JP2002159478A - ラジオグラフィックイメージでの解剖学的ランドマークを自動検出する方法、及び、機器によって読み出し可能なプログラムストレージデバイス - Google Patents
ラジオグラフィックイメージでの解剖学的ランドマークを自動検出する方法、及び、機器によって読み出し可能なプログラムストレージデバイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 人工股関節全置換術用のランドマーク検出及
び測定用の完全に自動的なコンピュータ方式を提供する
こと。 【解決手段】 有利には、人工股関節全置換術用のラジ
オグラフィックイメージでの解剖学的ランドマークを自
動検出する方法において、イメージの関心領域を供給
し、強度リッジマップを計算することによって、関心領
域内の第１のランドマークを検出する。第１のランドマ
ークの位置及び配向に基づいて、関心領域内の第２のラ
ンドマークを検出し、第１及び第２のランドマークの位
置に基づいてイメージを測定する。
び測定用の完全に自動的なコンピュータ方式を提供する
こと。 【解決手段】 有利には、人工股関節全置換術用のラジ
オグラフィックイメージでの解剖学的ランドマークを自
動検出する方法において、イメージの関心領域を供給
し、強度リッジマップを計算することによって、関心領
域内の第１のランドマークを検出する。第１のランドマ
ークの位置及び配向に基づいて、関心領域内の第２のラ
ンドマークを検出し、第１及び第２のランドマークの位
置に基づいてイメージを測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラジオグラフィッ
クイメージに関しており、特に、ラジオグラフィックイ
メージ内の解剖学的ランドマークを検出するための方
法、有利には、人工股関節全置換術（THR）に関する。
及び、機器によって読み出し可能なプログラムストレー
ジデバイスに関する。
クイメージに関しており、特に、ラジオグラフィックイ
メージ内の解剖学的ランドマークを検出するための方
法、有利には、人工股関節全置換術（THR）に関する。
及び、機器によって読み出し可能なプログラムストレー
ジデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】人工股関節全置換術（THR）外科手術で
は、患者内に体内埋め込みすべきプロテーゼは、患者の
解剖学的構造のサイズに基づいて選択する必要がある。
典型的には、Ｘ線イメージが最初に患者から採取され
る。それから、エックス線像上の特定のランドマークが
マニュアルにより選択され、データベースから、最も適
切なプロテーゼを見つけるのに測定される。これは、現
在、プレサージェリィプランニングとして言及されてい
る。ＴＨＲが成功したかどうか検出するのに、１２年以
上もの規則的な追跡調査を行う必要がある。このような
追跡調査診療中、ランドマークのセットをラジオグラフ
から選択する必要があり、他の骨に関してのプロテーゼ
コンポーネントの、時間に亘っての相対位置変化を検出
するために測定される。
は、患者内に体内埋め込みすべきプロテーゼは、患者の
解剖学的構造のサイズに基づいて選択する必要がある。
典型的には、Ｘ線イメージが最初に患者から採取され
る。それから、エックス線像上の特定のランドマークが
マニュアルにより選択され、データベースから、最も適
切なプロテーゼを見つけるのに測定される。これは、現
在、プレサージェリィプランニングとして言及されてい
る。ＴＨＲが成功したかどうか検出するのに、１２年以
上もの規則的な追跡調査を行う必要がある。このような
追跡調査診療中、ランドマークのセットをラジオグラフ
から選択する必要があり、他の骨に関してのプロテーゼ
コンポーネントの、時間に亘っての相対位置変化を検出
するために測定される。
【０００３】ＴＨＲによる最も一般的な長期間の問題点
は、ゆるみ（ルーズニング）である。再調査するのに必
要な膨大な数のラジオグラフのために、医者の過剰負担
労働は極めて大きい。最も時間を使う部分は、マニュア
ルによりランドマークを選択する点にある。医者の経験
及び専門家としての知識に基づいて、このことは、複数
人間間のエラー(インターパーソンエラー)及び単数の人
間の内部でのエラー(イントラパーソンエラー)に拠る。
は、ゆるみ（ルーズニング）である。再調査するのに必
要な膨大な数のラジオグラフのために、医者の過剰負担
労働は極めて大きい。最も時間を使う部分は、マニュア
ルによりランドマークを選択する点にある。医者の経験
及び専門家としての知識に基づいて、このことは、複数
人間間のエラー(インターパーソンエラー)及び単数の人
間の内部でのエラー(イントラパーソンエラー)に拠る。
【０００４】従って、人工股関節全置換術用のランドマ
ーク検出及び測定用の完全に自動的なコンピュータ方式
の必要性がある。
ーク検出及び測定用の完全に自動的なコンピュータ方式
の必要性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、人工
股関節全置換術用のランドマーク検出及び測定用の完全
に自動的なコンピュータ方式を提供することである。
股関節全置換術用のランドマーク検出及び測定用の完全
に自動的なコンピュータ方式を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によると、ラジオ
グラフィックイメージでの解剖学的ランドマークを自動
検出する方法において、イメージの関心領域を供給する
ステップ、強度リッジマップを計算することによって、
関心領域内の第１のランドマークを検出するステップ、
第１のランドマークの位置及び配向に基づいて、関心領
域内の第２のランドマークを検出するステップ、第１及
び第２のランドマークの位置に基づいてイメージを測定
するステップとを有することにより解決される。
グラフィックイメージでの解剖学的ランドマークを自動
検出する方法において、イメージの関心領域を供給する
ステップ、強度リッジマップを計算することによって、
関心領域内の第１のランドマークを検出するステップ、
第１のランドマークの位置及び配向に基づいて、関心領
域内の第２のランドマークを検出するステップ、第１及
び第２のランドマークの位置に基づいてイメージを測定
するステップとを有することにより解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】他の方法では、第１のランドマー
クは、大腿骨を含み、第２のランドマークは、大腿骨の
外側境界を含む。択一選択的に、第２のランドマーク
は、大腿骨骨頭を含む。更に、方法は、前に検出したラ
ンドマークの位置及び配向に基づいて、関心領域内の次
のランドマークを検出するステップを有する。測定する
ステップは、検出された複数のランドマークに基づいて
プロテーゼを選択するステップを有する。測定するステ
ップは、検出された複数のランドマークに基づいてプロ
テーゼの動き及び損耗を検出するステップを有する。第
１のランドマークは、プロテーゼ大腿骨の特徴を含み、
第２のランドマークは、骨盤部分を含む。
クは、大腿骨を含み、第２のランドマークは、大腿骨の
外側境界を含む。択一選択的に、第２のランドマーク
は、大腿骨骨頭を含む。更に、方法は、前に検出したラ
ンドマークの位置及び配向に基づいて、関心領域内の次
のランドマークを検出するステップを有する。測定する
ステップは、検出された複数のランドマークに基づいて
プロテーゼを選択するステップを有する。測定するステ
ップは、検出された複数のランドマークに基づいてプロ
テーゼの動き及び損耗を検出するステップを有する。第
１のランドマークは、プロテーゼ大腿骨の特徴を含み、
第２のランドマークは、骨盤部分を含む。
【０００８】股関節部のラジオグラフィックイメージ内
の解剖学的ランドマークを自動検出するための方法は、
骨盤領域のラジオグラフィックイメージを供給するステ
ップ、１方向でのハイライトリッジとなるように、強度
リッジマップを形成するステップ、脚方位及び位置を近
似するために、リッジマップ内に最強リッジを用いて、
イメージ内での脚の位置を検出するステップ、最強垂直
方向リッジの位置及び配向に基づいて、イメージ内での
脚の大腿骨の内側輪郭線を検出するステップ、内側輪郭
線の位置及び配向及びリッジマップに基づいて、大腿骨
の外側表面線を検出するステップ、大腿骨の大腿骨骨頭
上の最大曲線の点を検出して、リッジマップを用いて大
腿骨骨頭をトレースするステップ、大腿骨骨頭の中心を
検出するステップ、内部輪郭線、最大曲率点及び大腿骨
骨頭の中心に基づいて、プロテーゼを選択するステップ
を有する。
の解剖学的ランドマークを自動検出するための方法は、
骨盤領域のラジオグラフィックイメージを供給するステ
ップ、１方向でのハイライトリッジとなるように、強度
リッジマップを形成するステップ、脚方位及び位置を近
似するために、リッジマップ内に最強リッジを用いて、
イメージ内での脚の位置を検出するステップ、最強垂直
方向リッジの位置及び配向に基づいて、イメージ内での
脚の大腿骨の内側輪郭線を検出するステップ、内側輪郭
線の位置及び配向及びリッジマップに基づいて、大腿骨
の外側表面線を検出するステップ、大腿骨の大腿骨骨頭
上の最大曲線の点を検出して、リッジマップを用いて大
腿骨骨頭をトレースするステップ、大腿骨骨頭の中心を
検出するステップ、内部輪郭線、最大曲率点及び大腿骨
骨頭の中心に基づいて、プロテーゼを選択するステップ
を有する。
【０００９】他の方法では、検出されたランドマークの
位置に基づいて、イメージ上での測定を実行するステッ
プが含まれている。
位置に基づいて、イメージ上での測定を実行するステッ
プが含まれている。
【００１０】プロテーゼを有する股関節部のラジオグラ
フィックイメージ内の解剖学的ランドマークを自動的に
検出するための方法は、骨盤領域のラジオグラフィック
イメージを供給するステップ、１方向でのハイライトリ
ッジとなるように、強度リッジマップを形成するステッ
プ、脚方位及び位置を近似するために、リッジマップ内
に最強リッジを用いて、イメージ内での脚の位置を検出
するステップ、最強リッジの位置及び配向に基づいて、
イメージ内での脚の大腿骨のプロテーゼの境界を検出す
るステップ、予期される形状に従ってプロテーゼの境界
をテストすることによって、当該プロテーゼの大腿骨構
成要素骨頭の位置を検出するステップ、大腿骨の大腿骨
構成要素骨頭の位置を用いて腸骨のアーチ状線をトレー
スするステップ、プロテーゼの損耗及びゆるみを検出す
るために測定を実行するステップを有する。
フィックイメージ内の解剖学的ランドマークを自動的に
検出するための方法は、骨盤領域のラジオグラフィック
イメージを供給するステップ、１方向でのハイライトリ
ッジとなるように、強度リッジマップを形成するステッ
プ、脚方位及び位置を近似するために、リッジマップ内
に最強リッジを用いて、イメージ内での脚の位置を検出
するステップ、最強リッジの位置及び配向に基づいて、
イメージ内での脚の大腿骨のプロテーゼの境界を検出す
るステップ、予期される形状に従ってプロテーゼの境界
をテストすることによって、当該プロテーゼの大腿骨構
成要素骨頭の位置を検出するステップ、大腿骨の大腿骨
構成要素骨頭の位置を用いて腸骨のアーチ状線をトレー
スするステップ、プロテーゼの損耗及びゆるみを検出す
るために測定を実行するステップを有する。
【００１１】他の方法では、閉鎖孔の中心を見つけるた
めに、閉鎖孔の境界をトレースするステップを更に含
む。この方法は、閉鎖孔の中心及び腸骨のアーチ状線に
基づいて恥骨結合部を確定するステップを更に含む。
めに、閉鎖孔の境界をトレースするステップを更に含
む。この方法は、閉鎖孔の中心及び腸骨のアーチ状線に
基づいて恥骨結合部を確定するステップを更に含む。
【００１２】上述の方法は、これらの方法ステップを実
行するために機器によって実行可能な命令プログラムを
明確に実施する、機器によって読み出し可能なプログラ
ムストレージデバイスで実行される。
行するために機器によって実行可能な命令プログラムを
明確に実施する、機器によって読み出し可能なプログラ
ムストレージデバイスで実行される。
【００１３】本発明の、これらの、及び他の目的、特徴
及び利点は、以下の図示の実施例の詳細な説明から明ら
かとなる。
及び利点は、以下の図示の実施例の詳細な説明から明ら
かとなる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明について図示の実施例を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１５】本発明によると、プレサージェリィプラン
ニング、術後診断用の解剖学的ランドマークの検出用の
完全に自動的な方法が提供される。本発明によると、最
も容易に認識可能なランドマークがサーチされ、それか
ら、それらの相対位置についての一般的な知識を使用し
て他のランドマークへとサーチが拡張される。ヒポテー
シス・アンド・テスト・メソッドが、プロテーゼの幾分
複雑なランドマークを検出するために提案されている。
本発明によると、コンピュータ又はプログラムストレー
ジデバイスにより、患者にとって最も適切なプロテーゼ
を自動的に見つけて、プロテーゼのパフォーマンスを評
価し、医者のサージェリィプランニングのために、定量
診断測定が提供される。
ニング、術後診断用の解剖学的ランドマークの検出用の
完全に自動的な方法が提供される。本発明によると、最
も容易に認識可能なランドマークがサーチされ、それか
ら、それらの相対位置についての一般的な知識を使用し
て他のランドマークへとサーチが拡張される。ヒポテー
シス・アンド・テスト・メソッドが、プロテーゼの幾分
複雑なランドマークを検出するために提案されている。
本発明によると、コンピュータ又はプログラムストレー
ジデバイスにより、患者にとって最も適切なプロテーゼ
を自動的に見つけて、プロテーゼのパフォーマンスを評
価し、医者のサージェリィプランニングのために、定量
診断測定が提供される。
【００１６】本発明では、イメージングポジショニング
チェック用のキーランドマーク検出、脚の長さ及びバラ
ンスチェック用のキーランドマーク検出が使用され、デ
ジタルラジオグラフィ（ＤＲ）システム用、特に、臨床
整形外科アプリケーション用の検出されたランドマーク
に基づく定量分析を実行することができる。
チェック用のキーランドマーク検出、脚の長さ及びバラ
ンスチェック用のキーランドマーク検出が使用され、デ
ジタルラジオグラフィ（ＤＲ）システム用、特に、臨床
整形外科アプリケーション用の検出されたランドマーク
に基づく定量分析を実行することができる。
【００１７】本発明について、股関節部及び股関節部置
換処置の用語で例示的に説明するが、本発明は、もっと
ずっと広く、例示的な実施例に限定されるものと解釈し
てはならない。本発明の他のアプリケーションは、本発
明により用いられる、他の解剖学的特徴、構造、又は、
処置用に有用である。例えば、本発明は、プロテーゼ四
肢等用に用いることができる。
換処置の用語で例示的に説明するが、本発明は、もっと
ずっと広く、例示的な実施例に限定されるものと解釈し
てはならない。本発明の他のアプリケーションは、本発
明により用いられる、他の解剖学的特徴、構造、又は、
処置用に有用である。例えば、本発明は、プロテーゼ四
肢等用に用いることができる。
【００１８】本発明は、解剖学的構造間の相対位置につ
いての一般的な知識を使用して、コンピュータ又はプロ
グラムストアデバイスをガイドして、必要なランドマー
クをサーチする。最も容易に認識可能なものから出発し
て、サーチがステップバイステップに他のランドマーク
に拡張される。異なった種類のエビデンスが、サーチす
るために結合される。図１，４，５に示された各要素
は、ハードウェア、ソフトウエア又はそれらの組み合わ
せの多様な形式で実施される。有利には、これら各要素
は、プロセッサ及びメモリ及び入／出力インターフェー
スを有する１つ以上の適切にプログラミングされた一般
的な目的のデジタルコンピュータで実施される。
いての一般的な知識を使用して、コンピュータ又はプロ
グラムストアデバイスをガイドして、必要なランドマー
クをサーチする。最も容易に認識可能なものから出発し
て、サーチがステップバイステップに他のランドマーク
に拡張される。異なった種類のエビデンスが、サーチす
るために結合される。図１，４，５に示された各要素
は、ハードウェア、ソフトウエア又はそれらの組み合わ
せの多様な形式で実施される。有利には、これら各要素
は、プロセッサ及びメモリ及び入／出力インターフェー
スを有する１つ以上の適切にプログラミングされた一般
的な目的のデジタルコンピュータで実施される。
【００１９】例示的な実施例では、コンピュータシステ
ム又はプログラムストレージデバイスは、自動的にプレ
サージェリィプランニングと術後検査との両方に必要な
重要な解剖学的構造を自動的にマークすることができ
る。この例示的な実施例について、以下説明する。コン
ピュータシステムにより、術前サージェリィプランニン
グ及び術後追跡治療（ゆるみ（ルーズニング）チェック
のような）にとって必要な定量測定を行うことができ
る。つまり、本発明は、イメージングポジショニングチ
ェック、下腿−長のランドマーク検出及びバランスチェ
ック、イメージ上でのドローイング、及び、検出された
ランドマークに基づく定量分析、臨床整形外科アプリケ
ーションのためのランドマーク検出の際に使用すること
ができる。
ム又はプログラムストレージデバイスは、自動的にプレ
サージェリィプランニングと術後検査との両方に必要な
重要な解剖学的構造を自動的にマークすることができ
る。この例示的な実施例について、以下説明する。コン
ピュータシステムにより、術前サージェリィプランニン
グ及び術後追跡治療（ゆるみ（ルーズニング）チェック
のような）にとって必要な定量測定を行うことができ
る。つまり、本発明は、イメージングポジショニングチ
ェック、下腿−長のランドマーク検出及びバランスチェ
ック、イメージ上でのドローイング、及び、検出された
ランドマークに基づく定量分析、臨床整形外科アプリケ
ーションのためのランドマーク検出の際に使用すること
ができる。
【００２０】幾つかの観点から、同様又は同一要素が同
様の参照番号で示された図示の詳細な実施例を参照し
て、本発明のシステム／方法がブロック／流れ図で示さ
れている。図１のブロックを用いて、図２及び３に関し
て詳細に説明する。図２には、骨盤領域のイメージが図
示されており、図３には、同一イメージが、検出された
幾つかのランドマークと重ねて図示されている。
様の参照番号で示された図示の詳細な実施例を参照し
て、本発明のシステム／方法がブロック／流れ図で示さ
れている。図１のブロックを用いて、図２及び３に関し
て詳細に説明する。図２には、骨盤領域のイメージが図
示されており、図３には、同一イメージが、検出された
幾つかのランドマークと重ねて図示されている。
【００２１】自動サーチシステム／方法は、以下のコン
ポーネント及び／又はステップを有している。この方法
では、イメージ（図２）が人間が立った姿に配向されて
いるものとする。検出されたランドマークは、図３上に
記入されている。
ポーネント及び／又はステップを有している。この方法
では、イメージ（図２）が人間が立った姿に配向されて
いるものとする。検出されたランドマークは、図３上に
記入されている。
【００２２】ブロック１０では、イメージ（図２）、有
利には、人体のデジタル画像が提供される。このイメー
ジは、Ｘ線、ソノグラム、又は他のラジオグラフックイ
メージを含む。ブロック１２では、骨盤領域のような関
心領域用に、イメージ（図２）がスムーシングによって
求められた所定サイズ（例えば、ピクセルを圧縮するこ
とによって低減される）にダウンサイズされる。
利には、人体のデジタル画像が提供される。このイメー
ジは、Ｘ線、ソノグラム、又は他のラジオグラフックイ
メージを含む。ブロック１２では、骨盤領域のような関
心領域用に、イメージ（図２）がスムーシングによって
求められた所定サイズ（例えば、ピクセルを圧縮するこ
とによって低減される）にダウンサイズされる。
【００２３】ブロック１４では、強度リッジ／バレーマ
ップは、その際、イメージ内のピクセルの強度に基づい
て計算される。リッジマップ計算は、水平方向、垂直方
向及び対角線方向での強度イメージの２次導関数に基づ
いて計算される。関心領域は、例えば、イメージの上部
脚領域である。その際、システムは、ほぼ垂直方向に配
向されたリッジを見つけ、最強リッジＬ０及びＲ０（例
えば、最高又は最強強度リッジ）を、イメージの下部左
側又は下部右側１／４の所に配置する。こうすることに
より、左側及び右側脚部を適切に配置することができる
（図３のＬ０及びＲ０）。
ップは、その際、イメージ内のピクセルの強度に基づい
て計算される。リッジマップ計算は、水平方向、垂直方
向及び対角線方向での強度イメージの２次導関数に基づ
いて計算される。関心領域は、例えば、イメージの上部
脚領域である。その際、システムは、ほぼ垂直方向に配
向されたリッジを見つけ、最強リッジＬ０及びＲ０（例
えば、最高又は最強強度リッジ）を、イメージの下部左
側又は下部右側１／４の所に配置する。こうすることに
より、左側及び右側脚部を適切に配置することができる
（図３のＬ０及びＲ０）。
【００２４】ブロック１５では、グラジエント強度が、
イメージ内のピクセルのために計算される。グラジエン
トマップは、水平方向及び垂直方向での強度差に基づい
て計算され、グラジエントマップは、各ピクセルの周囲
の強度変化のレートを測定する。グラジエントマップ
は、入力イメージ内の強度エッジを強調する。このグラ
ジエントマップは、以下説明するように用いられる。
イメージ内のピクセルのために計算される。グラジエン
トマップは、水平方向及び垂直方向での強度差に基づい
て計算され、グラジエントマップは、各ピクセルの周囲
の強度変化のレートを測定する。グラジエントマップ
は、入力イメージ内の強度エッジを強調する。このグラ
ジエントマップは、以下説明するように用いられる。
【００２５】ブロック１６では、システムは、検出プロ
シージャを実行する。システムは、複数の異なったオペ
レーショナルモードを含む。従って、システムによって
実行されるプロシージャが調整される。例えば、システ
ムは、実行すべきプロシージャのどれが、プレサージェ
リィプランニング又はインプラント追跡治療を含むのか
についての情報を使用して、正確な検出モードにスイッ
チングする。測定及び検出は、アプローチするランドマ
ーク毎に基づいて行われる。つまり、最初に見つけたラ
ンドマークが第２のランドマークを検出するのに使用さ
れる、等である。
シージャを実行する。システムは、複数の異なったオペ
レーショナルモードを含む。従って、システムによって
実行されるプロシージャが調整される。例えば、システ
ムは、実行すべきプロシージャのどれが、プレサージェ
リィプランニング又はインプラント追跡治療を含むのか
についての情報を使用して、正確な検出モードにスイッ
チングする。測定及び検出は、アプローチするランドマ
ーク毎に基づいて行われる。つまり、最初に見つけたラ
ンドマークが第２のランドマークを検出するのに使用さ
