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KR20230068473A - Insertion guidance system for locking screw and locking screw guidance method using the same, and a computer-readable storage medium - Google Patents

Insertion guidance system for locking screw and locking screw guidance method using the same, and a computer-readable storage medium Download PDF

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KR20230068473A
KR20230068473A KR1020210153929A KR20210153929A KR20230068473A KR 20230068473 A KR20230068473 A KR 20230068473A KR 1020210153929 A KR1020210153929 A KR 1020210153929A KR 20210153929 A KR20210153929 A KR 20210153929A KR 20230068473 A KR20230068473 A KR 20230068473A
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screw
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이창준
장승연
손은혜
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주식회사 엔가든
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Abstract

본 발명은 C-arm을 이용한 정형외과 임플란트 수술 시, 잠금나사의 삽입위치를 가이드하는 잠금나사 삽입 유도시스템에 있어서, 환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 영상정보를 생성하는 방사선 투시 영상 장치(C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm); 인공지능을 기반으로 상기 C-arm으로부터 수신한 영상정보로부터 상기 잠금나사가 삽입될 목표정보를 생성하는 위치 추정 장치 및 상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 상기 잠금나사의 체내 삽입을 가이드하는 입체정위기를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템을 제공할 수 있다.The present invention is a locking screw insertion guidance system for guiding the insertion position of a locking screw during orthopedic implant surgery using a C-arm, a radioscopic imaging device that checks a patient's condition and generates image information to support a surgical plan. (C-arm fluoroscopy, hereinafter C-arm); A position estimating device that generates target information for inserting the locking screw from image information received from the C-arm based on artificial intelligence, and a three-dimensional device that receives target information from the position estimating device and guides the insertion of the locking screw into the body. It is possible to provide a locking screw insertion guide system including a positioner.

Description

잠금나사 삽입 유도시스템, 이를 이용한 유도방법 및 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능매체{Insertion guidance system for locking screw and locking screw guidance method using the same, and a computer-readable storage medium}Insertion guidance system for locking screw and locking screw guidance method using the same, and a computer-readable storage medium on which a computer program for providing the same is recorded

본 발명은 잠금나사 삽입 유도시스템, 이를 이용한 유도방법 및 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능매체에 관한 것으로서, 정형외과 임플란트 수술 시, 입체정위기를 이용하여 환부를 고정시키고 잠금나사 삽입위치에 잠금나사가 정확하게 위치하여 삽입될 수 있도록 가이드하는 잠금나사 삽입 유도시스템, 이를 이용한 유도방법 및 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능매체에 관한 것이다.The present invention relates to a locking screw insertion guide system, a guide method using the same, and a computer-readable medium on which a computer program for providing the same is recorded. It relates to a locking screw insertion guidance system for guiding a locking screw to be accurately positioned and inserted into an insertion position, an induction method using the same, and a computer-readable medium on which a computer program for providing the same is recorded.

일반적으로 정형외과적 손상 및 질병 치료를 위해 보철 임플란트(prosthetic implant)가 사용되어 왔다. In general, prosthetic implants have been used for the treatment of orthopedic injuries and diseases.

뼈의 상처는 재생될 수 있으나, 정형외과적 손상은 치료에 상당한 시간이 소요되고, 이 동안 뼈는 생리적 하중(physiologic loads)을 지탱할 수 없다. 인접한 뼈 부분들(bony portions)은 이들 사이의 임플란트 및/또는 상기 뼈 부분들을 따라 위치되는 임플란트에 의해 안정화될 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. Bone wounds can be regenerated, but orthopedic injuries take a considerable amount of time to heal, during which bones cannot support physiologic loads. It is well known that adjacent bony portions can be stabilized by implants between them and/or implants positioned along the bony portions.

다양한 정형외과용 임플란트 장치(orthopedic implant device)는 환자의 척추 및 기타의 뼈 또는 관절에 구조적인 지지력(structural support)을 제공하도록 설계되는 것으로 알려져 있다. It is known that various orthopedic implant devices are designed to provide structural support to a patient's spine and other bones or joints.

이처럼 임플란트는 뼈 부분들간의 운동을 방지하기 위하여 단단하거나, 안정화 효과를 제공하면서도 상기 뼈 부분들 사이의 최소한의 제한된 운동을 허용하도록 유연할 수 있다. As such, the implant may be rigid to prevent motion between the bone parts, or flexible to allow minimally limited motion between the bone parts while providing a stabilizing effect.

또한, 핀, 나사 및 메쉬(mesh)는 뼈의 치유 및 재생 기간 동안 손상된 뼈의 기계적 기능들을 대체하는 장치들에 자주 사용되고 있다.Also, pins, screws, and meshes are frequently used in devices that replace mechanical functions of damaged bone during bone healing and regeneration.

한편, 상기와 같은 임플란트나 핀, 나사 및 메쉬 등은 손상된 뼈에 대해 양호한 결과를 보장하기 위하여 수술 위치에 정확하게 위치한 상태에서 고정되도록 하는 것이 중요하다.On the other hand, it is important to ensure that the implants, pins, screws, meshes, etc. as described above are accurately positioned and fixed at the surgical site in order to ensure good results for damaged bones.

이에 따라, 임플란트나 핀, 나사 및 메쉬 등이 삽입되어야 할 위치에 정확하게 위치하도록 가이드하는 장치가 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for a device for guiding implants, pins, screws, meshes, etc., to be accurately positioned at a position to be inserted.

선행기술로는 대한민국 공개특허 제10-2019-0007693호 "골절 교정을 위한 내비게이션 장치 및 방법"이 있다.Prior art includes Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0007693 "Navigation device and method for fracture correction".

상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 잠금나사 삽입 유도시스템, 이를 이용한 유도방법 및 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능매체에 관한 것으로서, 정형외과 임플란트 수술 시, 입체정위기를 이용하여 환부를 고정시키고 잠금나사 삽입위치에 잠금나사가 정확하게 위치하여 삽입될 수 있도록 가이드하는 잠금나사 삽입 유도시스템, 이를 이용한 유도방법 및 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능매체를 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention relates to a locking screw insertion guide system, a guide method using the same, and a computer-readable medium on which a computer program for providing the same is recorded, and provides a stereotaxic position during orthopedic implant surgery. Provides a locking screw insertion guide system that fixes the affected area and guides the locking screw to be accurately positioned and inserted at the locking screw insertion position, an induction method using the same, and a computer-readable medium on which a computer program for providing the same is recorded want to do

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, C-arm을 이용한 정형외과 임플란트 수술 시, 잠금나사의 삽입위치를 가이드하는 잠금나사 삽입 유도시스템에 있어서, 환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 영상정보를 생성하는 방사선 투시 영상 장치(C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm); 인공지능을 기반으로 상기 C-arm으로부터 수신한 영상정보로부터 상기 잠금나사가 삽입될 목표정보를 생성하는 위치 추정 장치 및 상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 상기 잠금나사의 체내 삽입을 가이드하는 입체정위기를 포함할 수 있다.In order to solve the above problems, in the locking screw insertion guide system for guiding the insertion position of the locking screw during orthopedic implant surgery using a C-arm, image information is used to check the patient's condition and support the surgical plan. A radiographic imaging device that generates (C-arm fluoroscopy, hereinafter C-arm); A position estimating device that generates target information for inserting the locking screw from image information received from the C-arm based on artificial intelligence, and a three-dimensional device that receives target information from the position estimating device and guides the insertion of the locking screw into the body. It may include a positioning machine.

또한, 상기 입체정위기는, 환부에 장착되도록 링 형태로 형성되되, 일측이 개폐되도록 형성되고, 서로 마주보며 위치한 한 쌍의 몸체부; 상기 한 쌍의 몸체부가 연결되도록 형성되어 상기 삽입위치에 대해 수평방향으로 가이드하는 눈금자; 상기 한 쌍의 몸체부 사이에 배치되되, 양측 끝단에 전후방향으로 상기 눈금자가 관통하면서 체결되고, 상기 삽입위치에 대해 수평 및 수직방향을 조정하는 조정기; C-arm을 통해 촬영이 가능하도록 형성되며, 상기 몸체부 하측의 내측 방향에 위치하여 상기 몸체부와 결합되는 마커 및 상기 조정기에 형성되며, 상기 잠금나사의 삽입위치를 파악하도록 구비되어 센서정보를 생성하는 센서부를 포함할 수 있다.In addition, the stereotaxic unit is formed in a ring shape to be mounted on the affected area, one side is formed to be opened and closed, and a pair of body parts facing each other; a ruler formed to connect the pair of body parts to guide the insertion position in a horizontal direction; an adjuster disposed between the pair of body parts, fastened while passing through the ruler in the front-back direction at both ends, and adjusting the horizontal and vertical directions with respect to the insertion position; It is formed to enable shooting through the C-arm, and is formed on the marker and the adjuster located on the inner side of the lower side of the body and coupled to the body, and is provided to grasp the insertion position of the locking screw and transmits sensor information. It may include a sensor unit that generates.

또한, 상기 마커는, 사각형태로 상기 몸체부의 바닥면에 입출이 가능하도록 형성되고, 상기 영상정보로부터 상기 마커의 공간 위치정보를 보정하여 생성하기 위해 행렬로 배열된 다수개의 베어링볼을 포함할 수 있다.In addition, the marker may include a plurality of bearing balls arranged in a matrix to be formed in a rectangular shape so as to be able to enter and exit the bottom surface of the body, and to correct and generate spatial position information of the marker from the image information. there is.

또한, 상기 위치 추정 장치는, 사전에 수집한 C-arm영상 상에 나사 구멍의 위치와 형태를 포함하는 나사정보를 학습하고, 상기 잠금나사가 상기 나사구멍에 삽입되는 조건을 나타내도록 마련되는 나사구멍정보에 대해 상기 나사정보에 매칭되는 상기 나사구멍정보를 검출하는 나사구멍정보 검출부; 상기 잠금나사가 삽입되어야 할 나사구멍에 대해 상기 나사구멍정보를 적용하여 상기 나사구멍의 위치 및 방향에 대한 나사구멍 공간정보를 생성하는 나사구멍정보 분석부; 카메라 캘리브레이션 장비를 서로 다른 위치와 각도에서 촬영하여 카메라정보를 생성하고, 상기 카메라정보 분석을 통해 렌즈 주점, 초점거리, 비대칭계수 및 왜곡계수에 대한 정보를 포함하는 카메라분석정보를 산출하는 카메라정보 분석부; 상기 마커의 공간 위치 정보를 기반으로, CNN모델을 적용하여 상기 나사구멍 공간정보 및 상기 카메라분석정보를 바탕으로 상기 목표정보를 생성하는 정합부 및 상기 센서부로부터 센서정보를 수신하여 상기 목표정보와 상기 잠금나사의 삽입위치가 일치하는 지 여부를 판단하여 판단정보를 생성하는 판단부를 포함할 수 있다.In addition, the position estimating device learns screw information including the position and shape of the screw hole on the C-arm image collected in advance, and is provided to indicate the condition in which the lock screw is inserted into the screw hole. a screw hole information detection unit that detects the screw hole information matching the screw information with respect to hole information; a screw hole information analyzer configured to apply the screw hole information to a screw hole into which the locking screw is to be inserted and generate screw hole spatial information about the location and direction of the screw hole; Camera information analysis that generates camera information by shooting camera calibration equipment at different positions and angles, and calculates camera analysis information including information on the lens principal point, focal length, asymmetry coefficient, and distortion coefficient through the analysis of the camera information wealth; Based on the spatial position information of the marker, a matching unit that generates the target information based on the screw hole spatial information and the camera analysis information by applying a CNN model and receives sensor information from the sensor unit to obtain the target information and It may include a determination unit for generating determination information by determining whether the insertion positions of the locking screws coincide.

또한, 상기 조정기는, 아크 형태로 형성되어 상기 눈금자가 관통하도록 형성된 관통홀을 포함하는 조정기 프레임; 상기 조정기 프레임의 길이방향을 따라 형성된 방향조절부; 상기 조정기 프레임 일측 끝단의 외면에 형성되어 상기 삽입위치의 좌표값을 표시하는 표시부 및 상기 조정기 프레임 일측 끝단의 측면에 형성되어 상기 조정기의 상기 좌표값을 미세하게 조정할 수 있는 미세조정부를 포함할 수 있다.In addition, the adjuster may include an adjuster frame formed in an arc shape and including a through hole through which the ruler passes; a direction control unit formed along the longitudinal direction of the adjuster frame; A display unit formed on an outer surface of one end of the adjuster frame to display coordinate values of the insertion position and a fine adjustment unit formed on a side surface of one end of the adjuster frame to finely adjust the coordinate values of the adjuster may be included. .

