍(107)들 각각은 절제 가이드 몸체(102)를 통해 연장되고, 절제 가이드(100)를 조직체(10)에 임시로 결합시키기 위해 절제 가이드 몸체(102)를 통한 패스너의 이동을 안내하도록 구성된다.

절제 가이드(100)가 조직체(10)에 결합된 때, 절단 도구(101)는 슬롯(104)을 통해 그리고 조직체(10) 내로 삽입되어 원하는 해부학적 위치에서 조직체(10)에 대해 절단을 행할 수 있다. 또한, 드릴 비트는 조직체(10) 내에 고정 위치를 형성하도록 드릴 구멍(106)을 통해 삽입될 수 있다. 패스너 구멍(107)을 통해 삽입된 패스너는 이어서 조직체(10)로부터 절제 가이드(100)를 결합해제시키기 위해 조직체(10) 및 절제 가이드 몸체(102)로부터 후퇴될 수 있다. 본 발명이 주로 절제 가이드를 언급하지만, 본 명세서에 기술된 절제 가이드들 중 임의의 것은 대안적으로 위치설정 가이드, 드릴 가이드, 또는 드릴 비트와 같은 절단 도구를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 구멍을 한정하는 임의의 다른 가이드일 수 있다.

도 1b를 참조하면, 절제 가이드(200)는 조직체(10)를 준비하기 위해 조직체(10)를 향한 하나 이상의 도구(101)의 이동을 안내하도록 조직체(10)에 결합되도록 구성된다. 절제 가이드(200)는 절제 가이드(100)와 유사하게 구성되지만, 절제 가이드(200)는 절제 가이드(100)로부터 이격된 위치에서 조직체(10)에 결합될 수 있다. 절제 가이드(100, 200)는 공극(14)(도 1c)을 생성하도록 조직체(10)로부터 조직을 절제하기 위해 도구(101)를 안내하는 데 사용될 수 있다. 절제 가이드(200)는 조직체(10)의 적어도 일부분, 예를 들어 조직 부분(12b)에 맞닿도록 구성되는 절제 가이드 몸체(202)를 포함할 수 있다. 절제 가이드 몸체(202)는 조직체(10)의 특정 외측 표면의 윤곽과 정합하도록 윤곽을 이루는 내측 표면을 한정할 수 있어, 절제 가이드(200)는 오직 조직체(10)의 그 특정 외측 표면 위에 맞춰질 수 있다. 절제 가이드(200)는 절단 도구(101)를 수용하도록 구성된 하나 이상의 슬롯(204)을 한정할 수 있다. 도시된 실시예에서, 절제 가이드(200)는 제1 슬롯(204) 및 제2 슬롯(205)을 한정할 수 있다. 제1 슬롯(204) 및 제2 슬롯(205) 각각은 절제 가이드 몸체(202)를 통해 연장되고, 각각은 절단 도구(101)를 수용하도록 구성될 수 있다. 제1 슬롯(204)은 제1 절제 축(208)을 따라 길 수 있어, 제1 슬롯(204)은 제1 절제 축(208)을 따른 조직체(10) 내로의 절단 도구(101)의 이동을 안내할 수 있다. 제2 슬롯(205)은 제2 절제 축(209)을 따라 길 수 있어, 제2 슬롯(205)은 조직체(10) 내로의 절단 도구(101)의 이동을 안내할 수 있다. 제1 절제 축(208)은 제2 절제 축(209)에 대해 경사진 각도로 배향될 수 있다. 수술 시에, 절단 도구(101)는 조직체(10)를 절단하기 위해 슬롯(204, 205)을 통해 그리고 조직체(10) 내로 삽입될 수 있다.

제1 슬롯(204) 및 제2 슬롯(205)에 추가해, 절제 가이드(200)는 절제 가이드 몸체(202)를 통해 연장되는 하나 이상의 드릴 구멍(206)을 한정할 수 있다. 드릴 구멍(206)들 각각은 조직체(10) 내로의 및/또는 이를 관통하는 구멍을 만들 수 있는 드릴 비트 또는 임의의 다른 적합한 도구를 수용하도록 구성 및 크기설정된다. 드릴 구멍(206)은 고정 위치 축(24)을 따라 길 수 있다. 고정 위치 축(24)은 이에 따라 드릴 구멍(106)을 통해, 드릴 구멍(206)을 통해 삽입된 드릴 비트에 의해 조직체 내에 형성된 고정 위치(22), 예를 들어 구멍 또는 보어와 정렬되도록 연장된다. 고정 위치(22)는 앵커 또는 패스너를 수용하도록 구성 및 크기설정된다.

절제 가이드(200)는 절제 가이드(200)를 조직체(10)에 임시로 결합시키는 데 사용되는, 핀, 와이어, 또는 나사와 같은, 패스너를 수용하도록 구성 및 크기설정된, 절제 가이드 몸체(202)를 통해 연장되는 하나 이상의 패스너 구멍(207)을 추가로 한정할 수 있다. 일단 절제 가이드(200)가 조직체(10)에 결합되면, 절단 도구(101)는 슬롯(204)을 통해 그리고 조직체(10) 내로 삽입되어 원하는 해부학적 위치에서 조직체(10)에 대해 절단을 행할 수 있다. 또한, 절단 도구(101)는 슬롯(205)을 통해 그리고 조직체(10) 내로 삽입되어 원하는 해부학적 위치에서 조직체(10)에 대해 절단을 행할 수 있다. 드릴 비트가 조직체(10) 내에 고정 위치(22)를 형성하도록 드릴 가이드 구멍(206)을 통해 삽입될 수 있다. 절제 축(108, 208, 209)을 따라 조직체(10)에 대해 절단이 행해지면, 조직체(10)의 일부분이 환자로부터 제거될 수 있다. 패스너 구멍(207)을 통해 삽입된 패스너는 조직체(10)로부터 절제 가이드(200)를 결합해제시키기 위해 조직체(10)로부터 후퇴될 수 있다.

도 1c를 참조하면, 상기에 논의된 바와 같이, 조직체(10)로부터의 조직 부분의 제거를 허용함으로써, 조직체(10) 내에 공극(14)을 한정하도록 절제 축(108, 208, 209)을 따라 조직체(10)에 대해 절단이 행해질 수 있다. 공극(14)은 조직 부분(12a, 12b)의 절단되어 노출된 표면들 사이에서 연장된다. 제거된 조직 부분은 손상되거나 병든 조직일 수 있다. 조직체(10)의 공극(14)은 이식편으로 채워질 수 있고, 이식편은 하기에 상세히 논의되는 바와 같이 뼈 고정 요소 또는 플레이트로 조직 부분(12a, 12b)에 결합된다.

도 1d 및 도 1e를 참조하면, 상기에 논의된 바와 같이, 제거된 조직 부분은 이식편(320)(도 1f)과 같은 이식편으로 교체될 수 있다. 이식편은 혈관 뼈 이식편 소스와 같은 임의의 적합한 이식편 소스(300)로부터 채취될 수 있다. 또한, 이식편은 자가 이식편일 수 있다. 적합한 이식편 소스의 예는 특히 견갑골, 고관절, 늑골, 전완을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 이식편 소스(300)는 또한 비골(302)일 수 있다. 선택된 이식편 소스의 종류에 무관하게, 이식편 소스(300)는 조직 부분(12a, 12b)의 절단되어 노출된 표면에 의해 한정되는 공극(14)(도 1c) 내에 적절하게 끼워맞춤되는 이식편을 획득하기 위해 적절한 위치 및 배향에서 절단될 수 있다. 원하는 이식편의 크기 및 형상을 한정하기 위하여, 이식편 소스(300)의 가상 3차원 모델(301)이 이식편 소스(300)로부터 이식편을 채취하기 위해 행해질 절단의 적절한 위치 및 배향을 결정하기 위해 획득될 수 있다. 이식편 소스(300)의 가상 3차원 모델(301)은 x-선 컴퓨터 단층 촬영(CT)과 같은 임의의 적합한 기술, 또는 임의의 적합한 맵핑 기술, 예를 들어 레이저, 광학, CT, 자기 공명 영상(MRI) 및 좌표 측정 기계를 사용하여 이식편 소스(300)를 스캐닝함으로써 획득될 수 있다. 일 실시예에서, CT 스캔 기계와 같은 이미징 기계가 이식편 소스(300)를 스캐닝하는 데 사용될 수 있다. 이미징 기계는 프로세서와 전자 통신하는 컴퓨터 메모리를 포함하는, 컴퓨터(530)와 같은, 컴퓨터를 포함하거나 이와 전자 통신할 수 있다. 컴퓨터(530)는 임의의 컴퓨팅 장치일 수 있고, 스마트폰, 태블릿 또는 임의의 다른 컴퓨터를 포함할 수 있다. 이식편 소스(300)를 스캐닝함으로써 획득된 데이터는 컴퓨터 메모리로 전송되거나 그에 저장될 수 있다. 스캐닝된 데이터는 이식편 소스(300)의 가상 3차원 모델(301)을 생성하기 위해 프로세서를 통해, 그리고 컴퓨터(530) 상에서 실행되는 소프트웨어 명령어들에 따라 처리될 수 있다. 대안적으로, 스캐닝된 데이터는, 이식편 소스(300)의 가상 3차원 모델(301)을 생성하기 위해, 이미징 기계로부터 원격에 있는 위치의 상이한 컴퓨팅 장치로 무선으로 또는 전자 통신 네트워크를 통한 하드웨어 접속을 통해 다운로드되거나 전송될 수 있다.

