KR102652930B1 - 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구 - Google Patents
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Abstract
로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구가 개시된다. 본 발명에 따른 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구는, 로봇을 이용하여 절단된 원위 대퇴골의 절제된 표면에 배치되고 전방 대퇴골, 전방 챔퍼 및 후방 챔퍼를 시술자의 수작업으로 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 챔퍼 절단 가이드, 및 상기 로봇을 이용하여 절단된 후방 대퇴골의 절제된 표면을 기준으로 상기 챔퍼 절단 가이드의 위치를 정렬하기 위해 상기 챔퍼 절단 가이드와 결합하는 보조 프레임을 포함한다.
Description
본 발명은 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술(TKA, Total Knee Arthroplasty)에 있어서, 시술자(의사)가 로봇을 사용하지 않고 대퇴골을 절단하는 과정에서 사용되는 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에 관한 것이다.
일반적으로, 로봇을 이용한 무릎(슬관절) 인공관절 전치환술(TKA, Total Knee Arthroplasty)은 시술자의 수작업으로만 혹은 수동으로만 진행되는 기존의 수술 방법에 비해 정확한 뼈 절제, 적절한 인공관절 구성 요소 위치 지정 및 기계적 다리축 정렬 복원 등에 있어서 많은 이점을 제공하고 있다.
이에, 최근 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술은 상대적으로 높은 수술 비용에도 불구하고 기존의 수술 방법을 대체하여 많이 사용되고 보편화되어 가고 있다.
한편, 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술에 있어서 대퇴골과 경골의 특정 부분에 대한 절단은 로봇 암에 장착되어 로봇 시스템에 의해 제어되는 진동 톱날 공구에 의해 수행된다.
그러나, 이러한 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술은 보완할 점도 있는데, 그 중에 하나로서 많은 수술 사례의 기록을 검토한 결과, 환자의 단단한 대퇴골로 인해 부정확한 뼈 절제 혹은 절단이 이루어져서 재절제 작업을 진행한 수술 사례가 다수 발견되었다.
이는 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술에 있어서 로봇 암에 장착된 진동 톱날 공구를 사용하는 대퇴골을 절단하는 과정에서 대퇴골의 후방 챔퍼 등의 경우 진동 톱날 공구가 직선톱이 아니라 각톱으로 대퇴골을 절단하는데, 각톱은 진동 톱날 공구의 회전축에 대해 90도 정도 꺽어져 있는 상태로 힘을 전달하는 구조로 직선톱에 비해 절단력이 약하기 때문에, 일부 환자의 경우 단단한 대퇴골로 인해 대퇴골의 후방 챔퍼 등에 있어서 뼈가 정확하게 절단되지 않는 문제점이 발생한 것으로 추정된다.
이에, 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술이 갖는 이점이나 장점을 유지하면서도, 기존의 수술 방법의 장점을 결합한 하이브리드 수술 방법으로 시술자가 수작업으로 대퇴골의 후방 챔퍼 등의 뼈를 정확하게 절단하는 과정에서 사용되어 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술을 문제 없이 잘 진행하도록 하는 수술 기구에 대한 연구와 개발이 요구되고 있다.
관련 선행기술문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1043048호(발명의 명칭: 인공슬관절 치환수술용 기구세트, 공고일자: 2011년 06월 21일), 대한민국 등록특허공보 제10-2186308호(발명의 명칭: 스마트 인공관절 치환술용 수술기기, 공고일자: 2020년 12월 03일), 대한민국 등록특허공보 제10-1073871호(발명의 명칭: 인공슬관절 치환수술용 정열연계 기구세트, 공고일자: 2011년 10월 14일) 및 대한민국 등록특허공보 제10-0566767호(발명의 명칭: 인공관절 치환수술에서 대퇴골절골기와 경골절곡기의 정렬을 연계시키기 위한 정렬연계장치, 공고일자: 2006년 03월 31일)가 있다.
