Deformity Correction Simu-lation

Seoul National University Movement Research Lab.Seoul National University Bundang Hospital

2013. 2. 16Jiwon Jeong

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Introduction (1/2)Problem

Femur 를 대상으로 하는 deformity correction 수술 시 하지 말단부에서 예상치

않은 flexion/extension/varus/valgus 등이 발생 FDO (Femoral Derotation Osteotomy) FVDO (Femoral Varization Deroation Osteotomy) SCO (Supracondylar Extension Osteotomy)

Movement Research Lab. SNU

[FDO] [FVDO] [SCO]

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Introduction (2/2)예상 원인

Mechanical axis vs. Anatomical axis Femur 절골 시 대부분 anatomical axis 기준으로 시행 Mechanical axis 에 비해 평균 6 도 정도 차이가 남

Femur Lateral Bowing

Movement Research Lab. SNU

[Lower limb axis][Femur view]

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FDO Simulation (1/2)FDO 에 따른 하지 말단부에서의 변화 정도 파악

Input : cut position, rotation angle Output : flexion/extension angle

(varus/valgus angle)Simulation 설정

Femur anatomical axis 기준으로

하단부 회전

Mechanical axis 기준으로 회전

전 / 후 축의 변화 비교

3D space, Sagittal plane,Coronal plane 기준 각도 계산

Movement Research Lab. SNU

[Simulation program]

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FDO Simulation (2/2)

Movement Research Lab. SNU

[Pre]

[Post]

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VariationsFVDO 및 SCO 에 대한 Simulation 가능

수술 전 / 후 mechanical axis 비교를 통한 flexion/extension/varus/valgus 예측

Mechanical axis 변화 예측을 통한 수술 방법 비교

기존에 알고 있는 문제점을 보여주는 수준에 그침

실제 수술에 도움을 줄 수 있는 솔루션에 대한 고민이 필요함Movement Research Lab. SNU

[Post SCO][Pre SCO]

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Solution OverviewFull Process

Movement Research Lab. SNU

Personal Data(X-Ray, CT,

etc.)

Automatic 3D

Reconstruction• Lower limb bone(Femur, Tibia)• 3D mesh model

ManualSimulation

• By person • Using simulator

Automatic Simulation

• By simulator• Need policy

Perform Surgery

Find Best Solution

• Parameters (position, angle, wedge, etc.)

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ApproachAutomatic 3D Reconstruction - ①

현수준 : X-ray image 2 장을 이용하여 femur reconstruction 개발사항 : X-ray image 를 이용하여 tibia reconstruction

Manual/Automatic Simulation - ②/③ 현수준 : Manual FDO 를 기준으로 한 preliminary version (Automatic 없음 ) 개발사항 : 수술 관련 simulation parameters 정의 (FDO, FVDO, SCO 별 )

Virtual surgery GUI 및 parameter 조합에 따른 simulation 개발

Find Best Solution - ④ 현수준 : 없음

개발사항 : 환자 상황에 맞는 최적의 parameter 조합 제시

Best solution 결정을 위한 policy 정의 (FDO, FVDO, SCO 별 )

Movement Research Lab. SNU

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Consideration실제 수술에 Solution 을 적용하는 방안 - ⑤

지금까지의 이야기 : Solution = Surgery plan with parameters 현재의 고민 사항 : 제시된 parameter 그대로 실제 수술에 적용 가능한가 ??

Simulation 해본 그대로 실제 수술이 가능한가 ?? ( 몇 mm 단위 , 몇 ° 단위 미세 조정이 가지는 의미 )

Solution 과 실제 수술과의 간격을 좁히는 방안 고민 필요

이 방안을 Simulation 에 포함시켜 Solution 이 쉽게 수술에 적용될 수 있어야 함Movement Research Lab. SNU

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Action Plan실제 수술에 도움이 되는 Solution 방안 수립

논의 및 자료 조사 ( 이승열 ) Deformity correction 수술 관련 전체적인 변수 정리 ( 환경 , 도구 , 수치 등 ) 수술에 도움이 되는 방안에 대한 논의 및 중요 변수 및 simulation 대상 변수 선정

Simulator 기능 구체화 (GUI, Calculation, Analysis 등 )

Lower Limb 3D Reconstruction 개발 Tibia 3D reconstruction 개발 및 femur 3D reconstruction 통합 (X-ray

이용 )

FVDO, SCO simulation 개발 (optional) 현재 FDO simulator 수준의 FVDO, SCO simulator 개발

Movement Research Lab. SNU

Thank you