이식편 소스(300)의 가상 3차원 모델(301)이 획득되면, 외과 수술이 계획될 수 있다. 외과 수술은 스캐닝된 이식편 소스의 이미지를 나타내는 데이터, 예를 들어 스캐닝된 이미지 데이터를 처리, 편집 및 조작하도록 구성된 임의의 적합한 소프트웨어 프로그램을 사용하여 계획될 수 있다. 소프트웨어는 호스트 및 클라이언트 컴퓨팅 장치를 포함하는 네트워크 컴퓨팅 아키텍처를 통해 동작한다. 또한, 소프트웨어는 컴퓨터, 예를 들어 컴퓨터(530) 상에서 실행되는 그래픽 사용자 인터페이스로부터의 입력에 기초한 명령어들을 처리하도록 구성된 웹 기반 애플리케이션일 수 있다. 일 실시예에서, 이미지 또는 이미지 데이터를 처리, 조작 및/또는 편집하도록 구성된 하나의 적합한 소프트웨어 프로그램은 신세스(Synthes)에 의해 상표명 프로플랜 씨엠에프(PROPLAN CMF)(등록상표)로 판매되거나 허가된다. 프로플랜 씨엠에프(등록상표)는 가상 3차원 모델(301)을 처리 및 조작하는 데 사용될 수 있다.

제거된 조직 부분을 대체하는 이식편(320)은 공극(14)(도 1c) 내에 적절히 끼워맞춤되도록 구성 및 크기설정되어야 한다. 예를 들어, 복수의 이식편 부분(304, 306, 308)이 이식편 소스(300)로부터 채취되고 이어서 공극(14) 내에의 삽입을 위한 완전한 이식편을 형성하도록 상호연결될 수 있다. 그렇기 때문에, 절제 축들은 복수의 이식편 부분(305, 306, 308)을 형성하도록 한정될 수 있다. 이식편 소스(300)의 가상 3차원 모델(301)을 사용하여, 상기에 기술된 스캐닝된 이미지 데이터와 같은 이미지를 처리, 조작 및 편집하도록 구성된 컴퓨터 실행 소프트웨어를 통해 절제가 계획될 수 있다. 사용자는 이식편 소스(300)의 가상 3차원 모델(301)에 대해 프로세서가 원하는 편집 또는 조작을 수행하게 하는 명령을 입력할 수 있다. 사용자는 이식편(320)을 형성하도록 나중에 상호연결될 수 있는 이식편 부분(304, 306, 308)을 획득하기 위해 이식편 소스(300)에 대해 행해질 절제의 위치 및 배향을 결정할 수 있다. 이식편 부분(304, 306, 308)을 채취하기 위해, 사용자는 절제 축(310, 312, 314, 316, 318)을 따라 절단이 행해져야 한다는 것을 결정할 수 있다. 환자 해부학적 구조물 및 제거된 조직 부분의 형상 및 크기, 절제는 적절한 크기의 이식편 부분을 형성하도록 다른 절제 축을 따라 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

도 1d 및 도 1e를 계속 참조하면, 컴퓨터에서 가상 3차원 모델(301)을 사용하여 이식편 소스(300)에 대해 행해질 원하는 절제를 계획한 후에, 계획된 수술 절차 및 하기에 기술되는 바와 같은 신속 제조 기술을 사용하는 제조에 따라 구성된 절제 가이드(400)가 이식편 소스(300) 내로의 절단 도구(101)의 이동을 안내하기 위해 이식편 소스(300) 상에 배치될 수 있다. 절제 가이드(400)는 이식편 소스(300)의 적어도 일부분에 맞닿도록 구성되고 개조된 절제 가이드 몸체(402)를 포함할 수 있다. 절제 가이드 몸체(402)는 이식편 소스(300)의 특정 외측 표면과 정합하도록 윤곽을 이룰 수 있는 내측 표면을 한정할 수 있어, 절제 가이드(400)는 오직 이식편 소스(300)의 그 특정 외측 표면 위에 맞춰질 수 있다.

절제 가이드(400)는 이식편 소스(300)를 향한 절단 도구(101)의 이동을 안내하기 위해 절단 도구(101)를 수용하도록 각각 구성된 복수의 슬롯을 한정한다. 도시된 실시예에서, 절제 가이드(400)는 서로 이격된 제1 슬롯(410), 제2 슬롯(412), 제3 슬롯(416), 및 제4 슬롯(418)을 한정할 수 있다. 슬롯(410, 412, 416, 418)들 각각은 절제 가이드 몸체(402)를 통해 연장된다. 절제 가이드(400)는 절제 가이드(400)가 이식편 소스(300) 위에 배치된 때 슬롯(410, 412, 416, 418)이 미리정해진 절제 축(310, 312, 314, 316, 318)과 실질적으로 정렬되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 슬롯(410)은 절제 가이드(400)가 이식편 소스(300) 위에 배치된 때 제1 절제 축(310)과 실질적으로 정렬될 수 있다. 제2 슬롯(412)은 절제 가이드(400)가 이식편 소스(300) 위에 배치된 때 제2 절제 축(312)과 실질적으로 정렬될 수 있다. 제3 슬롯(414)은 절제 가이드(400)가 이식편 소스(300) 위에 배치된 때 제3 절제 축(314)과 실질적으로 정렬될 수 있다. 제4 슬롯(416)은 절제 가이드(400)가 이식편 소스(300) 위에 배치된 때 제4 절제 축(316)과 실질적으로 정렬될 수 있다. 제5 슬롯(418)은 절제 가이드(400)가 이식편 소스(300) 위에 배치된 때 제5 절제 축(318)과 실질적으로 정렬될 수 있다.

슬롯에 추가해, 절제 가이드(400)는 이식편 소스(300) 내에, 구멍 또는 보어와 같은, 고정 위치(303)를 만들 수 있는 적어도 하나의 드릴 비트 또는 임의의 다른 장치를 수용하도록 구성 및 크기설정된 하나 이상의 드릴 구멍(406)을 추가로 한정할 수 있다. 수술 시에, 드릴 비트는 이식편 소스(300) 내에 구멍을 만들기 위해 드릴 구멍(406)들 중 일부 또는 전부를 통해 삽입될 수 있다. 이식편 소스(300) 내에 형성된 고정 위치는 나사, 리벳, 못 또는 적합한 뼈 고정 장치와 같은 앵커를 수용하도록 구성 및 크기설정된다. 고정 위치(303)는 플레이트와 같은 고정 부재 내에 형성된 개구에 대응할 수 있어, 앵커는 하기에 논의되는 바와 같이 이식편 소스(300) 내의 각자의 고정 위치(303) 내로 고정 부재 개구를 통해 삽입될 수 있다.

절제 가이드(400)는 핀, 와이어, 또는 나사와 같은 패스너를 수용하도록 구성 및 크기설정된 하나 이상의 패스너 구멍(407)을 추가로 한정할 수 있다. 패스너는 절제 가이드(400)를 이식편 소스(300)에 임시로 결합시키기 위해 패스너 구멍(407)을 통해 그리고 이식편 소스(300) 내로 삽입될 수 있다. 절제 가이드(400)는 패스너 구멍(407)을 통해 패스너를 삽입함으로써 이식편 소스(300)에 결합될 수 있다. 이어서, 절단 도구(101)가 슬롯(410, 412, 416, 418)을 통해 순차적으로 삽입되고 이식편 소스(300) 내로 전진되어 이식편 부분(304, 306, 308)을 절단 및 채취할 수 있다. 이식편 소스 부분(304, 306, 308) 내에 고정 위치(303)(도시되지 않음)를 형성하기 위해 드릴 비트가 드릴 구멍(406) 내에 삽입될 수 있다. 이어서 패스너 구멍(407) 및 이식편 소스(300)로부터 패스너를 제거함으로써 절제 가이드(400)가 이식편 소스(300)로부터 결합해제될 수 있다.