본 발명의 목적은, 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술이 갖는 이점이나 장점을 유지하면서도, 시술자가 수작업으로 혹은 수동으로 대퇴골의 후방 챔퍼 등의 뼈를 정확하게 절단하는 과정에서 사용되어 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술을 재절제 작업 등의 문제 없이 잘 진행하도록 하는 수술 기구를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 로봇을 이용하여 절단된 원위 대퇴골의 절제된 표면에 배치되고 전방 대퇴골, 전방 챔퍼 및 후방 챔퍼를 시술자의 수작업으로 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 챔퍼 절단 가이드, 및 상기 로봇을 이용하여 절단된 후방 대퇴골의 절제된 표면을 기준으로 상기 챔퍼 절단 가이드의 위치를 정렬하기 위해 상기 챔퍼 절단 가이드와 결합하는 보조 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 챔퍼 절단 가이드는 상기 전방 대퇴골을 절단하는 과정에서 상기 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 제1 절단 가이드홈, 상기 전방 챔퍼를 절단하는 과정에서 상기 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 제2 절단 가이드홈, 및 상기 후방 챔퍼를 절단하는 과정에서 상기 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 제3 절단 가이드홈을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 챔퍼 절단 가이드는 상기 원위 대퇴골의 절제된 표면에 대해 안정적으로 고정되도록 상기 원위 대퇴골의 절제된 표면에 삽입되는 고정핀을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 보조 프레임은 상기 챔퍼 절단 가이드와 결합한 상태에서 상기 후방 대퇴골의 절제된 표면과 접촉하여 배치되는 대퇴골 후방 접촉부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 챔퍼 절단 가이드는 상기 대퇴골 후방 접촉부가 삽입되는 보조프레임 결합홈을 더 포함하고, 상기 보조 프레임은 상기 대퇴골 후방 접촉부를 지지하고 상기 대퇴골 후방 접촉부가 상기 보조프레임 결합홈에 삽입된 상태에서 상기 챔퍼 절단 가이드의 하측을 덮는 형상으로 제공되는 프레임 몸체부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 대퇴골 후방 접촉부는 서로 이격 배치되는 한 쌍의 핑거 플레이트로 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 챔퍼 절단 가이드는 상기 대퇴골 후방 접촉부가 삽입되는 보조프레임 결합홈을 더 포함하고, 상기 보조프레임 결합홈은 중앙 영역에 형성된 격벽에 의해 한 쌍의 보조프레임 결합홈으로 제공되며, 상기 한 쌍의 핑거 플레이트는 상기 한 쌍의 보조프레임 결합홈에 각각 삽입될 수 있다.
바람직하게, 상기 챔퍼 절단 가이드는 상기 보조 프레임에 의해 상기 후방 대퇴골의 절제된 표면을 기준으로 그 위치가 정렬된 상태에서 상기 원위 대퇴골의 절제된 표면에 배치되고, 상기 챔퍼 절단 가이드가 상기 원위 대퇴골의 절제된 표면에 대해 고정되면, 상기 챔퍼 절단 가이드로부터 상기 보조 프레임을 분리 제거한 후, 상기 챔퍼 절단 가이드를 이용하여 상기 전방 대퇴골, 상기 전방 챔퍼 및 상기 후방 챔퍼를 시술자의 수작업으로 절단하는 과정이 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에 의하면, 로봇을 이용하여 절단된 원위 대퇴골의 절제된 표면에 배치되고 전방 대퇴골, 전방 챔퍼 및 후방 챔퍼를 시술자의 수작업으로 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 챔퍼 절단 가이드, 및 상기 로봇을 이용하여 절단된 후방 대퇴골의 절제된 표면을 기준으로 상기 챔퍼 절단 가이드의 위치를 정렬하기 위해 상기 챔퍼 절단 가이드와 결합하는 보조 프레임을 포함함으로써, 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술이 갖는 이점이나 장점을 유지하면서도, 시술자가 수작업으로 혹은 수동으로 대퇴골의 후방 챔퍼 등의 뼈를 정확하게 절단할 수 있고, 그에 따라 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술을 재절제 작업 등의 문제 없이 잘 진행할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구의 사시도이다.
도 2는 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 챔퍼 절단 가이드와 보조 프레임이 결합된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 챔퍼 절단 가이드의 정면도이다.
도 4는 도 2는 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 챔퍼 절단 가이드의 배면도이다.
