JP2018020148A - 部材を設置するためにイメージデータを利用するシステムおよびプロセス - Google Patents

Abstract

【課題】イメージデータを利用するシステムに関し、プロテーゼシステムが対象者の中に位置決めされる前に、イメージデータを獲得して使用し、対象者の３次元の再構成を発生させるためのシステムを提供する。【解決手段】３次元の再構成は、対象者の軸線および平面、または、対象者に対して設置されている部材を含む、様々な特徴を決定することを支援するために使用され得る。システムは、対象者に対して処置を計画および実施するように実装され得る。【選択図】図５

Description

[0001]本開示は、イメージデータを利用するシステムおよびプロセスに関し、とりわけ、イメージデータの中の識別されるランドマークに基づいて、様々な幾何学的なまたは構造的な特徴を識別することに関する。

[0002]この項目は、本開示に関連する背景情報を提供しており、それは、必ずしも従来技術ではない。
[0003]対象者のイメージは、様々な目的のために獲得され得る。たとえば、患者に対する処置を計画および／または実施することを支援するために、人間の患者のイメージが獲得され得る。外科的処置は、股関節交換を含むことが可能である。股関節を交換する際に、大腿骨頭および寛骨臼カップが、患者の中に設置され、損傷または他の理由に起因して除去され得る自然の大腿骨頭および寛骨臼を交換することが可能である。処置を実施することを支援するために、たとえば、大腿骨頭または寛骨臼を除去する前に、または、除去に続いて、および、トライアル処置の間に、対象者のイメージが獲得され得る。追加的に、プロテーゼ部材の適正な設置を確認することを支援するために、対象者のイメージが獲得され得る。

[0004]この項目は、本開示の全体的な概要を提供しており、その完全な範囲またはその特徴のすべての包括的な開示ではない。
[0005]患者に対する処置の間に、または、対象者に対する任意の他の処置の間に、患者のイメージが獲得され得る。対象者のイメージは、対象者のランドマークを含むことが可能である。対象者のランドマークは、人間の患者の骨の領域のランドマークを含むことが可能である。骨の領域は、イメージデータの中で識別され、外科的処置を実施および完了することを支援するために、患者の幾何学形状（幾何学的構成とも称される）を識別することを支援することが可能である。たとえば、骨のランドマークは、対象者のＸ線イメージの中で識別され、寛骨臼カップの設置のために、骨盤に対して少なくとも１つの平面を識別することが可能である。対象者の幾何学形状は、大腿骨の運動の選択された範囲、脚長、傾き（ｖｅｒｓｉｏｎ）、および、寛骨臼の設置および大腿骨頭の設置の他の選択された結果を実現することを支援することが可能である。

[0006]プロテーゼシステムの幾何学形状（幾何学的な構成とも称される）が決定され得る。たとえば、プロテーゼまたはトライアルプロテーゼは、対象者に対して位置決めされ得る。イメージデータは、同様に、プロテーゼのイメージを含むことが可能である。したがって、プロテーゼの幾何学形状が決定され得る。次いで、プロテーゼの幾何学形状は、対象者幾何学形状に対して評価および図示され得る。

[0007]複数の投影を獲得すること、および、その３次元の再構成を発生させることなどのような、様々な技法を通して、患者のイメージデータが獲得され得る。３次元の再構成は、寛骨臼の平面、大腿骨頭の位置、および、他の選択された解剖学的特徴を含む、様々な解剖学的特徴を決定することを支援するために使用され得る。

[0008]適用可能性のさらなる領域は、本明細書で提供されている説明から明らかになることとなる。この概要の中の説明および特定の例は、例示の目的だけを意図しており、本開示の範囲を限定することを意図してはいない。

[0009]本明細書で説明されている図面は、選択された実施形態、および、すべてとは限らない可能性のある実装形態の例示目的のためだけのものであり、本開示の範囲を限定することは意図していない。

[0010]イメージングシステムに対して位置決めされている対象者の環境の図である。 [0011]イメージおよび識別されたランドマークの例示的なスクリーンショットである。 [0012]図３Ａは、例示的な測定計算を図示する図である。 図３Ｂは、例示的な測定計算を図示する図である。 図３Ｃは、例示的な測定計算を図示する図である。 [0013]対象者およびプロテーゼの第１の幾何学的構成を図示する例示的なスクリーンショットである。 [0014]対象者およびプロテーゼの第２の幾何学的構成を図示する例示的なスクリーンショットである。 [0015]処置の間にイメージングシステムを使用する例示的な実施形態を図示するフローチャートである。

[0016]対応する参照番号は、図面のいくつかの図を通して、対応するパーツを示している。
[0017]例示的な実施形態が、添付の図面を参照して、より完全に説明されることとなる。

[0018]患者に対する手術的処置などのような、対象者に対する処置では、デバイスが、患者の中に位置決めされ得る。患者の中に位置決めされるデバイスは、植え込み可能なデバイスとすることが可能であり、それは、患者の中へ植え込まれるか、または、治療を提供するためだけに患者の中に位置決めされる。例示的な植え込み可能なデバイスは、プロテーゼデバイスを含み、それは、２つ以上の部材のシステムを含むことが可能である。プロテーゼシステムは、大腿骨の人工股関節、人工寛骨臼、または他の人工関節を含むことが可能である。他の植え込み可能なデバイスは、脊柱の一部分を交換するためのインプラントを含むことが可能である。一層さらなる植え込み可能なデバイスは、ペーシングデバイスまたはモニタリングデバイスなどのような、植え込み可能な心臓デバイス（ＩＣＤ）を含むことが可能である。手術的処置の間に組織を切除するためのアブレーションカテーテルなどのような治療用デバイスが提供され得るが、それは、恒久的には植え込まれない。

[0019]様々なシステムによって、デバイスは、図１に図示されているように、トラッキングローカライザーＯＣを含むナビゲーションシステムを用いて、選択された場所にナビゲートされ得る。例示的な外科用ナビゲーションシステムは、Ｃｏｌｏｒａｄｏに事業所を有するＭｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されているＳｔｅａｌｔｈＳｔａｔｉｏｎ（登録商標）Ｓ７（登録商標）外科用ナビゲーションシステム、ＳｔｅａｌｔｈＳｔａｔｉｏｎ（登録商標）ｉ７（登録商標）外科用ナビゲーションシステム、ＳｔｅａｌｔｈＳｔａｔｉｏｎ（登録商標）ＡｘｉＥＭ（商標）外科用ナビゲーションシステム、および他の外科用ナビゲーションシステムを含む。また、例示的なナビゲーションシステムは、米国特許第８，３２０，９９１号、米国特許第８，２７１，０６９号、米国特許第８，２３９，００１号、および米国特許第８，２３３，９６３号に開示されており、すべてが、参照により組み込まれている。ナビゲーションシステムは、
トラッキングデバイスの場所を決定するために使用され得る。トラッキングデバイスは、手術的処置の間の器具に関連付けされ得る。トラッキングデバイスの場所は、対象者のイメージに登録され、ディスプレイデバイスの上の対象者のイメージデータに対して、器具の場所を識別および／または図示することが可能である。

[0020]ナビゲーションシステムの様々な実施形態は、処置を実施するために、または、処置の間に器具をガイドすることを支援するために、使用され得る。実装形態は、対象者の上に動的座標規準系（ＤＲＦ）を設置すること、または、ナビゲーションフィールドに対して対象者を固定することを含むことが可能である。ナビゲーションシステムの使用は、適当なイメージデータを獲得することによって、処置のために対象者を準備すること、対象者の上にトラッキングデバイスを位置決めすることによって、対象者を準備すること、および、適当なナビゲート可能な器具を使用して準備することを含むことが可能である。

