KR102273146B1 - 수술용 보형물 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 환자가 수술 계획을 초기설계하기 위한 제1 단말, 수술자가 수술 계획을 최종설계하기 위한 제2 단말, 제1 단말 및 제2 단말과 통신하고 또한 수술 계획에 따라 보형물을 설계하기 위한 서버로 구성된 시스템을 기반으로 하는, 수술용 보형물 제작 방법에 있어서, 적어도 수술 부위를 포함하는 환자 의료 영상 데이터에 기초한 3D 이미지를 획득하는 단계; 상기 제1 단말로 상기 3D 이미지를 전송하여, 상기 제1 단말로부터, 환자가 초기설계한 수술 계획에 대응하는, 적어도 하나의 수정된 3D 이미지를 획득하는 단계; 상기 제2 단말로 상기 적어도 하나의 수정된 3D 이미지를 전송하여, 상기 제2 단말로부터, 수술자가 최종설계한 수술 계획에 대응하는 최종 3D 이미지를 획득하는 단계; 및 상기 환자 의료 영상 데이터, 상기 3D 이미지 및 상기 최종 3D 이미지에 기초하여 보형물을 설계하는 단계를 포함하는, 수술용 보형물 제작 방법에 관한 것이다. 이로써, 환자의 의견 및 의사의 판단이 동시에 보형물에 적용가능하게 된다.

Description

수술용 보형물 제작 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SURGICAL IMPLANT}
본 발명은 수술용 보형물 제작 방법에 관한 것으로서, 환자의 의견 및 의사의 판단이 동시에 보형물에 적용가능한, 수술용 보형물 제작 방법에 관한 것이다.
최근 미용에 대한 관심의 증가와 함께 성형에 대한 관심도 폭발적으로 증가하고 있다. 얼굴부분 가운데 코 성형도 예전부터 지금까지 널리 성행하고 있는데, 코 성형은 코 내부에 실리콘과 같은 인공의 보형물을 삽입하여 코의 외형을 높이는 융비술이 일반적으로 많이 사용된다.
종래에 코 성형 수술계획은 환자 얼굴의 옆모습 사진에 라인을 그리는 정도에 그쳤으며, 최근 재수술을 하는 사례에 한해 환자의 CT (특히, cone-beam CT)를 촬영하여 기존 보형물의 상태를 가늠하는 정도에 그치고 있다. 이 정도 정성적 범위의 수술계획을 구현한 후, 수술장에서 의사의 경험과 감각에 의존하여 기성품 보형물을 수술장 내에서 직접 조각하거나 환자의 코 내부 조직을 절제하는 방법으로 진행되었다.
하지만, 이 방법은 조각하는 데 많은 시간이 소요되고 수작업인 조각으로 원하는 형태의 보형물을 제작하는 것이 쉽지 않으며, 환자의 내부 조직을 손상시켜 수술 후 과도하게 붓기가 발생하거나 이로 인한 수술 후 부작용이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.
CT 영상을 3D 변환하여 수술 계획을 진행하는 경우에 있어서도, 기 삽입되어 있는 보형물을 살펴봄으로써 코 내부 해부학적 상태를 가늠하는 것 정도에 그치기 때문에, 이 방식 역시 여전히 환자의 의견이 반영되지 않고 의사의 정성적 판단에 의해서만 보형물이 제작된다는 단점이 있다.