れる、等である。
【００２６】図４では、ブロック１６でのプレサージェ
リィモードで、左脚部がフォーカスされ、この左脚部
は、イメージの右半分内に表示される（図３参照）。
リィモードで、左脚部がフォーカスされ、この左脚部
は、イメージの右半分内に表示される（図３参照）。
【００２７】ブロック３２では、サーチレンジを定義す
るのに、ブロック１４内で検出された脚部線Ｌ０が使用
される。平行する対向コントラストの最も内側の２つの
輪郭がトレースされ、その際、各輪郭間の距離は、単調
に減少しない。こうすることにより、図３の線Ｌ１及び
Ｌ２が形成される。
るのに、ブロック１４内で検出された脚部線Ｌ０が使用
される。平行する対向コントラストの最も内側の２つの
輪郭がトレースされ、その際、各輪郭間の距離は、単調
に減少しない。こうすることにより、図３の線Ｌ１及び
Ｌ２が形成される。
【００２８】ブロック３４では、特徴点が輪郭Ｌ１及び
Ｌ２上に見つけられ、この例では、輪郭Ｌ１及びＬ２の
各々の上に２つにあり、各々、水平方向及び垂直方向に
予め決められた距離を有する（点Ａ，Ｂ，Ｃ，及び
Ｄ）。
Ｌ２上に見つけられ、この例では、輪郭Ｌ１及びＬ２の
各々の上に２つにあり、各々、水平方向及び垂直方向に
予め決められた距離を有する（点Ａ，Ｂ，Ｃ，及び
Ｄ）。
【００２９】ブロック３６では、開始点で対向するグラ
ジエント配向の、内側輪郭Ｌ１及びＬ２から外側の、最
強の２つの輪郭Ｌ３及びＬ４がトレースされる。グラジ
エント配向情報は、選択された正確な開始点となるよう
にするために用いられる。ここでは、Ｌ３のグラジエン
ト配向は、右側に向かって指示されており、Ｌ４のグラ
ジエント配向は、左側に向かって指示されている。こう
することにより、脚部Ｌ３及びＬ４の外側境界が形成さ
れる。最大曲率の点が、各境界上に決められる（Ｅ及び
Ｆ）。
ジエント配向の、内側輪郭Ｌ１及びＬ２から外側の、最
強の２つの輪郭Ｌ３及びＬ４がトレースされる。グラジ
エント配向情報は、選択された正確な開始点となるよう
にするために用いられる。ここでは、Ｌ３のグラジエン
ト配向は、右側に向かって指示されており、Ｌ４のグラ
ジエント配向は、左側に向かって指示されている。こう
することにより、脚部Ｌ３及びＬ４の外側境界が形成さ
れる。最大曲率の点が、各境界上に決められる（Ｅ及び
Ｆ）。
【００３０】ブロック３８では、外側境界Ｌ４上の曲率
最大点Ｆから開始して、ブロック１２で得られた強度リ
ッジ情報を使用して、開始点Ｇが大腿骨骨頭の他の部分
のためにサーチされる。
最大点Ｆから開始して、ブロック１２で得られた強度リ
ッジ情報を使用して、開始点Ｇが大腿骨骨頭の他の部分
のためにサーチされる。
【００３１】ブロック４０では、点Ｇから開始して、大
腿骨骨頭（曲線Ｌ５）の境界がトレースされ、それか
ら、Ｌ５及び点ＥとＦとの間の線によって記述された身
体的特徴に基づいて大腿骨骨頭（点Ｈ）の中心が計算さ
れる。
腿骨骨頭（曲線Ｌ５）の境界がトレースされ、それか
ら、Ｌ５及び点ＥとＦとの間の線によって記述された身
体的特徴に基づいて大腿骨骨頭（点Ｈ）の中心が計算さ
れる。
【００３２】ブロック４２では、６個の点Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆ，及びＧを使って、プロテーゼデータベース
から１セットの最も適切なプロテーゼをサーチするのに
使用される測定が行われる。それから、医者は、どのタ
イプのプロテーゼを使用すべきか検出する。
Ｄ，Ｅ，Ｆ，及びＧを使って、プロテーゼデータベース
から１セットの最も適切なプロテーゼをサーチするのに
使用される測定が行われる。それから、医者は、どのタ
イプのプロテーゼを使用すべきか検出する。
【００３３】図５では、ブロック１６での追跡治療モー
ドで、右側脚部がフォーカスオンされ、例えば、イメー
ジの左側半分に表示される（図３参照）。
ドで、右側脚部がフォーカスオンされ、例えば、イメー
ジの左側半分に表示される（図３参照）。
【００３４】ブロック５２では、ブロック１５の強度グ
ラジエント情報に基づいて、インプラント境界（Ｒ１）
をトレースするために、脚部位置線Ｒ０によって位置拘
束が行われる。ブロック５４では、プロテーゼのヘッド
が、ヒポテーシス・アンド・テスト・メソッドを使用し
て検出される。この方式は、例えば、各点で、Ｐ１で
は、インプラント境界Ｒ１上で、Ｐ１から特定距離の２
つの外部点、Ｐ２及びＰ３を選択する。サークルは、Ｐ
１，Ｐ２及びＰ３に適合しており、境界Ｒ１上の各点
は、サークルから特定距離のところでサーチされる。こ
の点集合は、Ｓによって記述される。Ｓ上の各点全てに
よってつなげられる角度全体が、サークルの中心、ｏに
関して計算される。
ラジエント情報に基づいて、インプラント境界（Ｒ１）
をトレースするために、脚部位置線Ｒ０によって位置拘
束が行われる。ブロック５４では、プロテーゼのヘッド
が、ヒポテーシス・アンド・テスト・メソッドを使用し
て検出される。この方式は、例えば、各点で、Ｐ１で
は、インプラント境界Ｒ１上で、Ｐ１から特定距離の２
つの外部点、Ｐ２及びＰ３を選択する。サークルは、Ｐ
１，Ｐ２及びＰ３に適合しており、境界Ｒ１上の各点
は、サークルから特定距離のところでサーチされる。こ
の点集合は、Ｓによって記述される。Ｓ上の各点全てに
よってつなげられる角度全体が、サークルの中心、ｏに
関して計算される。
【００３５】Ｓ＝｛ｓ１，ｓ２，．．．ｓＮ｝とする
と、その際、ｓｉは、Ｓ上の個別点であり、Ｓ内の個別
点の順序は、単一方向で（時計回りか、又は、反時計回
り）境界Ｒ１をトレースするようにされる。その際、現
在の点Ｐ１に対してＳによってつなげられた角度は：角
度ｐ１＝角度ｓ１ｏｓ２＋角度ｓ２ｏｓ３＋．．．＋角
度ｓＮ−１ｏｓＮこの計算は、境界Ｒ１上で各点に対し
て行われる。
と、その際、ｓｉは、Ｓ上の個別点であり、Ｓ内の個別
点の順序は、単一方向で（時計回りか、又は、反時計回
り）境界Ｒ１をトレースするようにされる。その際、現
在の点Ｐ１に対してＳによってつなげられた角度は：角
度ｐ１＝角度ｓ１ｏｓ２＋角度ｓ２ｏｓ３＋．．．＋角
度ｓＮ−１ｏｓＮこの計算は、境界Ｒ１上で各点に対し
て行われる。
【００３６】それから、境界上の点全てからつなげられ
た最大角度の点集合がサーチされる。サーチされた集合
の関連のサークルが、図３にＲ２によって示されている
ように、大腿骨構成要素骨頭のベストフィッティングと
して選択される。大腿骨構成要素骨頭を位置付けるため
の他の方法が用いられる。中心及び半径は、診断に使用
されるような測定量である。
た最大角度の点集合がサーチされる。サーチされた集合
の関連のサークルが、図３にＲ２によって示されている
ように、大腿骨構成要素骨頭のベストフィッティングと
して選択される。大腿骨構成要素骨頭を位置付けるため
の他の方法が用いられる。中心及び半径は、診断に使用
されるような測定量である。
【００３７】ブロック５６では、WELLERインプラントタ
イプのために、サークルＲ２上の境界Ｒ１の点から、ブ
ロック１４で決められた強度リッジマップに基づいて、
コントラストリング（Ｒ３）の交点（例えば、４つの
点）が見つけられる。４つのクロスは、リングＲ３及び
サークルＲ２の交点で指示されている。これら４つの点
（クロス）は、リッジマップ（Ｒ３）に適合する最良の
楕円を見つける制約条件として利用される。中心、サイ
ズ、及び方向に関する情報は、楕円用に記録されてい
る。
イプのために、サークルＲ２上の境界Ｒ１の点から、ブ
ロック１４で決められた強度リッジマップに基づいて、
コントラストリング（Ｒ３）の交点（例えば、４つの
点）が見つけられる。４つのクロスは、リングＲ３及び
サークルＲ２の交点で指示されている。これら４つの点
（クロス）は、リッジマップ（Ｒ３）に適合する最良の
楕円を見つける制約条件として利用される。中心、サイ
ズ、及び方向に関する情報は、楕円用に記録されてい
る。
【００３８】ブロック５８では、腸骨のアーチ状線上の
強度グラジエントに基づいて、腸骨のアーチ状線をトレ
ースするために、大腿骨骨頭の中心によって定義された
位置制約条件を使用する。腸骨のアーチ状線上の最も外
側の点（Ｊ１及びＪ２）を見つける。ブロック５９で
は、閉鎖孔の境界がトレースされて、閉鎖孔（Ｊ３及び
Ｊ４）の中心が見つけられる。ブロック６０では、腸骨
のアーチ状線（Ｊ１及びＪ２）上の最も外側の点と、閉
鎖孔（Ｊ３及びＪ４）の中心とが、例えば、恥骨結合線
６１（つまり、ミラー線とも呼ばれる）を見つけるのに
使われる。ブロック６２では、既に見つけられたランド
マークとの位置関係が、他の解剖学的構造、例えば、小
転子６３（図３）を見つけるのに使用される。
強度グラジエントに基づいて、腸骨のアーチ状線をトレ
ースするために、大腿骨骨頭の中心によって定義された
位置制約条件を使用する。腸骨のアーチ状線上の最も外
側の点（Ｊ１及びＪ２）を見つける。ブロック５９で
は、閉鎖孔の境界がトレースされて、閉鎖孔（Ｊ３及び
Ｊ４）の中心が見つけられる。ブロック６０では、腸骨
のアーチ状線（Ｊ１及びＪ２）上の最も外側の点と、閉
鎖孔（Ｊ３及びＪ４）の中心とが、例えば、恥骨結合線
６１（つまり、ミラー線とも呼ばれる）を見つけるのに
使われる。ブロック６２では、既に見つけられたランド
マークとの位置関係が、他の解剖学的構造、例えば、小
転子６３（図３）を見つけるのに使用される。
【００３９】ブロック６４では、検出されたランドマー
クが、解剖学的測定を実行するのに使用されて、測定値
が、このようにして行なわれた以前の追跡治療と比較さ
れて、ゆるみ（ルーズニング）又は損耗を検出すること
ができる。
クが、解剖学的測定を実行するのに使用されて、測定値
が、このようにして行なわれた以前の追跡治療と比較さ
れて、ゆるみ（ルーズニング）又は損耗を検出すること
ができる。
【００４０】本発明は、有利には、ランドマークを局限
するために、異なった種類のイメージ証拠と一緒に空間
的な推論を用いる。ランドマークは、上述のリストに限
定されない。付加的なランドマークが見つけられ、又
は、異なった処理シーケンスが用いられて、例示したラ
ンドマーク又は他のランドマークをサーチすることがで
きる。本発明は、他の関心領域、例えば、頭蓋、手、
脚、胸郭、等に適用可能である。有利には、本発明はト
レーニング可能である。例えば、医者のようなユーザ
は、コンピュータに、例の分析を実行することによって
検出すべきものを教授することができる。
するために、異なった種類のイメージ証拠と一緒に空間
的な推論を用いる。ランドマークは、上述のリストに限
定されない。付加的なランドマークが見つけられ、又
は、異なった処理シーケンスが用いられて、例示したラ
ンドマーク又は他のランドマークをサーチすることがで
きる。本発明は、他の関心領域、例えば、頭蓋、手、
脚、胸郭、等に適用可能である。有利には、本発明はト
レーニング可能である。例えば、医者のようなユーザ
は、コンピュータに、例の分析を実行することによって
検出すべきものを教授することができる。
【００４１】例えば、検出されたランドマークから、点
と点又は点と線との距離のような、計算すべきものに関
しての決定が、医者又はユーザの選択によって行われ
る。一度特定されると、コンピュータは、特定された測
定値を自動的に計算する。これらの測定値に基づいて、
医者は、プレサージェリィプランニング、プロテーゼの
ゆるみ及び損耗の程度について決定し、又は、他の診断
行為を行う。
と点又は点と線との距離のような、計算すべきものに関
しての決定が、医者又はユーザの選択によって行われ
る。一度特定されると、コンピュータは、特定された測
定値を自動的に計算する。これらの測定値に基づいて、
医者は、プレサージェリィプランニング、プロテーゼの
ゆるみ及び損耗の程度について決定し、又は、他の診断
行為を行う。
【００４２】プレサージェリィプランニングの行い方、
異なったアプリケーション用の定量測定の用い方につい
ての決定は、検出されたランドマークに従った何らかの
診断決定と同様に、医者によって決定される。本発明に
よると、例えば、マウスクリックによってマニュアルで
領域を選択する退屈な仕事を回避することができ、検出
及び測定を実行するのにもっと客観的且つ正確なやり方
が提供される。その際、医者は、測定データを収集する
のに大部分の時間を費やすよりも寧ろ、仕事の診断部分
にもっと焦点を合わせることができる。
異なったアプリケーション用の定量測定の用い方につい
ての決定は、検出されたランドマークに従った何らかの
診断決定と同様に、医者によって決定される。本発明に
よると、例えば、マウスクリックによってマニュアルで
領域を選択する退屈な仕事を回避することができ、検出
及び測定を実行するのにもっと客観的且つ正確なやり方
が提供される。その際、医者は、測定データを収集する
のに大部分の時間を費やすよりも寧ろ、仕事の診断部分
にもっと焦点を合わせることができる。
【００４３】解剖学的ランドマーク（例として挙げたも
のであって、これに限定されるものではない）の検出用
のシステム及び方法についての有利な実施例について説
明したが、当業者ならば、上述の技術思想の観点で変形
実施例が可能である。従って、特許請求の範囲に記載し
た本発明の範囲及び技術思想の範囲内で開示した本発明
の特別な実施例内で変更することができる。特許法で要
求されているように、本発明について既述のように詳細
に説明したが、特許請求の範囲に記載した内容について
の特許保護を請求する。
のであって、これに限定されるものではない）の検出用
のシステム及び方法についての有利な実施例について説
明したが、当業者ならば、上述の技術思想の観点で変形
実施例が可能である。従って、特許請求の範囲に記載し
た本発明の範囲及び技術思想の範囲内で開示した本発明
の特別な実施例内で変更することができる。特許法で要
求されているように、本発明について既述のように詳細
に説明したが、特許請求の範囲に記載した内容について
の特許保護を請求する。
【図１】本発明のラジオグラフィックイメージを検出及
び処理するためのシステム／方法を示すブロック／流れ
図
び処理するためのシステム／方法を示すブロック／流れ
図
【図２】本発明により処理するための骨盤領域のイメー
ジを示す図
ジを示す図
【図３】本発明により注釈の付けられたランドマークを
有する図２の骨盤領域のイメージを示す図
有する図２の骨盤領域のイメージを示す図
【図４】本発明によりプロテーゼサイズを検出するため
のシステム／方法を示すブロック／流れ図
のシステム／方法を示すブロック／流れ図
【図５】本発明のプロテーゼでのゆるみ（ルーズニン
グ）又は損耗を測定するためのシステム／方法を示すブ
ロック／流れ図
グ）又は損耗を測定するためのシステム／方法を示すブ
ロック／流れ図
６１ 恥骨結合線 ６３ 小転子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジアンツォン キアン アメリカ合衆国 ニュージャージー プリ ンストン オックスフォード コート ３ (72)発明者 ヘルムート シュラム ドイツ連邦共和国 ノインキルヒェン ム ルデンヴェーク ８ Ｆターム(参考） 4C060 LL13 4C093 AA01 AA16 AA26 FF13 FF16 FF20 FF28 5B057 AA08 BA03 CD05 DA07 DB02 DB05 DB09 DC05 DC06 DC08 DC16 DC22 DC36 5L096 AA03 BA06 BA13 EA03 FA06 FA14 FA62 FA67 FA69
Claims (25)
- 【請求項１】 ラジオグラフィックイメージでの解剖学
的ランドマークを自動検出する方法において、イメージ
の関心領域を供給するステップ、強度リッジマップを計
算することによって、前記関心領域内の第１のランドマ
ークを検出するステップ、前記第１のランドマークの位
置及び配向に基づいて、前記関心領域内の第２のランド
マークを検出するステップ、前記第１及び第２のランド
マークの位置に基づいて前記イメージを測定するステッ
プとを有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 第１のランドマークは、大腿骨を含む請
求項１記載の方法。 - 【請求項３】 第２のランドマークは、大腿骨の外側境
界を含む請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 第２のランドマークは、大腿骨骨頭を含
む請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 更に、前に検出したランドマークの位置
及び配向に基づいて、関心領域内の次のランドマークを
検出する請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 測定するステップは、検出された複数の
ランドマークに基づいてプロテーゼを選択する請求項５
記載の方法。 - 【請求項７】 測定するステップは、検出された複数の
ランドマークに基づいてプロテーゼの動き及び損耗を検
出するステップを有する請求項５記載の方法。 - 【請求項８】 第１のランドマークは、プロテーゼ大腿
骨を含む請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 第２のランドマークは、骨盤部分を含む
請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 股関節部のラジオグラフィックイメー
