KR102216754B1 - Intramedullary nailing of the femur and modeling method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상을 기반으로 전외측 만곡정도를 측정하는 단계, 측정된 전외측 만곡을 고려한 3차원 영상의 삽입체를 형상화하는 단계, 3차원 영상으로 형상화된 삽입체가 골절된 대퇴골 부분에서의 정합 정도를 컴퓨터 시뮬레이션 상으로 확인하는 단계를 포함하는 대퇴골 골수강내 금속정 모델링 방법을 제공한다.The present invention relates to measuring the degree of anterolateral curvature based on a photographed medical image of the fractured femur, shaping an insert of a 3D image considering the measured anterolateral curvature, and the insert shaped as a 3D image is fractured. It provides a method for modeling a metal nail in the femoral bone marrow cavity comprising the step of confirming the degree of registration in the femoral part through a computer simulation.

Description

대퇴골 골수강내 금속정 및 그 모델링 방법{Intramedullary nailing of the femur and modeling method}Intramedullary nailing of the femur and modeling method

본 발명은 대퇴골 골절시 골수강내에 삽입된 후 고정하면서 골절 치료가 이루어지게 하는 대퇴골 골수강내 금속정 및 그 모델링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a femoral intramedullary nail and a method for modeling the same, which is inserted into the bone marrow when a femur is fractured, and then fixed while performing the fracture treatment.

근래에는, 폭발적으로 증가되고 있는 고령화로 인하여 관련된 골다공증성 골절도 증가되고 있을 뿐만 아니라 골질의 변화로 인하여 노인성 대퇴골 골절도 증가되면서 정형외과 및 외상 영역에서 새로운 문제로 제기되고 있다.In recent years, due to the explosive increase of aging, related osteoporotic fractures are also increasing, as well as senile femur fractures due to changes in bone quality, raising a new problem in orthopedic and trauma areas.

이러한, 전외측 만곡이 증가된 노인성 대퇴골 골절에 대한 많은 연구들이 시도되면서 골수 내로 금속정을 넣은 뒤, 금속정의 위쪽과 아래쪽에 나사못으로 고정하는 골수강내 금속정 고정술이 치료적인 기준으로 인정되고 있다.As many studies have been attempted on senile femur fractures with increased anterolateral curvature, intramedullary nail fixation in which a nail is inserted into the bone marrow and then fixed with screws above and below the nail is recognized as a therapeutic standard.

그러나, 기존의 골수강내 금속정 고정술은 증가된 전외측 휨으로 인하여 치료적인 어려움이 있는데, 특히 고령으로 인해 증가된 만곡을 반영하지 않음으로 인해, 내고정술 후 부정합을 야기할 뿐만 아니라 심한 만곡에서는 그 사용이 불가능한 경우도 있다.However, the existing intramedullary nail fixation has therapeutic difficulties due to increased anterolateral flexion.In particular, since it does not reflect increased curvature due to old age, it not only causes misalignment after internal fixation, but also in severe curvature. It may not be possible to use it.

이에 최근에는 좌측 대퇴골 골절에 대해 우측용 골수강 내 금속정을 사용하는 방법도 제시되었으나 사용허가 기준을 포함한 기타 문제로 인하여 선호되고 있지 않는 실정이다.Accordingly, recently, a method of using a right intramedullary nail for a left femur fracture has been proposed, but it is not preferred due to other problems including the use permission standard.

이러한, 골수강내 금속정에 대한 관련 기술은, 대한민국등록실용신안공보 제20-0309570호(2003.03.24)에 제시된다.The related technology for such, intramedullary nails is presented in Korean Utility Model Publication No. 20-0309570 (2003.03.24).

본 발명은, 고령에 의한 전외측 휨의 증가를 고려한 대퇴골 골절 시술이 이루어질 수 있게 하는 대퇴골 골수강내 금속정 및 그 모델링 방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a femoral intramedullary nail and a modeling method thereof that enable a femur fracture procedure to be performed in consideration of an increase in anterolateral flexion due to old age.