도 5는 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 보조 프레임의 평면도이다.
도 6은 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 보조 프레임의 저면도이다.
도 7은 본 발명에 적용되는 로봇을 이용하여 원위 대퇴골, 후방 대퇴골 및 근위 경골을 절단하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 8 내지 도 10은 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구를 이용하여 시술자가 로봇을 사용하지 않고 수작업으로 대퇴골을 절단하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 2는 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 챔퍼 절단 가이드와 보조 프레임이 결합된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 챔퍼 절단 가이드의 정면도이다.
도 4는 도 2는 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 챔퍼 절단 가이드의 배면도이다.
도 5는 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 보조 프레임의 평면도이다.
도 6은 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 보조 프레임의 저면도이다.
도 7은 본 발명에 적용되는 로봇을 이용하여 원위 대퇴골, 후방 대퇴골 및 근위 경골을 절단하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 8 내지 도 10은 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구를 이용하여 시술자가 로봇을 사용하지 않고 수작업으로 대퇴골을 절단하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구의 사시도이고, 도 2는 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 챔퍼 절단 가이드와 보조 프레임이 결합된 상태를 나타낸 측면도이다.
그리고, 도 3 및 도 4는 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 챔퍼 절단 가이드의 정면도 및 배면도이고, 도 5 및 도 6은 도 1의 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구에서 보조 프레임의 평면도 및 저면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구(이하 '수술 기구'라 함)는 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술을 진행함에 있어서 로봇 시스템의 도움을 받아 원위 대퇴골(distal femur), 후방 대퇴골(posterior femoral condyle) 및 근위 경골(proximal tibia)을 절단 후, 시술자(의사)가 로봇을 사용하지 않고 수작업으로 혹은 수동으로 대퇴골을 절단하는 과정에서 사용되는 수술 기구로서, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 로봇을 이용하여 절단된 원위 대퇴골의 절제된 표면(11, 도 7 참조)에 배치되는 챔퍼 절단 가이드(100) 및 로봇을 이용하여 절단된 후방 대퇴골의 절제된 표면(12, 도 7 참조)을 기준으로 챔퍼 절단 가이드(100)의 위치를 정렬하는 보조 프레임(200)을 포함한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 챔퍼 절단 가이드(100)는 로봇을 이용하여 절단된 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 접촉 고정된 상태로 배치된 후(도 9 참조), 전방 대퇴골(13), 전방 챔퍼(14) 및 후방 챔퍼(15)를 시술자(의사)의 수작업으로 절단하는 과정에서 톱날(미도시)의 위치 및 이동 방향을 안내하는 수단으로(도 10 참조), 상부 몸체부(110), 중앙 몸체부(120), 하부 몸체부(130) 및 고정핀(140)을 포함한다.
이때, 챔퍼 절단 가이드(100)에 있어서 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상부 몸체부(110)와 중앙 몸체부(120)가 제1 연결 몸체부(115)에 의해 연결되고, 중앙 몸체부(120)와 하부 몸체부(130)가 제2 연결 몸체부(135)에 의해 연결됨으로써, 상부 몸체부(110), 중앙 몸체부(120) 및 하부 몸체부(130)가 일체로 형성된다. 그리고, 챔퍼 절단 가이드(100)에 있어서 고정핀(140)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 중앙 몸체부(120)의 배면에서 후방으로 돌출되도록 형성된다.
챔퍼 절단 가이드(100)의 상부 몸체부(110)에는 시술자가 로봇을 사용하지 않고 전방 대퇴골(13)을 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하기 위한 제1 절단 가이드홈(111)이 형성된다. 그리고, 챔퍼 절단 가이드(100)의 중앙 몸체부(120)에는 시술자가 로봇을 사용하지 않고 대퇴골의 전방 챔퍼(14)을 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하기 위한 제2 절단 가이드홈(122) 및 시술자가 로봇을 사용하지 않고 대퇴골의 후방 챔퍼(15)을 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하기 위한 제3 절단 가이드홈(123)이 각각 형성된다. 이때, 제2 절단 가이드홈(122)은 대퇴골의 전방 챔퍼(14)의 절단 각도와 대응하도록 도 2에 도시된 바와 같이 중앙 몸체부(120)에서 상향 경사진 형태로 형성되고, 제3 절단 가이드홈(123)은 대퇴골의 후방 챔퍼(15)의 절단 각도와 대응하도록 도 2에 도시된 바와 같이 중앙 몸체부(120)에서 하향 경사진 형태로 형성된다.
