JP7162793B2 - 超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム及び脊柱手術用のナビゲーション・位置確認システム - Google Patents
超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム及び脊柱手術用のナビゲーション・位置確認システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7162793B2 JP7162793B2 JP2020504215A JP2020504215A JP7162793B2 JP 7162793 B2 JP7162793 B2 JP 7162793B2 JP 2020504215 A JP2020504215 A JP 2020504215A JP 2020504215 A JP2020504215 A JP 2020504215A JP 7162793 B2 JP7162793 B2 JP 7162793B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasound
- image
- patient
- real
- spinal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
- A61B8/0875—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of bone
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/13—Tomography
- A61B8/14—Echo-tomography
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0012—Biomedical image inspection
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
- G06T7/33—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
- A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
- A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2063—Acoustic tracking systems, e.g. using ultrasound
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B2090/364—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
- A61B2090/367—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body creating a 3D dataset from 2D images using position information
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
- A61B2090/376—Surgical systems with images on a monitor during operation using X-rays, e.g. fluoroscopy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
- A61B2090/378—Surgical systems with images on a monitor during operation using ultrasound
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10016—Video; Image sequence
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10132—Ultrasound image
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30004—Biomedical image processing
- G06T2207/30008—Bone
- G06T2207/30012—Spine; Backbone
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Public Health (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Robotics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Rheumatology (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
収集ユニットと処理ユニットとを含み、
前記収集ユニットは、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像を取得するものであり、前記処理ユニットは、収集ユニットで取得された患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像について処理して超音波拓本を形成し、デジタル医用画像と輪郭マッチングを行うことで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーを得るものであり、前記超音波画像は脊椎領域の深部筋組織と脊椎表面とを含むすべてのエコー情報から構成され、前記脊椎表面は横突起と棘突起とを含み、前記超音波拓本は患者の空間位置確認情報を有しながら患者の位置変動と共にリアルタイムで動的に更新される個人化の三次元的な超音波骨格画像である。
1)超音波画像取得では、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像を取得し、前記超音波画像は脊椎領域の深部筋組織と脊椎表面とを含むすべてのエコー情報から構成され、前記脊椎表面は横突起と棘突起とを含み、