본 발명은, 골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상을 기반으로 전외측 만곡정도를 측정하는 단계, 측정된 전외측 만곡을 고려한 3차원 영상의 삽입체를 형상화하는 단계, 3차원 영상으로 형상화된 삽입체가 골절된 대퇴골 부분에서의 정합 정도를 컴퓨터 시뮬레이션 상으로 확인하는 단계를 포함하는 대퇴골 골수강내 금속정 모델링 방법을 제공한다.The present invention includes measuring an anterolateral curvature based on a photographed medical image of a fractured femur, shaping an insert of a 3D image considering the measured anterolateral curvature, and an insert shaped as a 3D image. It provides a method for modeling a metal nail in a femoral bone marrow cavity, comprising the step of confirming the degree of registration in a fractured femur part through a computer simulation.

또한, 상기 골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상을 기반으로 전외측 만곡정도를 측정하는 단계는, 촬영된 의료 영상을 통해 3차원의 골절된 대퇴골 모델 형상을 생성하는 단계, 상기 3차원의 골절된 대퇴골 모델 형상을 통해 전외측 만곡 수치데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of measuring the anterolateral curvature based on the photographed medical image of the fractured femur may include generating a three-dimensional fractured femur model shape through the photographed medical image, and the three-dimensional fractured femur It may include the step of obtaining numerical data of the anterolateral curve through the model shape.

또한, 상기 3차원 영상으로 형상화된 삽입체가 골절된 대퇴골 부분에서의 정합 정도를 컴퓨터 시뮬레이션 상으로 확인하는 단계는, 상기 3차원 영상으로 형상화된 삽입체를 골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상에 가상으로 삽입 배치하면서 정합도를 측정하는 단계, 상기 삽입체가 골절된 대퇴골에서의 측정된 정합 수치를 기준으로 삽입체의 형상을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of confirming the degree of registration in the fractured femur portion of the implant shaped as the 3D image through computer simulation may include virtually applying the implant shaped as the 3D image to the photographed medical image of the fractured femur. Measuring the degree of fit while placing the insert, and correcting the shape of the insert based on the measured fit value in the femur where the insert is fractured.

또한, 상기 삽입체의 형상을 보정하는 단계는, 삽입체를 근위부의 축과 원위부의 축이 가상의 연직선을 기준으로 정면에서 0 ~ 2도의 경사각도 범위를 가지게 보정하며, 측면에서 후방으로 1200mm 이내의 곡률반경 범위를 가지도록 보정할 수 있다.In addition, the step of correcting the shape of the insert includes correcting the insert so that the axis of the proximal part and the axis of the distal part have an inclination angle range of 0 to 2 degrees from the front based on a virtual vertical line, and within 1200 mm from the side to the rear. It can be corrected to have a radius of curvature of.

또한, 상술한 본 발명의 대퇴골 골수강내 금속정 모델링 방법에 따라 형성된 대퇴골 골수강내 금속정이며, 상기 대퇴골 골수강내 금속정은, 근위부와 원위부를 구성된 바 형상을 가지며, 근위부의 축과 원위부의 축이 가상의 연직선을 기준으로 정면에서 0 ~ 2도 각도로 경사지고, 측면에서 후방으로 1200mm 이내의 곡률반경을 가지도록 휘어질 수 있다..In addition, it is a femoral intramedullary nail formed according to the above-described method of modeling the femoral intramedullary canal of the present invention, and the intramedullary nail has a bar shape consisting of a proximal part and a distal part, and the proximal axis and the distal axis are virtual It is inclined at an angle of 0 to 2 degrees from the front based on the vertical line of, and can be bent so as to have a radius of curvature within 1200mm from the side to the rear.

본 발명에 따른 대퇴골 골수강내 금속정 및 그 모델링 방법은, 골절된 대퇴골의 의료 영상을 기반으로 전외측 만곡정도를 고려하여 3차원 영상으로 형성한 삽입체를 컴퓨터 시뮬레이션 상으로 대퇴골의 의료 영상과의 정합 정도를 확인하는 바, 실제로 대퇴골의 골수강내에 금속정을 설치시 정합도를 높이게 됨으로써 골절의 유합 및 치료시간을 단축할 수 있게 한다.The intramedullary nail of the femur according to the present invention and the modeling method thereof include an implant formed as a three-dimensional image in consideration of the anterolateral curvature based on the medical image of the fractured femur. As a result of checking the degree of registration, it is possible to shorten the union and treatment time of a fracture by increasing the degree of alignment when installing a metal nail in the bone marrow cavity of the femur.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대퇴골 골수강내 금속정 모델링 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대퇴골 골수강내 금속정의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대퇴골 골수강내 금속정의 측면도이다.1 is a flow chart showing a method for modeling a metal nail in a femoral bone marrow cavity according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view of the intramedullary nail in the femur according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view of a metal nail in a femoral bone marrow cavity according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대퇴골 골수강내 금속정 모델링 방법을 나타낸 순서도이다. 도 1을 참조하면, 대퇴골 골수강내 금속정 모델링 방법은, 전외측 만곡정도 측정하는 단계(S100), 3차원 영상의 삽입체 형상화하는 단계(S110), 삽입체의 대퇴골 정합정도 확인하는 단계(S120)를 포함한다.1 is a flow chart showing a method for modeling a metal nail in a femoral bone marrow cavity according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the method of modeling the intramedullary nail in the femur includes the steps of measuring an anterolateral curvature (S100), shaping an insert of a 3D image (S110), and checking the degree of femoral alignment of the insert (S120). ).