KR 2019-0108923 A JP 2019-217266 A
이로써, 본 발명의 목적은 환자의 의견 및 의사의 판단이 동시에 보형물에 적용가능한, 수술용 보형물 제작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 수술중 보형물의 조각이 필요치 않은, 수술용 보형물 제작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명의 일 측면에 따라,
환자가 수술 계획을 초기설계하기 위한 제1 단말, 수술자가 수술 계획을 최종설계하기 위한 제2 단말, 제1 단말 및 제2 단말과 통신하고 또한 수술 계획에 따라 보형물을 설계하기 위한 서버로 구성된 시스템을 기반으로 하는, 수술용 보형물 제작 방법에 있어서,
적어도 수술 부위를 포함하는 환자 의료 영상 데이터에 기초한 3D 이미지를 획득하는 단계;
상기 제1 단말로 상기 3D 이미지를 전송하여, 상기 제1 단말로부터, 환자가 초기설계한 수술 계획에 대응하는, 적어도 하나의 수정된 3D 이미지를 획득하는 단계;
상기 제2 단말로 상기 적어도 하나의 수정된 3D 이미지를 전송하여, 상기 제2 단말로부터, 수술자가 최종설계한 수술 계획에 대응하는 최종 3D 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 환자 의료 영상 데이터, 상기 3D 이미지 및 상기 최종 3D 이미지에 기초하여 보형물을 설계하는 단계를 포함하는,
수술용 보형물 제작 방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1 단말로 상기 3D 이미지를 전송하기 전에 또는 전송할 때,
상기 제1 단말로, 상기 3D 이미지를 수정할 수 있는 소프트웨어를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 수정된 3D 이미지는 상기 소프트웨어를 이용하여 생성될 수 있다.
이때, 상기 수정된 3D 이미지는 상기 소프트웨어를 이용하여 특정 위치의 점에서 특정 방향으로의 클릭 앤 드래그 방식 및 수치 입력 방식 중 적어도 하나로 생성되는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 환자 의료 영상 데이터, 상기 3D 이미지 및 상기 최종 3D 이미지에 기초하여 보형물을 설계하는 단계는,
상기 환자 의료 영상 데이터로부터 상기 보형물이 안착할 안착면을 정의하고, 상기 정의된 안착면을 기준으로 상기 최종 3D 이미지와 상기 3D 이미지 사이의 차이에 근거하여 형상 및 높이가 결정되는 보형물을 정의하는 것을 특징으로 한다.
이에 더하여, 상기 방법은 상기 설계된 보형물을 제작하는 단계를 더 포함하고,
이때 상기 설계된 보형물을 제작하는 단계는, 3D 프린팅, 절삭, 사출, 금형, 진공성형 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 수술용 보형물 제작 방법에 따르면 환자가 직접 설계한 데이터를 바탕으로 의사의 컨펌을 받기 때문에 환자의 의견 및 의사의 판단이 동시에 보형물에 적용가능하다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 수술용 보형물 제작 방법에 따르면 수술 전 보형물이 삽입된 수술 계획을 시뮬레이션해볼 수 있으며 상기 정의된 안착면을 그대로 반영하여 보형물의 내면이 제작되기 때문에, 수술 오차를 줄일 수 있어 부작용을 감소시키고 환자의 만족도를 향상시키는 장점이 있다.
또한 본 발명의 수술용 보형물 제작 방법에 따르면 수술중 보형물의 조각이 필요치 않아 수술 시간 및 인적 비용을 포함하는 비용을 감소시키는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수술용 보형물 제작 방법이 실행될 수 있는 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수술용 보형물 제작 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따라 변환된 3D 이미지에 대한 예를 보여준다.
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따라 환자가 수술 계획을 초기설계하는 것에 대응하는, 3D 이미지를 수정하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 7 및 도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상수술 소프트웨어를 이용한 가상수술 화면을 보여주는 도면들이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따라 보형물의 높이를 구하는 방법을 보여준다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따라 보형물의 설계 과정을 보여주는 도면이다.
도 11은, 본 발명에 따른 보형물의 최종설계를 보여주는 도면이다.
도 12는, 본 발명에 따라 제작된 보형물을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 수술용 보형물 제작 방법이 실행될 수 있는 시스템의 구성도이다.
이 시스템(1)은, 환자가 수술 계획을 초기설계하기 위한 제1 단말(10), 수술자가 수술 계획을 최종설계하기 위한 제2 단말(20), 제1 단말(10) 및 제2 단말(20)과 통신하고 또한 수술 계획에 따라 보형물을 설계하기 위한 서버(30)를 포함한다.
