JP2021079121A - オーダーメイド手術ガイド、オーダーメイド手術ガイド生成方法及び生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】治療対象領域を正確に確認できるオーダーメイド手術ガイドを提供すること。【解決手段】オーダーメイド手術ガイド１０は、身体部位の表面と対応するように形成される身体部位カバー２００と、身体部位カバー２００に配置され、身体の内部への１つ以上の医療用道具の挿入をガイドし、１つ以上の医療用道具の挿入深さを決定する１つ以上のガイド管１００と、を備える。身体部位カバー２００には、身体部位における特定の位置に対応する基準地点３００が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明はオーダーメイド手術ガイド、オーダーメイド手術ガイド生成方法及び生成プログラムに、関する。より詳細には、本発明は、特定の患者の手術時に患者の治療対象領域の状態に符合する手術が可能なようにするオーダーメイド手術ガイド及びこれを生成する方法及びプログラムに、関する。

通常、手術時に、医療陣は、医療画像を基に手術を施す領域を、見積もる。この場合、外科医の目測及び経験に大きく依存せざるを得ないという短所があるため、除去領域の範囲が正確に把握できず、切り取らなければならない除去領域を完全に除去できない場合を想定して、広い領域を切り取ってしまうこともある。

また、手術を開始する前に皮膚表面に除去領域を印す方法が用いられることもある。しかし、皮膚表面に示されたマーカーは、手術を開始して身体部位を切り取る段階になると、内部とマッチさせることが困難であり、身体部位内部の手術範囲を決めるのに正確度が低下する。現在では、身体内部の特定地点をマーキング（Ｍａｒｋｉｎｇ）するために、超音波或いは乳房撮影ガイドＨ-ｗｉｒｅを挿入して該当部分を除去している。しかし、この場合、正確にマーキングし難いという短所があり、患者の痛みと施術時間がかかるという問題がある。また、手術中にＨ-ｗｉｒｅの一部が切れたり、流出して体内に残っている場合もある。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、手術を施さなければならない身体部位内に除去領域を３次元的にマーキングし、身体部位を切り取って手術を行う途中でも除去領域（即ち、治療対象領域）を正確に視覚的に確認できるようにするオーダーメイド手術ガイド、オーダーメイド手術ガイド生成方法及び生成プログラムを、提供することにある。

また、本発明の他の目的は、身体部位内の複数のターゲット地点に医療用道具が到達するようにする治療計画を基に生成され、最小限の治療を施すことで治療対象領域を治療するオーダーメイド手術ガイド、オーダーメイド手術ガイド生成方法及び生成プログラムを、提供することにある。

本発明が解決しようとする課題は、以上で言及された課題に限定されず、言及されていない他の課題は、下記の記載から通常の技術者が明確に理解できるはずである。

本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイドは、医療用道具が挿入可能な１つ以上のガイド管と、１つ以上のガイド管と結合され、ガイド管を介して挿入された前記医療用道具を前記身体部位方向に通過させるホールを含み、特定の身体部位の表面を覆う身体部位カバーとを、備える。本オーダーメイド手術ガイドでは、前記身体部位カバーは患者の身体部位の表面と対応するように形成され、前記医療用道具が前記身体部位内のターゲット地点に到達するように前記ガイド管の位置を設定し、前記ガイド管は前記医療用道具よりも大きな直径を有し、前記医療用道具が身体内部に挿入可能な深さを第１地点から前記ターゲット地点までの設定深さに制限する長さで形成され、前記第１地点は前記身体部位の表面上の地点であって、前記ガイド管が位置する地点であり、前記ターゲット地点は治療対象領域の表面又は内部に位置する地点であるか、治療対象領域から特定距離だけ離間した地点であるかである。

また、前記医療用道具が特定の針長を備えた注射器である場合、前記ガイド管は前記ターゲット地点まで注射針が到達するように形成され、前記ターゲット地点は、身体部位内の前記治療対象領域の表面上の特定地点であり、前記ガイド管に沿って前記ターゲット地点から注射器を外しながら染料を提供して身体内に染料柱を生成できる。

更に、前記医療用道具が挿入された特定地点から特定範囲を治療範囲に設定して治療を行う道具である場合、前記ターゲット地点は、前記治療対象領域を包括する１つ以上の前記治療範囲を形成する前記治療対象領域内に位置する１つ以上の特定地点であり、前記ガイド管は、前記ターゲット地点の数で前記身体部位カバーの前記第１地点上に前記第１地点から前記ターゲット地点に向かう方向に形成されることができる。

また、前記身体部位カバーは、医療画像データを基に獲得された身体表面に沿って形成され、前記ガイド管は、前記医療画像データ上の身体表面の第１地点から前記医療用道具が到達すべきターゲット地点までの距離を基に長さが設定されることができる。

更に、形状の変形が可能な材質で形成されて腹腔鏡を介して身体内に挿入された後、身体部位の表面に配置されることができる。

また、前記治療対象領域を含む身体部位が姿勢によって形状が変わる部位である場合、前記身体部位カバーは、前記身体部位を覆って特定の形状に固定することができる。

更に、前記ガイド管は、前記ターゲット地点に前記医療用道具の末端が到達する際に前記医療用道具と嵌合されることができる。

本発明の他の実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド生成方法は、コンピュータが医療画像データから身体表面データ及び治療領域データを獲得する段階と、前記身体表面データを基に前記第１形状データを生成し、前記第１形状データは身体部位カバーの形状に相応するデータである第１形状データ生成段階と、１つ以上のターゲット地点を設定し、前記ターゲット地点は治療対象領域の内部又は表面に該当する地点であるターゲット地点設定段階と、前記ターゲット地点として前記医療用道具が接近可能な身体表面上のそれぞれの第１地点を設定する段階と、前記第１地点から前記ターゲット地点までの距離を基にガイド管の長さを設定する段階と、前記第１地点に前記ガイド管の長さを適用し、前記第１形状データに１つ以上のガイド管を結合した最終形状データを生成する段階とを含む。