도 1f를 참조하면, 이식편 부분(304, 306, 308)이 이어서 조직체(10)로부터 제거된 조직 부분을 대체하기 위하해 공극(14)(도 1c) 내에 배치될 수 있다. 이식편 부분(304, 306, 308)은 이어서 이식편(320)을 형성하도록 서로 결합될 수 있다. 고정 플레이트(324)와 같은 임의의 적합한 고정 부재(322) 및 나사와 같은 복수의 앵커가 이식편(320)을 형성하도록 이식편 부분(304, 306, 308)을 함께 결합시키는 데 사용될 수 있다. 이식편(320)은 뼈 이식편일 수 있고, 고정 플레이트(324)와 같은 고정 부재(322)를 사용하여 조직체(10)에 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 고정 부재(322)는 뼈 고정 임플란트로서 구성될 수 있다. 고정 부재(322)는 그의 윤곽이 조직체(10) 및 상호연결된 이식편 부분(304, 306, 308)의 윤곽과 정합하도록 구부러질 수 있다. 예를 들어, 고정 부재(322)는 조직 부분(12a), 이식편(320) 및 조직 부분(12b)을 따라 윤곽이 이루어질 수 있다. 또한, 고정 부재(322)는 상기에 논의된 앵커를 수용하도록 구성된 하나 이상의 구멍(326)을 한정한다. 구멍(326)은 선택된 앵커 유형에 따라 나사산 형성된 구멍이거나 부분적으로 나사산 형성될 수 있다. 고정 부재(322)가 조직체(10) 및 이식편 부분(304, 306, 308)에 맞대어 배치되면, 이식편 부분(304, 306, 308)을 서로 결합시키도록 그리고 이식편(320)을 조직체(10)에 결합시키도록 하나 이상의 앵커가 적어도 하나의 패스너 구멍(326)을 통해 그리고 조직체(10) 내의 고정 위치(22) 또는 이식편(320) 내에 형성된 고정 위치(303) 내로 삽입될 수 있다. 고정 부재(322)는 코발트 크롬 몰리브덴(CoCrMo), 티타늄, 및 티타늄 합금, 스테인레스강, 세라믹, 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK)과 같은 중합체, 및 생체흡수성 재료와 같은 다양한 생체적합성 재료로 형성될 수 있다. 물리적 또는 화학적 특성을 개선하기 위해 또는 약제를 제공하기 위해 뼈 고정 임플란트(410)에 코팅이 부가되거나 적용될 수 있다. 코팅의 예는 플라즈마-분무 티타늄 코팅 또는 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite)를 포함한다. 대안적인 실시예에 따르면, 고정 부재(322)는 환자 특이적 뼈 고정 플레이트일 수 있다.

도 2 및 도 3a 내지 도 3d, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 환자 특이적 외과용 절제 가이드, 예를 들어 상기에 기술된 절제 가이드(100, 200 및/또는 400) 중 임의의 것 또는 임의의 다른 적합한 절제 가이드를 제조하는 방법. 본 방법은 도 2에 단계 A, 단계 B, 단계 C, 단계 D, 단계 E, 및 단계 F로서 개략적으로 나타내어진 단계들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있으며, 이들 단계 중 일부는 하나 이상의 컴퓨팅 장치, 또는 이미지 및/또는 3차원 모델을 조작하거나 편집하는 데 사용되는 적합한 소프트웨어를 실행시키는 컴퓨터(530)를 사용하여 수행된다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법은 단계 A에서 조직체 및 고정 부재, 예를 들어 고정 부재(322)의 물리적 모델을 획득하는 것을 포함할 수 있다. 단계 B는 스캐닝 및/또는 맵핑 기계(508)를 사용하여 조직체 및 고정 부재의 물리적 모델을 스캐닝하는 것을 포함할 수 있다. 단계 C는 컴퓨터(530) 상에 물리적 모델 및 고정 부재의 가상 3차원 모델을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 단계 D는 수술중 또는 수술후 구성에 있는 조직체에 적용된 고정 부재의 가상 3차원 모델을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 수술중 또는 수술후 구성은 조직체(10)가 이식편 고정 부재로 외과적으로 재건된 때의 조직체 및 고정 부재의 원하는 또는 의도된 형상을 의미한다. 단계 E는 조직체 및 고정 부재의 수술중 또는 수술후 가상 3차원 모델에 기초하여 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 단계 F는 절제 가이드의 가상 3차원 모델에 기초하여 외과용 절제 가이드를 제조하는 것을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3b를 참조하면, 단계 A에서, 사용자는 조직체(10)의 물리적 모델(500)을 획득한다. 조직체(10)는 본래의 조직체 또는 재건된 조직체일 수 있다. 조직체(10)의 물리적 모델(500)은 임의의 적합한 기술을 사용하여 조직체(10)를 스캐닝하고 이어서 스캐닝된 데이터에 기초하여 3차원 모델을 형성함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 조직체(10)의 가상 3차원 모델(510)은 CT 스캔 기계, 레이저 스캐닝 기계, 광학 스캐닝 기계, MRI 기계, 및 좌표 측정 기계와 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 조직체(10)를 스캐닝함으로써 획득될 수 있다. 일 실시예에서, 스캐닝 기계는 조직체(10)의 스캐닝된 데이터를 획득하기 위해 조직체(10)를 스캐닝하는 데 사용될 수 있다. 이어서 스캐닝된 데이터는 스캐닝 기계와 전기 통신하는 컴퓨터로 다운로드되거나 전송된다. 예를 들어, 스캐닝된 데이터는 무선으로 또는 LAN, WAN 또는 임의의 적합한 통신 네트워크를 통한 하드 접속을 통해 컴퓨터로 전송될 수 있다. 컴퓨터에서, 조직체(10)의 가상 3차원 모델(510)이, 이미지 및/또는 이미지 데이터를 처리 및 편집 또는 조작할 수 있는 적합한 소프트웨어를 실행시키는 컴퓨터를 사용해 생성된다. 조직체(10)의 가상 3차원 모델(510)은 수술전 상태에 있는 조직체(10)의 표현이다. 하기에 추가로 상세히 기술되는 바와 같이, 조직체(10)의 가상 3차원 모델(510)은 그의 수술중 또는 수술후 구성에 있는 조직체(10)의 가상 3차원 모델(520)(도 3c)을 획득하기 위해 수술 계획에 따라 조작될 수 있다. 다시 말해, 가상 3차원 모델(510)은 절제된 조직이 이식편(320)에 의해 교체된 때 모델이 조직체(10)의 원하는 또는 의도된 형상 및 구성을 나타내도록 조작될 수 있다. 조직체(10)의 가상 3차원 모델(520)은 통신 네트워크를 통해 제조 기계 또는 기계들로 다운로드되거나 전송된다. 이어서, 조직체(10)의 가상 3차원 모델(520)을 사용하여, 제조 기계는 그의 수술중 또는 수술후 상태에 있는 조직체(10)의 물리적 모델(500)(도 3a)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 신속 프로토타이핑 장치 또는 공정이 조직체(10)의 가상 3차원 모델을 사용하여 조직체(10)의 물리적 모델(500)을 생성하는 데 사용될 수 있다. 신속 프로토타이핑 제조 공정에서, 컴퓨터 이용 설계 모델과 같은 가상 설계가 물리적 모델로 변형된다. 신속 프로토타이핑 장치 및 공정의 예는 선택적 레이저 소결(SLS), 용융 침착 모델링(FDM), 스트레오리소그래피(SLA), 및 3D 프린팅을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기계가 또한 그의 수술전 또는 수술후 상태에 있는 조직체(10)의 물리적 모델(500)을 생성하는 데 사용될 수 있다.

