KR20030061580A - Inplant finite element method - Google Patents
Inplant finite element method Download PDFInfo
- Publication number
- KR20030061580A KR20030061580A KR1020020002215A KR20020002215A KR20030061580A KR 20030061580 A KR20030061580 A KR 20030061580A KR 1020020002215 A KR1020020002215 A KR 1020020002215A KR 20020002215 A KR20020002215 A KR 20020002215A KR 20030061580 A KR20030061580 A KR 20030061580A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dimensional
- shape
- finite element
- artificial
- bone
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
- A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
- A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
- G05B2219/40442—Voxel map, 3-D grid map
Abstract
Description
본 발명은 인공 삽입물이 식립된 생체 구조물의 3차원 유한 요소 모델링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생체 구조물에 인공 삽입물을 소프트웨어상에서 가상으로 식립한 후 이를 소정의 간격으로 단층촬영하여 2차원데이터를 획득하고 이를 3차원 유한 요소 모델링하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional finite element modeling method of a biological structure in which an artificial implant is implanted. More specifically, the virtual implant is implanted into the biological structure in software and then tomographically photographed at a predetermined interval to obtain two-dimensional data The present invention relates to a method of obtaining and modeling three-dimensional finite element.
최근 노령화의 가속화 영향으로 고관절 전치 환술이나 슬관절 전치 환술처럼 인공 삽입물을 인체내에 삽입하여 손상된 골(bone)의 기능을 복원시키는 시술이 많아지고 있다.In recent years, due to the acceleration of aging, procedures such as total hip arthroplasty or total knee arthroplasty have been increasingly inserted into the human body to restore damaged bone function.
그러나 인공 삽입물 식립 후 일정시간이 지난 후에는 시술 부위에 손상이 오고 재수술을 하게 되는 경우도 늘고 있다. 따라서 보다 안정적인 인공 삽입물을 만들어내려는 시도는 끊임없이 계속되고 있으며 또한 인공 삽입물 식립 후에 인공 삽입물 주위의 골의 변화기전을 파악하려는 연구가 진행이 되고 있다.However, after a certain period of time after implant placement, damage to the site and reoperation are increasing. Therefore, attempts to create more stable implants are continuously conducted, and researches are underway to understand the mechanism of bone change around implants after implant placement.
이러한 노력의 일환으로 동물실험 및 시술을 받은 환자의 상태를 추시하는 방법등을 통해서 최적의 설계조건을 찾아내려는 시도가 있었지만 주목할 만한 성과가 없었다.As part of this effort, attempts have been made to find the optimal design conditions through methods that can be used to investigate the condition of patients undergoing animal experiments and procedures.
즉 비용이 많이 들며 인체를 대상으로 하는 연구에 여러 가지 제약이 있었으며 실험 전에 예측이 불가능하고 시간이 오래 걸린다는 점이 문제점으로 제기되었다.That is, it was expensive and there were various limitations in the study of the human body, and it was raised as a problem that it was unpredictable and took a long time before the experiment.
이에 최근에 컴퓨터의 급속한 발전과 더불어 대두된 것이 유한 요소법(FEM : Finite Element Method)이다. 유한 요소법은 공학분야에서 구조물의 안정성을 컴퓨터 상에서 시뮬레이션 함으로써 구조물의 안정성을 예측하고 구조물 설계의 기초자료를 제공하는 기법이며 개념적으로는 구조물을 작은 유한 요소로 분할하여 각각의분할된 영역에 대한 힘과 변형을 예측하는 방법이다.Recently, with the rapid development of computers, the Finite Element Method (FEM) has emerged. Finite element method is a technique that predicts the stability of a structure and provides the basic data for the design of the structure by computer simulation of the stability of the structure in the engineering field. Conceptually, the structure is divided into small finite elements, How to predict deformation.