또한, 상기 방향조절부는, 상기 조정기 프레임의 길이방향을 따라 형성되되, 수직방향으로 관통되어 형성된 가이드홀; 상기 가이드홀의 전후면에 각각 내측 방향으로 형성된 이동홈 및 상기 이동홈에 삽입되어 상기 가이드홀을 따라 이동하여 수직방향의 위치를 조절하는 이동부재를 포함할 수 있다.In addition, the direction adjusting unit, doedoe formed along the longitudinal direction of the adjuster frame, through the guide hole formed in the vertical direction; It may include a movable groove formed on the front and rear surfaces of the guide hole in an inward direction, respectively, and a movable member inserted into the movable groove and moved along the guide hole to adjust a position in a vertical direction.

또한, 상기 이동부재는, 상기 이동홈을 따라 이동할 수 있도록 곡률이 형성된 사각판 형태 형성된 이동판; 상기 이동판 중앙에 볼 형태로 형성되어 상기 삽입위치에 따른 각도 조절이 이루어지는 각도조절부재 및 상기 삽입위치에 상기 잠금나사를 삽입할 수 있도록 상기 각도조절부재 중앙을 관통하여 형성된 삽입홀을 포함할 수 있다.In addition, the movable member may include a movable plate formed in a rectangular plate shape having a curvature so as to be movable along the movable groove; It may include an angle adjustment member formed in a ball shape at the center of the moving plate and adjusting an angle according to the insertion position, and an insertion hole formed through the center of the angle adjustment member to insert the locking screw into the insertion position. there is.

또한, 상기 센서부는, 각도센서, 거리센서 및 깊이센서를 포함하여, 상기 잠금나사의 삽입위치에 대한 각도정보, 거리정보 및 깊이정보를 포함하는 센서정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.The sensor unit may include an angle sensor, a distance sensor, and a depth sensor to generate sensor information including angle information, distance information, and depth information about the insertion position of the locking screw.

또한, 상기 표시부는, 상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 삽입위치에 대한 좌표값을 표시하는 디스플레이 및 상기 위치 추정 장치로부터 판단정보를 수신하여 발광을 통해 알림을 제공하는 알림부를 포함할 수 있다.In addition, the display unit may include a display for receiving target information from the location estimating device and displaying a coordinate value for an insertion position, and a notification unit for receiving determination information from the location estimating device and providing a notification through light emission. .

또한, 상기 알림부는, 상기 목표정보와 상기 삽입위치에 따른 상기 삽입홀의 수평 위치가 일치할 경우 표시하는 수평 알림부; 상기 목표정보와 상기 삽입위치에 따른 상기 삽입홀의 수직 위치가 일치할 경우 표시하는 수직 알림부 및 상기 목표정보와 상기 삽입홀의 각도가 일치할 경우 표시하는 각도 알림부를 포함할 수 있다.In addition, the notification unit, a horizontal notification unit for displaying when the target information and the horizontal position of the insertion hole according to the insertion position coincide; It may include a vertical notification unit that displays when the target information and the vertical position of the insertion hole according to the insertion position match, and an angle notification unit that displays when the target information and the angle of the insertion hole match.

또한, 환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 영상정보를 생성하는 방사선 투시 영상 장치(C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm); 인공지능을 기반으로 상기 C-arm으로부터 수신한 영상정보로부터 잠금나사가 삽입될 목표정보를 생성하는 위치 추정 장치 및 상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 상기 잠금나사의 체내 삽입을 가이드하는 입체정위기를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템에서, 잠금나사 삽입유도 방법은, 환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 하는 방사선 투시 영상 장치(C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm)를 통해 영상정보를 생성하는 영상정보 생성단계; 인공지능을 기반으로 상기 C-arm으로부터 수신한 영상정보로부터 상기 잠금나사가 삽입될 목표정보를 생성하는 목표정보 생성단계 및 상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 상기 잠금나사의 체내 삽입을 가이드하는 가이드단계를 포함할 수 있다. In addition, a radioscopic imaging device (C-arm fluoroscopy, hereinafter referred to as C-arm) for generating image information to check a patient's condition and support a surgical plan; Based on artificial intelligence, a position estimation device that generates target information for inserting the locking screw from the image information received from the C-arm, and a stereoscopic device that receives target information from the position estimation device and guides the insertion of the locking screw into the body. In the locking screw insertion guidance system that includes the crisis, the locking screw insertion guidance method uses image information through C-arm fluoroscopy (hereinafter referred to as C-arm) to confirm the patient's condition and support surgical planning. generating image information; A target information generation step of generating target information to insert the locking screw from image information received from the C-arm based on artificial intelligence, and receiving target information from the position estimation device to guide insertion of the locking screw into the body Guide steps may be included.

또한, 상기 목표정보 생성단계는, 사전에 수집한 C-arm영상 상에 나사 구멍의 위치와 형태를 포함하는 나사정보를 학습하고, 상기 잠금나사가 상기 나사구멍에 삽입되는 조건을 나타내도록 마련되는 나사구멍정보에 대해 상기 나사정보에 매칭되는 상기 나사구멍정보를 검출하는 나사구멍정보 검출단계; 상기 잠금나사가 삽입되어야 할 나사구멍에 대해 상기 나사구멍정보를 적용하여 상기 나사구멍의 위치 및 방향에 대한 나사구멍 공간정보를 생성하는 나사구멍정보 분석단계; 카메라 캘리브레이션 장비를 서로 다른 위치와 각도에서 촬영하여 카메라정보를 생성하고, 상기 카메라정보 분석을 통해 렌즈 주점, 초점거리, 비대칭계수 및 왜곡계수에 대한 정보를 포함하는 카메라분석정보를 산출하는 카메라정보 분석단계; 마커의 공간 위치 정보를 기반으로, CNN모델을 적용하여 상기 나사구멍 공간정보 및 상기 카메라분석정보를 바탕으로 상기 목표정보를 생성하는 정합단계 및 상기 센서부로부터 센서정보를 수신하여 상기 목표정보와 상기 잠금나사의 삽입위치가 일치하는 지 여부를 판단하여 판단정보를 생성하는 판단단계를 포함할 수 있다.In addition, the target information generation step is provided to learn screw information including the position and shape of the screw hole on the C-arm image collected in advance, and to indicate the condition in which the lock screw is inserted into the screw hole A screw hole information detection step of detecting the screw hole information matching the screw hole information with respect to the screw hole information; a screw hole information analysis step of applying the screw hole information to a screw hole into which the locking screw is to be inserted to generate screw hole spatial information about the location and direction of the screw hole; Camera information analysis that generates camera information by shooting camera calibration equipment at different positions and angles, and calculates camera analysis information including information on the lens principal point, focal length, asymmetry coefficient, and distortion coefficient through the analysis of the camera information step; A matching step of generating the target information based on the screw hole spatial information and the camera analysis information by applying a CNN model based on the spatial position information of the marker, and receiving sensor information from the sensor unit to obtain the target information and the target information. A determination step of generating determination information by determining whether the insertion positions of the locking screws coincide may be included.

또한, 본 발명의 실시예에 따라 잠금나사 삽입 유도방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a computer-readable recording medium on which a computer program for performing a method for inducing insertion of a locking screw is recorded.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 잠금나사 삽입 유도시스템, 이를 이용한 유도방법 및 이를 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능매체는 환부를 고정시키고, 삽입위치에 잠금나사가 정확하게 위치하도록 가이드함으로써, 보다 안전하고 정확하게 수술할 수 있는 효과가 있다.The locking screw insertion guidance system according to an embodiment of the present invention, the induction method using the same, and the computer-readable medium on which the computer program for providing the same is recorded to fix the affected area and to accurately position the locking screw at the insertion position. By guiding, there is an effect that can operate more safely and accurately.

또한, 본 발명에 따른 잠금나사 삽입 유도시스템은 잠금나사를 정밀하고 신속하게 위치시킬 수 있으므로 삽입위치에 대한 조정기의 세팅 시간을 단축시켜 궁극적으로 수술시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the locking screw insertion guidance system according to the present invention can accurately and quickly position the locking screw, the setting time of the adjuster for the insertion position can be shortened, ultimately reducing the operation time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잠금나사 삽입 유도시스템의 블록도.
도 2은 도 1의 위치 추정 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 도 1의 입체정위기의 모습을 도시한 사시도.
도 4는 도 1의 입체정위기의 삽입홀에 잠금나사가 체결된 삽입도구가 삽입된 모습을 도시한 사시도.
도 5는 도 1의 입체정위기의 몸체부를 도시한 사시도.
도 6의 (a), (b)는 도 5의 개폐부가 개폐되는 모습을 도시한 사시도.
도 7의 (a), (b)는 도 5의 고정부가 동작하는 모습을 도시한 예시도.
도 8의 (a) 내지 (c)는 도 1의 입체정위기의 서로 다른 길이를 가지는 눈금자를 도시한 사시도.
도 9의 (a), (b)는 도 1의 입체정위기의 조정기의 이동부재가 이동하는 모습을 도시한 사시도.
도 10은 도 1의 입체정위기의 마커를 도시한 사시도.
도 11의 (a), (b)는 각각 도5의 몸체부에 마커가 설치 및 분리된 모습을 도시한 사시도.
도 12의 (a) 내지 (e)는 도 1의 입체정위기의 체결순서를 도시한 예시도.
도 13은 도 1의 입체정위기가 다리에 적용된 모습을 도시한 예시도.
도 14은 본 발명의 실시예에 따른 잠금나사 삽입 유도방법의 흐름도
1 is a block diagram of a locking screw insertion guide system according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the location estimation device of Figure 1;
Figure 3 is a perspective view showing the appearance of the stereotaxic device of Figure 1;
4 is a perspective view showing a state in which an insertion tool fastened with a locking screw is inserted into an insertion hole of the stereotaxic device of FIG. 1;
Figure 5 is a perspective view showing a body portion of the stereotaxic unit of Figure 1;
Figures 6 (a), (b) is a perspective view showing a state in which the opening and closing portion of Figure 5 is opened and closed.
Figures 7 (a), (b) is an exemplary view showing how the fixing unit of Figure 5 operates.
8 (a) to (c) are perspective views showing rulers having different lengths of the stereotaxic device of FIG. 1;
Figures 9 (a), (b) is a perspective view showing a state in which the moving member of the regulator of the stereotaxic positioner of Figure 1 moves.
10 is a perspective view showing a marker of the stereotaxic apparatus of FIG. 1;
Figure 11 (a), (b) is a perspective view showing a state in which the marker is installed and separated on the body of Figure 5, respectively.
Figures 12 (a) to (e) are exemplary views showing the fastening sequence of the stereotaxic unit of Figure 1.
13 is an exemplary view showing a state in which the stereotaxic device of FIG. 1 is applied to a leg;
14 is a flowchart of a method for inducing insertion of a locking screw according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to specific embodiments, and various transformations may be applied and various embodiments may be applied. In addition, the content described below should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, terms such as first and second are terms used to describe various components, and are not limited in meaning per se, and are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numbers used throughout this specification indicate like elements.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "include", "include" or "have" described below are intended to designate that features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist. should be construed, and understood not to preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 14를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 14 attached.

본 발명의 실시예에 따른 잠금나사 삽입 유도시스템은 C-arm을 이용한 정형외과 임플란트 수술 시, 환부를 고정시키고 체내 삽입하는 잠금나사(S)를 삽입위치에 정확하게 위치하도록 가이드 하는 시스템이다.The locking screw insertion guidance system according to an embodiment of the present invention is a system for fixing an affected area and guiding a locking screw (S) to be inserted into the body to be accurately positioned at the insertion position during orthopedic implant surgery using a C-arm.

