JP2005185767A - Artificial joint member select support device and artificial joint member select support program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人工股関節置換手術の計画時等におけるインプラントの選定を支援する人工関節部材選定支援装置および人工関節部材選定支援プログラムに関するものである。 The present invention relates to an artificial joint member selection support device and an artificial joint member selection support program that support selection of an implant at the time of planning a hip replacement surgery or the like.
現在、大半の臨床医は、人工股関節置換手術の術前計画の際に、生体骨のＸ線写真で透明な用紙上にインプラントの外形線をかたどったテンプレートを何種類か設置し、目視で最も適合性が良いインプラントを経験と勘で選択している。しかしながら、生体骨は３次元構造をもつことやＸ線写真には収差が存在することなどから、経験の少ない医師がこのような方法で選択したのでは不具合が生ずる場合がしばしば起る。生体骨とインプラントの適合性が悪い場合には、生体骨の折損、脱臼やゆるみの発生が生じ、再手術をすぐに行わなければならないなど患者に大きな負担が発生する。そこで、情報技術を活用して、コンピューター上で骨デジタルモデルを作り選定を支援するシステムの開発が始まりつつある。 At present, most clinicians place several types of templates that form the outline of implants on transparent paper with X-ray photographs of living bones during preoperative planning of hip replacement surgery. We select implants with good compatibility based on experience and intuition. However, since a living bone has a three-dimensional structure and there are aberrations in X-ray photographs, problems often occur when doctors with little experience select with this method. When the compatibility between the living bone and the implant is poor, the living bone is broken, dislocated or loosened, and a great burden is imposed on the patient, such as having to re-operate immediately. Therefore, the development of a system that uses information technology to support the selection by creating a digital bone model on a computer is beginning.
具体的には、生体骨のＣＴ画像データからボクセル法によりボクセルデータを作成し、このボクセルデータに基づいて断面図や鳥瞰図を画面表示する。そして、例えば生体骨の断面図にインプラントの画像を重ね合わせることによって、生体骨にインプラントを組み付けた状態を把握し、適切なインプラントの選定を支援する方法が提案されている（非特許文献１）。 Specifically, voxel data is created from CT image data of living bones by a voxel method, and a cross-sectional view and a bird's eye view are displayed on the screen based on the voxel data. For example, a method has been proposed in which an image of an implant is superimposed on a cross-sectional view of a living bone so as to grasp a state in which the implant is assembled to the living bone and assist in selecting an appropriate implant (Non-patent Document 1). .
しかしながら、上記従来の方法では、例えば生体骨の断面図にインプラントの画像を重ね合わせたときに、インプラントの全体が生体骨の断面図に表示された状態になる。これにより、インプラントの影に隠れた領域における生体骨とインプラントとの位置関係、即ち、インプラントを中心とした深さ方向の位置関係を確認することができない。この結果、生体骨とインプラントとの立体的な組み付け状態を上下方向および左右方向からなる２次元の要素に基づいて推測しながら把握する必要があるため、インプラントが生体骨に組み付けられた様子を十分に把握することが困難であるという問題がある。 However, in the above conventional method, for example, when the implant image is superimposed on the cross-sectional view of the living bone, the entire implant is displayed on the cross-sectional view of the living bone. Thereby, the positional relationship between the living bone and the implant in the region hidden behind the shadow of the implant, that is, the positional relationship in the depth direction around the implant cannot be confirmed. As a result, since it is necessary to grasp the three-dimensional assembly state of the living bone and the implant based on a two-dimensional element composed of the vertical direction and the horizontal direction, it is sufficient to see how the implant is assembled to the living bone. There is a problem that it is difficult to grasp.
解決しようとする問題点は、インプラントが生体骨に組み付けられた様子を十分に把握することが困難な点である。 The problem to be solved is that it is difficult to fully grasp how the implant is assembled to the living bone.
本発明は、人工関節部材選定支援装置であって、生体骨の内部の状態を３次元的に識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段と、インプラントの輪郭を示した輪郭画像を前記生体骨画像に重ね合せて画面表示する輪郭表示手段とを有している。 The present invention is an artificial joint member selection support device, and includes a living bone display means for displaying a living bone image that can three-dimensionally identify the internal state of the living bone, and a contour image showing the contour of the implant. Contour display means for superimposing the living bone image on the screen.
上記の構成によれば、インプラントの輪郭画像と生体骨画像とを重ね合わせたときに、インプラントの輪郭だけが生体骨画像上に表示された状態になる。これにより、インプラントの周辺部における生体骨とインプラントとの位置関係、即ち、インプラントを中心とした上下方向および左右方向の位置関係に加えて、インプラントの影に隠れた領域における生体骨とインプラントとの位置関係、即ち、インプラントを中心とした深さ方向の位置関係を一つの画面上で確認することができる。この結果、インプラントと生体骨との位置関係を上下方向、左右方向および深さ方向からなる３次元の要素で立体的に確認することができるため、インプラントが生体骨に組み付けられた様子を十分に把握することにより適切なインプラントを容易且つ確実に選定することができる。 According to the above configuration, when the contour image of the implant and the living bone image are superimposed, only the contour of the implant is displayed on the living bone image. As a result, in addition to the positional relationship between the living bone and the implant in the peripheral portion of the implant, that is, the vertical and horizontal positional relationships around the implant, the living bone and the implant in the region hidden in the shadow of the implant. The positional relationship, that is, the positional relationship in the depth direction around the implant can be confirmed on one screen. As a result, the positional relationship between the implant and the living bone can be confirmed three-dimensionally with a three-dimensional element consisting of the vertical direction, the left-right direction, and the depth direction. By grasping, an appropriate implant can be selected easily and reliably.
また、本発明において、前記生体骨表示手段は、Ｘ線ＣＴ画像をボクセル法により生成した３次元骨デジタルデータを指定した視線方向について、Ｘ線強度がボクセルを通過する毎に、一定の値で減衰するものとして積算を行うことによりＸ線写真と同様の表示となるように画像明度を計算することで前記生体骨画像を形成する。上記の構成によれば、透過した状態の生体骨画像を容易に形成することができる。 Further, in the present invention, the living bone display means has a constant value every time the X-ray intensity passes through the voxel with respect to the viewing direction in which the three-dimensional bone digital data generated from the X-ray CT image by the voxel method is designated. The living bone image is formed by calculating the image brightness so that the display is similar to that of the X-ray photograph by performing integration as it is attenuated. According to said structure, the living body bone image of the permeation | transmission state can be formed easily.
また、本発明は、前記生体骨画像と前記輪郭画像との重なった領域に存在するボクセルの個数を計数することにより骨切削量を求める骨切削量算出手段を有している。上記の構成によれば、骨切削量を容易に求めることができる。 The present invention further includes a bone cutting amount calculation means for obtaining a bone cutting amount by counting the number of voxels present in the region where the living bone image and the contour image overlap. According to said structure, the amount of bone cutting can be calculated | required easily.
また、本発明は、前記生体骨画像と前記輪郭画像との空隙領域に存在するボクセルの個数を計数することにより骨補綴量を求める骨補綴量算出手段を有している。上記の構成によれば、骨補綴量を容易に求めることができる。 In addition, the present invention includes a bone prosthesis amount calculating means for obtaining a bone prosthesis amount by counting the number of voxels present in a gap region between the living bone image and the contour image. According to said structure, the amount of bone prostheses can be calculated | required easily.