2)超音波拓本生成では、ステップ1)で取得された患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像について処理して超音波拓本を生成し、前記超音波拓本は患者の空間位置確認情報を有しながら患者の位置変動と共にリアルタイムで動的に更新される個人化の三次元的な超音波骨格画像であり、
3)脊椎表面トポグラフィー生成では、ステップ2)で得られた前記超音波拓本をデジタル医用画像と輪郭マッチングを行うことで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーを得る。
前記超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システムでは、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像について処理して超音波拓本を形成し、デジタル医用画像と輪郭マッチングを行うことで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーを形成し、前記超音波拓本は、患者の空間位置確認情報を有しながら患者の位置変動と共にリアルタイムで動的に更新される個人化の三次元的な超音波骨格画像である。好ましくは、前記デジタル医用画像は、CTボリュームレンダリング再構成画像や磁気共鳴MR、コンピュータX線撮影CR、デジタルX線撮影DRによる画像である。
ステップ1)では、手術器械のソリッド幾何モデルを確立し表面モデルへ変換させてから、脊椎画像生成システムで得られた患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーに示すことで、手術器械に対するリアルタイムな追従が実現され、前記ソリッド幾何モデルの表面モデルへの変換方法は三次元CADモデリングが好ましく、
ステップ2)では、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーに含まれる空間位置情報に基づいてトポグラフィー座標系を確立し、患者の手術中体位の空間位置情報から患者座標系を確立し、トポグラフィー座標系と患者座標系における対応点間の関係を特定してから統一座標系にし、前記したトポグラフィー座標系と患者座標系における対応点間の関係を特定する方法は反復最近接点アルゴリズムが好ましく、
ステップ3)では、ステップ1)で得られた手術器械の表面モデルをステップ2)で形成された統一座標系に表示し、手術器械と患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーとが統一座標系にあるようになり、リアルタイムな手術中ナビゲーションが実現される。
収集ユニットと処理ユニットとを含み、
前記収集ユニットは、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像を取得するものであり、前記処理ユニットは、収集ユニットで取得された患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像について処理して超音波拓本を形成し、デジタル医用画像と輪郭マッチングを行うことで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーを得るものであり、前記超音波画像は脊椎領域の深部筋組織と脊椎表面とを含むすべてのエコー情報から構成され、前記脊椎表面は横突起と棘突起とを含み、前記超音波拓本は、患者の空間位置確認情報を有しながら患者の位置変動と共にリアルタイムで動的に更新される個人化の三次元的な超音波骨格画像である。
1)超音波画像取得では、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像を取得し、前記超音波画像は脊椎領域の深部筋組織と脊椎表面とを含むすべてのエコー情報から構成され、前記脊椎表面は横突起と棘突起とを含み、
2)超音波拓本生成では、ステップ1)で取得された患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像について処理して超音波拓本を生成し、前記超音波拓本は、患者の空間位置確認情報を有しながら患者の位置変動と共にリアルタイムで動的に更新される個人化の三次元的な超音波骨格画像であり、
3)脊椎表面トポグラフィー生成では、ステップ2)で得られた前記超音波拓本をデジタル医用画像と輪郭マッチングを行うことで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーを得る。
ステップ1)では、手術器械のソリッド幾何モデルを確立し表面モデルへ変換させてから、脊椎画像生成システムで得られた患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーに示すことで、手術器械に対するリアルタイムな追従が実現され、前記ソリッド幾何モデルの表面モデルへの変換方法は三次元CADモデリングが好ましく、
ステップ2)では、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーに含まれる空間位置情報に基づいてトポグラフィー座標系を確立し、患者の手術中体位の空間位置情報から患者座標系を確立し、トポグラフィー座標系と患者座標系における対応点間の関係を特定してから統一座標系にし、前記したトポグラフィー座標系と患者座標系における対応点間の関係を特定する方法は反復最近接点アルゴリズムが好ましく、
ステップ3)では、ステップ1)で得られた手術器械の表面モデルをステップ2)で形成された統一座標系に表示し、手術器械と患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーとが統一座標系にあるようになり、リアルタイムな手術中ナビゲーションが実現される。
Claims (17)
- 超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システムであって、二次元的な脊椎表面構造の超音波画像に基づいて超音波拓本を生成し、予め取得しておいた三次元のデジタル医用画像と輪郭マッチングを行うことで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーが得られ、
収集ユニットと処理ユニットとを含み、
前記収集ユニットは、位置確認タグを備える超音波プローブによって、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する前記二次元的な脊椎表面構造の超音波画像、を取得するものであり、