실제로 많은 연구자가 유한 요소법을 이용하여 연구를 수행하고 있으며 인공 삽입물 제조회사는 자사 제품의 데이터 중의 일부로 유한 요소 해석결과를 제공하고 있다.Indeed, many researchers conduct research using finite element methods, and artificial implant manufacturers provide finite element analysis results as part of their product data.
유한 요소 해석을 위해서는 대상 물체의 형상 자료와 재료 정보가 있어야만 가능하고 공학분야에서는 이러한 정보를 얻는 것이 상대적으로 용이하다. 하지만 생체 구조물의 경우에는 그 형상을 의료영상을 이용해서 얻어야 하고 또한 재료 정보는 얻기가 쉽지 않을 뿐더러 형상자료를 얻어서 유한 요소로 분할하는 과정인 모델링을 수행하기 위한 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.For finite element analysis, it is necessary to have the shape data and material information of the target object, and it is relatively easy to obtain such information in the engineering field. However, in the case of a biological structure, the shape must be obtained using a medical image, and the material information is not easy to obtain, and it takes a long time to perform modeling, which is a process of obtaining shape data and dividing it into finite elements.
이러한 문제를 해결하고자 제안된 방법이 복셀(Voxel Mesh) 기법이다.The proposed method to solve this problem is the Voxel Mesh technique.
복셀(Voxel Mesh) 기법은 모델링 과정을 자동화할 수 있고 재료 정보를 방사선 파라미터를 이용해서 자동산출 할 수 있기 때문에 생체구조 연구가 활발한 유럽 및 미국에서 많이 사용되고 있다. 이러한 복셀 기법은 여러 가지 장점이 있지만 인공 삽입물이 인체에 식립된 경우에 대해서는 그 적용이 쉽지 않다. 그 이유는 인공관절 식립 후 의료 영상을 얻으면 산란등의 이유로 인공 삽입물과 골(bone)의 경계부분에서 정확한 영상을 얻기가 어렵기 때문이다.The voxel mesh technique is widely used in Europe and the US where biostructure research is active because it can automate the modeling process and automatically calculate material information using radiation parameters. This voxel technique has many advantages, but it is not easy to apply to a case where an artificial implant is placed in the human body. The reason for this is that when a medical image is obtained after implantation, it is difficult to obtain an accurate image at the boundary between the implant and the bone due to scattering or the like.
따라서, 인공 삽입물이 식립된 경우에 대해서도 복셀기법을 기반으로 자동으로 유한 요소 모델을 생성할 수 있는 새로운 방법이 요구된다.Therefore, there is a need for a new method that can automatically generate a finite element model based on the voxel technique even when an artificial implant is placed.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로 골형상과 인공 삽입물의 3차원 형상을 분리해서 획득한 후에 컴퓨터 상에서 가상으로 수술과정을 재현한 후에 수술이 완료된 3차원 가상 형상을 기반으로 유한 요소 모델을 생성하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.The present invention has been conceived to solve the above problems, and after obtaining the three-dimensional shape of the bone shape and the artificial implant separately, and after reproducing the surgical procedure virtually on a computer, the finite element model based on the three-dimensional virtual shape after the surgery is completed An object of the present invention is to provide a method.
도 1은 본 발명에 의한 인공 삽입물이 식립된 생체 구조물의 3차원 유한 요소 모델링 방법을 도시한 흐름도.1 is a flow chart illustrating a three-dimensional finite element modeling method of a living body implanted with an artificial implant according to the present invention.
도 2는 생체 구조물의 2차원 단면 영상 및 재구성된 3차원 형상도.2 is a two-dimensional cross-sectional image and a reconstructed three-dimensional shape diagram of a biological structure.
도 3은 도 3은 인공 삽입물의 삽입도.3 is a view of the insertion of the artificial insert.
도 4는 인공 삽입물이 정위치한 3차원 데이터의 표현도4 is a representation of three-dimensional data with an artificial implant in position
도 5는 최종 생성된 유한 요소 모델.5 is a finally generated finite element model.
