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KR101251580B1 - The Manufacturing Method of Acetabular Cup for Order-type Artificial Hip-joint - Google Patents

The Manufacturing Method of Acetabular Cup for Order-type Artificial Hip-joint Download PDF

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KR101251580B1
KR101251580B1 KR1020100133596A KR20100133596A KR101251580B1 KR 101251580 B1 KR101251580 B1 KR 101251580B1 KR 1020100133596 A KR1020100133596 A KR 1020100133596A KR 20100133596 A KR20100133596 A KR 20100133596A KR 101251580 B1 KR101251580 B1 KR 101251580B1
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acetabular cup
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center
acetabular
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김정성
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주식회사 코렌텍
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Abstract

본 발명은 환자 개개인의 특성에 맞게 제공되는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자의 의료영상을 기초로 환자 개개인별 특징에 부합하는 맞춤형 인공고관절용 비구컵을 정확하고 신속하게 제작할 수 있고, 환자의 의료영상에서 추출한 설계변수를 실제 설계환경에 정확하고 신속하게 정렬시킬 수 있는 방법을 제공하며, 비구컵의 내경은 외경의 크기에 따라 미리 규격화된 내경설계 중 선택하는 방식을 사용함으로써 설계기간 단축은 물론 기성화된 베어링을 사용할 수 있도록 하여 비용을 절감할 수 있도록 하며, 비구컵 외경에서 돌출되는 플랜지를 비구부 주위의 뼈방향 별로 각각 별도의 플랜지로 분리설계함으로써 재료절감은 물론 비구컵의 시술시 방향을 용이하게 설정할 수 있도록 하며, 비구부 내 골소실 부위를 충전할 골충전부위를 정확하게 설계하고 이를 비구컵에 정확하게 결합시킬 수 있도록 하여 환자 개개인별 맞춤형 비구컵을 정확하게 신속하게 제작할 수 있는 것을 특징으로 하는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법을 제공하는 것이다. The present invention relates to a method for producing a custom-made artificial hip joint acetabular cup provided according to the characteristics of each patient, and more specifically to a custom-made acetabular cup according to the characteristics of each patient based on the medical image of the patient accurately and quickly It can be manufactured and provides a way to align the design variables extracted from the medical image of the patient accurately and quickly in the actual design environment, and the internal diameter of the acetabular cup is selected from the pre-standard internal diameter design according to the external diameter size. This reduces the design period and enables the use of ready-made bearings to reduce costs. The flanges protruding from the outer diameter of the acetabular cup are separately designed by separate flanges for each bone direction around the acetabular cup, thereby reducing the material cost and Easy to set the direction during the procedure, bone in the acetabular Exactly design the bone filling area for filling the chamber portion and by so as to exactly combine them in the cup to provide a method for making the cup-demand hip, characterized in that for rapidly creating exact individual patient more customized cup.

Description

주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법{The Manufacturing Method of Acetabular Cup for Order-type Artificial Hip-joint}The Manufacturing Method of Acetabular Cup for Order-type Artificial Hip-joint}

본 발명은 환자 개개인의 특성에 맞게 제공되는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자의 의료영상을 기초로 환자 개개인별 특징에 부합하는 맞춤형 인공고관절용 비구컵을 정확하고 신속하게 제작할 수 있고, 환자의 의료영상에서 추출한 설계변수를 실제 설계환경에 정확하고 신속하게 정렬시킬 수 있는 방법을 제공하며, 비구컵의 내경은 외경의 크기에 따라 미리 규격화된 내경설계 중 선택하는 방식을 사용함으로써 설계기간 단축은 물론 기성화된 베어링을 사용할 수 있도록 하여 비용을 절감할 수 있도록 하며, 비구컵 외경에서 돌출되는 플랜지를 비구부 주위의 뼈방향 별로 각각 별도의 플랜지로 분리설계함으로써 재료절감은 물론 비구컵의 시술시 방향을 용이하게 설정할 수 있도록 하며, 비구부 내 골소실 부위를 충전할 골충전부위를 정확하게 설계하고 이를 비구컵에 정확하게 결합시킬 수 있도록 하여 환자 개개인별 맞춤형 비구컵을 정확하게 신속하게 제작할 수 있는 것을 특징으로 하는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법을 제공하는 것이다. The present invention relates to a method for producing a custom-made artificial hip joint acetabular cup provided according to the characteristics of each patient, and more specifically to a custom-made acetabular cup according to the characteristics of each patient based on the medical image of the patient accurately and quickly It can be manufactured and provides a way to align the design variables extracted from the medical image of the patient accurately and quickly in the actual design environment, and the internal diameter of the acetabular cup is selected from the pre-standard internal diameter design according to the external diameter size. This reduces the design period and enables the use of ready-made bearings to reduce costs. The flanges protruding from the outer diameter of the acetabular cup are separately designed by separate flanges for each bone direction around the acetabular cup, thereby reducing the material cost and Easy to set the direction during the procedure, bone in the acetabular Accurately design a bone filling to charge the chamber part region and to so as to exactly combine them in the cup to provide a method for making the cup-demand hip, characterized in that for rapidly creating exact individual patient more customized cup.

고관절은 인체의 대퇴골과 골반 사이를 연결하는 관절로서, 사람이 앉거나 서는데 있어서 가장 중요한 작용을 하는 관절이고, 여러 가지의 병적 원인과 외상 등에 의해서 손상될 수 있으며, 이를 치유하기 위하여 외과 수술을 통하여 인공 고관절이 적용될 수 있다. The hip joint is the joint between the femur and pelvis of the human body, and it is the joint that plays the most important role in sitting or standing, and can be damaged by various pathological causes and traumas. Artificial hip joint may be applied.

통상적으로 인공 고관절은 도 1에 도시된 바와 같이 골반(a)의 비구부에 고정되는 비구컵(100)과 대퇴골(b)에 삽입 고정되는 대퇴스템(c)으로 구성되는데, 대퇴스템(c)과 비구컵(100)은 예를 들면 인체에 무해한 티타늄 합금 등으로 제작된다. 대퇴스템(c)의 단부에는 세라믹 또는 금속재료로 형성된 대퇴골두(c1)가 고정되고, 비구컵(100) 안에는 상기 대퇴골두(c1)가 수용되어 회전할 수 있는 베어링(200)이 끼워져 있으며 상기 베어링(200)은 세라믹 재료 또는 고분자 폴리에틸렌으로 제작된다. 이와 같이 구성된 인공 고관절은 대퇴골(b) 및 대퇴스템(c)의 움직임에 따라 대퇴골두(c1)가 베어링(200)에 대한 회전운동을 할 수 있도록 되어 있다. Typically, the artificial hip joint is composed of the acetabular cup 100 fixed to the acetabular portion of the pelvis (a) and the femoral stem (c) inserted and fixed to the femur (b), the femoral stem (c) and The acetabular cup 100 is made of, for example, a titanium alloy harmless to the human body. At the end of the femoral stem (c), the femoral head (c1) formed of ceramic or metal material is fixed, and in the acetabular cup (100), the bearing (200) for receiving and rotating the femoral head (c1) is fitted therein. 200 is made of ceramic material or polymer polyethylene. The artificial hip joint configured as described above is configured to allow the femoral head c1 to rotate about the bearing 200 according to the movement of the femur b and the femoral stem c.