제1 단말(10)은, 환자가 수술 계획을 초기설계하는 데 이용할 수 있는 컴퓨팅 장치로서, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 노트북, 스마트 폰, 또는 이와 유사한 것과 같은 컴퓨팅 장치일 수도 있고 통합될 수도 있는 임의의 장치일 수 있다. 이러한 제1 단말(10)을 이용해 초기설계 기능을 수행하기 위해서는, 초기설계 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어가 탑재되어 있어야 함은 물론이다. 이를 이용해, 환자는 원하는 수술 후 3D 이미지를 적어도 하나 이상 생성할 수 있게 된다.
제2 단말(20)은, 이와 유사하게 수술자가 수술 계획을 최종설계하는 데 이용할 수 있는 컴퓨팅 장치로서, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 노트북, 스마트 폰, 또는 이와 유사한 것과 같은 컴퓨팅 장치일 수도 있고 통합될 수도 있는 임의의 장치일 수 있다. 이러한 제2 단말(20)을 이용해 최종설계 기능을 수행하기 위해서는, 최종설계 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어가 탑재되어 있어야 함은 물론이다. 이를 이용해, 수술자는 환자가 원하는 수술 후 3D 이미지를 확인하여 최종 수술 후 3D 이미지를 결정할 수 있게 된다.
이때 초기설계 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어와 최종설계 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어는 각각 별개의 소프트웨어일 수 있거나, 또는 사용자에 따라 사용 권한을 달리하는, 하나의 통합된 소프트웨어로 제공될 수 있다.
서버(30)는, 스탠드얼론 서버 또는 네트워크 서버로 구현되는 하나 이상의 컴퓨터 시스템 또는 컴퓨터 소프트웨어로서, 적어도 다수 개의 제1 단말(10) 및 제2 단말(20)로 해당하는 데이터들을 유/무선의 네트워크를 통해 송/수신하도록 구성된다. 여기서, 네트워크 서버란, 사설 인트라넷 또는 인터넷과 같은 컴퓨터 네트워크를 통해 다른 네트워크 서버와 통신할 수 있는 하위 장치와 연결되어 작업 수행 요청을 접수하고 그에 대한 작업을 수행하여 수행 결과를 제공하는 컴퓨터 시스템 및 컴퓨터 소프트웨어(네트워크 서버 프로그램)를 의미한다. 그러나 이러한 네트워크 서버 프로그램 이외에도, 네트워크 서버 상에서 동작하는 일련의 응용 프로그램과 경우에 따라서는 내부에 구축되어 있는 각종 데이터베이스를 포함하는 넓은 개념으로 이해되어야 할 것이다. 특히, 이러한 서버(30)를 이용해 본 발명에 따른 보형물 제작 기능을 수행하기 위해서는, 본 발명에 따라 데이터를 처리하고 송/수신하는 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어가 탑재되어 있어야 함은 물론이다. 또한, 본 발명에 따라 데이터, 예를 들어 환자 의료 영상 데이터, 환자 의료 영상 데이터에 기초한 3D 이미지, 환자가 초기설계한 수술 계획에 대응하는, 적어도 하나의 수정된 3D 이미지, 수술자가 최종설계한 수술 계획에 대응하는 최종 3D 이미지를 저장할 수 있는 데이터베이스가 구비되어 있을 수 있다.
이에 더하여, 이 시스템(1)은 환자 의료 영상 데이터에 기초하여 3D 이미지를 생성하여 서버(30)로 전송하는 데 이용할 수 있는 제3 단말(40)을 더 포함할 수 있다. 이때 제3 단말(40)은 상기의 제1 단말(10) 또는 제2 단말(20)과 유사하게, 컴퓨팅 장치로서, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 노트북, 스마트 폰, 또는 이와 유사한 것과 같은 컴퓨팅 장치일 수도 있고 통합될 수도 있는 임의의 장치일 수 있다. 이러한 제3 단말(40)을 이용해 3D 이미지 생성 기능을 수행하기 위해서는, 제1 단말(10) 또는 제2 단말(20)에 의해 수정될 수 있는 3D 이미지 생성 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어가 탑재되어 있어야 함은 물론이다. 이러한 소프트웨어는, 통상의 CAD 등의 통상의 소프트웨어로 구현될 수 있다.
