KR20220097832A

KR20220097832A - 대퇴스템 설계방법

Info

Publication number: KR20220097832A
Application number: KR1020200189942A
Authority: KR
Inventors: 김상민; 박관규; 유기형; 유정준; 임승재; 임영욱; 한승범; 김정성; 신태진
Original assignee: 주식회사 코렌텍
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2022-07-08
Also published as: KR102513806B1; WO2022145814A1

Abstract

본 발명은 대퇴스템 설계방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 환자로부터 대퇴골의 데이터를 수집하는 데이터수집단계, 상기 데이터수집단계에서 수집한 환자의 대퇴골 데이터에 대해서 대퇴스템 설계를 위한 기준을 설정하는 측정기준설정단계, 복수의 대퇴골 데이터로부터 대퇴골의 소정 부위를 측정하는 측정단계, 대퇴골에 삽입되는 복수의 임플란트의 부위별 치수를 결정하는 치수결정단계 및 상기 치수결정단계에서 결정된 임플란트의 치수에 따라 복수의 임플란트의 형상을 결정하는 형상결정단계를 포함하고, 상기 측정기준설정단계는 환자의 대퇴골 데이터로부터 피질골과 해면골을 구분하는 경계를 설정하는 경계설정단계와 상기 대퇴골의 근위부로부터 원위부 측으로 연장되는 축을 설정하는 축설정단계를 포함하여 인공 고관절 치환술 등의 수술과정에서 대퇴골에 삽입되는 인공 대퇴스템의 설계 시 환자의 2D 기반 인체 해부학 정보를 통한 최소한의 인체해부학적 데이터를 사용하여 데이터 분석이 빠르고 환자 대퇴골의 해부학적 형상에 대응되는 규칙적인 형상을 갖도록 하는 임플란트를 설계하는 대퇴스템 설계방법에 관한 것이다.

Description

대퇴스템 설계방법{The Method of Designing Femoral Stem}

인공 고관절 치환술 등에서는 손상된 뼈 대신 인공적으로 만들어진 대퇴스템 임플란트를 삽입하여 손상된 뼈의 역할을 대신하도록 한다. 이때 환자 대퇴골 크기에 따라 여러 크기의 인공대퇴스템이 필요하다. 일반적인 임플란트 세트들은 다양한 뼈 크기의 형상을 정확하게 반영할 수 없다. 예를 들어, 더 큰 대퇴골은 단순히 더 작은 대퇴골을 동일비율로 확대한 것과는 다르다. 따라서 특정 크기의 임플란트를 단순히 동일비율로 확대함으로써 얻어지는 임플란트 세트는 다양한 크기의 대퇴골의 실제 형상을 반드시 반영하는 것은 아니다. 따라서 전통적인 방법론에 따라 만들어진 임플란트 세트는 경우에 따라 환자의 대퇴골 내 삽입시 적합하지 않을 수 있으며 수술의 실패 및 부작용을 야기할 수 있다.

도 1에는 미국특허 제 7,749,278호에는 대퇴스템 패밀리가 개시되는데, 상기 대퇴스템 패밀리는 내측의 형상이 일정하고, 외측 부분이 대퇴스템의 크기가 증가함에 따라 증가하는 형상을 가진다. 이러한 대퇴스템 패밀리는 설계가 용이하지만, 환자마다 달라지는 대퇴골 형상에 맞지 않아 대퇴스템의 삽입 시 대퇴골 내에서 흔들리거나 돌아가는 등의 무제가 발생한다. 이는, 대퇴스템의 내측 부분이 환자 대퇴골 형상과 상응하지 않는 점에서 기인한다.

도 2에는 대퇴골 내에 삽입되는 대퇴스템 임플란트가 도시된다. 도 2를 참고하면, 인공 고관절 치환술 등에서 대퇴스템의 삽입에는 비교적 단단하지 않은 해면골을 적출한 후, 빈 공간에 대퇴스템을 삽입하게 된다. 대퇴골은 개략적으로 대퇴골 간부(91)와 골두(93) 및 대퇴골 간부(91)로부터 내측으로 형성되는 소전자(95)로 구성될 수 있는데, 대퇴골 간부(91)는 피질골(911)과 해면골(913)로 구분될 수 있다. 피질골(911)은 뼈의 바깥쪽에 존재하며 빈 공간이 없이 단단한 영역이고, 해면골(913)은 피질골(911)의 내측에 위치하여 골 소주(bony trabecula)가 서로 연결되어 있고 사이 공간에 지방조직이나 조혈조직을 가지는 골수강을 형성한다. 환자의 해면골을 파낸 후 대퇴골의 형상은 모두 다를 수 있고, 이에 따라 대퇴스템과 대퇴골 내부의 형상이 최대한 상응하여야 하는데, 상술한 바와 같이 동일한 비율로 확대되는 대퇴스템 임플란트 세트는 환자 대퇴골의 내측 형상과 상응할 수 없는 문제가 있는 것이다.

특히, 환자의 대퇴골 근위측에서 대퇴골로 삽입되는 대퇴스템 임플란트의 경우, 임플란트의 어느 측면이 뼈와 접하는지가 중요할 수 있다. 임플란트가 근위측에서 뼈와 접하도록 설계되는 경우, 임플란트의 대퇴골 내로의 압입이 용이하고 대퇴골 내에서의 고정이 이루어질 수 있는데, 이와는 달리 임플란트의 원위측이 뼈와 접하도록 설계된 경우에는 임플란트의 삽입 중에 원위부와 뼈 내부가 접하여 임플란트의 압입이 어렵고, 근위측에서 비구컵과 연결되는 대퇴스템 임플란트의 특성상 뼈 내에서의 위치고정이 어려운 측면이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 환자 대퇴골의 CT, MRI 등을 통해 환자3차원 데이터를 얻어 10mm 이하의 간격으로 단면을 설정한 후, 단면으로부터 대퇴골의 폭이나 넓이 등의 치수를 측정함으로써 대퇴스템 임플란트 세트를 설계하는 방식이 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 환자의 해부학적 치수를 분석하는데 있어서 시간적 비용적 소모가 크고, 단순히 3차원 데이터에서 치수를 측정하고 임플란트 세트를 설계하는 방법은 대퇴스템의 크기별 형상에 대한 합리적인 설계근거를 제시하지 못하는 단점이 있다.

따라서, 업계에서는 최소한의 해부학적 데이터를 사용하여 보다 경제적이고 빠르게 형상을 설계하고, 바람직하게는 환자 대퇴골 내부 형상과 상응하는 임플란트 형상결정방법을 가지는 대퇴스템 설계방법을 요구하고 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은, 복수의 환자로부터 대퇴골의 데이터를 수집하는 데이터수집단계, 상기 데이터수집단계에서 수집한 환자의 대퇴골 데이터에 대해서 대퇴스템 설계를 위한 기준을 설정하는 측정기준설정단계, 복수의 대퇴골 데이터로부터 대퇴골의 소정 부위를 측정하는 측정단계, 대퇴골에 삽입되는 복수의 임플란트의 부위별 치수를 결정하는 치수결정단계 및 상기 치수결정단계에서 결정된 임플란트의 치수에 따라 복수의 임플란트의 형상을 결정하는 형상결정단계를 포함하고, 상기 측정기준설정단계는 환자의 대퇴골 데이터로부터 피질골과 해면골을 구분하는 경계를 설정하는 경계설정단계와 상기 대퇴골의 근위부로부터 원위부 측으로 연장되는 축을 설정하는 축설정단계를 포함하여 인공 고관절 치환술 등의 수술과정에서 대퇴골에 삽입되는 인공 대퇴스템의 설계 시 환자의 2D 기반 인체 해부학 정보를 통한 최소한의 인체해부학적 데이터를 사용하여 데이터 분석이 빠르고 환자 대퇴골의 해부학적 형상에 대응되는 규칙적인 형상을 갖도록 하는 임플란트를 설계하는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 상기 측정단계는 대퇴골의 소전자로부터 상기 축을 따라 근위측으로 소정거리 이격된 위치에서 상기 축으로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계, 축으로부터 내측 경계까지의 폭을 측정하는 단계와, 대퇴골의 소전자로부터 상기 축을 따라 원위측으로 소정거리 이격된 위치에서 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계를 포함하여 최소한의 해부학적 데이터를 측정하여 임플란트를 설계하는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 치수결정단계는 상기 측정단계에서 측정된 축으로부터 외측 경계 및 내측 경계까지의 폭을 기반으로 복수의 임플란트 근위부 폭을 결정하는 단계, 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 기반으로 복수의 임플란트 원위부 폭을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 치수결정단계에 의해 결정된 복수의 근위부 폭과 원위부 폭은 점진적으로 증가하거나 또는 감소하여 환자 대퇴골 데이터에 상응하는 크기를 가지는 복수의 임플란트를 제공하는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 상기 치수결정단계에 의해 결정된 상기 복수의 근위부 폭과 원위부 폭은 일정한 간격으로 증가하거나 또는 감소하도록 하여 규격화가 가능한 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 상기 치수결정단계는 결정된 근위부 폭에 비례하여 임플란트의 길이가 변화하도록 임플란트의 길이를 결정하는 단계를 더 포함하는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 형상결정단계는 임플란트의 크기가 증가함에 따라 임플란트의 내측부가 증가하도록 임플란트의 형상을 결정하며, 임플란트의 형상 결정의 기준이 되는 부분을 설정하는 기준설정단계, 상기 임플란트의 내측 일단으로부터 원위측으로 곡선을 이루면서 연장되는 내측부의 곡률을 결정하는 내측곡률 결정단계 및 내측 일단으로부터 상기 곡률을 유지하면서 원위측으로 연장되는 곡률부의 길이를 결정하는 연장길이 결정단계를 포함하여 대퇴골 내측의 해부학적 형상과 상응한 형상을 가지는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 상기 내측곡률 결정단계는 상기 복수의 임플란트의 곡률부가 동일한 곡률을 가지면서 연장되도록 곡률을 결정하여 임플란트의 크기에 따라 다른 형상을 갖도록 하는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 상기 연장길이 결정단계는 임플란트의 근위부 폭이 증가함에 따라 상기 곡률부의 길이가 증가하도록 연장길이를 결정하여 대퇴골 내측경계와 임플란트가 상보적인 형상을 가지는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 형상결정단계는 상기 곡률부의 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상을 결정하는 연결부 곡선 결정단계를 더 포함하고, 연결부 곡선 결정단계는 상기 곡률부의 원위측 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상이 대퇴골 내측의 해부학적 형상과 상응하도록 결정하는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 상기 기준설정단계는 축 및 소전자를 기준으로 설정하여 복수의 임플란트의 형상이 상기 축과 소전자를 기준으로 정렬되도록 결정하는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명은, 복수의 환자로부터 대퇴골의 데이터를 수집하는 데이터수집단계, 상기 데이터수집단계에서 수집한 환자의 대퇴골 데이터에 대해서 대퇴스템 설계를 위한 기준을 설정하는 측정기준설정단계, 복수의 대퇴골 데이터로부터 대퇴골의 소정 부위를 측정하는 측정단계, 대퇴골에 삽입되는 복수의 임플란트의 부위별 치수를 결정하는 치수결정단계 및 상기 치수결정단계에서 결정된 임플란트의 치수에 따라 복수의 임플란트의 형상을 결정하는 형상결정단계를 포함하고, 상기 측정기준설정단계는 환자의 대퇴골 데이터로부터 피질골과 해면골을 구분하는 경계를 설정하는 경계설정단계와 상기 대퇴골의 근위부로부터 원위부 측으로 연장되는 축을 설정하는 축설정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 상기 측정단계는 대퇴골의 소전자로부터 상기 축을 따라 근위측으로 소정거리 이격된 위치에서 상기 축으로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계, 축으로부터 내측 경계까지의 폭을 측정하는 단계와, 대퇴골의 소전자로부터 상기 축을 따라 원위측으로 소정거리 이격된 위치에서 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 상기 측정단계는 상기 축으로부터 골두의 중심까지의 거리 및 소전자로부터 골두의 중심까지의 거리를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 치수결정단계는 상기 측정단계에서 측정된 축으로부터 외측 경계 및 내측 경계까지의 폭을 기반으로 복수의 임플란트 근위부 폭을 결정하는 단계, 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 기반으로 복수의 임플란트 원위부 폭을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 치수결정단계에 의해 결정된 복수의 근위부 폭과 원위부 폭은 점진적으로 증가하거나 또는 감소하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 상기 치수결정단계에 의해 결정된 상기 복수의 근위부 폭과 원위부 폭은 일정한 간격으로 증가하거나 또는 감소하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 상기 치수결정단계는 결정된 근위부 폭에 비례하여 임플란트의 길이가 변화하도록 임플란트의 길이를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 형상결정단계는 임플란트의 크기가 증가함에 따라 임플란트의 내측부가 증가하도록 임플란트의 형상을 결정하며, 임플란트의 형상 결정의 기준이 되는 부분을 설정하는 기준설정단계, 상기 임플란트의 내측 일단으로부터 원위측으로 곡선을 이루면서 연장되는 내측부의 곡률을 결정하는 내측곡률 결정단계 및 내측 일단으로부터 상기 곡률을 유지하면서 원위측으로 연장되는 곡률부의 길이를 결정하는 연장길이 결정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 상기 내측곡률 결정단계는 상기 복수의 임플란트의 곡률부가 동일한 곡률을 가지면서 연장되도록 곡률을 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 상기 연장길이 결정단계는 임플란트의 근위부 폭이 증가함에 따라 상기 곡률부의 길이가 증가하도록 연장길이를 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 형상결정단계는 상기 곡률부의 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상을 결정하는 연결부 곡선 결정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 상기 연결부 곡선 결정단계는 상기 곡률부의 원위측 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상이 대퇴골 내측의 해부학적 형상과 상응하도록 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명은, 상기 기준설정단계는 축 및 소전자를 기준으로 설정하여 복수의 임플란트의 형상이 상기 축과 소전자를 기준으로 정렬되도록 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전술한 구성을 통해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은, 복수의 환자로부터 대퇴골의 데이터를 수집하는 데이터수집단계, 상기 데이터수집단계에서 수집한 환자의 대퇴골 데이터에 대해서 대퇴스템 설계를 위한 기준을 설정하는 측정기준설정단계, 복수의 대퇴골 데이터로부터 대퇴골의 소정 부위를 측정하는 측정단계, 대퇴골에 삽입되는 복수의 임플란트의 부위별 치수를 결정하는 치수결정단계 및 상기 치수결정단계에서 결정된 임플란트의 치수에 따라 복수의 임플란트의 형상을 결정하는 형상결정단계를 포함하고, 상기 측정기준설정단계는 환자의 대퇴골 데이터로부터 피질골과 해면골을 구분하는 경계를 설정하는 경계설정단계와 상기 대퇴골의 근위부로부터 원위부 측으로 연장되는 축을 설정하는 축설정단계를 포함하여 인공 고관절 치환술 등의 수술과정에서 대퇴골에 삽입되는 인공 대퇴스템의 설계 시 환자의 2D 기반 인체 해부학 정보를 통한 최소한의 인체해부학적 데이터를 사용하여 데이터 분석이 빠르고 환자 대퇴골의 해부학적 형상에 대응되는 규칙적인 형상을 갖도록 하는 임플란트를 설계하는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 상기 측정단계는 대퇴골의 소전자로부터 상기 축을 따라 근위측으로 소정거리 이격된 위치에서 상기 축으로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계, 축으로부터 내측 경계까지의 폭을 측정하는 단계와, 대퇴골의 소전자로부터 상기 축을 따라 원위측으로 소정거리 이격된 위치에서 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계를 포함하여 최소한의 해부학적 데이터를 기반으로 임플란트를 설계할 수 있다.

본 발명은, 치수결정단계는 상기 측정단계에서 측정된 축으로부터 외측 경계 및 내측 경계까지의 폭을 기반으로 복수의 임플란트 근위부 폭을 결정하는 단계, 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 기반으로 복수의 임플란트 원위부 폭을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 치수결정단계에 의해 결정된 복수의 근위부 폭과 원위부 폭은 점진적으로 증가하거나 또는 감소하여 환자 대퇴골 데이터에 상응하는 크기를 가지는 복수의 임플란트를 제공할 수 있다.

본 발명은, 상기 치수결정단계에 의해 결정된 상기 복수의 근위부 폭과 원위부 폭은 일정한 간격으로 증가하거나 또는 감소하도록 하여 규격화가 가능한 효과를 수반한다.

본 발명은, 상기 치수결정단계는 결정된 근위부 폭에 비례하여 임플란트의 길이가 변화하도록 임플란트의 길이를 결정하는 단계를 더 포함하는 대퇴스템 설계방법을 제공한다.

본 발명은, 형상결정단계는 임플란트의 크기가 증가함에 따라 임플란트의 내측부가 증가하도록 임플란트의 형상을 결정하며, 임플란트의 형상 결정의 기준이 되는 부분을 설정하는 기준설정단계, 상기 임플란트의 내측 일단으로부터 원위측으로 곡선을 이루면서 연장되는 내측부의 곡률을 결정하는 내측곡률 결정단계 및 내측 일단으로부터 상기 곡률을 유지하면서 원위측으로 연장되는 곡률부의 길이를 결정하는 연장길이 결정단계를 포함하여 대퇴골 내측의 해부학적 형상과 상응한 형상을 가지는 대퇴스템 설계방법을 제공할 수 있다.

본 발명은, 상기 내측곡률 결정단계는 상기 복수의 임플란트의 곡률부가 동일한 곡률을 가지면서 연장되도록 곡률을 결정하여 임플란트의 크기에 따라 다른 형상을 갖도록 하는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 상기 연장길이 결정단계는 임플란트의 근위부 폭이 증가함에 따라 상기 곡률부의 길이가 증가하도록 연장길이를 결정하여 대퇴골 내측경계와 임플란트가 상보적인 형상을 가지는 대퇴스템 설계방법을 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 형상결정단계는 상기 곡률부의 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상을 결정하는 연결부 곡선 결정단계를 더 포함하고, 연결부 곡선 결정단계는 상기 곡률부의 원위측 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상이 대퇴골 내측의 해부학적 형상과 상응하도록 결정하는 효과가 있다.

본 발명은, 상기 기준설정단계는 축 및 소전자를 기준으로 설정하여 복수의 임플란트의 형상이 상기 축과 소전자를 기준으로 정렬되도록 결정할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 대퇴스템 임플란트 세트를 도시한 도면
도 2는 대퇴골 내에 삽입되는 대퇴스템 임플란트가 도시된 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 대퇴스템 설계방법(S)의 흐름도
도 4는 본 발명의 측정기준설정단계(S20)의 흐름도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정단계(S30)의 흐름도
도 6은 본 발명의 측정단계(S30)에서 축 및 경계의 폭을 측정하는 것을 도시한 도면
도 7은 축으로부터 골두와의 거리를 측정하는 것을 도시한 도면
도 8은 본 발명에 따른 임플란트(1)를 도시한 도면
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 치수결정단계(S40)의 흐름도
도 10은 본 발명에 따른 복수의 임플란트의 치수 및 형상을 도시한 도면
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상결정단계(S50)의 흐름도

이하에서는 본 발명에 따른 대퇴스템 설계방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.

명세서 전체에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결"된다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하여 직접 맞닿아 연결되는 것만을 지칭하는 것이 아니고, 볼트와 너트, 나사 등의 체결수단을 이용하여 상호 연결되는 것을 포함하고, 사이에 다른 구성요소가 포함되어 연결되는 것을 배제하지 않는다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 대퇴스템 설계방법(S)의 흐름도이다. 도 3을 참고하면, 상기 대퇴스템 설계방법(S)은 인공 고관절 치환술 등의 수술과정에서 대퇴골에 삽입되는 인공 대퇴스템의 설계 시 환자의 2D 기반 인체 해부학 정보를 통한 최소한의 인체해부학적 데이터를 사용하여 데이터 분석이 빠르고 환자 대퇴골의 해부학적 형상에 대응되는 규칙적인 형상을 갖도록 하는 임플란트를 설계하는 것을 특징으로 한다. 상기 대퇴스템 설계방법(S)은 데이터수집단계(S10), 측정기준설정단계(S20), 측정단계(S30), 치수결정단계(S40) 및 형상결정단계(S50)를 포함한다.

상기 데이터수집단계(S10)는 복수의 환자로부터 대퇴골의 정보를 수집한다. 상기 데이터수집단계(S10)는 의료장비를 통한 MRT, CT, X-ray 등의 방법으로 대퇴골의 3차원적 또는 2차원적 해부학적 데이터를 수집하며, 100명, 200명 또는 500명 이상의 충분한 수의 환자로부터 대퇴골의 해부학적 데이터를 수집한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상기 데이터수집단계(S10)가 환자 대퇴골의 2차원 데이터를 수집하게 되는데, 관상면(coronal plane)을 따라 환자 대퇴골의 2차원 데이터를 얻음으로써 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 대퇴골을 기준으로 내측, 외측, 근위측, 원위측이 구분될 수 있도록 할 수 있다. 데이터수집단계(S10)에서 환자 대퇴골의 2차원 데이터를 얻음으로써, 3차원 데이터를 이용한 분석 및 대퇴스템 또는 임플란트 설계와는 달리 적은 데이터만으로 대퇴골에 삽입되는 임플란트를 설계할 수 있어 빠르고 경제적인 면이 있다.

도 4는 본 발명의 측정기준설정단계(S20)의 흐름도이다. 상기 측정기준설정단계(S20)는 데이터수집단계(S10)에서 수집한 환자의 대퇴골 데이터에 대해서 대퇴스템 설계를 위한 기준을 설정하는 단계이다. 환자 대퇴골의 2차원 데이터에서 각 치수의 측정과 임플란트의 형상 결정을 위해서는 축이나 경계 등 측정을 위한 기준이 필요하다. 상기 측정기준설정단계(S20)는 경계설정단계(S21)와 축설정단계(S23)를 포함한다.

상기 경계설정단계(S21)는 환자의 대퇴골 데이터로부터 피질골과 해면골을 구분하는 경계를 설정한다. 환자 대퇴골의 2차원 데이터, 예를 들면 X-ray를 통해 얻어진 2차원 이미지에서는 밝기 등에 따라 피질골과 해면골이 구분될 수 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 피질골(911)은 뼈의 바깥쪽에 존재하며 빈 공간이 없이 단단한 영역이고, 해면골(913)은 피질골(911)의 내측에 위치하여 골 소주(bony trabecula)가 서로 연결되어 있고 사이 공간에 지방조직이나 조혈조직을 가지는 골수강을 형성한다. 상술한 바와 같이 인공 고관절 치환술 등에서 대퇴스템의 삽입에는 비교적 단단하지 않은 해면골을 적출한 후 빈 공간에 대퇴스템을 삽입하게 된다. 따라서, 상기 경계설정단계(S21)에서는 피질골과 해면골 사이에서 피질골과 해면골을 구분하는 경계(92)를 설정하게 되는데, 상기 경계설정단계(S21)에 의해 외측경계(92a)와 내측경계(92b)가 설정된다. 상기 외측경계(92a)는 외측(lateral) 즉 인체의 바깥쪽을 향하는 부분에 형성된 경계이며, 내측경계(92b)는 대퇴골의 중심을 기준으로 내측(medial), 즉 인체의 안쪽을 향하는 부분에 형성된 경계이다.

상기 축설정단계(S23)는 상기 대퇴골의 근위부로부터 원위부 측으로 연장되는 축(L)을 설정한다. 축설정단계(S23)에 의해 설정되는 축은 대퇴골의 해부학적 축에 해당하며, 대퇴골 원위측의 협부(isthmus)의 중심으로부터 기계축을 따라 연장될 수 있다. 바람직하게는, 상기 축은 소전자로부터 원위부 측으로 소정거리 이격된 부분에서 해면골 영역의 중심으로부터 기계축을 따라 연장되도록 결정될 수 있다. 상기 축(L)이 결정됨에 따라, 후술하는 측정단계(S30)에서의 측정 및 형상결정단계(S50)에서 임플란트의 설계가 축을 기준으로 수행될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정단계(S30)의 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 측정단계(S30)에서 축 및 경계의 폭을 측정하는 것을 도시한 도면, 도 7은 축으로부터 골두와의 거리를 측정하는 것을 도시한 도면이다. 도 5 내지 도 7을 참고하면, 상기 측정단계(S30)는 복수의 대퇴골 데이터로부터 대퇴골의 소정 부위를 측정하는 단계로, 대퇴스템 즉 대퇴골 내로 삽입되는 임플란트의 설계에 필요한 치수를 측정한다. 종래 기술에 의하면 환자 대퇴골의 3차원 데이터에 대하여 일정한 간격, 예를 들면 10~20mm의 간격으로 단면을 나누고, 해당 단면에서 여러 치수를 측정한 후 데이터를 취합하여 임플란트를 설계하였다. 상술한 바와 같이 이러한 방법은 측정과정에서 많은 데이터량에 의해 정보의 처리가 어렵고 느리며, 임플란트의 설계에도 비경제적이다. 본원발명의 측정단계(S30)는 임플란트의 크기 및 형상 설계에 필수적인 부분의 데이터만을 측정하고, 임플란트의 형상이 환자의 대퇴골 내면의 해부학적 형상과 상응하도록 설계함으로써 경제성과 편리성을 도모할 수 있다. 상기 측정단계(S30)는 축으로부터 외측경계까지의 폭을 측정하는 단계(S31), 축으로부터 내측경계까지의 폭을 측정하는 단계(S32) 및 소전자로부터 원위측으로 이격된 위치에서 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계(S33)를 포함할 수 있다.

도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 축으로부터 외측경계까지의 폭을 측정하는 단계(S31)는 임플란트의 근위부 설계를 위하여 수행될 수 있는데, 소전자(95)로부터 축을 따라 근위측으로 소정거리 이격된 위치에서 축(L)으로부터 외측경계(92a)까지의 폭(A)을 측정하는 것이며, 축으로부터 내측경계까지의 폭을 측정하는 단계(S32)는 축(L)으로부터 내측경계(92b)까지의 폭(B)을 측정하는 것이다. 소전자(95)로부터 근위측으로 5mm, 10mm, 15mm, 20mm 등 만큼 이격된 위치에서 폭(A, B)이 측정될 수 있으며, 바람직하게는 소전자로부터 5~15mm 거리만큼 이격된 위치에서 폭이 측정될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서는 소전자로부터 근위측으로 소정거리 이격된 위치에서 축으로부터 경계까지의 거리가 측정되는 것이 아니라, 외측경계(92a)에서부터 내측경계(92b)까지의 거리(A+B)가 측정될 수도 있다. 상기 측정은 축과 수직한 방향으로 이루어짐이 바람직하다.

소전자로부터 원위측으로 이격된 위치에서 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계(S33)는 임플란트의 원위부 설계를 위하여 수행될 수 있는데, 소전자(95)로부터 원위측으로 이격된 위치에서 외측경계(92a)와 내측경계(92b) 사이의 폭(C)을 측정하는 것이다. 소전자(95)로부터 원위측으로 40mm, 50mm, 60mm, 70mm 등이 이격되어 경계간 폭이 측정될 수 있는데, 바람직하게는 소전자로부터 원위측으로 50~70mm 이격된 위치에서 폭을 측정할 수 있다.

상기 측정단계(S30)는 축(L) 또는 소전자(95)로부터 골두의 중심(P)까지의 이격거리를 측정하는 단계(S35)를 추가로 포함할 수 있다. 대퇴스템과 연결되는 비구컵의 크기와 위치를 정하기 위해 수행될 수 있으나, 임플란트의 근위부 형상이나 각도를 결정하기 위하여 수행될 수도 있다. 후술하는 임플란트(1) 근위부(11)의 내측 형상이 결정될 수 있다. 도 7의 (a)와 같이 축(L)으로부터 골두의 중심(P)까지의 이격거리(D)가 측정될 수 있고, 도 7의 (b)와 같이 소전자(95)로부터 골두의 중심(P)까지의 축을 따른 이격거리가 측정될 수 있다.

도 8 및 도 9를 참고하여 이하를 설명하면, 상기 치수결정단계(S40)는 대퇴골에 삽입되는 복수의 임플란트의 부위별 치수를 결정한다. 환자별로 대퇴골 크기는 상이하고, 대퇴골 크기에 따라 환자에게 적합한 임플란트의 크기도 달리지게 되므로, 본 발명에 따른 대퇴스템 설계방법은 여러 크기의 임플란트를 설계하게 된다. 상기 치수결정단계(S40)에서는 임플란트의 부위별 치수를 결정하되, 부위별로 복수의 치수를 결정하여 환자 대퇴골의 인체해부학적 형상에 상응하는 임플란트를 설계할 수 있다.

이에 앞서 도 2 및 도 8을 참고하여 본 발명에 따라 형상이 결정되는 대퇴스템 임플란트(1)에 대해 설명하면, 상기 임플란트(1)는 상술한 바와 같이 환자 대퇴골의 해면골(913) 부분을 제거한 후 삽입하게 되는데, 환자 대퇴골의 내부 형상과 상응하여 임플란트가 환자 대퇴골 내에서 흔들리거나 돌아가지 않고 위치가 고정됨이 바람직하다. 상기 임플란트(1)는 대퇴골에 삽입된 후 골반뼈 쪽에 위치하는 근위부(11), 원위측으로 정렬되는 원위부(13), 인체 해부학적으로 안쪽에 형성되는 내측부(15) 및 인체해부학적으로 바깥쪽에 형성되는 외측부(17)를 형성할 수 있다.

근위부(11)는 임플란트의 근위측(proximal), 도 8을 참고하면 상측 부분으로 정의될 수 있으며, 임플란트의 내측 일단에 위치하는 내측점(111)의 근위쪽 부분이 이에 해당한다. 상기 근위부(11)는 근위측 일단으로부터 내측 및 외측으로 폭이 확장되는 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 내측 일단에 위치하는 내측점(111)과, 내측점(111)으로부터 축과 수직인 방향으로 연장되는 선 상의 상기 내측점과 대응되는 높이에 외측점(113)을 형성할 수 있다. 후술하겠으나, 외측점(113)은 외측 단부에 해당할 수 있으나, 아닐 수도 있다. 상기 내측점(111)으로부터 외측점(113)까지의 거리를 근위부 폭, 내측점(111)으로부터 축(L)까지의 거리를 근위부 내측폭이라 정의한다. 내측점(111)과 외측점(113)은 소전자(95)로부터 소정거리 근위측에 형성됨이 바람직하다. 상기 내측점(111)과 외측점(113)은 소전자(95)로부터 5mm, 7.5mm, 10mm, 12.5mm, 15mm 등의 거리만큼 이격될 수 있고, 이격된 거리는 특별히 제한되지 않으나 7.5mm~12.5mm 사이에서 이격됨이 바람직하다. 또한, 상기 근위부 폭은 복수개가 결정되어 크기가 다른 복수의 임플란트를 설계할 수 있다.

상기 원위부(13)는 임플란트의 원위측(distal), 도 8을 참고하면 하측 부분으로 정의될 수 있으며, 원위부 일단으로 갈수록 테이퍼되면서 대퇴골의 형상에 상응하도록 형성될 수 있다. 원위부 일단은 축과 대략 수직하게 형성될 수 있는데, 원위부 일단의 폭을 원위부 폭으로 정의할 수 있다. 상기 원위부 일단의 중심은 축(L)과 정렬되도록 형성되어 대퇴골 내에 삽입됨이 바람직하다. 상기 원위부 폭은 복수개가 결정되어 크기가 다른 복수의 임플란트를 설계할 수 있다.

나아가, 임플란트의 내측점(111) 또는 외측점(113)으로부터 원위측 일단까지 축을 따라 연장되는 거리는 임플란트의 길이로 정의될 수 있는데, 측정된 대퇴골의 데이터에 따라 복수개가 결정됨으로써 환자 대퇴골 크기에 상응하는 크기의 임플란트가 설계될 수 있다. 바람직하게는, 상기 임플란트의 길이는 근위부 폭 또는 근위부 내측폭과 원위부 폭에 따라 비례하여 증가하도록 결정될 수 있다.

상기 내측부(15)는 내측 일단의 내측점(111)으로부터 원위측으로 곡선을 이루면서 연장되는 부분이다. 임플란트(1)가 대퇴골 내에서 위치가 변화하거나 흔들리지 않기 위해서는 대퇴골 내부의 형상과 상응함이 바람직한데, 상기 내측부(15)가 곡선을 이루면서 연장됨으로써 대퇴골 내부 내측경계(92b)와 상응하는 형상을 가질 수 있다. 상기 내측부(15)는 내측점(111)으로부터 일정한 곡률을 가지면서 원위측으로 연장되는 곡률부(151)와, 상기 곡률부(151)의 일단으로부터 원위측 일단까지 곡선을 이루면서 연장되는 연결부(153)를 포함한다.

상기 곡률부(151)는 일정한 곡률을 가지면서 내측점(111)으로부터 원위측으로 연장되는데, 적어도 일부가 소전자(95) 측까지 연장될 수 있다. 곡률부(151)가 R의 일정한 곡률을 이루면서 원위측으로 연장됨에 따라 곡면 형상의 내측경계(92b)와 상응하는 임플란트 형상이 형성될 수 있다. 후술하겠으나, 상기 곡률부(151)는 연장되는 길이가 임플란트의 크기, 즉 임플란트의 근위부(11) 폭 또는 원위부(13) 폭에 따라 변화할 수 있다. 이를 통해, 임플란트 크기가 달라짐에 따라 내측부(15)의 형상이 달라져 환자 대퇴골의 해부학적 형상에 상응하는 복수의 임플란트가 설계될 수 있다.

상기 연결부(153)는 곡률부(151)의 원위측 일단으로부터 원위부(13) 일단까지 연결되는 부분으로, 바람직하게는 곡면 또는 곡선 형상으로 형성될 수 있다. 상기 연결부(153)는 임플란트의 길이, 곡률부(151)의 길이에 종속적으로 결정될 수 있으며, 연결부(153), 즉 상기 곡률부의 원위측 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상은 대퇴골 내측의 해부학적 형상과 상응하도록 그 결정될 수 있다. 바람직하게는, 축(L)을 점근선으로 하는 로그함수(y=x^1/k) 또는 역함수(y=x^-k)의 형상을 가지면서 원위부 일단까지 연장될 수 있다.

상기 외측부(17)는 도 8 및 후술하는 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이 임플란트의 외측(lateral) 방향에서 연장되는 부분으로, 대략 직선을 이루면서 임플란트의 외측 일단과 원위부 일단을 연결하도록 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 직선 형상의 외측부의 근위측 또는 외측 단부를 형성하는 외측 일단은 외측점(113)에 형성될 수도 있고, 외측점(113)으로부터 곡률부(151)가 연장되는 길이에 비례하여 원위측에 위치하도록 형성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 본 발명의 다른 일 실시예에서는 곡률부(151)가 연장된 원위측 일단과 상응하는 높이, 곡률부(151)의 원위측 일단으로부터 축에 수직하도록 연장되는 곳에 형성될 수도 있다.

다시 도 9를 참고하여 상기 치수결정단계(S40)를 설명하면, 상기 치수결정단계(S40)는 상술한 바와 같이 형성되는 임플란트의 부위별 치수를 결정하는데, 바람직하게는 근위부 폭 또는 근위부 내측폭, 원위부 폭 및 임플란트의 길이를 결정할 수 있다. 치수결정단계(S40)에 의해 결정되는 각 부위의 치수는 복수개가 결정되어 크기가 다른 복수의 임플란트가 설계될 수 있다. 근위부 폭, 원위부 폭 및 임플란트의 길이는 동일한 개수로 결정될 수 있으나, 각각 다른 개수의 치수가 결정됨을 배제하지는 않는다. 치수결정단계(S40)는 근위부 폭 결정단계(S41), 원위부 폭 결정단계(S43) 및 길이 결정단계(S45)를 포함한다.

도 9를 참고하면, 상기 근위부 폭 결정단계(S41)는 임플란트의 근위부 폭, 자세하게는 상기 내측점(111)으로부터 외측점(113)까지의 축에 수직한 방향으로 연장되는 거리를 결정할 수 있다. 상기 근위부 폭은 상기 측정단계(S30)의 축으로부터 외측경계까지의 폭을 측정하는 단계(S31) 및 축으로부터 내측경계까지의 폭을 측정하는 단계(S32)에서 측정된 데이터를 기반으로 결정될 수 있다. 복수의 환자 대퇴골 데이터를 기반으로 측정됨에 따라, 복수의 근위부 폭이 결정될 수 있고, 점진적으로 및/또는 일정한 간격으로 증가하거나 또는 감소하도록 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 축(L)으로부터 외측점(113)까지의 거리는 일정하도록 설정하고, 근위부 내측폭이 증가하거나 감소하도록 근위부 폭을 결정할 수 있다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 최소 크기를 가지는 임플란트의 경우 최소 근위부 내측폭(T₁)을 가지면서, 임플란트의 크기가 커짐에 따라 X의 간격만큼 근위부 내측폭이 증가할 수 있다(T₁+X). 본 발명의 실시예에서, 복수의 근위부 폭은 10개, 11개, 12개, 13개 등이 결정될 수 있으나, 얻어지는 환자 대퇴골 데이터의 범위에 따라 그 이하 또는 이상의 개수의 근위부 폭이 결정될 수도 있다.

상기 원위부 폭 결정단계(S43)는 임플란트의 원위부 폭을 결정할 수 있다. 상기 원위부 폭은 소전자로부터 원위측으로 이격된 위치에서 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계(S33)에서 측정된 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 기반으로 복수개가 결정될 수 있다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 최소 크기를 가지는 임플란트의 경우 최소 원위부 폭(T₂)을 가지면서, 임플란트의 크기가 커짐에 따라 Y의 간격만큼 원위부 폭이 증가할 수 있다(T₂+Y). 본 발명의 실시예에서, 복수의 원위부 폭은 10개, 11개, 12개, 13개 등이 결정될 수 있으나, 얻어지는 환자 대퇴골 데이터의 범위에 따라 그 이하 또는 이상의 개수의 원위부 폭이 결정될 수도 있다.

상기 길이 결정단계(S45)는 내측점(111) 또는 외측점(113)으로부터 원위측 일단까지 축을 따라 연장되는 거리로 정의되는 복수의 임플란트의 길이를 결정하는 단계이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 길이 결정단계(S45)는 결정된 근위부 폭 또는 근위부 내측폭에 비례하여 임플란트의 길이가 변화하도록 결정할 수 있다. 이에 따라, 도 10에 도시되는 바와 같이, 최소 크기를 가지는 임플란트의 경우 최소 길이(T₃)를 가지면서, 임플란트의 크기가 커짐에 따라 Z의 간격만큼 내측점(111) 또는 외측점(113)으로부터 원위측 일단까지의 임플란트의 길이가 증가할 수 있다(T₃+Z). 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 임플란트 길이는 10개, 11개, 12개, 13개 등이 결정될 수 있으나, 얻어지는 환자 대퇴골 데이터의 범위에 따라 그 이하 또는 이상의 개수의 임플란트 길이가 결정될 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서는 결정된 근위부 폭 또는 근위부 내측폭과 원위부 폭의 평균에 비례하도록 임플란트의 길이를 결정할 수 있으며, 환자 대퇴골 데이터의 범위에 따라 근위부 폭, 원위부 폭과는 독립적으로 임플란트의 길이를 결정할 수도 있다.

이상의 과정에 따라 임플란트의 치수가 결정되는데, 상기 치수결정단계(S40)에서는 임플란트의 크기를 결정할 뿐, 결정된 복수의 치수를 갖는 임플란트의 형상이 결정되지는 않는다. 본 발명에 따라 형성되는 임플란트가 환자 대퇴골의 내부 형상에 상응하도록, 바람직하게는 임플란트의 내측 형상이 임플란트의 크기가 커짐에 따라 달라지도록 임플란트의 형상을 결정하는 형상결정단계(S50)가 수행될 수 있다.

도 11을 참고하면, 상기 형상결정단계(S50)는 치수결정단계(S40)에서 결정된 임플란트의 부위별 치수에 따라 복수의 임플란트의 형상을 결정하는 단계이다. 특히, 임플란트의 내측부(15)의 형상이 달라지도록 함으로써 임플란트가 환자 대퇴골의 해부학적 형상과 상응하도록 대퇴스템 임플란트를 결정할 수 있다. 상기 형상결정단계(S50)는 바람직하게는 임플란트의 크기가 증가함에 따라 임플란트의 내측부가 증가하도록 임플란트의 형상을 결정할 수 있으며, 기준설정단계(S51), 내측곡률 설정단계(S53), 연장길이 결정단계(S55) 및 연결부 곡선 결정단계(S57)를 포함할 수 있다.

상기 기준설정단계(S51)는 임플란트의 형상 결정의 기준이 되는 부분을 설정하는 단계이다. 축(L) 및/또는 소전자(95)를 기준으로 설정함으로써, 복수의 임플란트의 형상이 축(L) 및/또는 소전자(95)를 기준으로 정렬될 수 있다. 자세하게는, 임플란트 원위부(13)의 중심이 축 상에 위치하도록 정렬될 수 있고, 내측점(111)이 축으로부터 축과 수직하게 근위부 내측폭만큼 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 내측점(111)과 외측점(113)이 소전자(95)로부터 소정거리 근위부 측에 형성됨으로써, 임플란트의 형상이 결정될 수 있다. 이에 따라, 도 10에서와 같이 내측점(111)이 소전자로부터 일정하게 근위측으로 이격되면서, 축으로부터는 근위부 내측폭(즉, 내측점으로부터 축(L)까지의 거리)만큼 이격되어 형성됨을 확인할 수 있다. 따라서, 내측점(111)으로부터 축과 수직인 방향으로 연장되는 선 상의 상기 내측점과 대응되는 높이에 형성되는 외측점(113)은 일정한 위치를 유지할 수 있다.

상기 내측곡률 결정단계(S53)는 임플란트의 내측 일단으로부터 원위측으로 곡선을 이루면서 연장되는 내측부의 곡률을 결정하는 단계이다. 도 8 및 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 내측부의 곡률부(151)는 일정한 곡률을 이루면서 내측점(111)으로부터 원위측으로 R의 곡률을 이루면서 연장되는데, 내측곡률 결정단계(S53)는 복수의 임플란트의 곡률부가 동일한 곡률을 가지면서 연장되도록 동일한 곡률(R)을 설정함으로써 내측부(15)가 임플란트의 크기에 따라 각각 다른 형상을 가지도록 설계할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에서는, 상기 곡률(R)이 근위부 폭 또는 근위부 내측폭에 따라 달라지도록 설정할 수도 있다. 상기 곡률은 환자 대퇴골 데이터 중 내측경계(92b)의 해부학적 형상에 상응하도록 결정됨이 바람직하다. 상기 곡률(R)은 곡률반경이 100mm, 105mm, 110mm, 115mm, 120mm 등을 갖도록 결정될 수 있으나, 상술한 곡률에 한정되지는 않는다.

상기 연장길이 결정단계(S55)는 내측 일단으로부터 상기 곡률을 유지하면서 원위측으로 연장되는 상기 곡률부(151)의 연장길이를 결정한다. 내측점(111)으로부터 소정의 곡률(R)을 가지면서 원위측으로 연장되는 곡률부(151)는 적어도 일부가 소전자까지 연장되도록 연장길이가 결정될 수 있으며, 임플란트의 크기에 따라 연장길이가 변화하도록 연장길이가 결정된다. 이에 따라, 도 10에 도시되는 바와 같이, 최소 크기를 가지는 임플란트의 경우 곡률부(151)가 연장되는 최소 길이(T₄)를 가지면서 소전자(lesster trochanter)가 위치한 높이까지 연장될 수 있고, 임플란트의 크기가 커짐에 따라 W의 간격만큼 내측점(111)으로부터 곡률부(151)의 연장길이가 증가할 수 있다(T₄+W). 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 곡률부 연장길이는 10개, 11개, 12개, 13개 등이 결정될 수 있으나, 얻어지는 환자 대퇴골 데이터의 범위에 따라 그 이하 또는 이상의 개수의 임플란트 길이가 결정될 수도 있다.

또한, 상기 연장길이 결정단계(S55)는 임플란트의 근위부 폭 또는 근위부 내측폭이 증가함에 따라 상기 곡률부(151)의 길이가 이에 비례하여 증가하도록 할 수도 있다. 이에 따라, 도10에서와 같이 상기 내측점(111)과 외측점(113)을 축(L)과 수직으로 연결하는 직선(H)과 θ의 각도를 가지면서 연장되는 사선과 곡률부(151)가 만나는 지점까지 상기 곡률부(151)가 일정한 곡률을 가지면서 연장될 수 있다. 곡률부(151)는 임플란트의 크기가 증가함에 따라 축을 따라 1mm, 1.5mm, 2mm 등의 간격으로 더 연장되도록 설계될 수 있다.

상기 연결부 곡선 결정단계(S57)는 곡률부(151)의 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상을 결정하는 단계이다. 내측점(111)으로부터 원위측으로 연장되는 곡률부(151)의 원위측 일단으로부터 임플란트의 원위부(15) 일단, 즉 내측 일단까지는 곡률부(151)와는 다른 형상으로 연장된다. 상기 연결부 곡선 결정단계(S57)는 곡률부의 원위측 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상, 즉 연결부(153)의 형상이 대퇴골 내측의 해부학적 형상과 상응하도록 그 형상을 결정할 수 있다. 자세하게는 복수의 환자 대퇴골 데이터를 통해 근사를 취하여 연결부(153)의 곡선 형상이 축(L)을 점근선으로 하는 로그함수(y=ax¹ ^/k+b) 또는 역함수(y=ax^-k+b)의 형상을 가지면서 원위부 일단까지 연장되도록 할 수 있다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 대퇴스템 임플란트 11: 근위부
111: 내측점 113: 외측점
13: 원위부 15: 내측부
151: 곡률부 153: 연결부
17: 외측부
S: 대퇴스템 설계방법
S10: 데이터 수집단계 S20: 측정기준설정단계
S21: 경계설정단계 S23: 축설정단계
S30: 측정단계
S31: 축으로부터 외측경계까지의 폭을 측정하는 단계
S32: 축으로부터 내측경계까지의 폭을 측정하는 단계
S33: 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계
S35: 골두의 중심까지의 이격거리를 측정하는 단계
S40: 치수결정단계 S41: 근위부 폭 결정단계
S43: 원위부 폭 결정단계 S45: 길이결정단계
S50: 형상결정단계 S51: 기준설정단계
S53: 내측곡률 결정단계 S55: 연장길이 결정단계
S57: 연결부 곡선 결정단계

Claims

복수의 환자로부터 대퇴골의 데이터를 수집하는 데이터수집단계, 상기 데이터수집단계에서 수집한 환자의 대퇴골 데이터에 대해서 대퇴스템 설계를 위한 기준을 설정하는 측정기준설정단계, 복수의 대퇴골 데이터로부터 대퇴골의 소정 부위를 측정하는 측정단계, 대퇴골에 삽입되는 복수의 임플란트의 부위별 치수를 결정하는 치수결정단계 및 상기 치수결정단계에서 결정된 임플란트의 치수에 따라 복수의 임플란트의 형상을 결정하는 형상결정단계를 포함하고,
상기 측정기준설정단계는 환자의 대퇴골 데이터로부터 피질골과 해면골을 구분하는 경계를 설정하는 경계설정단계와 상기 대퇴골의 근위부로부터 원위부 측으로 연장되는 축을 설정하는 축설정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제1항에 있어서, 상기 측정단계는 대퇴골의 소전자로부터 상기 축을 따라 근위측으로 소정거리 이격된 위치에서 상기 축으로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계, 축으로부터 내측 경계까지의 폭을 측정하는 단계와,
대퇴골의 소전자로부터 상기 축을 따라 원위측으로 소정거리 이격된 위치에서 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제2항에 있어서, 상기 측정단계는 상기 축으로부터 골두의 중심까지의 거리 및 소전자로부터 골두의 중심까지의 거리를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제2항에 있어서, 치수결정단계는 상기 측정단계에서 측정된 축으로부터 외측 경계 및 내측 경계까지의 폭을 기반으로 복수의 임플란트 근위부 폭을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 치수결정단계에 의해 결정된 복수의 근위부 폭은 점진적으로 증가하거나 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제4항에 있어서, 상기 치수결정단계는 내측 경계로부터 외측 경계까지의 폭을 기반으로 복수의 임플란트 원위부 폭을 결정하는 단계를 더 포함하며, 결정된 상기 원위부 폭은 점진적으로 증가하거나 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제5항에 있어서, 상기 치수결정단계에 의해 결정된 상기 복수의 근위부 폭과 원위부 폭은 일정한 간격으로 증가하거나 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제4항에 있어서, 상기 치수결정단계는 결정된 근위부 폭에 비례하여 임플란트의 길이가 변화하도록 임플란트의 길이를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제4항에 있어서, 형상결정단계는 임플란트의 크기가 증가함에 따라 임플란트의 내측부가 증가하도록 임플란트의 형상을 결정하며,
임플란트의 형상 결정의 기준이 되는 부분을 설정하는 기준설정단계,
상기 임플란트의 내측 일단으로부터 원위측으로 곡선을 이루면서 연장되는 내측부의 곡률을 결정하는 내측곡률 결정단계 및
내측 일단으로부터 상기 곡률을 유지하면서 원위측으로 연장되는 곡률부의 길이를 결정하는 연장길이 결정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제8항에 있어서, 상기 내측곡률 결정단계는 상기 복수의 임플란트의 곡률부가 동일한 곡률을 가지면서 연장되도록 곡률을 결정하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제9항에 있어서, 상기 연장길이 결정단계는 임플란트의 근위부 폭이 증가함에 따라 상기 곡률부의 길이가 증가하도록 연장길이를 결정하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제10항에 있어서, 형상결정단계는 상기 곡률부의 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상을 결정하는 연결부 곡선 결정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제11항에 있어서, 상기 연결부 곡선 결정단계는 상기 곡률부의 원위측 일단으로부터 임플란트의 원위부 일단까지의 형상이 대퇴골 내측의 해부학적 형상과 상응하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제8항에 있어서, 상기 기준설정단계는 축 및 소전자를 기준으로 설정하여 복수의 임플란트의 형상이 상기 축과 소전자를 기준으로 정렬되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 대퇴스템 설계방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 대퇴스템 설계방법에 따라 형상이 결정되는 적어도 하나 이상의 임플란트.