[0021]ナビゲーションシステムに加えて、イメージングシステム１８は、選択された時間における対象者をイメージングするために提供され得る。対象者は、処置の前に、処置の間に、および、処置に続いて、イメージングされ得る。イメージデータおよび関連の対象者のイメージは、処置を実施すること、および／または、適正に、または、事前選択された構成もしくは計画にしたがって、処置が実施されたことを確認することを、支援するために使用され得る。様々なイメージングシステムは、Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）医療用イメージングデバイスを含むことが可能であり、Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）医療用イメージングデバイスは、Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ、Ｃｏｌｏｒａｄｏに事業所を有するＭｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されている。Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）イメージングデバイスは、対象者の周りに実質的に３６０°の位置で、対象者のイメージデータを獲得することが可能である。追加的に、イメージデータは、米国特許第８，３０８，３６１号および米国特許第８，３２５，８７３号に開示されているものなどのようなイメージングシステムによって獲得され得、すべてが、参照により本明細書に組み込まれている。したがって、Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）イメージングデバイスは、対象者の複数の２次元の投影に基づいて、対象者のイメージの３次元の再構成を形成するために使用され得る。選択された様式で獲得された患者のイメージデータは、外科的処置の間に開けられていない内部部分などのような、患者の様々な部分を見ることを支援するために使用され得る。しかし、当技術分野で一般的に知られているように、コンピューター断層撮影イメージングシステム、ＭＲＩイメージングシステム、Ｃ−Ａｒｍ、または、他のＸ線透視装置の構成などのような、他のイメージングシステムが使用され得るということが理解される。

[0022]イメージデータに基づいて、生体構造の様々な部分が識別され得る。たとえば、解剖学的ランドマークが、様々なランドマーク識別技法を使用して、イメージデータの中で識別され得る。ランドマーク識別技法は、セグメンテーションなどによって、イメージデータの中のランドマークを識別することを含むことが可能であり、それは、プロセッサーシステム２４によって実施される。また、様々なランドマーク識別技法が、Ｄｉｋｍｅｎら、「Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ Ｌａｎｄｍａｒｋｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｌｅａｒｎｉｎｇ」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ２００８、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ、Ｖｏｌ．６９１５、６９１５３８、（２００８）に開示されており、それは、参照により本明細書に組み込まれている。イメージデータの中のランドマークの識別は、イメージデータの中の平面の場所、複数の場所などを識別することを支援することが可能である。Ｄｉｃｋｍｅｎらにおいて議論されているように、ランドマークは、複数の分類技法を使用して識別され、選択されたランドマークを識別することを支援することが可能である。

[0023]加えて、ユーザー３０は、イメージデータの中にランドマークを識別することが可能である。本明細書で議論されているように、次いで、選択された数のランドマークが、平面および他の対象者幾何学的構成を決定するために使用され得る。幾何学的構成の少なくとも一部分の決定は、本明細書で議論されているように、プロセッサーシステム２４を使用して、実質的に自動的に実施され得る。

[0024]さらなるランドマークおよび／または幾何学的構成の決定技法は、アトラスモデルマッチングを含むことが可能である。たとえば、「標準的な」または仮想の対象者のアトラスモデルが、その上の所定のランドマークおよび平面を有することが可能である。次いで、アトラスは、モーフィングなどによって、特定の対象者にマッチングされ得る。アトラスモデルは、メモリーシステムの中に保存され得、モーフィングおよびマッチングは、プロセッサーシステムによって実行される一般的に公知の技法を使用して実施され得る。マッチングが行われると、ランドマークおよび平面は、処置のために、特定の対象者の中に識別され得る。

[0025]したがって、イメージデータの中のランドマークを識別することは、対象者のイメージデータが獲得されおよび／またはアクセスされると、実施され得る。ランドマークの識別は、本明細書で議論されているように、上述のようにランドマークを識別する命令に基づいてアルゴリズムを実行するプロセッサーシステムによって実施され得る。たとえば、一般的に公知の解剖学的ランドマークは、生体構造の規定された部分に対して、選択された平面、軸線、および生体構造のポイントを識別するために使用され得る。

[0026]対象者に対する様々な処置では、対象者の内部ビューが、望ましい可能性がある。対象者の内部ビューは、全人工股関節置換術（ＴＨＡ）を含む外科的処置などのような、選択された処置を対象者に対して実施するために望ましい可能性がある。他の外科的処置は、骨盤骨切り術、再置換処置（たとえば、近位大腿骨の再置換、遠位大腿骨の再置換、および寛骨臼の再置換など）、表面置換処置、人工肩関節全置換術、外傷ケースにおける骨の低減、および、他の選択される外科的処置を含むことが可能である。また、イメージデータは、心臓リード線（ｌｅａｄ）設置および脳深部リード線設置などのような、様々な「軟質」組織処置を実施するために獲得され得る。

[0027]外科的処置は、さらに本明細書で議論されているように、処置の間に患者の様々なランドマークを識別するためのものを含む、イメージング処置およびプロセスによって支援され得る。処置の間に対象者のイメージデータの中のランドマークを識別することは、外科医などのようなユーザー３０が、プロテーゼデバイスの適当な設置、および、選択された設置の確認を決定することを支援することが可能である。追加的に、イメージの分析は、図３Ａ〜図３Ｃに図示されているように、矢状面（ＳＰ）（それは、正中矢状面を含むことが可能である）、前方骨盤面（ＡＰＰ）、および横断面（ＴＰ）などのような、患者の様々な平面を識別することが可能である。ＡＰＰは、一般的に、患者２０の冠状面に平行であるが、平行でなくてもよい。ＡＰＰは、２つのＡＳＩＳポイントおよび２つの結節によって画定されている。追加的な平面は、患者２０の冠状面（ＣＰ）を含むことが可能である。ＣＰは、一般的に、頭の先からつま先まで、患者２０を二等分する。ＣＰは、一般的に、患者２０が横たわっている平坦な台に平行であることが可能であるが、ＣＰは、ＡＰＰに平行でなくてもよい。ＡＰＰとＣＰとの間の角度の差は、ユーザー３０が見るために選択された角度を識別することを支援するために使用され得る。１つの例では、位置決めされている器具の角度は、ＡＰＰおよびＣＰの両方に対して決定および図示され得る。ＣＰは、Ｂａｂｉｓｃｈら、「Ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｅ ｆｏｒ ｔｉｌｔ−ａｄｊｕｓｔｅｄ ａｃｅｔａｂｕｌａｒ ｃｕｐ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ」、Ｊ Ｂｏｎｅ Ｊｏｉｎｔ Ｓｕｒｇ ＡＭ、２００８年２月、３５７〜３６５に議論されており
、それは、参照により本明細書に組み込まれている。また、とりわけ股関節処置の間の、同側の脚と対側の脚との間の相対的な脚長およびオフセット（ＬＬＯＳ）の相違などのような、対象者の他の幾何学的構成も決定され得る。

[0028]一般的に知られているように、上記に開示されているものを含むナビゲーションシステムは、様々な処置を実施することを支援することが可能である。ナビゲーションシステムは、患者の様々な部分、ツールを識別することが可能であり、イメージデータの中のその相対的な場所を識別することが可能である。次いで、相対的な場所は、ディスプレイデバイスの上に見ることが可能である。患者の一部分および器具の相対的な場所は、様々な部分の場所を識別することを支援し、選択された相対的な場所を決定することを支援することが可能である。また、トラッキングされ決定された相対的な場所は、処置の間に選択された相対的な場所を確認することが可能である。外科用ナビゲーションの使用が示されていない、望まれていない、または、実施されていない場合には、イメージが、適当な処置を識別および確認すること、適当な処置を計画すること、および、処置のワークフローを強化することを支援することが可能である。

[0029]様々な実施形態によれば、上記に議論されているＯ−Ａｒｍ（登録商標）イメージングデバイスを含む、イメージングデバイス１８は、対象者２０のイメージを獲得することが可能であり、対象者２０は、人間の患者を含むことが可能である。例として、および、本明細書で詳細に議論されているように、全置換術を含む股関節形成術が実施され得る。全人工股関節置換術では、近位大腿骨のプロテーゼが、近位大腿骨部分の切除の後に、近位大腿骨の中に位置決めされ得る。ＴＨＡでは、人工寛骨臼が、寛骨臼の切除の後に、寛骨臼の中に位置決めされ得る。処置は、骨盤および大腿骨の近位部分の大部分を含む、対象者１８の様々な部分をイメージングすることによって支援され得る。たとえば、大腿骨の近位部分は、十分に大きい視野を所与として、骨盤のイメージの獲得の間にイメージングされ得る。本明細書で議論されているように、開示されているシステムは、獲得される対象者２０のイメージに基づいて、対象者の生体構造を含む、対象者２０の様々な部分を識別するために使用され得る。

[0030]図１を続けて参照すると、対象者２０のイメージデータは、一般的に公知の技法にしたがって、上記に議論されているＯ−Ａｒｍ（登録商標）イメージングシステムを含む、イメージングシステム１８によって獲得され得る。イメージングシステム１８は、送信するために、および、様々なシステムの上で見るために、対象者２０のイメージデータを獲得することが可能である。たとえば、プロセッサーシステム２４を含む、イメージビューイングおよび操作システムは、イメージデータまたは患者のイメージ２８を見るためのディスプレイデバイス２６を含むことが可能である。ディスプレイデバイス２６は、外科医３０が見るために、患者のイメージ２８を表示することが可能である。外科医３０は、キーボード３２、マウス、フットペダル、または他のユーザー入力デバイスなどのような、様々なユーザー入力システムを使用して、イメージデータまたはイメージ２８、および、それに対する様々な部分（たとえば、イメージデータの上に重ね合わせられたアイコンによって表され得る識別された平面および軸線など）を操作することが可能である。しかし、一般的に、システム２４は、プロセッサー３４およびメモリーシステム３６も含む。メモリーシステム３６は、恒久的に、または、選択された期間にわたり、イメージデータを操作するためのデータおよびプログラム命令を保存することが可能である。プロセッサー３４は、メモリーシステム３６の上に保存されるか、またはそうでなければ読み出されるプログラムを実行し、ディスプレイデバイス２６の上に表示するためのイメージデータの様々な部分を識別することが可能である。識別されたイメージの一部分（たとえば、ランドマーク、平面、および軸線など）は、たとえば、その上に重ね合わせられたアイコンなど、患者のイメージ２８に対して表示され得る。

[0031]システム２４は、分離されるか、または、イメージングシステム１８に統合され得、システム２４は、対象者２０の３次元のイメージを識別または再構成することが可能である。一般的に、上記に議論されているＯ−Ａｒｍ（登録商標）イメージングシステムを含むイメージシステム１８は、様々な方向からの対象者２０の２次元の投影を発生させる。上記で参照により本明細書に組み込まれている特許に説明されているものを含む様々な技法にしたがって、複数の２次元の投影は、対象者２０の３次元の再構成を発生させるために使用され得る。一般的に、３次元の再構成は、ディスプレイデバイス２６の上でユーザーによって見られ、ディスプレイデバイス２６の上の様々な視点および方向で、対象者２０を見ることが可能である。したがって、処置を実施または確認するときに、ユーザー３０は、対象者２０の個別の２次元図に限定されない。

[0032]追加的に、獲得される患者２０のイメージは、たとえば、無線または有線の送信システムまたは物理的な媒体などを用いて、物理的にまたはデジタル的に、様々なシステムに輸送され得る。また、イメージングシステム１８は、実質的に無菌の（ｓｔｅｒｉｌｅ）様式で、患者２０をイメージングするために使用され得る。イメージングシステム１８は、患者２０がイメージングシステム１８から出るための通路を有するＣ−Ａｒｍ構成を含むことが可能である。加えて、Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）イメージングシステムは、離脱部（ｂｒｅａｋａｗａｙ）または可動部分を含み、患者２０がイメージングシステム１８のイメージング体積から除去されることを可能にすることができる。

[0033]様々な実施形態によれば、ならびに、図１を続けて参照すると、および、図２を追加的に参照すると、イメージ２８は、寛骨臼４２を含む骨盤４０、および、骨盤の他の解剖学的特徴、ならびに、近位大腿骨４６のイメージを含むことが可能である。また、本明細書で議論されているように、イメージは、位置決めされているプロテーゼシステムに関するイメージデータを含むことが可能である。たとえば、図６に関連して、本明細書で議論されているように、様々な目的のために、プロテーゼシステムを設置する前に、または、プロテーゼシステムを設置した後に、イメージデータが獲得され得る。したがって、イメージデータは、プロテーゼシステムを含んでもよく、または含まなくてもよく、イメージデータは、幾何学的構成およびプロテーゼシステムの関連を決定するために使用されてもよく、または使用されなくてもよい。

[0034]骨盤４０および大腿骨４６の様々な部分が、イメージデータの中で決定および識別され得る。たとえば、同側の上前腸骨棘（ＡＳＩＳ）および対側のＡＳＩＳが、イメージ２８の中で識別され得る。追加的な骨盤のランドマークは、骨盤４０の両側に恥骨結節を含むことが可能である。大腿骨ランドマークは、同側の小転子６８および対側の小転子７０を含むことが識別され得る。同側の部分は、一般的に、処置を行っている部分または側部を表している。図２に図示されているように、右大腿骨および右寛骨臼が、交換されているか、または交換された。したがって、図２では、患者の右側が同側であり、左側が対側である。

[0035]上記に列挙されているものを含む様々な解剖学的ランドマーク、および、より多くのものがユーザー３０によって選択される場合には、追加的なランドマークが、イメージデータ２８に基づいてプロセッサー３４で様々な命令を実行することによって、システム２４を用いて自動的に識別され得る。選択された解剖学的ランドマークを識別するプロセスは、Ｄｉｋｍｅｎらに開示されているもの、および、上記に議論されているものを含む他のものを含む、選択された方法およびアルゴリズムに基づくことが可能である。Ｄｉｋｍｅｎらにおいて上記に議論されているように、イメージデータの中の患者の様々なランドマークが、二重識別技法を含む、選択された技法を使用して識別され得る。ランドマークは、２次元および／または３次元の再構成の中で識別され得る。

[0036]自動検出に加えて、または代替的に、ユーザー３０は、解剖学的ランドマークを識別することを支援することが可能である。たとえば、処置の間に、ユーザー３０は、ディスプレイデバイス２６の上でイメージ２８を見ることが可能であり、その中の解剖学的ランドマークを識別することが可能である。ユーザーは、イメージデータの中のランドマークを識別し、ユーザー入力部３４を用いてそれらを選択することが可能である。また、トラッキングされる器具が使用される場合には、ユーザー３０は、イメージデータに登録された患者２０の上のポイントをタッチし、その中のランドマークを識別することが可能である。ユーザー３０は、ユーザーの好み、知識、専門知識、および経験、ならびに他の要因に基づいて、イメージ２８の中の代替的なランドマークを変更または識別することが可能である。一般的に、患者２０のイメージングデバイス１８の視野は、大腿骨の上の腸骨稜から小転子（６８、７０図５）を越えて延在する投影または３次元の再構成を発生させるのに十分に大きい。一般的に、イメージデータは、骨盤４０の腸骨稜から大腿骨４６の小転子の下側まで延在することが可能である。また、視野は、左寛骨臼および右寛骨臼と同側のＡＳＩＳおよび対側のＡＳＩＳの両方をイメージングするように延在することが可能である。したがって、患者の視野は、実質的に患者２０の骨盤全体を含むことが可能である。一般的に、視野は、対象者２０の十分なイメージデータを獲得するために約４０センチメートル（ｃｍ）とすることが可能である。

[0037]様々な解剖学的平面が、図２に関連して上記に議論されている、識別された解剖学的ランドマークに基づいて、または、他の識別可能なおよび決定された解剖学的構造体に基づいて、識別され得る。プロセッサーシステム２４を伴うイメージングシステム１８、または、単独のプロセッサーシステム２４は、選択されたランドマークに基づいて、平面を決定するために使用され得る。様々な解剖学的平面は、横断面（ＴＰ）、矢状面（ＳＰ）、および冠状面（ＣＰ）に加えて、または、それらとともに、ＡＰＰなどのような、上記に議論されている平面を含むことが可能である。

[0038]一般的に、選択された数のランドマークが、平面のうちの１つ、または、ランドマークに対する平面を画定するために使用され得る。たとえば、ＡＳＩＳランドマークおよび結節（それは、恥骨結合だけの決定および識別の代替となることが可能である）は、ＡＰＰを画定するために使用され得、ＡＰＰは、上記に議論されているように、冠状面と平行であってもよく、または平行でなくてもよい。ランドマークは、２つ以上の別個のポイントである表面または領域を含むことが可能であるということが理解される。したがって、ランドマークを決定した後に、十分な情報が、平面を画定するように決定される。そのうえ、ランドマークは、アトラスモデルをイメージデータにモーフィングするために使用され得る。アトラスモデルは、その中に事前画定された平面を有することが可能である。したがって、平面は、アトラスの中に事前画定され、イメージデータにマッチングされ得る。繰り返しになるが、様々な実施形態による平面の決定は、プロセッサーシステム２４を用いて決定され得る。

[0039]様々な測定プロトコルは、患者２０に対するプロテーゼシステムの場所および配向を測定するために使用され得る。一般的に公知の測定プロトコルは、参照により本明細書に組み込まれているＭｕｒｒａｙ、「Ｔｈｅ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｃｅｔａｂｕｌａｒ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ」、Ｊ Ｂｏｎｅ Ｊｏｉｎｔ Ｓｕｒｇ ＡＭ、１９９３、２２８〜２３２に開示されているものを含むことが可能である。たとえば、測定プロトコルは、手術的測定プロトコル、放射線測定プロトコル、および解剖学的測定プロトコルを含むことが可能である。図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃに図示されているように、異なる測定プロトコルが、人工寛骨臼８０を含むプロテーゼシステムの位置を識別するために使用され得る。また、大腿骨のプロテーゼは、患者２０の中に設置され得、また、ステム部分９２および大腿骨頭部分９４を含むことが可能である。プロテーゼシステムは、トライアル部分および植え込み可能な部分を含
むことが可能であるということが理解される。当業者によって理解されるように、トライアル部分が、患者２０の中に設置され、適正な配向、設置などを決定する。次いで、トライアルは、植え込み可能な部材の設置のために除去される。トライアル部分は必要とされないということが、さらに理解される。

[0040]様々な測定プロトコルにしたがって、対象者２０の生体構造の平面は、すべての測定プロトコルを通して、同じまたは実質的に同じである。しかし、平面に対するプロテーゼシステムの場所および配向を画定する測定は、プロトコルに基づいて変化することが可能であり、プロトコルは、傾斜または経験に基づいて特定のユーザーによって選択され得る。たとえば、図３Ａを参照すると、手術的測定プロトコルでは、人工寛骨臼８０の位置は、３つの平面（すなわち、横断面、矢状面、および冠状面）に対して測定され得る。測定は、前傾角度および傾斜角度を含むことが可能である。手術的前傾は、患者の長手方向軸線と、矢状面の上に投影される寛骨臼の軸線（一般的に、自然の寛骨臼または人工寛骨臼の頂部から延在する軸線）との間の角度である。手術的傾斜は、寛骨臼の軸線と矢状面との間の角度である。

[0041]図３Ｂに図示されているように、放射線測定プロトコルは、前傾角度および傾斜角度を含む。放射線傾斜角度は、患者の長手方向軸線と、冠状面の上に投影された寛骨臼の軸線との間の角度である。放射線前傾角度は、寛骨臼の軸線と冠状面との間の角度である。

[0042]最後に、図３Ｃに図示されているように、解剖学的測定プロトコルが使用され得る。解剖学的測定プロトコルは、前傾角度および傾斜角度を含むことが可能である。解剖学的前傾角度は、患者の横断方向の軸線と、横断面の上で測定される寛骨臼の軸線との間の角度である。解剖学的傾斜角度は、寛骨臼の軸線と患者の長手方向軸線との間の角度である。

[0043]したがって、様々な測定プロトコルが、人工寛骨臼８０の配向および位置を決定するために使用され得る。システム２４は、ディスプレイデバイス２６の上に表示するために、イメージ２８の中の対象者２０の様々な平面を識別するために使用され得る。次いで、様々な角度が、ユーザー３０が見るために、識別された平面に対して決定および表示され得る。ユーザー３０は、ディスプレイデバイス２６の上で見るために、手術的、放射線、および解剖学的を含む、ユーザー入力部３４を用いて測定プロトコルを選択することが可能である。したがって、ユーザー３０は、ユーザー３０にとって最も適当なまたは快適な、選択された測定プロトコルを識別することが可能である。ユーザー３０は、特定の測定技法に限定される必要はなく、むしろ、処置の間に、ユーザー３０によって望まれる測定プロトコルを選択することが可能である。

[0044]したがって、図４を参照すると、ディスプレイデバイス２６は、人工カップ８０（または、トライアルカップ）の配向を例示的に表示することが可能である。システム２４は、カップ８０のフェース面８０ｐおよびカップ８０のカップ軸線８０ａを識別することが可能である。カップ８０、カップ８０のフェース面８０ｐ、およびカップ軸線８０ａは、すべて単独で表示されるか、または、患者２０のイメージデータの上に重ね合わせられ得る。上記に議論されているように、イメージデータは、直接的なイメージデータ（すなわち、Ｘ線投影）であるか、または、イメージ投影の再構成（たとえば、２Ｄまたは３Ｄ）であることが可能である。

[0045]カップフェース面８０ｐは、カップ８０の上側リムの上の少なくとも３つのポイントによって一般的に画定される平面として識別され得る。カップの上側リムの上の３つのポイントは、たとえば、ユーザー入力部３４を用いて、または、ナビゲートされる器具
でタッチすることによって、ユーザーによって識別され得る。また、少なくとも３つのポイントは、縁部検出技法などを用いて、システム２４によって自動的に決定され得る。縁部検出において、プロセッサーシステム２４は、一般的に公知のセグメンテーション技法を使用して、イメージ２８の中のカップ８０を識別することが可能であり、一般的に公知のセグメンテーション技法は、実質的に骨の部分であるものなどのような、生体構造の他の部分から、カップ８０をセグメント化し得る。次いで、セグメント化されたイメージの中のカップ８０のリムの上の少なくとも３つのポイントが識別され得る。

[0046]カップ軸線８０ａは、一般的に、カップフェース面８０ｐに対して実質的に垂直であり、カップ８０の頂部を通って延在している。一般的に公知の幾何学的計算を使用して、カップ軸線８０ａも識別され得る。すなわち、カップの頂部を通って延在する、フェース面８０ｐに対して垂直なラインが決定され得、このラインは、カップ軸線８０ａである。

[0047]上記に議論されているように、対象者２０および生体構造の様々な部分に対する平面が識別され得、骨盤４０に対するカップ８０の配向が、ユーザー３０のために表示され得るようになっている。様々な技法によれば、傾斜角度９０および前傾角度９２が、ディスプレイデバイス２６の上に表示され得る。また、矢状面などのような様々な平面が表示され得る。しかし、カップフェース面８０ｐ、カップ軸線８０ａ、および平面ＳＡは、ディスプレイデバイス２６の上に表示される必要はないということが理解される。加えて、傾斜角度９０および前傾角度９２は、図４に図示されているように、たとえばチャートの中にあるような様々な技法を用いて表示され得、または、図４に図示されているような骨盤４０を含む、生体構造の中のプロテーゼ８０の一部に対して表示され得る。また、システム２４は、手術的処置の間にユーザー３０が見るために、傾斜角度９０および前傾角度９２を実質的に自動的に識別することが可能である。

[0048]また、ユーザー３０は、イメージデータを見ることが可能であり、植え込まれるプロテーゼに関して植え込まれる角度を決定し、対象者２０に対する処置を実施することを支援することが可能である。たとえば、植え込まれる傾斜角度９０および植え込まれる前傾角度９２は、処置を実施する前に識別され得る。次いで、トライアルプロテーゼまたは植え込み可能なプロテーゼを設置した後に、イメージングデバイス１８を用いて対象者２０をイメージングした後に、傾斜角度９０および前傾角度９２が決定され、プロテーゼ８０が選択された位置にあるかどうかを決定する。傾斜角度９０および前傾角度９２が選択された位置にない場合には、ユーザー３０は、プロテーゼ８０を位置決めし直し、対象者２０の平面に対して、選択されたまたは事前計画されたプロテーゼの配向を実現することが可能である。

[0049]プロテーゼの選択された場所および配向を実現するために、ユーザー３０は、経験に基づいてプロテーゼ８０を移動させ、初期の設置の間に実現されていない場合には、所望の角度を実現することが可能である。様々な実施形態に加えて、または、様々な実施形態にしたがって、トラッキングシステムは、プロテーゼ８０または使用される器具をトラッキングするために使用され、プロテーゼ８０を位置決めすることが可能である。様々なトラッキングシステムが、光学的なトラッキングシステムを含むことが可能であり、光学的なトラッキングシステムは、例示的なまたは随意的な光学的なローカライザーＯＬ（図１に仮想線で示されている）、または、電磁トラッキングシステムを含む他のトラッキングシステムを含むことが可能である。トラッキングシステムは、上記に議論されている参照により本明細書に組み込まれているもの、および、一般的に当業者に公知のものを含む。しかし、トラッキングシステム、または、トラッキングシステムを備える外科用ナビゲーションシステムは必要でないということが理解される。加えて、代替的なまたはそれに続くイメージングは、ユーザー３０の選択に基づいて必要とされない。

[0050]具体的に上記に議論されている人工寛骨臼を含む、選択されたプロテーゼの配向に加えて、他の解剖学的プロテーゼも、イメージ２８を用いて、イメージングされ、識別され、および配向され得る。人工寛骨臼が、上記で詳細に議論されているが、大腿骨のプロテーゼ９０も、イメージ２８の中にイメージングされ、識別され、および配向され得るということが理解される。また、人工膝、人工肩、および他のプロテーゼデバイスなどのような、上記に議論されているものを含む他の選択されたプロテーゼが、対象者イメージに対するプロテーゼの配向および位置を決定および識別するために、イメージ２８の中にイメージングおよび識別され得る。

[0051]全人工股関節置換術の継続的な例として、脚長オフセット決定が、獲得される対象者２０のイメージ２８に基づいてなされ得る。また、脚長オフセットが、図５に図示されているように、同側の大腿骨４６ｉと対側の大腿骨４６ｃとの間で決定され得る。同側の小転子６８および対側の小転子７０を識別することによって、測定がなされ得る。小転子６８−７０は、それぞれの大腿骨４６ｉ−４６ｃの上の第１のポイントを画定することが可能である。また、同側の大腿骨４６ｉの第１の軸線４６ａ、および、対側の大腿骨４６ｃの第２の軸線４６ｂは、それぞれの大腿骨４６ｉ−４６ｃを通して識別され得る。それぞれの大腿骨４６ｉおよび４６ｃの軸線４６ａおよび４６ｂに沿って、第２のポイントが、結節ライン７６が軸線４６ａおよび４６ｂと交差する場所として画定される。結節ライン７６は、右坐骨結節７２および左坐骨結節７４から、および、右坐骨結節７２と左坐骨結節７４との間に延在するラインである。

[0052]図５に図示されているように、第１の距離４６ｘは、軸線４６ａに対して垂直であり同側の小転子６８を通る平面と、軸線４６ａに対して垂直に延在してライン７６と交差する平面との間で、同側の大腿骨４６ｉの上に画定される。対側の大腿骨４６ｃの上において、軸線４６ｂに対して垂直な平面が、対側の小転子７０を通って延在しており、また、軸線４６ｂに対して垂直に延在してライン７６と交差する平面から第２の距離４６ｙにある。図５に図示されているように、同側の距離４６ｘは、対側の距離４６ｙよりも大きい。したがって、脚長オフセットは、イメージデータの中に測定および決定され得る。常に距離の中にオフセットが存在するというわけではない可能性があり、それらは、同じ距離である可能性があるということが理解される。

[0053]結節ライン７６、小転子７６、７０と交差する平面、および、結節ライン７６がそれぞれの大腿骨４６ｉおよび４６ｃの上にある平面の決定が、システム２４によってなされ得る。追加的に、または、それとの組み合わせで、ユーザー３０は、平面を識別し、脚長オフセットを決定することを支援することが可能である。様々な結節、小転子、および他の生体構造の部分が、上記に議論されているものを含む様々な技法を使用して識別され得るということが理解される。次いで、システム２４は、様々な解剖学的部分を自動的に識別するために使用され、大腿骨４６ｉ、４６ｃのそれぞれの軸線４６ａおよび４６ｂ、ならびに、それぞれの軸線４６ａおよび４６ｂに対して実質的に垂直に延在する平面を識別することを支援することが可能である。脚長オフセットの決定は、それぞれのプロテーゼを位置決めすることを支援するために使用され得、手術的処置の間に、左大腿骨と右大腿骨との間で選択された脚長オフセット（たとえば、ゼロ）を生成させ、処置の後の運動の範囲の選択された生成を可能にする。

[0054]引き続き図１〜図５を参照すると、および、図６を追加的に参照すると、フローチャート２００が図示されている。フローチャート２００によれば、様々な実施形態による、イメージングシステム１８を使用するための手順が開示されている。フローチャート２００に図示されているプロセスは、上記に議論されているような様々な特徴を含むことが可能であり、イメージを発生または獲得すること、および、イメージにアクセスするこ
とを含み、イメージは、上記に議論されているように、デバイス２６の上に表示され得、様々な平面または配向を図示するように分析される。したがって、図６に図示されている方法２００は、上記に議論されている様々な技法を使用して処置を実施するために使用され得るプロセスである。

[0055]したがって、フローチャート２００は、開始ブロック２１０において始まる。次いで、対象者は、たとえば、対象者をイメージングシステム１８の中へ移動させ、患者または対象者２０のイメージを獲得するなど、ブロック２１２において準備され得る。しかし、即座に、または、対象者２０に対する処置に関してとられる任意のステップの前に、患者２０のイメージを取得することは必要とされないということが理解される。したがって、方法は、ブロック２１４に進み、対象者に対する処置を始めることが可能である。したがって、ブロック２１２において対象者を準備することは、対象者を消毒すること、対象者を手術室に移動させること、および他のステップを含むことが可能である。

[0056]対象者に対して処置を始めた２１４後に、計画することが必要であるかどうかについての決定ブロック２１６がなされ得る。決定ブロックは、「いいえ」経路２１８を辿ることが可能であり、「いいえ」経路２１８では、計画することがその時点で必要とされないかまたは選択されない。代替的に、決定ブロック２１６は、「はい」経路２２０を通って進むことが可能であり、「はい」経路２２０では、イメージングサブルーチン２２２の中でイメージングが獲得され、ブロック２５０において計画する。ブロック２１８を通る「いいえ」経路は、ブロック２５０において計画することを含む、方法２００の様々な部分を排除することによって進むので、最初に、ブロック２２０を通る「はい」経路が議論されることとなる。したがって、ブロック２２０を通る「はい」経路が、最初に説明されることとなり、「いいえ」経路が「はい」経路に再結合する場所の識別が、ここで議論されることとなる。

[0057]ブロック２２０を通る「はい」経路を辿った後に、イメージングサブルーチンは、ブロック２２２において進入され得る。イメージングサブルーチン２２２では、患者２０は、ブロック２３０において、イメージングデバイス１８のイメージング体積の中に位置決めされ得る。図１に図示されているように、対象者２０は、Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）イメージングデバイス１８の中央に位置決めされ、対象者２０のイメージデータを獲得することが可能である。ブロック２３２において、対象者のイメージデータが獲得され得る。一般的に、対象者２０のイメージデータは、イメージデバイス１８の複数の位置において獲得され得る。当技術分野で一般的に理解されているように、Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）イメージングデバイス１８などのようなイメージングデバイスは、患者１８に対して移動することができるＸ線放射部分およびＸ線受信部分を有している。したがって、対象者２０の様々な配向での複数の投影が獲得され得る。

[0058]イメージは、２次元のイメージとして、個別に見ることが可能である。加えてまたは代替的に、３次元の再構成されたイメージが、２次元のイメージに基づいて作製され得る。したがって、ブロック２３４では、患者２０の３次元のイメージの発生がなされ得る。３次元の再構成は、上記で参照により本明細書に組み込まれている特許に開示されているものなどのような、様々な一般的に公知の再構成技法を用いて作製され得る。しかし、一般的に、様々な再構成技法は、２次元の投影で描かれた３次元の体積を決定するために使用され得る。また、３次元の再構成は、ディスプレイデバイス２６の上に表示され得る。

[0059]３次元の再構成は、ブロック２３６において、イメージデータの中のランドマークを識別するために使用され得る。ランドマークは、３次元の再構成、スライスデータ、または２次元の投影の中で識別され得、次いで、３次元の再構成の上に投影されるという
ことが理解される。ランドマークの識別は、Ｄｉｋｍｅｎらによって開示されているものなどのような、上記に議論されている技法を含むことが可能である。３次元の再構成の中のランドマークの識別は、ユーザー３０が、対象者２０に対して３次元のイメージの中のランドマークを見ることを可能にすることができる。たとえば、ランドマークを表すアイコンが、イメージデータの上に重ね合わせられ得る。３次元の再構成は、対象者２０に対してディスプレイデバイス２６の上に表示されるイメージの効率的な解釈、および、ユーザー３０による効率的な使用を可能にすることができる。したがって、ランドマークの識別、または、ランドマークを図示するアイコンの識別が、ディスプレイデバイス２６の上でユーザー３０が見るために、３次元の再構成の上に位置決めされ得る。様々なランドマークは、図２に参照されているものなどのような、上記に議論されているものを含むことが可能であり、ディスプレイデバイス２６の上に表示される。約２ポイントから約３０ポイントなどのような、選択されるランドマークの数は、決定および表示され得、それは、約３から約１０ポイントを含み、約８ポイントを含む。また、上記に議論されているように、対象者２０に対するイメージデータの中の様々な平面は、たとえば、識別されるランドマークに基づいて決定され得、ブロック２４０において、ディスプレイデバイスの上に表示される。様々なランドマークおよび平面が、イメージデータの上に重ね合わせられるアイコンとして表示され得る。アイコンは、ユーザー３０が見るために、２次元の投影、スライスデータ、または、３次元の再構成のいずれかの上に重ね合わせられ得る。平面は、対象者２０および／もしくはプロテーゼ、または、処置の間に使用するための他のシステムの配向および位置を識別および図示することを支援することが可能である。

[0060]イメージおよび計画サブルーチン２５０は、獲得される対象者２０のイメージデータに基づいて、選択的におよび随意的に実施され得る。上記に議論されているように、処置を実施する前に、または、対象者２０に対する処置を完了する前に、イメージデータを獲得することは必要とされない。したがって、患者２０をイメージングし、獲得される対象者２０のイメージデータに基づいて処置を計画することは、必須要件ではない。それにもかかわらず、イメージおよび計画サブルーチン２５０は、プロテーゼの適当な配向および位置を識別することを支援するために、および、傾き、脚長オフセット、および他の解剖学的位置を決定するために、ユーザー３０によって例示的に使用され得る。

[0061]イメージおよび計画サブルーチン２５０は、サブルーチンブロック２５０の中のブロックとして図示されている様々な部分を含むことが可能である。サブルーチン２５０の中のステップの順序は、必要とされるわけではなく、現在の議論の明確化のために、ここで順序を有するように議論されているだけである。したがって、選択された所定の術後の脚長が、ブロック２５２において決定され得る。ブロック２５２において選択された所定の術後の脚長は、ある脚長とすることが可能であり、それは、左脚と右脚との間で実質的に同じであるか、または、対象者２０の生体構造に基づいて適当に異なる脚長である。また、傾き角度が、ブロック２５４において決定され得る。傾き角度は、対象者の生体構造に基づいて決定され得、選択された軸線と対象者２０の解剖学的部分のアライメントを実現する。カップフェース面８０ｐの決定および設置が、ブロック２５６においてなされ得る。上記に議論されているように、カップ８０のフェース面８０ｐは、識別され得、処置の間のカップ８０の適当な配向および位置を計画または決定するために使用され得る。

[0062]例示的な全人工股関節置換術では、ブロック２５６において、カップ設置の決定がなされ得、ブロック２５８において、ステム設置の決定がなされ得る。ステム設置は、ステムの長さ、ブロック２５４において決定された傾き角度を実現するためのステムの位置、ステムのサイズ、および、他の適当なステム幾何学形状および設置を含むことが可能である。しかし、様々な他の解剖学的構成および配向が、異なる外科的処置および異なる対象者の生体構造に基づいて、イメージングおよび計画処置を使用して決定され得るということが理解される。たとえば、肩交換は、脚長決定を有さないことが可能であるが、傾
き決定、ステム交換決定、および、場合によっては、カップ交換決定を有することが可能である。したがって、ブロック２５０におけるイメージおよび計画サブルーチンは、対象者２０に対して実施される特定の処置に基づいて、様々な処置を含むことが可能であるということが理解される。

[0063]計画サブルーチンブロック２５０の後に、処置を実施することが、ブロック２７０に説明されている。また、フローチャート２００に図示されているように、計画することが必要であるかどうかについてのブロック２１６における初期の決定の後に、「いいえ」経路２１８を辿った場合には、サブルーチン２７０において、処置を実施することが起こり得るということが理解される。繰り返しになるが、ブロック２７０において識別される特定の例示的な処置は、全人工股関節置換術を含む。したがって、全置換術に関するここでの議論は、単に、例示的なものであり、および他の処置が起こり得る。処置実施サブルーティングの様々な部分は、本明細書で別段の定めがない限り、任意の特定の順序で実施されることは必要とされないということが、さらに理解されることとなる。たとえば、ブロック２８２において設置されているカップを図示するために、ブロック２２２におけるイメージングが最初に起こり得る。

[0064]ＴＨＡでは、ブロック２７０において処置を実施することは、ブロック２８０においてカップを設置することによって始まることが可能である。ブロック２５０における計画の中で初期のイメージは起こらない可能性があるが、様々な部分が、ブロック２８０においてカップが設置される、および／または、ブロック２８４においてステムが設置されるなどのような、場所であると、上記に議論されているように、ブロック２２２において対象者２０のイメージが獲得され（ここでは、処置実施サブルーティング２７０の中に図示されている）、様々なランドマーク、平面、および角度を識別することが可能である。対象者２０のブロック２２２によるイメージングは、対象者２０のための処置を計画するために、ならびに／または、ユーザー３０の事前決定に基づいて処置を識別および確認するために、使用され得る。したがって、ブロック２８０においてカップが設置されると、対象者２０のイメージが、獲得され得るか、または再び獲得され得、ブロック２８２において、設置されているカップおよびカップ平面の図示がなされ得る。図示されているカップおよびカップの平面は、上記に議論されているフェース面８０ｐおよび軸線８０ａを含み、大腿骨４６および骨盤４０を含む、対象者２０の生体構造に対するカップの位置を図示することが可能である。

[0065]たとえば、全人工股関節置換術などにおいて、ブロック２８４において、ステムが設置され得る。ブロック２８６において、脚長の図示がなされ得、また、ブロック２８８において、傾き角度の図示がなされ得る。脚長の図示、および、ブロック２８８における傾き角度の図示は、ブロック２８０においてカップを位置決めした後に、および、ブロック２８４においてステムを位置決めした後に、獲得される対象者２０のイメージに基づくことが可能である。したがって、イメージングデバイス１８によるイメージデータの図示または収集は、プロテーゼデバイスの選択された部分を対象者２０の中へ位置決めした後に、実施され得るということが理解される。

[0066]様々な実施形態によれば、ブロック２８０においてカップを設置することは、ユーザー３０によって実施され得、処置を開始させる。ブロック２８０において、寛骨臼カップの位置を選択した後に、ユーザー３０は、大腿骨のプロテーゼの位置決めがそれに基づくこととなるということを決定することが可能である。したがって、ブロック２８０において、カップが位置決めされると、ユーザーは、骨盤４０およびカップ８０の位置を含む、対象者２０のイメージデータを獲得し、骨盤および大腿骨に対するカップの配向を識別することが可能である。ユーザー３０は、位置決めされた人工カップ８０を伴う、獲得された対象者２０のイメージデータを使用し、とりわけ、大腿骨の中にステムを位置決め
した後に、対象者の追加的なイメージデータを獲得することなく、選択された脚長および傾き角度をいかに実現するかということを、決定することが可能である。決定は、ユーザー知識、および患者生体構造などに基づくことが可能である。しかし、追加的な術後のイメージデータを含む、任意の追加的なイメージデータが獲得され、プロテーゼの設置をさらに確認することが可能であるということが理解される。

[0067]したがって、ブロック２７０において、処置およびサブルーチンを実施した後に、位置決めが許容可能であるかどうかということについての決定が、ブロック２９０においてなされ得る。カップフェース８０ｐ、および、図３Ａ〜図３Ｃに図示されているような測定角度を含む、生体構造に対するその相対的な位置に基づいて、たとえば、ブロック２８０においてカップの設置を決定した後など、位置決めすることが許容不可能である場合には、「いいえ」経路２９２を辿ることが可能である。「いいえ」経路２９２は、ブロック２８０においてカップを位置決めおよび交換することを含む、処置サブルーチン２７０を通って進むことが可能である。たとえば、カップは、獲得される対象者２０のイメージデータに基づいて、患者２０の中で配向し直され得る。追加的に、ブロック２８０におけるカップの設置は、トライアルプロテーゼの設置を含むことが可能である。したがって、獲得される対象者のイメージデータは、トライアルプロテーゼのものであることが可能であり、プロテーゼの最終的な配向の決定は、対象者に対するイメージデータを獲得した後に、トライアルプロテーゼをトライアルすることに基づくことが可能である。選択される場合には、プロテーゼシステムを配向し直した後に、追加的な患者２０のイメージデータが獲得され得る。しかし、ブロック２２２における追加的なイメージングは、外科医３０によって選択されないか、または必要とされない可能性があり、「いいえ」ブロック２９２を辿った後には起こらない可能性がある。次いで、患者およびプロテーゼシステムの幾何学的構成は、再イメージングされたイメージデータの中で決定され得る。

[0068]ブロック２９０において位置が許容可能であるという決定が行われた場合には、「はい」経路２９６が辿られ、ブロック２９８において処置を完了し、最後に、ブロック３００において終了することが可能である。ブロック２９８において処置を完了することは、植え込み可能なプロテーゼ部材を位置決めするか、もしくはセメントで固定すること、切開を閉じること、または他の適当なステップなどのような、様々なステップを含むことが可能である。追加的に、ブロック２９８において処置を完了することは、関節を低減させること、固定部材（たとえば、スクリューおよびクロスピン）を挿入すること、および、ステップを完了する他の処置を含むことが可能である。

[0069]したがって、フローチャート２００の中の方法は、対象者の生体構造およびその幾何学的構成の配向の識別にしたがって、対象者２０に対して処置を実施するために、対象者２０のイメージデータを獲得するプロセスを図示している。生体構造は、対象者２０の中に位置決めされているプロテーゼの幾何学的構成に対する解剖学的構造を含む。したがって、フローチャート２００の方法は、実質的に最小量の対象者のイメージデータを獲得することによって、手術的処置の間の対象者２０の中のプロテーゼの位置決めを識別および確認するために使用され得、外科的処置、器具、およびプロテーゼ部材のアクティブナビゲーションを必要としない。

[0070]一般的に、様々な解剖学的ランドマークを識別するように、および、対象者の平面、ならびに、対象者２０のプロテーゼ部材および解剖学的部分のそれぞれの配向をさらに識別するように、対象者２０の単一のイメージ獲得がなされ得る。単一のイメージの獲得は、人工寛骨臼を位置決めした後、および、他の決定の後に、大腿骨のステムを位置決めすることなどのような、処置のさらなるステップを決定するために使用され得る。ユーザーの知識は、処置を実施することを支援するように、獲得される対象者２０のイメージを増強するために使用され得る。しかし、システム２４は、解剖学的ランドマークおよび
生体構造の平面などのような、生体構造の様々な部分をユーザー３０が実質的に自動的に識別することを支援することが可能である。

[0071]自動的な決定は、ユーザーが様々な解剖学的部分を識別し、場合によっては、その中にエラーを組み込むことを必要とすることなく、ユーザー３０が効率的な様式で処置を実施することを可能にすることができる。しかし、ユーザーがそのように望む場合には、および／または、システム２４がユーザー３０の決定に基づいてランドマークもしくは平面を適当に識別しない場合には、ユーザーは、ランドマークなどのような解剖学的特徴を識別することを支援することが可能であるということが理解される。それにもかかわらず、平面またはランドマークが識別されると、システム２４は、様々なアイコンを重ね合わせ、ユーザー３０が見るために、プロテーゼおよび解剖学的部材などの位置を図示することが可能である。追加的に、ユーザー３０は、ディスプレイデバイス２６の上のイメージを操作し、様々な角度から３次元の再構成を見ることが可能であり、ユーザー３０に基づいてまたはユーザー３０によって選択されたビューイング角度および配向を可能にする。したがって、ユーザー３０は、ユーザー３０によって選択されるようなイメージデータを見ることによって、効率的に処置を実施することが可能である。

[0072]この開示が完全になることとなるように、および、この開示が範囲を当業者に十分に伝えることとなるように、例示的な実施形態が提供されている。特定のコンポーネント、デバイス、および方法の例などのような、多数の特定の詳細が、本開示の実施形態の完全な理解を提供するように述べられている。特定の詳細は用いられる必要がないということ、例示的な実施形態は多くの異なる形態で具現化され得るということ、および、いずれも、本開示の範囲を限定するように理解されるべきではないということが、当業者には明らかになることとなる。そのうえ、開示されている例示的な実施形態は、別段の定めがない限り、一般的に、互いに加えられ、相互接続され、または増強され得る。いくつかの例示的な実施形態では、周知のプロセス、周知のデバイス構造、および周知の技術は、詳細に説明されてはいない。

[0073]実施形態の先述の説明は、図示および説明の目的のために提供されてきた。それは、包括的であること、または、本開示を限定することを意図していない。特定の実施形態の個別のエレメントまたは特徴は、一般的に、その特定の実施形態に限定されないが、適用できる場合には取り替え可能であり、また、具体的には示されていなくても、または説明されていなくても、選択された実施形態の中で使用され得る。また、それは、多くの方式で変化させることが可能である。そのような変形例は、本開示からの逸脱とみなされるべきではなく、すべてのそのような修正例は、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。

Claims (25)

1. 対象者をイメージングする方法であって、前記方法は、
   前記対象者の少なくとも１つのイメージ投影を含む第１のイメージデータセットにアクセスするステップと、
   前記第１のイメージデータセットの中の対象者ランドマークを決定するステップと、
   前記決定された対象者ランドマークに基づいて、前記対象者の幾何学的構成を決定するステップと、
   前記対象者の少なくとも１つの処置後構成を決定するために、前記幾何学的構成を評価するステップと、
   プロセッサーシステムを用いて命令を実行し、プロテーゼ部材の位置に対する前記評価された幾何学的構成を図示し、前記処置後構成が実現されることとなるかどうかを決定するステップと
   を含む、対象者をイメージングする方法。
2. 前記アクセスされた第１のイメージデータセットに基づいて、前記対象者の３次元再構成を発生させるステップ
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記発生させられた３次元再構成を表示するステップと、
   前記決定された幾何学的構成を図示するステップであって、前記決定された幾何学的構成は、複数の対象者ランドマークに基づいている、ステップと
   をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. ユーザー入力に基づいて、異なる視点で前記発生させられた３次元再構成を見るために、前記発生させられた３次元再構成の前記表示を変更するステップ
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記プロテーゼ部材のイメージデータを含む前記アクセスされた第１のイメージデータセットに基づいて、前記対象者の中の前記プロテーゼ部材の幾何学的構成を決定するステップと、
   前記対象者の前記決定された幾何学的構成に対して、前記プロテーゼ部材の前記決定された幾何学的構成を図示するステップと
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
6. 前記対象者の中の前記プロテーゼ部材の前記幾何学的構成を決定するステップは、前記対象者の中のトライアルプロテーゼ部材の幾何学的構成を決定するステップを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記対象者の中の前記プロテーゼ部材の幾何学的設置を決定するステップは、手術的測定プロトコル、放射線測定プロトコル、または解剖学的測定プロトコルのうちの少なくとも１つを含む、測定プロトコルに基づいて計算され、
   前記対象者の前記決定された幾何学的構成に対して、前記プロテーゼ部材の前記決定された幾何学的設置を図示するステップは、前記測定プロトコルを選択するステップを含む、請求項５に記載の方法。
8. プロセッサーを動作させ、命令を実行し、前記第１のイメージデータセットの中の前記対象者ランドマークを決定し、前記決定された対象者ランドマークに基づいて、前記対象者の前記幾何学的構成を決定するステップ
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 対象者をイメージングする方法であって、前記方法は、
   前記対象者、および、前記対象者の中のプロテーゼシステムの少なくとも１つのイメージ投影を含む、第１のイメージデータセットにアクセスするステップと、
   前記第１のイメージデータセットの中の対象者ランドマークを決定するステップと、
   前記第１のイメージデータセットの中の前記決定された対象者ランドマークに基づいて、前記対象者の対象者幾何学的構成を決定するステップであって、前記対象者幾何学的構成は、少なくとも前記対象者の矢状面を含む、ステップと、
   前記対象者の中の前記プロテーゼシステムの前記第１のイメージデータセットの中のプロテーゼ幾何学的構成を決定するステップと、
   測定プロトコルに基づいて、前記決定された対象者幾何学的構成と前記決定されたプロテーゼ幾何学的構成との間の測定を決定するステップと、
   前記決定された測定、または、前記決定された対象者幾何学的構成に対する前記決定されたプロテーゼ幾何学的構成のうちの少なくとも１つを、入力ユーザー測定選択に基づいて、ディスプレイデバイスの上に図示するステップと
   を含む、対象者をイメージングする方法。
10. 前記対象者幾何学的構成が、少なくとも、前記対象者の冠状面または前方骨盤面、および、前記対象者の横断面をさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記決定された対象者幾何学的構成に対する前記決定されたプロテーゼ幾何学的構成を、前記ディスプレイデバイスの上に図示するステップが、前記矢状面、前記対象者の前記冠状面、および、前記対象者の前記横断面のすべてを表示するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記対象者の中の前記プロテーゼシステムの前記プロテーゼ幾何学的構成を決定するステップが、人工寛骨臼のフェース面および寛骨臼の軸線を決定するステップを含み、前記寛骨臼の軸線は、前記フェース面に対して実質的に垂直であり、前記人工寛骨臼の頂部を通って延在している、請求項１１に記載の方法。
13. 測定、放射線測定、または解剖学的測定のうちの少なくとも１つの測定プロトコル選択を受信するステップ
    をさらに含み、
    前記決定された測定を図示するステップが、前記受信された測定プロトコルに基づいて、前記寛骨臼の軸線と、前記矢状面、前記対象者の前記冠状面、または、前記対象者の前記横断面のうちの少なくとも１つとの間の角度を図示するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記対象者の中の前記プロテーゼシステムの前記プロテーゼ幾何学的構成を決定するステップが、人工寛骨臼のフェース面および寛骨臼の軸線を決定するステップを含み、前記寛骨臼の軸線は、前記フェース面に対して実質的に垂直であり、前記人工寛骨臼の頂部を通って延在している、請求項９に記載の方法。
15. 前記第１のイメージデータセットの中の前記決定された対象者ランドマークに基づいて、前記対象者の前記患者幾何学的構成を決定するステップが、
    右坐骨結節および左坐骨結節を通って延在するラインを決定するステップと、
    脚長オフセットを決定するステップと
    をさらに含み、
    前記脚長オフセットを決定するステップが、
    右大腿骨軸線を決定するステップ、右小転子を決定するステップ、前記決定された右
    小転子と交差する前記右大腿骨軸線に対して垂直である右小転子平面を決定するステップ、前記決定されたラインが前記決定された右大腿骨軸線と交差する場所で交差する前記右大腿骨軸線に対して垂直である右ライン平面を決定するステップ、および、前記右小転子平面と前記右ライン平面との間で、前記決定された右大腿骨軸線に沿って、右脚距離を決定するステップと、
    左大腿骨軸線を決定するステップ、左小転子を決定するステップ、前記決定された左小転子と交差する前記左大腿骨軸線に対して垂直であり左小転子平面を決定するステップ、前記決定されたラインが前記決定された左大腿骨軸線と交差する場所で交差する前記左大腿骨軸線に対して垂直であり、左ライン平面を決定するステップ、および、前記左小転子平面と前記左ライン平面との間で、前記決定された左大腿骨軸線に沿って、左距離を決定するステップと、
    前記右距離と前記左距離との間の差を決定するステップと
    を含む、請求項９に記載の方法。
16. 少なくともプロテーゼ設置を決定し、前記右距離と前記左距離との間の処置後の差を実質的に最小化するステップ
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１のイメージデータセットの中の前記決定された対象者ランドマークに基づいて、前記対象者の前記患者幾何学的構成を決定するステップが、
    骨盤の測定ランドマークを決定するステップと、
    脚長オフセットを決定するステップと
    をさらに含み、
    前記脚長オフセットを決定するステップが、
    右大腿骨軸線および右大腿骨ランドマークを決定するステップ、ならびに、前記骨盤の測定ランドマークと前記右大腿骨ランドマークとの間で、前記決定された右大腿骨軸線に沿って、右距離を決定するステップと、
    左大腿骨軸線、および、前記右大腿骨ランドマークと同等の左大腿骨ランドマークを決定するステップ、および、前記骨盤の測定ランドマークと前記左大腿骨ランドマークとの間で、前記決定された左大腿骨軸線に沿って、左距離を決定するステップと、
    前記右距離と前記左距離との間の差を決定するステップと
    を含む、請求項９に記載の方法。
18. 前記プロテーゼシステムが前記対象者の中に位置決めされる前に、獲得される前記対象者の第２のイメージデータセットにアクセスするステップと、
    前記第２のイメージデータセットに基づいて、前記対象者のランドマークを決定するステップと、
    前記決定されたランドマークに基づいて、前記対象者の処理前の幾何学的構成を決定するステップと、
    選択された処置後の対象者解剖学的構成を実現するために、前記決定された処理前の幾何学的構成に基づいて、前記処置を実施するための計画を決定するステップと
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
19. 前記プロテーゼシステムが、トライアルプロテーゼ部材を含み、前記トライアルプロテーゼ部材は、恒久的なプロテーゼ部材の設置の前に、前記対象者の中に設置されるように構成されている、請求項１８に記載の方法。
20. 処置を実施するために対象者をイメージングするシステムであって、前記システムは、
    前記対象者、および、前記対象者の中に設置されているプロテーゼシステムの少なくとも１つの投影のイメージデータを含む、第１のイメージデータセットにアクセスするよ
    うに、
    前記第１のイメージデータセットの中の対象者ランドマークを決定するように、
    前記イメージデータセットの中の前記決定された対象者ランドマークに基づいて、前記対象者の対象者幾何学的構成を決定するように、
    前記第１のイメージデータセットの中の前記対象者の中に設置されている前記プロテーゼシステムのプロテーゼ幾何学的構成を決定するように、および、
    測定プロトコルに基づいて、前記決定された対象者幾何学的構成と前記決定されたプロテーゼ幾何学的構成との間の測定を決定するように、
    構成されている、プロセッサーシステムと、
    前記決定された測定、または、前記決定された対象者幾何学的構成に対する前記決定されたプロテーゼ幾何学的構成のうちの少なくとも１つを、入力ユーザー測定プロトコル選択に基づいて、ディスプレイデバイスの上に図示する、ディスプレイデバイスと
    を含む、処置を実施するために対象者をイメージングするシステム。
21. 前記プロセッサーによってアクセス可能な前記第１のイメージデータセットを獲得するように構成されているイメージングシステム
    をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記イメージングシステムが、外科的処置の間に動作させられ、プロテーゼシステムが前記対象者の中に設置された後に、前記対象者の前記第１のイメージデータセットを獲得するように構成されている、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記プロセッサーシステムに対して、ユーザー選択された測定プロトコルを入力するように構成されているユーザー入力部
    をさらに含み、
    前記測定を決定することが、前記入力測定プロトコルに基づいている、請求項２２に記載のシステム。
24. 少なくとも前記プロテーゼシステムの設置の間に、器具をトラッキングするように構成されているトラッキングシステム
    をさらに含む、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記プロセッサーが、前記プロテーゼが前記対象者に対してトラッキングされているときに、前記決定されたプロテーゼ幾何学的構成をリアルタイムに図示するようにさらに構成されている、請求項２４に記載のシステム。