KR20160024894A - 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 제조 시스템 및 플랫폼 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼에 관한 것으로, 특히 코 보형물 디자인 플랫폼과 3D 프린팅 기법을 통하여 보형물 제작 시간 및 비용을 획기적으로 감소시키고, 환자, 제작자, 집도의 간의 원활한 커뮤니케이션이 가능하도록 하여 기존의 방법과는 다르게 얼굴CT를 3차원 변환한 뒤 컴퓨터 상에서 코보형물을 누구나 손쉽게 보형물을 디자인 할 수 있도록 디자인 플랫폼 프로그램을 개발하여 이를 통해 집도의가 환자와 상담하며 10분 이내에 코보형물 디자인을 완료하는 것을 목적으로 하는 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼을 개발하고자 한다.
Description
본 발명은 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼에 관한 것으로, 특히 코 보형물 디자인 플랫폼과 3D 프린팅 기법을 통하여 보형물 제작 시간 및 비용을 획기적으로 감소시키고, 환자, 제작자, 집도의 간의 원활한 커뮤니케이션이 가능하도록 하여 기존의 방법과는 다르게 얼굴 CT를 3차원 변환한 뒤 컴퓨터상에서 코보형물을 누구나 손쉽게 보형물을 디자인할 수 있도록 디자인 플랫폼 프로그램을 개발하여 이를 통해 집도의가 환자와 상담하며 10분 이내에 코보형물 디자인을 완료하는 것을 목적으로 하는 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼을 개발하고자 한다.
코성형수술, 특히 융비술에서 가장 이상적인 보형물은 자가조직(자가연골, 자가진피, 자가근막 등)이지만, 자가조직은 추가적인 수술 및 흉터가 발생하는 단점이 있어 이물보형물이 활발히 이용되고 있다. 이물보형물 중 가장 많이 사용되는 재료는 실리콘이다. 실리콘 보형물은 서양인과 달리 동양인은 진피가 두껍고 피하조직이 섬유성이어서 술후 삽입물의 돌출 가능성이 적기 때문에 동양인에서 비교적 안전하게 사용되고 있다. 하지만 실리콘 보형물의 사용은 보형물 비침, 돌출, 감염, 위치변위 등의 부작용을 유발한다. 하지만 이런 부작용은 적절한 술기를 통해서 충분히 극복할 수 있다. 보형물의 삽입 위치는 피하, 근막하, 뼈막하 중에 선택되어지는데, 이중 가장 깊은 뼈막하층에 삽입하는 것이 이런 부작용을 최소화시켜주는 것으로 알려져있다. 뼈막하층에 삽입되는 실리콘 보형물은 뼈의 굴곡에 맞춰 보형물 밑면을 집도의가 섬세하게 다듬어 삽입하여야 한다. 그래야 보형물이 뼈에 밀착되어 보형물에 의한 부작용을 최소화할 수 있다. 보형물이 잘 다듬어 지지 않은 경우 환자의 비배 윤곽과 잘 맞지 않기 때문에 널뛰기(see-saw)효과가 나타나서 삽입물이 돌출될 수 있으며, 삽입물이 유동되거나 변위되고 삽입물의 가장자리가 만져지는 등의 문제점이 발생할 수 있다. 실리콘 보형물은 역사적으로 크게 3단계로 나눌 수 있다. 첫째로 실리콘블록으로부터 조각하여 보형물을 직접 만드는 방법이 시도되었다. 하지만 조각하는데 시간이 많은 시간이 소요되고, 조각하는 것이 어려운 단점이 있었다. 둘째로 상품화된 기성보형물이 출시되었다. 여러 타입으로 나눠진 보형물 중 환자에게 가장 적절한 보형물을 선택하여 수술 중 조금만 다듬어 사용한다. 현재에도 가장 많이 사용되는 방식이다. 하지만 이 방식 또한 보형물의 밑면을 환자의 비배 윤곽에 맞도록 조각하는 것이 쉽지 않다는 단점이 있다. 셋째로 환자맞춤형 보형물 제작 방식이 시도되었다. 환자의 비배 윤곽에 정확히 맞고, 환자가 원하는 코모양이 나오도록 디자인할 수 있는 여러 방식들이 시도되었다. 환자의 얼굴을 그대로 본을 뜬 석고 모형 위에 직접 실리콘 접착제를 부어 경화시켜 맞춤형 보형물을 제작하는 방식이 가장 먼저 시도되었다. 그 후 환자 얼굴 측면 x-ray를 이용한 방법이 시도되었고, 최근엔 얼굴 CT를 3차원 변환하여 이를 3D프린터를 이용하여 환자의 얼굴뼈를 출력하여 그 위에 석고로 보형물을 가제작한 뒤 이를 본을 떠 실리콘 보형물을 제작하는 방식이 소개되었다. 이에 더 나아가, 얼굴CT를 3차원 변환한 뒤 컴퓨터상에서 코 보형물을 디자인하여 플라스틱으로 출력하여, 이를 본을 떠 보형물을 제작하는 방법이 시도되었다. 환자 맞춤형 코보형물을 제작하려는 수많은 시도가 있었지만 여전히 활성화되지 못하고 있다. 이는 이 방식들이 수술 중 보형물을 조작하는 시간을 획기적으로 감소시켜 주는 반면, 수술 전 준비시간이 짧게는 3시간~ 길게는 1주일가량 소요되는 단점이 있기 때문이다. 또한, 제작비가 기성보형물에 비해 20~30배 가량 더 들어가고, 제작 준비를 위한 환자의 불편함이 증가하여 환자를 설득하기 쉽기 않기 때문이다.
환자 맞춤형 코보형물의 기존 단점을 해결하기 위하여 이번 발명을 계획하였다. 코 보형물 디자인 플랫폼과 3D 프린팅 기법을 통하여 보형물 제작 시간 및 비용을 획기적으로 감소시키고, 환자, 제작자, 집도의 간의 원활한 커뮤니케이션이 가능하도록 하였다. 얼굴CT를 3차원 변환한 뒤 컴퓨터 상에서 코보형물을 디자인하는 방식을 따르지만 기존의 방법과는 다르게 누구나 손쉽게 보형물을 디자인 할 수 있도록 디자인 플랫폼 프로그램을 제작하였다. 이를 통해 집도의가 환자와 상담하며 10분 이내에 코보형물 디자인을 완료하도록 하였다. 기존의 방식들은 모두 얼굴뼈만을 3차원 변환하여 보형물 제작에 참고하였는데, 실제 코성형시 연골부위의 윤곽도 보형물 제작에 중요하기 때문에 프로그램 구현 시 volume rendering 방식을 사용하여 연골부도 3차원 변환하였다.
3D 프린터는 환자 뼈 모형을 제작하여 수술 계획에 참고하거나, 각종 보형물 제작 시 이용하는 등 유용성이 입증되고 있다. 하지만 현재 소재의 안전성, 의료법규의 한계로 인체에 삽입할 보형물을 직접 프린팅하는 것은 동물 실험 단계에 머무르고 있어 실제 환자에 적용하는 것은 불가능하여, 디자인한 보형물의 mold를 3D printer로 제작한 뒤, 이 mold를 이용하여 실리콘 보형물을 제작하는 방식을 고안하여, 기존 방식보다 시간과 비용을 단축하였다.
수술 전 문진 및 이학적 검사와 컴퓨터 단층 촬영을 통해 수술 부위를 확인하고 screening시 선정, 제외 기준에 해당하는지 시험 대상자 적합성 평가를 실시한다. 선정 기준에 적합한 시험 대상자에 한하여 수술을 시행한다.
보형물 제작 플랫폼을 이용하여 수술 전에 보형물을 제작한다. 수술 전 촬영한 컴퓨터 단층 촬영을 통해 얼굴뼈와 연골을 3차원 재건하고, 원하는 보형물 디자인을 선택한 뒤, 3차원 재건된 영상에 적용하여 실제 위치를 결정한다. 그 뒤 접촉면을 프로그램상에서 처리한 뒤 디자인을 완료한다. 이 보형물의 mold를 자동생성하여 3D프린팅한다. 이를 이용하여 실리콘 보형물을 제작한다.
marginal incision 혹은 transcolumellar incision을 통해 박리를 진행하여 보형물이 들어갈 범위까지 코뼈의 뼈막하 박리를 실시한 뒤, 제작해놓은 코보형물을 삽입하고, 기존의 수술방법과 동일하게 코 끝 성형을 추가적으로 실시한 뒤 수술을 종료한다. 수술 직후, 12개월째에 컴퓨터 단층촬영을 시행한다. 수술전, 직후, 1주일째, 12개월째에 이학적 검사, 임상 사진을 통해 보형물 변위정도, 코뼈와 연골의 변형여부, 피부의 두께 및 색상 변화를 확인하고, 부작용 발생여부를 확인하고 통계학적으로 비교를 시행하도록 한다.
이러한 문제점으로 인해 가격이 저렴하고 인체에 무해할 뿐만 아니라 본의 모양에 잘 맞도록 세밀한 조각이 가능하고, 수술 후에도 크기나 모양의 변화가 없는 실리콘 보형물을 보편적으로 사용하고 있다 그러나 환자 맞춤형 코보형물을 수술전에 3차원 영상정보로 빠른 시간안에 확인하여 보형물 제작에 반영하는 기술은 제시된 바가 없다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은 코 보형물 디자인 플랫폼과 3D 프린팅 기법을 통하여 보형물 제작 시간 및 비용을 획기적으로 감소시키고, 환자, 제작자, 집도의 간의 원활한 커뮤니케이션이 가능하도록 하여 기존의 방법과는 다르게 얼굴CT를 3차원 변환한 뒤 컴퓨터 상에서 코보형물을 누구나 손쉽게 보형물을 디자인 할 수 있도록 디자인 플랫폼 프로그램을 개발하여 이를 통해 집도의가 환자와 상담하며 10분 이내에 코보형물 디자인을 완료하는 것을 목적으로 하는 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 영상기법을 이용한 환자 영상을 획득하는 영상획득수단; 상기 영상기법으로 얻은 분할된 연속 영상을 3차원 영상으로 복원하는 3차원영상복원수단; 상기 3차원 영상 중 뼈, 근육, 신경, 연골, 피부 중 어느 하나 또는 2이상의 영상정보를 세분화 기법으로 각각 영상을 추출하는 영상추출수단; 상기 3차원 영상을 이용하여 환자의 치료부위에 일치하는 맞춤형 보형물을 설계하는 보형물설계수단; 및 상기 맞춤형 보형물 설계자료를 보형물 제작수단을 이용하여 최적화된 보형물 제작하는 보형물제작수단; 으로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 제조 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 영상기법은 CT, X-ray, MRI, PET, 3D Scanner, 사진기 중 어느 하나 또는 2이상의 환자 영상을 선택하여 환자의 영상을 획득할 수 있다.
또한, 상기 보형물설계수단은 환자의 3차원 영상을 기본으로 하여 치료 가능하도록 상기 3차원 영상에 대하여 상기 보형물을 환자의 치료부위에 삽입하는 시뮬레이션을 반복 수행하여 치료부위와 보형물의 치료 오차를 보정하여 최적의 보형물을 설계하는 테스트 알고리즘을 포함할 수 있다.
또한, 상기 보형물제작수단은 급속조형을 구현할 수 있는 보형물제작수단을 이용하여 보형물을 실리콘 등의 폴리머, 사체진피 등의 생분해성 재료, 무기물, 유기물 중 어느 하나 또는 2이상의 재료를 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 보형물제작수단은 3D프린터, CNC 등의 직접제작수단 또는 보형물을 제작하기 위한 몰딩을 제작하는 간접제작수단 중 어느 하나 일 수 있다.
또한, 상기 보형물제작수단은 제작되는 보형물 및/또는 몰딩을 경화, 소독, 표면처리(매끄럽게, 거칠게, 다공, 생채적합소재, 기능성약물, 기능성소재 중 코팅) 중 어느 하나 또는 2 이상의 처리를 수행할 수 있다.
또한, 상기 영상추출수단의 세분화기법은 분할된 연속 영상 중 호리즌탈(Horizontal), 코로날(Coronal), 및 세지털(Sagittal) 이미지중 어느 하나의 이미지 정보를 선택할 수 있다.
환자의 치료부위는 안면부에 해당하는 이마, 상안검, 하안검, 코, 광대, 위턱, 하안각, 앞턱, 측두부, 후두부, 유방, 전흉부, 둔부, 상하지 등으로 한정할 수 있으며 이는 치료부위에 따라 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 시스템은 UX/UI 기반의 환자 진단 프로그램과 연계될 수 있다.
또한, 상기 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼은 기존의 상기 영상장비 구동 프로그램과 연동되거나 독립적으로 구동되어 맞춤형 보형물 설계자료를 산출할 수 있다.
또한, 상기 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼은 상기 보형물설계자료까지는 인증절차 없이 산출하고 상기 보형물설계자료를 상기 보형물제작수단에 이용하는 경우 인증절차를 요구할 수 있다.
본 발명에 따른 환자 맞춤형 보형물 제작 방법에 의하면, 환자 개개인에 최적화된 보형물을 제작하고, 환자에게 맞춤형 보형물을 삽입함으로써, 보형물이 인체에 맞지 않아서 발생되는 수술 중 변수를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 디자인된 코 보형물 3D 모델은 CNC 머신, 3D 프린팅과 같은 다양한 가공 시스템에 적용 가능한 포맷으로 출력이 가능하며, 임상 허가된 코 보형물 제작 방법에도 도면이나 프로토타입을 통해 임상용 코 보형물 제작도 용이한 장점이 있다.
아울러, 환자 개인별로 최적화된 보형물을 제작함으로써, 수술하기 전에 환자의 수술 결과를 보다 정확하게 예측할 수 있다. 따라서, 현재 성형외과의마다 코 성형 시술을 받은 환자의 결과에 대한 만족도가 다른 것과 달리 동일한 만족감을 부여해주며, 가상성형과 거의 비슷한 코 모양을 만들어주기 때문에 시술 후 코 모양에 대한 불만족에 대한 책임을 피할 수 있는 장점이 있다.
또한, 환자 개개인별로 제작된 맞춤형 보형물을 이용함으로써, 수술 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 진단장비의 표준화를 이룰 수 있다.
또한, 본 발명은 수술시 매뉴얼로 진행되는 카빙 작업 시, 손으로 하는 카빙 작업 시 -> 정확히 융기되는 높이 및 너비, 길이를 알 수 없고 감에 의존해야 하나, 시뮬레이션을 통해 입체영상에 조작을 가하면 실시간으로 각종 수치를 알 수 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 본 발명의 기존 보형물 제작 기본 알고리즘이다.
도 2는 본 발명의 기존 보형물 수정을 위한 Carving 예이다.
도 3은 본 발명의 대한민국 연간 성형시장 규모를 비교한 자료이다.
도 4는 본 발명의 동양인 성형수술 빈도조사를 나타낸 자료이다.
도 5는 본 발명의 국내 의료 관광객 유치 실적에 관한 시장을 나타낸 자료이다.
도 6은 본 발명의 2013년 주요 진료과목별/ 국적별 외국인 환자 현황을 나타낸 자료이다.
도 7은 본 발명의 성형분야의 외국인 환자수를 나타낸 자료이다.
도 8은 본 발명의 중국시장에서 중국인 1인당 진료비를 나타낸 시장 자료이다.
도 9는 본 발명의 2014년 중국인이 관심 갖는 미용 시술에 관련한 시장 자료이다.
도 10은 본 발명의 3D 프린팅 글로벌 시장 규모 및 전체 3D 프린터 시장 점유율을 산업별, 국가별로 나타낸 자료이다.
도 11은 본 발명의 기술과 관련된 주요 경쟁사를 선정한 결과를 나타낸 자료이다.
도 12는 본 발명의 플랫폼을 나타낸 이미지이다.
도 13은 본 발명의 단계별 개발 방안에 대한 IP 포트폴리오 제안 내용을 나타낸 이미지이다.
도 14는 본 발명의 비즈니스 모델 제시 및 사업화 방안을 나타낸 이미지이다.
도 2는 본 발명의 기존 보형물 수정을 위한 Carving 예이다.
도 3은 본 발명의 대한민국 연간 성형시장 규모를 비교한 자료이다.
도 4는 본 발명의 동양인 성형수술 빈도조사를 나타낸 자료이다.
도 5는 본 발명의 국내 의료 관광객 유치 실적에 관한 시장을 나타낸 자료이다.
도 6은 본 발명의 2013년 주요 진료과목별/ 국적별 외국인 환자 현황을 나타낸 자료이다.
도 7은 본 발명의 성형분야의 외국인 환자수를 나타낸 자료이다.
도 8은 본 발명의 중국시장에서 중국인 1인당 진료비를 나타낸 시장 자료이다.
도 9는 본 발명의 2014년 중국인이 관심 갖는 미용 시술에 관련한 시장 자료이다.
도 10은 본 발명의 3D 프린팅 글로벌 시장 규모 및 전체 3D 프린터 시장 점유율을 산업별, 국가별로 나타낸 자료이다.
도 11은 본 발명의 기술과 관련된 주요 경쟁사를 선정한 결과를 나타낸 자료이다.
도 12는 본 발명의 플랫폼을 나타낸 이미지이다.
도 13은 본 발명의 단계별 개발 방안에 대한 IP 포트폴리오 제안 내용을 나타낸 이미지이다.
도 14는 본 발명의 비즈니스 모델 제시 및 사업화 방안을 나타낸 이미지이다.
1. 기술 개요
현장 의사들이 사전 교육 없이 활용가능하며, 실제 진료시간에 구현 가능한 구동속도가 30초 이내로 빨라야 하며, 환자가 직관적으로 치료결과를 인지할 수 있어야 한다. 또한 다양한 영상정보 및 진단프로그램과 호환성 확보 및 Ready made 제품과의 가격경쟁력 확보가 가능하여야 한다. 도 1에서 기존의 환자 보형물 제작 기본 알고리즘이다.
2. 기술개발의 배경
코 성형수술 후 보형물과 관련된 대표적인 부작용은 돌아가거나 휘는 현상, 보형물이 비쳐 보이거나, 장액고임, 염증 발생 등으로 볼 수 있는데, 이는 대량생산되고, 획일화된 코 보형물을 모든 환자에게 적용하려다 발생한것으로 판단된다. 이를 극복하기 위해 환자의 코모양에 맞는 customizing implant를 빠르고 쉽게 만들어주는 프로그램에 대한 연구가 진행됨에 따라 한계점도 나타나고 있다.
3D customizing implant 한계점은 제작업체는 제작비용(고비용) 및 기간이 길어지고, 성형의의 관점에서는 수술시간이 지연되어 업무의 효율성을 떨어트리며, 환자의 관점에서는 실질적 확인이 어려워 의사소통의 한계를 느끼게 되기 때문에, 이를 보완하기 위하여 빠르고, 간단한 보형물 설계 및 커뮤니케이션 UX 플랫폼 제작이 필요하다. 도 2는 수술 중 진행되는 보형물의 Carving 예이다.
3. 환경분석
가. 내부환경
본 발명의 제안 그룹은 성형외과 전문의로 구성되어 기술적 역량 뿐만 아니라, 실제 임상 사례를 통해 발명에 관련된 추가적인 기술개발을 역량을 갖추고 있다
또한, 관련 보형물 진단 플랫폼의 주요 알고리즘 및 소프트웨어 설계를 위한 다양한 과제 수행 경험과 사업 결과물을 확보하고 있다.
다만, 실제 발명의 성과물인 보형물 진단 플랫폼의 영업역량이 상대적으로 약점으로 판단됨
나. 외부환경
(1) 국내 성형의료 시장
국내 성형 의료 시장 규모는 약 5조원으로, 인구대비 한국 1,000명당 환산하였을 때 성형수술이 가장 많이 집도 되는 국가는 한국이 1위를 차지하였다. 미국안면성형외과학회에 따르면 동양인 성형수술 빈도 조사에서 눈성형이 64%를 차지하였고, 그 위를 이어 코 성형이 24%를 차지하였다. 도3은 우리나라의 연간 성형시장 규모를 나타내는 자료이다.
코 모양에 따라 수술 방법이 다양하게 적용되어 개인에 맞는 수술계획을 세우는 것이 중요하며, 보형물은 전통적으로 실리콘을 가장 많이 사용하였으나, 여러 단점으로 이를 극복하고지 고어텍스, 진피지방, 귀연골, 코연골, 갈비연골 등을 사용하는 것이 시도되고 있다. 하지만 여전히 압도적으로 실리콘 보형물이 많이 사용되고 있고 다른 보형물은 보조적인 용도로 사용되고 있다.
(2) 국외 성형 의료 시장
(가) 중국 시장
보건복지부 2013년 의료관광 사업실적, 외국인 환자 통계(2013)에 따르면, 중국 성형시장 규모는 2013년에 약 3000억 위안, 관련 업계 종사자 2000만 명으로 지난 10년간 중국 성형산업은 매년 40% 이상의 성장률을 보이고 있다.
(나) 동남아 의료관광 시장 & 성형시장
- 국제 의료 관광 빠른 속도로 성장하고 있다. 전 세계 국제 의료 관광의 주요 목적지는 아시아, 유럽, 북미, 중남미가 있다.
- 국제 의료 관광의 주요 목적지 중 아시아의 위상이 가장 두드러지고 있으며, 치료, 건강 진단, 미용·건강 증진 등 3 대 의료 서비스 중 아시아에서 가장 성장하고 있는 서비스는 미용·건강 증진 관련 서비스로 보여진다. 아시아를 방문하는 국제 의료 관광객의 대부분은 아시아 지역의 고객, 특히 국경이 접하는 이웃 나라의 방문자가 압도적으로 큰 비중을 차지하고 있다.
- 아시아 의료 관광은 주요 5 개국 (말레이시아, 싱가포르, 태국, 인도, 한국)이며, 인구 대국 또는 고소득 국가와 인접한 '지리적 이점'이 있다. 이들 국가와 각각의 이웃 나라 사이에 전통 문화 (언어·종교)·경제 교류 관계가 있기 때문에, 관광을 포함한 인적 교류 추진하기 용이한 장점을 갖고 있다.
- 아시아 의료 관광 선진국의 의료 서비스는 선진국에 유학·연수·근무 경험이 있던 수준 높은 의료 전문 인력과 좋은 의료 시설에 힘입어 비용이 저렴할 뿐만 아니라 의료기술과 의료 서비스 전체 수준도 상당히 높은 것으로 판단됨
- 아시아 의료 관광 선진국에서 의료 관광 산업은 정부와 민간이 협력한 프로모션 체제 하에서 실시되고 있으며, 자국의 의료 관광지로의 국제 지명도 상승을 효과적으로 홍보하고 있다. 동시에 이들 국가에서는 자국의 지리적 위치, 자연 자원, 의료 자원, 사회문화 자원을 활용하여 각각의 의료 관광의 특색과 발전 목표를 확립하고 있다.
| 구 분 | USA | India | Korea | Thailand | Malaysia | Singapore |
| Heart Bypass | 144,000 | 5,200 | 28,900 | 15,121 | 11,430 | 20,500 |
| Hip Replacement | 50,000 | 7,000 | 14,120 | 7,879 | 7,500 | 22,940 |
| Knee Replacement | 50,000 | 6,200 | 19,800 | 12,297 | 7,000 | 33,213 |
| Dental Implant | 2,800 | 1,000 | 4,200 | 3,636 | 345 | n/a |
| Breast Implants | 10,000 | 3,500 | 12,500 | 2,727 | 4,000 | 8,000 |
| Rhinoplasty | 8,000 | 4,000 | 5,000 | 3,901 | 1,293 | 2,375 |
| Face Lift | 15,000 | 4,000 | 15,300 | 3,697 | 3,440 | 4,650 |
| Liposuction | 9,000 | 2,800 | n/a | 2,303 | 2,299 | 3,000 |
| Tummy Tuck | 9,750 | 3,000 | n/a | 5,000 | n/a | 6,250 |
| 출처 : 2013 Medical Tourism.com, 2014 Singapore Ministry of Health Hospital Bill Size,90th percentile in highest level of care; My Med Holiday 2013 | ||||||
말레이시아 의료 관광객은 2009년 33만명에서 2013년 77만명으로 증가하는것으로 보여지며, 말레이시아와 싱가포르는 이웃 나라 인도네시아에서의 의료 관광객이 전체의 약 60 ~ 70%를 차지하고 있다.
| 국가 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
| 말레이시아 | 232,162 | 296,687 | 341,288 | 374,063 | 400,000 | 392,965 | 578,403 |
| 싱가포르 | 374,000 | 410,000 | 571,000 | 646,000 | 665,380 | 765,000 | - |
| 태국 | 1,250,000 | 1,450,000 | 1,370,000 | 1,200,000 | 1,500,000 | 1,500,000 | - |
| 인도 | 150,000 | - | - | 500,000 | - | 500,000 | - |
| 한국 | - | - | 7,901 | 27,480 | 60,201 | 81,789 | 130,000 |
| 출처: 각국 의료 관광 추진 기관의 홈페이지 및 Youngman (2012) | |||||||
말레이시아와 한국은 성형·미용·건강 증진 분야의 의료 서비스에서 국제적인 명성을 얻고 있는 동시에 지명도와 국제 의료 협력 네트워크를 활용하여 수익성 높은 의료 분야에 진출하고 있다.
태국, 말레이시아, 한국의 경우는 성형·미용·건강 증진 등의 의료 서비스를 중심으로 의료관광을 추진했지만, 상호 경쟁과 중국 등 신규 시장 진입자와의 경쟁에 직면하고 있다.
| Year | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 |
| No. of Healthcare Travellers | 641,000 | 728,800 | 881,000 | 882,000 |
| 출처: 각국 의료 관광 추진 기관의 홈페이지 및 Youngman (2013) | ||||
4. 코성형 기술동향
가. 코 보형물 소재
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실리콘 : 실리콘은 고어텍스와 함께 코성형수술시 가장 많이 사용되는 재료이다. 다루기가 쉽고, 제거가 좀 더 용이하며, 값이 더 저렴하다는 점이 장점이며 보형물의 강도가 강해야 코 모양이 제대로 나오는 코처럼 경우에 따라 실리콘이 다른 재료들 보다 더 좋은 경우가 많이 있다. 실리콘을 코성형수술의 보형물로 사용할 경우에는 콧등에만 삽입을 해야하며 그렇지 않고 코끝에 까지 실리콘이 위치하게 되면 여러가지 부작용들이 나타나게 됩니다. 실리콘처럼 오랫동안 사용되어 그 안전성이 입증된 재료도 없으므로 피부가 너무 얇지 않은 코의 경우는 콧등에만 삽입을 한다면 안전하게 원하는 모양의 콧등을 만들 수 있다.
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고어텍스: Gore-tex는 1980년대부터 인조혈관(혈관수술시 사용), 인조 심장판막(심장수술시 사용) 및 인조 뇌막(뇌수술시 사용되는)등 인체내의 많은 판막조직의 대용물로 사용되어온 재질로서, 성형외과에서는 1990년도부터 쓰이기 시작하였으며 주로 코, 턱, 광대를 높이기 위해 사용되고 있다. 고어텍스는 미국 FDA승인을 받을 정도로 인체에 안전하며 인체조직적합성이 뛰어나 실리콘에서 가끔 볼 수 있는 과민 반응이나 붉게 보인다든지 비쳐 보인다든지 하는 문제점은 거의 없습니다. 또한 부드러운 재질이어서 피부가 얇은 사람에게 사용하기가 좋으며 실리콘에 비해 수술 후 훨씬 자연스럽게 보인다. 고어텍스의 또하나의 장점으로는 실리콘보다는 좀 더 생체 친화적인 보형물이라는 것이다. 즉 실리콘은 체내에 삽입되어 수 십 년이 지나더라도 그 상태를 그대로 유지하면서 끝까지 이물질로 남지만 고어텍스는 주위의 정상 조직이 고어텍스 내부로 자라 들어감으로써 시간이 지나면 자기 조직과 융화가 된다는 점이 큰 장점이다. 하지만 단점으로는 값이 비싸고 수술자(성형외과 의사)가 다루기가 어려우며 반드시 깨끗하게 다루어야 한다는 점 등이 있다.
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메드포어: 원래 인공뼈로 사용되던 재료로서 뼈를 대신 할 정도로 단단한 특성을 가지고 있다. 코 성형에 사용하는 제품은 0.8mm-2mm 정도의 얇은 판을 주로 사용하는데 코 구멍 사이의 코 중격을 받쳐 주는 소재로 많이 사용하며 코끝을 올릴 때 연골이나 알로덤, 고어텍스 등과 더불어 보조재로 이용한다. 표면에 작은 구멍이 있어서 주변 조직이 자라 들어올 수 있어 조직과 유착은 좋으나 재수술 시 제거하기가 쉽지 않다.
코 끝 아래 기둥으로 삽입해 사용하면 단단한 특성 때문에 코끝을 원하는 만큼 세울 수는 있느나 코끝을 눌러보면 코끝이 딱딱하다는 느낌이 들 수 있다. 메드포어만으로 코끝을 올리게 되면 나중에 피부를 뚫고 나오거나 코끝이 휘어질 수 있어 단독으로 사용하는 것은 바람직하지 않다. 코끝을 받쳐 올리는 재료로 비중격연골이 가장 좋으나 이전에 수술로 비중격연골이 없거나 비중격연골이 심하게 휘어져 사용하기가 곤란할 경우에는 귀연골과 함께 사용하여 속에서는 메드포어가 지지하고 피부쪽에는 귀연골을 이식하여 피부를 보호하는 식으로 수술을 하기도 한다.
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알로덤: 코끝 수술은 자기 조직이나 자기 조직에 준하는 물질로 수술하는 것이 가장 좋기 때문에 자가 연골과 알로덤을 제일 많이 쓰고 있다. 알로덤은 인간의 피부를 떼어내서 면역 처리 및 화학 처리를 한 제품으로 미국에서 수입하여 쓰고 있다. 알로덤은 쉽게 쓸 수 있다는 점과 크기와 두께를 쉽게 조절할 수 있다는 점이 장점이며 시간이 지나면 일부(30-50%) 흡수된다는 점과 가격이 비싸다는 점등이 단점이다.
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자가연골: 코끝 수술은 자기 조직이나 자기 조직에 준하는 물질로 수술하는 것이 가장 좋기 때문에 자가 연골과 알로덤을 제일 많이 쓰고 있다. 알로덤은 인간의 피부를 떼어내서 면역 처리 및 화학 처리를 한 제품으로 미국에서 수입하여 쓰고 있다. 알로덤은 쉽게 쓸 수 있다는 점과 크기와 두께를 쉽게 조절할 수 있다는 점이 장점이며 시간이 지나면 일부(30-50%) 흡수된다는 점과 가격이 비싸다는 점등이 단점이다.
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진피지방: 인공의 보형물을 기피하시는 분이나 수술을 여러 번 받아서 코의 피하조직이 너무 부족한 경우 또는 이전에 염증이 심했던 경우 등에 쓸 수 있는 조직이 자가-진피 지방이다. 즉 콧등을 높일 수 있는 재료 중 제일 안전한 조직이라고 할 수 있다. 하지만 커다란 단점도 있는데 첫번째는 이식 후 첫 1년 내에 30-40%정도가 흡수되기 때문에 수개월 후 볼륨이 줄어들 것을 감안해서 수술시 좀 크게 이식을 해야하므로 수술 후 몇 개월 간은 코 크기가 예상보다 커서 어색해 보인다는 문제점이 단점이 있다. 따라서 미용수술의 속성상 빨리 자연스러워지고 수술 부위가 눈에 덜 띄어야 된다는 것과는 거리가 있기 때문에 재질의 우수함에도 불구하고 흔히 쓰이지는 않는 편이다. 그리고 떼어낸 부위(주로 엉덩이)에 가는 주름 모양의 수술자국이 남는다는 단점도 있다.
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나. 진단프로그램
치과의료계의 교정전문의 및 구강악안면외과 전문의를 위한 교정치료 및 악교정 수술지원프로그램으로 개발된 플랫폼이나, 성형수술 전에 환자의 신체를 정량적으로 측정하여 의사에게는 수술계획을 세우는데 도움을 주고 환자에게는 수술 시뮬레이션을 통해 수술에 대한 정보를 전달할 수 있는 프로그램 들이 개발된 경우가 있으나, 이러한 플랫폼이나 프로그램의 경우, 실제 의사가 환자와의 진료시 활용하기 위하여는 매우 높은 기술적 이해도 및 프로그램을 이용한 진단 및 임상적 판단에 많은 시간이 소요되는 단점을 가지고 있다.
5. 3D 프린트 시장 환경
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IRS글로벌, ‘3D 프린팅(프린터, 소재)시장,기술 전망과 국내외 참여업체 사업전략‘(2013)에 따르면, 3D 프린팅 시장현황은 연평균 13.5%의 성장을 지속하여 2 0 1 7 년에는 3억 5,0 0 0만 달러로 성장할 것으로 예상된다.
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최근 3D 프린팅 기술은 의학 분야에서 다양하게 활용되고 있다. 실제로 국내 삼성서울병원에서 3D 프린터를 이용해 만든 환자의 골격 모델을 활용해 암이 퍼진 얼굴 골격을 절제하는 수술을 진행한 사례가 있다. 이렇게 의료분야에서의 3D 프린팅은 우선 사람의 몸 구조가 개개인마다 각기 다르기 때문에 환자 개개인 몸에 꼭 맞는 치료나 기구를 제작하는데 큰 역할을 담당하고 있다. 더 나아가 미래에는 3D 프린터에 세포를 넣어 인공장기를 출력하거나, 자신에게 필요한 효과만을 모은 맞춤형 의약품을 만들 수 있을 것이다. 최근 3D 프린팅 기술이 본격적으로 의료에 접목되면서, 보건의료 분야에서도 대대적인 변화를 이끌고 있다. 의료/ 치과 분야는 15.1%를 차지하고 있고 국가별로는 미국이 38.3%로 가장 많이 차지 하고 있는 것으로 보여진다.
| 미국 | 제조업 부활을 위해 3D프린팅 기술개발 및 인프라 조성에 집중 투자 1) 오바마 대통령은 3D프린팅 산업육성을 위해 10억 달러 투자 발표(12년 3월) 2) 3D 프린팅 기술발전을 위한 전문 연구기관 (NAMII)설립(12년 8월) 3) 3D 프린팅 테크벨트 건설(7천만불) : 오하이오-웨스트버지니아 |
| 중국 | 3D프린팅 기술산업연맹 설립, 대학-기업 연계 기술개발 추진 1) 국가발전 연구계획 및 2014년 국가과학기술 프로젝트 지침에 3D프린팅을 포함시켜 기술개발에 총 4,000만 위안 투자(4개 프로젝트 추진 중) 2) 3D 프린팅 혁신센터(R&D) 구축 : 총 10개 구축 예정 |
| 유럽 | 20년까지 제조업 육성을 3D프린팅 기술을 주요 수단으로 설정, 전략 개발 및 투자 논의 중 1) 영국 : 정부 산하 기술전략위원회, 연구위원회에 3D프린터 R&D 지원(840만 파운드, 13년 6월) 2) 영국 : 초,중등 교육과정 '디자인과 기술' 과목 도입, 장비 공공구매 유도 3) 독일 : 프라운호퍼 인공혈관 제조기술개발 추진, 11년 프린팅 성공 |
| 일본 | 3D 프린팅 소재부분 기술개발에 집중 투자(5년간 초 30억엔) 1) 모래형 소재 및 해당 소재 출력용 프린터 개발 중(13년 5월~) 2) 경쟁력 강화방안 및 기술로드맵 발표(14년 4월) 3) 중등,대학 장비 구입 보조금 20년까지 22.8조원 재원 마련 추진 |
| 출처 : 3D 프린팅 활용 생테의료분야 기술 동향 , 한국정밀학회지, 2014 | |
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ICT와 3D 프린팅에 의한 제3차 산업혁명 (2013년)에 따르면, 3D 프린팅 산업 영역 적용 현황은 의료, 제약 산업은 환자마다 다른 신체와 증상에 맞춤화된 제조가 필요한 산업분야로서, 의술의 발전에 기여하고 고급 의료 서비스에 대한 접근성을 높일 수 있다.
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3D 프린팅 산업을 적용하여 의료/ 제약 분야 산업을 살펴보면 먼저 중요 수술 및 의료 교육에 사용이 가능하다. 중요수술의 경우 CT로 스캔한 데이터로 종양을 재현, 수술 전 충분한 연습을 통해 수술 성공률을 높이고 있다. 그리고 인공 혈관, 신경 및 장기 배양에 있어서 인공혈관, 조직, 세포 등을 제조할 수 있으며, 구조물을 만든 뒤 인조 혈관과 세포를 여러 겹으로 쌓아 인공장기를 배양할 수 있는 기술을 실현을 가능하게 해준다. 또한 인공 피부/뼈/관정 제작을 통한 재활 의료 분야를 살펴보면, 평균 수명연장으로 재활 의료 수요가 증가하면서 3D 프린팅을 통한 재활 치료 증가가 예상되고 있다. 마지막으로 환자 중심의 맞춤형 제약산업이 등장하면서, 5년 전 환자의 신경조직/세포에 맞춘 의약품을 3D 프린터로 제조, 처방전이 온라인으로 전송되어 집에서 조제되는 시스템이 등장하기도 했다.
6. 주요 경쟁사
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특허분석과 전문가의 의견 및 시장조사를 통하여 주요 경쟁사를 선정한 결과, 국내 업체는 사이버메드, 코렌텍, 바이오멧이고, 국외업체로는 콘포미스라고 볼 수 있다.
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사이버메드는 17억 7800만원의 매출을 올렸으며, 치과용 소프트웨어 개발/전산장비 도매와 무역/인체모형 제조를 주요 사업으로 영상의학과 및 종양 치료용 3차원 영상분야, 교정치료 및 구강악안면외과용 어플리케이션 분야, 신경외과 및 정형외과용 영상유도수술분야를 담당하고 있다.
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코렌텍은 250억 5,768만원의 매출을 올렸으며, 정형외과용 및 신체보정용 기기 제조업 SPINE(제품) 과 인공관절 자체 제작이 주요 사업이며, 정형외과 의사에 의해 설립된 회사로, 국내 유일의 인공관절 Total Solution(자체 역량을 통한 디자인, 개발, 생산, 마케팅)을 제공하는 기업이다.
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바이오멧은 200억원의 매출을 올리고 있으며, 정형외과, 치과, 성형외과에 필요한 임플란트를 수입 판매하는 기업이다.
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콘포미드는 $72 million to $74 million 의 매출을 올리고 있으며, iFiT 이미지로 임플란트 변환 기술 플랫폼을 통해 각 환자로 인체에 맞는 크기와 모양, 특성을 갖춘 인공관절 삽입물을 개발, 제조 및 판매하는 기업이다.
7. 플랫폼 구현
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상기 도 12는 본 발명과 관련된 기술에 대한 플랫폼을 도식화 시킨 이미지로써, 프로그램이 시작되면 Implant library가 로딩 되어 환자 데이터를 선택 할 수 있어 되고 뼈를 3D 자동변화를 시켜준다. 그 후에 연골을 3D 변화하고 코 길이도 자동 측정하여 환자에 맞는 Implant를 선택하고 적용하게 된다. 정면View , 측면View, Warm`s View 의 세부조정이 이루어 지게 된다. 이 후에는 임플란트를 확인하고 저장 할 수 있으며 몰드를 자동생성 할 수 있다. 이렇게 소프트웨어적인 부분이 형성되면 하드웨어적인 부분으로 서버에 연결되어 인증모듈이 형성 되어 3D 스캐너를 통하여 Implant library 가 로딩 되고, 몰드 파일 저장 모듈을 거치면서 3D 프린팅으로 연결되어 임플란트 제작을 완성하는 과정을 거친다.
8. IP 포트폴리오 제안
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도 13은 단계별 개발안에 대한 IP 포트폴리오 제안 내용을 도식화 시킨 것으로, 3D 프린팅 코 보형물 제작에 관하여 기본 플랫폼이 구성 되면 기존의 보형물의 단점을 보완하여 보형물 내용을 반영하여 개량된 개발 단계에 들어가야 하고, 날개 형태를 띤 보형물 형상에 대하여 개발을 진행 하여, 진단/ 보형물의 설계 활용으로 병원과 접촉하여 사업을 진행 할 수 있다. 그 다음 단계로는 병원과 제작업체와 커뮤니케이션으로 네트워크가 운영이 되고 이 과정에서 보형물의 소재를 실리콘이나 자기 진피 외에 사체 진피를 이용한 코 보형물을 만들어 사체진피 프로그램을 반영할 수 있다.
9. 비즈니스 모델 제시 및 사업화 방안
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1단계 : 라이선스 모델
병원시스템수출업체와 제휴하고, 병원과 보형물 제작 업체 간에서 Closed platform 을 형성하고 시스템 구축료 및 유지보수 라이선스를 제공한다.
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2단계: 보형물제작 과금 모델
성형 병원에 무료 배포를 하고, 보형물 제작 시에만 비용이 발생 되게 하여 이 때 3D printing Open platform을 제공한다.
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3단계: 보형물 공급사업 확장
보형물 제작 및 공급 네트워크 운영과 함께 신구 진출국 보형물 제작소를 개업하고 성형 보형물 생태계를 파악해야 한다.
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특히 타겟 시장을 아시아 의료 관광 선진 국가를 공략 하여 그 시장을 확대하여 타겟 시장 특허권 확보가 필요하다. 말레이시아에서 비숙련 성형의를 공략하고 독점가능한 시장이 될 것으로 판단된다. 그 후에 태국, 싱가포르, 중국 시장을 검토 후 진출하는 것이 사업화 방안이 될 수 있다. 더불어 국내시장을 공략하여 외국 성공사례를 바탕으로 숙련의를 통하여 시장을 공략하는 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 영상기법을 이용한 환자 영상을 획득하는 영상획득수단;
상기 영상기법으로 얻은 분할된 연속 영상을 3차원 영상으로 복원하는 3차원영상복원수단;
상기 3차원 영상 중 뼈, 근육, 신경, 연골, 피부 중 어느 하나 또는 2이상의 영상정보를 세분화 기법으로 각각 영상을 추출하는 영상추출수단;
상기 3차원 영상을 이용하여 환자의 치료부위에 일치하는 맞춤형 보형물을 설계하는 보형물설계수단; 및
상기 맞춤형 보형물 설계자료를 보형물 제작수단을 이용하여 최적화된 보형물 제작하는 보형물제작수단;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 제조 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 영상기법은 CT, X-ray, MRI, PET, 3D Scanner, 사진기 중 어느 하나 또는 2 이상의 환자 영상을 선택하여 환자의 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 보형물설계수단은 환자의 3차원 영상을 기본으로 하여 치료 가능하도록 상기 3차원 영상에 대하여 상기 보형물을 환자의 치료부위에 삽입하는 시뮬레이션을 반복 수행하여 치료부위와 보형물의 치료 오차를 보정하여 최적의 보형물을 설계하는 테스트 알고리즘을 포함하는 것을 것을 특징으로 하는 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 보형물제작수단은 급속조형을 구현할 수 있는 보형물제작수단을 이용하여 보형물을 실리콘 등의 폴리머, 사체진피 등의 생분해성 재료, 무기물, 유기물 중 어느 하나 또는 2 이상의 재료를 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 보형물제작수단은 3D프린터, CNC 등의 직접제작수단 또는 보형물을 제작하기 위한 몰딩을 제작하는 간접제작수단 중 어느 하나 일 수 있는 것을 특징으로 하는 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 보형물제작수단은 제작되는 보형물 및/또는 몰딩을 경화, 소독, 표면처리(매끄럽게, 거칠게, 다공, 생채적합소재, 기능성약물, 기능성소재 중 코팅) 중 어느 하나 또는 2 이상의 처리를 수행하는 특징으로 하는 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 영상추출수단의 세분화기법은 분할된 연속 영상 중 호리즌탈(Horizontal), 코로날(Coronal), 및 세지털(Sagittal) 이미지 중 어느 하나의 이미지 정보를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영상기반의 환자 맞춤 의료형 보형물 시스템은 UX/UI 기반의 환자 진단 프로그램과 연계되는 것을 특징으로 하는 환자 맞춤형 진단 및 치료 계획 플랫폼.
- 제8항에 있어서,
상기 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼은 기존의 상기 영상장비 구동 프로그램과 연동되거나 독립적으로 구동되어 맞춤형 보형물 설계자료를 산출하는 것을 특징으로 하는 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼.
- 제8항에 있어서,
상기 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼은 상기 보형물설계자료까지는 인증절차 없이 산출하고 상기 보형물설계자료를 상기 보형물제작수단에 이용하는 경우 인증절차를 요구하는 것을 특징으로 하는 환자 맞춤 의료형 보형물 진단 플랫폼.
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