前記処理ユニットは、前記収集ユニットで取得された前記患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する前記二次元的な脊椎表面構造の超音波画像、を重ね合わせた重ね合わせ超音波画像を得た後、前記重ね合わせ超音波画像について三次元再構成処理を行って三次元の超音波拓本を形成し、前記超音波拓本に含まれる脊椎表面のリアルタイムな動的空間位置情報と、前記デジタル医用画像に含まれる脊椎表面の空間位置情報とを三次元レベルで輪郭マッチングを行うことで、前記患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィー、を得るものであり、
前記超音波画像は、脊椎領域の深部筋組織と脊椎表面とを含むすべてのエコー情報から構成され、前記脊椎表面は横突起と棘突起とを含み、
前記超音波拓本は、前記位置確認タグを備える超音波プローブの与える患者の空間位置確認情報を有しながら患者の位置変動と共にリアルタイムで動的に更新される個人化の三次元的な超音波骨格画像であり、
前記脊椎表面トポグラフィーは、前記超音波拓本が有する前記リアルタイムな動的空間位置情報を前記デジタル医用画像に付与してなる立体表面画像であり、前記立体表面画像は、脊椎表面の空間情報に基づいて形成される見掛け上の三次元画像であり、
前記超音波拓本が有する前記リアルタイムな動的空間位置情報は、脊椎表面と筋骨格境界とともに構成される空間情報であり、この空間情報は、超音波走査による脊椎表面、深部筋及び脂肪組織の超音波画像情報と空間位置情報を含み、リアルタイムで動的に表示され得るものであることを特徴とする超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム。 - 前記超音波画像は、その輪郭エッジと輪郭内部の情報を含むことを特徴とする、請求項1に記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム。
- 前記脊椎表面は、関節突起、椎板、椎板間隙、椎間孔及び脊椎を構成する他の骨格部分的のいずれか又は任意の複数種をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム。
- 前記超音波画像の取得方法としては、患者の空間位置確認情報を有する超音波走査機器により患者体表を繰り返し走査し、筋骨格境界が識別できたら、手術中の二次元空間位置パラメータを含む脊椎表面のすべての骨エコー情報を抽出し、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像とし、前記手術中の二次元空間位置パラメータは、患者の手術状況での脊椎のリアルタイムな二次元空間位置パラメータであることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1つに記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム。
- 前記輪郭マッチングの実施方法としては、前記超音波拓本に含まれる脊椎表面のすべての骨エコー情報をデジタル医用画像の輪郭と一点ずつマッチングさせることで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーが得られることを特徴とする、請求項1~請求項4のいずれかに記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム。
- 前記収集ユニットは超音波画像走査モジュールと超音波画像情報抽出モジュールとを含み、
前記超音波画像走査モジュールは、患者体表を繰り返し走査し、筋骨格境界が識別できたら、生データを取得するものであり、前記超音波画像情報抽出モジュールは、前記生データについて抽出を行い、手術中の二次元空間位置パラメータを含む脊椎表面のすべての骨エコー情報を取得し、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像とするものであり、前記手術中の二次元空間位置パラメータは、患者の手術状況での脊椎のリアルタイムな二次元空間位置パラメータであることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1つに記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム。 - 前記処理ユニットは、超音波画像最適化モジュール、超音波画像重ね合わせモジュール、超音波拓本生成モジュール及び画像輪郭マッチングモジュールを含み、
前記超音波画像最適化モジュールは、前記収集ユニットで得られた患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像を最適化させることで、干渉ノイズが除去され最適化した超音波画像を得るものであり、
前記超音波画像重ね合わせモジュールは、前記超音波画像最適化モジュールで得られた最適化超音波画像を重ね合わせ、超音波骨エコー情報における強エコーと弱エコーの間の相違を一層大きくすることで、画像効果の強調した重ね合わせ超音波画像を得るものであり、
前記超音波拓本生成モジュールは、前記超音波画像重ね合わせモジュールで得られた重ね合わせ超音波画像について処理することで、超音波拓本を形成するものであり、
前記画像輪郭マッチングモジュールは、前記超音波拓本生成モジュールで得られた超音波拓本をデジタル医用画像と輪郭マッチングを行うことで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーを形成するものであることを特徴とする、請求項1~6のいずれか1つに記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム。 - 前記超音波画像最適化モジュールは超音波フィルタ強調技術により前記収集ユニットで取得された超音波画像を最適化させることで、干渉ノイズが除去され最適化した超音波画像を得ることを特徴とする、請求項7に記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム。
- 超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成方法であって、超音波画像取得、超音波拓本生成及び脊椎表面トポグラフィー生成を含み、