여기서, 정형외과 임플란트는 골반부, 무릎, 어깨, 팔꿈치, 척추 등 신체의 관절을 대체하는 데 사용되는 다양한 인공 장치를 일컫는 용어이며, 삽입위치는 환부에 잠금나사(S)가 체내에 삽입되는 바람직한 위치를 지칭할 수 있다.Here, orthopedic implant is a term referring to various artificial devices used to replace joints of the body, such as the pelvis, knee, shoulder, elbow, and spine, and the insertion position is a preferred position in which the locking screw (S) is inserted into the body at the affected part. can refer to

본 발명에서는 환부를 다리로 한정하여 설명하지만, 이에 한정하지 않고 정형외과 임플란트 수술이 필요한 모든 수술 부위에 적용될 수 있다.In the present invention, the affected part is limited to the leg, but is not limited thereto and can be applied to all surgical areas requiring orthopedic implant surgery.

본 발명에서는 편의를 위해 입체정위기(3)를 이용하여 체내 삽입하는 재료를 잠금나사(S)로 한정하여 설명하지만, 잠금나사(S)뿐만 아니라, 핀 등 임플란트를 고정하거나 손상된 뼈를 고정하기 위해 사용되는 모든 재료를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. In the present invention, for convenience, the material to be inserted into the body using the stereotaxic device 3 is limited to the locking screw (S), but not only the locking screw (S), but also for fixing implants such as pins or fixing damaged bones It may include all materials used for, but is not limited thereto.

본 발명의 설명에 앞서, 도 3을 참조하면, 도면에 도시된 입체정위기(3)의 방향에 있어서, X축 방향을 정면, Y축 방향을 측면 및 Z축 방향을 상면으로 지칭하여 설명하고자 한다.Prior to the description of the present invention, referring to FIG. 3, in the direction of the stereotaxic device 3 shown in the drawing, the X-axis direction is referred to as the front, the Y-axis direction as the side surface, and the Z-axis direction as the top surface. do.

도 1 내지 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잠금나사 삽입 유도시스템은 방사선 투시 영상 장치 (C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm)(1), 위치 추정 장치(2) 및 입체정위기(3)를 포함할 수 있다.1 to 13, a locking screw insertion guidance system according to an embodiment of the present invention includes a radioscopic imaging device (C-arm fluoroscopy, hereinafter C-arm) 1, a localization device 2, and a stereotaxic device. (3) may be included.

먼저, C-arm(1)은 이동형 방사선 투시 영상 장치로, 환부를 촬영하여 뼈의 상태를 확인하고 절골, 변경 교정 등의 수술 계획을 수립하도록 하는 것으로, 방사선 투시 영상인 영상정보를 생성할 수 있다. 이러한, C-arm(1)은 영상정보를 통해 환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 할 수 있다.First, the C-arm (1) is a mobile radioscopic imaging device that photographs the affected area to check the condition of the bone and establishes a surgical plan such as osteotomy and alteration correction. It can generate image information, which is a radioscopic image. there is. Such C-arm(1) can check the condition of the patient through image information and support the surgical plan.

위치 추정 장치(2)는 인공지능을 기반으로 C-arm(1)으로부터 수신한 영상정보를 이용하여 잠금나사(S)가 삽입될 목표정보를 생성할 수 있다. The position estimating device 2 may generate target information into which the locking screw S is to be inserted using image information received from the C-arm 1 based on artificial intelligence.

보다 구체적으로, 위치 추정 장치(2)는 목표정보를 생성하기 위해 나사구멍정보 검출부(21), 나사구멍정보 분석부(22), 카메라정보 분석부(23), 정합부(24) 및 판단부(25)를 포함할 수 있다.More specifically, the position estimation device 2 includes a screw hole information detection unit 21, a screw hole information analysis unit 22, a camera information analysis unit 23, a matching unit 24, and a determination unit to generate target information. (25) may be included.

먼저, 나사구멍정보 검출부(21)는 사전에 수집한 C-arm영상 상에 나사 구멍의 위치와 형태를 포함하는 나사정보를 기반으로 잠금나사(S)가 나사구멍에 삽입되는 조건을 나타내도록 마련되는 나사구멍정보에 대해 나사정보가 매칭되는 나사구멍정보를 검출할 수 있다.First, the screw hole information detection unit 21 is prepared to indicate the conditions for the locking screw S to be inserted into the screw hole based on the screw information including the position and shape of the screw hole on the previously collected C-arm image. It is possible to detect screw hole information matching the screw hole information with respect to the screw hole information.

이때, 나사정보는 인공지능 Mask R-CNN을 기반으로 C-arm 영상에서 나사 구멍이 속한 영역의 이미지를 데이터로 추출한 것을 의미할 수 있다.At this time, the screw information may mean that an image of a region to which a screw hole belongs is extracted as data from a C-arm image based on artificial intelligence Mask R-CNN.

예를 들어, 나사구멍정보 검출부(21)는 나사정보가 1024*1024 Pixel로 나타나는 경우에, Mask R-CNN에 기초하여 4096*4096 Pixel로 나타나는 나사정보로 대체할 수 있다.For example, the screw hole information detection unit 21 may replace the screw information with 4096*4096 pixels based on Mask R-CNN when the screw information is represented by 1024*1024 pixels.

나사구멍정보 분석부(22)는 잠금나사(S)가 삽입되어야 할 나사구멍에 대해 나사구멍정보 검출부(21)를 통해 검출된 나사구멍정보를 적용하여 나사구멍의 위치 및 방향에 대한 나사구멍 공간정보를 생성할 수 있다.The screw hole information analysis unit 22 applies the screw hole information detected through the screw hole information detection unit 21 to the screw hole into which the locking screw S is to be inserted, and the screw hole space for the location and direction of the screw hole. information can be generated.

이때, 나사구멍정보 분석부(22)는 알고리즘을 활용하여 나사구멍의 삽입 위치와 방향을 분석할 수 있다.At this time, the screw hole information analysis unit 22 may analyze the insertion position and direction of the screw hole by utilizing an algorithm.

보다 구체적으로, 나사구멍정보 분석부(22)는 타원 형상으로 검출된 복수개의 나사정보, 즉 나사구멍에 대해, 각각의 나사구멍 단축의 연장선을 설정할 수 있다. 이후, 나사구멍정보 분석부(22)는 복수개의 연장선의 교점과 초점을 연결하여 나사구멍에 대해 수직으로 나타나는 벡터 값을 산출할 수 있다. 이때, 나사구멍에 대해 수직으로 나타나는 벡터 값은 초점과 교점의 위치 차이로 나타날 수 있다.More specifically, the screw hole information analysis unit 22 may set an extension line of a minor axis of each screw hole for a plurality of screw information, that is, a screw hole detected in an elliptical shape. Thereafter, the screw hole information analysis unit 22 may calculate a vector value appearing perpendicular to the screw hole by connecting the intersection and the focal point of the plurality of extension lines. At this time, a vector value appearing perpendicular to the screw hole may appear as a positional difference between the focal point and the intersection point.

또한, 나사구멍정보 분석부(22)는 초점과 검출된 복수개의 나사구멍의 중심 점에 따른 평면의 법선 벡터를 산출할 수 있으며, 나사구멍에 대해 수직으로 나타나는 벡터 값과 법선 벡터을 이용하여 나사구멍의 중심 점을 연결하는 벡터 값을 산출할 수 있다.In addition, the screw hole information analysis unit 22 may calculate the normal vector of the plane according to the center point of the focal point and the plurality of detected screw holes, and use the normal vector and the vector value perpendicular to the screw hole to calculate the screw hole. A vector value connecting the center points of can be calculated.

이에, 나사구멍정보 분석부(22)는 초점과 나사구멍의 중심 점을 연결하는 벡터 값에 의해 생성되는 삼각형으로부터 각각의 나사구멍 측의 각도를 산출하여 나사구멍의 방향을 파악할 수 있다.Accordingly, the screw hole information analysis unit 22 may determine the direction of the screw hole by calculating the angle of each screw hole from the triangle generated by the vector value connecting the focal point and the center point of the screw hole.

또한, 나사구멍정보 분석부(22)는 공지된 삼각 함수 또는 공지된 삼각형의 특성을 이용하여 초점으로부터 각각의 나사구멍까지의 거리를 산출하여 나사구멍의 위치를 파악할 수 있다.In addition, the screw hole information analysis unit 22 may determine the position of the screw hole by calculating the distance from the focal point to each screw hole using a known trigonometric function or a known triangular characteristic.

이에 따라, 나사구멍정보 분석부(22)는 상기와 같은 알고리즘을 통해 나사구멍의 위치 및 방향에 대한 나사구멍 공간정보를 생성할 수 있다.Accordingly, the screw hole information analysis unit 22 may generate screw hole spatial information about the position and direction of the screw hole through the algorithm described above.

카메라정보 분석부(23)는 장비를 서로 다른 위치와 각도에서 촬영하여 카메라정보를 생성하고, 카메라정보 분석을 통해 렌즈 주점, 초점거리, 비대칭계수 및 왜곡계수에 대한 정보를 포함하는 카메라분석정보를 산출할 수 있다.The camera information analysis unit 23 generates camera information by photographing the equipment at different positions and angles, and analyzes the camera information to obtain camera analysis information including information on the lens principal point, focal length, asymmetry coefficient, and distortion coefficient. can be calculated

보다 구체적으로, 카메라정보 분석부(23)는 카메라 캘리브레이션 장비를 다양한 초점거리로 설정하여 각 초점 거리별로 다양한 각도와 거리에 배치하여 100 내지 200장씩 촬영하여 데이터인 카메라 정보를 확보할 수 있다. 이후, 카메라정보 분석부(23)는 카메라 정보를 분석하여, 렌즈 주점, 초점거리, 비대칭계수 및 왜곡계수에 대한 정보를 포함하는 카메라분석정보를 도출할 수 있다.More specifically, the camera information analysis unit 23 may set the camera calibration equipment to various focal lengths, place it at various angles and distances for each focal length, and take 100 to 200 shots to secure camera information, which is data. Thereafter, the camera information analyzer 23 may analyze the camera information to derive camera analysis information including information about the principal point of the lens, the focal length, the asymmetry coefficient, and the distortion coefficient.

정합부(24)는 마커(33)가 포함된 영상정보를 수신하여, 마커(33)을 기반으로 공간 위치 정보를 생성하고, 생성된 공간 위치 정보에 CNN모델을 적용하여 나사구멍 공간정보 및 초점거리 정보를 바탕으로 상기 목표정보를 생성할 수 있다.The matching unit 24 receives image information including the marker 33, generates spatial position information based on the marker 33, and applies a CNN model to the generated spatial position information to obtain screw hole spatial information and focus. The target information may be generated based on the distance information.

여기서, 마커(33)은 입체정위기(3)의 구성으로, 자세한 설명은 하기에서 입체정위기(3)에 대한 설명과 함께 하기로 한다.Here, the marker 33 is a configuration of the stereotaxic device 3, and a detailed description will be given along with the description of the stereotaxic device 3 below.

먼저, 정합부(24)는 마커(33)가 포함된 영상정보로부터 마커(33)를 검출할 수 있다. 이후, 마커(33)을 기반으로 마커(33)에 대한 가상의 공간 위치 정보를 생성할 수 있으며, 이는 3D 모델링 된 가이드정보일 수 있다. 이때, 마커(33)은 입체정위기(3)을 기준으로 마커(33)에 대한 위치와 방향을 설정하고 보정하여 정확한 공간 위치 정보가 도출되도록 할 수 있다.First, the matching unit 24 may detect the marker 33 from image information including the marker 33 . Then, based on the marker 33, virtual spatial location information for the marker 33 may be generated, which may be 3D modeled guide information. At this time, the position and direction of the marker 33 based on the stereotaxic device 3 may be set and corrected so that accurate spatial position information may be derived.

이에, 정합부(24)는 공간 위치 정보를 기초로 나사구멍 공간정보 및 초점거리 정보를 기반으로 분석하여 잠금 나사가 삽입되어야 할 목표정보를 생성할 수 있다.Accordingly, the matching unit 24 may generate target information into which the locking screw should be inserted by analyzing the spatial location information of the screw hole and the focal length information based on the spatial location information.

마지막으로, 판단부(25)는 센서부로부터 센서정보를 수신하여 목표정보와 잠금나사의 삽입위치가 일치하는 지 여부를 판단하여 판단정보를 생성할 수 있다.Finally, the determination unit 25 may generate determination information by receiving sensor information from the sensor unit and determining whether the target information coincides with the insertion position of the locking screw.