이때 3D 이미지 생성 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어는 상기의 초기설계 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어와 최종설계 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어와 각각 별개로 존재하는 소프트웨어일 수 있거나, 또는 사용자에 따라 사용 권한을 달리하는, 하나의 통합된 소프트웨어로 제공될 수 있다.
하기에서 설명하는 바와 같이, 이 제3 단말(40)은 환자 의료 영상 데이터, 3D 이미지 및 최종 3D 이미지에 기초하여 결정된 보형물의 설계를 확인하고 제작할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수도 있다.
도 2는 상기와 같은 시스템(1)에서 실행될 수 있는, 본 발명에 따른 수술용 보형물 제작 방법의 흐름도이다.
본 발명에 따른 수술용 보형물 제작 방법은, 먼저 (1) 적어도 수술 부위를 포함하는 환자 의료 영상 데이터(도 2의 ① 참조)에 기초한 3D 이미지를 획득하는 단계(도 2의 ②, ③ 참조)를 포함한다.
이때 환자 의료 영상 데이터는, 의료 행위를 목적으로 촬영되는 CT 영상, 3D 스캐닝 자료 등과 같이, 적어도 수술 부위를 포함하는 영상 데이터로서, 이로부터 수술 전 보형물이 안착할 안착면, 수술 전 및/또는 후의 입체적인 수술 부위 전체 윤곽을 가늠할 수 있다면, 어떠한 영상 데이터라도 이용가능하다.
환자 의료 영상 데이터에 기초하여 3D 이미지를 획득하는 단계는, 예를 들어 3D 이미지로의 변환 및 변환된 3D 이미지의 수신 및/또는 저장을 포함한다. 3D 이미지로의 변환은, 상기에서 설명된 바와 같이, 서버(30)에서 또는 별도로 제공되는 제3 단말(40)에 의해 수행될 수 있고, 이어서 경우에 따라서, 3D 이미지(에 대한 데이터)의 수신 및/또는 저장이 수행된다.
변환된 3D 이미지에 대한 예는 도 3에서 볼 수 있다. 본 발명에 따른 변환된 3D 이미지는, 상기에서 설명된 바와 같이, 예를 들어 수술 전의 입체적인 수술 부위를 포함하는 전체 윤곽을 보여주고 있고, 제1 단말(10)(의 소프트웨어)을 이용해 수정가능하다.
다음으로, 본 발명에 따른 수술용 보형물 제작 방법은, (2) 제1 단말(10)로 3D 이미지(에 대한 데이터)를 전송하여(도 2의 ④ 참조), 제1 단말(10)로부터, 환자가 초기설계한 수술 계획에 대응하는, 적어도 하나의 수정된 3D 이미지(도 2의 ⑤ 참조)를 획득하는 단계(도 2의 ⑥ 참조)를 포함한다. 이때, 수정된 3D 이미지를 획득하는 단계는, 3D 이미지를 획득하는 단계와 유사하게, 예를 들어 3D 이미지의 수정 및 수정된 3D 이미지의 수신 및/또는 저장을 포함한다.
도 4 내지 도 6은, 예를 들어 환자가 수술 계획을 초기설계하는 것에 대응하는, 3D 이미지를 수정하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 4는 환자 의료 영상 데이터에 기초하여 획득된 3D 이미지(좌)와 환자가 원하는 바에 따라 수정된 3D 이미지(우)를 같이 보여주고 있고, 도 5는 콧볼을, 도 6은 콧등의 형태를 조절하여 수정된 3D 이미지를 생성하는 것을 보여주고 있다.
이때, 수정된 3D 이미지는 도 5 및 도 6에서와 같이, 제1 단말(10)에 탑재된 본 발명에 따른 소프트웨어를 이용하여 특정 위치의 점에서 특정 방향으로의 클릭 앤 드래그 방식으로 생성될 수 있다.