また、前記医療用道具が特定の針長を備えた注射器である場合、前記ターゲット地点は、身体内の治療対象領域の表面の特定地点であり、前記ガイド管は、注射針が前記ターゲット地点まで到達した後、注射器を外しながら染料を提供して身体内に染料柱を生成するように補助することができる。

更に、前記医療用道具が挿入された特定深さの地点から特定範囲を治療範囲にして治療を行う道具である場合、前記ターゲット地点は、治療対象領域内の特定地点であり、前記ターゲット地点設定段階は、前記治療対象領域を包括する１つ以上の治療範囲を形成するように１つ以上のターゲット地点を設定することを特徴とすることができる。

また、前記第１形状データ生成段階は、前記身体部位の全体形状データを獲得する段階と、前記全体形状データを基に、特定の身体部位を覆う身体部位カバーの形状を生成する段階とを含み、前記身体部位カバーは前記身体部位を覆って特定の形状に固定することができる。

更に、前記医療画像データが撮影される第１姿勢と手術時の第２姿勢が異なる場合、前記第１姿勢から前記第２姿勢へ変更時の治療対象領域の位置変化を算出する段階を含み、前記ターゲット地点設定段階、前記第１地点設定段階、及び前記ガイド管の長さ設定段階は、変化した治療対象領域の位置を基に行われることを特徴とすることができる。

また、前記第１地点設定段階は、前記治療対象領域を通過せず、前記ターゲット地点に到達可能な前記医療用道具の経路を提供する前記第１地点を設定することを特徴とすることができる。

更に、前記医療用道具が特定の曲率で曲がっている形態である場合、前記第１地点設定段階は、前記曲率で身体の内部を移動時に前記ターゲット地点に到達可能な第１地点を抽出することを特徴とし、前記最終形状データ生成段階は、前記ガイド管の曲率を前記医療用道具の曲率と同一に生成することを特徴とすることができる。

本発明の更に他の実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド生成プログラムは、ハードウェアであるコンピュータと結合されて前記言及されたオーダーメイド手術ガイド生成方法を実行し、媒体に格納される。

前記のような本発明によれば、以下のような多様な効果を奏する。

第一に、患者に合わせたオーダーメイド手術を行えるように補助するオーダーメイド手術ガイドを用いることによって、患者に最適な手術を施すことができる。例えば、患部内の手術病変（例えば、腫瘍）を除去しなければならない場合、患者に合わせたオーダーメイド手術ガイドを用いて、１つ以上の染料柱を身体部位内に生成することによって、除去領域の手術途中でも視覚的に確認できるという効果を奏する。これにより、医療陣は、染料柱を通じた２次元又は３次元マーキングによって、最小限の組織を除去して治療を行うことができる。

第二に、医療画像データを基にターゲット地点までの深さを算出してガイド管を生成するので、医療陣は、医療用道具（例えば、注射器）を挿入する深さを気にすることなく、手術を行うことができる。即ち、オーダーメイド手術ガイドのガイド管に医療用道具を終端まで挿入すると、ターゲット地点に到達するので、簡単に手術を行えるという効果が得られる。

第三に、身体部位カバーを身体の形状と対応するように製作し、ガイド管が医療用道具の挿入時にターゲット地点へ正確に到達できる地点に配置することができる。これにより、 誤ったターゲット地点で手術を行ったり、身体部位内のマーキングを誤って行ったりするのを、防止できる。

第四に、医療画像データを獲得した姿勢と手術姿勢とに差が存在しても、正確にターゲット位置に医療用道具が到達できるオーダーメイド手術ガイドを、提供できる。

本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイドの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る身体部位に取り付けられたオーダーメイド手術ガイドの例示図である。 本発明の一実施形態によって、ガイド管を介して治療対象領域表面のターゲット地点から染料柱を形成した例示図である。 本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド生成方法の順序図である。 本発明の一実施形態に係る第１姿勢基盤の医療画像データを用いて第２姿勢での治療対象領域の位置変化を算出する過程を更に含むオーダーメイド手術ガイド生成方法の順序図である。 本発明の一実施形態に係る最終形状データを基に射出を要請する過程を更に含むオーダーメイド手術ガイド生成方法の順序図である。 本発明の一実施形態に係る身体部位全体を覆う身体部位カバーの形状を生成する過程に対する順序図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態で実現することができる。本実施形態は、単に本発明の開示を行うものであり、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を理解させるために提供されるものである。本発明は、特許請求の範囲の範疇により定義されるに過ぎない。明細書全体に亘って同一の参照符号は、同一の構成要素を示す。

本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、特に定義されていない限り、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が共通して理解できる意味として使用される。また、一般に用いられる辞典に定義されている用語は、特に定義されていない限り、理想的に又は過度に解釈されない。

本明細書で用いられた用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数型は特に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素以外に１つ以上の他の構成要素の存在又は追加を排除しない。

本明細書で「コンピュータ」は、演算処理を行って使用者に結果を視覚的に表せる多様な装置が全て含まれる。例えば、コンピュータはデスクトップパソコン、ノートブック（Ｎｏｔｅ Ｂｏｏｋ）のみならず、スマートフォン（Ｓｍａｒｔ ｐｈｏｎｅ）、タブレットＰＣ、携帯電話（Ｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｈｏｎｅ）、ＰＣＳフォン（ＰＣＳ ｐｈｏｎｅ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｐｈｏｎｅ）、同期式／非同期式ＩＭＴ-２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ-２０００）の移動端末、パームＰＣ（Ｐａｌｍ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、携帯情報端末（ＰＤＡ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）なども該当し得る。また、コンピュータは、血管造影画像を獲得したり観察する医療装置にも該当し得る。