여기서 센서부는 입체정위기(3)의 구성으로, 각도센서, 거리센서 및 깊이센서를 포함하여, 잠금나사(S)의 삽입위치에 대한 각도정보, 거리정보 및 깊이정보를 포함하는 센서정보를 생성할 수 있다.Here, the sensor unit is a configuration of the stereotaxic device 3, and includes an angle sensor, a distance sensor, and a depth sensor to generate sensor information including angle information, distance information, and depth information about the insertion position of the lock screw S. can do.

판단부(25)에 대한 보다 구체적인 설명은 하기에서 입체정위기(3)의 설명과 함께 하도록 한다.A more detailed description of the determination unit 25 will be made together with the description of the stereotaxic device 3 below.

도 3 내지 4를 참조하면, 잠금나사 삽입 유도시스템의 입체정위기(3)는 마커, 몸체부(30), 눈금자(31), 조정기(32), 마커(33) 및 센서부를 포함하여 다리(L)가 입체정위기(3)에 고정된 상태에서 잠금나사(S)가 삽입위치에 정확하게 삽입되도록 할 수 있다. 3 and 4, the stereotaxic unit 3 of the locking screw insertion guide system includes a marker, a body 30, a ruler 31, an adjuster 32, a marker 33, and a sensor unit, including a leg ( In a state in which L) is fixed to the stereotaxic device 3, the locking screw S can be accurately inserted into the insertion position.

먼저, 도 5 내지 7를 참조하면 몸체부(30)는 내부에 다리(L)가 위치한 상태로 눈금자(31)와 조정기(32)를 고정시켜주는 것으로, 다리(L)가 내부에 위치할 수 있도록 링 형태로 형성될 수 있다. 또한, 몸체부(30)는, 도 5과 같이 서로 마주보며 위치하는 한 쌍으로 구성되되, 대칭되게 형성될 수 있다. 이때, 몸체부(30)는 설명의 편의를 위해 후측에 위치한 몸체부(30)를 제1몸체부(30a), 전측에 위치한 몸체부(30)를 제2몸체부(30b)로 지칭하여 설명하고자 한다.First, referring to FIGS. 5 to 7, the body part 30 fixes the ruler 31 and the adjuster 32 with the leg L located therein, and the leg L can be located inside. It can be formed in a ring shape so that In addition, the body portion 30, doedoe consists of a pair positioned facing each other as shown in Figure 5, it may be formed symmetrically. At this time, the body portion 30 refers to the body portion 30 located on the rear side as the first body portion 30a and the body portion 30 located on the front side as the second body portion 30b for convenience of description. want to do

이러한, 몸체부(30)는 프레임부(300), 개폐부(310), 지지부(320), 고정부(330) 및 결합부(340)를 포함할 수 있다.The body portion 30 may include a frame portion 300, an opening/closing portion 310, a support portion 320, a fixing portion 330, and a coupling portion 340.

프레임부(300)는 내부에 다리(L)가 위치할 수 있도록 소정의 폭을 가지며 링 형태로 형성될 수 있다. 이때, 프레임부(300)는 원형 링 형태로 형성된 것이 가장 바람직하나, 이에 한정하지 않고 사각, 육각 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. The frame portion 300 may be formed in a ring shape having a predetermined width so that the leg L may be positioned therein. At this time, the frame portion 300 is most preferably formed in a circular ring shape, but is not limited thereto and may be formed in various shapes such as a square or a hexagon.

개폐부(310)는 몸체부(30) 내부에 다리(L)가 쉽게 인입 또는 인출될 수 있도록 프레임부(300) 일측이 개폐되게 형성될 수 있다.The opening/closing part 310 may be formed such that one side of the frame part 300 is opened and closed so that the leg (L) can be easily drawn in or out of the body part 30 .

도 6를 참조하면, 개폐부(310)는 프레임부(300) 타측에 형성된 힌지(3000)를 중심으로 프레임부(300) 일측이 개폐되는 것으로, 개폐부재(3100) 및 개폐홈(3101)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the opening/closing unit 310 opens and closes one side of the frame unit 300 around a hinge 3000 formed on the other side of the frame unit 300, and includes an opening/closing member 3100 and an opening/closing groove 3101 can do.

개폐부재(3100)는 도 6의 (a)와 같이 힌지(3000)에 의해 회동하는 프레임부(300)의 일측 끝단에 형성된 것으로, 돌출된 돌기 형태로 형성될 수 있다. The opening/closing member 3100 is formed at one end of the frame unit 300 that rotates by the hinge 3000, as shown in (a) of FIG. 6, and may be formed in a protruding protrusion shape.

개폐홈(3101)은 개폐부재(3100)와 체결되는 부분으로 홈 형태로 형성되어 개폐부재(3100)가 개폐홈(3101)에 삽입되어 체결되도록 할 수 있다.The opening/closing groove 3101 is a portion fastened to the opening/closing member 3100 and is formed in a groove shape so that the opening/closing member 3100 is inserted into the opening/closing groove 3101 to be fastened.

이때, 개폐부재(3100) 및 개폐홈(3101)은 자석으로 형성되어 체결되었을 때 보다 고정력을 높이고, 해체가 간편하게 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 개폐부재(3100) 및 개폐홈(3101)은 상기와 같은 형태에 한정되지 않고, 서로 체결 및 해체가 가능한 다양한 형태로 형성될 수 있다.At this time, the opening/closing member 3100 and the opening/closing groove 3101 are formed of magnets to increase fixing force compared to when they are fastened, and can be easily dismantled. In addition, the opening/closing member 3100 and the opening/closing groove 3101 are not limited to the above-described shapes, and may be formed in various shapes capable of fastening and disassembling each other.

지지부(320)는 프레임부(300) 바닥면에 형성되어 링 형태의 프레임부(300)가 바닥에 안정적으로 지지할 수 있도록 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 지지부(320)는 도 5과 같이 프레임부(300) 양측단이 바닥면으로 연장되어 형성되되 바닥면에 평평하게 형성되어 프레임부(300)를 지지할 수 있도록 한다. 이때, 지지부(320)는 상기와 같은 형태에 한정하지 않고, 바닥면에 안정적으로 지지되는 다양한 형태로 형성되어 프레임부(300)를 안정적으로 지지하도록 할 수 있다.The support part 320 may be formed on the bottom surface of the frame part 300 to stably support the ring-shaped frame part 300 on the floor. More specifically, the support part 320 is formed by extending both ends of the frame part 300 to the bottom surface as shown in FIG. 5 and is formed flat on the bottom surface to support the frame part 300 . At this time, the support part 320 is not limited to the above-described shape, and may be formed in various shapes stably supported on the bottom surface to stably support the frame part 300 .

또한, 지지부(320)는 하기에서 설명할 마커(33)이 삽입될 수 있는 지지홈(3200)이 형성될 수 있다.In addition, the support part 320 may be formed with a support groove 3200 into which a marker 33 to be described later may be inserted.

지지홈(3200)은 지지부(320) 양측 바닥면에 형성된 홈으로, 전면 또는 후면에 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 지지홈(3200)은 제1몸체부(30a)의 경우 전면의 양측 바닥면에 형성될 수 있고, 제2몸체부(30b)의 경우 후면의 양측 바닥면에 형성될 수 있다.The support groove 3200 is a groove formed on the bottom surface of both sides of the support part 320, and may be formed on the front or rear surface. More specifically, the support groove 3200 may be formed on both bottom surfaces of the front surface in the case of the first body portion 30a, and may be formed on both bottom surfaces of the rear surface in the case of the second body portion 30b.

고정부(330)는 프레임부(300) 내부의 상하측에 형성되어 몸체부(30) 내부에 위치한 다리(L)를 고정시키는 것으로, 공기압 또는 유압이 입출되도록 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 고정부(330)는 도 7의 (a)와 같은 상태에서 몸체부(30) 내부에 다리(L)가 위치할 경우 도 7의 (b)와 같이 공기압 또는 유압을 인입시켜 팽창되도록 할 수 있다. 이에 따라, 고정부(330)는 몸체부(30) 내부에 위치한 다리(L)의 상하측에 밀착되도록 하여 다리(L)가 움직이는 것을 방지할 수 있다.The fixing part 330 is formed on the upper and lower sides of the inside of the frame part 300 to fix the leg L located inside the body part 30, and may be formed so that air pressure or hydraulic pressure enters and exits. More specifically, the fixing part 330 expands by introducing air pressure or hydraulic pressure as shown in FIG. can be made Accordingly, the fixing part 330 can prevent the leg (L) from moving by being in close contact with the upper and lower sides of the leg (L) located inside the body portion (30).

결합부(340)는 프레임부(300) 양측에 형성되어 눈금자(31)가 삽입되어 결합되도록 하는 것으로, 소정의 길이를 가지며 프레임부(300) 양측을 감싸도록 형성될 수 있으며, 결합홈(3400)을 포함할 수 있다.The coupling portion 340 is formed on both sides of the frame portion 300 so that the ruler 31 is inserted and coupled thereto, has a predetermined length, and may be formed to surround both sides of the frame portion 300, and the coupling groove 3400 ) may be included.

결합홈(3400)은 결합부(340) 전면 또는 후면에 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 제1몸체부(30a)에 형성된 결합부(340)의 경우 전면에 결합홈(3400)이 형성되고, 제2몸체부(30b)에 형성된 결합부(340)의 경우 후면에 결합홈(3400)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1몸체부(30a) 및 제2몸체부(30b)에 있어서 결합홈(3400)은 서로 마주보게 위치하여 눈금자(31)의 후단 및 전단이 각각 제1몸체부(30a) 및 제2몸체부(30b)에 형성된 결합홈(3400)에 삽입되어 결합되도록 할 수 있다.The coupling groove 3400 may be formed on the front or rear side of the coupling portion 340 . More specifically, in the case of the coupling part 340 formed in the first body portion 30a, a coupling groove 3400 is formed on the front side, and in the case of the coupling portion 340 formed in the second body portion 30b, it is coupled to the rear side. A groove 3400 may be formed. Accordingly, in the first body portion 30a and the second body portion 30b, the coupling grooves 3400 are positioned to face each other so that the rear and front ends of the ruler 31 are respectively connected to the first body portion 30a and the first body portion 30a. It can be inserted into the coupling groove 3400 formed in the second body portion 30b to be coupled.

이때, 결합부(340)는 결합홈(3400)에 삽입되어 결합된 눈금자(31)를 쉽게 분리할 수 있도록 하는 분리돌기(미도시) 및 분리버튼(3401)을 더 포함할 수 있다. At this time, the coupling part 340 may further include a separation protrusion (not shown) and a separation button 3401 inserted into the coupling groove 3400 to easily separate the coupled ruler 31 .

분리돌기(미도시)는 결합홈(3400) 하면에 상측으로 돌출되게 형성된 돌기이며, 눈금자(31)의 형태에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.The separation protrusion (not shown) is a protrusion formed on the lower surface of the coupling groove 3400 to protrude upward, and may be formed in various ways according to the shape of the ruler 31, but is not limited thereto.

분리버튼(3401)은 결합부(340) 외면에 형성되어, 분리버튼(3401)이 동작함에 따라 분리돌기(미도시)가 상측으로 이동하여 눈금자(31)가 분리되도록 할 수 있다.The separation button 3401 is formed on the outer surface of the coupling part 340, and as the separation button 3401 operates, the separation protrusion (not shown) moves upward so that the ruler 31 can be separated.

이에 대한 상세한 설명은 하기에서 눈금자(31)에 대한 설명과 함께 설명하기로 한다.A detailed description thereof will be described along with a description of the ruler 31 below.

도 8의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 정형외과 임플란트 수술용 입체정위기의 서로 다른 길이를 가지는 눈금자를 도시한 사시도이다.8 (a) to (c) are perspective views illustrating rulers having different lengths of a stereotaxic device for orthopedic implant surgery according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 눈금자(31)는 제1몸체부(30a) 및 제2몸체부(30b)가 연결되도록 형성되어 상기 삽입위치에 대한 수평방향을 조정하는 것으로, 서로 길이가 다른 눈금자(31)가 다수개 구비될 수 있다. 이에, 눈금자(31)는 수술 부위에 맞는 길이의 눈금자(31)를 선택하여 결합부(340)에 체결할 수 있는 장점이 있다.Referring to FIG. 8, the ruler 31 is formed so that the first body part 30a and the second body part 30b are connected to adjust the horizontal direction with respect to the insertion position, and the rulers 31 having different lengths from each other ) may be provided in plurality. Thus, the ruler 31 has the advantage of being fastened to the coupling part 340 by selecting the ruler 31 having a length suitable for the surgical site.

이러한 눈금자(31)는 길이를 가진 막대 형태로 형성되되, 표시홈(310) 및 굴곡부(320)를 포함할 수 있다.This ruler 31 is formed in a bar shape having a length, and may include a display groove 310 and a bent portion 320.

표시홈(310)은 에 형성된 눈금자(31)의 길이방향을 따라 형성된 홈으로, 조정기(32)가 수평방향으로 이동할 수 있는 부분에 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 이에 따라, 표시홈(310)은 조정기(32)가 수평방향으로 이동함에 있어서 흔들리지 않게 고정해줌으로써 보다 정확하게 이동할 수 있도록 한다. 이에 대한 내용은 하기에서 조정기(32)의 설명과 함께 상세하게 설명하기로 한다.The display groove 310 is a groove formed along the longitudinal direction of the ruler 31 formed in , and may be formed in a part where the adjuster 32 can move in the horizontal direction, but is not limited thereto. Accordingly, the display groove 310 allows the adjuster 32 to move more accurately by fixing it so that it does not shake when moving in the horizontal direction. This will be described in detail along with the description of the adjuster 32 below.

또한, 눈금자(31)는 길이방향으로 양 끝단 하측 모서리가 내측으로 굴곡진 굴곡부(320)를 형성할 수 있다. 이때, 굴곡부(320)는 상기에서 설명한 분리돌기(미도시)가 분리버튼(3401)이 가압됨에 따라 상측 방향으로 밀어내는 부분이다. In addition, the ruler 31 may form a bent portion 320 in which lower corners of both ends are bent inward in the longitudinal direction. At this time, the bent portion 320 is a portion in which the above-described separation protrusion (not shown) pushes upward as the separation button 3401 is pressed.

더욱 구체적으로, 분리돌기(미도시)는 분리버튼(3401)이 가압되기 전 굴곡부(320)로 인해 형성된 중공인 부분에 위치하고 있다가 분리버튼(3401)이 가압될 경우 분리돌기(미도시)가 굴곡부(320)를 상측 방향으로 밀어냄으로써 눈금자(31)가 결합홈(3400)으로부터 분리되도록 할 수 있다. More specifically, the separation protrusion (not shown) is located in the hollow portion formed by the bent portion 320 before the separation button 3401 is pressed, and when the separation button 3401 is pressed, the separation protrusion (not shown) By pushing the curved portion 320 upward, the ruler 31 may be separated from the coupling groove 3400 .

또한, 눈금자(31)는 외측면의 상측 부분에 길이 방향을 따라 눈금 표시를 하여 사용자로 하여금 조정기(32)의 수평방향에 대한 위치 조정을 정확하게 할 수 있도록 할 수 있다. In addition, the ruler 31 may display graduation marks on the upper portion of the outer surface along the longitudinal direction so that the user can accurately adjust the position of the adjuster 32 in the horizontal direction.

또한, 눈금자(31)는 외측면 양 끝단에 화살표로 표시하여 결합홈(3400)에 삽입되는 방향을 표시할 수 있다. 이에, 눈금자(31)는 사용자로 하여금 눈금자(31)를 결합홈(3400)에 빠르고 정확하게 삽입할 수 있도록 할 수 있다.In addition, the ruler 31 may be marked with arrows at both ends of the outer surface to indicate the direction in which it is inserted into the coupling groove 3400. Accordingly, the ruler 31 may allow the user to quickly and accurately insert the ruler 31 into the coupling groove 3400 .

도 9의 (a), (b)는 본 발명의 실시예에 따른 정형외과 임플란트 수술용 입체정위기의 조정기의 이동부재가 이동하는 모습을 도시한 사시도이다.9(a) and (b) are perspective views illustrating the movement of the moving member of the adjuster of the stereotaxic device for orthopedic implant surgery according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 조정기(32)는 삽입위치에 대해 수평 및 수직방향을 조정하는 것으로, 제1몸체부(30a) 및 제2몸체부(30b) 사이에 배치되되, 양측 끝단에 전후방향으로 눈금자(31)가 관통하면서 체결될 수 있다.Referring to Figure 9, the adjuster 32 adjusts the horizontal and vertical directions with respect to the insertion position, and is disposed between the first body portion 30a and the second body portion 30b, and moves forward and backward at both ends. The ruler 31 may be fastened while penetrating.

이러한 조정기(32)는 조정기 프레임(320), 방향조절부(321), 표시부(322) 및 미세조정부(323)를 포함할 수 있다.The adjuster 32 may include an adjuster frame 320, a direction control unit 321, a display unit 322, and a fine adjustment unit 323.

조정기 프레임(320)은 아크 형태로 형성되어 눈금자(31)가 관통하도록 형성된 관통홀(3200)을 포함할 수 있다. 이때, 관통홀(3200)은 조정기 프레임(320) 양측 끝단에 전후방향으로 관통되게 형성된 홀로, 눈금자(31)가 관통될 수 있도록 눈금자(31)의 높이만큼 길이를 가지며 형성될 수 있다.The adjuster frame 320 may include an arc-shaped through hole 3200 through which the ruler 31 passes. At this time, the through hole 3200 is a hole formed to pass through both ends of the adjuster frame 320 in the forward and backward directions, and may have a length equal to the height of the ruler 31 so that the ruler 31 can pass therethrough.

이때, 조정기 프레임(320)은 관통홀(3200) 외측면에 돌출되게 형성된 고정돌기(미도시)가 형성될 수 있다. 고정돌기(미도시)는 눈금자(31)의 표시홈(310)에 삽입되도록 표시홈(310)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. At this time, the adjuster frame 320 may have a fixing protrusion (not shown) formed to protrude from an outer surface of the through hole 3200 . A fixing protrusion (not shown) may be formed at a position corresponding to the display groove 310 to be inserted into the display groove 310 of the ruler 31 .

이에, 고정돌기(미도시)는 조정기 프레임(320)이 이동함에 따라 표시홈(310)을 따라 이동함으로써, 조정기(32)가 수평방향으로 이동함에 있어서 흔들리지 않게 고정해주고, 보다 정확하게 이동하도록 할 수 있다.Accordingly, the fixing protrusion (not shown) moves along the display groove 310 as the adjuster frame 320 moves, thereby fixing the adjuster 32 so that it does not shake when moving in the horizontal direction, and allowing the adjuster 32 to move more accurately. there is.

방향조절부(321)는 조정기 프레임(320)에 길이방향을 따라 형성되어 삽입위치에 대한 수직방향의 위치를 조절하는 것으로, 가이드홀(3210), 이동홈(3211) 및 이동부재(3212)를 포함할 수 있다. The direction control unit 321 is formed along the longitudinal direction of the adjuster frame 320 to adjust the position in the vertical direction with respect to the insertion position, and the guide hole 3210, the moving groove 3211 and the moving member 3212 are can include

가이드홀(3210)은 조정기 프레임(320)의 양 끝단으로부터 일정간격 이격되어 길이방향을 따라 형성되되, 수직방향으로 관통되게 형성될 수 있다.The guide holes 3210 are spaced apart from both ends of the adjuster frame 320 by a predetermined interval and formed along the longitudinal direction, and may be formed to pass through in the vertical direction.

이동홈(3211)은 가이드홀(3210)의 전후면에 각각 내측 방향으로 형성될 수 있다. 이때, 이동홈(3211)은 단면이 'ㄷ'자 형태로 형성되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 이동홈(3211)은 내면에 삼각, 사각 등 다양한 형태로 형성된 레일(미도시)이 연속되게 형성될 수 있으며, 삼각 형태인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The movable groove 3211 may be formed on the front and rear surfaces of the guide hole 3210 in an inward direction, respectively. At this time, it is most preferable that the movable groove 3211 is formed in a 'c' shape in cross section, but is not limited thereto. In addition, the movable groove 3211 may be continuously formed with rails (not shown) formed in various shapes such as triangles and squares on the inner surface, and a triangular shape is most preferable, but is not limited thereto.

이동부재(3212)는 삽입위치에 따른 수직방향의 위치를 조절하는 것으로 전단 및 후단이 각각 이동홈(3211)에 끼워진 상태로 가이드홀(3210)을 따라 이동할 수 있다.The movable member 3212 adjusts the position in the vertical direction according to the insertion position, and can move along the guide hole 3210 while the front and rear ends are inserted into the movable grooves 3211, respectively.

이러한 이동부재(3212)는 이동판(32120), 각도조절부재(32121) 및 삽입홀(32122)을 포함할 수 있다.The moving member 3212 may include a moving plate 32120, an angle adjusting member 32121, and an insertion hole 32122.

이동판(32120)은 가이드홀(3210)을 따라 이동할 수 있도록 조정기 프레임(320)의 형태에 맞춰 곡률이 형성된 사각판 형태로 형성될 수 있다. 이때, 이동판(32120)은 전단 및 후단이 이동홈(3211)에 삽입될 수 있으며, 이동홈(3211)에 삽입된 상태로 가이드홀(3210)을 따라 이동할 수 있다. The moving plate 32120 may be formed in the shape of a rectangular plate having a curvature to match the shape of the adjuster frame 320 so as to move along the guide hole 3210 . At this time, the front and rear ends of the moving plate 32120 may be inserted into the movable groove 3211, and may move along the guide hole 3210 while being inserted into the movable groove 3211.

이때, 이동판(32120)은 이동홈(3211)에 레일(미도시)이 형성될 경우, 전면 및 후면에 레일(미도시)의 형태에 대응되도록 레일돌기(미도시)가 형성될 수 있다. 이에, 이동판(32120)은 레일돌기(미도시)가 레일(미도시)에 맞물린 상태로 가이드홀(3210)을 따라 이동함으로써 수직방향의 위치 조정을 보다 정교하게 할 수 있는 효과가 있다.In this case, when rails (not shown) are formed on the moving grooves 3211 of the moving plate 32120, rail protrusions (not shown) may be formed on the front and rear surfaces to correspond to the shape of the rails (not shown). Accordingly, the moving plate 32120 moves along the guide hole 3210 in a state in which the rail protrusions (not shown) are engaged with the rails (not shown), so that the positioning in the vertical direction can be more precisely adjusted.

각도조절부재(32121)는 원구의 형태로 형성되어 이동판(32120) 중앙에 위치할 수 있다. 더욱 구체적으로, 각도조절부재(32121)는 이동판(32120)에 삽입된 상태에서 회전이 가능하게 동작할 수 있다.The angle adjusting member 32121 may be formed in a circular shape and positioned at the center of the moving plate 32120. More specifically, the angle adjusting member 32121 may be rotatably operated in a state inserted into the moving plate 32120.

삽입홀(32122)은 삽입위치에 잠금나사(S)를 삽입할 수 있도록 각도조절부재(32121)를 관통하여 형성될 수 있다. 이때, 삽입홀(32122)은 각도조절부재(32121)의 중앙을 관통하여 형성되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The insertion hole 32122 may be formed through the angle adjustment member 32121 so that the locking screw S can be inserted into the insertion position. At this time, it is most preferable that the insertion hole 32122 is formed through the center of the angle adjusting member 32121, but is not limited thereto.

이러한 삽입홀(32122)은 각도조절부재(32121)의 중앙에 관통하여 형성됨에 따라, 삽입위치에 대한 각도조절이 가능하도록 할 뿐만 아니라, 잠금나사(S)가 체내로 삽입될 때 흔들리지 않도록 고정해주는 효과도 있다.As this insertion hole 32122 is formed through the center of the angle adjustment member 32121, it not only enables angle adjustment for the insertion position, but also fixes the locking screw S so that it does not shake when inserted into the body. It has an effect.

이와 같이, 도 9를 참조하면, 이동부재(3212)는 가이드홀(3210)을 따라 이동하면서 수직방향의 위치를 확정할 수 있다. 이후, 이동부재(3212)는 삽입홀(32122)에 잠금나사(S)를 삽입한 상태로 각도조절부재(32121)를 원하는 방향으로 회전하여 삽입위치에 대해 삽입각도를 조절할 수 있는 장점이 있다.As such, referring to FIG. 9 , the movable member 3212 may determine a vertical position while moving along the guide hole 3210 . Thereafter, the movable member 3212 has the advantage of being able to adjust the insertion angle with respect to the insertion position by rotating the angle adjustment member 32121 in a desired direction with the locking screw S inserted into the insertion hole 32122.

표시부(322)는 조정기 프레임(320) 일측 끝단의 외면에 형성되어 삽입위치의 위치정보를 표시하는 것으로, 디스플레이(3220) 및 알림부(3221)를 포함할 수 있다.The display unit 322 is formed on the outer surface of one end of the adjuster frame 320 to display location information of the insertion position, and may include a display 3220 and a notification unit 3221.

디스플레이(3220)는 위치 추정 장치(2)로부터 목표정보를 수신하여 삽입위치에 대한 좌표값을 표시할 수 있다. 이때, 목표정보는 수평방향, 수직방향 및 각도에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 삽입위치에 대한 모든 정보를 포함할 수 있다. The display 3220 may receive target information from the position estimating device 2 and display coordinate values for the insertion position. At this time, the target information may include information about the horizontal direction, vertical direction, and angle, but is not limited thereto and may include all information about the insertion position.

알림부(3221)는 위치 추정 장치(2)로부터 판단정보를 수신하여 발광을 통해 알림을 제공 것으로, 수평알림부(3221a), 수직알림부(3221b) 및 각도알림부(3221c)를 포함할 수 있다. The notification unit 3221 receives determination information from the position estimation device 2 and provides a notification through light emission, and may include a horizontal notification unit 3221a, a vertical notification unit 3221b, and an angle notification unit 3221c. there is.

보다 구체적으로, 알림부(3221)는 판단정보가 목표정보와 삽입위치에 따른 수평, 수직 및 각도와 각각 일치할 경우에 발광으로 알림을 제공할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 반대일 경우에도 발광으로 알림을 제공하여 보다 쉽게 삽입 위치가 목표정보와 일치하도록 가이드할 수 있다.More specifically, the notification unit 3221 may provide a notification by light emission when the determination information matches the horizontal, vertical, and angle according to the target information and the insertion position, but is not limited thereto, and emits light even in the opposite case. By providing a notification, it is possible to more easily guide the insertion position to match the target information.

수평알림부(3221a)는 판단정보를 토대로 목표정보와 삽입 위치에 따른 삽입홀(32122)의 수평 위치가 일치할 경우 발광하여 표시할 수 있다. The horizontal notification unit 3221a may light up and display the horizontal position of the insertion hole 32122 according to the target information and the insertion position based on the determination information.

수직알림부(3221b)는 판단정보를 토대로 목표정보와 삽입위치에 따른 삽입홀(32122)의 수직위치가 일치할 경우 발광하여 표시할 수 있다.The vertical notification unit 3221b may light up and display when the vertical position of the insertion hole 32122 matches the target information and the insertion position based on the determination information.

각도알림부(3221c)는 판단정보를 토대로 목표정보와 삽입위치에 따른 삽입홀(32122)의 각도가 일치할 경우 발광하여 표시할 수 있다.The angle notification unit 3221c may emit light when the angle of the insertion hole 32122 matches the target information and the insertion position based on the determination information.

이때, 알림부(3221)는 수평알림부(3221a), 수직알림부(3221b) 및 각도알림부(3221c)가 서로 다른 색을 발광하여 구분하는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. At this time, it is most preferable that the notification unit 3221 distinguishes the horizontal notification unit 3221a, the vertical notification unit 3221b, and the angle notification unit 3221c by emitting different colors, but is not limited thereto.

또한, 알림부(3221)는 발광하는 것 이외에도 소리, 진동 등 다양한 방법을 통해 알림을 제공할 수 있다.In addition, the notification unit 3221 may provide notification through various methods such as sound and vibration, in addition to emitting light.

미세조정부(323)는 조정기 프레임(320) 일측 끝단의 측면에 형성되어 조정기(32)의 좌표값을 미세하게 조정할 수 있는 것으로, 원판 형태로 형성되되, 외주면이 연속으로 굴곡진 형태로 형성될 수 있다. 이에, 미세조정부(323)는 외주면을 좌우방향으로 회전시킴으로써 조정기(32)의 이동을 미세하게 조정하여 좌표값을 보다 정확하게 조정할 수 있는 장점이 있다. The fine adjustment unit 323 is formed on the side surface of one end of the adjuster frame 320 to finely adjust the coordinate values of the adjuster 32, and is formed in a disk shape, but the outer circumferential surface can be formed in a continuously curved shape. there is. Accordingly, the fine adjustment unit 323 has the advantage of finely adjusting the movement of the adjuster 32 by rotating the outer circumferential surface in the left and right directions to more accurately adjust the coordinate values.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 정형외과 임플란트 수술용 입체정위기의 마커를 도시한 사시도이고, 도 11는 도5의 몸체부로부터 마커가 분리된 모습을 도시한 사시도이다.FIG. 10 is a perspective view showing a marker of a stereotaxic device for orthopedic implant surgery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a perspective view showing the marker separated from the body of FIG. 5 .

도 10 및 11을 참조하면, 마커(33)는 C-arm(1)을 통해 촬영됨으로써 영상정보에 의해 인식되어, 위치 추정 장치(2)와 입체정위기(3)를 정합하여 목표정보를 도출하는 데 있어서 활용될 수 있다.10 and 11, the marker 33 is photographed through the C-arm 1 and recognized by image information, and the target information is derived by matching the position estimation device 2 and the stereotaxic device 3. can be used in doing

이러한 마커(33)는 통상적으로 동일한 기술분야에서 사용되는 마커 모두 적용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.These markers 33 may be applied to all markers commonly used in the same technical field, but are not limited thereto.

보다 구체적으로, 마커(33)는 입체정위기(3)을 기준으로 위치와 방향을 설정하고 보정하여 공간 위치 정보를 도출하도록 하는 것으로, 몸체부(30) 하측의 내측 방향에 위치하여 몸체부(30)와 결합될 수 있다. 이때, 마커(33)은 사용하지 않을 경우에는 지지홈(3200)에 삽입된 상태로 위치하고, 입체정위기(3)의 모든 구성이 체결된 다음 지지홈(3200)으로부터 인출되어 사용할 수 있다. More specifically, the marker 33 is to derive spatial position information by setting and correcting the position and direction based on the stereotaxic device 3, and is located in the inner direction of the lower side of the body part 30 to the body part ( 30) can be combined. At this time, when the marker 33 is not in use, it is placed in a state of being inserted into the support groove 3200, and after all components of the stereotaxic positioner 3 are fastened, it can be pulled out from the support groove 3200 and used.

이에, 마커(33)은 사각형태로 지지부(320)의 지지홈(3200)에 삽입되어 입출이 가능하도록 형성되고, 영상정보로부터 마커의 공간 위치정보를 보정하여 생성하기 위해 배열된 다수개의 베어링볼(330)을 포함할 수 있다. Accordingly, the marker 33 is formed to be inserted into the support groove 3200 of the support part 320 in a rectangular shape to enable entry and exit, and a plurality of bearing balls arranged to correct and generate spatial positional information of the marker from image information. (330).

보다 구체적으로, 마커(33)은 C-arm(1)이 베어링볼(330)을 인식하도록 하여 공간 위치정보를 도출할 수 있다. 이때, 베어링볼(330)은 C-arm에 의해 인식 가능하도록 금속 소재로 형성될 수 있으며, C-arm 영상에서의 변형을 최소화할 수 있도록 정해진 규격으로 형성되어 배치된 쇠구슬인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. More specifically, the marker 33 may derive spatial location information by allowing the C-arm 1 to recognize the bearing ball 330 . At this time, the bearing ball 330 may be formed of a metal material so that it can be recognized by the C-arm, and it is most preferable that the bearing ball 330 is formed and arranged to a standard to minimize deformation in the C-arm image. , but not limited thereto.

이에, 마커(33)는 베어링볼(330)의 규격화된 배치를 통해 구체간 거리, 구체 크기 등의 특성을 활용하여 C-arm 영상의 분석값과 좌표값 사이의 변환관계를 규정하는 변환행렬을 수행하도록 할 수 있다. Accordingly, the marker 33 utilizes characteristics such as the distance between spheres and the size of spheres through the standardized arrangement of the bearing balls 330 to create a conversion matrix that defines the conversion relationship between the coordinate values and the analysis value of the C-arm image. can make it do.

이에, 마커(33)은 입체정위기(3)을 기준으로 위치와 방향을 설정하고 보정하여 정확한 공간 위치 정보 좌표값인 공간 위치정보로 변환할 수 있다. Accordingly, the position and direction of the marker 33 can be set and corrected based on the stereotaxic device 3 to be converted into spatial position information, which is an accurate spatial position information coordinate value.

이때, C-arm 영상으로부터 삽입위치에 대한 좌표값을 도출하는 것은 통상적으로 해당 분야에서 사용되는 이미지 프로세싱 프로세스를 수행하기 위한 프로세서, 메모리, 및 소프트웨어를 통해 구현될 수 있다.At this time, deriving coordinate values for the insertion position from the C-arm image may be implemented through a processor, memory, and software for performing an image processing process commonly used in the field.

도 12의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 정형외과 임플란트 수술용 입체정위기의 체결순서를 도시한 예시도이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 정형외과 임플란트 수술용 입체정위기가 다리에 적용된 모습을 도시한 예시도이다.12(a) to (e) are exemplary diagrams illustrating a sequence of fastening of a stereotaxic device for orthopedic implant surgery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is an example of orthopedic implant surgery according to an embodiment of the present invention. It is an example diagram showing how the dragon stereotaxic device is applied to the leg.

도 12을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정형외과 임플란트 수술용 입체정위기의 체결순서를 설명할 수 있다. 이때, 도 12은 다리(L)가 제외된 상태의 입체정위기(3)의 체결순서에 대해 도시한 것으로, 설명의 편의를 위하여 다리(L)가 있다고 가정하여 설명하고자 한다.Referring to FIG. 12 , a sequence of fastening of a stereotaxic device for orthopedic implant surgery according to an embodiment of the present invention will be described. At this time, FIG. 12 shows the fastening sequence of the stereotaxic device 3 in a state in which the leg L is excluded, and for convenience of explanation, it will be described assuming that the leg L exists.

먼저 도 12의 (a)는 제1몸체부(30a)가 먼저 배치된 상태로, 개폐부(310)를 통해 프레임부(300) 일측을 개방시킨 후 다리를 삽입한 다음 프레임부(300)를 폐쇄하여 도 12의 (a)와 같은 상태가 되도록 한다. First, in (a) of FIG. 12 , in a state in which the first body portion 30a is first disposed, one side of the frame portion 300 is opened through the opening and closing portion 310, a leg is inserted, and then the frame portion 300 is closed. So that it becomes the same state as FIG. 12 (a).

이후, 도 12의 (b)와 같이 제1몸체부(30a) 양측의 전면에 형성된 결합홈(3400)에 각각 눈금자(31)의 후단이 삽입되어 체결될 수 있다. 다음으로, 도 12의 (c)와 같이 눈금자(31)에 조정기(32)가 체결되는데, 눈금자(31)가 조정기(32)의 관통홀(3200)에 관통하여 위치함으로써 체결될 수 있다. 마지막으로, 도 12의 (d)와 같이 제2몸체부(30b) 양측의 후면에 형성된 결합홈(3400)에 각각 눈금자(31)의 전단이 삽입되어 체결될 수 있다. 이때, 제2몸체부(30b)는 눈금자(31)에 체결되기 전, 개폐부(310)를 통해 프레임부(300) 일측을 개방시킨 후 다리를 삽입한 다음 프레임부(300)를 폐쇄한 후 눈금자(31)에 체결될 수 있도록 한다. 이후, 도 12의 (e)와 같이 지지홈(3200)으로부터 마커(33)을 인출시켜 삽입위치를 파악한 다음, 조정기(32)를 수평 및 수직방향으로 이동시켜 삽입위치에 삽입홀(32122)이 일치하도록 조정한다.After that, as shown in (b) of FIG. 12 , the rear ends of the rulers 31 may be inserted into the coupling grooves 3400 formed on the front surfaces of both sides of the first body portion 30a to be fastened. Next, as shown in (c) of FIG. 12, the adjuster 32 is fastened to the ruler 31, and the ruler 31 can be fastened by passing through the through hole 3200 of the adjuster 32. Finally, as shown in (d) of FIG. 12 , the front ends of the rulers 31 may be inserted into the coupling grooves 3400 formed on the rear surfaces of both sides of the second body portion 30b to be fastened. At this time, before the second body part 30b is fastened to the ruler 31, one side of the frame part 300 is opened through the opening and closing part 310, a leg is inserted, and then the frame part 300 is closed and then the ruler (31) so that it can be concluded. Then, as shown in (e) of FIG. 12, the marker 33 is withdrawn from the support groove 3200 to determine the insertion position, and then the adjuster 32 is moved horizontally and vertically so that the insertion hole 32122 is formed at the insertion position. adjust to match

삽입홀(32122)이 삽입위치와 일치하게 되면, 도 13과 같이 잠금나사(S)가 삽입된 삽입도구(T)를 삽입홀(32122)에 삽입하여 체내에 잠금나사(S)가 삽입되도록 할 수 있다.When the insertion hole 32122 coincides with the insertion position, as shown in FIG. 13, the insertion tool T into which the locking screw S is inserted is inserted into the insertion hole 32122 so that the locking screw S is inserted into the body. can

이에 따라, 입체정위기(3)는 잠금나사(S)가 삽입위치에 정확하게 위치하도록 가이드하고, 해당 위치에서 삽입되도록 하여 보다 안전하고 정확하게 수술할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the stereotaxic device 3 guides the locking screw S to be accurately positioned at the insertion position, and has an effect of enabling safer and more accurate surgery to be inserted at the corresponding position.

이러한 잠금나사 삽입 유도방법에 대하여 하기에서 구체적으로 설명하기로 한다.A method for inducing the insertion of the locking screw will be described in detail below.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 잠금나사 삽입 유도방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.14 is a flowchart sequentially illustrating a method for inducing insertion of a locking screw according to an embodiment of the present invention.

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 영상정보를 생성하는 방사선 투시 영상 장치(C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm); 인공지능을 기반으로 상기 C-arm으로부터 수신한 영상정보로부터 상기 잠금나사가 삽입될 목표정보를 생성하는 위치 추정 장치 및 상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 상기 잠금나사의 체내 삽입을 가이드하는 입체정위기를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템에서, 본 발명의 실시예에 따른 잠금나사 삽입 유도방법은 영상정보 생성단계(S10), 목표정보 생성단계(S20) 및 가이드단계(S30)를 포함할 수 있다.A radioscopic imaging device (C-arm fluoroscopy, hereinafter referred to as C-arm) for generating image information to check a patient's condition and support a surgical plan according to an embodiment for realizing another object of the present invention described above; A position estimating device that generates target information for inserting the locking screw from image information received from the C-arm based on artificial intelligence, and a three-dimensional device that receives target information from the position estimating device and guides the insertion of the locking screw into the body. In the locking screw insertion guidance system including a positioning device, the locking screw insertion guidance method according to an embodiment of the present invention may include image information generation step (S10), target information generation step (S20), and guide step (S30). there is.

영상정보 생성단계(S10)는 환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 하는 방사선 투시 영상 장치(C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm)를 통해 영상정보를 생성할 수 있다.In the image information generating step (S10), image information may be generated through a radioscopic imaging device (C-arm fluoroscopy, hereinafter referred to as C-arm) to confirm a patient's condition and support a surgical plan.

목표정보 생성단계(S20)는 인공지능을 기반으로 상기 C-arm으로부터 수신한 영상정보로부터 상기 잠금나사가 삽입될 목표정보를 생성할 수 있다.In the target information generating step (S20), target information into which the locking screw is to be inserted may be generated from image information received from the C-arm based on artificial intelligence.

보다 구체적으로, 목표정보 생성단계(S20)는 나사정보 학습단계, 초점정보 학습단계, 정합단계 및 판단단계를 포함할 수 있다.More specifically, the target information generation step (S20) may include a screw information learning step, a focus information learning step, a matching step, and a judgment step.

나사정보 학습단계는 사전에 수집한 C-arm영상 상에 나사 구멍의 위치와 형태를 포함하는 나사정보를 기반으로 나사 구멍의 상하면 중점 좌표 정보를 도출하여 학습할 수 있다.In the screw information learning step, based on the screw information including the location and shape of the screw hole on the C-arm image collected in advance, the upper and lower center point coordinate information of the screw hole can be derived and learned.

초점정보 학습단계는 카메라 캘리브레이션 장비를 이용하여 서로 다른 다수의 초점거리로 설정하고, 초점거리 별로 서로 다른 각도 및 거리에 배치하여 생성된 초점거리 정보를 학습할 수 있다.In the focus information learning step, a plurality of different focal lengths may be set using camera calibration equipment, and focal length information generated by arranging at different angles and distances for each focal length may be learned.

정합단계는 마커가 포함된 영상정보를 수신하여, 마커를 검출하여 마커를 기반으로 공간 위치 정보를 생성하고, CNN모델을 적용하여 상기 중점 좌표 정보 및 초점거리 정보를 바탕으로 상기 목표정보를 생성할 수 있다.In the matching step, image information including markers is received, markers are detected, spatial position information is generated based on the markers, and target information is generated based on the midpoint coordinate information and focal length information by applying a CNN model. can

판단단계는 센서부로부터 센서정보를 수신하여 상기 목표정보와 상기 잠금나사의 삽입위치가 일치하는 지 여부를 판단할 수 있다.In the determining step, sensor information may be received from the sensor unit to determine whether the target information and the insertion position of the locking screw match.

마지막으로, 가이드단계(S30)는 입체정위기(3)가 위치 추정 장치(2)로부터 목표정보 및 판단정보를 수신하여 잠금나사(S)의 체내 삽입을 가이드 하도록 할 수 있다. Finally, in the guide step (S30), the stereotaxic device 3 may receive target information and determination information from the position estimation device 2 to guide insertion of the locking screw S into the body.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 잠금나사 삽입 유도방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.The method for inducing insertion of a locking screw according to an embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as a program module executed by a computer. Such recording media includes computer readable media, which can be any available media that can be accessed by a computer, and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. Computer readable media also includes computer storage media, both volatile and nonvolatile, implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. , including both removable and non-removable media.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also included in the scope of the present invention. that fall within the scope of the right.

1: C-arm(방사선 투시 영상 장치)
2: 위치 추정 장치
21: 나사구멍정보 검출부
22: 나사구멍정보 분석부
23: 카메라정보 분석부
24: 정합부
25: 판단부
3: 입체정위기
30: 몸체부
30a: 제1몸체부
30b: 제2몸체부
300: 프레임부
3000: 힌지
310: 개폐부
3100: 개폐부재
3101: 개폐홈
320: 지지부
3200: 지지홈
330: 고정부
340: 결합부
3400: 결합홈
3401: 분리버튼
31: 눈금자
310: 표시홈
320: 굴곡부
32: 조정기
320: 조정기 프레임
3200: 관통홀
321: 방향조절부
3210: 가이드홀
3211: 이동홈
3212: 이동부재
32120: 이동판
32121: 각도조절부재
32122: 삽입홀
322: 표시부
3220: 디스플레이
3221: 알림부
3221a: 수평알림부
3221b: 수직알림부
3221c: 각도알림부
323: 미세조정부
33: 마커
330: 베어링볼
T: 삽입도구
S: 잠금나사
L: 다리
1: C-arm (radioscopic imaging device)
2: position estimation device
21: screw hole information detection unit
22: screw hole information analysis unit
23: camera information analysis unit
24: matching part
25: judgment unit
3: stereotaxic
30: body part
30a: first body
30b: second body
300: frame part
3000: hinge
310: opening and closing part
3100: opening and closing member
3101: opening and closing groove
320: support
3200: support groove
330: fixing part
340: coupling part
3400: coupling groove
3401: Separation button
31: Ruler
310: display groove
320: bend
32: regulator
320: adjuster frame
3200: through hole
321: direction control unit
3210: guide hole
3211: moving home
3212: moving member
32120: moving plate
32121: angle adjusting member
32122: insertion hole
322: display unit
3220: display
3221: notification unit
3221a: horizontal notification unit
3221b: vertical notification unit
3221c: angle notification unit
323: fine adjustment unit
33: marker
330: bearing ball
T: Insert Tool
S: lock screw
L: leg

Claims (13)