일단 사용자가 조직체(10)의 물리적 모델(500)을 획득하면, 고정 플레이트(324) 또는 임의의 다른 뼈 고정 임플란트와 같은 고정 부재(322)가 물리적 모델(500)에 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 고정 플레이트(324)는 물리적 모델(500)의 형상에 정합하도록 구부러질 수 있다. 즉, 고정 플레이트(324)와 같은 고정 부재(322)는 계획된 수술후 형상에 따라 형상화될 수 있다. 고정 플레이트(324)는 그것이 조직체(10) 상에 배치될 것과, 물리적 모델(500) 상의 동일한 위치에 그리고 동일 배향으로 물리적 모델(500)에 결합될 수 있다. 하나 이상의 마커(502)가 고정 부재(322)의 구멍(326)들 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 삽입되어 그 패스너 구멍(326)의 위치 및 앵귤레이션(angulation)을 마킹할 수 있다. 각각의 마커(502)는 손잡이(504) 및 손잡이(504)로부터 연장되는 로드(rod)(506)를 포함할 수 있다. 로드(506)의 적어도 일부분은 구멍(326)들 중 하나에 의해 수용되도록 구성 및 크기설정될 수 있다. 로드는 소정 길이를 한정할 수 있고, 일부 실시예에서 일부 마커(502)는 다른 것보다 더 짧은 길이를 갖는 로드(506)를 가질 수 있다. 보다 짧은 길이의 로드(506)를 갖는 마커(502)는 패스너 구멍(326) 내에 최대 수의 마커(502)를 수용하기 위해 보다 긴 로드(506)를 갖는 마커(502)들 사이에 위치될 수 있다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 고정 부재(322)는 고정 부재 몸체(321)를 포함할 수 있다. 고정 부재 몸체(321)는 제1 단부(321a)와, 종방향(L)을 따라 제1 단부(321a) 반대편의 제2 단부(321b) 사이에서 연장된다. 고정 몸체(321)는 외측 표면(323), 및 종방향(L)에 대해 횡방향에 있는 횡방향(T)을 따라 외측 표면(323)으로부터 이격된 내측 표면(325)을 한정한다. 내측 표면(325)은 이식편 소스 또는 조직체(10)의 표면에 맞추어 윤곽이 이루어지도록 구성된다. 고정 부재(322)는 외측 표면(323)과 내측 표면(325) 사이의 거리로서 한정되는 두께를 갖는다. 고정 부재 몸체(321)는 중심 구멍 축(X)을 따라 고정 부재 몸체(321)를 통해 연장되는 복수의 구멍(326)을 한정한다. 구멍(326)들은 종방향(L)을 따라 서로 이격된다. 각각의 구멍(326)은 그를 통해 적어도 하나의 앵커를 수용하도록 구성 및 크기설정된다. 구멍(326)은 나사산 형성되거나 부분적으로 나사산 형성될 수 있다. 구멍(326)은 내부에 앵커를 수용하도록 임의의 적합한 방식 또는 배향으로 구성될 수 있다. 따라서, 중심 구멍 축(X)은 방향(T)에 대해 경사질 수 있다. 일 실시예에서, 구멍(326)들 중 일부 또는 전부의 중심 축(X)은 방향(T)에 대해 각방향으로 오프셋될 수 있다. 고정 부재(322)는 도 3a의 단계 A에 도시된 바와 같이 조직체(10)의 일부분 또는 조직체의 물리적 모델(500)의 일부분의 형상에 정합하도록 구부러지도록 구성된다. 고정 부재(322)를 구부리기 전에, 구부림 공정 동안 구멍(326)의 형상을 유지하는 것을 돕기 위해 작은 나사 삽입체(도시되지 않음)가 구멍(326) 내에 배치될 수 있다. 더욱이, 고정 부재(322)는 일반적으로 구부림 동안 구멍(326)의 형상을 크게 변화시키는 것을 회피하거나 적어도 최소화하기 위해 구멍(326)이 위치되는 위치에서는 구부러지거나 변형되지 않는다.

마커(502)는 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델 내에 구멍(326)을 정확히 생성하는 데 사용될 수 있다. 단계 A에서 상기에 논의된 바와 같이, 마커(502)는 고정 부재(322)가 물리적 모델(500)의 적어도 일부분의 형상에 정합하도록 구부러지고 물리적 모델(500)에 결합된 후에 구멍(326)을 통해 삽입될 수 있다. 로드(506)의 일부분과 같은 마커(502)의 일부분이 로드(506)가 각자의 중심 구멍 축(X)을 따라 연장하도록 구멍(326)들 중 하나 내에 삽입될 수 있다. 따라서, 로드(506)는 로드(506)의 적어도 일부분이 그 특정 구멍(326) 내에 삽입된 때 구멍(326)들 중 하나의 중심 구멍 축(X)을 따라 길 수 있다. 따라서, 마커(502)는 각자의 구멍(326)의 앵귤레이션을 식별하기 위해 하나 이상의 구멍(326) 내에 삽입될 수 있다.

도 2를 참조하면, 단계 B에서, 물리적 모델(500), 고정 부재(322), 및 마커(502)가 물리적 모델(500), 고정 부재(322), 및 마커(502)에 대한 스캐닝된 이미지 데이터를 획득하기 위해 상기에 기술된 바와 같은 임의의 적합한 스캐닝 또는 이미징 기술을 사용하여 스캐닝될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 기계는 물리적 모델(500), 고정 부재(322), 및 마커(502)를 스캐닝하는 데 사용될 수 있고, 스캐닝된 이미지 데이터는 물리적 모델(500), 고정 부재(322), 및 마커(502)의 가상 3차원 모델(512)을 생성하기 위해 컴퓨터(530)를 통해 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 물리적 모델(500) 및 고정 부재(322)만이 스캐닝되고, 물리적 모델(500) 및 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델이 생성되어, 마커(502)는 스캐닝되지 않는다. 추가 실시예에서, 계획된 수술중 또는 수술후 구성에 따라 형성화된 고정 부재(322)만이 스캐닝된다. 특히, 고정 부재(322)는 그의 계획된 수술중 또는 수술후 형상으로 구부러지고 이어서 스캐닝된 이미지 데이터를 획득하도록 스캐닝될 수 있다.

도 2 및 도 3b를 참조하면, 단계 C에서, 일단 물리적 모델(500)에 결합된 고정 부재(322)의 3차원 이미지가 스캐닝 기계를 이용하여 획득되면, 스캐닝된 이미지 데이터는 물리적 모델(500), 고정 부재(322), 및 마커(502)의 가상 3차원 모델(512)을 생성하도록 컴퓨터(530)로 로딩된다. 대안적으로, 적어도 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델이 고정 부재(322)의 물리적 모델(500)의 스캐닝된 이미지 데이터를 필요로 함이 없이 컴퓨터(530)를 이용하여 생성될 수 있다. 컴퓨터(530)는 프로세서, 및 스캐닝된 이미지 데이터와 같은 데이터 및 적합한 소프트웨어를 저장하도록 구성된 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터(530)는 로컬, 예를 들어 스캐닝 기계와 동일한 통상 영역 내에 있거나 원격일 수 있고, 스캐닝된 이미지 데이터는 통신 네트워크를 통해 컴퓨터(530)로 전송된다. 따라서, 획득된 또는 저장된 스캐닝된 이미지 데이터는 스캐닝 기계 및/또는 수술 위치에 대해 로컬에 있거나 스캐닝 기계 및/또는 수술 위치에 대해 원격에 있는 컴퓨터 상에서 실행되는 소프트웨어를 통해 사용자에 의해 조작될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝된 이미지 데이터는 수술을 수행하고 있을 외과의에 의해 원격으로 조작될 수 있다. 가상 3차원 모델(512)은 전형적으로 여러 포맷의 데이터로 구성된다. 예를 들어, 3차원 모델(512)은 STL(Standard Tessellation Language) 포맷의 데이터를 포함할 수 있다. 데이터 포맷에 무관하게, 가상 3차원 모델(512)은 적어도 물리적 모델(500) 및 물리적 모델(500)에 결합된 바와 같은 고정 부재(322)의 형상, 윤곽, 및 크기를 맵핑하고 나타내는 데이터를 포함한다.