도 6은 최종 생성된 유한 요소 모델을 이용한 유한 요소 진행한 예시도.6 is an exemplary view of finite element progress using the finally generated finite element model.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
10 : 생체 구조물 20 : 인공 삽입물10: living body structure 20: artificial implant
30 : 유한 요소 모델30: finite element model
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 인공 삽입물(20)의 데이터베이스를 구축하고, 골형상과 인공 삽입물(20)의 3차원 형상을 합성하고, 합성된 3차원 형상을 자동으로 유한 요소 모델링하는 것이 필요하다.In order to achieve the above technical problem, it is necessary to build a database of the artificial insert 20, synthesize the three-dimensional shape of the bone shape and the artificial insert 20, and automatically finite element modeling of the synthesized three-dimensional shape.
본 발명에 따른 인공 삽입물(20)이 식립된 생체 구조물(10)의 3차원 유한 요소 모델링 방법은, (a) 소정의 간격으로 단층 촬영된 생체 구조물(10)의 2차원 영상 데이터들을 렌더링하여 3차원 골 형상을 획득하는 단계, (b) 3차원 인공 삽입물(20) 형상을 획득하여 database를 구축하는 단계, (c) 상기 골 형상에 인공 삽입물(20)을 소프트웨어 상에서 가상으로 삽입하여 골 형상에 인공 삽입물(20)이 삽입된 형상의 3차원 데이타를 획득하는 단계 및 (d) 상기 획득된 3차원 데이타로부터 골 형상에 인공 삽입물(20)이 삽입된 형상의 3차원 유한 요소 모델을 생성하는 단계를 포함하여 이루어진다.The three-dimensional finite element modeling method of the biological structure 10 in which the artificial implant 20 is implanted according to the present invention includes (a) rendering two-dimensional image data of the biological structure 10 tomographically photographed at a predetermined interval and Obtaining a dimensional bone shape, (b) acquiring a 3D artificial insert 20 shape to build a database, and (c) inserting an artificial insert 20 into the bone shape virtually in software to the bone shape. Acquiring three-dimensional data of the shape in which the artificial insert 20 is inserted; and (d) generating a three-dimensional finite element model of the shape in which the artificial insert 20 is inserted into the bone shape from the obtained three-dimensional data. It is made, including.
바람직한 일실시예에서, 상기 (c) 단계는, (c1) 실제 수술과정을 그대로 재현하기 위해서 인공 삽입물(20)의 3차원 형상 데이터를 3차원적으로 이동, 회전하여 적적한 위치에 삽입되도록 하는 navigation 과정을 수행하는 단계 및 (c2) 가상 삽입 후, 상기 골 형상 단층 촬영 단면 간격에 따라 인공 삽입물(20) 형상을 가상절단하여 골 형상과 인공 삽입물(20) 형상이 합성된 형상의 2차원 영상 데이타를 획득하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In a preferred embodiment, the step (c), (c1) navigation to rotate the three-dimensional shape data of the artificial insert 20 in three dimensions to be inserted in the proper position in order to reproduce the actual surgical process as it is (C2) two-dimensional image data of a shape in which the bone shape and the shape of the artificial insert 20 are synthesized by virtually cutting the shape of the artificial insert 20 according to the bone shape tomography cross-sectional interval after performing the virtual insertion. It is preferable to include the step of obtaining.
바람직한 또 다른 일실시예에서, 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 획득된 2차원 영상 데이타를 복셀 메시 기법을 응용해서 3차원 유한 요소 모델을 생성하는 단계 및 (d2) 생성된 유한 요소 모델의 원활한 유한 요소해석을 위해서 인공 삽입물(20)과 골의 접촉하는 면(surface)정의를 유한 요소 모델에 첨가하는 것이 바람직하다.In another preferred embodiment, the step (d) may include: (d1) generating a three-dimensional finite element model by applying a voxel mesh technique to the obtained two-dimensional image data; and (d2) generating the finite element model. For smooth finite element analysis of, it is desirable to add a surface definition of the contact with the prosthesis 20 to the fin to the finite element model.
바람직한 또 다른 일실시예에서, 상기 발명 중 선택된 어느 하나의 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 인공 삽입물(20)이 식립된 생체 구조물(10)의 3차원 유한 요소 모델링 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 수록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함한다.In another preferred embodiment, a program capable of performing a three-dimensional finite element modeling method of the biological structure 10 in which the artificial insert 20 is inserted to implement the method according to any one of the above inventions is provided. It includes a computer readable recording medium.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, and the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다.However, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below.
본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.Embodiments of the present invention are provided to more clearly and easily describe the present invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명에 의한 인공 삽입물(20)이 식립된 생체 구조물(10)의 3차원유한 요소 모델링 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a three-dimensional finite element modeling method of a biological structure 10 in which an artificial insert 20 is implanted according to the present invention.
도 1에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 인공 삽입물(20)이 식립된 생체 구조물(10)의 3차원 유한 요소 모델링 방법은 생체 구조물(10)의 3차원 골 형상을 획득하는 단계(S100), 3차원 인공 삽입물(20) 형상을 획득하는 단계(S200), 골 형상에 인공 삽입물(20)이 식립된 형상의 3차원 데이터를 획득하는 단계(S300) 및 얻어진 3차원 데이타로부터 3차원 유한 요소 모델을 생성하는 단계(S400)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, in the three-dimensional finite element modeling method of the biological structure 10 in which the artificial insert 20 is implanted according to the present invention, obtaining a three-dimensional bone shape of the biological structure 10 (S100). Obtaining the shape of the three-dimensional artificial insert 20 (S200), obtaining the three-dimensional data of the shape in which the artificial insert 20 is implanted in the bone shape (S300) and the three-dimensional finite element from the obtained three-dimensional data. It includes the step of generating a model (S400).
상기 생체 구조물(10)의 3차원 골 형상을 획득하는 단계(S100)는 소정의 간격으로 단층 촬영된 생체 구조물(10)의 2차원 영상 데이터들을 interpolation과 3차원 형상재구성방법을 이용하여 3차원 골 형상을 획득하는 단계이다.Acquiring the three-dimensional bone shape of the biological structure 10 (S100) is a three-dimensional bone using the interpolation and three-dimensional shape reconstruction method of the two-dimensional image data of the biological structure 10 tomography at a predetermined interval Acquiring the shape.
도 2는 생체 구조물(10)의 2차원 단면 영상 및 재구성된 3차원 형상도이다.2 is a two-dimensional cross-sectional image and a reconstructed three-dimensional shape diagram of the biological structure 10.
도 2에 도시된 바에 따르면, 상기 생체 구조물(10)의 2차원 영상 데이터들을 interpolation과 3차원 형상재구성방법을 이용하여 3차원 골 형상을 획득하는 과정을 도시한 것으로서 컴퓨터 상에서는 2차원 단면 영상과 함께 재구성된 3차원 형상이 rendering되어 표현되어진다.As shown in FIG. 2, a process of acquiring a three-dimensional bone shape by interpolation and a three-dimensional shape reconstruction method of the two-dimensional image data of the biological structure 10 is shown. The reconstructed three-dimensional shape is rendered and rendered.
상기 3차원 인공 삽입물(20) 형상을 획득하는 단계(S200)는 먼저 인공 삽입물(20)의 크기와 형상, 재질등에 대한 데이터베이스(database)를 구축하는 과정이 선행되어지며 데이터베이스가 구축되어진 후에는 소프트웨어 내에 연동되어서 사용자가 데이터베이스 내에서 적절한 인공 삽입물(20)을 선택하면 컴퓨터 상으로 호출되어진다.Acquiring the shape of the 3D artificial insert 20 (S200) is a process of building a database on the size, shape, material, etc. of the artificial insert 20 first, and after the database is constructed, In conjunction with this, the user selects the appropriate prosthesis 20 in the database and is called on the computer.
상기 골 형상에 인공 삽입물(20)이 식립된 형상의 3차원 데이터를 획득하는 단계(S300)는 상기 골 형상에 인공 삽입물(20)을 소프트웨어 상에서 가상으로 삽입하는 단계이다.Acquiring three-dimensional data of the shape in which the artificial insert 20 is implanted in the bone shape (S300) is a step of virtually inserting the artificial insert 20 in software in the bone shape.
가상으로 실제 수술을 재현하기 위해서 골 내에 식립되는 인공 삽입물(20)이 적절하게 위치할 수 있도록 인공 삽입물(20)을 3차원적으로 이동 및 회전시키는 navigation 과정을 추가하며 도 3에 이 과정을 표현하였다.In order to virtually reproduce the actual operation, a navigation process for moving and rotating the prosthesis 20 three-dimensionally is added, and the process is illustrated in FIG. 3 so that the prosthesis 20 placed in the bone can be properly positioned. It was.
도 3은 인공 삽입물(20)의 삽입도이다.3 is an insertion view of the prosthesis 20.
도 3에 도시된 바에 따른면, 상기 인공 삽입물(20)은 표현되었듯이 인공 삽입물(20)의 형상데이터는 3차원적으로 3개의 각각의 방향으로 이동 및 회전되면서 적절한 위치에 삽입될 수 있다.As shown in FIG. 3, as the artificial insert 20 is represented, the shape data of the artificial insert 20 may be inserted at an appropriate position while being moved and rotated in three respective directions in three dimensions.
도 4는 인공 삽입물(20)이 정위치한 3차원 데이터의 표현도이다.4 is a representation of three-dimensional data in which the artificial insert 20 is positioned.
도 4에 도시된 바에 따르면, 상기 인공 삽입물(20)의 형상데이터는 3차원적으로 3개의 각각의 방향으로 이동 및 회전하며 가상 삽입하는 수술과정을 거쳐서 인공 삽입물(20)이 올바르게 위치한 3차원 데이터를 표현한다.As shown in FIG. 4, the shape data of the prosthesis 20 is three-dimensional data in which the prosthesis 20 is correctly positioned through a surgical process of moving and rotating in three directions in three directions in three directions. Express
상기 가상 삽입 후, 상기 골 형상 단층 촬영 단면 간격에 따라 인공 삽입물(20) 형상을 가상 절단하여 골 형상과 인공 삽입물(20) 형상이 합성된 형상의 2차원 영상 데이타를 추가로 획득하는 것이 바람직하다.After the virtual insertion, it is preferable to additionally obtain two-dimensional image data of a shape in which the bone shape and the artificial insert 20 are synthesized by virtually cutting the shape of the artificial insert 20 according to the bone-shaped tomography cross-sectional spacing. .
상기 3차원 데이타로 부터 3차원 유한 요소 모델을 생성하는 단계(S400)는 상기 획득된 3차원 데이타로부터 골 형상에 인공 삽입물(20)이 삽입된 형상의 3차원 유한 요소 모델을 생성하는 단계이다. 이 때 두가지 방법을 사용할 수 있다.Generating a three-dimensional finite element model from the three-dimensional data (S400) is a step of generating a three-dimensional finite element model of the shape in which the artificial insert 20 is inserted into the bone shape from the obtained three-dimensional data. There are two ways to do this.
첫 번째 방법은 상기 획득된 3차원 데이터로부터 직접 복셀 메시(Voxel Mesh)기법을 응용해서 3차원 유한 요소 모델을 생성하는 것이고 두 번째는 2차원 단면 의료영상에 인공 삽입물(20) 데이터가 중첩된 형태의 2차원 영상으로 분할 한 후 다시 3차원으로 합성하는 방법이다.The first method is to generate a three-dimensional finite element model by applying the Voxel Mesh technique directly from the obtained three-dimensional data, and the second is a form in which the artificial insert 20 data is superimposed on the two-dimensional cross-sectional medical image. After dividing into 2D image, it is synthesized in 3D again.
상기 첫 번째 방법은 데이터를 재구성하지 않고 합성된 3차원 형상 자체로부터 모델링 작업을 수행하는 방법으로서 boolean 알고리즘을 적용해서 solid model의 절단 및 합성 기능을 이용한다.The first method uses modeling and compositing functions of solid models by applying a boolean algorithm.
시간을 절약할 수 있는 장점이 있지만 세세한 부분의 보정이 어려운 단점이 있다.There is an advantage to save time, but it is difficult to correct the details.
상기 두 번째 방법은 인공 삽입물(20)이 삽입된 3차원 형상에서 가상적으로 재절단작업을 행한 후 2차원 단면영상을 얻어내고 인공 삽입물(20)이 식립된 형상의 단면 영상을 다시 3차원 재구성을 행한 후 이를 모델링 자동화 기법을 이용해서 3차원 유한 요소 모델을 생성하는 방법이다.The second method is to virtually re-cut the three-dimensional shape in which the artificial insert 20 is inserted to obtain a two-dimensional cross-sectional image and to reconstruct the three-dimensional image of the shape in which the artificial insert 20 is placed. This is a method of generating three-dimensional finite element models using modeling automation techniques.
이는 시간이 오래 걸리지만 세세한 부분의 수정이 용이하다는 장점이 있다. 사용자가 사용목적 및 환경에 맞는 방법을 선택할 수 있도록 한다.This takes a long time, but has the advantage of easy to modify the details. Allows the user to select the method that is appropriate for the purpose and environment.
유한 요소 모델은 Hexahedron 메쉬와 Tetrahedron 메쉬의 형태를 가지며 골과 인공 삽입물(20)을 개개의 object로 인식해서 골과 인공 삽입물(20)이 접촉하는 부분에서의 접촉면 데이터를 유한 요소 모델에 추가해 주는 것이 바람직하다.The finite element model has the form of a Hexahedron mesh and a Tetrahedron mesh, and recognizes the bone and the implant 20 as individual objects and adds contact surface data at the point where the bone and the implant 20 are in contact with the finite element model. desirable.
도 5는 최종 생성된 유한 요소 모델이다.5 is a finally generated finite element model.
도 5에 도시된 바에 따르면, 상기 생체 구조물(10)의 3차원 골 형상을 획득하는 단계(S100), 3차원 인공 삽입물(20) 형상을 획득하는 단계(S200), 골 형상에 인공 삽입물(20)이 식립된 형상의 3차원 데이터를 획득하는 단계(S300) 및 얻어진 3차원 데이타로부터 3차원 유한 요소 모델을 생성하는 단계(S400)를 거치면서 최종 생성된 유한 요소 모델(30)을 볼 수 있다.As shown in FIG. 5, obtaining a three-dimensional bone shape of the biological structure 10 (S100), obtaining a three-dimensional artificial insert 20 shape (S200), and inserting an artificial insert 20 into the bone shape. The final generated finite element model 30 can be seen through the step (S300) of obtaining three-dimensional data of the shape in which the) is placed and the step (S400) of generating the three-dimensional finite element model from the obtained three-dimensional data. .
도 6은 최종 생성된 유한 요소 모델을 이용한 유한 요소 진행한 예시도이다.6 is an exemplary view of finite element progress using the finally generated finite element model.
도 6에 도시된 바에 따르면, 최종 생성된 유한 요소 모델을 이용하여 유한 요소 수행을 원활하게 진행하고, 최종적으로 인공 삽입물(20)의 형상을 볼 수 있다.As shown in FIG. 6, finite element performance may be smoothly performed by using the finally generated finite element model, and finally, the shape of the artificial insert 20 may be viewed.
상기와 같은 본 발명의 인공 삽입물(20)이 식립된 생체 구조물(10)의 3차원 유한 요소 모델링 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다.The three-dimensional finite element modeling method of the biological structure 10 in which the artificial implant 20 of the present invention is implanted may be stored in a computer-readable recording medium.
이러한 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있도록 프로그램 및 데이타가 저장되는 모든 종류의 기록매체를 포함한다. 그 예로는 롬(Read Only Memory), 램(Random Access Memory), 씨디롬(Compact Disk Read Only Memory), 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이타 저장장치 등이 있다.Such recording media include all types of recording media on which programs and data are stored so that they can be read by a computer system. Examples include read only memory, random access memory, compact disk read only memory, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage.
이러한 기록매체에 저장된 프로그램 및 데이타는 네트워크로 연결된 컴퓨터시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있도록 저장되고 실행될 수 있다.Programs and data stored on such recording media can be distributed over network coupled computer systems so that the computer can be stored and executed in a readable manner in a distributed fashion.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 사용된 용어들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미의 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.The terms used to describe the embodiments of the present invention above are used for the purpose of describing the present invention, but are not used to limit the scope of the present invention as defined in the claims or claims.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 사용된 용어들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미의 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.The terms used to describe the embodiments of the present invention above are used for the purpose of describing the present invention, but are not used to limit the scope of the present invention as defined in the claims or claims.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 골형상과 인공 삽입물의 3차원 형상을 분리해서 획득한 후에 컴퓨터 상에서 가상으로 수술과정을 재현한 후에 수술이 완료된 3차원 가상 형상을 기반으로 유한 요소 모델을 생성하는 방법을 제공함으로 인해, 손상된 골의 기능을 복원시에 인공 삽입물의 식리 후에 일정시간이 지난 후에 시술 부위에 손상이 오고, 재수술하는 경우를 방지하고, 인공 삽입물 식립 후에 인공 삽입물 주위의 골의 변화기전을 파악하려는 연구에 있어서 최적의 인공 삽입물의 설계조건을 찾는 효과가 있다.As described above, the present invention generates a finite element model based on a three-dimensional virtual shape after the surgery is completed after virtually reproducing the surgical process on the computer after obtaining the three-dimensional shape of the bone shape and the artificial implant separately By providing a method, when restoring the function of the damaged bone, after a certain period of time after the implantation of the implant, damage to the treatment site is prevented and reoperation is prevented, and the mechanism of change of the bone around the implant after implant placement In research to identify the effect, it is effective to find the design condition of the optimal implant.
또한 기존의 복셀기법은 골과 인공 삽입물의 경계부분에서 정확한 영상을 얻기가 어려웠으나, 본 발명은 인공 삽입물이 식립된 경우에도 복셀기법을 기반으로 자동으로 유한 요소 모델을 생성할 수 있는 효과가 있다.In addition, although the conventional voxel technique is difficult to obtain an accurate image at the boundary portion of the bone and the artificial implant, the present invention has an effect of automatically generating a finite element model based on the voxel technique even when the artificial implant is placed. .
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0002215A KR100460831B1 (en) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | Inplant finite element method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0002215A KR100460831B1 (en) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | Inplant finite element method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030061580A true KR20030061580A (en) | 2003-07-22 |
| KR100460831B1 KR100460831B1 (en) | 2004-12-09 |
Family
ID=32218057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0002215A KR100460831B1 (en) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | Inplant finite element method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100460831B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100705749B1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-09 | 성균관대학교산학협력단 | A method for selecting diameter of wire suitable for fixing and agglutinating upper cervical joint |
| CN103153589A (en) * | 2011-03-31 | 2013-06-12 | 国立大学法人神户大学 | Method for manufacturing three-dimensional molded model and support tool for medical treatment, medical training, research, and education |
| KR20180025777A (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 주식회사 코렌텍 | Patient-Specific Artificial Shoulder Joint Surgery Simulation System and Method therefor |
| KR20190025192A (en) * | 2017-08-31 | 2019-03-11 | 주식회사 코렌텍 | Simulation System For Patient Customized Jig Modeling and Method thereof |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000011134A (en) * | 1996-05-15 | 2000-02-25 | 인드래니 머캐르지 | Stereotactic surgical procedure apparatus and method |
| KR100338974B1 (en) * | 1999-03-15 | 2002-05-31 | 최은백, 이찬경 | Simulation method for identifying bone density of mandible or maxilla and recording media storing program to perform the same |
| KR100338247B1 (en) * | 1999-10-29 | 2002-05-27 | 유용석 | Method for constructing 3 dimensional finite element model of somatic structure |
-
2002
- 2002-01-15 KR KR10-2002-0002215A patent/KR100460831B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100705749B1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-09 | 성균관대학교산학협력단 | A method for selecting diameter of wire suitable for fixing and agglutinating upper cervical joint |
| CN103153589A (en) * | 2011-03-31 | 2013-06-12 | 国立大学法人神户大学 | Method for manufacturing three-dimensional molded model and support tool for medical treatment, medical training, research, and education |
| CN103153589B (en) * | 2011-03-31 | 2015-05-27 | 国立大学法人神户大学 | Method for manufacturing three-dimensional molded model and support tool for medical treatment, medical training, research, and education |
| KR20180025777A (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 주식회사 코렌텍 | Patient-Specific Artificial Shoulder Joint Surgery Simulation System and Method therefor |
| KR20190025192A (en) * | 2017-08-31 | 2019-03-11 | 주식회사 코렌텍 | Simulation System For Patient Customized Jig Modeling and Method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100460831B1 (en) | 2004-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Carr et al. | Surface interpolation with radial basis functions for medical imaging | |
| KR101206340B1 (en) | Method and System for Providing Rehearsal of Image Guided Surgery and Computer-readable Recording Medium for the same | |
| AU2014237177A1 (en) | Systems and methods for planning hair transplantation | |
| Zachow et al. | 3D reconstruction of individual anatomy from medical image data: Segmentation and geometry processing | |
| AU2001253216A1 (en) | Computer-aided bone distraction | |
| Nakao et al. | Automated planning with multivariate shape descriptors for fibular transfer in mandibular reconstruction | |
| Leon et al. | Scala-tympani phantom with cochleostomy and round-window openings for cochlear-implant insertion experiments | |
| Profico et al. | Reproducing the internal and external anatomy of fossil bones: Two new automatic digital tools | |
| CN116052864B (en) | Digital twinning-based puncture operation robot virtual test environment construction method | |
| Gall et al. | Computer-aided planning and reconstruction of cranial 3D implants | |
| EP3585315B1 (en) | System for making a cranial opening in a living being | |
| Szekely et al. | Virtual reality based surgery simulation for endoscopic gynaecology | |
| Zachow et al. | Improved 3D osteotomy planning in cranio-maxillofacial surgery | |
| KR100460831B1 (en) | Inplant finite element method | |
| Li et al. | CT image-based computer-aided system for orbital prosthesis rehabilitation | |
| Fütterling et al. | Automated finite element modeling of a human mandible with dental implants | |
| Krishna et al. | Development of optimum preplanning for maxillofacial surgery using selective laser sintering | |
| Nysjö et al. | Using anti-aliased signed distance fields for generating surgical guides and plates from CT images | |
| Xie et al. | 3D visualization and simulation in surgical planning system of orbital hypertelorism | |
| Grif et al. | Planning technology for neurosurgical procedures by using a software platform to create an optima configuration of customized titanium implants | |
| Beck et al. | Numerical algorithms and visualization in medical treatment planning | |
| Neumann et al. | Using virtual reality techniques in maxillofacial surgery planning | |
| Eolchiyan et al. | Computer modeling and laser stereolithography in cranio-orbital reconstructive surgery | |
| Perrella et al. | BEM in Biomechanics: Modeling Advances and Limitations | |
| Culea et al. | Stress analysis of the human skull due to the insertion of rapid palatal expander with finite element analysis (FEA) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |