Deformity Correction Simulation

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1 Deformity Correction Simulation
Seoul National University Movement Research Lab. Seoul National University Bundang Hospital Jiwon Jeong

2 Introduction (1/2) Problem
Femur를 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) [FDO] [FVDO] [SCO] Movement Research Lab. SNU

3 Introduction (2/2) 예상 원인 Mechanical axis vs. Anatomical axis
Femur 절골 시 대부분 anatomical axis 기준으로 시행 Mechanical axis에 비해 평균 6도 정도 차이가 남 Femur Lateral Bowing [Femur view] [Lower limb axis] Movement Research Lab. SNU

4 FDO Simulation (1/2) FDO에 따른 하지 말단부에서의 변화 정도 파악 Simulation 설정
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 [Simulation program] Movement Research Lab. SNU

5 FDO Simulation (2/2) [Pre] [Post] Movement Research Lab. SNU

6 Variations FVDO 및 SCO에 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 필요함 [Pre SCO] [Post SCO] Movement Research Lab. SNU

7 Automatic 3D Reconstruction
Solution Overview Full Process Personal Data (X-Ray, CT, etc.) Manual Simulation By person Using simulator Automatic 3D Reconstruction Lower limb bone (Femur, Tibia) 3D mesh model Find Best Solution Parameters (position, angle, wedge, etc.) Automatic Simulation By simulator Need policy Perform Surgery Movement Research Lab. SNU

8 Approach Automatic 3D Reconstruction - ①
현수준 : X-ray image 2장을 이용하여 femur reconstruction 개발사항 : X-ray image를 이용하여 tibia reconstruction Manual/Automatic Simulation - ②/③ 현수준 : Manual FDO를 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

9 Consideration 실제 수술에 Solution을 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)  Solution과 실제 수술과의 간격을 좁히는 방안 고민 필요  이 방안을 Simulation에 포함시켜 Solution이 쉽게 수술에 적용될 수 있어야 함 Movement Research Lab. SNU

10 Action Plan 실제 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

11 Thank you