인공 고관절은 일정한 규격에 따라 미리 제작되어진 기성형 인공고관절과 기성형 인공고관절에 적합하지 않는 대퇴골 형상을 가진 환자를 위해 환자의 개별적인 특성에 맞게 제작되어지는 주문형 인공고관절로 크게 나누어볼 수 있는데, 주문형 인공고관절용 비구컵에 대해 요구되는 가장 중요한 요소는 환자 개개인별 골반형상에 부합하는 비구컵을 정확하고 신속하게 설계제작하여 제공할 수 있도록 하는 것이다. Artificial hips can be broadly divided into pre-fabricated hips that are pre-fabricated according to certain specifications and custom-made hips that are manufactured to the individual characteristics of the patient for patients with femur shapes that are not suitable for the preformed hips. The most important factor required for the acetabular cup for hip arthroplasty is to provide accurate and rapid design and manufacture of the acetabular cup for each patient.

또한, 비구컵을 설계함에 있어 환자별로 비구부 내에 골이 소실된 부위를 확인하여 골소실 부위를 정확하게 충진할 수 있는 비구컵을 제공하는 것 역시 중요하다. In addition, in designing the acetabular cup, it is also important to provide an acetabular cup that can accurately fill a bone loss site by identifying a site where bone is lost in each acetabular section.

또한, 비구컵을 비구부 및/또는 골반에 고정시키는 데에 필요한 별도의 플랜지를 설계함에 있어서도 비용을 절감할 수 있고, 비구컵 시공시의 시공성에도 도움이 될 수 있는 플랜지 설계방법 역시 필요성이 대두되고 있다. In addition, there is a need for a flange design method that can reduce costs in designing a separate flange required to fix the acetabular cup to the acetabular part and / or the pelvis, and can also help constructability in the acetabular cup construction. .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems,

본 발명의 목적은 환자의 의료영상을 기초로 환자 개개인별 특징에 부합하는 맞춤형 인공고관절용 비구컵을 정확하고 신속하게 제작할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide a method for accurately and quickly producing a customized acetabular cup for a hip according to individual characteristics based on a medical image of a patient.

본 발명의 다른 목적은 환자의 의료영상에서 추출한 설계변수를 실제 설계환경에 정확하고 신속하게 정렬시킬 수 있는 방법을 제공하여 각 환자에 맞는 인공고관절용 비구컵을 정확하게 제작할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a method for accurately and quickly aligning design variables extracted from a medical image of a patient to an actual design environment, thereby providing a method for accurately manufacturing a hip cup for each patient.

본 발명의 또 다른 목적은 비구컵의 내경은 외경의 크기에 따라 미리 규격화된 내경설계 중 선택하는 방식을 사용함으로써 설계기간 단축은 물론 기성화된 베어링을 사용할 수 있도록 하여 비용을 절감할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것이다. Yet another object of the present invention is to reduce the design period and reduce the cost by using a ready-made bearing by using a method of selecting an inner diameter of the acetabular cup according to the size of the outer diameter. To provide.

본 발명의 또 다른 목적은 비구컵 외경에서 돌출되는 플랜지를 비구부 주위의 뼈방향 별로 각각 별도의 플랜지로 분리설계함으로써 재료절감은 물론 비구컵의 시술시 방향을 용이하게 설정할 수 있도록 하여 시공성을 향상시킬 수 있는 제작방법을 제공하는 것이다. Yet another object of the present invention is to separate the flanges protruding from the outer diameter of the acetabular cup into separate flanges for each of the bone directions around the acetabular portion, thereby improving the workability by allowing easy setting of the direction during the acetabular cup as well as material saving. It is to provide a production method.

본 발명의 또 다른 목적은 비구부 내 골소실 부위를 충전할 골충전부위를 정확하게 설계하고 이를 비구컵에 정확하게 결합시킬 수 있도록 하여 환자 개개인별 맞춤형 비구컵을 정확하게 신속하게 제작할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a method for precisely designing a bone filling site for filling a bone loss site in an acetabular zone and precisely combining it with an acetabular cup so as to quickly and accurately manufacture a custom acetabular cup for each patient.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법은 다음과 같은 구성을 포함한다.Custom artificial acetabular cup manufacturing method for achieving the above object of the present invention includes the following configuration.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법은 환자의 골반 형상정보로부터 비구컵을 설계,제작하는데 필요한 설계변수를 추출하는 설계변수추출단계; 상기 설계변수추출단계에서 얻은 정보를 비구컵의 설계환경에 맞게 정렬시키는 전처리단계; 상기 설계변수추출단계에서 추출된 설계변수를 이용하여 환자에 맞는 비구컵을 설계하는 비구컵설계단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing an acetabular cup for an artificial hip joint according to the present invention comprises: extracting a design variable for designing and manufacturing acetabular cup from a pelvic shape information of a patient; A preprocessing step of aligning the information obtained in the design variable extraction step with the design environment of the acetabular cup; An acetabular cup design step of designing an acetabular cup suitable for a patient using the design variable extracted in the design variable extraction step.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법에 있어서 상기 설계변수추출단계에서 추출하는 설계변수는 비구부의 곡면정보를 추출하여 산정한 비구부 중심과 직경; 비구부 주위 비구순 등선을 평면으로 보간한 기준평면; 상기 기준평면상에서 비구부 중심으로부터 해부학적으로 내측으로 향하는 법선벡터; 골밀도가 높고 골고정 나사를 깊이 고정할 수 있는 부위를 선정한 골고정 나사위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, the design variable extracted in the design parameter extraction step in the custom artificial hip joint manufacturing method according to the present invention is the aspheric center and diameter calculated by extracting the curved surface information of the aspheric portion; A reference plane which interpolates the aspherical isolating lines around the aspheric portion in a plane; A normal vector directed anatomically inward from the acetabular center on the reference plane; It is characterized in that it comprises a; high bone density and bone fixation screw position for selecting a portion that can be fixed deeply fixed bone fixation screw.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법에 있어서 상기 설계변수추출단계에서 추출하는 설계변수는 비구부 주위 각 뼈 방향으로 비구컵 플랜지를 고정할 수 있는 부위를 선정한 플랜지고정 나사위치; 비구부의 골이 소실된 부위의 위치와 크기를 산정한 골소실 부위 중심과 반지름;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, in the method for manufacturing an acetabular cup for custom artificial hip joint according to the present invention, the design variable extracted in the step of extracting the design variable is a portion capable of fixing the acetabular cup flange in the direction of each bone around the acetabular section. Selected flange fixing screw position; And a bone loss site center and radius in which the location and size of the bone where the bone of the acetabular bone is lost are calculated.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법에 있어서 상기 전처리단계는 상기 기준평면을 설계환경의 설계평면에 맞게 정렬하는 평면정렬단계와, 상기 비구부의 중심을 설계환경의 중심에 맞게 정렬하는 중심정렬단계와, 상기 법선벡터를 설계환경의 상측 방향에 맞게 정렬하는 방향정렬단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, the pretreatment step in the method for manufacturing a custom artificial hip cup according to the present invention is a plane alignment step of aligning the reference plane to the design plane of the design environment, and the center of the aspheric portion And a center alignment step of aligning to the center of the design environment, and a direction alignment step of aligning the normal vector to an upper direction of the design environment.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법에 있어서 상기 비구컵설계단계는 상기 비구부 중심과 직경을 토대로 비구컵의 외경을 설계하는 외경설계단계와, 상기 외경설계단계에서 설계된 비구컵의 외경을 토대로 비구컵의 내경을 선택하는 내경선택단계와, 상기 골고정 나사위치를 토대로 골고정 나사를 결합할 수 있는 나사공을 설계하는 나사공설계단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, the acetabular cup designing step in the method for manufacturing a custom artificial hip joint according to the present invention is an outer diameter design step of designing the outer diameter of the acetabular cup based on the center and diameter of the acetabular portion, the outer diameter design And an inner diameter selection step of selecting an inner diameter of the acetabular cup based on the outer diameter of the acetabular cup designed in the step, and a screw ball designing step of designing a screw hole to which the bone fixing screw can be coupled based on the bone fixation screw position. .

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법에 있어서 상기 비구컵설계단계는 설계변수추출단계에서 추출한 플랜지고정 나사위치를 토대로 비구컵의 외경에서 돌출되는 플랜지와 제2나사공을 설계하는 플랜지설계단계와, 설계변수추출단계에서 추출한 골소실 부위 중심과 반지름을 토대로 골소실 부위에 결합할 골충전부위를 설계하는 골충전부위설계단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, the acetabular cup designing step in the method for manufacturing a custom artificial hip joint according to the present invention is a flange and a second protruding from the outer diameter of the acetabular cup based on the flange fixing screw position extracted in the design variable extraction step And a bone filling site design step for designing a bone filling site to be coupled to the bone loss site based on the flange design step of designing the screw hole and the bone loss site center and radius extracted in the design variable extraction step. .

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법에 있어서 상기 플랜지설계단계는 상기 플랜지를 비구부 주위의 뼈방향 별로 각각 별도의 플랜지로 분리하여 설계하고, 상기 골충전부위설계단계는 골소실 부위의 중심에서 반지름만큼 이격된 반지름형성점과 가장 깊이 소실된 부위의 끝점을 연결하는 타원형태의 골충전부위를 설계하며, 골소실 부위의 중심과 설계환경의 중심을 연결하는 축을 토대로 골충전부위를 비구컵에 결합할 수 있는 골충전부위 결합공을 설계하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, the flange design step in the method for manufacturing a custom artificial hip joint according to the present invention is designed by separating the flange into separate flanges for each bone direction around the acetabular portion, and the bone The filling site design step is to design an elliptical bone filling site that connects the radius forming point spaced from the center of the bone loss area with the end point of the deepest lost area, and establishes the center of the bone loss area and the center of the design environment. It is characterized in that for designing the bone filling site coupling hole that can be coupled to the bone filling site to the acetabular cup based on the connecting axis.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the above-described embodiment, the constitution described below, the combination, and the use relationship.

본 발명은 환자의 의료영상을 기초로 환자 개개인별 특징에 부합하는 맞춤형 인공고관절용 비구컵을 정확하고 신속하게 제작할 수 있는 효과를 갖는다. The present invention has the effect of accurately and quickly producing a custom-made acetabular cup according to the characteristics of each patient based on the medical image of the patient.

본 발명은 환자의 의료영상에서 추출한 설계변수를 실제 설계환경에 정확하고 신속하게 정렬시킬 수 있는 방법을 제공하여 각 환자에 맞는 인공고관절용 비구컵을 정확하게 제작할 수 있는 효과를 갖는다. The present invention provides a method for accurately and quickly aligning design variables extracted from a medical image of a patient to an actual design environment, and has an effect of accurately manufacturing an acetabular cup for each patient.

본 발명은 비구컵의 내경은 외경의 크기에 따라 미리 규격화된 내경설계 중 선택하는 방식을 사용함으로써 설계기간 단축은 물론 기성화된 베어링을 사용할 수 있도록 하여 비용을 절감할 수 있도록 하는 효과를 갖는다. The present invention has the effect of reducing the cost by allowing the use of ready-made bearings as well as shortening the design period by using a method of selecting the inner diameter of the acetabular cup according to the size of the outer diameter in advance standardized design.

본 발명은 비구컵 외경에서 돌출되는 플랜지를 비구부 주위의 뼈방향 별로 각각 별도의 플랜지로 분리설계함으로써 재료절감은 물론 비구컵의 시술시 방향을 용이하게 설정할 수 있도록 하여 시공성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다. The present invention has the effect of improving the workability by separating the flanges protruding from the outer diameter of the acetabular cup into separate flanges for each bone direction around the acetabular portion so as to easily set the direction of the acetabular cup during the procedure. .

본 발명은 비구부 내 골소실 부위를 충전할 골충전부위를 정확하게 설계하고 이를 비구컵에 정확하게 결합시킬 수 있도록 하여 환자 개개인별 맞춤형 비구컵을 정확하게 신속하게 제작할 수 있는 효과를 갖는다. The present invention has the effect of accurately designing the bone filling site to fill the bone loss site in the acetabular cup and precisely combining it with the acetabular cup so as to quickly and precisely manufacture a customized acetabular cup for each patient.

도 1은 인공고관절이 시술된 상태를 나타내는 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법의 공정을 나타내는 블럭도
도 3은 환자의 골반 형상정보로부터 비구부 중심과 직경을 추출하는 것을 도시한 참고도
도 4는 환자의 골반 형상정보로부터 기준평면과 법선벡터를 추출하는 것을 도시한 참고도
도 5는 환자의 골반 형상정보로부터 골고정 나사위치를 추출하는 것을 도시한 참고도
도 6은 환자의 골반 형상정보로부터 플랜지고정 나사위치를 추출하는 것을 도시한 참고도
도 7은 환자의 골반 형상정보로부터 골소실부위 중심과 반지름을 추출하는 것을 도시한 참고도
도 8은 전처리단계의 과정을 도시한 참고도
도 9는 비구컵의 외경을 설계하는 과정을 도시한 참고도
도 10은 비구컵의 내경을 선택하여 규격대로 설계하는 과정을 도시한 참고도
도 11은 비구컵의 나사공을 설계하는 과정을 도시한 참고도
도 12는 비구컵의 플랜지와 제2나사공을 설계하는 과정을 도시한 참고도
도 13은 비구컵의 골충전부위를 설계하는 과정을 도시한 참고도
도 14는 비구컵의 설계가 완성된 모습을 도시한 참고도Figure 1 is a schematic diagram showing a state in which the artificial hip joint
Figure 2 is a block diagram showing a process of manufacturing a custom artificial hip joint acetabular cup according to an embodiment of the present invention
3 is a reference diagram illustrating the extraction of the acetabular center and diameter from the pelvic shape information of the patient
4 is a reference diagram showing the extraction of the reference plane and the normal vector from the pelvis shape information of the patient
5 is a reference diagram showing the extraction of the bone fixation screw position from the pelvis shape information of the patient
6 is a reference diagram showing the extraction of the flange fixing screw position from the pelvis shape information of the patient
7 is a reference diagram showing the extraction of the bone loss center and radius from the pelvis shape information of the patient
8 is a reference diagram showing a process of a pretreatment step
9 is a reference diagram showing a process of designing the outer diameter of the acetabular cup
10 is a reference diagram showing a process of selecting the inner diameter of the acetabular cup design according to the standard
11 is a reference diagram showing a process of designing the screw hole of the acetabular cup
12 is a reference diagram showing a process of designing the flange and the second screw hole of the acetabular cup
13 is a reference diagram showing the process of designing the bone filling site of the acetabular cup
14 is a reference diagram showing a state in which the design of the acetabular cup is completed

이하에서는 본 발명에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a method for producing a custom-made acetabular cup for artificial hip according to the present invention will be described in detail.

도 1은 인공고관절이 시술된 상태를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법의 공정을 나타내는 블럭도이고, 도 3은 환자의 골반 형상정보로부터 비구부 중심과 직경을 추출하는 것을 도시한 참고도이고, 도 4는 환자의 골반 형상정보로부터 기준평면과 법선벡터를 추출하는 것을 도시한 참고도이고, 도 5는 환자의 골반 형상정보로부터 골고정 나사위치를 추출하는 것을 도시한 참고도이고, 도 6은 환자의 골반 형상정보로부터 플랜지고정 나사위치를 추출하는 것을 도시한 참고도이고, 도 7은 환자의 골반 형상정보로부터 골소실부위 중심과 반지름을 추출하는 것을 도시한 참고도이고, 도 8은 전처리단계의 과정을 도시한 참고도이고, 도 9는 비구컵의 외경을 설계하는 과정을 도시한 참고도이고, 도 10은 비구컵의 내경을 선택하여 규격대로 설계하는 과정을 도시한 참고도이고, 도 11은 비구컵의 나사공을 설계하는 과정을 도시한 참고도이고, 도 12는 비구컵의 플랜지와 제2나사공을 설계하는 과정을 도시한 참고도이고, 도 13은 비구컵의 골충전부위를 설계하는 과정을 도시한 참고도이고, 도 14는 비구컵의 설계가 완성된 모습을 도시한 참고도이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing a state in which the artificial hip is treated, Figure 2 is a block diagram showing the process of manufacturing a custom-made acetabular cup for hip joint according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is acetabular from the pelvic shape information of the patient Figure 4 is a reference diagram showing the extraction of the center and diameter, Figure 4 is a reference diagram showing the extraction of the reference plane and the normal vector from the pelvis shape information of the patient, Figure 5 is a bone fixation screw from the pelvis shape information of the patient Figure 6 is a reference diagram showing the extraction of the position, Figure 6 is a reference diagram showing the extraction of the flange fixing screw position from the pelvis shape information of the patient, Figure 7 is the bone loss area center and radius from the pelvis shape information of the patient Figure 8 is a reference diagram showing the extraction, Figure 8 is a reference diagram showing the process of the pre-treatment step, Figure 9 is a reference diagram showing the process of designing the outer diameter of the acetabular cup FIG. 10 is a reference diagram illustrating a process of selecting an inner diameter of an acetabular cup and designing it to a standard. FIG. 11 is a reference diagram illustrating a process of designing a screw hole of an acetabular cup. FIG. FIG. 13 is a reference diagram illustrating a process of designing a ball gong, and FIG. 13 is a reference diagram illustrating a process of designing a bone filling site of an acetabular cup, and FIG. 14 is a reference diagram illustrating a design of a acetabular cup.

도 1 내지 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법은 환자의 골반 형상정보로부터 비구컵(100)을 설계,제작하는데 필요한 설계변수를 추출하는 설계변수추출단계(S1); 상기 설계변수추출단계(S1)에서 얻은 정보를 비구컵(100)의 설계환경에 맞게 정렬시키는 전처리단계(S3); 상기 설계변수추출단계(S1)에서 추출된 설계변수를 이용하여 환자에 맞는 비구컵(100)을 설계하는 비구컵설계단계(S5);를 포함할 수 있다.
1 to 14, a method for manufacturing an acetabular cup for an artificial hip joint according to an embodiment of the present invention is a design variable extraction step for extracting a design variable for designing and manufacturing the acetabular cup 100 from the pelvic shape information of the patient ( S1); Pre-processing step (S3) for aligning the information obtained in the design variable extraction step (S1) according to the design environment of the acetabular cup (100); Acetabular cup design step (S5) for designing the acetabular cup 100 for the patient using the design variables extracted in the design variable extraction step (S1); and may include.

상기 설계변수추출단계(S1)는 환자의 골반 형상정보로부터 비구컵(100)을 설계,제작하는데 필요한 설계변수를 추출하는 과정으로, 환자의 골반 형상에 관한 엑스레이 영상정보나 CT(Computer Tomography) 등으로부터 환자의 3차원 골반 영상정보를 얻고 이로부터 필요한 설계변수를 추출하는 과정을 의미한다. The design variable extraction step (S1) is a process of extracting design variables necessary for designing and manufacturing the acetabular cup 100 from the pelvic shape information of the patient, from X-ray image information or CT (Computer Tomography) of the pelvic shape of the patient. This refers to a process of obtaining 3D pelvic image information of a patient and extracting necessary design variables therefrom.

환자의 3차원 골반 영상정보는 국제 의료영상표준인 다이콤(DICOM) 의료영상정보를 이용하여 컴퓨터 산술처리 및 각 이미지 프로세싱을 이용하여 정확한 값을 획득할 수 있다. The patient's 3D pelvic image information can be obtained accurately using computer arithmetic processing and each image processing using the DICOM medical image information, the international medical imaging standard.

[사진1][Photo 1]

Figure 112010085302014-pat00001
Figure 112010085302014-pat00001

상기 사진 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 이렇게 획득한 환자의 3차원 골반 영상정보로부터 필요한 설계변수를 추출해내는데, 필요한 설계변수로는 비구부의 곡면정보를 추출하여 산정한 비구부 중심(301)과 직경(302); 비구부 주위 비구순(303) 등선을 평면으로 보간한 기준평면(304); 상기 기준평면(304)상에서 비구부 중심으로부터 해부학적으로 내측으로 향하는 법선벡터(305); 골밀도가 높고 골고정 나사를 깊이 고정할 수 있는 부위를 선정한 골고정 나사위치(306); 비구부 주위 각 뼈 방향으로 비구컵 플랜지(102)를 고정할 수 있는 부위를 선정한 플랜지고정 나사위치(307); 비구부의 골이 소실된 부위의 위치와 크기를 산정한 골소실 부위 중심(308)과 반지름(309);이 있다. As can be seen in the photograph 1, the necessary design variables are extracted from the three-dimensional pelvic image information of the patient thus obtained, and the necessary design parameters are extracted from the curved surface information of the aspheric portion and the diameter of the aspheric portion 301 and diameter 302; A reference plane 304 that interpolates the aspheric order 303 isolines around the aspheric portion in a plane; A normal vector 305 anatomically inward from the aspheric center on the reference plane 304; Bone fixation screw position 306 is selected in which the bone density is high and the bone fixation screw can be deeply fixed; A flange fixing screw position 307 for selecting a portion capable of fixing the acetabular cup flange 102 in the direction of each bone around the acetabular portion; A bone loss site center 308 and a radius 309 that calculate the position and size of the bone loss site of the acetabular zone.

비구부(300)의 중심(301)과 직경(302)은 환자에 맞는 비구컵(100)의 중심과 외경을 설계하기 위해 필요한 설계변수로, 도 3에 도시된 바와 같이 환자의 3차원 골반 형상정보에 나타나 있는 비구부의 형태를 토대로 비구부 중심과 비구부 중심에서 크게 장골(illium), 좌골(ischium), 치골(pubis)방향의 비구순 까지의 거리를 산정하여 비구부의 곡면정보를 구로 보간하여 구의 중심과 직경을 각각 비구부 중심(301)과 직경(302)으로 획득한다. The center 301 and the diameter 302 of the acetabular portion 300 are design variables necessary for designing the center and outer diameter of the acetabular cup 100 suitable for the patient, as shown in FIG. 3. Based on the shape of the acetabular zone, the distance from the acetabular center and the acetabular center to the acetabular order in the direction of illium, ischium, and pubis is interpolated, and the surface information of the acetabular part is interpolated to the sphere. The center and the diameter are obtained as the acetabular center 301 and the diameter 302, respectively.

기준평면(304)은 환자의 골반 형상정보로부터 얻은 설계변수들을 실제 설계환경과 맞추기 위한 기준이 되는 정보로, 도 4에 도시된 바와 같이 환자의 3차원 골반 형상정보에 나타나 있는 비구부 주위 비구순(303) 등선을 따라 점을 생성한 후, 이 점들을 한 평면으로 보간하여 기준이 되는 기준평면(304)을 선정하게 된다. 상기 기준평면(304)상에서 비구부 중심으로부터 해부학적으로 내측(medial)으로 향하는 벡터를 법선벡터(305)로 산정하여, 기준평면상에서 어느 측이 비구부 내측을 향하는지에 대한 기준으로 삼게 된다. Reference plane 304 is a reference for fitting the design variables obtained from the pelvic shape information of the patient to the actual design environment, as shown in Figure 4 as shown in the patient's three-dimensional pelvic shape information around the acetabular After generating points along the isoline, the reference plane 304 as a reference is selected by interpolating the points in one plane. A vector that is anatomically mediated from the center of the acetabular portion on the reference plane 304 is calculated as a normal vector 305, and is used as a reference for which side on the reference plane faces the aspheric portion.

골고정 나사위치(306)는 설계된 비구컵(100)을 시술시 비구컵(100)을 비구부 내에 고정시키기 위한 골고정 나사를 시술할 위치를 의미하는 것으로, 도 5에 각각 도시된 바와 같이 환자의 3차원 골반 형상정보를 토대로 골고정 나사위치(306)를 선정하게 되는데, 이때 환자의 CT영상정보와 함께 비교하여 비구부 주위에서 골밀도가 높고 깊이 골고정 나사를 고정할 수 있는 부위를 골고정 나사위치(306)로 선정하는 것이 바람직하다. The bone fixation screw position 306 means a position to perform a bone fixation screw for fixing the acetabular cup 100 in the acetabular portion when the designed acetabular cup 100 is performed, as shown in FIG. The bone fixation screw position 306 is selected based on the dimensional pelvic shape information. At this time, the bone fixation screw position is located at the site where the bone density is high and the bone fixation screw can be fixed around the acetabular region. It is preferable to select 306.

플랜지고정 나사위치(307)는 설계된 비구컵(100)을 시술시 비구컵(100)의 비구순 내 안착 및 고정을 위해 비구컵(100)의 외주로 돌출형성된 플랜지(102)를 설계하고, 설계된 플랜지(102)를 고정시키기 위한 플랜지고정 나사를 시술할 위치를 선정하기 위해 필요한 설계변수로, 도 6에 도시된 바와 같이 비구부 주위의 비구순에서 크게 장골(illium), 좌골(ischium), 치골(pubis)방향으로 플랜지고정 나사위치(307)를 선정하게 되는데, 이때에도 앞서 설명한 바와 같이 환자의 CT영상정보와 함께 비교하여 비구부 주위에서 골밀도가 높고 깊이 플랜지고정 나사를 고정할 수 있는 부위를 플랜지고정 나사위치(307)로 선정하는 것이 바람직하다. The flange fixing screw position 307 is designed to project the flange 102 protruding to the outer circumference of the acetabular cup 100 for seating and fixing the acetabular cup 100 in the acetabular procedure when the designed acetabular cup 100 is operated, and the designed flange 102 As a design variable required to select the position to perform the flange fixing screw to fix the), as shown in FIG. 6, the iliac (illium), the sciatic (ischium), and the pubis (pubis) The flange fixing screw position 307 is selected in the direction. In this case, the flange fixing screw has a portion where the bone density is high and the depth flange fixing screw can be fixed around the acetabular portion as compared with the CT image information of the patient. It is preferable to select the position 307.

골소실 부위 중심(308)과 반지름(309)은 특히 환자 중 비구부 내에 뼈가 손실된 환자의 경우 골이 소실된 부위를 확인하여 상기 환자에 맞는 비구컵(100) 설계시 골소실 부위를 충전할 수 있는 골충전부위(104)를 설계하기 위해 필요한 설계변수로, 도 7에 도시된 바와 같이 환자의 3차원 골반 형상정보에 나타나 있는 비구부 내에 골이 소실된 부위의 형태를 토대로, 골소실 부위의 중심이 되는 지점을 골소실부위 중심(308)으로 하고, 골소실 부위 둘레의 반지름형성점(310)과 골소실부위 중심(308) 간의 거리를 반지름(309)으로 하고, 골소실 부위에서 가장 깊이 함입된 부위(가장 깊이 소실된 부위) 지점을 끝점(311)으로 획득한다. The bone loss site center 308 and the radius 309 can be used to check the bone loss site, especially in patients with bone loss in the acetabular zone, to fill the bone loss site when designing the acetabular cup 100 for the patient. As a design variable required to design the bone filling site 104, bone loss site, based on the shape of the bone loss site in the acetabular zone shown in the patient's three-dimensional pelvic shape information, as shown in FIG. The center of the bone loss area is the center of the bone loss site 308, the radius between the radius of the bone loss site 310 and the bone loss area center 308 is the radius 309, the bone loss site A deeply indented part (the deepest missing part) is obtained as the endpoint 311.

환자의 3차원 골반 형상정보로부터 필요한 설계변수를 추출해내는 작업은 프로그램에 의해 수행되는데, 이때 사용되는 프로그램으로는 Pre-operation Planning Program 등이 사용될 수 있다.
Extracting the necessary design variables from the patient's three-dimensional pelvic shape information is performed by a program, which may be used as a pre-operation planning program.

상기 전처리단계(S3)는 상기 설계변수추출단계(S1)에서 얻은 정보를 비구컵(100)의 설계환경에 맞게 정렬시키는 과정으로, 설계변수추출단계(S1)에서 얻은 설계변수들을 이용하여 환자에 맞는 비구컵(100)을 설계하기 위해서는 설계변수들을 실제 설계환경에 맞게 정렬시켜야 하는데, 이를 위해 상기 전처리단계(S3)는 상기 기준평면(304)을 설계환경의 설계평면에 맞게 정렬하는 평면정렬단계(S31)와, 상기 비구부의 중심(301)을 설계환경의 중심에 맞게 정렬하는 중심정렬단계(S32)와, 상기 법선벡터(305)를 설계환경의 상측 방향에 맞게 정렬하는 방향정렬단계(S33)를 포함할 수 있다. The pre-processing step (S3) is a process of aligning the information obtained in the design variable extraction step (S1) according to the design environment of the acetabular cup 100, by using the design variables obtained in the design variable extraction step (S1) to fit the patient In order to design the acetabular cup 100, the design variables should be aligned to the actual design environment. For this purpose, the preprocessing step (S3) is a plane alignment step (S31) for aligning the reference plane 304 with the design plane of the design environment. ), A center alignment step S32 for aligning the center 301 of the aspheric part with the center of a design environment, and a direction alignment step S33 for aligning the normal vector 305 in an upward direction of the design environment. It may include.

상기 평면정렬단계(S31)는 설계변수추출단계(S1)에서 얻은 기준평면(304)을 설계환경의 설계평면(500)에 맞게 정렬하는 과정으로, 도 8의 (1)에 도시된 바와 같이 설계변수추출단계(S1)에서 얻은 기준평면(304)을 실제 설계환경의 설계평면(500)에 맞추어 정렬시키게 된다. The plane alignment step S31 is a process of aligning the reference plane 304 obtained in the design variable extraction step S1 with the design plane 500 of the design environment, as shown in (1) of FIG. 8. The reference plane 304 obtained in the variable extraction step S1 is aligned with the design plane 500 of the actual design environment.

상기 중심정렬단계(S32)는 설계변수추출단계(S1)에서 얻은 비구부의 중심(301)을 설계환경의 중심에 맞게 정렬하는 과정으로, 도 8의 (2)에 도시된 바와 같이 비구부의 중심(301)을 설계평면(500)상의 기준이 되는 비구컵의 중심으로 맞추어 정렬시키게 된다. The center alignment step S32 is a process of aligning the center 301 of the aspheric part obtained in the design variable extraction step S1 with the center of the design environment, as shown in (2) of FIG. 8. 301 is aligned with the center of the acetabular cup which is a reference on the design plane 500.

상기 방향정렬단계(S33)는 설계변수추출단계(S1)에서 얻은 법선벡터(305)를 설계환경의 상측 방향에 맞게 정렬하는 과정으로, 설계환경에서 설계평면(500)의 어느 측이 비구부 내측을 향하는지를 명확하게 정렬시키기 위해 도 8의 (1)에 도시된 바와 같이 설계변수추출단계(S1)에서 얻은 법선벡터(305)를 설계환경에서 설계평면(500)의 상측 방향에 맞추어 정렬시키게 된다. The direction alignment step (S33) is a process of aligning the normal vector 305 obtained in the design variable extraction step (S1) to the upper direction of the design environment, which side of the design plane 500 in the design environment inside the aspherical part As shown in (1) of FIG. 8, the normal vector 305 obtained in the design variable extraction step S1 is aligned with the upper direction of the design plane 500 in the design environment. .

이와 같이 상기 평면정렬단계(S31), 중심정렬단계(S32), 방향정렬단계(S33)를 통해 설계환경과의 정렬이 완료되면 추출된 설계변수들을 설계평면(500)상의 비구컵 중심(설계환경의 중심)으로부터 상대적인 위치에 배치하여 설계에 필요한 설계변수 정렬을 마무리하게 된다.
As described above, when the alignment with the design environment is completed through the plane alignment step S31, the center alignment step S32, and the direction alignment step S33, the extracted design variables are extracted from the center of the aspheric cup on the design plane 500. Place them in a relative position from the center to complete the alignment of the design variables required for the design.

상기 비구컵설계단계(S5)는 상기 설계변수추출단계(S1)에서 추출된 설계변수를 이용하여 환자에 맞는 비구컵(100)을 설계하는 과정으로, 상기 비구컵설계단계(S5)는 상기 비구부 중심(301)과 직경(302)을 토대로 비구컵(100)의 외경을 설계하는 외경설계단계(S51)와, 상기 외경설계단계(S51)에서 설계된 비구컵(100)의 외경을 토대로 비구컵(100)의 내경을 선택하는 내경선택단계(S52)와, 상기 골고정 나사위치(306)를 토대로 골고정 나사를 결합할 수 있는 나사공(101)을 설계하는 나사공설계단계(S53)와, 설계변수추출단계(S1)에서 추출한 플랜지고정 나사위치(307)를 토대로 비구컵(100)의 외경에서 돌출되는 플랜지(102)와 제2나사공(103)을 설계하는 플랜지설계단계(S54)와, 설계변수추출단계(S1)에서 추출한 골소실 부위 중심(308)과 반지름(309)을 토대로 골소실 부위에 결합할 골충전부위(104)를 설계하는 골충전부위설계단계(S55)를 포함할 수 있다. The acetabular cup designing step (S5) is a process of designing the acetabular cup 100 for a patient using the design variable extracted in the design variable extraction step (S1), wherein the acetabular cup designing step (S5) is the acetabular center ( 301 and the inner diameter of the acetabular cup 100 based on the outer diameter designing step S51 for designing the outer diameter of the acetabular cup 100 based on the diameter 302 and the outer diameter of the acetabular cup 100 designed in the outer diameter designing step S51. Selecting the inner diameter selection step (S52), the screw hole design step (S53) for designing the screw hole 101 that can be coupled to the bone fixing screw based on the bone fixing screw position 306, and the design variable extraction step ( Flange design step (S54) for designing the flange 102 and the second screw hole 103 protruding from the outer diameter of the acetabular cup 100 based on the flange fixing screw position 307 extracted in S1), and the design variable extraction step ( Based on the bone loss site center 308 and the radius 309 extracted from S1) to bind to the bone loss site It may include a bone filling site design step (S55) for designing the bone filling site 104.

상기 외경설계단계(S51)는 설계변수추출단계(S1)에서 추출한 비구부 중심(301)과 직경(302)을 토대로 비구컵(100)의 외경을 설계하는 과정으로, 도 9에 도시된 바와 같이 설계변수추출단계(S1)에서 추출한 비구부 중심(301)과 직경(302)을 토대로 비구컵(100)의 중심으로부터 외경까지의 직경을 고려하여 비구컵(100)의 외경을 설계하게 된다. The outer diameter design step (S51) is a process of designing the outer diameter of the acetabular cup 100 based on the aspheric center 301 and the diameter 302 extracted in the design variable extraction step (S1), as shown in Figure 9 The outer diameter of the acetabular cup 100 is designed in consideration of the diameter from the center of the acetabular cup 100 to the outer diameter based on the acetabular center 301 and the diameter 302 extracted in the variable extraction step S1.

상기 내경선택단계(S52)는 상기 외경설계단계(S51)에서 설계된 비구컵(100)의 외경을 토대로 비구컵(100)의 내경을 선택하는 과정으로, 본 발명에서는 특히 비구컵의 내경을 별도로 독자적으로 설계하는 방식이 아닌 비구컵 외경의 크기에 따라 미리 규격화된 내경설계 중 선택하는 방식을 사용함으로써 설계기간 단축은 물론 기성화된 베어링을 사용할 수 있도록 하여 비용을 절감할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 비구컵 외경의 크기에 따라 선택된 규격화된 내경설계를 토대로 비구컵(100) 내경 설계가 이루어진다. The inner diameter selection step (S52) is a process of selecting the inner diameter of the acetabular cup 100 on the basis of the outer diameter of the acetabular cup 100 designed in the outer diameter design step (S51), in particular in the present invention to independently design the inner diameter of the acetabular cup By using a method of selecting a pre-standard inner diameter design according to the size of the acetabular cup outer diameter instead of the method, it is possible to reduce the design period as well as to use the ready-made bearing to reduce the cost. Accordingly, as shown in FIG. 10, the inner diameter design of the acetabular cup 100 is made based on a standardized inner diameter design selected according to the size of the outer diameter of the aspheric cup.

상기 나사공설계단계(S53)는 설계변수추출단계(S1)에서 추출한 골고정 나사위치(306)를 토대로 골고정 나사를 결합할 수 있는 나사공(101)을 설계하는 과정으로, 도 11에 도시된 바와 같이 설계환경의 설계평면을 중심으로 배치된 골고정 나사위치(306)와 비구컵(100) 중심을 연결하는 축을 생성하고, 이 축에 맞추어 비구컵(100)의 외경에 골고정 나사를 결합할 수 있는 나사공(101)을 설계하게 된다. The screw hole design step (S53) is a process of designing a screw hole 101 capable of engaging a bone fixation screw based on the bone fixation screw position 306 extracted in the design variable extraction step (S1), as shown in FIG. 11. As shown in FIG. 2, an axis connecting the center of the acetabular cup 100 and the bone fixation screw position 306 disposed around the design plane of the design environment is created, and the bone fixing screw is coupled to the outer diameter of the acetabular cup 100 according to the axis. The screw hole 101 can be designed.

상기 플랜지설계단계(S54)는 설계변수추출단계(S1)에서 추출한 플랜지고정 나사위치(307)를 토대로 비구컵(100)의 외경에서 돌출되는 플랜지(102)와 제2나사공(103)을 설계하는 과정으로, 본 발명에서는 특히 비구컵의 플랜지(102) 설계시 비구컵(100) 전체를 둘러싸는 단순한 형태의 플랜지를 설계하는 방식이 아닌 플랜지(102)를 비구부(비구컵) 주위의 뼈방향 별(즉, 장골(illium), 좌골(ischium), 치골(pubis)방향별)로 각각 별도의 플랜지(102)로 분리설계함으로써 재료절감은 물론 비구컵(100)의 시술시 방향을 용이하게 설정할 수 있도록 하여 시공성을 향상시킬 수 있게 하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 도 12에 도시된 바와 같이 비구부(비구컵) 주위의 각 뼈방향 별로(통상 3방향이 바람직함) 나사공을 묶어 별도의 플랜지(102)를 설계하고, 각 플랜지(102)에는 추출된 플랜지고정 나사위치(307)에 맞게 제2나사공(103)을 설계하게 된다. The flange design step (S54) is to design the flange 102 and the second screw hole 103 protruding from the outer diameter of the acetabular cup 100 based on the flange fixing screw position 307 extracted in the design variable extraction step (S1) As a process, in the present invention, especially when designing the flange 102 of the acetabular cup, the flange 102 is not a way of designing a simple flange that surrounds the entire acetabular cup 100. , Iliac (illium), sciatic (ischium), pubic (pubis) by separate design, each with a separate flange (102) to reduce the material, as well as to easily set the direction during the operation of the acetabular cup (100) It is characterized in that to be able to improve. Accordingly, as shown in FIG. 12, a separate flange 102 is designed by tying a screw hole for each bone direction around the acetabular portion (acetabular cup) (usually three directions are preferable), and each flange 102 is extracted. The second screw hole 103 is designed to fit the flange fixing screw position 307.

상기 골충전부위설계단계(S55)는 설계변수추출단계(S1)에서 추출한 골소실 부위 중심(308)과 반지름(309)을 토대로 골소실 부위에 결합할 골충전부위(104)를 설계하는 과정으로, 본 발명에 따른 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법은 환자 개개인에 맞는 비구컵을 제작하는 방식이므로 특히 비구부 내 골소실 부위가 있는 환자에 맞는 비구컵(100)을 제작할 시에 골소실 부위를 충전할 골충전부위(104)를 비구컵(100)에 함께 설계하여 제공할 수 있는데, 이때 도 13에 도시된 바와 같이 설계변수추출단계(S1)에서 추출한 골소실부위 중심(308)으로부터 반지름(309)만큼 이격되며 각각 대칭되게 획득한 2개의 반지름형성점(310, 2개의 반지름형성점은 각각 골소실부위 중심을 기준으로 대칭됨)과, 골소실 부위에서 가장 깊이 함입된 부위(가장 깊이 소실된 부위)인 끝점(311)을 연결하는 타원형태로 골충전부위(104)를 설계하고, 골소실 부위의 중심(308)과 설계환경의 중심(즉, 비구컵의 중심-이는 비구부의 중심과 일맥상통하게 됨)을 연결하는 축(X)을 토대로 하여 골충전부위(104)를 비구컵에 결합할 수 있도록 관통형성되는 골충전부위 결합공(105-도 14참조)을 비구컵(100)의 외경에 설계함으로써, 비구부 내 골소실 부위를 충전할 골충전부위(104)를 정확하게 설계하고 이를 비구컵(100)에 정확하게 결합(이 경우 통상 나사식 결합이 사용됨)시킬 수 있도록 하여 특히 비구부 내 골소실 부위가 있는 환자 개개인별 맞춤형 비구컵을 정확하고 신속하게 제작할 수 있게 된다. The bone filling site design step (S55) is a process of designing a bone filling site 104 to be coupled to the bone loss site based on the bone loss site center 308 and the radius 309 extracted in the design variable extraction step (S1). , The method for producing a custom-made acetabular cup for hip joint according to the present invention is a method for manufacturing acetabular cup for each patient, especially bone bone to fill the bone loss site during the production of acetabular cup 100 for patients with bone loss in the acetabular part. The filling part 104 may be designed and provided together with the acetabular cup 100, at which time, as shown in FIG. 13, a radius 309 is separated from the bone loss part center 308 extracted in the design variable extraction step S1. Two radial formation points (310, two radial formation points are symmetric with respect to the bone loss centers) and the deepest indentations (the deepest loss areas). Endpoint Design the bone filling site 104 in an elliptical shape connecting the (311), and the center of the bone loss site 308 and the center of the design environment (that is, the center of the acetabular cup-which is in line with the center of the acetabular zone). By designing the bone filling site engaging hole (105-FIG. 14) formed in the outer diameter of the acetabular cup 100 to allow the bone filling site 104 to be coupled to the acetabular cup based on the connecting axis X. Patients with bone loss sites, especially in the acetabular region, can be precisely designed to allow the bone filling site 104 to fill the bone loss site and to be precisely coupled to the acetabular cup 100 (in this case, typically a screwed joint is used). Personalized acetabular cups can be produced accurately and quickly.

이와 같은 비구컵설계단계(S5)를 거쳐 비구컵(100)의 설계가 완성된 모습은 도 14에 도시되어 있는 바와 같다.
The design of the acetabular cup 100 is completed through the acetabular cup designing step S5 as shown in FIG. 14.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Should be interpreted as belonging to the scope.

100: 비구컵 101: 나사공 102: 플랜지 103: 제2나사공
104: 골충전부위 105: 골충전부위 결합공
200: 베어링
301: 비구부 중심 302: 비구부 직경 303: 비구순
304: 기준평면 305: 법선벡터
306: 골고정 나사위치 307: 플랜지고정 나사위치
308: 골소실부위 중심 309: 골소실부위 반지름 310: 반지름형성점
311: 끝점
500: 설계평면
a: 골반 b: 대퇴골 c: 대퇴스템 c1: 대퇴골두DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Aspheric cup 101: Screw hole 102: Flange 103: 2nd screw hole
104: bone filling site 105: bone filling site binding hole
200: bearing
301: Aspheric center 302: Aspheric diameter 303: Ascending
304: reference plane 305: normal vector
306: rib fixing screw position 307: flange fixing screw position
308: center of bone loss site 309: radius of bone loss site 310: radius formation point
311: Endpoint
500: design plane
a: pelvis b: thigh c: thigh stem c1: thigh head

Claims (7)

삭제delete 환자의 골반 형상정보로부터 비구컵을 설계,제작하는데 필요한 설계변수를 추출하는 설계변수추출단계;
상기 설계변수추출단계에서 얻은 정보를 비구컵의 설계환경에 맞게 정렬시키는 전처리단계;
상기 설계변수추출단계에서 추출된 설계변수를 이용하여 환자에 맞는 비구컵을 설계하는 비구컵설계단계;를 포함하며,
상기 설계변수추출단계에서 추출하는 설계변수는 비구부의 곡면정보를 추출하여 산정한 비구부 중심과 직경; 비구부 주위 비구순 등선을 평면으로 보간한 기준평면; 상기 기준평면상에서 비구부 중심으로부터 해부학적으로 내측으로 향하는 법선벡터; 골밀도가 높고 골고정 나사를 깊이 고정할 수 있는 부위를 선정한 골고정 나사위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법. A design variable extraction step of extracting design variables necessary to design and manufacture an acetabular cup from the pelvic shape information of the patient;
A preprocessing step of aligning the information obtained in the design variable extraction step with the design environment of the acetabular cup;
An acetabular cup design step of designing an acetabular cup suitable for a patient using the design variable extracted in the design variable extraction step;
The design variable extracted in the design variable extraction step may include a center and a diameter of the aspherical portion calculated by extracting curved surface information; A reference plane which interpolates the aspherical isolating lines around the aspheric portion in a plane; A normal vector directed anatomically inward from the acetabular center on the reference plane; High bone density and bone fixation screw position for selecting the site that can be fixed to the bone fixation screw deeply; Custom-made acetabular cup manufacturing method comprising a. 제 2 항에 있어서, 상기 설계변수추출단계에서 추출하는 설계변수는
비구부 주위 각 뼈 방향으로 비구컵 플랜지를 고정할 수 있는 부위를 선정한 플랜지고정 나사위치; 비구부의 골이 소실된 부위의 위치와 크기를 산정한 골소실 부위 중심과 반지름;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법. The method of claim 2, wherein the design variable extracted in the design variable extraction step
A flange fixing screw position for selecting a portion capable of fixing the acetabular cup flange in the direction of each bone around the acetabular portion; Method for producing a custom-made acetabular cup for hip joints, characterized in that it further comprises; center and radius of bone loss site that calculated the position and size of the bone loss site. 제 2 항에 있어서, 상기 전처리단계는
상기 기준평면을 설계환경의 설계평면에 맞게 정렬하는 평면정렬단계와,
상기 비구부의 중심을 설계환경의 중심에 맞게 정렬하는 중심정렬단계와,
상기 법선벡터를 설계환경의 상측 방향에 맞게 정렬하는 방향정렬단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법. The method of claim 2, wherein the pretreatment step
A plane alignment step of aligning the reference plane with a design plane of a design environment;
A center alignment step of aligning the center of the aspheric part with the center of the design environment;
And a direction alignment step of aligning the normal vector to an upper direction of a design environment. 제 4 항에 있어서, 상기 비구컵설계단계는
상기 비구부 중심과 직경을 토대로 비구컵의 외경을 설계하는 외경설계단계와,
상기 외경설계단계에서 설계된 비구컵의 외경을 토대로 비구컵의 내경을 선택하는 내경선택단계와,
상기 골고정 나사위치를 토대로 골고정 나사를 결합할 수 있는 나사공을 설계하는 나사공설계단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법. The method of claim 4, wherein the acetabular cup design step
An outer diameter design step of designing an outer diameter of the acetabular cup based on the center and diameter of the acetab;
An inner diameter selection step of selecting an inner diameter of the acetabular cup based on the outer diameter of the acetabular cup designed in the outer diameter designing step;
Method for manufacturing a custom artificial hip joint, characterized in that it comprises a screw hole design step of designing a screw hole that can be coupled to the bone fixation screw based on the bone fixation screw position. 제 5 항에 있어서, 상기 비구컵설계단계는
설계변수추출단계에서 추출한 플랜지고정 나사위치를 토대로 비구컵의 외경에서 돌출되는 플랜지와 제2나사공을 설계하는 플랜지설계단계와,
설계변수추출단계에서 추출한 골소실 부위 중심과 반지름을 토대로 골소실 부위에 결합할 골충전부위를 설계하는 골충전부위설계단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법. The method of claim 5, wherein the acetabular cup design step
A flange design step of designing a flange and a second screw hole protruding from the outer diameter of the acetabular cup based on the flange fixing screw position extracted in the design variable extraction step;
A method for manufacturing an acetabular cup for a custom artificial hip joint, further comprising a bone filling site design step of designing a bone filling site to be coupled to the bone loss site based on the bone loss site center and radius extracted in the design variable extraction step. 제 6 항에 있어서,
상기 플랜지설계단계는 상기 플랜지를 비구부 주위의 뼈방향 별로 각각 별도의 플랜지로 분리하여 설계하고,
상기 골충전부위설계단계는 골소실 부위의 중심에서 반지름만큼 이격된 반지름형성점과 가장 깊이 소실된 부위의 끝점을 연결하는 타원형태의 골충전부위를 설계하며, 골소실 부위의 중심과 설계환경의 중심을 연결하는 축을 토대로 골충전부위를 비구컵에 결합할 수 있는 골충전부위 결합공을 설계하는 것을 특징으로 하는 주문형 인공 고관절용 비구컵 제작방법. The method according to claim 6,
The flange design step is designed to separate the flange into a separate flange for each bone direction around the aspherical part,
The bone filling site design step is to design an elliptical bone filling site that connects the radius forming point spaced apart from the center of the bone loss site by the radius and the end point of the deepest missing area, and the center of the bone loss site and the design environment. A method for producing a custom-made acetabular cup for hip joints, characterized in that for designing a bone filling site coupling hole that can couple the bone filling site to the acetabular cup based on the axis connecting the center.
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