도 2 및 도 3b를 계속 참조하면, 단계 C에서, 가상 3차원 모델(512)은 고정 부재(322)의 구멍(326)의 배향의 정확성을 향상시키기 위해 고정 부재(322) 내의 마커(502) 위치를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 마커(502)의 시각적 표현에 의해, 사용자는 고정 부재(322)의 구멍(326)의 배향을 더 잘 결정할 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 관해 상기에 논의된 바와 같이, 마커(502)는 고정 부재(322)의 횡방향(T)에 대한 구멍(326)의 앵귤레이션을 결정하는 것을 도울 수 있다. 단계 B에서의 스캐닝 공정을 사용하여, 각각의 구멍(326)의 대향 단부(327)들의 위치가 획득될 수 있다. 그러나, 제1 구멍 단부(327)로부터 제2 구멍 단부(329)까지의 각각의 구멍(326)의 경로는 반드시 단계 B에 기술된 스캐닝 공정에 의해 획득되지는 않을 수 있다. 따라서, 가상 3차원 모델(512)은 고정 부재(322)의 구멍(326)들 가상 모델 각각을 가상으로 생성하도록 조작될 수 있다. 그렇게 하기 위해, 중심 구멍 축(X)이 제1 구멍 단부(327)의 중심 및 제2 구멍 단부(329)의 중심을 통해 연장되도록 가상 모델에서 발생될 수 있다. 이어서, 구멍(326)이 그 특정 구멍(326)의 미리 그어진 중심 축(X')을 따른 경로를 갖도록 생성된다. 이러한 공정은 마커(502)의 사용을 수반하지 않는다. 대안적으로, 마커(502)의 시각적 표현이 구멍(326)에 대한 보다 정확한 경로를 획득하는 데 사용될 수 있다. 그렇게 하기 위해, 중심 축(X')이 제2 구멍 단부(329)로부터 손잡이(504)에 부착된 로드(506)의 단부(507)까지 그어진다. 이어서, 중심 축(X)을 따르는 구멍(326)이 가상 3차원 모델(512)에서 생성된다. 이러한 공정은 각각의 구멍(326)에 대해 반복될 수 있다.

단계 C에서, 가상 3차원 모델(512)은 각각의 구성요소의 모델을 포함할 수 있다. 즉, 가상 3차원 모델(512)은 물리적 모델(500)의 가상 3차원 모델(514), 고정 플레이트(324)와 같은 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516), 및 마커(502)의 가상 3차원 모델(518)을 포함할 수 있다. 가상 3차원 모델(512)(또는 본 명세서에 기술된 임의의 가상 모델)은 당업계에서 전형적인 종래의 소프트웨어를 사용하여 사용자에 의해 조작될 수 있다. 예를 들어, 신세스에 의해 상표명 프로플랜 씨엠에프(등록상표)로 판매되는, 이미지를 처리 및 편집하도록 구성된 소프트웨어 프로그램이 스캐닝 기계(508)로부터 획득된 가상 모델을 처리 및 조작하는 데 사용될 수 있다. 그 소프트웨어는 사용자가 조직체(10)를 분석하고 하기에 논의되는 절제 가이드(600)와 같은 절제 가이드의 형상 및 설계를 포함한 환자의 수술을 수술전 계획하는 것을 허용한다.

도 2 및 도 3c를 참조하면, 단계 D에서, 조직체(10)의 가상 3차원 모델(520)은 계획된 수술 절차에 따라 수술중 또는 수술후 형상 및 구성으로 조작될 수 있다. 구체적으로, 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)은 조직체(10)의 미리 획득된 3차원 모델(520) 내로 임포팅될 수 있고, 수술중 또는 수술후 형상 및 구성에 있는 조직체(10)의 가상 3차원 모델(520)을 생성하도록 컴퓨터를 사용하여 조작될 수 있다. 다시 말해, 조직체(10)의 가상 3차원 모델(520)을 사용하여, 사용자는 신세스에 의해 상표명 프로플랜 씨엠에프(등록상표)로 판매되는 소프트웨어와 같은 적합한 소프트웨어를 사용하여 컴퓨터(530)에서 하악골 재건 수술과 같은 수술을 미리-계획할 수 있다. 컴퓨터(530)에서, 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)이 도 1f에 관해 상기에 상세히 논의된 바와 같이 미리정해진 수술 계획에 따라 수술중 또는 수술후 구성에 있는 조직체(10)의 가상 3차원 모델(520)에 결합될 수 있다. 따라서, 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)은 원하는 수술 계획에 따라 조직체(10)의 가상 3차원 모델(520)과 정렬될 수 있다. 상기에 논의된 바와 같이, 3차원 모델(520)은 본래의 조직체(10) 또는 이식편(320)을 포함하는 재건된 조직체(10)를 나타낼 수 있다. 조직체(10)의 3차원 모델(520)에 결합된 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)은 가상 3차원 모델(526)로 집합적으로 지칭된다.

도 2 및 도 3d를 참조하면, 단계 E에서, 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)이 조직체(10)에 결합된 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(526)에 기초하여 생성 및 설계될 수 있다. 따라서, 절제 가이드(600)(또는 임의의 다른 적합한 절제 가이드)가 조직체(10)의 가상 모델(520)에 결합된 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(526)에 기초하여 설계 및 제조될 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)이 스캐닝 기계를 통해 미리 획득된 조직체(10)의 가상 3차원 모델(521)을 사용하여 생성될 수 있다. 조직체(10)의 가상 3차원 모델(521)은 단계 D에서 사용되는 조직체(10)의 가상 3차원 모델(520)과 실질적으로 동일할 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 조직체(10)의 가상 3차원 모델(521)은 수술전 형상 또는 상태에 있는 조직체(10)를 나타낸다.

도 2 및 도 3d를 계속 참조하면, 단계 E에서, 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)이, 예를 들어 절제 가이드가 하기에 상세히 설명되는 바와 같이 형성될 때, 외과의가 조직체(10)를 향한 절단 도구(101)의 이동을 안내하는 것을 허용하도록 구성되거나 설계될 수 있다. 도시된 실시예에서, 절제 가이드(600) 또는 절제 가이드의 모델은 조직체(10)의 적어도 일부분에 맞닿도록 구성된 절제 가이드 몸체(602)를 포함할 수 있다. 절제 가이드 몸체(602)는 절제 가이드 몸체(602)를 통해 연장되는 적어도 하나의 슬롯(604)을 한정할 수 있다. 슬롯(604)은, 절단 도구(101)를 수용하고, 3차원 가상 모델로 나타내어진 바와 같이 절제 가이드(600)가 조직체(10)에 결합된 때 조직체(10)를 향해 절단 도구(101)를 안내하도록 구성 및 크기설정될 수 있다. 슬롯(604)에 추가해, 절제 가이드(600)는 조직체(10) 내에 구멍 또는 고정 위치를 만들 수 있는 드릴 비트 또는 임의의 다른 장치를 수용하도록 각각 구성 및 크기설정된 하나 이상의 드릴 구멍(606)을 한정할 수 있다. 드릴 구멍(606)들 각각은 절제 가이드 몸체(602)를 통해 연장될 수 있다. 드릴 구멍(606)에 추가해, 절제 가이드(600)는 나사와 같은 패스너를 수용하도록 각각 구성 및 크기설정된 하나 이상의 패스너 구멍(607)을 한정할 수 있다. 패스너 구멍(607)들 각각은 절제 가이드 몸체(602)를 통해 연장될 수 있다. 적어도 하나의 패스너가 절제 가이드(600)를 조직체(10)에 결합시키도록 각각의 패스너 구멍(607)을 통해 그리고 조직체(10) 내로 삽입될 수 있다.

도 2 및 도 3d를 계속 참조하면, 단계 E에서, 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)이, 조직체(10)에 대한 가상 3차원 모델(522)에서의 드릴 구멍(606)의 위치 및 배향이 고정 부재(322)의 동일 수의 구멍(326)의 위치 및 배향과 실질적으로 정렬되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 단계 C에서, 고정 부재(322)는 조직체(10)에 대해, 각각, 위치 및 배향(G, H)에 위치된 제1 구멍(326) 및 제2 구멍(326b)을 포함한다. 따라서, 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)은, 적어도 하나의 구멍(606a) 및 제2 구멍(606b)이 조직체(10) 상의 위치 및 배향(G, H)에 대한 고정 부재(322)의 구멍(326)들, 예를 들어 구멍(326a, 326b) 중 하나와 실질적으로 동일한, 조직체(10)에 대한 위치 및 배향을 갖도록, 예를 들어 컴퓨터(530)에서 설계될 수 있다. 위치(G)는 가상 3차원 모델(520)에 대한 제1 위치로 지칭될 수 있고, H로 식별되는 위치는 가상 3차원 모델(520)에 대한 제2 위치로 지칭될 수 있다. 구멍(326a, 326b)은 앵커 위치 내로의 구멍(326a, 326b)을 통한 앵커의 삽입이 조직체(10)의 신경에 영향을 미치지 않도록 조직체(10)에 대해 위치 및 배향된다. 또한, 구멍(326)은 앵커가 손상되거나 병들지 않은 조직을 통해 삽입되도록 조직체(10)에 대해 위치 및 배향된다.