예를 들어 도 5를 참조하면, 환자가 콧볼을 확대하기를 원하는 경우에 있어서, 황색 화살표를 잡고 청색 화살표 방향, 즉 바깥쪽으로 당기면, 자연스러운 형태로 조정되도록 그 근방의 영역들(적색으로 표시)이 머신 러닝 등의 학습이나 미리 정의된 수식에 따라 적절하게 조정되게 된다.
이에 더하여, 클릭 앤 드래그 방식으로는 미세한 조정이 어려울 수 있어, 수치 입력 방식을 병행하거나 이를 대체할 수 있음은 물론이다.
이에 더하여, 상기에서 설명된 바와 같이, 제1 단말(10)로 3D 이미지를 전송하기 전에 또는 전송할 때, 제1 단말(10)로, 3D 이미지를 수정할 수 있는 소프트웨어를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 3D 이미지를 수정할 수 있는 소프트웨어를 제공하는 단계는, 예를 들어, 소프트웨어 다운로드를 받을 수 있는 주소를 제1 단말(10)로 제공하고, 이로부터 다운로드 및/또는 설치하는 것을 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 수술용 보형물 제작 방법은, (3) 제2 단말(20)로 적어도 하나의 수정된 3D 이미지를 전송하여(도 2의 ⑦ 참조), 제2 단말(20)로부터, 수술자가 최종설계한 수술 계획에 대응하는 최종 3D 이미지(도 2의 ⑧ 참조)를 획득하는 단계(도 2의 ⑨ 참조)를 포함한다. 이때, 최종 3D 이미지를 획득하는 단계는, 3D 이미지를 획득하는 단계와 유사하게, 예를 들어 최종 3D 이미지의 결정 및 최종 3D 이미지의 수신 및/또는 저장을 포함한다.
여기서, 환자의 선호에 따라 제2 단말(20)에서 수정되어 저장되는 3D 이미지는, 하나 이상일 수 있고, 이에 따라 서버(30) 및/또는 제2 단말(20)로 전송되는 수정된 이미지는 하나 또는 그 이상일 수 있으며, 예를 들어 다수의 수정된 3D 이미지들 중에서 환자가 선택한 3 개일 수 있다.
나아가, 최종 3D 이미지의 결정은, 수술자(의사)가 전송받은 적어도 하나의 수정된 3D 이미지들 중에서 하나를 선택하여, 이를 기초로 경우에 따라서 환자가 초기설계한 수술 계획이 기술적으로 가능한지, 환자에게 적용가능한지 등을 고려하여, 선택된 수정된 3D 이미지를 재수정하는 것일 수 있다. 이때 의사가 환자의 의견이 반영된 수정된 3D 이미지에 대응하는 수술 계획의 실행가능성에 대하여 전문가적 판단을 하기 위해서는, 환자 의료 영상 데이터를 기초로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이를 보다 더 객관적이고 용이하게 수행하기 위해서, 상기에서 언급한 바와 같이, 제2 단말(20)에 탑재된 최종설계 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어(이하 가상수술 소프트웨어로 지칭함)를 이용할 수 있다.
이때 가상수술 소프트웨어는, 수술자가 최종설계를 할 수 있도록, 도 7의 (a)와 같은 화면, 즉, 수술용 보형물이 안착하게 될 안착면이 이로부터 정의될 수 있는 환자 의료 영상 데이터에 기초한 해부학적 내면, 3D 이미지 및 (재)수정된 3D 이미지가 오버랩되어 있는 화면을 보여줄 수 있다. 이를 이용해, 오버랩된 화면에서 수정된 3D 이미지를 바로 재수정하거나, 또는 재수정된 이미지의 오버랩된 화면을 보여줄 수 있다.
이에 더하여, 또는 선택적으로, 가상수술 소프트웨어는, 도 7의 (b)와 같은 화면, 즉, (연골이 제외된) 수술용 보형물이 안착하게 될 안착면이 이로부터 정의될 수 있는 환자 의료 영상 데이터(예를 들어, CT 영상)에 기초한 해부학적 내면, 3D 이미지 및 (재)수정된 3D 이미지가 오버랩되어 있는 화면을 보여줄 수 있다. 이를 이용해, 오버랩된 화면에서 수정된 3D 이미지를 바로 재수정하거나, 또는 재수정된 이미지의 오버랩된 화면을 보여줄 수 있다. 한편, 도면에 도시된 수치는, (재)수정된 3D 이미지와 3D 이미지 사이의 차이로서, 보형물의 높이가 될 수 있다.
이에 더하여, 또는 선택적으로, 가상수술 소프트웨어는, 도 8과 같은 화면, 즉, (연골이 포함된) 수술용 보형물이 안착하게 될 안착면이 이로부터 정의될 수 있는 환자 의료 영상 데이터(예를 들어, CT 영상)에 기초한 해부학적 내면, 3D 이미지 및 (재)수정된 3D 이미지가 오버랩되어 있는 화면을 보여줄 수 있다. 이를 이용해, 오버랩된 화면에서 수정된 3D 이미지를 바로 재수정하거나, 또는 재수정된 이미지의 오버랩된 화면을 보여줄 수 있다.
이와 같이, 수술자(의사)는 제2 단말(2)로 전송받은 적어도 하나의 수정된 3D 이미지들 중에서 하나를 선택하거나, 또는 선택된 수정된 3D 이미지를 재수정하는 것에 의해 최종 3D 이미지를 결정할 수 있다. 이때, 상기의 일 실시예와 같이, 제2 단말(20)에 탑재된 가상수술 소프트웨어를 이용하여 수술 계획을 최종설계하게 되면, 하기의 보형물의 설계 단계가 전체 또는 그 일부가 동시에 수행될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 수술용 보형물 제작 방법은, (4) 환자 의료 영상 데이터, 3D 이미지 및 최종 3D 이미지에 기초하여 보형물을 설계하는 단계(도 2의 ⑩ 참조)를 포함한다.
한편, 보형물은 수술 전 피부에 그대로 얹어지는 것이 아니라, 피부 아래, 뼈, 연골 및/또는 점막 위로 삽입되는 것이므로, 단순히 수술 후 3D 이미지와 수술 전 3D 이미지 사이의 차이에만 기초하여 보형물의 높이를 정할 수는 없다. 수술 후 부작용을 최소화하기 위해서는, 보형물이 안착할 안착면을 정의하고, 이 정의된 안착면을 기준으로 수술 후 3D 이미지와 수술 전 3D 이미지 사이의 차이에 기초하여 보형물의 높이를 정하는 것이 필요하다.
보형물이 안착할 안착면은, 예를 들어 본 출원인이 2018년 5월 17일에 출원한 특허출원 제 2018-0056637호 "코 보형물 제작 방법에 제시된 방법"을 이용하여 도출해낼 수 있다. 여기서는, CT 영상에서 확인되지 않는 코연골의 형상을 CT 영상으로부터 파악되는 영상 - 코뼈 영상, 비강 영상 -으로부터 해부학적 요소를 적용하여 모델링하여 보형물이 안착할 안착면을 정의한다. 나아가, 이렇게 모델링된 코연골을 기초로 코 보형물의 안착면인 내형을 모델링하는 것을 개시하고 있다.
정의된 안착면을 기준으로 수술 후 3D 이미지와 수술 전 3D 이미지 사이의 차이에 기초하여 보형물의 높이를 정하는 것은, 도 9를 참조한다. 도 9를 참조하면, 수술 후 점막으로 표시된 점선이 보형물이 안착할 안착면으로 볼 수 있고, (가상) 수술 후 피부로 표시된 점선이 수술 후 3D 이미지로, 또한 수술 전 피부로 표시된 점선이 수술 전 3D 이미지로 볼 수 있다.
도 9는 예를 들어, 코 길이 방향의 수직하는 각 단면에 대하여, 수술 전 피부와 (가상) 수술 후 피부 사이의 차이로부터 보형물의 높이를 구하는 것을 보여준다. 물론, 그 차이를 구하기 위한, 수술 전 피부 위의 한 점과 수술 후 피부 위의 한 점이 어떻게 매핑되는지 및 이 두 점과 매핑되는 안착면 위의 한 점이 어떻게 매핑되는지에 따라서 그 차이는 달라질 수 있다.
본 발명에 따른 보형물의 높이를 구하는 방법은, 먼저 수술 전 피부 위의 임의의 한 점(A)에서 가장 가까운 (가상) 수술 후 피부 위의 한 점(B)을 탐색한다. 이때 A는 A에서 B로 향하는 벡터(청색 화살표)의 수술 전 피부에 대한 수선의 발에 해당된다.
다음으로 수술 전 피부 위의 임의의 한 점 (A)에서 점막에 대한 수선의 발(C)을 내린다(적색 화살표).
마지막으로, 점막 위의 한 점(C)에서 청색 화살표에 해당하는 벡터 만큼 이동한 점을 보형물 높이(D)로 정의한다(흑색 화살표).
이렇게 코 길이 방향의 수직하는 각 단면에 대하여, 수술 전 피부 위에 미리 정해진 적절한 간격으로 배치된 복수의 점들에 대하여 각각 보형물 높이(D)를 결정하면, 도 10과 같이, 모든 또는 적어도 일부의 다수의 단면들에 대한, 모든 또는 적어도 일부의 다수의 점들이 소정의 부피를 이루게 된다. 이로써, 이 소정의 부피는 설계된 보형물의 형상에 대응될 수 있다.
한편, 상기와 같은 과정을 거쳐 설계된 보형물의 형태가 도 10의 적색 원으로 표시된 부분에서 보는 바와 같이, 매끄럽지 않을 수 있다. 이러한 경우, 본 발명에 따라 설계된 대로 보형물을 그대로 제작하게 되면, 거친 모서리로 인해 수술 중에 의사가 부상을 입거나, 환자의 수술 부위에 상처를 남기는 사고가 발생할 수 있다.
이러한 경우에 대비하여, 선택적으로 이 소정의 부피 외곽 중에서 소정 기준 이하의 점 밀도를 갖는 부분은 삭제하거나, 또는 누적된 데이터를 바탕으로 설정된 기준값을 이용하여 보형물의 넓이를 조절하거나, 또는 수술 후의 피부 형태를 기준으로 자유곡선 모델링을 하는 방법으로 보형물의 외곽 라인을 조정할 수 있다.
이로써, 예를 들어 본 발명에 따른 보형물의 최종설계를 보여주는 도면인 도 11과 같이, 보형물의 설계가 완료된다.
본 발명에 따른 수술용 보형물 제작 방법은, 본 발명에 따라 설계된 보형물을 제작하는 단계(도 2의 ⑪ 참조)를 더 포함하고, 이때 상기 설계된 보형물을 제작하는 단계는, 3D 프린팅, 절삭, 사출, 금형, 진공성형 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 이로써, 도 12와 같은, 보형물의 제작이 완료된다.
설계된 보형물을 제작하기 위해서는, 상기에서 언급한 바와 같이, 예를 들어 제3 단말(40)이, 환자 의료 영상 데이터, 3D 이미지 및 최종 3D 이미지에 기초하여 결정된 보형물의 설계를 확인하고 제작할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수도 있다.
요약하면, 본 발명의 수술용 보형물 제작 방법에 따르면 환자가 직접 설계한 데이터를 바탕으로 의사의 컨펌을 받기 때문에 환자의 의견 및 의사의 판단이 동시에 보형물에 적용가능하게 된다.
또한 본 발명의 수술용 보형물 제작 방법에 따르면 수술전 보형물이 삽입된 수술 계획을 시뮬레이션해볼 수 있기 때문에, 수술 오차를 줄일 수 있어 부작용을 감소시키고 환자의 만족도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명의 수술용 보형물 제작 방법에 따르면 수술중 보형물의 조각이 필요치 않아 수술 시간 및 인적 비용을 포함하는 비용을 감소시킬 수 있다.
또한 보형물 조각이 어려운 경우 환자의 내부 조직을 절제하게 되는데, 본 발명의 수술용 보형물 제작 방법에 따르면 이를 최소화할 수 있기 때문에, 수술 후 과도하게 붓기가 발생하거나 이로 인한 수술 후 부작용이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다.
일반적으로 본 명세서에서 사용된 용어는, 특히 청구항에서(예를 들어, 청구항의 본문) 일반적으로 "개방적인" 용어로 의도된다(예를 들어, "포함하는"은 "포함하나 이에 제한되지 않는"으로, "가지다"는 "적어도 그 이상으로 가지다"로, "포함하다"는 "포함하나 이에 제한되지 않는다"로 해석되어야 함) 도입된 청구항 기재에 대하여 특정한 개수가 의도되는 경우, 이러한 의도는 해당 청구항에서 명시적으로 기재되며, 이러한 기재가 부재하는 경우 이러한 의도는 존재하지 않는 것으로 이해된다.
본 발명의 특정 특징만이 본 명세서에서 도시되고 설명되었으며, 다양한 수정 및 변경이 당업자에 대하여 발생할 수 있다. 그러므로 청구항은 본 발명의 사상 내에 속하는 변경 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다는 점이 이해된다.
10: 제1 단말 20: 제2 단말
30: 서버 40: 제3 단말

Claims (5)

  1. 환자가 수술 계획을 초기설계하기 위한 제1 단말, 수술자가 수술 계획을 최종설계하기 위한 제2 단말, 제1 단말 및 제2 단말과 통신하고 또한 수술 계획에 따라 보형물을 설계하기 위한 서버로 구성된 시스템을 기반으로 하는, 수술용 보형물 제작 방법에 있어서,
    적어도 수술 부위를 포함하는 환자 의료 영상 데이터에 기초한 3D 이미지를 획득하는 단계;
    상기 제1 단말로 상기 3D 이미지를 전송하여, 상기 제1 단말로부터, 환자가 초기설계한 수술 계획에 대응하는, 적어도 하나의 수정된 3D 이미지를 획득하는 단계;
    상기 제2 단말로 상기 적어도 하나의 수정된 3D 이미지를 전송하여, 상기 제2 단말로부터, 수술자가 최종설계한 수술 계획에 대응하는 최종 3D 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 환자 의료 영상 데이터, 상기 3D 이미지 및 상기 최종 3D 이미지에 기초하여 보형물을 설계하는 단계를 포함하고,
    상기 수정된 3D 이미지는 상기 제1 단말에서 상기 3D 이미지를 수정할 수 있는 소프트웨어를 이용하여 특정 위치의 점에서 특정 방향으로의 클릭 앤 드래그 방식을 이용해 생성되는 것을 특징으로 하는,
    수술용 보형물 제작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 단말로 상기 3D 이미지를 전송하기 전에 또는 전송할 때,
    상기 제1 단말로, 상기 3D 이미지를 수정할 수 있는 소프트웨어를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    수술용 보형물 제작 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환자 의료 영상 데이터, 상기 3D 이미지 및 상기 최종 3D 이미지에 기초하여 보형물을 설계하는 단계는,
    상기 환자 의료 영상 데이터로부터 상기 보형물이 안착할 안착면을 정의하고, 상기 정의된 안착면을 기준으로 상기 최종 3D 이미지와 상기 3D 이미지 사이의 차이에 근거하여 형상 및 높이가 결정되는 보형물을 정의하는 것을 특징으로 하는,
    수술용 보형물 제작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 설계된 보형물을 제작하는 단계를 더 포함하고,
    이때 상기 설계된 보형물을 제작하는 단계는, 3D 프린팅, 절삭, 사출, 금형, 진공성형 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는,
    수술용 보형물 제작 방법.
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