즉, 챔퍼 절단 가이드(100)는 전방 대퇴골(13)을 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 제1 절단 가이드홈(111), 전방 챔퍼(14)를 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 제2 절단 가이드홈(122) 및 후방 챔퍼(15)를 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 제3 절단 가이드홈(123)을 포함한다.
챔퍼 절단 가이드(100)의 하부 몸체부(130)에는 후술할 보조 프레임(200)의 대퇴골 후방 접촉부(210)가 삽입되는 보조프레임 결합홈(131)이 형성된다. 이때, 보조프레임 결합홈(131)은 하부 몸체부(130)의 상하 방향으로 이격 배치된 상부 플레이트(132)와 하부 플레이트(133)의 사이 공간에 의해 형성되고, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 하부 몸체부(130)의 상부 플레이트(132)와 하부 플레이트(133)의 사이에서 하부 몸체부(130)의 중앙 영역에 형성된 격벽(134)에 의해 좌우 한 쌍으로 형성된다.
챔퍼 절단 가이드(100)의 고정핀(140)은 챔퍼 절단 가이드(100)를 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 안정적으로 고정하는 수단으로, 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 관통 삽입되는 방식으로 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 챔퍼 절단 가이드(100)를 고정한다. 즉, 챔퍼 절단 가이드(100)는 고정핀(140)을 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 박아서 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 접촉 고정된다. 이때, 고정핀(140)을 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 박는 과정에서 시술자는 소정의 타격 공구(미도시)를 사용하는데, 챔퍼 절단 가이드(100)의 중앙 몸체부(120)에는 이러한 타격 공구가 안정적으로 접촉 지지되도록 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 공구 접촉홈(125)이 형성된다.
본 실시예에서 챔퍼 절단 가이드(100)의 고정핀(140)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 챔퍼 절단 가이드(100)의 중앙 몸체부(120)의 배면에서 후방으로 돌출되도록 형성되되 좌우 한 쌍으로 제공된다. 여기서, '후방'은 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)을 향하는 방향을 의미한다.
한편, 챔퍼 절단 가이드(100)의 중앙 몸체부(120)에는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 좌우 단부 각각에 체결공(126)이 형성되는데, 이러한 체결공(126)에는 챔퍼 절단 가이드(100)를 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 더욱 견고하게 고정하기 위해 별도로 제공되는 체결핀(P, 도 10 참조)이 관통하여 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 체결 고정된다.
도 1, 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 보조 프레임(200)은 챔퍼 절단 가이드(100)와 별도로 제공되며, 챔퍼 절단 가이드(100)와 결합한 상태에서 로봇을 이용하여 절단된 후방 대퇴골의 절제된 표면(12)을 기준으로 챔퍼 절단 가이드(100)의 위치를 정렬하는 수단으로(도 8 및 도 9 참조), 대퇴골 후방 접촉부(210) 및 프레임 몸체부(230)를 포함한다. 이때, 보조 프레임(200)에 있어서 대퇴골 후방 접촉부(210)과 프레임 몸체부(230)는 판금 가공 및 벤딩 가공에 의해 일체로 형성된다.
보조 프레임(200)의 대퇴골 후방 접촉부(210)는 보조 프레임(200)이 챔퍼 절단 가이드(100)와 결합한 상태에서 그 상면이 후방 대퇴골의 절제된 표면(12)과 접촉하여 배치됨으로써, 챔퍼 절단 가이드(100)의 위치를 후방 대퇴골의 절제된 표면(12)을 기준으로 정렬한다.