1)超音波画像取得では、位置確認タグを備える超音波プローブによって、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像を取得し、前記超音波画像は脊椎領域の深部筋組織と脊椎表面とを含むすべてのエコー情報から構成され、前記脊椎表面は横突起と棘突起とを含み、
2)超音波拓本生成では、ステップ1)で取得された前記患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する前記二次元的な脊椎表面構造の超音波画像、を重ね合わせ重ね合わせ超音波画像を得た後、前記重ね合わせ超音波画像について三次元再構成処理を行って)三次元の超音波拓本を生成し、前記超音波拓本は、前記位置確認タグを備える超音波プローブの与える患者の空間位置確認情報を有しながら患者の位置変動と共にリアルタイムで動的に更新される個人化の三次元的な超音波骨格画像であり、
3)脊椎表面トポグラフィー生成では、ステップ2)で得られた前記超音波拓本に含まれる脊椎表面のリアルタイムな動的空間位置情報と、予め取得しておいた三次元のデジタル医用画像に含まれる脊椎表面の空間位置情報とを三次元レベルで輪郭マッチングを行うことで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーを得、前記脊椎表面トポグラフィーは、前記超音波拓本が有する前記リアルタイムな動的空間位置情報をデジタル医用画像に付与してなる立体表面画像であり、前記立体表面画像は、脊椎表面の空間情報に基づいて形成される見掛け上の三次元画像であり、前記超音波拓本が有する前記リアルタイムな動的空間位置情報は、脊椎表面と筋骨格境界とともに構成される空間情報であり、この空間情報は、超音波走査による脊椎表面、深部筋及び脂肪組織の超音波画像情報と空間位置情報を含み、リアルタイムで動的に表示され得るものであることを特徴とする超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成方法。 - 前記超音波画像は、その輪郭エッジと輪郭内部の情報を含むことを特徴とする、請求項9に記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成方法。
- 前記脊椎表面は、関節突起、椎板、椎板間隙、椎間孔及び脊椎を構成する他の骨格部分的のいずれか又は任意の複数種をさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成方法。
- 前記超音波画像の取得方法としては、患者の空間位置確認情報を有する超音波走査機器により患者体表を繰り返し走査し、筋骨格境界が識別できたら、手術中の二次元空間位置パラメータを含む脊椎表面のすべての骨エコー情報を抽出し、患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する二次元的な脊椎表面構造の超音波画像とし、前記手術中の二次元空間位置パラメータは、患者の手術状況での脊椎のリアルタイムな二次元空間位置パラメータであることを特徴とする、請求項9~11のいずれか1つに記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成方法。
- 前記脊椎表面トポグラフィーの生成方法としては、前記超音波拓本に含まれる脊椎表面のすべての骨エコー情報をデジタル医用画像の輪郭と一点ずつマッチングさせることで、患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィーが得られることを特徴とする、請求項9~12のいずれか1つに記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成方法。
- 超音波拓本技術に基づく脊柱手術用のナビゲーション・位置確認システムであって、ナビゲーションモジュールと請求項1~8のいずれか1つに記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システムとを含み、前記患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィー、を得て、この脊椎表面トポグラフィーに基づいて手術中ナビゲーションをリアルタイムで行うことができ、
前記超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システムでは、前記患者の手術状況でのリアルタイムな手術中体位に対応する前記二次元的な脊椎表面構造の超音波画像、について処理して超音波拓本を形成し、前記デジタル医用画像と前記輪郭マッチングを行うことで、前記患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィー、を形成し、前記超音波拓本は、前記患者の空間位置確認情報を有しながら患者の位置変動と共にリアルタイムで動的に更新される個人化の三次元的な超音波骨格画像、であり、
前記ナビゲーションモジュールは、前記患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィー、に含まれる空間位置情報に基づいてトポグラフィー座標系を確立し、位置確認機能を有する手術器械のソリッド幾何モデルを表面モデルへ変換させ、前記脊椎画像生成システムで得られた前記患者の手術中体位に合致するリアルタイムで更新される個人化の脊椎表面トポグラフィー、に示し、また、患者の手術中体位の前記空間位置確認情報から患者座標系を確立し、前記トポグラフィー座標系と前記患者座標系における対応点間の関係を特定してから統一座標系にし、また、変換された前記手術器械の前記表面モデルを前記統一座標系に組み込んで、リアルタイムな手術中ナビゲーションが実現され、手術操作を行うように手術者を指導することを特徴とする超音波拓本技術に基づく脊柱手術用のナビゲーション・位置確認システム。 - 前記デジタル医用画像は、CTボリュームレンダリング再構成画像や磁気共鳴MR、コンピュータX線撮影CR、デジタルX線撮影DRによる画像から選ばれることを特徴とする、請求項14に記載の超音波拓本技術に基づく脊柱手術用のナビゲーション・位置確認システム。
- 前記位置確認機能を有する手術器械は、磁気的な空間位置確認タグを有する手術器械であることを特徴とする、請求項14に記載の超音波拓本技術に基づく脊柱手術用のナビゲーション・位置確認システム。
- 脊柱手術操作システムであって、請求項1~8のいずれか1つに記載の超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム、及び/又は、請求項14~16のいずれか1つに記載の超音波拓本技術に基づく脊柱手術用のナビゲーション・位置確認システムを含むことを特徴とする脊柱手術操作システム。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710630811.3A CN107595387B (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 一种基于超声拓片技术的脊椎图像生成系统以及脊柱手术导航定位系统 |
CN201710630811.3 | 2017-07-28 | ||
PCT/CN2018/096999 WO2019020048A1 (zh) | 2017-07-28 | 2018-07-25 | 一种基于超声拓片技术的脊椎图像生成系统以及脊柱手术导航定位系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020527087A JP2020527087A (ja) | 2020-09-03 |
JP7162793B2 true JP7162793B2 (ja) | 2022-10-31 |
Family
ID=61059985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020504215A Active JP7162793B2 (ja) | 2017-07-28 | 2018-07-25 | 超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム及び脊柱手術用のナビゲーション・位置確認システム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11304680B2 (ja) |
JP (1) | JP7162793B2 (ja) |
CN (1) | CN107595387B (ja) |
WO (1) | WO2019020048A1 (ja) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107595387B (zh) * | 2017-07-28 | 2020-08-07 | 浙江大学 | 一种基于超声拓片技术的脊椎图像生成系统以及脊柱手术导航定位系统 |
CN108335326B (zh) * | 2018-01-31 | 2022-07-26 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 穿刺系统的校正方法、装置及系统 |
CN110368026B (zh) * | 2018-04-13 | 2021-03-12 | 北京柏惠维康医疗机器人科技有限公司 | 一种手术辅助装置及系统 |
CN108765473B (zh) * | 2018-05-24 | 2021-12-17 | 常州市速瑞医疗科技有限公司 | 全高清3d电子腹腔镜系统的图像配准方法 |
CN108670301B (zh) * | 2018-06-06 | 2020-11-06 | 西北工业大学 | 一种基于超声影像的脊柱横突定位方法 |
CN108711187B (zh) * | 2018-08-03 | 2021-12-31 | 华侨大学 | 配准融合ct和mri信号建立人体腰椎三维仿真模型的方法 |
CN109646089B (zh) * | 2019-01-15 | 2021-04-13 | 浙江大学 | 一种基于多模式医学融合图像的脊柱脊髓体表穿刺入路点智能定位系统及方法 |
CN111821032B (zh) * | 2019-04-16 | 2022-06-07 | 上银科技股份有限公司 | 医疗影像对位方法 |
TWI715075B (zh) * | 2019-06-24 | 2021-01-01 | 瑞昱半導體股份有限公司 | 膚色影像的色域權重偵測方法及其裝置 |
CN110464460B (zh) * | 2019-07-16 | 2020-11-17 | 江苏霆升科技有限公司 | 一种心脏介入手术的方法及系统 |
CN110505383B (zh) * | 2019-08-29 | 2021-07-23 | 重庆金山医疗技术研究院有限公司 | 一种图像获取方法、图像获取装置及内窥镜系统 |
US20210100530A1 (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | GE Precision Healthcare LLC | Methods and systems for diagnosing tendon damage via ultrasound imaging |
US11282218B2 (en) * | 2019-11-25 | 2022-03-22 | Shanghai United Imaging Intelligence Co., Ltd. | Systems and methods for providing medical guidance using a patient depth image |
CN110974299A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-10 | 上海杏脉信息科技有限公司 | 超声扫查机器人系统、超声扫查方法及介质 |
US11701176B2 (en) * | 2020-05-06 | 2023-07-18 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Spinal surgery system and methods of use |
CN111627560B (zh) * | 2020-05-27 | 2022-03-22 | 四川大学华西医院 | 基于有限元和机器学习的脊柱近端交界角的手术优化方法 |
CN111631817A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-08 | 温州医科大学附属第二医院、温州医科大学附属育英儿童医院 | 脊柱内镜下实时超声影像系统及其使用方法 |
CN111789634B (zh) * | 2020-06-09 | 2021-04-20 | 浙江大学 | 一种人体脊柱自动化超声扫查的路径规划方法 |
CN111784664B (zh) * | 2020-06-30 | 2021-07-20 | 广州柏视医疗科技有限公司 | 肿瘤淋巴结分布图谱生成方法 |
CN113516614A (zh) * | 2020-07-06 | 2021-10-19 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 脊柱影像的处理方法、模型训练方法、装置及存储介质 |
CN111938819A (zh) * | 2020-08-15 | 2020-11-17 | 山东大学齐鲁医院 | 一种脊柱外科微创手术导航系统 |
CN112085833B (zh) * | 2020-08-24 | 2022-09-06 | 南昌大学第一附属医院 | 一种锥束ct与影像融合结合的颈椎在体三维运动的分析方法 |
CN112581606B (zh) * | 2020-12-25 | 2024-03-12 | 江苏集萃复合材料装备研究所有限公司 | 一种脊柱椎弓根螺钉植入手术导航方法 |
CN113469935B (zh) * | 2021-04-15 | 2023-06-13 | 卡本(深圳)医疗器械有限公司 | 一种基于ct图像的髂后上棘自动检测与定位方法 |
WO2022226126A1 (en) * | 2021-04-21 | 2022-10-27 | Polarisar, Inc. | Surgical navigation systems and methods including matching of model to anatomy within boundaries |
CN113724301B (zh) * | 2021-04-23 | 2023-09-08 | 天津师范大学 | 一种基于互卷积的生物组织透射图像配准系统 |
CN113813005B (zh) * | 2021-08-20 | 2023-01-24 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种用于切除脊柱椎板的机器人 |
CN114128741B (zh) * | 2021-09-16 | 2024-02-13 | 广东春浩食品集团有限公司 | 三点式心脑麻电机智能操控平台 |
CN114451992B (zh) * | 2021-10-11 | 2023-08-15 | 佗道医疗科技有限公司 | 一种术后置钉精度评价方法 |
CN114224485B (zh) * | 2021-11-01 | 2024-03-26 | 中国医学科学院北京协和医院 | 用于开放式脊柱椎板减压手术导航系统及控制方法 |
CN114698595A (zh) * | 2022-02-15 | 2022-07-05 | 浙江大学 | 肿瘤原位瘤动物模型的造模方法及肿瘤原位瘤动物模型 |
CN114903518A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-16 | 深圳市第二人民医院(深圳市转化医学研究院) | 一种基于三维超声的智能化脊柱侧弯Cobb角测量方法 |
CN115393338A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-25 | 复旦大学附属中山医院 | 一种生物组织识别模型构建方法、装置及电子设备 |
CN116492052B (zh) * | 2023-04-24 | 2024-04-23 | 中科智博(珠海)科技有限公司 | 一种基于混合现实脊柱三维可视化手术导航系统 |
CN116570370B (zh) * | 2023-04-24 | 2024-01-30 | 中山大学附属第五医院 | 一种脊柱针刀穿刺导航系统 |
CN116549800A (zh) * | 2023-06-27 | 2023-08-08 | 中国人民解放军海军第九七一医院 | 一种椎管内麻醉实时三维模拟图像导航系统及方法 |
CN116563379B (zh) * | 2023-07-06 | 2023-09-29 | 湖南卓世创思科技有限公司 | 一种基于模型融合的标志物定位方法、装置及系统 |
CN117853570B (zh) * | 2024-03-08 | 2024-05-10 | 科普云医疗软件(深圳)有限公司 | 一种麻醉穿刺辅助定位方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000102538A (ja) | 1998-09-29 | 2000-04-11 | Koninkl Philips Electronics Nv | 骨性構造の医用超音波画像の処理方法、並びにコンピュ―タ支援手術のための方法及び装置 |
WO2016178579A1 (en) | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Erasmus University Medical Center Rotterdam | A spinal navigation method, a spinal navigation system and a computer program product |
JP2016540604A (ja) | 2013-12-20 | 2016-12-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 刺入器具を追跡するシステム及び方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8771188B2 (en) * | 2007-06-20 | 2014-07-08 | Perception Raisonnement Action En Medecine | Ultrasonic bone motion tracking system |
US8900146B2 (en) * | 2009-07-27 | 2014-12-02 | The Hong Kong Polytechnic University | Three-dimensional (3D) ultrasound imaging system for assessing scoliosis |
US9675321B2 (en) * | 2012-04-30 | 2017-06-13 | Christopher Schlenger | Ultrasonographic systems and methods for examining and treating spinal conditions |
CN103417243B (zh) * | 2012-05-24 | 2015-05-27 | 中慧医学成像有限公司 | 一种三维超声成像装置、系统和方法 |
US10105120B2 (en) * | 2014-02-11 | 2018-10-23 | The University Of British Columbia | Methods of, and apparatuses for, producing augmented images of a spine |
CN110251047B (zh) * | 2014-03-28 | 2022-01-18 | 直观外科手术操作公司 | 手术植入物的定量三维成像和打印 |
EP2944283B1 (en) * | 2014-05-14 | 2018-08-15 | Stryker European Holdings I, LLC | Navigation system for tracking the position of a work target |
US10154239B2 (en) * | 2014-12-30 | 2018-12-11 | Onpoint Medical, Inc. | Image-guided surgery with surface reconstruction and augmented reality visualization |
EP3184071A1 (de) * | 2015-12-22 | 2017-06-28 | SpineMind AG | Vorrichtung für die intraoperative bildgesteuerte navigation bei chirurgischen eingriffen im bereich der wirbelsäule und im daran angrenzenden thorax-, becken- oder kopfbereich |
CN114376588A (zh) * | 2016-03-13 | 2022-04-22 | 乌泽医疗有限公司 | 用于与骨骼手术一起使用的设备及方法 |
CN106960439B (zh) * | 2017-03-28 | 2018-10-26 | 安徽医科大学第二附属医院 | 一种脊椎骨识别装置及方法 |
CN107595387B (zh) * | 2017-07-28 | 2020-08-07 | 浙江大学 | 一种基于超声拓片技术的脊椎图像生成系统以及脊柱手术导航定位系统 |
-
2017
- 2017-07-28 CN CN201710630811.3A patent/CN107595387B/zh active Active
-
2018
- 2018-07-25 WO PCT/CN2018/096999 patent/WO2019020048A1/zh active Application Filing
- 2018-07-25 JP JP2020504215A patent/JP7162793B2/ja active Active
-
2020
- 2020-01-25 US US16/752,633 patent/US11304680B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000102538A (ja) | 1998-09-29 | 2000-04-11 | Koninkl Philips Electronics Nv | 骨性構造の医用超音波画像の処理方法、並びにコンピュ―タ支援手術のための方法及び装置 |
JP2016540604A (ja) | 2013-12-20 | 2016-12-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 刺入器具を追跡するシステム及び方法 |
WO2016178579A1 (en) | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Erasmus University Medical Center Rotterdam | A spinal navigation method, a spinal navigation system and a computer program product |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107595387B (zh) | 2020-08-07 |
CN107595387A (zh) | 2018-01-19 |
JP2020527087A (ja) | 2020-09-03 |
US11304680B2 (en) | 2022-04-19 |
US20200178937A1 (en) | 2020-06-11 |
WO2019020048A1 (zh) | 2019-01-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7162793B2 (ja) | 超音波拓本技術に基づく脊椎画像生成システム及び脊柱手術用のナビゲーション・位置確認システム | |
Weese et al. | Voxel-based 2-D/3-D registration of fluoroscopy images and CT scans for image-guided surgery | |
US8897514B2 (en) | Imaging method for motion analysis | |
US8891847B2 (en) | Automatic implant detection from image artifacts | |
JP6620252B2 (ja) | 超音波融合撮像システムにおけるプローブ誘導変形の補正 | |
Lang et al. | Multi-modal registration of speckle-tracked freehand 3D ultrasound to CT in the lumbar spine | |
US20220183760A1 (en) | Systems and methods for generating a three-dimensional model of a joint from two-dimensional images | |
WO2006092594A2 (en) | 3d ultrasound registration | |
Hacihaliloglu et al. | Statistical shape model to 3D ultrasound registration for spine interventions using enhanced local phase features | |
Stolka et al. | A 3D-elastography-guided system for laparoscopic partial nephrectomies | |
Chen et al. | Ultrasound guided spine needle insertion | |
CN116492052A (zh) | 一种基于混合现实脊柱三维可视化手术导航系统 | |
ES2959430T3 (es) | Corrección de la deformación | |
CN113469935B (zh) | 一种基于ct图像的髂后上棘自动检测与定位方法 | |
KR101988531B1 (ko) | 증강현실 기술을 이용한 간병변 수술 내비게이션 시스템 및 장기 영상 디스플레이 방법 | |
CN116570370B (zh) | 一种脊柱针刀穿刺导航系统 | |
Behnami et al. | Model-based registration of preprocedure MR and intraprocedure US of the lumbar spine | |
Khallaghi et al. | Biomechanically constrained groupwise statistical shape model to ultrasound registration of the lumbar spine | |
Cresson et al. | Coupling 2D/3D registration method and statistical model to perform 3D reconstruction from partial X-rays images data | |
US11406471B1 (en) | Hand-held stereovision system for image updating in surgery | |
Hohlmann et al. | The interleaved partial active shape model (IPASM) search algorithm–towards 3D ultrasound-based bone surface reconstruction | |
Dandekar et al. | Image registration accuracy with low-dose CT: How low can we go? | |
Penney et al. | Cadaver validation of intensity-based ultrasound to CT registration | |
KR100399051B1 (ko) | 흉부 단순 엑스선 영상에서 늑골의 경계를 자동으로추출하는 방법 | |
KR102367095B1 (ko) | 타겟 뼈의 2d 이미지가 반영된 3d 뼈 모형 제조 방법 및 상기 방법에 따라 제조된 3d 뼈 모형 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200311 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200311 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200311 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200721 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201019 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20201110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210310 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20210310 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20210310 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210325 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210330 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20210528 |
|
C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20210601 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20210706 |
|
C13 | Notice of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13 Effective date: 20220405 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220704 |
|
C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20220809 |
|
C03 | Trial/appeal decision taken |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03 Effective date: 20220906 |
|
C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20220906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220908 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7162793 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |