KR20220144466A - 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 - Google Patents

환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지에 관한 것으로, 대상 환자의 척추체를 촬영한 척추 영상 및 진단 정보를 입력 받는 입력부, 척추 영상을 기초로 척추체를 3차원으로 렌더링하여 척추 입체 모델을 생성하는 영상 모델링부, 척추 입체 모델을 이용하여 케이지가 삽입될 척추체간 공간의 해부학적 구조를 검출하여 디스크 모델을 생성하고, 디스크 모델로부터 케이지에 대한 사용자 규격을 검출하는 사용자 규격 검출부, 사용자 규격 및 진단 정보를 기초로 케이지 모델을 생성하는 케이지 모델링부, 및 케이지 모델에 따라 상기 케이지를 입체 구조물로 성형하여 출력하는 성형부를 포함한다.

Description

환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지{PATIENT SPECIFIC SPINAL FUSION CAGE MANUFACTURING SYSTEM AND PATIENT SPECIFIC SPINAL FUSION CAGE USING THE SAME}
본 발명은 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자의 디스크가 제거된 척추체간 공간에 삽입되는 케이지를 환자 별로 최적화된 모양 및 크기로 제조할 수 있는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지에 관한 것이다.
일반적으로 척추는 몸통을 이루는 32~35개의 척추골(vertebrae)과 척추골 사이에 위치하는 추간 원판(intervertebral disk), 즉 디스크로 이루어지고, 상단의 두개골과 하단의 골반을 연결하는 우리 몸의 중추를 이루는 부분이다. 디스크는 각 관절의 사이에 위치하며, 인체가 움직이거나 관절이 작동할 때마다 그에 따른 충격을 흡수하고, 하중을 지지한다.
사고 등과 같은 외부의 인위적인 요인, 퇴행성, 또는 비정상적인 자세가 오랫동안 지속되면 척추가 손상되거나 틀어질 수 있다. 특히, 퇴행성 디스크 환자의 경우 척추체 일단에 골극(osteophyte)이 형성될 수 있다. 형성된 골극은 척추관을 통과하는 신경을 압박할 수 있다. 또한, 척추체 일단에 길게 형성된 골극으로 인해 위아래 척추체가 서로 맞닿게 되면 디스크의 기능이 상실된다. 이 경우 극심한 통증을 유발시킬 수 있다.
이와 같은 척추 질환의 수술적 치료 방법 중 하나로 손상된 척추체간 디스크를 제거하고, 두 개의 인접한 척추체 사이의 공간을 인공 디스크인 케이지(cage)로 대체하는 유합술(fusion)이 있다. 유합술은 척추체간 간격을 복구 및 유지시켜 척추 기능을 회복시키는 방법이다.
케이지는 척추체간 디스크의 원래 높이를 복원시킬 수 있도록 적당한 두께와 인체 해부학적 형상(anatomic type)을 가지며, 내측에 홀이 형성되어 골이식편(bone graft)를 삽입해 뼈의 생장을 용이하게 하고, 삽입도구에 장착되기 위한 장착구를 갖는 형태를 갖는다.
도 1a 내지 도 1c는 척추 유합용 케이지의 규격을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1a에서, 척추 유합용 케이지(10)는 삽입 방향을 고려하여 모양이 일괄적으로 결정된다. 척추 유합용 케이지(10)를 삽입하는 유합술은 삽입 방향에 따라 ALIF(anterior LIF(lumbar interbody fusion)), PLIF(posterior LIF), TLIF(Transforaminal LIF), DLIF(direct lateral LIF), XLIF(extreme lateral LIF) 및 OLIF(oblique lateral LIF)로 분류된다. 여기에서, ALIF는 디스크의 전방, PLIF 및 TLIF는 디스크의 후방, DLIF, XLIF 및 OLIF는 디스크의 측방에서 접근하여 척추 유합용 케이지(10)를 삽입하는 방식이다. 즉, 척추 유합용 케이지(10)는 삽입 방향에 따라 서로 다른 모양(10a, 10b, 10c, 10d)을 갖는 것을 볼 수 있다.
또한, 척추 유합용 케이지(10)는 삽입될 척추체간 공간에 대응하여 규격화된 크기로 제조된다. 여기에서, 척추 유합용 케이지(10)의 규격은 도 1b에 도시된 바와 같이, 척추체간 높이(height)(H), 각도(angle)(A), 너비(width)(W) 및 길이(length)(L)로 결정된다. 예를 들어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 척추 유합용 케이지(10)는 척추체간 높이, 각도 및 깊이(각도 및 너비)에 따라 분류된 규격을 갖는다.
이와 같이 척추 유합용 케이지(10)는 모양 및 크기가 정형화되어 제작되고, 유합술 진행 시 미리 제작된 척추 유합용 케이지(10) 중 어느 하나가 선택되어 사용된다. 즉, 척추 유합용 케이지(10)는 형태 및 크기가 한정적이므로 척추 교정의 정교함이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 환자의 디스크가 제거된 척추체간 공간에 삽입되는 케이지를 환자 별로 최적화된 모양 및 크기로 제조할 수 있는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템은, 대상 환자의 척추체를 촬영한 척추 영상 및 진단 정보를 입력 받는 입력부; 상기 척추 영상을 기초로 상기 척추체를 3차원으로 렌더링하여 척추 입체 모델을 생성하는 영상 모델링부; 상기 척추 입체 모델을 이용하여 케이지가 삽입될 척추체간 공간의 해부학적 구조를 검출하여 디스크 모델을 생성하고, 상기 디스크 모델로부터 상기 케이지에 대한 사용자 규격을 검출하는 사용자 규격 검출부; 상기 사용자 규격 및 상기 진단 정보를 기초로 케이지 모델을 생성하는 케이지 모델링부; 및 상기 케이지 모델에 따라 상기 케이지를 입체 구조물로 성형하여 출력하는 성형부를 포함한다.
여기에서, 상기 척추 영상은 CT 영상을 포함한다.
여기에서, 상기 척추 영상은 상기 척추체가 적어도 일부 제거된 골 결손 영역을 촬영한 MRI 영상을 포함한다.
여기에서, 상기 사용자 규격 검출부는 상기 디스크 모델을 기초로 상기 척추체간 공간의 높이, 각도 및 깊이를 측정하여 상기 사용자 규격으로 검출한다.
여기에서, 상기 사용자 규격 검출부는 상기 디스크 모델을 기초로 상기 척추체간 공간의 윤곽선을 측정하여 상기 사용자 규격으로 검출한다.
여기에서, 상기 케이지 모델링부는 상기 척추체간 공간의 윤곽선에 대응하는 모양으로 상기 케이지 모델을 생성한다.
여기에서, 상기 진단 정보는 상기 척추체의 골밀도 및 상기 케이지의 삽입 방향을 포함한다.
여기에서, 상기 케이지 모델링부는 상기 골밀도에 따라 기공률을 결정하고, 상기 결정된 기공률에 따라 상기 케이지 모델에 공극 패턴을 형성한다.
여기에서, 상기 케이지 모델링부는 상기 케이지의 삽입 방향에 따라 미리 설정된 모양 중 어느 하나를 선택하여 상기 케이지 모델을 생성한다.
본 발명의 실시예들 중에서, 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지는 인접하는 척추체 사이의 공간에 삽입되고, 미리 검출된 사용자 규격에 대응하는 크기 및 모양으로 성형된 몸체부; 및 상기 척추체의 골밀도에 대응하여 상기 몸체부에 형성된 공극 패턴을 포함한다.
여기에서, 상기 사용자 규격은 상기 척추체를 촬영한 척추 영상을 기초로 상기 척추체 사이의 공간에 대응하는 해부학적 구조로부터 검출된 규격이다.
여기에서, 상기 척추 영상은 CT 영상을 포함한다.
여기에서, 상기 척추 영상은 상기 척추체가 적어도 일부 제거된 골 결손 영역을 촬영한 MRI 영상을 포함한다.
여기에서, 상기 사용자 규격은 상기 척추 영상을 3차원으로 렌더링하여 생성된 척추 입체 모델로부터 상기 해부학적 구조를 검출하여 디스크 모델이 생성되고, 상기 디스크 모델로부터 측정된 높이, 각도 및 깊이를 포함한다.
여기에서, 상기 사용자 규격은 상기 디스크 모델의 윤곽선을 포함한다.
여기에서, 상기 몸체부는 상기 디스크 모델의 윤곽선에 대응하는 모양으로 성형된다.
여기에서, 상기 몸체부는 상기 척추체 사이의 공간에 삽입되는 방향에 따라 미리 설정된 모양 중 어느 하나로 성형된다.
여기에서, 상기 몸체부는 3차원 프린터에 의해 입체 구조물로 출력된다.
여기에서, 상기 공극 패턴은 상기 골밀도에 대응하는 기공률을 갖는다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지는 환자의 디스크가 제거된 척추체간 공간에 삽입되는 케이지를 환자 별로 최적화된 모양 및 크기로 제조할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 척추 유합용 케이지의 규격을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 척추 입체 모델을 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 모델을 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 시스템에 의해 제조된 케이지를 도시한 예시도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 척추 입체 모델을 도시한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 모델을 도시한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템(100)은 입력부(110), 영상 모델링부(120), 사용자 규격 검출부(130), 케이지 모델링부(140), 성형부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다. 입력부(110)는 대상 환자의 척추 영상 및 진단 정보를 입력 받는다. 여기에서, 입력부(110)는 대상 환자를 관리하는 병원 단말(미도시)과 통신하여 척추 영상 및 진단 정보를 입력 받을 수 있고, 척추 영상 및 진단 정보를 직접 입력 받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 척추 영상은 케이지를 삽입할 척추체간 공간에 인접한 척추체를 단층 촬영한 CT(Computed Tomography) 영상을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 척추체에 발생한 종양 등으로 인해 척추체가 일부 제거되어 골 결손이 발생한 환자가 대상 환자일 경우 입력부(110)는 CT 영상과 함께 골 결손 영역을 촬영한 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 영상을 척추 영상으로 입력 받을 수 있다.
진단 정보는 척추체의 골밀도 및 케이지의 삽입 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기에서, 골밀도는 방사선 흡수법, 이중 에너지 방사선 측정법, 정량적 CT, 정량적 초음파, 정량적 MRI 등을 이용하여 측정된 정보일 수 있다. 그리고, 케이지의 삽입 방향은 의사에 의해 진단된 유합술 방식에 대한 정보일 수 있다. 예를 들어, 케이지의 삽입 방향에 대한 정보는 ALIF, PLI, TLIF, DLIF, XLIF 및 OLIF 중 어느 하나로 입력될 수 있다.
영상 모델링부(120)는 입력부(110)를 통해 입력된 척추 영상을 기초로 척추체를 3차원으로 렌더링(rendering)하여 척추 입체 모델을 생성할 수 있다. 영상 모델링부(120)는 척추 영상에 포함된 2차원 척추체 이미지를 3차원으로 재구성하여 척추 입체 모델을 생성할 수 있다. 예를 들어, 영상 모델링부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 척추체가 3차원으로 렌더링된 척추 입체 모델(122)을 생성할 수 있다.
사용자 규격 검출부(130)는 척추 입체 모델을 이용하여 케이지가 삽입될 척추체간 공간의 해부학적 구조를 검출한다. 사용자 규격 검출부(130)는 검출된 해부학적 구조를 디스크 모델로 생성하고, 디스크 모델로부터 케이지에 대한 사용자 규격을 검출한다. 여기에서, 사용자 규격은 디스크 모델의 높이, 각도, 깊이 및 윤곽선 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 사용자 규격 검출부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 척추 입체 모델(122)로부터 척추체간 공간의 해부학적 구조를 디스크 모델(132)로 생성할 수 있다. 사용자 규격 검출부(130)는 디스크 모델(132)의 수직 방향 단면을 기준으로 양 측부 간의 높이(H) 및 각도(A)를 측정하고, 수평 방향 단면을 기준으로 양 측부 간의 너비(W) 및 길이(L)를 측정하여 깊이를 검출할 수 있다.
또한, 사용자 규격 검출부(130)는 디스크 모델(132)의 윤곽선(OL)을 측정할 수 있다. 즉, 사용자 규격 검출부(130)는 척추체간 공간에 대한 각도, 전후 좌우 크기, 높이 및 굴곡을 측정하여 사용자 규격을 검출할 수 있다.
케이지 모델링부(140)는 사용자 규격 검출부(130)를 통해 검출된 사용자 규격 및 입력부(110)를 통해 입력된 진단 정보를 기초로 케이지 모델을 생성한다. 케이지 모델링부(140)는 사용자 규격에 대응하는 모양 및 크기로 케이지 모델을 생성할 수 있다.
여기에서, 케이지 모델링부(140)는 골밀도에 따라 기공률을 결정하고, 결정된 기공률을 기초로 공극 패턴을 형성하여 케이지 모델에 반영할 수 있다. 케이지 모델링부(140)는 케이지 모델에 미리 설정된 골성장 부위 상에 공극 패턴을 배치할 수 있다.
또한, 케이지 모델링부(140)는 케이지 삽입 방향에 따라 미리 설정된 모양 중 어느 하나로 케이지 모델의 모양을 선택할 수 있다. 즉, 케이지 모델링부(140)는 디스크 모델에 대응하는 모양으로 케이지 모델을 생성하거나, 케이지 삽입 방향에 따라 미리 설정된 모양 중 어느 하나로 케이지 모델을 생성할 수 있다.
성형부(150)는 케이지 모델에 따라 케이지를 입체 구조물로 성형하여 출력할 수 있다. 성형부(150)는 3차원 프린터를 포함할 수 있다. 여기에서, 성형부(150)가 3차원 프린터로 구현되는 경우 성형부(150)는 적층식으로 금속 재료를 녹여 붙이는 첨삭가공식 제조(additive manufacturing) 방법을 이용하여 케이지 모델과 동일한 형태를 갖는 케이지를 출력할 수 있다.
여기에서, 금속 재료는 티타늄 합금(Titanium alloy), 스테인레스 스틸(Stainless Steel), 니티놀(Nitinol), 코발트-크롬 합금(Co-Cr alloy) 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 성형부(150)가 폴리머 소재를 이용하여 케이지를 성형할 수 있다. 여기에서, 폴리머 소재는 PEEK(Polyether ether ketone), Carbon-PEEK, 초고분자량폴리에틸렌(UHMWPE) 등을 포함할 수 있다.
제어부(160)는 척추 유합용 케이지 제조 시스템(100)의 전체적인 동작을 제어하고, 입력부(110), 영상 모델링부(120), 사용자 규격 검출부(130), 케이지 모델링부(140) 및 성형부(150) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 시스템에 의해 제조된 케이지를 도시한 예시도이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 케이지(200)는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지로서, 몸체부(210) 및 공극 패턴(220)을 포함할 수 있다. 몸체부(210)는 디스크가 손상된 부위에 해당하는 인접한 척추체 사이의 공간에 삽입된다. 몸체부(210)는 대상 환자 별로 생성된 척추 입체 모델(122)을 기초로 미리 검출된 사용자 규격에 대응하는 크기 및 모양으로 성형될 수 있다.
즉, 몸체부(210)는 대상 환자 별 척추체간 공간의 높이, 각도, 너비 및 길이에 맞춘 크기 및 척추체간 공간의 굴곡에 맞춘 모양으로 성형될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 몸체부(210)가 척추체간 공간에 삽입되는 방향에 따라 미리 설정된 모양 중 어느 하나로 성형될 수 있다.
공극 패턴(220)은 몸체부(210)에 성형되고, 대상 환자 별 척추체의 골밀도에 대응하는 기공률을 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이지(200)는 (b)에 도시된 바와 같이, 대상 환자에 최적화된 형태로 척추체간 공간에 삽입될 수 있고, 골밀도에 최적화된 다공성 구조로 성형되어 골 유합률을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 척추 유합용 케이지 제조 시스템(100)은 대상 환자 별로 촬영된 2차원의 척추 영상을 3차원으로 렌더링하여 척추 입체 모델을 생성하고, 척추 입체 모델을 이용하여 케이지가 삽입될 척추체간 공간의 해부학적 구조에 대응하는 사용자 규격을 검출하고, 사용자 규격을 기초로 케이지 모델을 생성한다.
즉, 척추 유합용 케이지 제조 시스템(100)은 대상 환자 별로 요구되는 규격 및 척추종판의 굴곡에 따라 맞춤형으로 케이지(200)를 제조할 수 있다. 이로 인해, 정형화된 모양 및 크기로 제작된 기존에 비해 케이지(200)가 척추체에 접하는 단면적을 증가시킬 수 있고, 정교하게 척추 교정을 가능하게 한다.
그리고, 척추 유합용 케이지 제조 시스템(100)은 원하는 삽입 방향에 따라 케이지(200)의 모양을 다양하게 적용하여 제조할 수 있다. 또한, 척추 유합용 케이지 제조 시스템(100)은 척추체의 굴곡에 대응하는 모양으로 케이지 모델을 생성함으로써 종양 등으로 인해 골 결손 영역이 있더라도 케이지가 척추체에 접하는 단면적을 더욱 증가시킬 수 있다.
그리고, 척추 유합용 케이지 제조 시스템(100)은 대상 환자의 골밀도에 맞춘 다공성 구조로 케이지 모델을 생성함으로써 골밀도가 낮은 환자의 경우에도 효과적으로 적용이 가능하고, 인접한 척추체 사이의 골 유합률을 향상시켜 척추 침강(subsidence) 현상을 감소시킬 수 있다.
100: 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템
110: 입력부
120: 영상 모델링부
130: 사용자 규격 검출부
140: 케이지 모델링부
150: 성형부
160: 제어부
200: 케이지

Claims (19)

  1. 대상 환자의 척추체를 촬영한 척추 영상 및 진단 정보를 입력 받는 입력부;
    상기 척추 영상을 기초로 상기 척추체를 3차원으로 렌더링하여 척추 입체 모델을 생성하는 영상 모델링부;
    상기 척추 입체 모델을 이용하여 케이지가 삽입될 척추체간 공간의 해부학적 구조를 검출하여 디스크 모델을 생성하고, 상기 디스크 모델로부터 상기 케이지에 대한 사용자 규격을 검출하는 사용자 규격 검출부;
    상기 사용자 규격 및 상기 진단 정보를 기초로 케이지 모델을 생성하는 케이지 모델링부; 및
    상기 케이지 모델에 따라 상기 케이지를 입체 구조물로 성형하여 출력하는 성형부를 포함하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 척추 영상은
    CT 영상을 포함하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 척추 영상은
    상기 척추체가 적어도 일부 제거된 골 결손 영역을 촬영한 MRI 영상을 포함하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 사용자 규격 검출부는
    상기 디스크 모델을 기초로 상기 척추체간 공간의 높이, 각도 및 깊이를 측정하여 상기 사용자 규격으로 검출하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 사용자 규격 검출부는
    상기 디스크 모델을 기초로 상기 척추체간 공간의 윤곽선을 측정하여 상기 사용자 규격으로 검출하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 케이지 모델링부는
    상기 척추체간 공간의 윤곽선에 대응하는 모양으로 상기 케이지 모델을 생성하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 진단 정보는
    상기 척추체의 골밀도 및 상기 케이지의 삽입 방향을 포함하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 케이지 모델링부는
    상기 골밀도에 따라 기공률을 결정하고, 상기 결정된 기공률에 따라 상기 케이지 모델에 공극 패턴을 형성하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 케이지 모델링부는
    상기 케이지의 삽입 방향에 따라 미리 설정된 모양 중 어느 하나를 선택하여 상기 케이지 모델을 생성하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지 제조 시스템.
  10. 인접하는 척추체 사이의 공간에 삽입되고, 미리 검출된 사용자 규격에 대응하는 크기 및 모양으로 성형된 몸체부; 및
    상기 척추체의 골밀도에 대응하여 상기 몸체부에 형성된 공극 패턴을 포함하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 사용자 규격은
    상기 척추체를 촬영한 척추 영상을 기초로 상기 척추체 사이의 공간에 대응하는 해부학적 구조로부터 검출된 규격인 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
  12. 제11항에 있어서, 상기 척추 영상은
    CT 영상을 포함하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
  13. 제12항에 있어서, 상기 척추 영상은
    상기 척추체가 적어도 일부 제거된 골 결손 영역을 촬영한 MRI 영상을 포함하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
  14. 제11항에 있어서, 상기 사용자 규격은
    상기 척추 영상을 3차원으로 렌더링하여 생성된 척추 입체 모델로부터 상기 해부학적 구조를 검출하여 디스크 모델이 생성되고, 상기 디스크 모델로부터 측정된 높이, 각도 및 깊이를 포함하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
  15. 제14항에 있어서, 상기 사용자 규격은
    상기 디스크 모델의 윤곽선을 포함하는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
  16. 제15항에 있어서, 상기 몸체부는
    상기 디스크 모델의 윤곽선에 대응하는 모양으로 성형된 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
  17. 제10항에 있어서, 상기 몸체부는
    상기 척추체 사이의 공간에 삽입되는 방향에 따라 미리 설정된 모양 중 어느 하나로 성형되는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
  18. 제10항에 있어서, 상기 몸체부는
    3차원 프린터에 의해 입체 구조물로 출력되는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
  19. 제10항에 있어서, 상기 공극 패턴은
    상기 골밀도에 대응하는 기공률을 갖는 환자 맞춤형 척추 유합용 케이지.
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