이러한 대퇴골 후방 접촉부(210)는 도 1, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 프레임 몸체부(230)에서 후방으로 연장되는 플레이트 형상으로 제공되는데, 서로 이격 배치되는 한 쌍의 핑거 플레이트(211,212)로 제공되는 것이 바람직하다. 그리고, 한 쌍의 핑거 플레이트(211,212)는 챔퍼 절단 가이드(100)의 하부 몸체부(130)에서 격벽(134)에 의해 좌우 한 쌍으로 형성되는 보조프레임 결합홈(131)에 각각 삽입된다. 이때, 한 쌍의 핑거 플레이트(211,212) 사이의 간격 부분에는 챔퍼 절단 가이드(100)에서 하부 몸체부(130)의 격벽(134)이 삽입된다.
이에, 보조 프레임(200)은 한 쌍의 핑거 플레이트(211,212)로 제공되는 대퇴골 후방 접촉부(210)가 챔퍼 절단 가이드(100)의 보조프레임 결합홈(131)에 삽입되는 방식으로 챔퍼 절단 가이드(100)와 결합하게 된다.
보조 프레임(200)의 프레임 몸체부(230)는 대퇴골 후방 접촉부(210)를 지지하고, 보조 프레임(200)이 챔퍼 절단 가이드(100)와 결합한 상태에서 챔퍼 절단 가이드(100)의 하부 몸체부(130)의 정면측과 저면측을 에워싸는 형상으로 제공된다.
구체적으로, 프레임 몸체부(230)는 도 1, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 보조 프레임(200)이 챔퍼 절단 가이드(100)와 결합한 상태에서 대퇴골 후방 접촉부(210)의 일측(정면측)에서 하측 방향으로 절곡 연장되는 제1 부분(231) 및 챔퍼 절단 가이드(100)의 보조프레임 결합홈(131)의 하측을 덮도록 제1 부분(231)에서 후방으로 절곡 연장되어 대퇴골 후방 접촉부(210)와 나란하게 배치되는 제2 부분(232)을 포함한다. 즉, 프레임 몸체부(230)는 대퇴골 후방 접촉부(210)의 일측(정면측)에서 하측 방향으로 절곡 연장된 후, 대퇴골 후방 접촉부(210)가 챔퍼 절단 가이드(100)의 보조프레임 결합홈(131)에 삽입된 상태에서 챔퍼 절단 가이드(100)의 하측을 덮도록 후방으로 절곡 연장되어 대퇴골 후방 접촉부(210)와 나란하게 배치되는 형상으로 제공된다.
이때, 제1 부분(231)은 보조 프레임(200)이 챔퍼 절단 가이드(100)와 결합한 상태에서 챔퍼 절단 가이드(100)의 하부 몸체부(130)의 정면측을 덮도록 배치되고, 제2 부분(232)은 보조 프레임(200)이 챔퍼 절단 가이드(100)와 결합한 상태에서 챔퍼 절단 가이드(100)의 하부 몸체부(130)의 저면측을 덮도록 배치된다.
한편, 보조 프레임(200)은 챔퍼 절단 가이드(100)가 보조 프레임(200)과 결합한 상태에서 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 배치된 후 고정핀(140)에 의해 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 고정되면, 챔퍼 절단 가이드(100)로부터 분리 제거 된다.
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구를 이용하여 로봇 무릎 인공관절 전치환술을 진행하는 과정을 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명에 적용되는 로봇을 이용하여 원위 대퇴골, 후방 대퇴골 및 근위 경골을 절단하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 그리고, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇을 이용한 무릎 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구을 이용하여 시술자가 로봇을 사용하지 않고 수작업으로 대퇴골을 절단하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이 로봇을 이용하여 대퇴골(10) 및 경골(20)의 특정 부분을 절단하는 과정이 수행된다.
구체적으로, 이 단계에서 로봇 시스템의 진동 톱날 공구는 수술 부위의 연조직을 보호하기 위해 로봇 시스템이 미리 설정한 가상의 경계 내에서 원위 대퇴골, 후방 대퇴골 및 근위 경골을 환자의 특성이나 상황에 맞게 정확하게 절단하고, 이에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 원위 대퇴골의 절제된 표면(11), 후방 대퇴골의 절제된 표면(12) 및 근위 경골의 절제된 표면(21)을 형성한다. 이때, 진동 톱날 공구는 로봇의 암에 장착된 상태에서 로봇 시스템에 의해 제어된다.