먼저, 골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상을 기반으로 전외측 만곡정도를 측정한다(S100). 즉, 골절된 환자에 따라 대퇴골의 전외측 만곡정도가 다른 바, 전외측 부분에 대한 만곡정도를 의료 영상으로 확인할 수 있게 함으로서, 이후 만곡정도에 따라 각각 정합도가 높은 삽입체(100)를 형상화할 수 있게 하는 데이터를 취득할 수 있게 한다.First, the degree of anterolateral curvature is measured based on a photographed medical image of the fractured femur (S100). That is, the degree of anterolateral curvature of the femur is different depending on the fractured patient, so that the degree of curvature of the anterolateral part can be confirmed with a medical image, and then, according to the degree of curvature, the insert 100 having a high degree of matching is formed. It makes it possible to acquire data that makes it possible to do so.

이러한, 골절된 대퇴골의 전외측 만곡정도에 대한 측정은, 촬영된 의료 영상을 통해 3차원의 골절된 대퇴골 모델 형상을 생성하는 단계와, 3차원의 골절된 대퇴골 모델 형상을 통해 전외측 만곡 수치데이터를 획득하는 단계를 거친다. 여기서, 3차원의 대퇴골 모델 형상은 골절 환자의 CT 촬영으로부터 얻어지는 대퇴골의 표면 정보를 이용하여 생성할 수 있으나, 이에 한정하지 않음은 물론이다. 3차원의 골절된 대퇴골 모델 형상을 통해 전외측 만곡 수치데이터를 획득시에는 3차원의 대퇴골 모델 형상에서 근위부(110)로부터 원위부(120) 방향으로 연장된 가상의 연직선을 기준으로 근위부(110)의 축과 원위부(120)의 축이 정면을 기준으로 휘어진 데이터 수치와 근위부(110)의 축과 원위부(120)의 축이 측면을 기준으로 휘어진 데이터 수치를 획득하게 된다.The measurement of the anterolateral curvature of the fractured femur includes the steps of generating a three-dimensional fractured femur model shape through the photographed medical image, and the anterolateral curvature numerical data through the three-dimensional fractured femur model shape. Go through the steps to obtain. Here, the three-dimensional shape of the femur model may be generated using information on the surface of the femur obtained from a CT scan of the fracture patient, but is not limited thereto. When obtaining numerical data of anterolateral curvature through the three-dimensional fractured femur model shape, the proximal portion 110 is based on a virtual vertical line extending from the proximal portion 110 to the distal portion 120 in the three-dimensional femur model shape. Data values in which the axes of the shaft and the distal portion 120 are curved relative to the front side and the axis of the proximal portion 110 and the axes of the distal portion 120 are curved relative to the side are obtained.

이같이, 골절된 대퇴골의 전외측 만곡정도를 측정한 후에는, 측정된 전외측 만곡정도를 고려한 3차원 영상의 삽입체(100)를 형상화한다(S110). 즉, CT 촬영으로부터 얻어진 대퇴골의 2차원 영상 데이터들로부터 프로그램을 통해 전외측 만곡정도가 고려된 3차원 영상의 삽입체(100) 형상으로 재구성되게 한다.In this way, after measuring the anterolateral curvature of the fractured femur, the 3D image insert 100 is shaped in consideration of the measured anterolateral curvature (S110). That is, from the two-dimensional image data of the femur obtained from the CT scan, it is reconstructed into the shape of the insert 100 of the 3D image in which the anterolateral curvature is considered through a program.

이렇게, 3차원 영상으로 형상화된 삽입체(100)가 골절된 대퇴골 부분에서의 정합 정도를 컴퓨터 시뮬레이션 상으로 확인한다(S120). 좀 더 구체적으로 설명하면, 3차원 영상으로 형상화된 삽입체(100)를 골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상에 가상으로 삽입 배치하면서 정합도를 측정하는 단계와, 삽입체(100)가 골절된 대퇴골에서의 측정된 정합 수치를 기준으로 삽입체(100)의 형상을 보정하는 단계를 포함한다. 여기서, 삽입체(100)가 가상으로 삽입 배치되는 의료 영상은 골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상을 기반으로 형성시킨 3차원 대퇴골 영상일 수 있다. 그리고, 삽입체(100)가 골절된 대퇴골에서의 측정된 정합 수치를 기준으로 삽입체(100)의 형상을 보정하는 단계는, 실제 시술 전에 삽입체(100)의 대퇴골 골수강내 정합도를 좀 더 높일 수 있는 형상을 최종적으로 보완 형성되게 하여, 추후 실제로 형성된 금속정을 시술시 골절 유합 및 치료기간을 단축시킬 수 있게 한다. 여기서, 상기 삽입체(100)의 형상을 보정하는 단계에서 삽입체(100)는 근위부(110)의 축과 원위부(120)의 축이 가상의 연직선(C)을 기준으로 정면에서 0 ~ 2도의 경사각도 범위를 가지게 보정하며, 측면에서 후방으로 1200mm 이내의 곡률반경 범위를 가지도록 보정하는 것이 바람직하다.In this way, the degree of registration in the fractured femur of the insert 100 shaped as a 3D image is confirmed through a computer simulation (S120). More specifically, the step of measuring the degree of fit while virtually inserting and placing the insert 100 shaped as a three-dimensional image into the photographed medical image of the fractured femur, and measuring the degree of fit, and the femur in which the insert 100 is fractured. And correcting the shape of the insert 100 based on the measured matching value at. Here, the medical image in which the insert 100 is virtually inserted and disposed may be a 3D femur image formed based on a photographed medical image of a fractured femur. In addition, the step of correcting the shape of the insert 100 based on the measured registration value in the femur where the insert 100 is fractured may further increase the degree of intramedullary fit of the insert 100 before the actual procedure. The shape that can be increased is finally complemented and formed, so that the fracture union and treatment period can be shortened when the actually formed metal nail is performed later. Here, in the step of correcting the shape of the insert 100, in the insert 100, the axis of the proximal portion 110 and the axis of the distal portion 120 are 0 to 2 degrees from the front based on the virtual vertical line (C). It is preferable to correct the inclination angle to have a range and to have a radius of curvature within 1200mm from the side to the rear.

도 2 및 도 3은 앞서 설명한 대퇴골 골수강내 금속정 모델링 방법에 따라 형성된 대퇴골 골수강내 금속정의 정면도 및 측면도로써, 대퇴골 골수강내 금속정은, 근위부(110)와 원위부(120)로 구성된 바 구조로 구성된다. 이러한, 금속정의 근위부(110)와 원위부(120)에는 각각 교합을 위한 체결나사(도면미도시)의 삽입을 가능하게 하도록 복수의 체결공(130)이 형성될 수 있다. 그리고, 금속정의 근위부(110)의 축과 원위부(120)의 축이 가상의 연직선(c)을 기준으로 정면에서 θ1 또는 θ2 방향으로 0 ~ 2도 각도로 경사지게 형성된다. 더불어, 금속정의 근위부(110)의 축과 원위부(120)의 축이 가상의 연직선을 기준으로 측면에서 후방으로 1200mm 이내의 곡률반경을 가지도록 휘어지게 형성될 수 있다.2 and 3 are a front view and a side view of a metal nail in the femoral bone marrow formed according to the above-described method for modeling a metal nail in the femoral bone marrow. do. A plurality of fastening holes 130 may be formed in the proximal portion 110 and the distal portion 120 of the metal nail to enable insertion of a fastening screw (not shown) for occlusion, respectively. In addition, the axis of the proximal portion 110 of the metal crystal and the axis of the distal portion 120 are formed to be inclined at an angle of 0 to 2 degrees in the θ 1 or θ 2 direction from the front based on the virtual vertical line (c). In addition, the axis of the proximal portion 110 and the axis of the distal portion 120 of the metal can be formed to be bent so as to have a radius of curvature of 1200 mm or less from the side to the rear relative to the virtual vertical line.

이와 같은, 일 실시예의 대퇴골 골수강내 금속정 및 그 모델링 방법은, 골절된 대퇴골의 의료 영상을 기반으로 전외측 만곡정도를 고려하여 3차원 영상으로 형성한 삽입체(100)를 컴퓨터 시뮬레이션 상으로 대퇴골의 의료 영상과의 정합 정도를 확인하는 바, 실제로 대퇴골의 골수강내에 금속정을 설치시 정합도를 높이게 됨으로써 골절의 유합 및 치료시간을 단축할 수 있게 한다.In such an embodiment, the intramedullary nail of the femur and its modeling method include the implant 100 formed as a three-dimensional image in consideration of the anterolateral curvature based on the medical image of the fractured femur. As a result of confirming the degree of registration with the medical image of the femur, it is possible to shorten the union and treatment time of a fracture by increasing the degree of alignment when installing a metal nail in the bone marrow cavity of the femur.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 삽입체 110: 근위부
120: 원위부 130: 체결공100: insert 110: proximal
120: distal portion 130: fastening hole

Claims (5)

골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상을 기반으로 전외측 만곡정도를 측정하는 단계와;
측정된 전외측 만곡을 고려한 3차원 영상의 삽입체를 형상화하는 단계; 및
3차원 영상으로 형상화된 삽입체가 골절된 대퇴골 부분에서의 정합 정도를 컴퓨터 시뮬레이션 상으로 확인하는 단계;를 포함하는 대퇴골 골수강내 금속정 모델링 방법에 있어서,
상기 골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상을 기반으로 전외측 만곡정도를 측정하는 단계는, 촬영된 의료 영상을 통해 3차원의 골절된 대퇴골 모델 형상을 생성하는 단계와, 상기 3차원의 골절된 대퇴골 모델 형상을 통해 근위부로부터 원위부 방향으로 연장된 가상의 연직선을 기준으로 근위부의 축과 원위부의 축이 정면을 기준으로 휘어진 데이터 수치와 근위부의 축과 원위부의 축이 측면을 기준으로 휘어진 전외측 만곡 데이터 수치를 획득하는 단계를 포함하며,
상기 3차원 영상으로 형상화된 삽입체가 골절된 대퇴골 부분에서의 정합 정도를 컴퓨터 시뮬레이션 상으로 확인하는 단계는, 상기 3차원 영상으로 형상화된 삽입체를 골절된 대퇴골의 촬영된 의료 영상에 가상으로 삽입 배치하면서 정합도를 측정하는 단계와, 상기 삽입체가 골절된 대퇴골에서의 측정된 정합 수치를 기준으로 삽입체의 형상을 보정하는 단계를 포함하고,
상기 삽입체의 형상을 보정하는 단계에서 삽입체는 근위부의 축과 원위부의 축이 가상의 연직선(C)을 기준으로 정면에서 0 ~ 2도의 경사각도 범위를 가지게 보정하며, 측면에서 후방으로 1200mm 이내의 곡률반경 범위를 가지도록 보정하는 대퇴골 골수강내 금속정 모델링 방법.

Measuring an anterolateral curvature based on the photographed medical image of the fractured femur;
Shaping an insert of a 3D image taking into account the measured anterolateral curvature; And
In the femoral intramedullary canal modeling method comprising; confirming the degree of alignment in the fractured femur portion of the implant shaped as a 3D image through a computer simulation,
The step of measuring the degree of anterolateral curvature based on the photographed medical image of the fractured femur includes generating a three-dimensional shape of the fractured femur model through the photographed medical image, and the three-dimensional fractured femur model Based on a virtual vertical line extending from the proximal to the distal through the shape, the proximal axis and the distal axis are curved relative to the front, and the proximal axis and the distal axis are curved relative to the side. Including the step of obtaining,
The step of confirming the degree of registration of the implant shaped as the 3D image in the fractured femur portion through computer simulation includes: inserting the implant shaped as the 3D image into a photographed medical image of the fractured femur. And measuring a degree of fit while correcting the shape of the insert based on the measured fit value in the femur where the insert is fractured,
In the step of correcting the shape of the insert, the insert is corrected so that the axis of the proximal portion and the axis of the distal portion have an inclination angle range of 0 to 2 degrees from the front based on the virtual vertical line (C), and within 1200 mm from the side to the rear. Intramedullary nail modeling method that corrects to have a radius of curvature of.

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