本明細書において「医療画像データ」は、医療画像撮像装置（例えば、コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＣＴ）装置、核磁気共鳴画像（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ；ＭＲＩ）撮影装置など）を通じて獲得された映像データを、意味する。

本明細書において「治療対象領域」は、特定の身体部位内の治療されるべき領域を意味する。例えば、乳癌患者の場合、「治療対象領域」は身体部位である乳房内の腫瘍領域がそれに該当する。「治療対象領域」は患部領域と一致してもよい。また、「治療対象領域」は、誤差範囲を考慮して実際の患部領域よりも更に大きく設定されてもよい。

本明細書において「医療用道具」は手術、治療又は検診などに用いられる道具であって、身体内に挿入又は侵襲される道具を意味する。例えば、「医療用道具」は、特定の長さの針を備えた注射器がそれに該当し得る。また、例えば、「医療用道具」は、特定の身体部位に挿入されて特定範囲に電気刺激を加える装置がそれに該当し得る。

本明細書において「ターゲット地点」は、オーダーメイド手術ガイドを介して挿入される医療用道具が到達する地点である。即ち、「ターゲット地点」は、ガイド管により移動が制限されることによって到達される最大深さの地点を意味する。「ターゲット地点」は、治療対象領域の表面又は内部に位置する地点であっても、治療対象領域から特定距離だけ離間した地点であってもよい。

本明細書において「第１地点」は、医療用道具がターゲット地点に到達するために挿入される身体部位の表面上の地点を意味する。即ち、「第１地点」は、身体部位にオーダーメイド手術ガイドを配置するとき、ガイド管が配置される身体部位の表面上の地点を意味する。

以下、本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド、オーダーメイド手術ガイド生成方法及びプログラムについて詳細に記述する。

図１は、本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド１０の例示図である。

図１を参照すれば、本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド１０は、ガイド管１００及び身体部位カバー２００を含む。

前記ガイド管１００は、医療用道具が挿入可能な管である。前記ガイド管１００は、医療用道具において身体に挿入される部分よりも大きな直径を有する。医療用道具の一部が身体内に挿入されるので、ガイド管１００の壁面に接触しながら異物が付着されると危険になり得る。従って、医療用道具の一部分がガイド管１００の壁面に接触せずに挿入されるように広い直径で形成される。例えば、医療用道具が注射針を備えた注射器である場合、ガイド管１００は、注射針に比べて大きな直径で形成され、注射器の本体を正確な角度で挿入できるように支持する役割を果たす。前記ガイド管１００は、医療用道具が身体内部に挿入可能な深さを第１地点から前記ターゲット地点４０までの設定深さに制限する長さで形成される。例えば、医療用道具が注射針を備えた注射器である場合、注射針を身体内に特定深さだけ入れるために、注射針がガイド管１００に挿入された後に注射器がガイド管１００に掛かるように、ガイド管１００は形成される。例えば、注射針の長さがＡであり、ガイド管１００の長さがＢである場合、ガイド管１００に注射器が掛かることによって身体内に注射針は「Ａ-Ｂ」に該当する長さだけ入る。従って、オーダーメイド手術ガイド１０では、ガイド管１００により、身体内に医療用道具が挿入される深さが、設定される。

前記ガイド管１００の長さは、前記医療画像データ上で身体表面の第１地点から医療用道具が到達すべきターゲット地点４０までの距離を基に長さが設定される。一実施形態として、３Ｄプリンタによりオーダーメイド手術ガイド１０が射出される場合、コンピュータはＣＴ画像又はＭＲＩ画像を分析して身体部位の表面の特定の第１地点から特定のターゲット地点４０までの距離を算出する。その後、手術時に用いられる医療用道具の長さ（例えば、注射針の長さ）から、前記算出された距離を差し引いて、ガイド管１００の長さを算出する。これにより、患者の治療対象領域２０に符合するオーダーメイド手術ガイド１０のガイド管１００の長さを設定できる。

本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド１０は、身体内のターゲット地点４０の数に対応する数のガイド管１００を、有する。それぞれのガイド管１００は、第１地点からターゲット地点４０に到達するための距離及び方向に生成される。ガイド管１００は、ターゲット地点４０の数に対応する数だけ用意される。

前記身体部位カバー２００には、図１に示すように、１つ以上のガイド管１００が結合される。即ち、身体部位カバー２００は、ガイド管１００を介して挿入された前記医療用道具を前記身体部位方向に通過させるホールを、備える。これにより、ガイド管１００を介して挿入された医療用道具は、ガイド管１００の延長線に沿って身体部位内に侵襲又は挿入される。

前記身体部位カバー２００は、特定の身体部位の表面を覆うカバーである。具体的に、前記身体部位カバー２００は、患者の身体部位の表面と対応するように形成される。一実施形態として、前記身体部位カバー２００は、医療画像データを基に獲得された身体表面データに基づいて生成される。例えば、身体部位カバー２００を３Ｄプリンタで射出し、乳癌患者の乳房を身体部位にする場合、ＭＲＩ画像又はＣＴ画像を基に、ＭＲＩ画像又はＣＴ画像撮影時の患者の乳房形状の表面にマッチする身体部位カバー２００の形状データを、生成する。これにより、身体部位カバー２００を身体部位の表面に合わせ、医療画像データに基づいて生成されたオーダーメイド手術ガイド１０のガイド管１００に医療用道具を挿入すると、医療用道具が身体部位内のターゲット地点４０に正確に到達する。即ち、身体部位カバー２００は、医療画像データに基づいた治療計画の過程で設定された第１地点にガイド管１００が位置するように、設定される。