참고로, 로봇을 이용한 무릎 인공관절 전치환술에 있어서 로봇을 이용하여 대퇴골(10) 및 경골(20)의 특정 부분을 절단하는 과정을 수행하기 앞서, 수술 전 수술 계획을 위해 환자의 하지에 대해 CT 촬영을 수행하고 로봇 시스템과 통합하여 최적의 임플란트 크기, 정렬 및 위치를 식별한다. 그리고, 수술실에서 표준 내측 슬개골 주위 접근법을 사용하여 전방 및 후방 십자 인대를 제거하고 모든 무릎을 노출시킨 후, 실제 뼈 위치와 수술 중 관상 정렬을 식별하기 위해 프로브를 통해 랜드마크 보정 및 뼈 등록을 수행한다. 여기서, 수술 중 인대 및 간격 균형 조정은 무릎 굴곡, 내반/외반 및 회전을 포함한 무릎 역학을 통해 스푼이나 스프레더를 사용하여 수동으로 수행되고, 로봇 시스템에서 대칭적으로 균형과 간격을 적절하게 조정한 후, 적절한 임플란트 위치와 방향이 정의되어 시술자인 의사의 승인을 받아 로봇 시스템에 저장된다.
다음으로, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 기구의 보조 프레임(200)이 결합된 챔퍼 절단 가이드(100)를 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 평평하게 배치한 후, 챔퍼 절단 가이드(100)를 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 고정하는 과정이 수행된다.
구체적으로, 이 단계에서 보조 프레임(200)은 그 대퇴골 후방 접촉부(210)가 앞서 로봇 시스템의 진동 톱날 공구에 의해 절단된 후방 대퇴골의 절제된 표면(12)과 접촉하여 배치되고, 챔퍼 절단 가이드(100)는 이러한 보조 프레임(200)과 결합한 상태로 앞서 로봇 시스템의 진동 톱날 공구에 의해 절단된 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)과 접촉하여 배치된다. 그리고, 챔퍼 절단 가이드(100)는 이와 같이 배치된 상태에서 고정핀(140)에 의해 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 고정된다. 이때 시술자는 소정의 타격 공구를 챔퍼 절단 가이드(100)의 공구 접촉홈(125)에 갖다 댄 상태에서 챔퍼 절단 가이드(100)를 타격하여 고정핀(140)을 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 박음으로써, 챔퍼 절단 가이드(100)를 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 고정할 수 있다.
이때, 챔퍼 절단 가이드(100)가 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 더욱 견고하게 고정되도록, 도 10에 도시된 바와 같이 별도로 제공되는 체결핀(P)이 사용될 수 있는데, 이러한 체결핀(P)은 중앙 몸체부(120)의 좌우 단부에 형성된 체결공(126, 도 1 내지 도 4 참조)을 관통하여 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 체결 고정된다.
이에 따라, 챔퍼 절단 가이드(100)는 그 자체가 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)을 기준으로 제1 좌표 평면예컨대 Z-X 평면)상에 그 위치가 정렬되고, 보조 프레임(200)에 의해 후방 대퇴골의 절제된 표면(12)을 기준으로 제2 좌표 평면(예컨대 X-Y 평면) 및 제3 좌표 평면(예컨대 Y-Z 평면)상에 그 위치가 정렬된 상태에서 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 대해 배치 고정될 수 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이 챔퍼 절단 가이드(100)가 원위 대퇴골의 절제된 표면(11)에 고정된 상태에서 보조 프레임(200)을 챔퍼 절단 가이드(100)로부터 분리 제거한 후, 챔퍼 절단 가이드(100)를 이용하여 전방 대퇴골(13), 전방 챔퍼(14) 및 후방 챔퍼(15)를 시술자의 수작업으로 절단하는 과정이 수행된다.