ジ内の解剖学的ランドマークを自動検出するための方法
において、骨盤領域のラジオグラフィックイメージを供
給するステップ、１方向でのハイライトリッジとなるよ
うに、強度リッジマップを形成するステップ、脚方位及
び位置を近似するために、前記リッジマップ内に最強リ
ッジを用いて、前記イメージ内での脚の位置を検出する
ステップ、前記最強垂直方向リッジの位置及び配向に基
づいて、前記イメージ内での前記脚の大腿骨の内側輪郭
線を検出するステップ、前記内側輪郭線の位置及び配向
及びリッジマップに基づいて、大腿骨の外側表面線を検
出するステップ、前記大腿骨の大腿骨骨頭上の最大曲線
の点を検出して、前記リッジマップを用いて前記大腿骨
骨頭をトレースするステップ、前記大腿骨骨頭の中心を
検出するステップ、前記内部輪郭線、最大曲率点及び前
記大腿骨骨頭の中心に基づいて、プロテーゼを選択する
ステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の方法ステップを実行
するための機器によって実行可能な命令プログラムを確
実に実施する、前記機器によって読み出し可能なプログ
ラムストレージデバイス。 - 【請求項１２】 更に、検出されたランドマークの位置
に基づいて、イメージ上での測定を実行するステップを
有する請求項１０記載の方法。 - 【請求項１３】 プロテーゼを有する股関節部のラジオ
グラフィックイメージ内の解剖学的ランドマークを自動
的に検出するための方法において、骨盤領域のラジオグ
ラフィックイメージを供給するステップ、１方向でのハ
イライトリッジとなるように、強度リッジマップを形成
するステップ、脚方位及び位置を近似するために、前記
リッジマップ内に最強リッジを用いて、前記イメージ内
での脚の位置を検出するステップ、前記最強リッジの位
置及び配向に基づいて、前記イメージ内での前記脚の大
腿骨のプロテーゼの境界を検出するステップ、予期され
る形状に従って前記プロテーゼの境界をテストすること
によって、当該プロテーゼの大腿骨構成要素骨頭の位置
を検出するステップ、前記大腿骨の大腿骨構成要素骨頭
の位置を用いて腸骨のアーチ状線をトレースするステッ
プ、プロテーゼの損耗及びゆるみを検出するために測定
を実行するステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項１３記載の方法ステップを実行
するための機器によって実行可能な命令プログラムを明
確に実施する、前記機器によって読み出し可能なプログ
ラムストレージデバイス。 - 【請求項１５】 閉鎖孔の中心を見つけるために、前記
閉鎖孔の境界をトレースするステップを更に含む請求項
１３記載の方法。 - 【請求項１６】 閉鎖孔の中心及び腸骨のアーチ状線に
基づいて恥骨結合部を確定するステップを更に含む請求
項１３記載の方法。 - 【請求項１７】 ラジオグラフィックイメージ内の解剖
学的ランドマークを自動的に検出するための方法ステッ
プを実行するために機器によって実行可能な命令プログ
ラムを明確に実施する、前記機器によって読み出し可能
なプログラムストレージデバイスにおいて、イメージの
関心領域を供給するステップ、強度リッジマップを計算
することによって、前記関心領域内の第１のランドマー
クを検出するステップ、前記第１のランドマークの位置
及び配向に基づいて、前記関心領域内の第２のランドマ
ークを検出するステップ、前記第１及び第２のランドマ
ークの位置に基づいて前記イメージを測定するステップ
とを有することを特徴とするプログラムストレージデバ
イス。 - 【請求項１８】 第１のランドマークは、大腿骨を含む
請求項１７記載のプログラムストレージデバイス。 - 【請求項１９】 第２のランドマークは、大腿骨の外側
境界を含む請求項１８記載のプログラムストレージデバ
イス。 - 【請求項２０】 第２のランドマークは、大腿骨骨頭を
含む請求項１８記載のプログラムストレージデバイス。 - 【請求項２１】 更に、前に検出したランドマークの位
置及び配向に基づいて、関心領域内の次のランドマーク
を検出する請求項１７記載のプログラムストレージデバ
イス。 - 【請求項２２】 測定するステップは、検出された複数
のランドマークに基づいてプロテーゼを選択するステッ
プを有する請求項２１記載のプログラムストレージデバ
イス。 - 【請求項２３】 測定するステップは、、検出された複
数のランドマークに基づいてプロテーゼの動き及び損耗
を検出するステップを有する請求項２１記載のプログラ
ムストレージデバイス。 - 【請求項２４】 第１のランドマークは、プロテーゼ大
腿骨を含む請求項１７記載のプログラムストレージデバ
イス。 - 【請求項２５】 第２のランドマークは、骨盤部分を含
む請求項２４記載のプログラムストレージデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/638,122 US6674883B1 (en) | 2000-08-14 | 2000-08-14 | System and method for the detection of anatomic landmarks for total hip replacement |
| US09/638122 | 2000-08-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002159478A true JP2002159478A (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=24558734
Family Applications (1)
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