C-arm을 이용한 정형외과 임플란트 수술 시, 잠금나사의 삽입위치를 가이드하는 잠금나사 삽입 유도시스템에 있어서,
환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 영상정보를 생성하는 방사선 투시 영상 장치(C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm);
인공지능을 기반으로 상기 C-arm으로부터 수신한 영상정보로부터 상기 잠금나사가 삽입될 목표정보를 생성하는 위치 추정 장치 및
상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 상기 잠금나사의 체내 삽입을 가이드하는 입체정위기를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
In the locking screw insertion guide system for guiding the insertion position of the locking screw during orthopedic implant surgery using a C-arm,
A radioscopic imaging device (C-arm fluoroscopy, hereinafter referred to as C-arm) that generates image information to check a patient's condition and support a surgical plan;
A position estimation device for generating target information into which the locking screw is to be inserted from the image information received from the C-arm based on artificial intelligence; and
A locking screw insertion guidance system comprising a stereotaxic device for receiving target information from the position estimating device and guiding insertion of the locking screw into the body.
제1항에 있어서,
상기 입체정위기는,
환부에 장착되도록 링 형태로 형성되되, 일측이 개폐되도록 형성되고, 서로 마주보며 위치한 한 쌍의 몸체부;
상기 한 쌍의 몸체부가 연결되도록 형성되어 상기 삽입위치에 대해 수평방향으로 가이드하는 눈금자;
상기 한 쌍의 몸체부 사이에 배치되되, 양측 끝단에 전후방향으로 상기 눈금자가 관통하면서 체결되고, 상기 삽입위치에 대해 수평 및 수직방향을 조정하는 조정기;
상기 C-arm을 통해 촬영이 가능하도록 형성되며, 상기 몸체부 하측의 내측 방향에 위치하여 상기 몸체부와 결합되는 마커 및
상기 조정기에 형성되며, 상기 잠금나사의 삽입위치를 파악하도록 구비되어 센서정보를 생성하는 센서부를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
According to claim 1,
The stereotaxic atmosphere,
Doedoe formed in the shape of a ring to be mounted on the affected area, one side is formed to be opened and closed, a pair of body parts facing each other;
a ruler formed to connect the pair of body parts to guide the insertion position in a horizontal direction;
an adjuster disposed between the pair of body parts, fastened while passing through the ruler in the front-back direction at both ends, and adjusting the horizontal and vertical directions with respect to the insertion position;
A marker formed to enable shooting through the C-arm, located in the inner direction of the lower side of the body and coupled to the body; and
A locking screw insertion guidance system comprising a sensor unit formed in the adjuster and configured to detect an insertion position of the locking screw and generate sensor information.
제2항에 있어서,
상기 마커는,
사각형태로 상기 몸체부의 바닥면에 입출이 가능하도록 형성되고, 상기 영상정보로부터 상기 마커의 공간 위치정보를 보정하여 생성하기 위해 행렬로 배열된 다수개의 베어링볼을 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
According to claim 2,
The marker is
A locking screw insertion guide system including a plurality of bearing balls arranged in a matrix to correct and generate spatial positional information of the marker from the image information and formed to be able to enter and exit the bottom surface of the body in a rectangular shape.
제3항에 있어서,
상기 위치 추정 장치는,
사전에 수집한 C-arm영상 상에 나사 구멍의 위치와 형태를 포함하는 나사정보를 학습하고, 상기 잠금나사가 상기 나사구멍에 삽입되는 조건을 나타내도록 마련되는 나사구멍정보에 대해 상기 나사정보에 매칭되는 상기 나사구멍정보를 검출하는 나사구멍정보 검출부;
상기 잠금나사가 삽입되어야 할 나사구멍에 대해 상기 나사구멍정보를 적용하여 상기 나사구멍의 위치 및 방향에 대한 나사구멍 공간정보를 생성하는 나사구멍정보 분석부;
카메라 캘리브레이션 장비를 서로 다른 위치와 각도에서 촬영하여 카메라정보를 생성하고, 상기 카메라정보 분석을 통해 렌즈 주점, 초점거리, 비대칭계수 및 왜곡계수에 대한 정보를 포함하는 카메라분석정보를 산출하는 카메라정보 분석부;
상기 마커의 공간 위치 정보를 기반으로, CNN모델을 적용하여 상기 나사구멍 공간정보 및 상기 카메라분석정보를 바탕으로 상기 목표정보를 생성하는 정합부 및
상기 센서부로부터 센서정보를 수신하여 상기 목표정보와 상기 잠금나사의 삽입위치가 일치하는 지 여부를 판단하여 판단정보를 생성하는 판단부를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
According to claim 3,
The location estimation device,
Learning screw information including the position and shape of screw holes on the C-arm image collected in advance, and providing screw hole information to indicate the condition in which the locking screw is inserted into the screw hole, to the screw information a screw hole information detection unit that detects the matched screw hole information;
a screw hole information analyzer configured to apply the screw hole information to a screw hole into which the locking screw is to be inserted and generate screw hole spatial information about the location and direction of the screw hole;
Camera information analysis that generates camera information by shooting camera calibration equipment at different positions and angles, and calculates camera analysis information including information on the lens principal point, focal length, asymmetry coefficient, and distortion coefficient through the analysis of the camera information wealth;
A matching unit generating the target information based on the spatial information of the screw hole and the camera analysis information by applying a CNN model based on the spatial location information of the marker; and
and a determination unit configured to generate determination information by receiving sensor information from the sensor unit and determining whether the target information coincides with the insertion position of the lock screw.
제2항에 있어서,
상기 조정기는,
아크 형태로 형성되어 상기 눈금자가 관통하도록 형성된 관통홀을 포함하는 조정기 프레임;
상기 조정기 프레임의 길이방향을 따라 형성된 방향조절부;
상기 조정기 프레임 일측 끝단의 외면에 형성되어 상기 삽입위치의 좌표값을 표시하는 표시부 및
상기 조정기 프레임 일측 끝단의 측면에 형성되어 상기 조정기의 상기 좌표값을 미세하게 조정할 수 있는 미세조정부를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
According to claim 2,
The regulator,
an adjuster frame formed in an arc shape and including a through hole through which the ruler passes;
a direction control unit formed along the longitudinal direction of the adjuster frame;
A display unit formed on an outer surface of one end of the adjuster frame to display the coordinate value of the insertion position; and
A locking screw insertion guide system including a fine adjustment unit formed on a side surface of one end of the adjuster frame to finely adjust the coordinate values of the adjuster.
제5항에 있어서,
상기 방향조절부는,
상기 조정기 프레임의 길이방향을 따라 형성되되, 수직방향으로 관통되어 형성된 가이드홀;
상기 가이드홀의 전후면에 각각 내측 방향으로 형성된 이동홈 및
상기 이동홈에 삽입되어 상기 가이드홀을 따라 이동하여 수직방향의 위치를 조절하는 이동부재를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
According to claim 5,
The direction control unit,
guide holes formed along the longitudinal direction of the adjuster frame and penetrating in the vertical direction;
Moving grooves formed inward on the front and rear surfaces of the guide hole, respectively, and
A locking screw insertion guide system including a moving member inserted into the moving groove and moving along the guide hole to adjust a vertical position.
제6항에 있어서,
상기 이동부재는,
상기 이동홈을 따라 이동할 수 있도록 곡률이 형성된 사각판 형태 형성된 이동판;
상기 이동판 중앙에 볼 형태로 형성되어 상기 삽입위치에 따른 각도 조절이 이루어지는 각도조절부재 및
상기 삽입위치에 상기 잠금나사를 삽입할 수 있도록 상기 각도조절부재 중앙을 관통하여 형성된 삽입홀을 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
According to claim 6,
The moving member,
a moving plate formed in the shape of a rectangular plate having a curvature so as to move along the moving groove;
An angle adjusting member formed in a ball shape at the center of the moving plate and adjusting an angle according to the insertion position; and
A locking screw insertion guide system including an insertion hole formed through the center of the angle adjusting member so that the locking screw can be inserted into the insertion position.
제2항에 있어서,
상기 센서부는,
각도센서, 거리센서 및 깊이센서를 포함하여, 상기 잠금나사의 삽입위치에 대한 각도정보, 거리정보 및 깊이정보를 포함하는 센서정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
According to claim 2,
The sensor unit,
A locking screw insertion guidance system comprising an angle sensor, a distance sensor, and a depth sensor, characterized in that for generating sensor information including angle information, distance information, and depth information about the insertion position of the locking screw.
제5항에 있어서,
상기 표시부는,
상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 삽입위치에 대한 좌표값을 표시하는 디스플레이 및
상기 위치 추정 장치로부터 판단정보를 수신하여 발광을 통해 알림을 제공하는 알림부를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
According to claim 5,
the display unit,
A display for receiving target information from the position estimating device and displaying coordinate values for an insertion position; and
A locking screw insertion guide system including a notification unit receiving determination information from the position estimating device and providing a notification through light emission.
제9항에 있어서,
상기 알림부는,
상기 목표정보와 상기 삽입위치에 따른 상기 삽입홀의 수평 위치가 일치할 경우 표시하는 수평 알림부;
상기 목표정보와 상기 삽입위치에 따른 상기 삽입홀의 수직 위치가 일치할 경우 표시하는 수직 알림부 및
상기 목표정보와 상기 삽입홀의 각도가 일치할 경우 표시하는 각도 알림부를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템.
According to claim 9,
The notification unit,
a horizontal notification unit displaying when the horizontal position of the insertion hole matches the target information and the insertion position;
A vertical notification unit that displays when the vertical position of the insertion hole matches the target information and the insertion position; and
A locking screw insertion guide system including an angle notification unit that displays when the target information and the angle of the insertion hole match.
환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 영상정보를 생성하는 방사선 투시 영상 장치(C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm); 인공지능을 기반으로 상기 C-arm으로부터 수신한 영상정보로부터 잠금나사가 삽입될 목표정보를 생성하는 위치 추정 장치 및 상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 상기 잠금나사의 체내 삽입을 가이드하는 입체정위기를 포함하는 잠금나사 삽입 유도시스템에서, 잠금나사 삽입유도 방법은,
환자의 상태를 확인하고 수술 계획을 지원하도록 하는 방사선 투시 영상 장치(C-arm fluoroscopy, 이하 C-arm)를 통해 영상정보를 생성하는 영상정보 생성단계;
인공지능을 기반으로 상기 C-arm으로부터 수신한 영상정보로부터 상기 잠금나사가 삽입될 목표정보를 생성하는 목표정보 생성단계 및
상기 위치 추정 장치로부터 목표정보를 수신하여 상기 잠금나사의 체내 삽입을 가이드하는 가이드단계를 포함하는 잠금나사 삽입 유도방법.
A radioscopic imaging device (C-arm fluoroscopy, hereinafter referred to as C-arm) that generates image information to check a patient's condition and support a surgical plan; Based on artificial intelligence, a position estimation device that generates target information for inserting the locking screw from the image information received from the C-arm, and a stereoscopic device that receives target information from the position estimation device and guides the insertion of the locking screw into the body. In the locking screw insertion guidance system including the crisis, the locking screw insertion guidance method,
An image information generation step of generating image information through a radioscopic imaging device (C-arm fluoroscopy, hereinafter referred to as C-arm) to confirm a patient's condition and support a surgical plan;
A target information generation step of generating target information into which the locking screw is to be inserted from image information received from the C-arm based on artificial intelligence; and
and a guide step of receiving target information from the position estimating device and guiding insertion of the locking screw into the body.
제11항에 있어서,
상기 목표정보 생성단계는,
사전에 수집한 C-arm영상 상에 나사 구멍의 위치와 형태를 포함하는 나사정보를 학습하고, 상기 잠금나사가 상기 나사구멍에 삽입되는 조건을 나타내도록 마련되는 나사구멍정보에 대해 상기 나사정보에 매칭되는 상기 나사구멍정보를 검출하는 나사구멍정보 검출단계;
상기 잠금나사가 삽입되어야 할 나사구멍에 대해 상기 나사구멍정보를 적용하여 상기 나사구멍의 위치 및 방향에 대한 나사구멍 공간정보를 생성하는 나사구멍정보 분석단계;
카메라 캘리브레이션 장비를 서로 다른 위치와 각도에서 촬영하여 카메라정보를 생성하고, 상기 카메라정보 분석을 통해 렌즈 주점, 초점거리, 비대칭계수 및 왜곡계수에 대한 정보를 포함하는 카메라분석정보를 산출하는 카메라정보 분석단계;
마커의 공간 위치 정보를 기반으로, CNN모델을 적용하여 상기 나사구멍 공간정보 및 상기 카메라분석정보를 바탕으로 상기 목표정보를 생성하는 정합단계 및
상기 센서부로부터 센서정보를 수신하여 상기 목표정보와 상기 잠금나사의 삽입위치가 일치하는 지 여부를 판단하여 판단정보를 생성하는 판단단계를 포함하는 잠금나사 삽입 유도방법.
According to claim 11,
The target information generation step,
Learning screw information including the position and shape of screw holes on the C-arm image collected in advance, and providing screw hole information to indicate the condition in which the locking screw is inserted into the screw hole, to the screw information a screw hole information detection step of detecting the matched screw hole information;
a screw hole information analysis step of applying the screw hole information to a screw hole into which the locking screw is to be inserted to generate screw hole spatial information about the location and direction of the screw hole;
Camera information analysis that generates camera information by shooting camera calibration equipment at different positions and angles, and calculates camera analysis information including information on the lens principal point, focal length, asymmetry coefficient, and distortion coefficient through the analysis of the camera information step;
A matching step of generating the target information based on the spatial information of the screw hole and the camera analysis information by applying a CNN model based on the spatial position information of the marker; and
and a determination step of generating determination information by receiving sensor information from the sensor unit and determining whether the target information coincides with the insertion position of the lock screw.
제 11항 또는 12항 중 어느 한 항에 따른 잠금나사 삽입 유도방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium on which a computer program for performing the method for inducing insertion of a locking screw according to any one of claims 11 or 12 is recorded.
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002291726A (en) * 2001-03-30 2002-10-08 Hitachi Medical Corp X-ray rotary radiographic apparatus
KR20070067688A (en) * 2004-09-23 2007-06-28 신세스 게엠바하 Coplanar X-ray guided aiming arm for fixation of intramedullary nail
WO2007122623A2 (en) * 2006-04-24 2007-11-01 Lior Dayan Device for stable spatial fixation and central drilling with distal interlocking screws in limb procedures
WO2010037038A2 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Sonoma Orthopedic Products, Inc. Bone fixation device, tools and methods
US20130066205A1 (en) * 2011-09-13 2013-03-14 Zvi Laster Ultrasound bone imaging assembly
US20160074050A1 (en) * 2007-10-16 2016-03-17 Biomet Manufacturing, Llc Method and apparatus for orthopedic fixation
US20200069318A1 (en) * 2016-09-22 2020-03-05 Globus Medical, Inc. Systems and methods for intramedullary nail implantation
US20210248779A1 (en) * 2019-12-17 2021-08-12 Metamorphosis Gmbh Determining relative 3d positions and orientations between objects in 2d medical images
KR20220069389A (en) * 2020-11-20 2022-05-27 주식회사 엔가든 Lock screw insertion hole detection method
KR20220070107A (en) * 2020-11-20 2022-05-30 주식회사 엔가든 Low-resolution insertion hole image processing method

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002291726A (en) * 2001-03-30 2002-10-08 Hitachi Medical Corp X-ray rotary radiographic apparatus
KR20070067688A (en) * 2004-09-23 2007-06-28 신세스 게엠바하 Coplanar X-ray guided aiming arm for fixation of intramedullary nail
WO2007122623A2 (en) * 2006-04-24 2007-11-01 Lior Dayan Device for stable spatial fixation and central drilling with distal interlocking screws in limb procedures
US20160074050A1 (en) * 2007-10-16 2016-03-17 Biomet Manufacturing, Llc Method and apparatus for orthopedic fixation
WO2010037038A2 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Sonoma Orthopedic Products, Inc. Bone fixation device, tools and methods
US20130066205A1 (en) * 2011-09-13 2013-03-14 Zvi Laster Ultrasound bone imaging assembly
US20200069318A1 (en) * 2016-09-22 2020-03-05 Globus Medical, Inc. Systems and methods for intramedullary nail implantation
US20210248779A1 (en) * 2019-12-17 2021-08-12 Metamorphosis Gmbh Determining relative 3d positions and orientations between objects in 2d medical images
KR20220069389A (en) * 2020-11-20 2022-05-27 주식회사 엔가든 Lock screw insertion hole detection method
KR20220070107A (en) * 2020-11-20 2022-05-30 주식회사 엔가든 Low-resolution insertion hole image processing method

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