구체적으로, 이 단계에서 시술자는 로봇 시스템의 도움 없이 진동 톱날 공구를 파지한 상태에서, 진동 톱날 공구의 톱날을 챔퍼 절단 가이드(100)의 제1 절단 가이드홈(111)에 삽입하여 제1 절단 가이드홈(111)에 의해 안내되는 위치 및 이동 방향에 따라 전방 대퇴골(13)을 절단하고, 진동 톱날 공구의 톱날을 챔퍼 절단 가이드(100)의 제2 절단 가이드홈(122)에 삽입하여 제2 절단 가이드홈(122)에 의해 안내되는 위치 및 이동 방향에 따라 전방 챔퍼(14)을 절단하며, 진동 톱날 공구의 톱날을 챔퍼 절단 가이드(100)의 제3 절단 가이드홈(123)에 삽입하여 제3 절단 가이드홈(123)에 의해 안내되는 위치 및 이동 방향에 따라 후방 챔퍼(15)을 절단한다.
이때, 챔퍼 절단 가이드(100)는 앞서 설명한 바와 같이 로봇을 이용하여 환자의 특성이나 상황에 맞게 정확하게 절단된 원위 대퇴골의 절제된 표면(11) 및 후방 대퇴골의 절제된 표면(12)을 기준으로 그 위치가 정확하게 정렬되어 배치 고정된 상태이므로, 시술자가 전방 대퇴골(13), 전방 챔퍼(14) 및 후방 챔퍼(15)를 로봇을 사용하지 않고 수작업으로 절단하더라도, 챔퍼 절단 가이드(100)를 이용하여 전방 대퇴골(13), 전방 챔퍼(14) 및 후방 챔퍼(15)를 챔퍼 절단 가이드(100)에 의해 안내되는 미리 정해진 라인을 따라 정확하게 절단할 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 통해 본 발명을 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 바람직한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 챔퍼 절단 가이드
110: 상부 몸체부
120: 중앙 몸체부
130: 하부 몸체부
140: 고정핀
111: 제1 절단 가이드홈
122: 제2 절단 가이드홈
123: 제3 절단 가이드홈
131: 보조프레임 결합홈
200: 보조 프레임
210: 대퇴골 후방 접촉부
230: 프레임 몸체부
110: 상부 몸체부
120: 중앙 몸체부
130: 하부 몸체부
140: 고정핀
111: 제1 절단 가이드홈
122: 제2 절단 가이드홈
123: 제3 절단 가이드홈
131: 보조프레임 결합홈
200: 보조 프레임
210: 대퇴골 후방 접촉부
230: 프레임 몸체부
Claims (8)
- 로봇을 이용하여 절단된 원위 대퇴골의 절제된 표면에 배치되고 전방 대퇴골, 전방 챔퍼 및 후방 챔퍼를 시술자의 수작업으로 절단하는 과정에서 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 챔퍼 절단 가이드; 및
상기 로봇을 이용하여 절단된 후방 대퇴골의 절제된 표면을 기준으로 상기 챔퍼 절단 가이드의 위치를 정렬하기 위해 상기 챔퍼 절단 가이드와 결합하는 보조 프레임
을 포함하며,
상기 원위 대퇴골의 절제된 표면 및 상기 후방 대퇴골의 절제된 표면은 상기 로봇의 암에 장착되고 상기 로봇의 시스템에 의해 제어되는 진동 톱날 공구가 상기 로봇의 시스템에 의해 미리 설정된 가상의 경계 내에서 상기 원위 대퇴골 및 상기 후방 대퇴골을 절단하여 형성되고,
상기 챔퍼 절단 가이드는 상기 원위 대퇴골의 절제된 표면과 접촉하여 배치되는 것에 의해 상기 원위 대퇴골의 절제된 표면을 기준으로 그 위치가 정렬되고, 상기 보조 프레임에 의해 상기 후방 대퇴골의 절제된 표면을 기준으로 그 위치가 정렬되며,
상기 보조 프레임은 후방으로 연장되는 플레이트 형상으로 마련되고 상기 챔퍼 절단 가이드와 결합한 상태에서 상기 후방 대퇴골의 절제된 표면과 접촉하여 배치되는 대퇴골 후방 접촉부, 및 상기 대퇴골 후방 접촉부를 지지하는 프레임 몸체부를 포함하고,
상기 보조 프레임은 상기 대퇴골 후방 접촉부가 상기 챔퍼 절단 가이드에 형성된 보조프레임 결합홈에 삽입되는 방식으로 상기 챔퍼 절단 가이드와 결합하며,
상기 대퇴골 후방 접촉부는 상기 보조프레임 결합홈에 삽입된 상태에서 그 상면이 상기 후방 대퇴골의 절제된 표면과 접촉하여 배치되고,
상기 프레임 몸체부는 상기 보조 프레임이 상기 챔퍼 절단 가이드와 결합한 상태에서, 상기 대퇴골 후방 접촉부의 일측에서 하측 방향으로 절곡 연장되는 제1 부분, 및 상기 보조프레임 결합홈의 하측을 덮도록 상기 제1 부분에서 후방으로 절곡 연장되어 상기 대퇴골 후방 접촉부와 나란하게 배치되는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구.