도 2를 참조하면, 단계 F에서, 일단 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)이 완성되면, 절제 가이드(600)는 신속 프로토타이핑 기술과 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 3차원 가상 모델(522)에 기초하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)은 컴퓨터(530)로부터 CAD/CAM 제조 기계와 같은 기계로, 또는 그러한 기계에 연결된 컴퓨터로 다운로드되거나 전송될 수 있다. 절제 가이드(600)는 신속 프로토타이핑 제조 장치 또는 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 신속 프로토타이핑 제조 공정에서, 컴퓨터 이용 설계 모델과 같은 가상 설계가 물리적 모델 또는 구조로 변형된다. 신속 프로토타이핑 기술의 예는 선택적 레이저 소결(SLS), 용융 침착 모델링(FDM), 스테레오리소그래피(SLA), 및 3D 프린팅뿐만 아니라 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기계를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 제조 기계(532)는 임의의 원하는 재료로부터 절제 가이드(600)를 제조한다. 예를 들어, 절제 가이드(600)는 적합한 중합체 또는 금속 재료로 부분적으로 또는 전적으로 제조될 수 있다. 이어서, 사용자는 절제 가이드(600)를 사용하여 환자에 대해 임의의 원하는 외과 수술을 수행할 수 있다. 도 2a에 도시된 단계들 중 일부 또는 전부는 프로세서 또는 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다. 또한, 가상 모델과 같은, 상기에 기술된 방법에 포함되는 데이터의 일부 또는 전부는 로컬 컴퓨터 또는 원격 컴퓨터로 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다.

절제 가이드(600) 외에, 상기에 기술된 방법은 임의의 다른 적합한 절제 가이드를 제조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 절제 가이드(100, 200)가 상기에 기술된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 본 명세서에 언급된 모든 가상 3차원 모델이 컴퓨터(530)에서 실행되는 컴퓨터 이용 소프트웨어를 사용하여 생성 및 조작될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 출원에 기술된 방법은 상기에 기술된 하악골 재건 수술에 사용하기 위한 절제 가이드를 제조하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 본 출원에 기술된 방법은 뼈 세그먼트들의 신연(distraction)을 포함할 수 있는 악교정 수술(orthognatic surgery) 또는 두개악안면 수술(craniomaxillofacial surgery)에 사용하기 위한 절제 가이드를 제조하는 데 사용될 수 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기에 기술된 방법은 또한 이식편을 채취하는 데 사용되는 절제 가이드(400)를 구성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방법에서, 절제 가이드(400)는 하나 이상의 슬롯(403) 및 복수의 드릴 구멍(406a 내지 406f)을 포함할 수 있다. 절제 가이드(400)는, 이식편(320)이 공극(14)(도 1c) 내에 위치되고 고정 부재(322)가 이식편(320) 및 조직체(10)에 맞대어 위치된 때, 이식편(320)에 대한 드릴 구멍(406a 내지 406f)의 위치 및 배향이 패스너 구멍(326a 내지 326f) 및 조직 위치(Y)와 실질적인 정렬되도록, 가상으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 조직체(10)의 가상 3차원 모델(512)은 상기에 논의된 단계 A 내지 단계 C에 관해 상기에 기술된 바와 같이 그리고 도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 획득된다. 이어서, 조직체(10)의 가상 3차원 모델 상에서, 제1 절제 영역(11)(도 1a) 및 제2 절제 영역(13)(도 1a)이 식별된다. 제1 절제 영역(11)은 또한 제1 영역(11)으로 지칭되고, 제2 절제 영역(13)은 또한 제2 영역(13)으로 지칭된다. 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)은 도 2에 관해 상기에 기술된 바와 같이 획득된다. 획득된 3차원 모델(516)은 계획된 수술후 형상을 가질 수 있고, 패스너를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 구멍(326)을 한정할 수 있다. 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)은 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)을 획득하도록 (프로세서에서) 처리되어, 적어도 하나의 제1 구멍(326a)의 중심 축이 조직체의 제2 조직 부분(12a)의 제1 목표 위치(K)와 실질적으로 정렬되게 한다. 절제 가이드(400)의 가상 3차원 모델(401)은, 예를 들어 도 2의 단계 B 및 단계 C에서 상기에 기술된 바와 같이 절제 가이드(400)를 스캐닝함으로써 생성된다. 절제 가이드(400)의 가상 3차원 모델(401)은 절제 가이드(400)의 가상 3차원 모델(401)을 적어도 2개의 절단 가이드(403) 사이에 배치된 이식편 부분의 가상 3차원 모델(301)에 결합시키도록 (프로세서에서) 처리될 수 있다. 이식편 부분은 이식편 부분(304), 이식편 부분(306), 이식편 부분(308), 또는 이들의 조합일 수 있다. 따라서, 이식편 부분은 이식편(320)일 수 있다. 이식편(320)과 같은 이식편 부분은 제2 영역(13) 또는 공극(14)에 끼워맞춤되도록 크기설정될 수 있다. 절제 가이드(400)의 가상 3차원 모델(401)은 절제 가이드(400)의 가상 3차원 모델(401)을 이식편 부분의 가상 3차원 모델(301)에 결합시키도록 컴퓨터 상에서 프로세서를 통해 처리되어, 드릴 구멍(406)의 중심 축이 이식편 소스의 목표 위치(L)들 중 하나와 실질적으로 정렬되게 할 수 있다. 목표 위치(L)들 중 적어도 하나는 이식편(320)이 공극(14) 내에 위치된 때 목표 위치(K)와 실질적으로 일치한다.

도 6을 참조하면, 절제 가이드를 제조하는 방법(700)은 단계 701, 단계 702, 단계 703, 및 단계 704를 포함할 수 있다. 단계 701은 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)을 획득하는 것(여기서, 고정 부재(322)의 획득된 가상 3차원 모델(516)은 계획된 수술후 형상을 갖고, 패스너를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 구멍(326)을 한정한다)을 포함한다. 단계 702는 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)을 조직체(10)의 제1 가상 3차원 모델(520)(여기서, 조직체(10)의 제1 가상 3차원 모델(520)은 제1 영역(11)을 한정한다)에 결합시키도록 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델을 처리하여, 적어도 하나의 구멍(326)의 중심 축(X)이 제1 영역(11)의 제1 목표 위치(M)와 실질적으로 정렬되게 하는 것을 포함한다. 제1 영역(11)은 조직 부분(12b)에 대응할 수 있다. 단계 703은 적어도 하나의 절단 가이드(603) 및 적어도 하나의 구멍(606)을 한정하는 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 생성하는 것을 포함한다. 대안적으로, 단계 703은 적어도 하나의 구멍(606)을 한정하는, 위치설정 가이드 또는 드릴 가이드와 같은, 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 생성하는 것을 포함한다. 단계 704는 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 제1 영역(11)과 실질적으로 동일한 제2 영역(13)을 갖는 조직체(10)의 제2 가상 3차원 모델(521)에 결합시키도록 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 처리하여, 적어도 하나의 구멍(606)의 중심 축이 조직체(10)의 제2 가상 3차원 모델(521)의 제2 목표 위치(N)와 실질적으로 정렬되게 하는 것(여기서, 제2 목표 위치(N)는 조직체(10)의 각자의 제1 및 제2 가상 3차원 모델(520, 521)에 대한 제1 목표 위치(M)에 대해 동일하게 위치된다)을 포함한다.

제2의 처리 단계 704는 절단 가이드(603)를 조직체(10)의 제1 영역(11)과 제2 영역(13) 사이의 수술전 계획된 계면(preoperatively planned interface)과 정렬시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 획득하는 단계 701은 고정 부재(322)의 이미지를 획득하기 위해 고정 부재(322)를 스캐닝하는 것, 통신 네트워크를 통해 이미지 데이터를 컴퓨터로 전송하는 것, 및 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516) 내에 고정 부재(322)의 적어도 하나의 구멍(326)을 한정하기 위해 고정 부재(322)의 이미지를 조작하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 조작하는 단계는 적어도 하나의 구멍(326)의 중심 축(X)을 식별하는 것을 포함한다. 본 방법은 신속 프로토타이핑 제조 공정을 사용하여 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)과 동일한 절제 가이드(600)를 구성하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 절제 가이드(600)를 구성하는 단계는 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 컴퓨터로부터 제조 기계(532)로 전송하는 것을 포함할 수 있다.

획득하는 단계 701은 스캐닝 기계(508)를 사용하여 고정 부재(322)를 스캐닝하는 것을 포함할 수 있다. 획득하는 단계 701은 다음의 스캐닝 기계들, 즉 CT 스캔 기계, 레이저 스캐너, 광학 스캐너, MRI 기계, 또는 좌표 측정 기계 중 임의의 하나를 사용하여 고정 부재(322)를 스캐닝하는 것을 포함할 수 있다. 획득하는 단계 701은 고정 부재(322)를 조직체(10)의 물리적 모델(500)에 결합시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 획득하는 단계 701은 고정 부재를 수술후 형상으로 구부리는 것을 추가로 포함할 수 있다. 획득하는 단계 701은 고정 부재(322)의 두께에 대한 적어도 하나의 구멍(326)의 경로를 식별하기 위해 고정 부재(322)의 적어도 하나의 구멍(326) 내로 마커(502)의 적어도 일부분을 삽입하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 획득하는 단계 701은 조직체(10)의 물리적 모델(500), 고정 부재(322)의 적어도 하나의 구멍(326) 내로 삽입된 마커(502), 및 조직체(10)의 물리적 모델(500)에 결합된 고정 부재(322)를 스캐닝하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

처리하는 단계 704는, 프로세서를 통해, 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 소프트웨어에 따라, 절제 가이드(600)가 조직체(10)의 제2 가상 3차원 모델(521)의 특정 부분 위에 맞춰지도록 윤곽을 이루도록 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 조작하는 것을 포함할 수 있다. 도 6에 도시되거나 상기에 기술된 단계들 중 일부 또는 전부는 컴퓨터 상에서 실행되는 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 본 명세서에 기술된 가상 3차원 모델은 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 프로세서 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 동일 컴퓨터 또는 상이한 컴퓨터의 부분일 수 있다.

도 6을 참조하면, 사용자 특이적 외과용 절제 가이드(600)를 제조하는 방법(800)은 단계 801, 단계 802, 및 단계 803을 포함할 수 있다. 단계 802는 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)을 조직체(10)의 제1 가상 3차원 모델(520)(여기서, 조직체(10)의 제1 가상 3차원 모델(520)은 제1 영역(11)을 한정한다)에 결합시키도록 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)을 처리하여, 적어도 하나의 구멍(326)의 중심 축(X)이 제1 영역(11)의 제1 목표 위치(M)와 실질적으로 정렬되게 하는 것을 포함한다. 단계 802는 적어도 하나의 절단 가이드(603) 및 적어도 하나의 구멍(606)을 한정하는 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 생성하는 것을 포함한다. 대안적으로, 단계 802는 적어도 하나의 구멍(606)을 한정하는, 위치설정 가이드 또는 드릴 가이드와 같은, 가이드의 가상 3차원 모델(522)을 생성하는 것을 포함한다. 단계 803은 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 제1 영역(11)과 실질적으로 동일한 제2 영역(13)을 갖는 조직체(10)의 제2 가상 3차원 모델(521)에 결합시키도록 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 처리하여, 적어도 하나의 구멍(326)의 중심 축(X)이 조직체(10)의 제2 가상 3차원 모델(521)의 제2 목표 위치(N)와 실질적으로 정렬되게 하는 것(여기서, 제2 목표 위치(N)는 조직체(10)의 각자의 제1 및 제2 가상 3차원 모델(520, 521)에 대한 제1 목표 위치(M)에 대해 동일하게 위치된다)을 포함한다.

대안적인 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 방법(800)은 컴퓨터(530)에서 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)을 획득하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 획득하는 단계는 스캐닝 기계(508)를 사용하여 고정 부재(322)를 스캐닝하는 것을 포함할 수 있다. 획득하는 단계는 다음의 스캐닝 기계들, 즉 CT 스캔 기계, 레이저 스캐너, 광학 스캐너, MRI 기계, 또는 좌표 측정 기계 중 임의의 것을 사용하여 고정 부재(322)를 스캐닝하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 방법은 신속 프로토타이핑 제조 공정을 사용하여 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)과 동일한 절제 가이드(600)를 구성하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 구성하는 단계는 절제 가이드(600)의 가상 3차원 모델(522)을 통신 네트워크를 통해 컴퓨터(530)로부터 제조 기계(532)로 전송하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 획득하는 단계는 고정 부재를 조직체의 물리적 모델에 결합시키는 것을 포함할 수 있다. 획득하는 단계는 고정 부재를 수술후 형상으로 구부리는 것을 포함할 수 있다. 획득하는 단계는 고정 부재의 두께에 대한 적어도 하나의 구멍의 경로를 식별하기 위해 고정 부재의 적어도 하나의 구멍 내로 마커를 삽입하는 것을 포함할 수 있다. 획득하는 단계는 조직체의 물리적 모델, 고정 부재의 적어도 하나의 구멍 내로 삽입된 마커, 및 조직체의 물리적 모델에 결합된 고정 부재를 스캐닝하는 것을 포함할 수 있다. 획득하는 단계는 조직체의 물리적 모델, 및 조직체의 물리적 모델에 결합된 고정 부재를 스캐닝하는 것을 포함할 수 있다. 처리 단계 803은 절제 가이드가 조직체의 제2 가상 3차원 모델의 특정 부분 위에 맞춰지도록 윤곽을 이루도록 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 조작하는 것을 포함할 수 있다. 도 7에 도시되거나 상기에 기술된 단계들 중 일부 또는 전부는 컴퓨터와 같은 프로세서에 의해 실행될 수 있다.

도 8을 참조하면, 환자 특이적 외과용 절제 가이드(600)를 제조하는 방법(900)은 단계 901, 단계 902, 단계 903, 단계 904, 단계 905, 및 단계 906을 포함할 수 있다. 단계 901은 조직체(10)의 가상 3차원 모델(521)을 획득하는 것을 포함한다. 단계 902는 조직체(10)의 가상 3차원 모델(522) 상에서 제1 보유 영역(11) 및 제2 절제 영역(13)을 식별하는 것을 포함한다. 제1 절제 영역(11)은 또한 제1 영역(11)으로 지칭되고, 제2 절제 영역(13)은 또한 제2 영역(13)으로 지칭된다. 단계 903은 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)을 획득하는 것(여기서, 고정 부재(322)의 획득된 가상 3차원 모델(516)은 계획된 수술후 형상을 갖고, 패스너를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 구멍(326)을 한정한다)을 포함한다. 단계 904는 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)을 조직체(10)의 가상 3차원 모델에 결합시키도록 고정 부재(322)의 가상 3차원 모델(516)을 처리하여, 적어도 하나의 제1 구멍(326)의 중심 축(X)이 제2 절제 영역(13)의 제1 목표 위치(K)와 실질적으로 정렬되게 하는 것을 포함한다. 단계 905는 적어도 한 쌍의 절단 가이드(403) 및 적어도 하나의 제2 구멍(406)을 한정하는 절제 가이드(400)의 가상 3차원 모델(401)을 생성하는 것을 포함한다. 단계 906은 절제 가이드(400)의 가상 3차원 모델(401)을 절단 가이드(403)들 사이에 배치된 이식편 부분(320)의 가상 3차원 모델(301)에 결합시키도록 절제 가이드(400)의 가상 3차원 모델(401)을 처리하여(여기서, 이식편 부분(320)은 제2 영역(13) 내에 끼워맞춤되도록 크기설정된다), 적어도 하나의 제2 구멍(406)의 중심 축이 이식편 부분(320)의 3차원 모델(301)의 제2 목표 위치(L)와 실질적으로 정렬되게 하는 것(여기서, 제2 목표 위치(L)는, 이식편 부분(320)이 제2 절제 영역(13) 내에 위치된 때, 제1 목표 위치(K)에 대해 실질적으로 일치한다)을 포함한다. 도 5에 도시되거나 상기에 기술된 단계들 중 일부 또는 전부는 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 획득하는 단계 901은 고정 부재의 이미지를 획득하기 위해 고정 부재를 스캐닝하는 것, 및 고정 부재의 가상 3차원 모델 내에 고정 부재의 적어도 하나의 제1 구멍을 한정하기 위해 고정 부재의 이미지를 조작하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 조작하는 단계는 적어도 하나의 제1 구멍의 중심 축을 식별하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 본 방법은 신속 프로토타이핑 제조 공정을 사용하여 절제 가이드의 가상 3차원 모델과 동일한 절제 가이드를 구성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

도면에 도시된 실시예들의 예시 및 논의는 단지 예시 목적을 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 점에 주목해야 한다. 당업자는 본 발명이 다양한 실시예들을 고려한다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 본 발명이 가상 3차원 모델을 언급하지만, 본 명세서에 기술된 가상 모델들 중 임의의 것은 2차원일 수 있다는 것이 구상된다. 일 실시예에 따라 기술되고 예시된 특징부들 및 구조들은, 달리 언급되지 않은 한, 본 명세서에 기술된 바와 같은 모든 실시예들에 적용될 수 있다는 것을 추가로 이해하여야 한다. 부가적으로, 상기에 기술된 실시예들과 함께 상기에 기술된 개념들이 단독으로 또는 상기에 기술된 다른 실시예들 중 임의의 것과 조합되어 채용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims

조직체(tissue body)를 향한 절단 도구의 이동을 안내하도록 구성된 환자 특이적 외과용 가이드(patient specific surgical guide)를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
스캐닝된 이미지 데이터를 생성하기 위하여 수술 후 형상을 갖는 고정 부재의 물리적 모델을 스캐닝하는 단계;
상기 스캐닝된 이미지 데이터로부터 상기 고정 부재의 가상 3차원 모델을 획득하는 단계;
상기 고정 부재의 가상 3차원 모델의 가상 구멍의 중심 축을 상기 고정 부재의 가상 3차원 모델에 부착 가능한 상기 조직체의 제1 가상 3차원 모델의 제1 목표 위치와 정렬하기 위하여 상기 가상 구멍의 하나 이상의 위치 및 배향을 조작하는 단계로서, 상기 제1 목표 위치는 상기 조직체의 상기 가상 3차원 모델의 제1 영역 내인, 상기 조작하는 단계; 및
가이드의 가상 3차원 모델을 상기 제1 영역과 실질적으로 동일한 제2 영역을 갖는 상기 조직체의 제2 가상 3차원 모델에 결합시키도록 상기 가이드의 가상 3차원 모델을 처리하여, 상기 가이드의 가상 3차원 모델의 적어도 하나의 제2 가상 구멍의 중심 축이 상기 조직체의 제2 가상 3차원 모델의 제2 목표 위치와 실질적으로 정렬되게 하되, 상기 제2 목표 위치는 상기 조직체의 제1 가상 3차원 모델 및 제2 가상 3차원 모델 각각에 대한 상기 제1 목표 위치에 대해 동일하게 위치되게 하는 단계를 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 고정 부재의 물리적 모델은 상기 가상 구멍에 대응한 적어도 하나의 구멍을 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 가상 구멍의 하나 이상의 위치 및 배향을 조작하는 단계 전에 상기 스캐닝된 이미지 데이터로부터 상기 고정 부재의 가상 3차원 모델의 가상 구멍을 획득하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 스캐닝하는 단계 전에 상기 고정 부재의 물리적 모델의 적어도 하나의 구멍 내로 마커(marker)를 삽입하는 단계를 추가로 포함하되,
상기 스캐닝하는 단계는 상기 마커를 운반하는 상기 고정 부재의 물리적 모델을 스캐닝하는 단계를 포함하고;
제1 획득하는 단계는 상기 스캐닝된 이미지 데이터로부터 상기 마커의 가상의 3차원 모델을 획득하는 단계를 포함하고;
상기 방법은 상기 고정 부재의 가상 3차원 모델과 관련하여 상기 마커의 가상 3차원 모델의 위치 및 배향에 대응하는 위치 및 배향을 갖는 상기 가상 구멍을 생성하기 위하여 상기 고정 부재의 가상 3차원 모델을 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 고정 부재의 물리적 모델은 상기 스캐닝하는 단계 동안 수술 중 또는 수술 후 형상을 갖는 상기 조직체의 물리적 모델에 결합되는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 스캐닝하는 단계 전에 상기 조직체의 물리적 모델을 획득하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 조직체의 물리적 모델을 획득하는 단계는,
상기 조직체의 스캐닝된 이미지 데이터를 생성하기 위해서 상기 조직체를 스캐닝하는 단계; 및
상기 조직체의 스캐닝된 이미지 데이터로부터 수술 전 형상을 갖는 상기 조직체의 제3 가상 3차원 모델을 획득하는 단계를 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 조직체의 물리적 모델을 획득하는 단계는 상기 조직체의 제1 가상 3차원 모델을 생성하기 위하여 상기 조직체의 제3 가상 3차원 모델을 수술 중 또는 수술 후 구성으로 조작하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 조직체의 물리적 모델을 획득하는 단계는 상기 조직체의 제1 가상 3차원 모델과 동일한 상기 조직체의 물리적 모델을 구성하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 고정 부재의 물리적 모델을 스캐닝하는 단계 전에 상기 고정 부재의 물리적 모델을 상기 조직체의 물리적 모델에 결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 고정 부재의 물리적 모델의 내측 표면의 적어도 일부를 상기 조직체의 물리적 모델의 외측 표면의 적어도 일부에 일치시키기 위하여 상기 고정 부재의 물리적 모델을 상기 수술 후 형상으로 굽히는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
조직체를 향한 절단 도구의 이동을 안내하도록 구성된 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
제1 영역 및 제2 영역을 갖는 조직체의 가상 3차원 모델을 획득하는 단계;
상기 제1 영역의 형상에 적어도 부분적으로 일치하는 계획된 수술 후 형상을 갖는 고정 부재의 가상 3차원 모델을 획득하는 단계로서, 상기 고정 부재의 가상 3차원 모델은 패스너를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 가상 구멍을 한정하는, 상기 고정 부재의 가상 3차원 모델을 획득하는 단계;
상기 적어도 하나의 제1 가상 구멍의 중심 축을 상기 제2 영역의 제1 목표 위치와 정렬하기 위하여 상기 고정 부재의 가상 3차원 모델을 처리하는 단계;
스캐닝된 이미지 데이터를 생성하기 위하여 절제 가이드의 물리적 모델을 스캐닝하는 단계;
상기 스캐닝된 이미지 데이터로부터 상기 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 획득하는 단계로서, 상기 절제 가이드의 가상 3차원 모델은 적어도 한쌍의 가상 절단 가이드들 및 적어도 하나의 제2 가상 구멍을 한정하는, 상기 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 획득하는 단계;
상기 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 이식편 소스의 가상 3차원 모델에 결합시키기 위하여 상기 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 처리하여, 상기 이식편 소스의 가상 3차원 모델의 이식편 부분이 상기 가상 절단 가이드들 사이에 배치되는 단계;를 포함하되,
상기 이식편 부분은 상기 제2 영역에 끼워맞춤되도록 크기설정되고,
상기 적어도 하나의 제2 가상 구멍의 중심 축은 상기 이식편 부분의 제2 목표 위치에 실질적으로 정렬되고,
상기 제2 목표 위치는 상기 이식편 부분이 상기 제2 영역에 위치될 때 상기 제1 목표 위치에 대하여 실질적으로 일치하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 스캐닝하는 단계 전에 상기 이식편 소스의 물리적 모델을 획득하고 상기 절제 가이드의 물리적 모델을 상기 이식편 소스의 물리적 모델에 결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 이식편 부분은 복수의 이식편 부분들을 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 이식편 소스의 가상 3차원 모델 상에 복수의 절제 축들을 한정하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 복수의 절제 축들은 복수의 이식편 부분들을 한정하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 절제 가이드의 가상 3차원 모델이 상기 이식편 소스의 가상 3차원 모델에 결합될 때 상기 복수의 절제 축들에 대응하고 상기 복수의 절제 축들에 정렬되는 복수의 슬롯들을 한정하기 위하여 상기 절제 가이드의 가상 3차원 모델을 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 복수의 이식편 부분들을 상기 제2 영역에 끼워맞춤되도록 크기설정된 형상으로 재결합하기 위하여 상기 이식편 소스의 가상 3차원 모델을 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제12항에 있어서, 제2 처리하는 단계 전에 상기 적어도 하나의 제1 가상 구멍 및 상기 적어도 하나의 제2 가상 구멍 중 하나 이상 가상 구멍의 하나 이상의 위치 및 배향을 조작하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제12항에 있어서, 신속 프로토타이핑 제조 공정을 사용하여 상기 절제 가이드의 가상 3차원 모델과 동일한 상기 절제 가이드의 물리적 버전(version)을 구성하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 절제 가이드의 물리적 버전을 구성하는 단계는 상기 가이드의 가상 3차원 모델을 컴퓨터로부터 제조 기계로 전송하는 단계를 포함하는, 환자 특이적 외과용 가이드를 제조하는 방법.