JP6736832B2 - 解剖学的関節の損傷を示す意思決定支援材料を作成するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本開示は一般的に、患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を示す意思決定支援材料を作成するためのシステムおよび方法に関する。

解剖学的関節の損傷を判定するべく、現代の医学的慣行においては一般的に、撮像技法を使用して目的の解剖学的関節を描画し、更に医療専門家が、キャプチャされた画像データを解析し、損傷があるかどうか判定する。次に医療専門家が、画像データの解析から導かれた結論についての注釈を付ける。注釈は、診断および患者の適切な治療の決定のための意思決定支援材料として注釈およびキャプチャされた画像データを使用する外科または整形外科の医療従事者によって利用される。

しかしながら、このプロセスは、意思決定支援材料を提供する方式としては、あまり効率的ではない。なぜなら、現在の注釈のフォーマットで伝えることができるのは、医療専門家の知識に基づいて画像データを解析するときに医療専門家がこの手段で収集する情報のうちのごく一部だけだからである。従って、外科または整形外科の医療従事者が受け取る意思決定支援材料は、しばしば不十分である。

Ｐｉｅｒｒｅ Ｄｏｄｉｎ ｅｔ ａｌ： "Ａ ｆｕｌｌｙ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｋｎｅｅ ｂｏｎｅ ｍａｒｒｏｗ ｌｅｓｉｏｎｓ ｕｓｉｎｇ ＭＲＩ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｓｔｅｏａｒｔｈｒｉｔｉｓ ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ ｃｏｈｏｒｔ"， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｇｒａｐｈｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ， ２０１３， Ｖｏｌ． ３， Ｎｏ． １ ， ２０ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０１２は、自動化ＢＭＬ定量化方法を説明している。

ＷＯ２０１５／１１７６６３は、関節の表面の３次元画像表現が生成される、関節の関節面における軟骨修復のための手術キットを製造する方法を説明している。

［従来技術の問題］
「ＭＲＩおよび変形性関節症イニシアチブコホートを使用する、膝骨髄病変の定量化のための完全自動化システム」において説明されている方法は、骨髄病変、すなわち、海綿質骨における病変を検出するだけであり、軟骨下骨板の損傷さえ検出されない。この方法は、海綿質骨を除くすべてに関する包括的情報を提供しないので、軟骨の状態または関節の機能に関する明確な結論を導くことは不可能である。例えば、軟骨のみに問題がある場合、この論文において説明されている方法を使用して、これを検出することはできない。更に、ＢＭＬ検出のみを使用して、関節の損傷の程度を判断することは不可能である。従来の方法およびシステムのこれらの問題に対処することが必要である。

上記の問題は、患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を示す意思決定支援材料を作成するための、特許請求の範囲に記載のシステムによって対処され、作成された意思決定支援材料は、１または複数の損傷画像を含む。システムは、（１）解剖学的関節の少なくとも一部の一連の放射線画像を記憶媒体から受信すること、（２）上記の放射線画像に基づく画像セグメンテーション処理において上記３次元画像表現を生成することによって、または、上記３次元画像表現を記憶媒体から受信することによって、上記一連の放射線画像に基づく、解剖学的関節の少なくとも一部の３次元画像表現を取得すること、（３）画像解析を使用して、一連の放射線画像のうちの少なくとも１つおよび／または３次元画像表現において、少なくとも軟骨、腱および／または靱帯を含む、解剖学的関節の組織部分を識別すること、（４）解剖学的関節の少なくとも一部の一連の放射線画像のうちの少なくとも１つおよび／または３次元画像表現を解析することによって、解剖学的関節の損傷の判定すること、（５）解剖学的関節の少なくとも一部の取得された３次元画像表現において、解剖学的関節の損傷をマークすること、（６）意思決定支援材料を生成することであって、解剖学的関節の損傷は、意思決定支援材料の１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいてマークされ、損傷画像の少なくとも１つは、解剖学的関節の少なくとも一部の取得された３次元画像表現に基づいて生成される、ことを行うように構成されている記憶媒体およびプロセッサを備える。解剖学的関節の少なくとも一部の一連の放射線画像および／または３次元画像表現のうちの上記少なくとも１つの解析は、識別された組織部分を使用し、解剖学的関節の少なくとも１つの組織部分の輪郭の不規則形状を検出すること、ならびに／または、解剖学的関節の骨および／もしくは軟骨部分の中もしくは隣接する領域における明度が予め定められた値より高いまたは低いことを検出すること、ならびに／または、少なくとも１つの識別された組織部分を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較することから選択されることを含む。特許請求の範囲に記載のシステムは、軟骨およびその下の骨の損傷などの、関節または関節の一部の損傷の程度を明確に視覚化する意思決定支援材料を作成する。

一連の放射線画像は、解剖学的関節またはその一部の複数の異なる層の放射線スキャンの処理の間にキャプチャされ得て、この処理は、上記の放射線画像に基づく画像セグメンテーション処理において解剖学的関節またはその一部の３次元画像表現を生成するのに必要なすべての放射線画像データをキャプチャする。

プロセッサは、放射線画像における境界または輪郭などの高コントラスト領域を検出し、検出された境界または輪郭を予め定義されたテンプレートと比較することを通して、放射線画像における骨および／または軟骨などの構造を識別することによって、放射線画像における関節の骨部分および／または軟骨部分を識別するように構成され得る。

プロセッサは更に、または、代替的に、放射線画像および３次元画像表現を関連付け、その結果、一方の画像において付けられたマークが他方の画像における同一位置に現れるようにするように構成され得る。これにより、マーク処理が簡潔になる。

プロセッサは更に、または、代替的に、解剖学的関節の少なくとも一部の放射線画像および／または３次元画像表現からのデータに基づいて、予め定義された一組の治療から適切な治療を選択するように構成され得る。治療は、例えば、様々な寸法を有する予め定義された一組のインプラントから適切なインプラントを選択すること、または、場合によっては骨軟骨自家移植片プラグについて、適切なサイズ、ならびに／または、適切な摘出および／もしくはインプラント位置を含む、移植片の移植のための移植ガイドツールの提案を行うことであり得る。この場合、プロセッサは更に、１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの骨軟骨自家移植片プラグについて、選択されたインプラント、ならびに／または、適切な移植ガイドツール、ならびに／または、適切な摘出および／もしくはインプラント位置を視覚化するように構成され得る。

また、上記の問題は、患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を示す意思決定支援材料を作成するための、特許請求の範囲に記載の方法によって対処され、作成された意思決定支援材料は、１または複数の損傷画像を含む。方法は、（１）解剖学的関節の少なくとも一部の一連の放射線画像を受信する段階と、（２）上記放射線画像に基づく画像セグメンテーション処理において上記３次元画像表現を生成することによって、または、上記３次元画像表現を記憶媒体から受信することによって、上記一連の放射線画像に基づく、解剖学的関節の少なくとも一部の３次元画像表現を取得する段階と、（３）画像解析を使用して、一連の放射線画像の少なくとも１つにおいて、少なくとも軟骨、腱および／または靱帯を含む、解剖学的関節の組織部分を識別する段階と、（４）識別された組織部分を使用して、解剖学的関節の少なくとも一部の一連の放射線画像のうちの少なくとも１つおよび／または３次元画像表現を解析することによって、解剖学的関節の損傷を判定する段階であって、解析は、解剖学的関節の少なくとも１つの組織部分の輪郭の不規則形状を検出すること、および／または、解剖学的関節の骨および／または軟骨部分の中または隣接する領域における明度が、予め定められた値より高いまたは低いことを検出すること、および／または、少なくとも１つの識別された組織部分を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較することから選択される、段階と、（５）解剖学的関節の上記少なくとも一部の取得された３次元画像表現における解剖学的関節の損傷をマークする段階と、（６）意思決定支援材料を生成する段階であって、解剖学的関節の判定された損傷は、意思決定支援材料の１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいてマークされ、損傷画像の少なくとも１つは、解剖学的関節の少なくとも一部の取得された３次元画像表現に基づいて生成される、段階とを備える。特許請求の範囲に記載の方法は、関節または関節の一部の損傷の程度を明確に視覚化する意思決定支援材料を作成する。画像解析は、放射線画像における境界または輪郭などの高コントラスト領域を検出する段階、ならびに、検出された境界または輪郭を予め定義されたテンプレートと比較することを通して、放射線画像における骨および／または軟骨などの構造を識別する段階によって、放射線画像における関節の骨部分および／または軟骨部分を識別し得る。放射線画像および３次元画像表現は関連付けられ得て、その結果、一方の画像に付けられたマークが他方の画像における同一位置に現れる。これにより、マーク処理が簡潔になる。