また、他の実施形態として、前記オーダーメイド手術ガイド１０は、図２に示すように、患者への適用時の正確な位置設定のための基準地点３００を、含む。前記基準地点３００は、オーダーメイド手術ガイド１０を配置するために用いられる。前記基準地点３００は、身体部位の特定の位置に対応し、身体部位の特定の位置に応じて手術計画又はモデリング時に設定される。例えば、身体部位が乳房である場合、オーダーメイド手術ガイド１０には、乳頭（Ｎｉｐｐｌｅ）に対応する地点に乳頭と同一の大きさのホールが、形成される。オーダーメイド手術ガイド１０は、乳頭に対応する基準地点３００を、身体部位の表面上の正確な取付け位置に設定する。

更に、他の実施形態として、前記オーダーメイド手術ガイド１０では、前記治療対象領域２０を含む身体部位が姿勢によって形状が変わる部位である場合、前記身体部位カバー２００は、前記身体部位を覆って特定の形状に固定する役割を果たす。例えば、乳房の場合、患者の姿勢によって形状が変わり得る。従って、医療画像データを基にターゲット地点４０の設定時と乳房が同一の形状にならなければ、オーダーメイド手術ガイド１０を介してターゲット地点４０に正確に医療用道具が到達できない。従って、身体部位全体を覆う形態で身体部位カバー２００を製作して身体部位を医療画像データの撮影時の形状に変形して維持させることができる。例えば、身体部位が乳房である場合、身体部位カバー２００は、ブラジャーのような形状に製作されて乳癌の手術時に患者に着用させた後、手術を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド１０は、使用用途に応じて多様な形態で実現し、多様な方式で用いることができる。一実施形態として、前記医療用道具が特定の針長を備えた注射器である場合、前記ガイド管１００は、前記ターゲット地点４０まで注射針が到達するように形成される。前記ターゲット地点４０は、身体部位内の前記治療対象領域２０の表面上の特定地点になる。即ち、オーダーメイド手術ガイド１０は、治療対象領域２０の表面（即ち、治療対象領域２０と正常領域間の境界面）上の特定の地点がターゲット地点４０となるように、形成される。複数のターゲット地点４０は、治療対象領域２０の境界に該当する平面上の地点として示してもよいし、３次元形状である治療対象領域２０の３次元空間上の複数の地点を示してもよい。

具体的に、図３に示すように、オーダーメイド手術ガイド１０に、染料を入れた注射器を終端まで挿入して、ターゲット地点４０に到達するようにしする。その後、注射器を外しながら染料を少しずつ排出して身体部位の内部を染める。これにより、身体部位内のターゲット地点４０から身体部位の表面の第１地点まで染料柱３０が形成される。

オーダーメイド手術ガイド１０の各ガイド管１００を介して複数の染料柱３０を生成することによって、正確な除去領域（即ち、治療対象領域２０）を把握できる。医療陣が患部を切り取っても染料柱３０がターゲット地点４０に連続的に存在し、治療対象領域２０の境界に該当する地点を手術過程で確認できる。

また、他の実施形態として、前記医療用道具が挿入された特定地点から、特定範囲を治療範囲に設定して治療を行う道具である場合、前記ターゲット地点４０は、前記治療対象領域２０を包括する１つ以上の前記治療範囲を形成するための、前記治療対象領域２０内に位置する１つ以上の特定地点に、対応する。即ち、ガイド管１００を介して医療用道具が到達するターゲット地点４０は、治療対象領域２０内部の特定地点になる。医療用道具は、該当ターゲット地点４０を中心に設定される治療範囲に対して、電気の提供などにより治療を行う。

このとき、前記ガイド管１００は、前記ターゲット地点４０の数で、前記身体部位カバー２００の前記第１地点上に、前記第１地点から前記ターゲット地点４０に向かう方向に、形成される。治療対象領域２０が治療範囲に比べて大きい場合、オーダーメイド手術ガイド１０は、各ガイド管１００のターゲット地点４０を中心に生成される治療範囲を重ねて治療対象領域２０を包括できる特定数のガイド管１００を、備える。これにより、医療陣は、患者の手術計画によって設定されたターゲット地点４０に到達可能にガイドするガイド管１００に医療用道具を挿入するだけで簡単に手術を行うことができる。

また、他の実施形態として、前記オーダーメイド手術ガイド１０は、形状の変形が可能な材質で形成される。前記オーダーメイド手術ガイド１０は、腹腔鏡を介して身体内に挿入された後、身体部位の表面に配置される。オーダーメイド手術ガイド１０は、外部に露出しない内部臓器の表面に、配置できる。このために、オーダーメイド手術ガイド１０は、形状の変形が可能な材質で製作され、折り畳まれるか巻かれた状態で、腹腔鏡を介して身体内部の特定の身体部位に提供される。

更に、他の実施形態として、前記ガイド管１００は、前記ターゲット地点４０に前記医療用道具の末端が到達すると、前記医療用道具と嵌合される。これにより、医療陣は、医療用道具がターゲット地点４０に到達したことを、認知できる。例えば、ガイド管１００は、注射針のみ入れる第１直径で形成される。ガイド管１００の末端に注射器チップ（Ｔｉｐ）に符合する第２直径で形成されて、注射器チップが第２直径に嵌め込まれ第１直径のガイド管１００にそれ以上入れないことによって、医療陣はターゲット地点４０に到達したことを認知する。また、ターゲット地点４０により特定時間以上刺激（例えば、電気刺激）を与えなければならない医療用道具の場合、前記ガイド管１００の嵌合は、医療用道具がターゲット地点４０に到達した状態で固定される。

図４は、本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド１０生成方法の順序図である。

図４を参照すれば、本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド１０生成方法は、コンピュータが医療画像データから身体表面データ及び治療領域データを獲得する段階（Ｓ１００）と、前記身体表面データを基に前記第１形状データを生成し、前記第１形状データは、身体部位カバー２００の形状に相応するデータである第１形状データ生成段階（Ｓ３００）と、１つ以上のターゲット地点４０を設定し、前記ターゲット地点４０は、治療対象領域２０の内部又は表面に該当する地点であるターゲット地点設定段階（Ｓ５００）と、前記ターゲット地点４０に前記医療用道具が接近可能な身体表面上のそれぞれの第１地点を設定する段階（Ｓ７００）と、前記第１地点から前記ターゲット地点４０までの距離を基にガイド管１００の長さを設定する段階（Ｓ９００）と、前記第１地点に前記ガイド管１００の長さを適用し、前記第１形状データに１つ以上のガイド管１００を結合した最終形状データを生成する段階（Ｓ１１００）とを含む。以下、各段階についての詳細な説明を記載する。

コンピュータは、医療画像データから身体表面データ及び治療領域データを獲得する（Ｓ１００）。即ち、コンピュータは、特定の患者の医療画像データ（例えば、患者のＭＲ画像）を獲得し、医療画像データから身体部位カバー２００を形成するための身体表面データと治療対象領域２０に該当する治療領域データとを獲得する。具体的に、治療対象領域２０が腫瘍である場合、コンピュータは医療画像データから腫瘍領域を抽出する。

コンピュータは、前記身体表面データを基に前記第１形状データを生成する（Ｓ３００；第１形状データ生成段階）。前記第１形状データは、身体部位カバー２００の形状に相応するデータである。即ち、コンピュータは、患者の患部表面に対応する形状で３Ｄモデリングを行う。これにより、患者の身体部位に合う身体部位カバー２００を備えたオーダーメイド手術ガイド１０を、製作できる。

また、コンピュータは、身体表面データ上の特定地点に対応する第１形状データ上の地点を、基準地点３００として設定する。例えば、治療しなければならない身体部位（即ち、患部）が乳房である場合、コンピュータは、身体表面データ上の乳頭の位置を基に、乳頭ホール（ｎｉｐｐｌｅ ｈｏｌｅ）３００を形成する。乳頭ホール３００は、オーダーメイド手術ガイド１０を身体部位の表面上に配置する位置を設定する際の基準として、活用される。

更に、他の実施形態として、図７に示すように、前記第１形状データ生成段階（Ｓ３００）は、前記身体部位の全体形状データを獲得する段階（Ｓ３１０）と、前記全体形状データを基に、特定の身体部位を覆う身体部位カバー２００の形状を生成する段階（Ｓ３２０）とを含む。姿勢によって形状が変わる身体部位（例えば、乳房）である場合、身体部位全体を覆って医療画像データの獲得時の形状に固定しなければ、医療画像データに基づいて生成されたオーダーメイド手術ガイド１０を介して正確な手術を施すことができない。従って、コンピュータは、身体部位の全体形状を医療画像データから獲得した後、身体部位の全体を覆う形状に身体部位カバー２００をモデリングする。

例えば、乳癌患者らの乳房に対するＭＲ画像の撮影は、うつ伏せになって行われる。一方で、乳癌腫瘍の除去手術は、仰向けになって行われる。ＭＲ画像の撮影時と手術時の姿勢との差異によって乳房の形状が変わるので、乳房内部の腫瘍の位置にも変化が生じる。身体内部の腫瘍領域に染色を通じて正確にマーキング（Ｍａｒｋｉｎｇ）するためには、手術時に乳房を医療画像データの撮影時の乳房形状に固定及び維持しなければならない。従って、コンピュータは、乳房全体を覆う形状にモデリングする。手術使用時に射出された身体部位カバー２００内に乳房が配置され、ＭＲ画像の撮影時の乳房形状が維持される。

コンピュータは、１つ以上のターゲット地点４０を設定する（Ｓ５００；ターゲット地点設定段階）。前記ターゲット地点４０は、治療対象領域２０の内部又は表面に該当する地点である。具体的に、コンピュータは、算出されたターゲット領域（例えば、腫瘍領域）を基に誤差範囲を考慮して治療対象領域２０（即ち、除去領域）をモデリングする。その後、コンピュータは、治療対象領域２０の内部又は表面の１つ以上の地点を、ターゲット地点４０として抽出する。

一実施形態として、前記医療用道具が特定の針長を備えた注射器である場合、前記ターゲット地点４０は、治療対象領域２０の表面の特定地点として設定される。即ち、ターゲット地点４０は、外科的手術を通じて除去されなければならない組織（即ち、腫瘍組織）を含む境界面の地点となる。

また、他の実施形態として、前記医療用道具が挿入された特定深さの地点から、特定範囲を治療範囲にして治療を行う道具である場合、前記ターゲット地点４０は、治療対象領域２０内の特定地点である。前記ターゲット地点設定段階（Ｓ５００）は、前記治療対象領域２０を包括する１つ以上の治療範囲を形成するように、１つ以上のターゲット地点４０を設定する。即ち、コンピュータは、治療対象領域２０を包括できる特定の医療用道具を用いた複数の治療範囲を、抽出し、各治療範囲を形成するための医療用道具が配置されなければならない複数のターゲット地点４０を、抽出する。

コンピュータは、前記ターゲット地点４０として、前記医療用道具が接近可能な身体表面上のそれぞれの第１地点を、設定する（Ｓ７００；第１地点設定段階）。例えば、治療対象領域２０が腫瘍領域である場合、コンピュータは、腫瘍領域の境界面に針が注入され得る身体部位の表面上の位置（即ち、３次元位置）を、決定する。

また、治療対象領域２０（即ち、除去領域）と正常組織領域との境界面にターゲット地点４０が設定される場合、コンピュータは、治療対象領域２０を通過せずターゲット地点４０に到達可能な医療用道具の経路を、提供する第１地点を、設定する。例えば、治療対象領域２０が腫瘍領域である場合、皮膚表面からターゲット地点４０に到達するために医療用道具（例えば、注射針）が挿入されながら腫瘍領域を通過すると、腫瘍領域が損傷することによって癌細胞が他の身体部位に転移するおそれがある。従って、コンピュータは、治療対象領域２０を貫通せずにターゲット地点４０に医療用道具が挿入される第１地点を、抽出する。このために、治療対象領域２０の身体内部に深く位置する地点の場合、コンピュータは、側方向を通じて医療用道具が接近可能な第１地点を、設定する。

更に、コンピュータは、ターゲット地点４０に対して設定された第１地点の位置によって、ガイド管１００の配置角度を設定する。例えば、医療用道具が直線形態である場合、ガイド管１００は、ターゲット地点４０と第１地点とを連結する直線の延長線方向に、形成される。これにより、医療陣は、医療用道具をガイド管１００に沿って挿入しさえすれば、ターゲット地点４０に医療用道具を挿入できる。

コンピュータは、前記第１地点から前記ターゲット地点４０までの距離を基に、ガイド管１００の長さを設定する（Ｓ９００；ガイド管１００の長さ設定段階）。コンピュータは、医療用道具を身体内部に挿入可能な深さを、第１地点から前記ターゲット地点４０までの設定深さに制限する長さで、ガイド管１００を形成する。例えば、医療用道具が注射針を備えた注射器である場合、注射針が身体内に特定深さだけ入るように、注射針がガイド管１００に挿入された後に注射器がガイド管１００に掛かるように、ガイド管１００は形成される。即ち、注射針の長さがＡであり、ガイド管１００の長さがＢである場合、ガイド管１００に注射器が掛かることによって、身体内に注射針は「Ａ-Ｂ」に該当する長さだけ入る。従って、コンピュータは、医療用道具の長さとターゲット地点４０と第１地点間の距離とを基に算出された値（即ち、医療用道具の長さとターゲット地点４０と第１地点間の距離の差値）で、ガイド管１００の長さを設定する。

コンピュータは、前記第１地点に前記ガイド管１００の長さを適用し、前記第１形状データに１つ以上のガイド管１００を結合した最終形状データを生成する（Ｓ１１００；最終形状データ生成段階）。即ち、コンピュータは、身体部位カバー２００の形状データに対して１つ以上のガイド管１００の形状データを特定の長さ及び角度で特定地点に結合した最終形状データを、生成する。即ち、コンピュータは、針の挿入時に深さ方向に癌の境界面に正確に到達できるようにガイド管１００の柱の長さをそれぞれ調節してモデリングする。

このような過程を通じて形成されたオーダーメイド手術ガイド１０のガイド管１００は、多様な役割を果たす。一実施形態として、前記医療用道具が特定の針長を備えた注射器である場合、前記ガイド管１００は、注射針が前記ターゲット地点４０まで到達した後に注射器を外しながら染料を提供して身体内に染料柱３０を生成するように補助する役割を、果たす。また、他の実施形態として、ガイド管１００は、手術計画上、治療を行うべきターゲット地点４０に医療用道具を正確に到達させ、手術の正確度を高める役割を果たす。

また、他の実施形態として、オーダーメイド手術ガイド１０生成方法は、図５に示すように、前記医療画像データが撮影される第１姿勢と手術時の第２姿勢とが異なる場合、前記第１姿勢から前記第２姿勢へ変更時の治療対象領域２０の位置変化を算出する段階（Ｓ２００）を、更に含む。手術を行う姿勢で医療画像データを撮影する場合、該当医療画像データを基にオーダーメイド手術ガイド１０のモデリングを行えば済むが、医療画像を撮影する姿勢と手術時の姿勢とが異なる場合が存在し得る。このとき、手術時の姿勢である第２姿勢に符合するオーダーメイド手術ガイド１０を生成するために、第１姿勢で撮影された医療画像データを基に手術時の第２姿勢に符合するオーダーメイド手術ガイド１０を製作する。このために、コンピュータは、使用者の身体部位が第１姿勢から第２姿勢に変更される際の治療対象領域２０の位置変化を、算出する。

例えば、身体部位のうちの乳房は、姿勢によって流動的に形状が変わる。ＭＲ画像を撮影する時はうつ伏せになって撮影を行い（即ち、第１姿勢でＭＲ画像を撮影し）、手術は仰向けになって行われる（即ち、手術は第２姿勢で行われる）。このため、ＭＲ画像の撮影時と手術時との乳房の形状が、変わる。乳房の形状が変わることによって、乳房内の腫瘍組織の３次元空間上の位置にも変化が生じる。従って、コンピュータは、乳房の大きさ及び第１姿勢での形状などを基に、第２姿勢での乳房の形状を把握し、第２姿勢での乳房形状内の腫瘍の位置（即ち、治療対象領域２０の位置）を算出する。

また、第１姿勢で医療画像を撮影した後、第２姿勢に符合するオーダーメイド手術ガイド１０をモデリングする場合、前記ターゲット地点設定段階（Ｓ５００）、前記第１地点設定段階（Ｓ７００）、及び前記ガイド管１００の長さ設定段階（Ｓ９００）は、変化した治療対象領域２０の位置を基に行われる。

更に、他の実施形態として、前記第１形状データ生成段階（Ｓ３００）は、第１姿勢で獲得された医療画像データを基に第２姿勢での身体部位の形状を算出し、算出された変形形状を基に身体部位カバー２００の形状データ（即ち、第１形状データ）をモデリングする。

また、本発明の更に他の実施形態として、前記医療用道具が特定の曲率で曲がっている形態である場合、コンピュータは、ガイド管１００を医療用道具と同一の曲率で生成する。直線形態の医療用道具では、身体内のターゲット地点４０に到達し難い場合がある。この際には、曲線形態の医療用道具を用いることができる。特定の曲率を有する曲線形態の医療用道具をオーダーメイド手術ガイド１０を介して身体内に挿入するためには、ガイド管１００が医療用道具と同一の曲率で製作されなければ円滑に挿入できず、診療計画上、正確なターゲット地点４０に医療用道具が到達できなくなる。

更に、曲がっている曲線形態の医療用道具を挿入するためのガイド管１００をモデリングするために、前記第１地点設定段階７００は、前記曲率で身体の内部を移動時に前記ターゲット地点４０に到達可能な第１地点を、抽出する。即ち、コンピュータは、ターゲット地点４０に直線で到達できる第１地点ではなく、特定の曲率で移動時にターゲット地点４０に到達できる第１地点を、抽出する。

また、前記最終形状データ生成段階（Ｓ１１００）は、前記ガイド管１００の曲率を前記医療用道具の曲率と同一に生成する。そして、前記最終形状データ生成段階（Ｓ１１００）は、身体内において曲線で医療用道具が移動すべき距離を医療用道具の長さから差し引いて、ガイド管１００の曲線長を算出する。

また、図６に示すように、本発明の他の実施形態は、最終形状データを射出要請する段階（Ｓ１２００）を更に含む。即ち、コンピュータは、モデリングされた最終形状データを３次元射出装置（即ち、３Ｄプリンタ）に射出要請する。

以上で前述した本発明の一実施形態に係るオーダーメイド手術ガイド１０生成方法は、ハードウェアであるコンピュータと結合されて実行されるために、プログラム（又はアプリケーション）によって実現され、プログラム（又はアプリケーション）は媒体に格納される。

前述したプログラムは、前記コンピュータがプログラムを読み込んでプログラムで実現した前記方法を実行させるために、前記コンピュータのプロセッサ（ＣＰＵ）が前記コンピュータの装置インターフェースを介して読み取られるＣ、Ｃ++、ＪＡＶＡ（登録商標）、機械語などのコンピュータ言語でコード化されたコード（Ｃｏｄｅ）を、含むことができる。このようなコードは、前記方法を実行するのに必要な機能を定義した関数などと関連する機能的なコード（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅ）を含むことができ、前記機能を前記コンピュータのプロセッサが所定の手順通りに実行させるのに必要な実行手順と関連する制御コードを含むことができる。また、このようなコードは、前記機能を前記コンピュータのプロセッサが実行するのに必要な追加の情報やメディアが前記コンピュータの内部又は外部メモリのどの位置（アドレス）で参照されなければならないかに対するメモリ参照関連コードを、更に含むことができる。また、前記コンピュータのプロセッサが前記機能を実行させるために遠隔（Ｒｅｍｏｔｅ）にある任意の他のコンピュータやサーバなどと通信が必要な場合、コードは、前記コンピュータの通信モジュールを用いて、遠隔にある任意の他のコンピュータやサーバなどとどのように通信すべきか、通信時に如何なる情報やメディアを送受信すべきかなどに対する通信関連コードを、更に含むことができる。

前記格納される媒体は、レジスタ、キャッシュ、メモリなどのように短時間にデータを格納する媒体ではなく、半永久的にデータを格納し、機器により読み取り（ｒｅａｄｉｎｇ）可能な媒体を、意味する。具体的には、前記格納される媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ-ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置などが挙げられるが、これに限定されない。即ち、前記プログラムは、前記コンピュータが接続できる多様なサーバ上の多様な記録媒体、又はユーザの前記コンピュータ上の多様な記録媒体に格納することができる。また、前記媒体は、ネットワークで接続されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータが読み取れるコードを格納することができる。

前記のような本発明によれば、以下のような多様な効果を有する。

第一に、患者に合わせたオーダーメイド手術を行えるように補助するオーダーメイド手術ガイド１０を用いることによって、患者に最適な手術を施すことができる。例えば、患部内の手術病変（例えば、腫瘍）を除去しなければならない場合、患者に合わせたオーダーメイド手術ガイド１０を用いて、１つ以上の染料柱３０を身体部位内に生成することによって、除去領域の手術途中でも視覚的に確認できるという効果を奏する。これにより、医療陣は、染料柱３０を通じた２次元又は３次元マーキングによって、最小限の組織を除去して治療を行うことができる。

第二に、医療画像データを基にターゲット地点４０までの深さを算出してガイド管１００を生成するので、医療陣は、医療用道具（例えば、注射器）を挿入する深さを気にすることなく、手術を行うことができる。即ち、オーダーメイド手術ガイドのガイド管１００に医療用道具を終端まで挿入すると、ターゲット地点４０に到達するので、簡単に手術を行えるという効果が得られる。

第三に、身体部位カバー２００を身体の形状と対応するように製作し、ガイド管１００が医療用道具の挿入時にターゲット地点４０に正確に到達できる地点に配置することができる。これにより、誤ったターゲット地点４０で治療を行ったり、身体部位内のマーキングを誤って行ったりするのを、防止できる。

第四に、医療画像データを獲得した姿勢と手術姿勢とに差が存在しても、正確にターゲット位置に医療用道具が到達できるオーダーメイド手術ガイド１０を、提供できる。

以上、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野における通常の技術者は、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施され得るということが理解できるはずである。従って、以上で記述した実施形態は、全ての面で例示的なものであり、制限的ではないものとして理解すべきである。

Claims (13)

1. 身体部位の表面と対応するように形成される身体部位カバーと、
   前記身体部位カバーに配置され、身体の内部への１つ以上の医療用道具の挿入をガイドし、前記１つ以上の医療用道具の挿入深さを決定する１つ以上のガイド管と、
   を備え、
   前記身体部位カバーには、前記身体部位における特定の位置に対応する基準地点が形成されている、
   オーダーメイド手術ガイド。
2. 前記身体部位は乳房であり、
   前記基準地点は、乳頭に対応するホールである、
   請求項１に記載のオーダーメイド手術ガイド。
3. 身体部位の表面と対応するように形成される身体部位カバーと、
   前記身体部位カバーに配置され、身体の内部への１つ以上の医療用道具の挿入をガイドし、前記１つ以上の医療用道具の挿入深さを決定する１つ以上のガイド管と、
   を備え、
   前記身体部位カバーは、医療画像データから獲得した身体表面データによって生成され、前記身体部位を前記医療画像データの獲得時の形状に固定する、
   オーダーメイド手術ガイド。
4. 前記身体部位は乳房であり、
   前記医療画像データは、患者がうつ伏せになった状態でのＭＲＩ撮影映像であり、
   前記患者が横たわっている状態での前記身体部位の形状が、前記患者がうつ伏せになった状態での形状になるように、前記身体部位カバーは前記身体部位を固定する、
   請求項３に記載のオーダーメイド手術ガイド。
5. 身体部位の表面と対応するように形成される身体部位カバーと、
   前記身体部位カバーに配置され、身体の内部への１つ以上の医療用道具の挿入をガイドし、前記１つ以上の医療用道具の挿入深さを決定する１つ以上のガイド管と、
   を備え、
   前記１つ以上のガイド管は、前記１つ以上の医療用道具が治療対象領域を通過しないように前記１つ以上の医療用道具の挿入経路を提供する、
   オーダーメイド手術ガイド。
6. 前記治療対象領域は、手術時に除去される腫瘍である、
   請求項５に記載のオーダーメイド手術ガイド。
7. 身体部位の表面と対応するように形成される身体部位カバーと、
   前記身体部位カバーに配置され、身体の内部への１つ以上の医療用道具の挿入をガイドし、前記１つ以上の医療用道具の挿入深さを決定する１つ以上のガイド管と、
   を備え、
   医療画像データが撮影される時の第１姿勢と、手術時の第２姿勢が異なる場合、前記第１姿勢の前記医療画像データから前記第２姿勢での前記身体部位の形状と治療対象領域の位置とを算出し、前記第１姿勢の前記医療画像データから算出された前記第２姿勢での前記身体部位の形状と前記治療対象領域の位置とによって、前記身体部位カバーの形状と前記１つ以上のガイド管の形状が決定される、
   オーダーメイド手術ガイド。
8. 医療用道具が挿入されるガイド管及び身体表面に接触する身体部位カバーを含むオーダーメイド手術ガイドをコンピュータによって生成する方法において、
   前記コンピュータが、医療画像データから身体表面データ及び治療領域データを獲得する段階と、
   前記コンピュータが、前記身体表面データに基づいて、前記身体部位カバーの形状に相応する第１形状データを生成する第１形状データ生成段階と、
   前記コンピュータが、治療対象領域の内部又は表面に該当する１つ以上のターゲット地点を設定するターゲット地点設定段階と、
   前記コンピュータが、前記医療用道具が接近可能な前記身体表面上のそれぞれの第１地点を前記ターゲット地点として設定する段階と、
   前記コンピュータが、前記第１地点から前記ターゲット地点までの距離に基づいて前記ガイド管の長さを設定する段階と、
   前記コンピュータが、前記第１地点に前記ガイド管の長さを適用し、前記第１形状データに１つ以上の前記ガイド管を結合した最終形状データを生成する段階と、
   を備え、
   前記身体部位は乳房であり、
   前記医療用画像データは、前記患者がうつ伏せの状態でのＭＲＩ撮影映像であり、
   前記患者が横たわっている状態での前記身体部位の形状が、前記患者がうつ伏せになった状態での形状になるように、前記身体部位カバーは前記身体部位を前記医療用画像データの獲得時の形状に固定する、
   オーダーメイド手術ガイド生成方法。
9. 前記医療用道具は、挿入された特定深さの地点から特定範囲を治療範囲にして治療を行う道具であり、
   前記ターゲット地点は、前記治療対象領域内の特定地点であり、
   前記ターゲット地点設定段階では、前記コンピュータが、前記治療対象領域を包括する１つ以上の治療範囲を形成するように、１つ以上のターゲット地点を設定する、
   請求項８に記載のオーダーメイド手術ガイド生成方法。
10. 前記第１形状データ生成段階は、
    前記コンピュータが、前記身体部位の全体形状データを獲得する段階と、
    前記コンピュータが、前記全体形状データに基づいて、特定の前記身体部位を覆う前記身体部位カバーの形状を生成する段階と、
    を含み、
    前記身体部位カバーは、前記身体部位を覆って特定の形状で固定される、
    請求項８に記載のオーダーメイド手術ガイド生成方法。
11. 前記医療画像データが撮影される第１姿勢と手術時の第２姿勢が異なる場合、
    前記コンピュータが、前記第１姿勢から前記第２姿勢へ変更時の前記治療対象領域の位置変化を算出する段階を含み、
    前記コンピュータが、変化した前記治療対象領域の位置に基づいて、前記ターゲット地点設定段階、前記第１地点設定段階、及び前記ガイド管の長さ設定段階を実行する、
    請求項８に記載のオーダーメイド手術ガイド生成方法。
12. 前記医療用道具は、特定の曲率を有し、
    前記第１地点設定段階では、前記コンピュータが、前記曲率で身体の内部を移動時に前記ターゲット地点に到達可能な第１地点を抽出し、
    前記最終形状データ生成段階では、前記コンピュータが、前記ガイド管の曲率を前記医療用道具の曲率と同一に生成する、
    請求項８に記載のオーダーメイド手術ガイド生成方法。
13. ハードウェアであるコンピュータと結合され、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法を前記コンピュータに実行させるために媒体に格納されたオーダーメイド手術ガイド生成プログラム。

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