JP2011517579A - カスタマイズされた外科装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) 特定の患者のためのカスタマイズされた外科器具またはプロテーゼを生産する方法において、
前記患者の身体部分の少なくとも1つのx線画像を取り込むことと、
前記身体部分の前記少なくとも1つのx線画像を処理して、処理済みの患者画像を生成することと、
最小距離長さアプローチを用いて生成され、全体にわたって解剖学的一致点の稠密集合を有する統計モデルを、前記処理済みの患者画像から得られる画像データを用いて例示して、高精度の表面を有する前記身体部分の患者別モデルを生成することと、
前記患者別モデルからの患者固有のデータを使用し、前記身体部分に対して実行されるべき外科処置で使用される前記カスタマイズされた外科器具またはプロテーゼのデザインを生成することと、
前記デザインを使用して前記外科器具またはプロテーゼを製造することと、
を含む、方法。
(2) 実施態様1に記載の方法において、
前記患者別モデルは、前記患者の身体部分の表面形状と約1〜2mm未満だけ異なる表面形状を有する、方法。
(3) 実施態様1に記載の方法において、
前記患者別モデルは、骨と、軟組織または関節軟骨のうち少なくとも一方と、を含む、方法。
(4) 実施態様3に記載の方法において、
前記デザインを生成することは、骨、および軟組織または関節軟骨のうち少なくとも一方、の双方に関する患者固有のデータに基づく、方法。
(5) 実施態様1に記載の方法において、
前記カスタマイズされた外科器具の前記デザインは、前記患者の身体部分上に前記外科器具を据え付けることを可能にする前記外科器具の形状、および/または、前記患者の身体部分周辺の空間に前記外科器具を嵌め込むことを可能にする前記外科器具の外側形状を含む、方法。
(6) 実施態様1に記載の方法において、
前記患者に関する人口統計データが、形状モデルに供給され、
前記形状モデルは、前記患者の前記人口統計データに合う部分母集団からのモデルを例示する、方法。
(7) 実施態様1に記載の方法において、
前記統計モデルから再建されたCT画像から擬似x線画像を生成することと、
前記身体部分の前記少なくとも1つのx線画像と同様に前記擬似x線画像を処理して、処理済みの擬似x線画像を生成することと、
前記身体部分の前記患者別モデルの例示の一環として前記処理済みの患者画像と処理済みの擬似x線画像とを比較することと、
をさらに含む、方法。
(8) 実施態様7に記載の方法において、
処理することは、前記画像に高域フィルターを適用することを含む、方法。
(9) 実施態様7に記載の方法において、
処理することは、微分画像を生成することを含む、方法。
(10) 実施態様9に記載の方法において、
処理することは、前記画像を、凸の特徴部画像および凹の特徴部画像に分解することを含む、方法。
処理することは、広がり関数を前記微分画像の特徴部に適用することを含む、方法。
(12) 実施態様9に記載の方法において、
処理することは、正規化関数を前記微分画像の特徴部に適用することを含む、方法。
(13) 実施態様1に記載の方法において、
前記モデルは、表面モデルであり、前記一致点は、前記表面の範囲に限定される、方法。
(14) 実施態様1に記載の方法において、
前記モデルは、体積モデルであり、前記一致点は、目的の体積全体にわたって明確である、方法。
(15) 実施態様1に記載の方法において、
前記患者別モデルを例示することは、準ニュートン最適化方法を使用することを含む、方法。
(16) 実施態様1に記載の方法において、
運動モデルにおいて前記患者別モデルからの患者固有のデータを用いて、前記患者の身体部分の、見込みのある運動学的挙動を特定する運動学的データを決定すること、
をさらに含む、方法。
(17) 実施態様16に記載の方法において、
前記運動学的データは、前記カスタマイズされた外科器具またはプロテーゼの前記デザインを生成するのにも使用される、方法。
(18) 身体部分の患者別モデルを生成するコンピューター実施方法において、
患者の身体部分のx線画像を処理して、フィルター処理および正規化された、患者の微分画像を生成することと、
高密度の解剖学的一致点を有する統計モデルからCTスキャン型画像を再建し、前記CTスキャン型画像から前記x線画像に対応する擬似x線画像を生成することと、
前記x線画像と同様に前記擬似x線画像を処理して、擬似微分画像を生成することと、
準ニュートン最適化方法を用いて、前記患者の微分画像と、前記擬似微分画像との間の残差に基づき費用関数を最適化して、前記身体部分の患者別モデルを生成することと、
を含む、方法。
(19) コンピューター読取可能媒体において、実施態様18に記載の方法を実施するためにデータ処理デバイスにより実行可能なコンピュータープログラムコードを有する、媒体。
Claims (19)
- 特定の患者のためのカスタマイズされた外科器具またはプロテーゼを生産する方法において、
前記患者の身体部分の少なくとも1つのx線画像を取り込むことと、
前記身体部分の前記少なくとも1つのx線画像を処理して、処理済みの患者画像を生成することと、
最小距離長さアプローチを用いて生成され、全体にわたって解剖学的一致点の稠密集合を有する統計モデルを、前記処理済みの患者画像から得られる画像データを用いて例示して、高精度の表面を有する前記身体部分の患者別モデルを生成することと、
前記患者別モデルからの患者固有のデータを使用し、前記身体部分に対して実行されるべき外科処置で使用される前記カスタマイズされた外科器具またはプロテーゼのデザインを生成することと、
前記デザインを使用して前記外科器具またはプロテーゼを製造することと、
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記患者別モデルは、前記患者の身体部分の表面形状と約1〜2mm未満だけ異なる表面形状を有する、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記患者別モデルは、骨と、軟組織または関節軟骨のうち少なくとも一方と、を含む、方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記デザインを生成することは、骨、および軟組織または関節軟骨のうち少なくとも一方、の双方に関する患者固有のデータに基づく、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記カスタマイズされた外科器具の前記デザインは、前記患者の身体部分上に前記外科器具を据え付けることを可能にする前記外科器具の形状、および/または、前記患者の身体部分周辺の空間に前記外科器具を嵌め込むことを可能にする前記外科器具の外側形状を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記患者に関する人口統計データが、形状モデルに供給され、
前記形状モデルは、前記患者の前記人口統計データに合う部分母集団からのモデルを例示する、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記統計モデルから再建されたCT画像から擬似x線画像を生成することと、
前記身体部分の前記少なくとも1つのx線画像と同様に前記擬似x線画像を処理して、処理済みの擬似x線画像を生成することと、
前記身体部分の前記患者別モデルの例示の一環として前記処理済みの患者画像と処理済みの擬似x線画像とを比較することと、
をさらに含む、方法。 - 請求項7に記載の方法において、
処理することは、前記画像に高域フィルターを適用することを含む、方法。 - 請求項7に記載の方法において、
処理することは、微分画像を生成することを含む、方法。 - 請求項9に記載の方法において、
処理することは、前記画像を、凸の特徴部画像および凹の特徴部画像に分解することを含む、方法。 - 請求項9に記載の方法において、
処理することは、広がり関数を前記微分画像の特徴部に適用することを含む、方法。 - 請求項9に記載の方法において、
処理することは、正規化関数を前記微分画像の特徴部に適用することを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記モデルは、表面モデルであり、前記一致点は、前記表面の範囲に限定される、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記モデルは、体積モデルであり、前記一致点は、目的の体積全体にわたって明確である、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記患者別モデルを例示することは、準ニュートン最適化方法を使用することを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
運動モデルにおいて前記患者別モデルからの患者固有のデータを用いて、前記患者の身体部分の、見込みのある運動学的挙動を特定する運動学的データを決定すること、
をさらに含む、方法。 - 請求項16に記載の方法において、
前記運動学的データは、前記カスタマイズされた外科器具またはプロテーゼの前記デザインを生成するのにも使用される、方法。 - 身体部分の患者別モデルを生成するコンピューター実施方法において、
患者の身体部分のx線画像を処理して、フィルター処理および正規化された、患者の微分画像を生成することと、
高密度の解剖学的一致点を有する統計モデルからCTスキャン型画像を再建し、前記CTスキャン型画像から前記x線画像に対応する擬似x線画像を生成することと、
前記x線画像と同様に前記擬似x線画像を処理して、擬似微分画像を生成することと、
準ニュートン最適化方法を用いて、前記患者の微分画像と、前記擬似微分画像との間の残差に基づき費用関数を最適化して、前記身体部分の患者別モデルを生成することと、
を含む、方法。 - コンピューター読取可能媒体において、請求項18に記載の方法を実施するためにデータ処理デバイスにより実行可能なコンピュータープログラムコードを有する、媒体。
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