また、本発明は、髄腔占拠率、骨切削量、インプラント−骨応力分布、インプラント圧縮面積率、骨補綴量、骨−インプラント間最大空隙距離およびインプラント−骨間最小距離から選択される何れか１種以上のインプラント選定情報を画面表示する選定情報表示手段を有している。上記の構成によれば、生体骨画像とインプラントの輪郭画像との画面表示による選定に加えて、インプラント選定情報による選定を行うことができるため、一層インプラントの選定を容易且つ確実に行うことができる。 Also, the present invention is any one selected from a medullary cavity occupation rate, bone cutting amount, implant-bone stress distribution, implant compression area rate, bone prosthesis amount, bone-implant maximum gap distance and implant-bone minimum distance Selection information display means for displaying one or more types of implant selection information on a screen is provided. According to the above configuration, in addition to selection based on the screen display of the living bone image and the contour image of the implant, selection based on the implant selection information can be performed, so that the selection of the implant can be further easily and reliably performed. .
また、本発明は、人工関節部材選定支援装置であって、生体骨の内部の状態を識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段と、分離境界領域を前記生体骨画像に重ね合せて位置調整可能に画面表示する分離境界領域表示手段と前記分離境界領域を境界として前記生体骨画像を分離する生体骨分離手段とを有している。 Further, the present invention is an artificial joint member selection support device, wherein a living bone image displaying means for displaying a living bone image capable of identifying the internal state of the living bone and a separation boundary region are superimposed on the living bone image. And a separation boundary region display means for displaying the screen in a position-adjustable manner and a living bone separation means for separating the living bone image with the separation boundary region as a boundary.
上記の構成によれば、生体骨画像を分離境界領域の位置調整により任意の位置で分離することができるため、複数の生体骨がつながった生体骨画像を個別の生体骨の画像として取り扱うことができる。 According to the above configuration, since a living bone image can be separated at an arbitrary position by adjusting the position of the separation boundary region, a living bone image in which a plurality of living bones are connected can be handled as an individual living bone image. it can.
また、本発明において、前記生体骨表示手段は、前記生体骨画像を３次元的に画面表示し、前記分離境界領域表示手段は、前記分離境界領域を楕円球の外形線に沿った形状に設定する。上記の構成によれば、インプラントを組み込む生体骨が関節を含む場合に、関節部分に使用されるインプラントのカップの選定を高精度に行うことができる。 In the present invention, the living bone display means displays the living bone image three-dimensionally on the screen, and the separation boundary area display means sets the separation boundary area to a shape along the outline of an elliptic sphere. To do. According to said structure, when the living bone which incorporates an implant contains a joint, the selection of the cup of the implant used for a joint part can be performed with high precision.
また、本発明において、前記生体骨表示手段は、Ｘ線ＣＴ画像をボクセル法により生成した３次元骨デジタルデータを指定した視線方向について、Ｘ線強度がボクセルを通過する毎に、一定の値で減衰するものとして積算を行うことによりＸ線写真と同様の表示となるように画像明度を計算することで前記生体骨画像を形成する。上記の構成によれば、透過した状態の生体骨画像を容易に形成することができる。 Further, in the present invention, the living bone display means has a constant value every time the X-ray intensity passes through the voxel with respect to the viewing direction in which the three-dimensional bone digital data generated from the X-ray CT image by the voxel method is designated. The living bone image is formed by calculating the image brightness so that the display is similar to that of the X-ray photograph by performing integration as it is attenuated. According to said structure, the living body bone image of the permeation | transmission state can be formed easily.
また、本発明において、前記分離境界領域表示手段は、前記分離境界領域を二重線で形成し、前記生体骨分離手段は、前記分離境界領域の二重線の間に存在するボクセルを除去することにより前記生体骨画像を分離する。上記の構成によれば、インプラントの輪郭を境界として生体骨画像を容易に分離することができる。 In the present invention, the separation boundary region display means forms the separation boundary region with a double line, and the living bone separation means removes voxels existing between the double lines of the separation boundary area. Thus, the living bone image is separated. According to said structure, a living bone image can be easily isolate | separated by making the outline of an implant into a boundary.
また、本発明は、人工関節部材選定支援プログラムであって、コンピュータを、生体骨の内部の状態を３次元的に識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段と、インプラントの輪郭を示した輪郭画像を前記生体骨画像に重ね合せて画面表示する輪郭表示手段として機能させる。 In addition, the present invention is an artificial joint member selection support program, comprising: a computer, a living bone display means for displaying a living bone image capable of three-dimensionally identifying a state inside a living bone; and a contour of an implant. The illustrated contour image is made to function as contour display means for superimposing the biological bone image on the screen.
また、本発明は、人工関節部材選定支援プログラムであって、コンピュータを、生体骨の内部の状態を識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段と、 分離境界領域を前記生体骨画像に重ね合せて画面表示する分離境界領域表示手段と、前記分離境界領域を境界として前記生体骨画像を分離する生体骨分離手段として機能させる。 Further, the present invention is an artificial joint member selection support program, comprising: a computer; a living bone display means for displaying a living bone image capable of identifying an internal state of the living bone; and a separation boundary region as the living bone image. And a separation boundary region display means for displaying the image on the screen, and a living bone separation means for separating the living bone image using the separation boundary region as a boundary.
本発明は、インプラントと生体骨との位置関係を上下方向、左右方向および深さ方向からなる３次元の要素で立体的に確認することができるため、インプラントが生体骨に組み付けられた様子を十分に把握することにより適切なインプラントを容易且つ確実に選定することができるという利点がある場合がある。 In the present invention, the positional relationship between the implant and the living bone can be confirmed three-dimensionally with three-dimensional elements including the vertical direction, the left-right direction, and the depth direction. In some cases, there is an advantage that an appropriate implant can be selected easily and reliably.
本発明の実施形態を図１ないし図１０に基づいて以下に説明する。
本実施形態に係る人工関節部材選定支援装置は、図１に示すように、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置１と、情報処理装置１に接続されたハードディスク等の外部記憶装置２とを有している。尚、外部記憶装置２は、情報処理装置１に内蔵されていても良い。情報処理装置１は、演算部３と表示部４と操作入力部５と記憶部６とデータ入出力部７と通信部８と、これら各部３〜８をデータ通信可能に接続したデータバス９とを有している。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the artificial joint member selection support device according to the present embodiment includes an information processing device 1 such as a personal computer and an external storage device 2 such as a hard disk connected to the information processing device 1. Yes. The external storage device 2 may be built in the information processing apparatus 1. The information processing apparatus 1 includes a calculation unit 3, a display unit 4, an operation input unit 5, a storage unit 6, a data input / output unit 7, a communication unit 8, and a data bus 9 in which these units 3 to 8 are connected so that data communication is possible. have.
上記の通信部８は、外部のＸ線ＣＴ装置等の外部装置１０に通信回線を介して接続されており、外部装置との間でＤＩＣＯＭ（Ｄｉｄｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）の通信規格に基づいてデータを送受信可能にしている。尚、通信部８は、ＤＩＣＯＭの通信規格以外の規格に基づいてデータを送受信するようにされていても良いし、必要に応じて通信規格が切替え可能にされていても良い。 The communication unit 8 is connected to an external device 10 such as an external X-ray CT apparatus via a communication line, and is based on a communication standard of DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) with the external device. Data can be sent and received. Note that the communication unit 8 may be configured to transmit and receive data based on a standard other than the DICOM communication standard, and the communication standard may be switched as necessary.