方法は、解剖学的関節の少なくとも一部の放射線画像および／または３次元画像表現からのデータに基づいて、予め定義された一組の治療から適切な治療を選択する段階を更に備え得る。治療は、例えば、様々な寸法を有する予め定義された一組のインプラントから適切なインプラントを選択すること、または、場合によっては骨軟骨自家移植片プラグについての適切なサイズ、ならびに／または、適切な摘出および／もしくはインプラント位置を含む、骨軟骨自家移植片の移植のための移植ガイドツールの提案を行うことであり得る。この場合において、方法は、１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの骨軟骨自家移植片プラグについて、選択されたインプラントおよび／もしくは適切な移植ガイドツール、ならびに／または、適切な摘出および／もしくはインプラント位置を視覚化する段階を更に備え得る。

上記のシステムおよび方法において、画像セグメンテーション処理は、例えば、セグメンテーション処理制御パラメータの組に依存し得る。画像解析により、解剖学的関節の骨部分および軟骨部分の両方を識別した場合、骨部分および軟骨部分の両方の損傷が判定され得る。解剖学的関節は、膝であり得るが、足首、腰、爪先、肘、肩、指または手首などの別の関節でもあり得る。意思決定支援材料は、例えば、医療スタッフによって使用されるように適合され得る。意思決定支援材料は、判定された損傷の修復のための適切な治療についての推奨を含み得る。

また、上記の問題は、患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を示す意思決定支援材料によって対処され、意思決定支援材料は、上記の方法のいずれか１つの方法の段階によって生成される１または複数の損傷画像を含む。また、上記の問題は、プロセッサによって実行されるとき、上記の方法のいずれか１つを実行するようにプロセッサを制御する機械可読コードが記憶された非一時的機械可読媒体によって対処される。

本発明の範囲は、参照によって本章に組み込まれる特許請求の範囲によって定義される。当業者であれば、１または複数の実施形態の以下の詳細な説明を考慮することによって、本発明の複数の実施形態をより完全に理解し、それらの追加の利点を認識するであろう。最初に簡潔に説明される添付の図面のページを参照されたい。

本明細書において説明されている１または複数の実施形態に係る、解剖学的関節の少なくとも一部の損傷画像を作成するためのシステムの概略図を示す。

本明細書において説明されている１または複数の実施形態に係る、解剖学的関節の少なくとも一部の損傷画像を作成するための方法のフロー図である。

本明細書において説明されている１または複数の実施形態に係る、意思決定支援材料の例を損傷画像の形式で示す。解剖学的関節の損傷は、グラフィックを使用することによってマークされている。

本明細書において説明されている１または複数の実施形態に係る、解剖学的関節の少なくとも一部の損傷画像を作成するための方法のフロー図である。

本明細書において説明されている１または複数の実施形態に係る、意思決定支援材料の例を損傷レポートの形式で示す。損傷レポートは、複数の損傷画像を含み、解剖学的関節の損傷がマークされ、および／または、適切なインプラントの種類および配置が示される。

本明細書に説明されている１または複数の実施形態に係る、意思決定支援材料の例を、損傷画像の形式で示す。解剖学的関節の損傷は、注釈を使用してマークされている。

本明細書に説明されている１または複数の実施形態に係る、医療用画像データを取得する段階から、解剖学的関節の判定された損傷を修復するためのインプラントおよび／またはガイドツールを設計および製造する段階までを例示するフロー図であり、損傷にマークする段階と、損傷をマークした画像またはレポートを生成する段階とを含む。

本開示の実施形態およびその利点は、以下の詳細な説明を参照することによって、もっとも良く理解されるであろう。同様の参照番号は、１または複数の図において示されている同様の要素を識別するために使用されていることが理解されるべきである。

［はじめに］
本開示は一般的に、患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を示す意思決定支援材料を作成するためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、本明細書において示されるシステムおよび方法の実施形態は、患者の解剖学的関節の少なくとも一部の１または複数の損傷画像を作成することによって、改善された意思決定支援材料を提供する。ここで、１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて、関節または関節の一部の損傷がマークされている。換言すると、患者の関節の１または複数の視覚化が、その解剖学的逸脱の指示／マーク／視覚化と共に提供され、外科または整形外科の医療従事者が最適な治療方法を決定する上での意思決定支援、保険代理業者が顧客または潜在顧客に関する評価を行うための意思決定支援、損傷関節の状態について知りたい患者のための意思決定支援、または、描画された解剖学的関節の損傷について知ることに、例えば商業的もしくは学術的な関心を有する任意の他の人のための意思決定支援と成る。これは、従来のシステムおよび方法と比較して、大きな利点を提供する。なぜなら、医療用画像データから得られる遥かに多くの情報が、例えば、患者の治療について決定を下す人に伝わるからである。従って、医療専門家が画像データを解析するときに、医療専門家の知識に基づいて収集する情報のうちのごく一部のみが伝わるので、外科または整形外科の医療従事者が受け取る意思決定支援材料は全然十分でないという識別された問題が、本発明の複数の実施形態によって解決する。換言すると、本明細書において示される実施形態を使用すると、改善された意思決定支援材料が得られ、その結果、意思決定支援材料において解剖学的関節が描画されている患者の最適な治療について、より多くの情報に基づく決定を下すことができる。

いくつかの実施形態において、解剖学的関節は膝であるが、本明細書に示される方法およびシステムは、任意の適切な解剖学的関節、例えば、足首、腰、爪先、肘、肩、指または手首などの損傷画像を取得するために使用され得る。解剖学的関節全体の損傷を判定する必要はなく、しばしば、関節の一部のみ（膝関節の大腿骨部分など）が対象となる。

非限定的な例において、解剖学的関節は膝であり、判定された、損傷画像において指示／マーク／視覚化された損傷／解剖学的逸脱は、軟骨および／または骨軟骨の病変など、膝関節の大腿骨部分に関連する。別の非限定的な例において、解剖学的関節は足首であり、判定された、損傷画像において指示／マーク／視覚化された損傷／解剖学的逸脱は、距骨に関連する。

損傷画像は、解剖学的関節の生成された３Ｄモデルの２Ｄ表現からの画像データを含み得て、および／または、医療用デジタル画像および通信（ＤＩＣＯＭ）ファイル、もしくは、任意の他の適切な画像ファイルフォーマットから直接取得された２Ｄ画像データを含み得る。

３Ｄモデルは、例えば、解剖学的関節またはその一部の複数の異なる層の放射線画像をスキャンする処理の間にキャプチャされた一連の放射線画像に基づいて生成され得て、この処理は、上記の放射線画像に基づく画像セグメンテーション処理において解剖学的関節またはその一部の３Ｄ画像表現を生成するのに必要なすべての放射線画像データをキャプチャする。３Ｄモデルは、骨、軟骨および他の組織の損傷を視覚化するのに有利である。ＤＩＣＯＭフォーマットまたは同等の画像ファイルフォーマットは、解剖学的関節の複数の異なる部分を視覚化するのに有利である。

例えば、３Ｄモデルは、骨、および、軟骨、腱および／もしくは靱帯などの組織、ならびに、大腿膝の骨および軟骨に関連する損傷、または、調査されている任意の他の関連する解剖学的関節の骨および軟骨を視覚化するために使用され得る。別の例において、ＤＩＣＯＭフォーマットまたは同等の画像ファイルフォーマットは、大腿顆および滑車領域などの、膝の複数の異なる部分、または、足首の距骨などの、調査されている任意の他の関連する解剖学的関節の複数の異なる部分を視覚化するために使用され得る。

例えば、外科または整形外科の医療従事者が、正しい診断を下し、患者の最適な治療を決定することを容易にするべく、１または複数の損傷画像が、意思決定支援材料と成る損傷評価レポートに含まれ得る。１もしくは複数の損傷画像、または、１もしくは複数の損傷画像を含む損傷評価レポートは、何らかの診断を含まない。そうではなく、それらは、正しい診断を下すための、および／または、患者の最適な治療を決定するための意思決定支援と成る。１もしくは複数の損傷画像を含む意思決定支援材料、または、１もしくは複数の損傷画像を含む損傷評価レポートは、例えば、関節鏡検査前のツール、すなわち、関節鏡専門家が知ることを望み得ることの視覚的な理解を関節鏡検査の前に提供するために使用される、標準的な関節鏡検査のデジタル版として使用され得る。また、意思決定支援材料は、関節鏡検査の代替手段として使用され得る。なぜなら、この手段により、しばしば、患者に関節鏡検査を受けさせることなく、十分な情報を収集できるからである。この場合、意思決定支援材料は、関節形成、マイクロフラクチャーの骨軟骨柱移植などの生物学的治療、または、金属インプラントが必要かどうかなど、好ましい治療を計画するために使用され得る。

他の例において、他の種類の使用者が、意思決定支援材料を異なる目的のために受け取り、使用し得る。１または複数の損傷画像の形式、または、１または複数の損傷画像を含む損傷評価レポートの形式である意思決定支援材料は、異なる状況において、医療スタッフ、顧客もしくは潜在顧客を評価する保険代理業者、損傷関節の状態について知りたい患者、または、描画された解剖学的関節の損傷について知ることに、例えば商業的もしくは学術的な関心を有する任意の他の人の興味を引き得る。異なる実施形態において、損傷画像または損傷評価レポートは、印刷形式またはデジタル形式で表され得る。デジタル形式において、損傷画像、または、損傷評価レポートに含まれる１もしくは複数の損傷画像は、静的フォーマット、または、処理デバイスに接続された入力器を使用して制御信号を提供することによって、処理デバイスのディスプレイ上で損傷画像を閲覧している使用者が画像を操作することを可能にするフォーマットであり得る。入力器は、例えば、キーボード、コンピュータマウス、ボタン、タッチ機能、ジョイスティック、または、任意の他の適切な入力デバイスを含み得る。いくつかの実施形態において、意思決定支援材料は、骨および／または軟骨の判定された損傷についての適切なインプラントの推奨および／または位置指示を更に含み得る。この文脈において、適切なインプラントとは、判定された損傷に適合する種類および寸法である、従って、判定された損傷を修復するのに適切であるインプラントを意味する。そのような適切なインプラントは、損傷画像または損傷レポートにおいて更に視覚化され得る。

意思決定支援材料は、いくつかの実施形態において、少なくとも１つの骨軟骨自家移植片プラグについての、適切な移植ガイドツール、ならびに／または、適切な摘出および／もしくはインプラント位置を示す推奨を代わりに含み得る。適切な移植ガイドツール、ならびに／または、適切な摘出およびインプラント位置は、損傷画像または損傷レポートにおいて更に視覚化され得る。いくつかの実施形態において、意思決定支援材料は、それ自体では関節の損傷を構成しない解剖学的逸脱を更に示す。そのような解剖学的逸脱は、例えば、判定された損傷の治療の選択に影響し得る。非限定的な例として、深刻な骨棘の問題は、インプラントによっても状況が改善しないことがあり得るという他の問題を示し得る。

いくつかの実施形態において、プロセッサは、特許請求の範囲に記載された機能を連携して実行するいくつかの異なるプロセッサを含み得る。同様に、いくつかの実施形態において、記憶媒体は、特許請求の範囲に記載された機能を連携して実行する、いくつかの異なる記憶媒体を含み得る。

開示された解決法のシステムおよび方法の実施形態を、図面に関連してより詳細に示す。

［システムアーキテクチャ］
図１は、患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を示す意思決定支援材料を作成するシステム１００の概略図を示し、意思決定支援材料は、１または複数の損傷画像を含む。実施形態によれば、システムは、画像データおよびパラメータを受信および記憶するように構成されている記憶媒体１１０を備える。いくつかの実施形態において、システム１００は、図１における破線の矢印によって示されるように、イメージングシステム１３０と通信可能に連結される。イメージングシステム１３０は、例えば、Ｘ線画像、超音波画像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、陽電子放射断層撮像（ＰＥＴ）を含む核医学画像、および、磁気共鳴断層撮影（ＭＲＩ）画像などの放射線画像をキャプチャまたは生成するように構成され得る。記憶媒体１１０は、放射線画像および／または放射線画像データをイメージングシステム１３０から受信および記憶するように構成され得る。

システム１００は、画像データに基づいて、解剖学的関節における損傷を判定するように、および、関節の判定された損傷がマークされた、または、他の手段で視覚化された、解剖学的関節またはその一部の損傷画像を作成し、損傷画像の観察者に損傷に気付かせるように構成されているプロセッサ１２０を更に備える。プロセッサ１２０は、例えば、汎用データプロセッサ、または、様々な処理動作を実行するための命令を実行可能な他の回路もしくは集積回路であり得る。

１または複数の実施形態において、プロセッサは、（１）解剖学的関節の少なくとも一部の一連の放射線画像を記憶媒体から受信し、（２）上記の放射線画像に基づく画像セグメンテーション処理で上記３次元画像表現を生成することによって、上記一連の放射線画像に基づく、解剖学的関節の少なくとも一部の３次元画像表現を取得し、および／または、生成された上記３次元画像表現を記憶媒体から受信し、（３）画像解析を使用して、一連の放射線画像のうちの少なくとも１つおよび／または３次元画像表現において、少なくとも軟骨、腱および／または靱帯を含む解剖学的関節の組織部分を識別し、（４）上記放射線画像、および／または、解剖学的関節もしくはその一部の３次元画像表現を解析することによって、解剖学的関節の損傷を判定するように構成されている。プロセッサ１２０は、識別された組織部分を使用し、以下の画像解析および処理動作の選択されたものを実行するように構成され得る。
‐解剖学的関節の少なくとも１つの組織部分の輪郭の不規則形状を検出する。
‐解剖学的関節の骨および／もしくは軟骨部分の中または隣接する領域における明度が、予め定められた値より高いもしくは低いことを検出する。および／または、
‐少なくとも１つの識別された組織部分において、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較する。

プロセッサ１２０は更に、解剖学的関節またはその一部の取得された３次元画像表現において解剖学的関節の損傷をマークし、意思決定支援材料の１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて、解剖学的関節の判定された損傷がマークされた意思決定支援材料を生成するように構成され、損傷画像の少なくとも１つは、解剖学的関節またはその一部の取得された３次元画像表現に基づいて生成される。

いくつかの実施形態において、入力された放射線画像／医療用画像データにおいて描画された関節の骨および軟骨を識別および解析することは有利であり得る。なぜなら、その２つの組み合わせは、追加の情報を提供し得るからである。しかし、本明細書において説明されているすべての実施形態は、描画された関節の他の組織が識別および解析されたときも実行できる。

１または複数の実施形態において、プロセッサ１２０は、放射線画像における境界または輪郭などの高コントラスト領域を検出することにより、放射線画像における関節の骨部分および／または軟骨部分を識別するように構成され得る。プロセッサ１２０は更に、検出された境界または輪郭を比較することにより、および／または、明度レベルもしくはパターンを予め定義されたテンプレートと比較することにより、放射線画像における骨および／または軟骨などの構造を識別するように構成され得る。

上に開示されているように、１または複数の実施形態において、プロセッサ１２０は、画像解析および処理動作の選択されたものを実行することによって損傷があるかどうかを判定する段階において、解剖学的関節の骨および／または軟骨部分の中または隣接する領域における明度が予め定められた閾値より高いまたは低いことを検出するように構成され得る。解析された医療用画像データをキャプチャした撮像装置の設定に応じて、解析された画像は、例えば、皮質骨、流体／液体、軟骨、脂肪／骨髄、および、半月板などの物体を異なる明度レベルで表し得る。それは、例えば、流体が検出された場合、損傷の指示である。なぜなら、健康な関節には流体が無いはずだからである。軟骨における異常の隣に流体が検出された場合、これも損傷の指示であり得る。

解析された画像における複数の異なる明度レベルは、複数の異なる信号明度レベルに対応し、これらは典型的には、０から１の範囲のピクセル／ボクセル値によって、または、白色から黒色のグレースケール値として示される視覚表現で表され得る。ピクセル／ボクセル値が０から１の範囲である実施形態において、予め定められた閾値は、０から１の間の適切な値に設定され、または、換言すると、適切なグレースケール値に設定される。１または複数の実施形態において、プロセッサ１２０は更に、または代替的に、画像解析および処理動作の選択されたものを実行する段階において、解剖学的関節の少なくとも１つの組織部分の不規則形状を検出し、これが解剖学的関節の損傷を表しているかどうかを判定するように構成され得る。１または複数の実施形態において、プロセッサ１２０は更に、または代替的に、画像解析および処理動作の選択されたものを実行する段階において、損傷画像における識別された組織部分を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較するように構成され得る。いくつかの実施形態において、そのような判定は、輪郭の検出された不規則形状を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較すること、および／または、特定領域についての検出された明度を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較することを含み得る。１または複数の実施形態において、プロセッサ１２０は、意思決定支援材料の１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて、解剖学的関節の判定された損傷をマーク、視覚化、または別の手段で示すように構成され得る。判定された損傷をマーク、視覚化、または示すべく、プロセッサ１２０は、判定された損傷に属すると識別されたピクセル／ボクセル上にあるか、それに関連するか、または、それを囲む、１または複数のピクセル／ボクセルのピクセル／ボクセル値を変更するように構成され得て、その結果、判定された損傷は、以下から選択されたものを実行することによって、視覚的に区別され、使用者／観察者にとって気付きやすくなる。
‐判定された損傷上に位置すると識別された１または複数のピクセル／ボクセルの輝度／明度値を変化させる。
‐判定された損傷上に位置すると識別された１または複数のピクセル／ボクセルの１または複数のクロミナンス／彩度を変化させる。
‐判定された損傷を囲んでいると識別された１または複数のピクセル／ボクセルの輝度／明度値を変化させる。
‐判定された損傷を囲んでいると識別された１または複数のピクセル／ボクセルの１または複数のクロミナンス／彩度を変化させる。および／または
‐判定された損傷上に位置する、または、それを囲んでいると識別された１または複数のピクセル／ボクセルに関連して、注釈、記号、または他の損傷指示を画像に追加する。

１または複数の実施形態において、プロセッサ１２０は、解剖学的関節またはその一部の取得された３次元画像表現における解剖学的関節の損傷をマークするように構成され得る。損傷をマークするべく、プロセッサ１２０は、判定された損傷に属すると識別されたボクセル上にあるか、それに関連するか、または、それを囲む、１または複数のボクセルのボクセル値を変更するように構成され得て、その結果、判定された損傷は、以下から選択されたものを実行することによって、視覚的に区別され、使用者／観察者にとって気付きやすくなる。
‐判定された損傷上に位置すると識別された１または複数のボクセルの輝度／明度値を変化させる。
‐判定された損傷上に位置すると識別された１または複数のボクセルの１または複数のクロミナンス／彩度を変化させる。
‐判定された損傷を囲んでいると識別された１または複数のボクセルの輝度／明度値を変化させる。
‐判定された損傷を囲んでいると識別された１または複数のボクセルの１または複数のクロミナンス／彩度を変化させる。および／または、
‐判定された損傷上に位置する、または、それを囲んでいると識別された１または複数のボクセルに関連して、注釈、記号、または他の損傷指示を画像に追加する。

１または複数の実施形態において、プロセッサは、一連の放射線画像および３次元（３Ｄ）画像表現を同期するか、または関連付け得て、その結果、一方の画像に付けられたマークが、他方の画像における同一位置にリアルタイムで現れるようにするように構成される。以降、同一位置は、描画された解剖学的関節上の同一位置、または、同一場所として解釈される。３Ｄ画像表現が放射線画像データに基づいて生成されるとき、放射線画像データの３Ｄ表現へのセグメンテーション中に、当技術分野において周知の方式で、２Ｄ放射線画像データと３Ｄ表現との間の同期または関連付けがプロセッサによって自動的に実行され得る。

一連の放射線画像は、例えば、解剖学的関節またはその一部の複数の異なる層の放射線画像をスキャンする処理の間にキャプチャされ得て、これにより、放射線画像に基づく画像セグメンテーション処理において解剖学的関節またはその一部の３次元画像表現を生成するのに必要なすべての放射線画像データをキャプチャする。いくつかの実施形態において、解剖学的関節の骨部分および軟骨部分の両方について、損傷が判定され得る。代替的に、骨部分のみの損傷、または、軟骨部分のみの損傷、または、他の組織部分の損傷が、適用に応じて判定され得る。いくつかの実施形態において、解剖学的関節は膝である。他の実施形態において、解剖学的関節は、足首、腰、爪先、肘、肩、指または手首など、画像データ解析を使用する損傷判定に適切な任意の他の解剖学的関節であり得る。

１または複数の実施形態において、プロセッサは、予め定義された一組の治療から、適切な治療を選択するように構成され得る。選択は、解剖学的関節またはその一部の放射線画像および／または３次元画像表現からのデータに基づき得る。

いくつかの実施形態において、プロセッサは、様々な寸法を有する予め定義された一組のインプラントから適切なインプラントを選択するように構成され得る。この文脈において、適切なインプラントとは、判定された損傷に適合する種類および寸法である、従って、判定された損傷を修復するのに適切であるインプラントを意味する。１または複数の実施形態において、プロセッサは、１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて、選択されたインプラントを視覚化するように構成され得る。

いくつかの実施形態において、プロセッサは、骨軟骨自家移植片の移植のための移植ガイドツールを提案するように構成され得て、提案には、場合によっては、少なくとも１つの骨軟骨自家移植片プラグについての、適切なサイズ、ならびに／または、適切な摘出および／もしくはインプラント位置も含まれる。この文脈において、適切な摘出位置とは、判定された損傷を修復するために、適切な自家移植片プラグを患者から摘出できる位置を意味する。

いくつかの実施形態において、意思決定支援材料は、例えば、外科または整形外科の医療従事者などの医療スタッフによって使用されるように適合されている。従って、意思決定支援材料は、判定された損傷の少なくとも一部を修復するための適切な治療の推奨を含み得る。

代替的に、意思決定支援材料は、骨軟骨自家移植片の移植を用いて、判定された損傷の少なくとも一部を修復するための１または複数の移植ガイドツールの適切な設計についての推奨を含む。この場合、意思決定支援材料は、そのような骨軟骨自家移植片プラグについての適切な摘出部位についての推奨も含み得る。そのような適切な摘出部位および／または移植ガイドツールは更に、損傷画像または損傷レポートにおいて視覚化され得る。

いくつかの実施形態において、損傷画像は、顧客もしくは潜在顧客に関する評価を行う保険代理業者、損傷関節の状態について知りたい患者、または、描画された解剖学的関節の損傷について知ることに、例えば商業的もしくは学術的な関心を有する任意の他の人によって使用されるように適合されている意思決定支援材料の一部である。

意思決定支援材料は、印刷されたレポートの形式、または、例えばタブレットコンピュータもしくはスマートフォン上で閲覧されるように適合された１もしくは複数のコンピュータファイルの形式であり得る。意思決定支援材料が１または複数のコンピュータファイルの形式である場合、１または複数の損傷画像は、解剖学的関節またはその一部の通常の２Ｄ画像の形式、または、インタラクティブな３Ｄモデルの形式であり得る。

１または複数の実施形態において、システム１００は任意で、例えば１または複数の損傷画像を含む損傷画像または損傷評価レポートの形式で、画像データを表示するように構成されているディスプレイ１４０を備え得る。ディスプレイ１４０は、プロセッサ１２０を介して、表示するための画像データを受信し、および／または、場合によっては、プロセッサ１２０、もしくは、以下で詳細に示されている入力器１５０によって受信された制御信号に応答して、表示するための画像データを記憶媒体１１０から直接的に読み出すように構成され得る。

いくつかの実施形態において、システム１００は更に、ユーザ入力を受信するように構成されている１または複数の入力器１５０を任意で含み得る。入力器１５０は、典型的には、上記の受信されたユーザ入力に応答して、受信されたユーザ入力を解釈し、制御信号を生成するように構成されている。ディスプレイ１４０および入力器１５０は、システム１００に内蔵されるか、接続されるか、または、通信可能に連結され得る。入力器１５０は、例えば、表示されている損傷画像、または、１または複数の損傷画像を含む、表示されている損傷評価レポートに関連して入力されている、受信されたユーザ入力を解釈するように、ならびに、上記の受信されたユーザ入力に応答して制御信号を生成し、画像の表示、または、表示されている画像データの一時的または永久的であり得る操作をトリガするように構成され得る。そのような操作は、例えば、注釈を提供すること、画像もしくは画像の一部を移動もしくは変化させること、表示の遠近感を変化させること、ズームインもしくはズームアウトすること、および／または、表示されている画像データを使用者が改善された方式で閲覧および解析することを可能にする任意の他の適切な形式の操作を含み得る。入力器１５０は、例えば、キーボード、コンピュータマウス、１もしくは複数のボタン、タッチ機能、ジョイスティック、および／または、任意の他の適切な入力デバイスから選択されたものを含み得る。いくつかの実施形態において、プロセッサ１２０は、制御信号を入力器１５０から受信するように、および、受信された制御信号に応答して、表示されている画像データを処理する、または換言すると、表示されている画像を操作するように構成され得る。プロセッサ１２０は更に、本明細書に示される実施形態のいずれかまたはすべての方法の段階を実行するように構成され得る。

［方法の実施形態］
図２は、患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を示す意思決定支援材料を作成するための方法の実施形態のフロー図であり、意思決定支援材料は１または複数の損傷画像を含む。１または複数の実施形態によれば、方法は以下の段階を備える。

段階２１０：患者の解剖学的関節の一連の放射線画像を受信する。

いくつかの実施形態において、解剖学的関節は膝である。他の実施形態において、解剖学的関節は、足首、腰、爪先、肘、肩、指または手首など、画像データ解析を使用する損傷判定に適切な任意の他の解剖学的関節であり得る。

段階２２０：上記の放射線画像に基づく画像セグメンテーション処理で上記３次元画像表現を生成することによって、または、上記３次元画像表現を記憶媒体から受信することによって、上記の一連の放射線画像に基づく解剖学的関節の３次元画像表現を取得する。

段階２３０：画像解析を使用して、一連の放射線画像の少なくとも１つにおいて、少なくとも軟骨、腱および／または靱帯を含む解剖学的関節の組織部分を識別する。

１または複数の実施形態において、画像解析は、放射線画像における境界または輪郭などの高コントラスト領域を検出する段階、更に、検出された境界または輪郭を予め定義されたテンプレートと比較することを通して、放射線画像における骨および／または軟骨などの構造を識別する段階によって、放射線画像における関節の骨部分および／または軟骨部分を識別する。

いくつかの実施形態において、解剖学的関節の骨部分および軟骨部分の両方について、損傷が判定され得る。

いくつかの実施形態において、入力された放射線画像／医療用画像データにおいて描画された関節の骨および軟骨を識別および解析することは有利であり得る。なぜなら、２つの組み合わせは、追加の情報を提供し得るからである。しかし、本明細書において説明されているすべての実施形態は、描画された関節の骨および軟骨である物体のうちの１つのみ、または、任意の他の組織部分が識別および解析されているときも実行できる。

段階２４０：解剖学的関節またはその一部の放射線画像および／または３次元画像表現を解析することによって、解剖学的関節の損傷を判定する。異なる実施形態において、段階２３０における解析は、以下の画像解析および画像処理動作のうちのいずれかまたはすべてから選択されたものを実行することを含み得る。
‐解剖学的関節の少なくとも１つの組織部分の輪郭の不規則形状を検出する、および／または、
‐解剖学的関節の骨および／または軟骨部分の中または隣接する領域における明度が、予め定められた値より高いまたは低いことを検出する、および／または、
‐少なくとも１つの識別された組織部分を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較する。

１または複数の実施形態において、方法の段階２４０は、解剖学的関節の骨および／または軟骨部分の中または隣接する領域における明度が、予め定められた閾値より高いまたは低いことを検出することを含み得る。解析された医療用画像データをキャプチャした撮像装置の設定に応じて、解析された画像は、例えば、皮質骨、液体、軟骨、脂肪／骨髄、および、半月板などの物体を異なる明度レベルで表し得る。 解析された画像における複数の異なる明度レベルは、複数の異なる信号明度レベルに対応し、これらは典型的には、０から１の範囲のピクセル／ボクセル値によって、または、白色から黒色のグレースケール値として示される視覚表現で表され得る。ピクセル／ボクセル値が０から１の範囲である実施形態において、予め定められた閾値は、０から１の間の適切な値に設定され、または、換言すると、適切なグレースケール値に設定される。

１または複数の実施形態において、方法の段階２４０は、更に、または代替的に、解剖学的関節の少なくとも１つの組織部分の輪郭の不規則形状を検出する段階と、これが解剖学的関節の損傷を表しているかどうかを判定する段階とを含み得る。１または複数の実施形態において、方法の段階２４０は、更に、または代替的に、損傷画像における識別された組織部分を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較する段階を含み得る。いくつかの実施形態において、そのような判定は、輪郭の検出された不規則形状を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較すること、および／または、特定領域についての検出された明度を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較することを含み得る。

段階２５０において、解剖学的関節またはその一部の取得された３次元画像表現における解剖学的関節の損傷をマークする。

段階２６０：意思決定支援材料を生成する。意思決定支援材料の１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて解剖学的関節の損傷がマークされ、損傷画像の少なくとも１つは、解剖学的関節またはその一部の取得された３次元画像表現に基づいて生成される。いくつかの実施形態において、入力された放射線画像／医療用画像データにおいて描画された関節の骨および軟骨の両方を識別（段階２３０）および解析（段階２４０）することは有利であり得る。なぜなら、その２つの組み合わせは、追加の情報を提供し得るからである。しかし、本明細書において説明されているすべての実施形態は、描画された関節の骨もしくは軟骨である２つの物体のうちの１つのみ、または、任意の他の組織部分が識別および解析されているときも実行され得る。

１または複数の実施形態において、方法の段階２５０および２６０にマークすることは、解剖学的関節の判定された損傷をマーク、視覚化、または、別の手段で示すことを含む。判定された損傷をマーク、視覚化、または示すことは、判定された損傷に属すると識別されたピクセル／ボクセル上にあるか、それに関連するか、または、それを囲む、１または複数のピクセル／ボクセルのピクセル／ボクセル値を変更することを含み得て、その結果、判定された損傷は、視覚的に区別され、使用者／観察者にとって気付きやすくなる。判定された損傷に属すると識別されたピクセル／ボクセル上にあるか、それに関連するか、または、それを囲む１または複数のピクセル／ボクセルのピクセル／ボクセル値のそのような変更は、例えば、以下から選択されたものを含み得る。
‐判定された損傷上に位置すると識別された１または複数のピクセル／ボクセルの輝度／明度値を変化させる。
‐判定された損傷上に位置すると識別された１または複数のピクセル／ボクセルの１または複数のクロミナンス／彩度を変化させる。
‐判定された損傷を囲んでいると識別された１または複数のピクセル／ボクセルの輝度／明度値を変化させる。
‐判定された損傷を囲んでいると識別された１または複数のピクセル／ボクセルの１または複数のクロミナンス／彩度を変化させる。および／または、
‐判定された損傷上に位置する、または、それを囲んでいると識別された１または複数のピクセル／ボクセルに関連して、注釈、記号、または他の損傷指示を画像に追加する。

いくつかの実施形態において、放射線画像および３次元画像表現は、関連付けられ得るか、または、同期され得て、その結果、一方の画像に付けられたマークが他方の画像の同一位置に現れる。１または複数のそのような実施形態によれば、方法の段階２５０および２６０は、放射線画像および３次元画像表現を関連付ける、または、同期させる段階を含み得て、その結果、一方の画像に付けられるマークは、他方の画像における同一位置に現れる。

図３は、本明細書において説明されている１または複数の実施形態に従って、意思決定支援材料の例を損傷画像の形式で示し、解剖学的関節の損傷は、グラフィックを使用してマークされている。図３に示される非限定的な例において、損傷画像の形式の意思決定支援材料３００は、解剖学的関節の２つの視覚表現３１０、３３０を示し、判定された損傷３２０、３４０は、判定された損傷上に位置する、および、それを囲んでいると識別された複数のピクセル／ボクセルの輝度／明度レベルおよび／またはクロミナンス／彩度を変化させることによってマーク／指示／視覚化される。当然、適用に応じて、および、意思決定支援材料を閲覧する人が判定された損傷を参照して解析することを可能にする明確なマーク、視覚化、または指示を何が提供するかに応じて、任意の輝度／明度の値および／またはクロミナンス／彩度が選択され得る。実施形態において、選択された輝度／明度値および／またはクロミナンス／彩度が、過去のピクセル／ボクセル値を置き換えることによって、または、アルファブレンド因子などのスケール因子を使用して、新しいピクセル／ボクセル値を古いピクセル／ボクセル値と混合することによって、ピクセル／ボクセルに割り当てられ得る。単一の判定された損傷は更に、各ピクセルが表す損傷の種類に応じて、割り当てられた複数の異なるピクセル／ボクセル値を使用して、マーク、視覚化または指示され得る。例として、損傷のマーク、視覚化または指示は、最大深度損傷（すなわち、骨に達する軟骨損傷）、部分深度損傷（変性した軟骨、再生した軟骨／瘢痕組織、または、変形した軟骨など）、骨髄病変（ＢＭＬ）、および、目立つ嚢胞についての複数の異なる新しいピクセル／ボクセル値を含み得る。

１もしくは複数の損傷画像、または、１もしくは複数の損傷画像を含む損傷レポートの形式である意思決定支援材料の例は更に、図５および６に関連して説明される。

図４は、損傷画像において関節の損傷がマークされた、解剖学的関節の損傷画像を作成するための１または複数の方法の実施形態、更に、判定された損傷を修復するための適切なインプラントの推奨を画像に含める任意の方法の段階のフロー図である。図４の段階２１０から２６０は、図２の同一段階に対応し、図４の方法の実施形態は更に、以下の追加の段階を含む。

段階４７０：解剖学的関節またはその一部の放射線画像および／または３次元画像表現からのデータに基づいて、様々な寸法を有する予め定義された一組のインプラントから適切なインプラントを選択する。

この文脈において、適切なインプラントとは、判定された損傷に適合する種類および寸法である、従って、判定された損傷を修復するのに適切であるインプラントを意味する。

段階４８０：１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて、選択されたインプラントを視覚化する。いくつかの実施形態において、意思決定支援材料は、骨および／または軟骨の判定された損傷についての適切なインプラントの推奨および／または位置指示を更に含み得る。そのような適切なインプラントは、損傷画像または損傷レポートにおいて更に視覚化され得る。

損傷画像または損傷レポートにおいて、選択されたインプラントがどのように視覚化され得るかの例を図５に示す。これは、複数の損傷画像５１０、５３０、５６０、５７０を含む損傷レポートの形式で意思決定支援材料５００の例を示す。ここで、本明細書において説明される１または複数の実施形態に従って、解剖学的関節の損傷５２０、５４０がマークされ、および／または、適切なインプラント５５０、５８０の種類および配置が示される。

１または複数の実施形態において、意思決定支援材料は、例えば、外科または整形外科の医療従事者などの医療スタッフによって使用されるように適合されている。１または複数の実施形態において、意思決定支援材料は、例えば、外科または整形外科の医療従事者などの医療スタッフによって使用されるように適合され、更に、図３に関連して説明される実施形態のいずれかに従って、適切なインプラントのための推奨を含む。

いくつかの実施形態において、意思決定支援材料は、顧客または潜在顧客に関する評価を行う保険代理業者、損傷関節の状態について知りたい患者、または、描画された解剖学的関節の損傷について知ることに、例えば商業的もしくは学術的な関心を有する任意の他の人によって使用されるように適合されている。

いくつかの実施形態において、意思決定支援材料は、患者の解剖学的関節の少なくとも一部の３Ｄ視覚化または３Ｄモデルを表す２Ｄまたは３Ｄ画像、関節の損傷の視覚的マーク／指示、および、解剖学的逸脱の注釈／文書化された評価を含む。図６は、２つの損傷画像６００、６１０を含む意思決定支援材料の一部の例を示し、損傷画像６００、６１０において描画される解剖学的関節の損傷は、本明細書に説明されている１または複数の実施形態に従って、注釈６２０を使用してマーク／指示／視覚化されている。図６の非限定的な例において、描画された解剖学的関節は膝であり、注釈６２０は、患者の膝蓋骨に病変があることを示している。１または複数の実施形態において、図２または４の方法は、任意で、１または複数の損傷画像、または、１または複数の損傷画像を含む損傷評価レポートの形式、例えば、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）で意思決定支援材料の視覚表現を表示する段階を備え得る。図３、５および６の非限定的な例に示されるように、ＧＵＩで示される視覚表現は、例えば、図３の損傷画像３００のような、解剖学的関節の損傷がマーク／視覚化／指示された、１または複数の損傷画像、または、図５の損傷レポート５００のような、推奨されるインプラントまたはガイドツールの正しい位置を示す、関節の２Ｄ表現および３Ｄ表現と共に損傷画像を含む損傷レポート、および／または、図６における、重要な医学的情報を示すために医学的画像６００および６１０に追加された注釈６２０のような、注釈の追加が有効化された医療用画像データを含み得る。 方法は、これらの実施形態のいずれかにおいて、表示するための画像データを受信する段階、および／または、制御信号を受信し、制御信号に応答して、表示するための画像データを読み出す段階を備え得る。１または複数の実施形態において、表示されている損傷評価レポートまたは意思決定支援材料の損傷画像または別の部分は、ディスプレイ、または、ディスプレイを含むシステムに内蔵、接続、または通信可能に連結された１または複数の入力器を使用者が使用することによって操作され得る。これらの実施形態によれば、図２または４の方法は更に、任意で、ユーザ入力を入力器から受信する段階と、受信されたユーザ入力を解釈する段階と、受信されたユーザ入力に応答して、１または複数の制御信号を生成する段階とを含み得る。受信されたユーザ入力は、表示された損傷画像、または、１または複数の損傷画像を含む表示された損傷評価レポートに関連し得て、上記の受信されたユーザ入力に応答して、表示されているものを一時的または永久的に操作するための制御信号を生成し得る。操作は、例えば、注釈を提供すること、画像もしくは画像の一部を移動もしくは変化させること、表示の遠近感を変化させること、ズームインもしくはズームアウトすること、および／または、表示されている画像データを使用者が改善された方式で閲覧および解析することを可能にする任意の他の適切な形式の操作を含み得る。いくつかの実施形態において、図２または４の方法は、入力器から制御信号を受信する段階と、制御信号に応答して、表示されている画像データを処理する、または、換言すると、表示画像を操作する段階とを備え得る。

上記の開示は、開示されている厳密な形式、または、特定の使用分野に本発明を限定することを意図するものではない。本明細書において明示的に説明されるか、または、示唆されるかに関わらず、本開示を考慮して、様々な代替的な実施形態および／または本発明への修正が可能であると考えられる。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって定義される。

［使用事例の実施形態］
本明細書で開示される方法およびシステムを、より大きい文脈に置くと、開示される実施形態のいずれかに係る、損傷のマーク付け、ならびに、１または複数の損傷画像および／または損傷レポートの生成は、使用事例の実施形態において、解剖学的関節またはその一部を表す医療用画像データのキャプチャおよび／または取得の後に起き得て、更に、任意の判定された損傷を修復することを考慮して実行される措置の前に起き得る。図７は、そのようなより大きい文脈の１つを例示するフロー図であり、本明細書において説明される１または複数の実施形態に従って、画像元から医療用画像データを取得する段階と、描画された解剖学的関節の損傷を判定する段階と、損傷画像または損傷レポートを生成する段階とを含む。図７は更に、解剖学的関節において判定された損傷を修復するのに適切なインプラントおよび／またはガイドツールを設計および製造する段階を含む。図７において、入力である医療用画像データ７３０を使用し、出力である決定支援材料７４０を生じさせる、段階７４０における損傷の判定、損傷のマーク、および、意思決定支援材料の生成を除くすべては、それらが文脈を提供するためだけに図に示された任意の段階であり、本明細書に示される実施形態のいずれにとっても必須ではないことを明確化するべく、破線でマークされている。特に、診断／治療の決定、インプラント／ガイドツールの設計および製造に関連する段階７７０および７８０は、本明細書に示される実施形態の一部ではない。

図７に示される例によれば、医療用画像データ７３０は、段階７００において、放射線イメージングシステムからの放射線画像データの形式で取得され得る。取得された放射線画像データは、例えば、Ｘ線画像、超音波画像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、陽電子放射断層撮像（ＰＥＴ）を含む核医学画像、磁気共鳴断層撮影（ＭＲＩ）画像など、様々な撮像技法のうちの１または複数を使用して生成され得る。放射線画像データは、例えば、解剖学的関節またはその一部の複数の異なる層の放射線画像をスキャンする処理の間にキャプチャされ得て、これにより、放射線画像データに基づく画像セグメンテーション処理において解剖学的関節またはその一部の３次元画像表現を生成するのに必要なすべての放射線画像データをキャプチャする。段階４００において取得された画像データは、セグメンテーションおよび３Ｄ変調を実行して、キャプチャされた画像データにおいて描画されているものの３Ｄ表現を取得することによって、段階７１０において更に処理され得る。例えば、キャプチャされた画像データが解剖学的関節を描画する場合、３Ｄ表現は、解剖学的関節の３Ｄ表現であろう。また、医療用画像データは、段階７２０において、２Ｄ画像データを提供する異なる種類の画像元から取得され得る。３Ｄ画像データおよび２Ｄ画像データの両方は、同一オブジェクト、すなわち、損傷を判定するための対象となる解剖学的関節を描画する。従って、本明細書において説明されるような医療用画像データ７３０は、複数の異なるイメージングシステムを使用して取得された解剖学的関節を表す３Ｄ画像データおよび／または２Ｄ画像データを含み得る。画像データは、解剖学的関節の一部のみを表し得る。

医療用画像データ７３０が３Ｄおよび２Ｄ画像データを両方含む実施形態において、３Ｄおよび２Ｄ画像データは、単一の視覚表現に組み合わされ得るか、または、別個の視覚表現であり得る。実施形態において、別個の視覚表現は、関連付けられ得るか、または、同期され得て、その結果、３Ｄ視覚表現において描画されるオブジェクト上の位置は、２Ｄ視覚表現における同一オブジェクト上の同一位置に関連付けられる。それにより、３Ｄ視覚表現において、判定された損傷のマーク付けが行われる場合、２Ｄ表現における描画された解剖学的関節上の同一位置に現れ、その逆も成立する。当然、３Ｄおよび２Ｄ視覚表現が関連付けられるか、または、同期されると、同一のことが、例えば、描画された関節の位置に関連して配置される注釈、または、３Ｄもしくは２Ｄ視覚表現に対して行われる任意の修正に適用されるであろう。

段階７４０において、方法およびシステムの説明に関連して本明細書において示される実施形態のいずれかに従って、損傷の判定、入力である医療用画像データにおける損傷のマーク付け７３０、および、出力である決定支援材料の生成７５０が実行される。意思決定支援材料７５０は、本明細書において説明されている実施形態によれば、１または複数の損傷画像の形式であり得て、描画された解剖学的関節の判定された損傷は、マークされるか、または、１もしくは複数のそのような画像を含むレポートの形式で示される。意思決定支援材料７５０は任意で、本明細書に説明されている実施形態に従って、判定された損傷を修復するために使用され得る、１または複数の適切なインプラントおよび／またはガイドツールの指示を含み得る。この文脈において、適切なインプラントおよび／またはガイドツールとは、判定された損傷に適合する種類および寸法である、従って、判定された損傷を修復するのに適切であるインプラントおよび／またはガイドツールを意味する。１または複数の適切なインプラントおよび／またはガイドツールが、任意の段階７６０において選択され得て、意思決定支援材料７５０のマークされた医療用画像データの３Ｄおよび／または２Ｄ視覚表現に関連して、例えば、判定された損傷を修復するためにインプラントおよび／またはガイドツールが最適に挿入されるはずである位置において、視覚的に示され得る。代替的に、１または複数の適切なインプラントおよび／またはガイドツールは、任意の段階４７０において選択され得て、例えば、グラフィカル表示および／またはテキストの注釈として、３Ｄおよび／または２Ｄ視覚表現とは別に示され得る。使用事例の実施形態において、医療従事者、例えば、外科または整形外科の医療従事者は、生成された意思決定支援材料７５０を使用して、正しい診断を行い、解剖学的関節が描画された患者の最適な治療の決定７７０を下し得る。インプラントが必要であると医療従事者が決定した場合、これは、場合によっては、判定された損傷を修復するための、本明細書において説明されるような意思決定支援材料において提供され得る指示に従って、適切なインプラントおよび／またはガイドツールを設計および製造する段階７８０に続き得る。

別の使用事例の実施形態において、意思決定支援材料７５０を使用する人物は、描画された解剖学的関節の任意の損傷について知ることに関心を有する、医療従事者以外の人物、例えば、顧客または潜在顧客を評価する保険代理業者、損傷関節の状態について知りたい患者、または、描画された解剖学的関節の任意の損傷について知ることに例えば商業的または学術的な関心を有する任意の他の人物であり得る。

［更なる実施形態］
適用可能である場合、本開示によって提供される様々な実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを使用して実装できる。また、適用可能である場合、本開示の特許請求の範囲を逸脱することなく、本明細書において説明されている様々なハードウェアコンポーネントおよび／またはソフトウェアコンポーネントを組み合わせて、ソフトウェア、ハードウェア、および／または両方を含む複合コンポーネントにすることができる。適用可能である場合、本開示の特許請求の範囲を逸脱することなく、本明細書において説明されている様々なハードウェアコンポーネントおよび／またはソフトウェアコンポーネントを分割して、ソフトウェア、ハードウェア、または両方を含む複数のサブコンポーネントにすることができる。加えて、適用可能である場合、ソフトウェアコンポーネントをハードウェアコンポーネントとして実装でき、その逆も成立することが考えられる。本明細書において説明されている１または複数の実施形態の方法の段階は、任意の適切な処理ユニットによって自動的に実行され得るか、または、１もしくは複数の段階が手動で実行され得る。適用可能である場合、本明細書において説明されている様々な段階の順序は、変更でき、複合的段階に組み合わせることができ、および／または、サブ段階に分割でき、それにより、本明細書において説明されている特徴を提供する。

プログラムコードおよび／またはデータなどの、本開示に係るソフトウェアは、１または複数の機械可読媒体に非一時的な形式で記憶することができる。また、本明細書において特定されたソフトウェアは、ネットワークに接続された、または、接続されていない、１または複数の汎用または専用コンピュータおよび／またはコンピュータシステムを使用して実装され得ることが考えられる。実施形態において、プロセッサにおいて実行されるとき、本明細書に説明されている方法の段階のいずれかまたはすべてを実行するように構成されているコンピュータ可読コードを含むコンピュータプログラム製品が提供される。いくつかの実施形態において、プロセッサにおいて実行されるとき、本明細書において説明されている方法の段階のいずれかまたはすべてを実行するように構成されているコンピュータ可読およびコンピュータ実行可能コードが記憶される非一時的コンピュータ可読メモリが提供される。１または複数の実施形態において、プロセッサによって実行されるとき、本明細書に示される方法の実施形態のいずれかまたはすべての方法を実行するようにプロセッサを制御する機械可読コードが記憶される非一時的機械可読媒体が提供される。

Claims (24)

1. 患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を視覚化する意思決定支援材料を作成するためのシステムであって、作成された前記意思決定支援材料は、１または複数の損傷画像を含み、前記システムは、記憶媒体およびプロセッサを備え、前記プロセッサは、
   １．前記記憶媒体から、前記解剖学的関節の前記少なくとも一部の一連の放射線画像を受信すること、
   ２．前記一連の放射線画像に基づく画像セグメンテーション処理において３次元画像表現を生成することによって、または、前記３次元画像表現を記憶媒体から受信することによって、前記一連の放射線画像に基づく、前記解剖学的関節の前記少なくとも一部の前記３次元画像表現を取得すること、
   ３．画像解析を使用して、前記一連の放射線画像の少なくとも１つおよび／または前記３次元画像表現において、少なくとも軟骨、腱および／または靱帯を含む、前記解剖学的関節の組織部分を識別すること、
   ４．識別された前記組織部分を使用して、前記解剖学的関節における識別された前記組織部分の前記少なくとも一部の前記一連の放射線画像の前記少なくとも１つおよび／または前記３次元画像表現を解析することによって、前記解剖学的関節の損傷を判定することであって、前記解析は、前記解剖学的関節の少なくとも１つの組織部分の輪郭の不規則形状を検出すること、
   および／または、前記解剖学的関節の骨および／または軟骨部分の中または隣接する領域における明度が、予め定められた値より高いまたは低いことを検出すること、
   および／または、少なくとも１つの識別された組織部分を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較すること
   から選択されるものを含む、こと、
   ５．前記解剖学的関節の取得された前記３次元画像表現における前記解剖学的関節の損傷をマークすること、
   ６．意思決定支援材料を生成することであって、前記解剖学的関節の前記少なくとも一部の判定された前記損傷は、前記意思決定支援材料の前記１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて視覚化され、前記１または複数の損傷画像の少なくとも１つは、前記解剖学的関節の前記少なくとも一部のインタラクティブな３Ｄモデルの形式である、こと
   を行うシステム。
2. 前記プロセッサは、前記放射線画像における境界または輪郭などの高コントラスト領域を検出し、検出された前記境界または輪郭を予め定義されたテンプレートと比較することを通して、前記放射線画像における骨および／または軟骨などの構造を識別することによって、前記少なくとも１つの放射線画像における前記解剖学的関節の骨部分および／または軟骨部分を識別するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記プロセッサは更に、前記放射線画像および前記３次元画像表現を関連付け、一方の画像において付けられたマークが他方の画像における同一位置に現れるようにする、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記３次元画像表現は、セグメンテーション処理制御パラメータの組に依存する画像セグメンテーション処理において生成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記画像解析により、前記解剖学的関節または前記解剖学的関節の一部の骨部分および軟骨部分の両方を識別し、前記骨部分および前記軟骨部分の両方の損傷が判定される、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記解剖学的関節は、膝または足首である、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記プロセッサは更に、前記解剖学的関節の前記少なくとも一部の前記放射線画像および／または前記３次元画像表現からのデータに基づいて、予め定義された一組の治療から適切な治療を選択する、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記プロセッサは、様々な寸法を有する予め定義された一組のインプラントから適切なインプラントを選択し、および／または、少なくとも１つの骨軟骨自家移植片プラグについての適切なサイズおよび／または適切な摘出および／またはインプラント位置を含む、骨軟骨自家移植片の移植のための移植ガイドツールの提案を行う、請求項７に記載のシステム。
9. 前記プロセッサは更に、前記１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの骨軟骨自家移植片プラグについての、選択された前記インプラントおよび／または前記移植ガイドツール、ならびに／または、適切な前記摘出および／もしくはインプラント位置を視覚化する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記意思決定支援材料は、医療スタッフによって使用されるように適合されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記意思決定支援材料は、判定された前記損傷を修復するための適切な治療についての推奨を含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を視覚化する意思決定支援材料を作成するために、コンピュータのプロセッサが実行する方法であって、作成された前記意思決定支援材料は、１または複数の損傷画像を含み、前記方法は、
    １．前記解剖学的関節の前記少なくとも一部の一連の放射線画像を前記プロセッサが受信する段階と、
    ２．前記放射線画像に基づく画像セグメンテーション処理において３次元画像表現を生成することによって、または、前記３次元画像表現を記憶媒体から受信することによって、前記一連の放射線画像に基づく、前記解剖学的関節の前記少なくとも一部の前記３次元画像表現を前記プロセッサが取得する段階と、
    ３．画像解析を使用して、前記一連の放射線画像の少なくとも１つにおいて、少なくとも軟骨、腱および／または靱帯を含む、前記解剖学的関節の組織部分を前記プロセッサが識別する段階と、
    ４．識別された前記組織部分を使用して、前記解剖学的関節における識別された前記組織部分の前記少なくとも一部の前記一連の放射線画像の前記少なくとも１つおよび／または前記３次元画像表現を解析することによって、前記解剖学的関節の損傷を前記プロセッサが判定する段階であって、
    前記解析は、前記解剖学的関節の前記少なくとも１つの組織部分の輪郭の不規則形状を検出すること、
    および／または、前記解剖学的関節の骨および／または軟骨部分の中または隣接する領域における明度が、予め定められた値より高いまたは低いことを検出すること、
    および／または、少なくとも１つの識別された組織部分を、解剖学的関節についての予め定義された損傷パターンを表すテンプレートと比較すること
    から選択される、段階と、
    ５．前記解剖学的関節の前記少なくとも一部の取得された前記３次元画像表現における前記解剖学的関節の損傷を前記プロセッサがマークする段階と、
    ６．意思決定支援材料を前記プロセッサが生成する段階であって、前記解剖学的関節の判定された前記損傷は、前記意思決定支援材料の前記１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて視覚化され、前記１または複数の損傷画像の少なくとも１つは、前記解剖学的関節の前記少なくとも一部のインタラクティブな３Ｄモデルの形式である、段階と
    を備える、方法。
13. 前記画像解析は、
    前記放射線画像における境界または輪郭などの高コントラスト領域を前記プロセッサが検出する段階、ならびに、
    検出された前記境界または輪郭を予め定義されたテンプレートと比較することを通して、前記放射線画像における骨および／または軟骨などの構造を前記プロセッサが識別する段階
    によって、前記少なくとも１つの放射線画像における前記解剖学的関節の骨部分および／または軟骨部分を識別する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記放射線画像および前記３次元画像表現を前記プロセッサが関連付ける結果、一方の画像に付けられたマークが他方の画像における同一位置に現れる、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記３次元画像表現を、セグメンテーション処理制御パラメータの組に依存する画像セグメンテーション処理において前記プロセッサが生成する、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記画像解析は、前記解剖学的関節または前記解剖学的関節の一部の骨部分および軟骨部分の両方を前記プロセッサが識別し、前記骨部分および前記軟骨部分の両方の損傷を前記プロセッサが判定する、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記解剖学的関節は膝または足首である、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記解剖学的関節の前記少なくとも一部の前記放射線画像および／または前記３次元画像表現からのデータに基づいて、予め定義された一組の治療から適切な治療を前記プロセッサが選択する段階を更に備える、請求項１２から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 様々な寸法を有する予め定義された一組のインプラントから適切なインプラントを前記プロセッサが選択する段階、および／または、少なくとも１つの骨軟骨自家移植片プラグについての、適切なサイズならびに／または、適切な摘出および／もしくはインプラント位置を含む、骨軟骨自家移植片の移植のための移植ガイドツールの提案を前記プロセッサが行う段階を更に備える、請求項１８に記載の方法。
20. 前記１または複数の損傷画像の少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの骨軟骨自家移植片プラグについての、選択された前記インプラントおよび／または適切な前記移植ガイドツール、ならびに／または、適切な前記摘出および／もしくはインプラント位置を前記プロセッサが視覚化する段階を更に備える、請求項１９に記載の方法。
21. 前記意思決定支援材料を、医療スタッフによって使用されるように前記プロセッサが適合する、請求項１２から２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記意思決定支援材料は、判定された前記損傷を修復するための適切な治療について前記プロセッサが推奨したものを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 患者の解剖学的関節の少なくとも一部の損傷を示す意思決定支援材料であって、請求項１２から２２のいずれかの方法の段階によって生成される１または複数の損傷画像を含む、意思決定支援材料。
24. プロセッサによって実行されるとき、請求項１２から２２のいずれかの方法の段階を実行するように前記プロセッサを制御する機械可読コードを含むプログラム。