JP6040151B2 - 3d患者画像からアクセス領域を決定する方法 - Google Patents
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Description
i)骨の3D画像から骨の3D表面を構築するステップと、
ii)3D表面から骨の解剖学的標識点を決定するステップと、
iii)解剖学的標識点から骨基準座標系を決定するステップと、
iv)基準人物の骨を表す3Dモデル上で事前に画定される所定のポータルの位置のデータベース内で、少なくとも1つの所定のポータルを選択するステップと、
v)骨基準座標系内で表される患者の骨とモデル座標系内で表される基準人物の骨とが寸法、位置、および/または形状において整合されるように、骨基準座標系とモデル座標系との間の変換を決定するステップと、
vi)変換および少なくとも1つの所定のポータルから術前ポータルを推論するステップと、
を含む。
i)推論されるポータル位置を使用することによって、最初に位置合わせするステップと、
ii)画像間の位置合わせを使用して位置合わせを調整するステップと、
を含む。
公開した本方法の利点は、患者の3D画像から特徴的なアクセス要素を正確かつ自動的に決定することである。これらの要素は、関節鏡検査手順の場合に有用な手術アクセス計画要素である。この方法は、手術の予行ならびに訓練および教育の目的で有用である。さらに、この方法により、仮想関節鏡画像と本当の関節鏡画像とを位置合わせすることが可能になり、したがって、高価なナビゲーションデバイスを使用しなくても、3D画像上で画定される手術標的を本当の画像上で見ることができる。
2 本当の関節鏡画像
3 仮想関節鏡画像
4 仮想モデル、仮想関節鏡
5 カラーマップ
6 単色表面パッチ
A 寛骨臼球の中心
AA 視野角
AD 光軸方向
ASISL 左側前上部腸骨棘
ASISR 右側前上部腸骨棘
AX 頸部軸
AX1 頸部軸
D 方向
D' 方向
D'Ant 前部ポータルの方向ベクトル
D'Ant-Lat 前外側ポータルの方向ベクトル
D'i 方向ベクトル
D'Post-Lat 後外側ポータルの方向ベクトル
DE 関節鏡の機械軸
E 関節鏡の先端
E1 上顆
E2 上顆
G 標的点
G' 標的点
G'Ant 前部ポータルの標的点
G'Ant-Lat 前外側ポータルの標的点
G'Post-Lat 後外側ポータルの標的点
H 大腿骨頭中心、臀部中心
H' 臀部中心
K 膝中心
ML 内側-外側軸
ML' 内側-外側軸
OF 原点
P'AX 軸方向の平面
P'Sag 矢状面
P1 最後部の点
P2 最後部の点
PS 恥骨結合
R 半径
R'v 半径
S 3D表面モデル、骨表面モデル
U 関節鏡画像の垂直方向
V 危険領域の中心点
Claims (16)
- 取得した術前の患者の骨の医用画像から、関節鏡検査に対する、器具の入口点(G)および方向(D)によって画定される、少なくとも1つの術前ポータルを自動的に決定するための外科用コンピュータシステムの作動方法であって、
前記システムは、
前記画像を処理して、前記骨の3Dモデルを構築するとともに、ポータルデータベースと通信して前記データベース内の標的点(G’)及び方向(D’)によって画定される最適な術前ポータルを選択するソフトウェアを作動させるプロセッサと、
選択された前記最適な術前ポータルを可視化するためのディスプレーと、
を備える、方法において、
i)術前の前記医用画像の前記骨の3D画像から前記骨の3D表面(S)を構築するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、
ii)前記3D表面から前記骨の解剖学的標識点を決定するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、
iii)前記解剖学的標識点から骨基準座標系(Rbone)を決定するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、
iv)モデル座標系システム(Ratlas)内において基準人物の骨を表す3Dモデル上で事前に画定される所定のポータルの位置の前記データベース内で、標的点(G’)及び方向(D’)によって画定される少なくとも1つの所定のポータルを決定するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させ、決定された前記ポータルを前記ディスプレーに表示させるステップと、
v)前記骨基準座標系内で表される前記患者の前記骨の3Dモデルとモデル座標系内で表される前記基準人物の前記骨の3Dモデルとが寸法、位置、および/または形状において整合するように、前記骨基準座標系(Rbone)と前記モデル座標系(Ratlas)との間の変換を決定するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、
vi)前記変換および前記少なくとも1つの標的点(G’)及び方向(D’)によって決定された少なくとも1つのポータルから、標的点(G)及び方向(D)によって画定される術前ポータルを決定するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させ、前記決定された術前ポータルを前記ディスプレーに表示させるステップと、
を含む方法。 - 手術前に関節鏡画像をシミュレートするための外科用コンピュータシステムの作動方法であって、
請求項1に記載の方法によって少なくとも1つの術前ポータルを決定するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、
前記術前ポータルに仮想関節鏡を配置するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、
前記仮想関節鏡によって得られる前記手術領域の仮想関節鏡画像を演算するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、
を含む方法。 - 前記術前ポータルが、器具の入口点および方向によって画定される関節鏡ポータルである、請求項1または2に記載の方法。
- 前記モデル座標系から前記骨基準座標系への前記変換から、血管または神経を含む危険領域を決定するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップをさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記変換が、前記ソフトウェアを前記プロセッサで作動させることによる分析および/または幾何学的処理を通じて決定される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記変換が、前記ソフトウェアを前記プロセッサで作動させることによる前記モデル座標系から前記骨基準座標系への連続関数として決定される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記変換が、前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させることによる画像間または表面間の非剛性の位置合わせアルゴリズムを通じて決定される、請求項6に記載の方法。
- 前記術前ポータルが、器具の入口点および方向によって画定される関節鏡ポータルであり、前記関節鏡ポータルから仮想関節鏡画像が構築される、請求項2に記載の方法。
- 計画情報を生成し、前記計画情報を前記仮想関節鏡画像上へ重ね合わせるように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 計画情報が、除去すべき骨の量を表すカラーマップである、請求項9に記載の方法。
- 計画情報が、前記骨の上へ構築すべき最適の表面の予測である、請求項9に記載の方法。
- 前記プロセッサに記憶された前記骨の本当の関節鏡画像に対して前記仮想関節鏡画像を調整して位置合わせするように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させ、それによって調整された仮想関節鏡画像を生成するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップをさらに含む、請求項8から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プロセッサに記憶された前記骨の本当の関節鏡画像に対して前記仮想関節鏡画像を位置合わせするように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップが、
i)前記決定されるポータル位置を使用することによって、最初に位置合わせするように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、
ii)画像間の位置合わせを使用して位置合わせを調整するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、
を含む、請求項12に記載の方法。 - 計画情報を生成するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、前記計画情報を前記調整された仮想関節鏡画像上へ重ね合わせるように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させ、生成された、重ね合わせた画像を前記ディスプレーに表示するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、をさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 計画情報を生成するように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、計画情報および前記調整された仮想関節鏡画像を前記骨の前記本当の関節鏡画像上へ重ね合わせるように前記プロセッサに前記ソフトウェアを作動させるステップと、をさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記重ね合わせた画像と前記本当の関節鏡画像とを横に並べて前記ディスプレーに表示させるステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
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