また、データ入出力部７は、通信回線を介して外部記憶装置２に接続されている。外部記憶装置２は、患者データファイル２ａと、インプラントデータファイル２ｂと、選定結果データファイル２ｃとを記憶している。患者データファイル２ａは、患者の年齢や性別、氏名等を特定する患者データと、各患者の骨盤から大腿骨にかけた置換対象領域におけるＤＩＣＯＭ形式のＸ線ＣＴ画像データとをデータテーブルの形式で記憶するように設定されている。尚、置換対象領域は、骨盤から大腿骨にかけた領域に限定されるものではなく、インプラントを置換する領域であれば良い。インプラントデータファイル２ｂは、カップやステム、人工骨頭等のインプラントの種類と、各種類の形状データとをサイズ毎にデータテーブルの形式で記憶するように設定されている。選定結果データファイル２ｃは、患者データとインプラントの形状データと選定日時等とをデータテーブルの形式で記憶するように設定されている。 The data input / output unit 7 is connected to the external storage device 2 via a communication line. The external storage device 2 stores a patient data file 2a, an implant data file 2b, and a selection result data file 2c. The patient data file 2a stores patient data for specifying a patient's age, sex, name, etc., and DICOM format X-ray CT image data in a replacement target area from the pelvis of each patient to the femur in a data table format. It is set to be. Note that the replacement target region is not limited to the region extending from the pelvis to the femur, and may be a region where the implant is replaced. The implant data file 2b is set to store the types of implants such as cups, stems, and artificial bone heads, and the shape data of each type in the form of a data table for each size. The selection result data file 2c is set to store patient data, implant shape data, selection date and time, etc. in the form of a data table.
また、表示部４は、ＣＲＴ装置や液晶表示装置等からなっており、生体骨画像等の画像データやインプラント選定情報等の各種の文字データを画面表示する。操作入力部５は、キーボードやマウス等からなっており、画面の切替えや各種処理の指令、データ入力時等において使用される。記憶部は、データやプログラムを読出し可能に記憶しており、プログラム領域６ａと演算データ領域６ｂと画面表示データ領域６ｃとを備えている。プログラム領域６ａには、例えば臨床医によるインプラントの選定作業を支援する各種プログラムの集合体である図２のインプラント選定支援ルーチンが格納されている。演算データ領域６ｂには、インプラント選定支援ルーチン等のプログラムの実行時に使用される各種のデータが格納される。画面表示データ領域６ｃには、表示部４に画面表示されるデータが格納される。 The display unit 4 includes a CRT device, a liquid crystal display device, and the like, and displays on the screen various image data such as image data such as a living bone image and implant selection information. The operation input unit 5 includes a keyboard, a mouse, and the like, and is used for screen switching, various processing commands, data input, and the like. The storage unit stores data and programs in a readable manner, and includes a program area 6a, a calculation data area 6b, and a screen display data area 6c. The program area 6a stores, for example, an implant selection support routine of FIG. 2 that is a collection of various programs that support an implant selection operation by a clinician. The calculation data area 6b stores various data used when executing a program such as an implant selection support routine. The screen display data area 6c stores data to be displayed on the display unit 4.
上記のインプラント選定支援ルーチンは、コンピュータである情報処理装置１に対してインプラントと生体骨との位置関係を上下方向、左右方向および深さ方向からなる３次元の要素で立体的に確認可能にする機能を実現する手段を備えている。即ち、インプラント選定支援ルーチンは、生体骨の内部の状態を３次元的に識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段、インプラントの輪郭を示した輪郭画像を前記生体骨画像に重ね合せて画面表示する輪郭表示手段として機能させるプログラムを備えている。より具体的には、インプラント選定支援ルーチンは、Ｘ線ＣＴ画像をボクセル法により生成した３次元骨デジタルデータを指定した視線方向について、Ｘ線強度がボクセルを通過する毎に、一定の値で減衰するものとして積算を行うことによりＸ線写真と同様の表示となるように画像明度を計算することで生体骨画像を形成する生体骨表示手段として機能させるためのプログラムを有している。 The above-described implant selection support routine enables the information processing apparatus 1 that is a computer to three-dimensionally confirm the positional relationship between the implant and the living bone using a three-dimensional element composed of the vertical direction, the horizontal direction, and the depth direction. A means for realizing the function is provided. That is, the implant selection support routine includes a living bone display means for displaying a living bone image capable of three-dimensionally identifying the internal state of the living bone on the screen, and overlaying the outline image showing the outline of the implant on the living bone image. A program for functioning as a contour display means for displaying on the screen. More specifically, the implant selection support routine attenuates at a constant value every time the X-ray intensity passes through the voxel with respect to the direction of the line of sight designated by the three-dimensional bone digital data generated by the voxel method of the X-ray CT image. As a result, it has a program for functioning as a living bone display means for forming a living bone image by calculating image brightness so that a display similar to that of an X-ray photograph is obtained by performing integration.
さらに、インプラント選定支援ルーチンは、骨切削量を容易に算出可能にする機能を実現する手段と、骨補綴量を容易に算出可能にする機能を実現する手段とを備えている。即ち、インプラント選定支援ルーチンは、生体骨画像と前記輪郭画像との重なった領域に存在するボクセルの個数を計数することにより骨切削量を求める骨切削量算出手段として機能させるプログラムを備えていると共に、生体骨画像と輪郭画像との空隙領域に存在するボクセルの個数を計数することにより骨補綴量を求める骨補綴量算出手段として機能させるプログラムを備えている。 Furthermore, the implant selection support routine includes means for realizing a function for easily calculating the bone cutting amount and means for realizing a function for easily calculating the bone prosthesis amount. That is, the implant selection support routine includes a program that functions as a bone cutting amount calculation unit that calculates a bone cutting amount by counting the number of voxels present in a region where a living bone image and the contour image overlap. A program is provided that functions as a bone prosthesis amount calculating means for calculating the bone prosthesis amount by counting the number of voxels present in the gap region between the living bone image and the contour image.
さらに、インプラント選定支援ルーチンは、生体骨画像とインプラントの輪郭画像との画面表示による選定に加えて、インプラント制定情報による文字や数値、画像による選定を行うことを可能にする機能を実現させる手段を備えている。即ち、インプラント選定支援ルーチンは、髄腔占拠率、骨切削量、インプラント−骨応力分布、インプラント圧縮面積率、骨補綴量、骨−インプラント間最大空隙距離およびインプラント−骨間最小距離から選択される何れか１種以上のインプラント選定情報を画面表示する選定情報表示手段として機能させるプログラムを備えている。 Furthermore, the implant selection support routine includes means for realizing a function that enables selection by characters, numerical values, and images based on implant establishment information, in addition to selection by screen display of a living bone image and an outline image of an implant. I have. That is, the implant selection support routine is selected from the medullary cavity occupation rate, bone cutting amount, implant-bone stress distribution, implant compression area rate, bone prosthesis amount, bone-implant maximum gap distance, and implant-bone minimum distance. A program that functions as selection information display means for displaying any one or more types of implant selection information on a screen is provided.
また、インプラント選定支援ルーチンは、生体骨画像を分離境界領域の位置調整により任意の位置で分離可能にする機能を実現させる手段を備えている。即ち、インプラント選定支援ルーチンは、生体骨の内部の状態を識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段、分離境界領域を生体骨画像に重ね合せて位置調整可能に画面表示する分離境界領域表示手段、分離境界領域を境界として生体骨画像を分離する生体骨分離手段として機能させるプログラムを備えている。 Further, the implant selection support routine includes means for realizing a function of separating a living bone image at an arbitrary position by adjusting the position of the separation boundary region. That is, the implant selection support routine includes a living bone display means for displaying a living bone image that can identify the internal state of the living bone on the screen, and a separation boundary that displays the separation boundary region on the screen so that the position can be adjusted by overlaying the living bone image. An area display means and a program that functions as a living bone separation means for separating a living bone image with the separation boundary area as a boundary are provided.
より具体的には、インプラント選定支援ルーチンにおける分離境界領域表示手段は、分離境界領域を楕円球の外形線に沿った形状に設定する機能を有している。また、分離境界領域表示手段は、分離境界領域を二重線で形成する機能を有し、生体骨分離手段は、分離境界領域の二重線の間に存在するボクセルを除去することにより生体骨画像を分離する機能を有している。 More specifically, the separation boundary region display means in the implant selection support routine has a function of setting the separation boundary region to a shape along the outline of the elliptic sphere. The separation boundary region display means has a function of forming the separation boundary region with a double line, and the living bone separation means removes the voxel existing between the double lines of the separation boundary area, thereby removing the living bone. It has a function to separate images.
上記の構成において、人工関節部材選定支援装置の動作を説明する。
人工関節部材選定支援装置が起動されると、先ず、表示部４においてメイン処理選択画面が表示され、例えばＸ線ＣＴ画像のデータの画像取込処理やインプラント選定支援処理等の各種の処理内容が画面表示される。画像取込処理が選択された場合には、外部装置１０である例えばＸ線ＣＴ装置との間で通信が確立され、患者データと共に、患者の骨盤および大腿骨を含む領域の図４のＸ線ＣＴ画像データがＤＩＣＯＭ形式で取り込まれる。そして、患者データおよびＸ線ＣＴ画像データが患者データファイル２ａに格納される。
In the above configuration, the operation of the artificial joint member selection support device will be described.
When the artificial joint member selection support apparatus is activated, first, a main process selection screen is displayed on the display unit 4. For example, various processing contents such as an image capture process of X-ray CT image data and an implant selection support process are displayed. Displayed on the screen. When the image capture process is selected, communication is established with the external apparatus 10, for example, an X-ray CT apparatus, and the X-ray in FIG. 4 in the region including the patient's pelvis and femur along with patient data. CT image data is captured in DICOM format. The patient data and X-ray CT image data are stored in the patient data file 2a.
一方、インプラント選定支援処理が選択された場合には、図２のインプラント選定支援ルーチンが実行される。即ち、先ず、患者データファイル２ａから患者データが読み出され、患者の氏名等の患者情報の一覧表が画面表示される。そして、患者に付されたＩＤ番号のキー入力やカーソル位置のクリックにより患者の選択を可能な状態とする（Ｓ１）。 On the other hand, when the implant selection support process is selected, the implant selection support routine of FIG. 2 is executed. That is, first, patient data is read from the patient data file 2a, and a list of patient information such as patient names is displayed on the screen. Then, the patient can be selected by inputting the ID number assigned to the patient or clicking the cursor position (S1).
オペレータである臨床医が検査対象である患者を選択すると、この選択した患者データと、患者データに対応したＤＩＣＯＭ形式のＸ線ＣＴ画像データとが患者データファイル２ａから読み出され、記憶部６の演算データ領域６ｂに格納される（Ｓ２）。この後、Ｘ線ＣＴ画像データに基づいて生体骨の内部の状態を３次元的に識別可能な生体骨画像データが形成される。 When a clinician who is an operator selects a patient to be examined, the selected patient data and X-ray CT image data in DICOM format corresponding to the patient data are read from the patient data file 2a and stored in the storage unit 6. It is stored in the calculation data area 6b (S2). Thereafter, living bone image data capable of three-dimensionally identifying the internal state of the living bone is formed based on the X-ray CT image data.
具体的には、図５に示すように、Ｘ線ＣＴ画像データがボクセル法により多数のボクセルからなる３次元骨デジタルデータとされる。そして、この３次元骨デジタルデータにおいて、指定した視線方向についてＸ線強度がボクセルを通過する毎に、一定の値で減衰するものとして積算を行うことによりＸ線写真と同様の表示となるように画像明度が下記の計算式（１）に基づいて計算される。この結果、生体骨を３次元的に透過した骨デジタルモデルの生体骨画像データが形成される。そして、生体骨画像データが画面表示データ領域６ｃに転送され、図６に示すように、骨デジタルモデルが生体骨画像１２として表示部４に画面表示される（Ｓ３：生体骨表示処理）。 Specifically, as shown in FIG. 5, the X-ray CT image data is converted into three-dimensional bone digital data including a large number of voxels by the voxel method. In the three-dimensional bone digital data, the X-ray intensity is attenuated by a certain value every time the X-ray intensity passes through the voxel in the designated line-of-sight direction so that the same display as the X-ray photograph is obtained. The image brightness is calculated based on the following calculation formula (1). As a result, living bone image data of a bone digital model that passes through the living bone three-dimensionally is formed. Then, the living bone image data is transferred to the screen display data area 6c, and as shown in FIG. 6, the bone digital model is displayed on the display unit 4 as the living bone image 12 (S3: living bone display processing).
次に、骨デジタルデータに基づいて骨頭位置が求められ、この骨頭位置に楕円球形状の外形線からなる分離境界領域１１の画像が生体骨画像１２に重合される。尚、分離境界領域１１は、インプラントであるカップの輪郭に対応した楕円球の外形線からなっているが、その他のインプラントの輪郭に対応した形状であっても良い。 Next, a bone head position is obtained based on the bone digital data, and an image of the separation boundary region 11 composed of an elliptical spherical outline is superimposed on the bone bone image 12 at this bone head position. The separation boundary region 11 is composed of an elliptical sphere corresponding to the contour of the cup as an implant, but may have a shape corresponding to the contour of another implant.
分離境界領域１１が生体骨画像１２に重合して表示されると、分離境界領域１１と生体骨画像１２との位置関係が３次元的に確認される。この際、分離境界領域１１が生体骨画像１２の所望位置に存在しない場合には、操作入力部５のマウス等の操作により分離境界領域１１が移動可能に保持され、生体骨画像１２の所望位置に移動されて位置決めされる（Ｓ４：分離境界領域表示処理）。 When the separation boundary region 11 is superimposed on the living bone image 12, the positional relationship between the separation boundary region 11 and the living bone image 12 is confirmed three-dimensionally. At this time, if the separation boundary region 11 does not exist at the desired position of the living bone image 12, the separation boundary region 11 is held movably by an operation of the mouse or the like of the operation input unit 5, and the desired position of the living bone image 12 (S4: Separation boundary region display process).
この後、画面上に表示された図示しない分離スイッチがクリックされたり、操作入力部５の分離スイッチが押圧されたときに、図３に示すように、分離境界領域１１を境界として生体骨画像１２（骨デジタルモデル）が大腿骨画像１４（大腿骨デジタルモデル）と骨盤画像１３（骨盤デジタルモデル）とに分離される。即ち、分離境界領域１１は、二重線で形成されており、分離スイッチが押圧されると、分離境界領域１１の二重線の間に存在するボクセルが除去されることによって、生体骨画像１２が大腿骨画像１４と骨盤画像１３とに分離される。そして、これらの大腿骨画像１４および骨盤画像１３は、表示部４において単独の表示および両方の表示とが切替え可能にされる（Ｓ５：生体骨分離処理）。 Thereafter, when a separation switch (not shown) displayed on the screen is clicked or the separation switch of the operation input unit 5 is pressed, as shown in FIG. 3, the living bone image 12 with the separation boundary region 11 as a boundary. (Bone digital model) is separated into a femur image 14 (a femur digital model) and a pelvis image 13 (a pelvis digital model). That is, the separation boundary region 11 is formed of a double line, and when the separation switch is pressed, the voxels existing between the double lines of the separation boundary region 11 are removed, and thereby the living bone image 12 Are separated into a femur image 14 and a pelvis image 13. The femur image 14 and the pelvis image 13 can be switched between a single display and both displays on the display unit 4 (S5: living bone separation process).
次に、大腿骨画像１４のサイズに基づいて最適と推測されるサイズのステムが選択される。尚、この選択は、人工関節部材選定支援装置において自動で行われても良いし、インプラントの一覧表を表示部４に画面表示して臨床医が手動で行っても良い（Ｓ６：ステム選択処理）。 Next, a stem having a size estimated to be optimal based on the size of the femur image 14 is selected. This selection may be automatically performed by the artificial joint member selection support device, or may be manually performed by the clinician by displaying a list of implants on the display unit 4 (S6: stem selection process). ).
ステムが選択されると、図７に示すように、このステムに対応する形状データが外部記憶装置２のインプラントデータファイル２ｂから読み出される。そして、形状データに基づいてステムの輪郭を示した輪郭画像１６が生体骨画像の一部である大腿骨画像１４に重合して画面表示される。尚、ステムの輪郭画像１６は、マウス等の操作により任意の位置に移動可能にされている。そして、ステムの輪郭が大腿骨画像１４上に所望の位置に自動または手動で表示されると、臨床医は、ステムの周辺部における大腿骨とステムとの位置関係、即ち、ステムを中心とした上下方向および左右方向の位置関係を把握することができる。さらに、ステムの輪郭だけが表示されているため、ステムの影に隠れた領域における大腿骨とステムとの位置関係、即ち、ステムを中心とした深さ方向の位置関係も把握することができる。この結果、一方向から目視した一つの画面上において、ステムと大腿骨との位置関係を上下方向、左右方向および深さ方向からなる３次元の要素で立体的に確認することができるため、ステムが大腿骨に組み付けられた様子を十分に把握することが可能になる（Ｓ７：ステム選定処理）。 When the stem is selected, the shape data corresponding to this stem is read from the implant data file 2b of the external storage device 2 as shown in FIG. Then, the contour image 16 showing the contour of the stem based on the shape data is superimposed on the femur image 14 which is a part of the living bone image and displayed on the screen. Note that the contour image 16 of the stem can be moved to an arbitrary position by operating a mouse or the like. When the outline of the stem is automatically or manually displayed on the femur image 14 at a desired position, the clinician determines the positional relationship between the femur and the stem in the periphery of the stem, that is, centered on the stem. The positional relationship in the vertical direction and the horizontal direction can be grasped. Furthermore, since only the outline of the stem is displayed, it is possible to grasp the positional relationship between the femur and the stem in the region hidden behind the stem, that is, the positional relationship in the depth direction around the stem. As a result, on one screen viewed from one direction, the positional relationship between the stem and the femur can be confirmed three-dimensionally with a three-dimensional element consisting of a vertical direction, a horizontal direction, and a depth direction. It is possible to fully grasp the state where the wing is assembled to the femur (S7: stem selection process).
この後、図８の髄腔占拠率や大腿骨切削体積（大腿骨切削量）、大腿骨-ステム応力分布等が計算され、ステムのインプラント選定情報として大腿骨画像中の別ウインドウに画面表示される。また、必要に応じて画面が切替え表示される。ここで、大腿骨切削体積は、大腿骨画像とステムの輪郭画像との重なった領域に存在するボクセルの個数を計数することにより求められる（骨切削量算出処理）。大腿骨-ステム応力分布は、図９に示すように、ステムを設置した大腿骨系のボクセルデータから有限要素法の節点・要素にモデル化し、そのモデルに体重を荷重として載荷することにより求められる。これにより、臨床医は、大腿骨画像とステムの輪郭画像との画面表示によるな選定に加えて、インプラント選定情報による選定を行うことができるため、ステムの選定を容易且つ確実に行うことができる（Ｓ８：ステム判断情報計算処理）。 Thereafter, the medullary cavity occupation ratio, femur cutting volume (femoral cutting amount), femur-stem stress distribution, etc. of FIG. 8 are calculated and displayed on a separate window in the femur image as stem implant selection information. The In addition, the screen is switched and displayed as necessary. Here, the femur cutting volume is obtained by counting the number of voxels present in the region where the femur image and the contour image of the stem overlap (bone cutting amount calculation processing). As shown in FIG. 9, the femur-stem stress distribution is obtained by modeling the femur system voxel data with the stem installed into nodes / elements of the finite element method and loading the model with the weight as a load. . Thereby, since the clinician can perform selection based on the implant selection information in addition to the selection based on the screen display of the femur image and the contour image of the stem, the selection of the stem can be performed easily and reliably. (S8: Stem judgment information calculation process).
次に、図１０に示すように、画面表示が大腿骨画像１４から骨盤画像１３に切替えられた後、骨盤画像１３のサイズに基づいて最適と推測されるサイズのカップが選択される。尚、この選択は、上述のステムの選択の場合と同様に、自動および手動の何れで行われても良い（Ｓ９：カップ選択処理）。 Next, as shown in FIG. 10, after the screen display is switched from the femur image 14 to the pelvis image 13, a cup having a size estimated to be optimal based on the size of the pelvis image 13 is selected. Note that this selection may be performed either automatically or manually as in the case of the above-described stem selection (S9: cup selection process).
カップが選択されると、このカップに対応する形状データが外部記憶装置２のインプラントデータファイル２ｂから読み出される。そして、形状データに基づいてカップの輪郭を示した輪郭画像１５が生体骨画像１２の一部である骨盤画像１３に重合して画面表示される。尚、セメントレスタイプのカップでは、スクリュー配置も表示される。そして、上述のステムの場合と同様の操作および動作によって、一方向から目視した一つの画面上において、カップと骨盤との位置関係を上下方向、左右方向および深さ方向からなる３次元の要素で立体的に確認することができる。これにより、カップが骨盤に組み付けられた様子を十分に把握することが可能になる。（Ｓ１０：カップ選定処理）。 When a cup is selected, shape data corresponding to the cup is read from the implant data file 2b of the external storage device 2. Then, the contour image 15 showing the contour of the cup based on the shape data is superimposed on the pelvis image 13 which is a part of the living bone image 12 and displayed on the screen. In the case of a cementless type cup, the screw arrangement is also displayed. Then, by the same operation and operation as in the case of the stem described above, the positional relationship between the cup and the pelvis is a three-dimensional element consisting of the vertical direction, the horizontal direction, and the depth direction on one screen viewed from one direction. It can be confirmed three-dimensionally. Thereby, it becomes possible to fully grasp the state in which the cup is assembled to the pelvis. (S10: Cup selection process).
この後、骨盤骨切削体積（量）や骨鋪綴量、カップ圧縮面積率、カップ-大腿骨表面間最大距離、涙根-骨頭高さ、カップ外開き角、スクリュー-骨表面間最小距離等が計算され、カップのインプラント選定情報として別ウインドウに画面表示される。尚、骨鋪綴量は、骨盤画像とカップの輪郭画像との空隙領域に存在するボクセルの個数を計数することにより求められる（骨補綴量算出処理）。また、カップ-大腿骨表面間最大距離は、図１１に示すように、カップの表面に垂直な方向におけるカップと骨盤骨との空隙の最大長さを得ることにより求められる。カップ圧縮面積は、カップ表面で骨盤骨と接してカップ中心を通る水平面より上のカップ表面積の計算により求められる。これにより、臨床医は、骨盤画像とカップの輪郭画像との画面表示による選定に加えて、インプラント選定情報により選定を行うことができるため、カップの選定を容易且つ確実に行うことができる（Ｓ１１：カップ判断情報計算処理）。 After this, pelvic bone cutting volume (amount), osteocalculus amount, cup compression area ratio, maximum distance between cup-femoral surface, tear root-head height, cup opening angle, minimum distance between screw-bone surface, etc. Is calculated and displayed in a separate window as cup selection information. The amount of osteosynthesis is obtained by counting the number of voxels present in the space between the pelvis image and the contour image of the cup (bone prosthesis amount calculation processing). Further, the maximum distance between the cup and the femur surface is obtained by obtaining the maximum length of the gap between the cup and the pelvis bone in the direction perpendicular to the cup surface, as shown in FIG. The cup compression area is determined by calculating the cup surface area above the horizontal plane passing through the center of the cup in contact with the pelvic bone on the cup surface. Thereby, since the clinician can select by the implant selection information in addition to the selection by the screen display of the pelvis image and the contour image of the cup, the selection of the cup can be performed easily and reliably (S11). : Cup judgment information calculation process).
上記のようにして、ステムおよびカップの選定が完了すると、続いて脚長差が生じないように骨頭が選定される。（Ｓ１２：骨頭選定処理）。また、この選定時においては、図１２に示すように、大腿骨回転可能角がインプラント選定情報として別ウインドウに画面表示され、臨床医の判断に用いられる。尚、大腿骨回転可能角は、置換手術後の骨―インプラント系をモデル化して接触判断解析を実施することで求められる。即ち、骨盤-大腿骨の計算断面における最小接触角を骨頭中心に対して等距離に位置するボクセル表面の２点から大腿骨回転可能角として算出される（Ｓ１３：大腿骨回転可能角計算処理）。 As described above, when the selection of the stem and the cup is completed, the bone head is subsequently selected so as not to cause a difference in leg length. (S12: Bone head selection process). Further, at the time of this selection, as shown in FIG. 12, the femoral rotation angle is displayed on a separate window as implant selection information and used for the judgment of the clinician. The femoral rotation angle can be obtained by modeling the bone-implant system after replacement surgery and performing contact judgment analysis. That is, the minimum contact angle in the calculated pelvis-femur cross section is calculated as the femoral rotation possible angle from two points on the voxel surface located at the same distance from the center of the bone head (S13: femoral rotation possible angle calculation processing). .
そして、患者の生体骨にとって最適なステム、カップおよび骨頭が選定されたか否かを臨床医の操作指令により判定する（Ｓ１４）。選定が終了していない旨の操作指令が入力された場合には（Ｓ１４、ＮＯ）、上述のＳ６におけるステム選択処理が再実行され、ステムやカップ等の再選定が行われる。一方、選定が終了した旨の操作指令が入力された場合には（Ｓ１４、ＹＥＳ）、選定結果登録処理に実行が移され、選定されたステム、カップおよび骨頭のインプラントデータと共に、患者データが外部記憶装置２の選定結果データファイル２ｃに格納される。そして、この選定結果データファイル２ｃが経年管理に役立てるデータベースとされる。尚、この選定結果データファイル２ｃは、ステムやカップ、骨頭を上述のステム選択処理やカップ選択処理等において選択する際のデータベースとして利用されても良い（Ｓ１５）。 Then, it is determined by the clinician's operation command whether or not the optimum stem, cup and head for the living bone of the patient have been selected (S14). When an operation command indicating that the selection has not been completed is input (S14, NO), the stem selection process in S6 described above is re-executed, and the stems and cups are re-selected. On the other hand, when an operation command indicating that selection has been completed is input (S14, YES), execution is transferred to the selection result registration process, and patient data is externally transferred together with the selected stem, cup, and bone head implant data. It is stored in the selection result data file 2c of the storage device 2. The selection result data file 2c is used as a database useful for age management. The selection result data file 2c may be used as a database when selecting stems, cups, and bone heads in the above-described stem selection process, cup selection process, and the like (S15).
次に、本実施形態における人工関節部材選定支援装置により選定した効果を確認するため、実際のデータに基づき実証的な試験を行った。具体的には４名の臨床医（中堅医師２名、新人医師２名）で有効性を確認する試験を行った。尚、中堅医師とは、経験５〜１０年程度の医師を意味する。新人医師とは、経験１〜５年年程度の医師を意味する。 Next, in order to confirm the effect selected by the artificial joint member selection support device in the present embodiment, an empirical test was performed based on actual data. Specifically, a test to confirm the effectiveness was conducted with four clinicians (two mid-career doctors and two new doctors). The mid-career doctor means a doctor who has about 5 to 10 years of experience. A new doctor means a doctor who has about 1 to 5 years of experience.
試験は、臼蓋不全などの骨盤欠陥患者を模擬した模擬骨に対し、従来通りのＸ線写真とインプラントテンプレートとを組み合わせて決定した場合と、本実施形態の人工関節部材選定支援装置を用いた場合との比較を行った。比較項目は、カップの選定と骨欠補綴量である。表１に新人医師、表２に中堅医師の比較結果を示す。この結果、明らかに新人医師にとって、本装置を用いることにより適合の成績を向上できることが示された。 In the test, the simulated bone simulating a patient with a pelvic defect such as acetabular insufficiency was determined by combining a conventional X-ray photograph and an implant template, and the artificial joint member selection support device of this embodiment was used. Comparison was made with the case. The comparison items are cup selection and bone defect prosthesis amount. Table 1 shows the comparison results for new doctors and Table 2 for mid-career doctors. As a result, it was clearly shown that, for new doctors, the result of adaptation can be improved by using this apparatus.
以上のように、本実施形態の人工関節部材選定支援装置は、生体骨（大腿骨、骨盤）の内部の状態を３次元的に識別可能な生体骨画像（大腿骨画像、骨盤画像）を画面表示する生体骨表示手段（図２のＳ３）と、インプラント（ステム、カップ、骨頭）の輪郭を示した輪郭画像を生体骨画像に重ね合せて画面表示する輪郭表示手段（図２のＳ７・Ｓ１０）とを有している。また、人工関節部材選定支援装置は、コンピュータである情報処理装置１を、生体骨の内部の状態を３次元的に識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段と、インプラントの輪郭を示した輪郭画像を前記生体骨画像に重ね合せて画面表示する輪郭表示手段として機能させるための人工関節部材選定支援プログラム（インプラント選定支援ルーチン）を有している。 As described above, the artificial joint member selection support apparatus of the present embodiment displays a living bone image (femur image, pelvis image) that can three-dimensionally identify the internal state of the living bone (femur, pelvis). A living bone display means for displaying (S3 in FIG. 2) and a contour displaying means for displaying on the screen a contour image showing the contour of the implant (stem, cup, bone head) superimposed on the living bone image (S7 and S10 in FIG. 2) ). In addition, the artificial joint member selection support device is configured to display information processing device 1 that is a computer, a living bone display means for displaying a living bone image that can three-dimensionally identify the internal state of living bone, and an outline of the implant. It has an artificial joint member selection support program (implant selection support routine) for functioning as a contour display means for displaying the displayed contour image superimposed on the living bone image.
尚、本実施形態においては、生体骨として大腿骨と骨盤とを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、他の部位であっても良い。また、生体骨画像および輪郭画像の画面表示は、カラー画像および白黒画像の何れであっても良い。また、本実施形態におけるインプラントは、ステムとカップと骨頭とを用いて説明したが、これら以外のものであっても良い。また、本実施形態においては、ボクセル法により求めた生体骨画像を画面表示しているが、有限要素法等の他の方法で生体骨画像が求められていても良い。 In the present embodiment, the femur and the pelvis have been described as living bones, but the present invention is not limited to this and may be other parts. Further, the screen display of the living bone image and the contour image may be either a color image or a monochrome image. Moreover, although the implant in this embodiment was demonstrated using the stem, the cup, and the bone head, things other than these may be sufficient. In the present embodiment, the living bone image obtained by the voxel method is displayed on the screen, but the living bone image may be obtained by another method such as a finite element method.
上記の構成によれば、支援装置および支援プログラムは、生体骨画像にインプラントの輪郭画像を重合して画面表示するという方法によりインプラントの選定を臨床医に実施させることを可能にしている。即ち、インプラントの輪郭画像と生体骨画像とを重ね合わせたときに、インプラントの輪郭だけが生体骨画像上に表示された状態になる。これにより、インプラントの周辺部における生体骨とインプラントとの位置関係、即ち、インプラントを中心とした上下方向および左右方向の位置関係に加えて、インプラントの影に隠れた領域における生体骨とインプラントとの位置関係、即ち、インプラントを中心とした深さ方向の位置関係を一つの画面上で確認することができる。この結果、インプラントと生体骨との位置関係を上下方向、左右方向および深さ方向からなる３次元の要素で立体的に確認することができるため、インプラントが生体骨に組み付けられた様子を十分に把握することにより適切なインプラントを容易且つ確実に選定することができる。 According to the above configuration, the support apparatus and the support program allow a clinician to select an implant by a method of superimposing a contour image of an implant on a living bone image and displaying it on a screen. That is, when the contour image of the implant and the living bone image are superimposed, only the contour of the implant is displayed on the living bone image. As a result, in addition to the positional relationship between the living bone and the implant in the peripheral portion of the implant, that is, the vertical and horizontal positional relationships around the implant, the living bone and the implant in the region hidden in the shadow of the implant. The positional relationship, that is, the positional relationship in the depth direction around the implant can be confirmed on one screen. As a result, the positional relationship between the implant and the living bone can be confirmed three-dimensionally with a three-dimensional element consisting of the vertical direction, the left-right direction, and the depth direction. By grasping, an appropriate implant can be selected easily and reliably.
また、生体骨表示手段は、Ｘ線ＣＴ画像をボクセル法により生成した３次元骨デジタルデータを指定した視線方向について、Ｘ線強度がボクセルを通過する毎に、一定の値で減衰するものとして積算を行うことによりＸ線写真と同様の表示となるように画像明度を計算することで生体骨画像を形成する。これにより、透過した状態の生体骨画像を容易に形成することができる。 Further, the living bone display means integrates the X-ray CT image generated by the voxel method with respect to the line-of-sight direction designated by the three-dimensional bone digital data as the X-ray intensity attenuates by a constant value every time it passes through the voxel. By calculating the image brightness so as to display the same as the X-ray photograph, a living bone image is formed. Thereby, a living bone image in a transparent state can be easily formed.
また、人工関節部材選定支援装置は、生体骨画像と輪郭画像との重なった領域に存在するボクセルの個数を計数することにより骨切削量を求める骨切削量算出手段を有していると共に、生体骨画像と輪郭画像との空隙領域に存在するボクセルの個数を計数することにより骨補綴量を求める骨補綴量算出手段を有している。これにより、骨切削量および骨補綴量を容易に求めることができる。 Further, the artificial joint member selection support device has a bone cutting amount calculation means for obtaining a bone cutting amount by counting the number of voxels existing in a region where the living bone image and the contour image overlap with each other. Bone prosthesis amount calculation means for obtaining the bone prosthesis amount by counting the number of voxels present in the gap region between the bone image and the contour image is provided. Thereby, the bone cutting amount and the bone prosthesis amount can be easily obtained.
また、人工関節部材選定支援装置は、髄腔占拠率、骨切削量、インプラント−骨応力分布、インプラント圧縮面積率、骨補綴量、骨−インプラント間最大空隙距離およびインプラント−骨間最小距離から選択される何れか１種以上のインプラント選定情報を画面表示する選定情報表示手段（図２のＳ８・Ｓ１１）を有している。上記の構成によれば、生体骨画像とインプラントの輪郭画像との画面表示による選定に加えて、インプラント選定情報による選定を行うことができるため、一層インプラントの選定を容易且つ確実に行うことができる。 The artificial joint member selection support device is selected from the medullary cavity occupation rate, bone cutting amount, implant-bone stress distribution, implant compression area rate, bone prosthesis amount, bone-implant maximum gap distance, and implant-bone minimum distance There is selection information display means (S8 / S11 in FIG. 2) for displaying any one or more types of implant selection information on the screen. According to the above configuration, in addition to selection based on the screen display of the living bone image and the contour image of the implant, selection based on the implant selection information can be performed, so that the selection of the implant can be further easily and reliably performed. .
また、人工関節部材選定支援装置は、生体骨の内部の状態を識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段（図２のＳ３）と、分離境界領域を前記生体骨画像に重ね合せて位置調整可能に画面表示する分離境界領域表示手段（図２のＳ４）と、分離境界領域を境界として生体骨画像を分離する生体骨分離手段（図２のＳ５）とを有している。また、人工関節部材選定支援装置は、コンピュータである情報処理装置１を、生体骨の内部の状態を識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段と、分離境界領域を生体骨画像に重ね合せて画面表示する分離境界領域表示手段と、分離境界領域を境界として生体骨画像を分離する生体骨分離手段として機能させるための人工関節部材選定支援プログラムを有している。 In addition, the artificial joint member selection support apparatus superimposes a living bone image display unit (S3 in FIG. 2) for displaying a living bone image that can identify the internal state of the living bone on the living bone image. And a separation boundary region display means (S4 in FIG. 2) that displays the screen so that the position can be adjusted, and a living bone separation means (S5 in FIG. 2) that separates the living bone image using the separation boundary region as a boundary. In addition, the artificial joint member selection support apparatus uses the information processing apparatus 1 that is a computer to display a living bone image that can identify the internal state of the living bone on a screen, and a separation boundary region as a living bone image. There is provided a separation boundary region display means for superimposing and displaying on the screen, and an artificial joint member selection support program for functioning as a biological bone separation means for separating a biological bone image with the separation boundary region as a boundary.
尚、本実施形態においては、生体骨画像を３次元的に画面表示しているが、２次元的に画面表示しても良い。また、分離境界領域は、生体骨画像に重合して画面表示された後に、臨床医により任意の位置に移動可能であることが望ましい。さらに、分離境界領域は、臨床医の操作により任意の形状に変形可能であると共に、筆記具で線を描くようにして任意の形状に形成できることが望ましい。 In this embodiment, the living bone image is three-dimensionally displayed on the screen, but may be two-dimensionally displayed on the screen. Further, it is desirable that the separation boundary region can be moved to an arbitrary position by the clinician after being superimposed on a living bone image and displayed on the screen. Furthermore, it is desirable that the separation boundary region can be deformed into an arbitrary shape by a clinician's operation and can be formed into an arbitrary shape by drawing a line with a writing instrument.
上記の構成によれば、支援装置および支援プログラムは、生体骨画像に分離境界領域を重ね合せた後、この分離境界領域を境界として生体骨画像を分離するという方法によりインプラントの選定を臨床医に実施させることを可能にしている。即ち、生体骨画像を分離境界領域で分離することができるため、複数の生体骨がつながった生体骨画像を個別の生体骨の画像として取り扱うことができる。 According to the above-described configuration, the support apparatus and the support program superimpose the separation boundary region on the living bone image, and then select the implant to the clinician by separating the living bone image using the separation boundary region as a boundary. Making it possible to implement. That is, since a living bone image can be separated at the separation boundary region, a living bone image in which a plurality of living bones are connected can be handled as an individual living bone image.
また、上記の生体骨表示手段は、生体骨画像を３次元的に画面表示し、分離境界領域表示手段は、前記分離境界領域を楕円球の外形線に沿った形状に設定する。この構成によれば、インプラントを組み込む生体骨が関節を含む場合に、関節部分に使用されるインプラントのカップの選定を高精度に行うことができる。 The living bone display means displays the living bone image three-dimensionally on the screen, and the separation boundary area display means sets the separation boundary area to a shape along the outline of the elliptic sphere. According to this configuration, when the living bone into which the implant is incorporated includes a joint, the cup of the implant used for the joint portion can be selected with high accuracy.
また、上記の分離境界領域表示手段は、分離境界領域を二重線で形成し、生体骨分離手段は、分離境界領域の二重線の間に存在するボクセルを除去することにより生体骨画像を分離する。これにより、インプラントの輪郭を境界として生体骨画像を容易に分離することができる。 Further, the separation boundary region display means forms the separation boundary region with a double line, and the living bone separation means removes the voxel existing between the double lines of the separation boundary region, thereby displaying the living bone image. To separate. Thereby, a living bone image can be easily separated with the contour of the implant as a boundary.
以上、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。また、人工関節部材選定支援プログラム（インプラント選定支援ルーチン）は、記憶部のＲＯＭに予め読み出し専用に書き込まれていても良いし、ＣＤ等の記録媒体に記録されたものが必要時に読み出されて記憶部に書き込まれても良いし、さらにはインターネット等の電気通信回線を介して伝送されて記憶部に書き込まれても良い。 As mentioned above, although this invention is described in said preferable embodiment, this invention is not restrict | limited only to it. It will be understood that various other embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, in this embodiment, although the effect | action and effect by the structure of this invention are described, these effect | actions and effects are examples and do not limit this invention. Further, the prosthetic joint member selection support program (implant selection support routine) may be written in the read-only ROM in the storage unit in advance, or a program recorded on a recording medium such as a CD is read out when necessary. The data may be written in the storage unit, or may be transmitted via an electric communication line such as the Internet and written in the storage unit.
１ 情報処理装置
２ 外部記憶装置
２ａ 患者データファイル
２ｂ インプラントデータファイル
２ｃ 選定結果データファイル
３ 演算部
４ 表示部
５ 操作入力部
６ 記憶部
６ａ プログラム領域
６ｂ 演算データ領域
６ｃ 画面表示データ領域
７ データ入出力部
８ 通信部
９ データバス
１０ 外部装置
１１ 分離境界領域
１２ 生体骨画像
１３ 骨盤画像
１４ 大腿骨画像
１５ 輪郭画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Information processing apparatus 2 External storage device 2a Patient data file 2b Implant data file 2c Selection result data file 3 Calculation part 4 Display part 5 Operation input part 6 Storage part 6a Program area 6b Calculation data area 6c Screen display data area 7 Data input / output Unit 8 communication unit 9 data bus 10 external device 11 separation boundary region 12 living body bone image 13 pelvis image 14 femur image 15 contour image
Claims (11)
インプラントの輪郭を示した輪郭画像を前記生体骨画像に重ね合せて画面表示する輪郭表示手段と
を有することを特徴とする人工関節部材選定支援装置。 A living bone display means for displaying on a screen a living bone image capable of three-dimensionally identifying the internal state of the living bone;
An artificial joint member selection support device comprising contour display means for displaying a contour image showing an implant contour on the living bone image on a screen.
Ｘ線ＣＴ画像をボクセル法により生成した３次元骨デジタルデータを指定した視線方向について、Ｘ線強度がボクセルを通過する毎に、一定の値で減衰するものとして積算を行うことによりＸ線写真と同様の表示となるように画像明度を計算することで前記生体骨画像を形成することを特徴とする請求項１に記載の人工関節部材選定支援装置。 The living bone display means includes
X-ray CT image is generated by the voxel method. For the line of sight specified by the three-dimensional bone digital data, the X-ray photograph 2. The artificial joint member selection support device according to claim 1, wherein the living bone image is formed by calculating image brightness so that the display is similar.
分離境界領域を前記生体骨画像に重ね合せて位置調整可能に画面表示する分離境界領域表示手段と、
前記分離境界領域を境界として前記生体骨画像を分離する生体骨分離手段と
を有することを特徴とする人工関節部材選定支援装置。 A living bone display means for displaying on a screen a living bone image capable of identifying the internal state of the living bone;
A separation boundary region display means for displaying the screen so that the position of the separation boundary region can be adjusted by overlapping the living bone image;
An artificial joint member selection support device, comprising: a living bone separation unit that separates the living bone image with the separation boundary region as a boundary.
前記分離境界領域表示手段は、前記分離境界領域を楕円球の外形線に沿った形状に設定することを特徴とする請求項６に記載の人工関節部材選定支援装置。 The living bone display means displays the living bone image three-dimensionally on a screen,
7. The artificial joint member selection support device according to claim 6, wherein the separation boundary region display means sets the separation boundary region to a shape along an outline of an elliptic sphere.
Ｘ線ＣＴ画像をボクセル法により生成した３次元骨デジタルデータを指定した視線方向について、Ｘ線強度がボクセルを通過する毎に、一定の値で減衰するものとして積算を行うことによりＸ線写真と同様の表示となるように画像明度を計算することで前記生体骨画像を形成することを特徴とする請求項７に記載の人工関節部材選定支援装置。 The living bone display means includes
X-ray CT image is generated by the voxel method. For the line of sight specified by the three-dimensional bone digital data, the X-ray photograph 8. The artificial joint member selection support device according to claim 7, wherein the living bone image is formed by calculating image brightness so that the same display is obtained.
前記生体骨分離手段は、前記分離境界領域の二重線の間に存在するボクセルを除去することにより前記生体骨画像を分離することを特徴とする請求項８に記載の人工関節部材選定支援装置。 The separation boundary region display means forms the separation boundary region with a double line,
9. The artificial joint member selection support device according to claim 8, wherein the living bone separation means separates the living bone image by removing voxels existing between double lines of the separation boundary region. .
生体骨の内部の状態を３次元的に識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段と、
インプラントの輪郭を示した輪郭画像を前記生体骨画像に重ね合せて画面表示する輪郭表示手段として機能させるための人工関節部材選定支援プログラム。 Computer
A living bone display means for displaying on a screen a living bone image capable of three-dimensionally identifying the internal state of the living bone;
An artificial joint member selection support program for functioning as a contour display means for displaying a contour image showing the contour of an implant superimposed on the living bone image and displaying it on a screen.
生体骨の内部の状態を識別可能な生体骨画像を画面表示する生体骨表示手段と、
分離境界領域を前記生体骨画像に重ね合せて画面表示する分離境界領域表示手段と、
前記分離境界領域を境界として前記生体骨画像を分離する生体骨分離手段として機能させるための人工関節部材選定支援プログラム。 Computer
A living bone display means for displaying on a screen a living bone image capable of identifying the internal state of the living bone;
A separation boundary region display means for displaying a separation boundary region on the screen by superimposing the separation boundary region;
An artificial joint member selection support program for functioning as a living bone separation unit that separates the living bone image with the separation boundary region as a boundary.
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