- 제1항에 있어서,
상기 챔퍼 절단 가이드는
상기 전방 대퇴골을 절단하는 과정에서 상기 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 제1 절단 가이드홈;
상기 전방 챔퍼를 절단하는 과정에서 상기 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 제2 절단 가이드홈; 및
상기 후방 챔퍼를 절단하는 과정에서 상기 톱날의 위치 및 이동 방향을 안내하는 제3 절단 가이드홈
을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구.
- 제2항에 있어서
상기 챔퍼 절단 가이드는
상기 원위 대퇴골의 절제된 표면에 대해 안정적으로 고정되도록 상기 원위 대퇴골의 절제된 표면에 삽입되는 고정핀
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서
상기 대퇴골 후방 접촉부는
서로 이격 배치되는 한 쌍의 핑거 플레이트로 제공되는 것을 특징으로 하는 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구.
- 제6항에 있어서
상기 보조프레임 결합홈은 중앙 영역에 형성된 격벽에 의해 한 쌍의 보조프레임 결합홈으로 제공되며,
상기 한 쌍의 핑거 플레이트는 상기 한 쌍의 보조프레임 결합홈에 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구. - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020230166358A KR102652930B1 (ko) | 2023-11-27 | 2023-11-27 | 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020230166358A KR102652930B1 (ko) | 2023-11-27 | 2023-11-27 | 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구 |
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| KR102652930B1 true KR102652930B1 (ko) | 2024-03-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230166358A KR102652930B1 (ko) | 2023-11-27 | 2023-11-27 | 로봇 인공관절 수술을 보완하기 위한 수술 기구 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980702248A (ko) * | 1995-02-15 | 1998-07-15 | 존 데이비드 홉스 | 말단 대퇴부 절결 가이드 |
| KR100566767B1 (ko) | 2004-04-27 | 2006-03-31 | 서재곤 | 인공슬관절 치환수술에서 대퇴골절골기와 경골절골기의 정렬을 연계시키기 위한 정렬연계장치 |
| KR101043048B1 (ko) | 2009-02-13 | 2011-06-21 | 서경석 | 인공슬관절 치환수술용 기구세트 |
| KR101073871B1 (ko) | 2009-12-14 | 2011-10-14 | 서경석 | 인공슬관절 치환수술용 정열연계 기구세트 |
| KR102186308B1 (ko) | 2019-01-28 | 2020-12-03 | 주식회사 코렌텍 | 스마트 인공관절 치환술용 수술기기 |
-
2023
- 2023-11-27 KR KR1020230166358A patent/KR102652930B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980702248A (ko) * | 1995-02-15 | 1998-07-15 | 존 데이비드 홉스 | 말단 대퇴부 절결 가이드 |
| KR100566767B1 (ko) | 2004-04-27 | 2006-03-31 | 서재곤 | 인공슬관절 치환수술에서 대퇴골절골기와 경골절골기의 정렬을 연계시키기 위한 정렬연계장치 |
| KR101043048B1 (ko) | 2009-02-13 | 2011-06-21 | 서경석 | 인공슬관절 치환수술용 기구세트 |
| KR101073871B1 (ko) | 2009-12-14 | 2011-10-14 | 서경석 | 인공슬관절 치환수술용 정열연계 기구세트 |
| KR102186308B1 (ko) | 2019-01-28 | 2020-12-03 | 주식회사 코렌텍 | 스마트 인공관절 치환술용 수술기기 |
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