JP7165668B2 - 1種または複数の患者特異的脊椎インプラントを開発するためのシステム - Google Patents
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Description
複数のコンピューターにより実行可能な命令を記憶するように構成された1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置;および1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置と通信し、複数のコンピューターにより実行可能な命令を実行し、システムに、
患者の脊椎の1つまたは複数の医用画像にアクセスすること;
1つまたは複数の医用画像に基づいて、
目的の脊椎分節に沿った1つまたは複数の基準点を特定すること;および
特定した1つまたは複数の基準点の周りで1つまたは複数の医用画像の1つまたは複数の部分を回転させて、患者の脊椎の所望の手術出力弯曲を得ること、
を含む、目的の脊椎分節への脊椎ロッドの埋め込みをシミュレートすること;
脊椎ロッドの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドの、直径および弯曲を含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
決定した1つまたは複数の患者特異的脊椎ロッドの埋め込みの寸法に少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドを作製または選択するための、脊椎ロッド製造または選択装置に使用するための脊椎ロッド製造またはデータ選択命令を生成すること;
1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節の前方長手方向靱帯の長さおよび目的の脊椎分節の後方長手方向靱帯の長さを決定すること;
1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節の前方弯曲部の長さおよび目的の脊椎分節の後方弯曲部の長さを決定すること;
1つまたは複数の医用画像に基づいて、
後方弯曲部が、後方長手方向靱帯の長さに実質的に一致するまたはそれを超えない長さまで、1つまたは複数のケージのそれぞれの後方高さを増大させること;および
前方長手方向靱帯より短い前方弯曲部の長さを維持している間に、1つまたは複数のケージのそれぞれの脊柱前湾を増大させること、
をさらに含む、目的の脊椎分節内の1つまたは複数の椎間腔への1つまたは複数のケージの埋め込みをシミュレートすること;
1つまたは複数のケージの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの、後方高さおよび前方高さを含む1つまたは複数の寸法を決定すること;および
1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの決定した1つまたは複数の寸法に少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の椎間腔用の1つまたは複数の患者特異的ケージを製造または選択するためのケージ製造または選択装置により使用するための、ケージ製造またはデータ選択命令を生成すること、
を実施させるように構成された1つまたは複数のハードウェアコンピュータープロセッサー、を含み、
目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドは、生成した脊椎ロッド製造またはデータ選択命令に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲の脊椎ロッドから作製または選択され、1つまたは複数の椎間腔用の1つまたは複数の患者特異的ケージは、生成したケージ製造またはデータ選択命令に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のケージから作製または選択される。
1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節内の各椎骨に対し、矢状面上のスクリュー挿入軸投影長さおよび椎体幅を決定すること;
目的の脊椎分節内の各椎骨に対する、所定の脊椎解剖学的データ、文献、または外科医の好みに少なくとも部分的に基づいて、スクリューが取り付けられるように構成される端板を基準にした埋め込みスクリューの想定または所定角形成、横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、スクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率、および椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率を決定すること;
矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、決定した椎体幅、横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、およびスクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の長さを生成すること;
矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、決定した椎体幅、および椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の直径を生成すること;および
決定した1つまたは複数の所望長さおよび所望直径に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のスクリューから、1つまたは複数の患者特異的スクリューを作製または選択するためのスクリュー製造または選択装置により使用するための、スクリュー製造またはデータ選択命令を生成させること、をさらに実施させる。
システムは、
1つまたは複数の医用画像を解析して、UIL、LIL、患者の年齢、骨盤形態術前値、骨盤傾斜術前値、腰部前弯術前値、胸部後弯術前値、または矢状面垂直軸術前値を含む、患者の脊椎に関連する1つまたは複数の術前変数を決定すること;および
予測モデルの適用に少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の術後変数の予測値を生成することであって、予測モデルが、
1人または複数の以前の患者および1人または複数の以前の患者に採用された脊椎手術戦略から収集したデータを含む、電子データベースのデータセットにアクセスすること;
脊椎手術領域知識に基づいて、データセットを1つまたは複数のカテゴリーに分類すること;
データを第1のサブカテゴリーに規格化すること;
第1のサブカテゴリー中のデータに対するモデルアルゴリズムを選択すること;
第1のサブカテゴリーから第1セットの入力値をモデルアルゴリズムに入力して、第1のサブカテゴリーからの第1セットの出力値に基づいて予測モデルを訓練すること;
第2のサブカテゴリーからの第2セットの入力値を訓練した予測モデルに入力し、第2のサブカテゴリーからの第2セットの出力値で訓練した予測モデルにより生成された結果を比較すること;および
実施のために訓練した予測モデルを保存すること、
により生成される、予測値を生成すること、
により1つまたは複数の術後パラメーターの予測値を生成することをさらに実施させ、
術後パラメーターは、骨盤傾斜、腰部前弯、胸部後弯、または矢状面垂直軸の内の1つまたは複数を含む。
複数のコンピューターにより実行可能な命令を記憶するように構成された1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置;および
1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置と通信し、複数のコンピューターにより実行可能な命令を実行し、システムに、
患者の脊椎の1つまたは複数の医用画像にアクセスすること;
1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節の前方長手方向靱帯の長さおよび目的の脊椎分節の後方長手方向靱帯の長さを決定すること;
1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節の前方弯曲部の長さおよび目的の脊椎分節の後方弯曲部の長さを決定すること;
1つまたは複数の医用画像に基づいて、
後方弯曲部が、後方長手方向靱帯の長さに実質的に一致するまたはそれを超えない長さまで、1つまたは複数のケージのそれぞれの後方高さを増大させること;および
前方長手方向靱帯より短い前方弯曲部の長さを維持している間に、1つまたは複数のケージのそれぞれの脊柱前湾を増大させること、
をさらに含む、目的の脊椎分節内の1つまたは複数の椎間腔への1つまたは複数のケージの埋め込みをシミュレートすること;
1つまたは複数のケージの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの、後方高さおよび前方高さを含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの決定した1つまたは複数の寸法に少なくとも部分的に基づいて、生成したケージ製造またはデータ選択命令に、少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のケージから作製または選択される、1つまたは複数の椎間腔用の1つまたは複数の患者特異的ケージを製造または選択するためのケージ製造または選択装置により使用するための、ケージ製造またはデータ選択命令を生成すること、
1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節内の各椎骨に対し、矢状面上のスクリュー挿入軸投影長さおよび椎体幅を決定すること;
目的の脊椎分節内の各椎骨に対する、所定の脊椎解剖学的データ、文献、または外科医の好みに少なくとも部分的に基づいて、スクリューが取り付けられるように構成される端板を基準にした埋め込みスクリューの想定または所定角形成、横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、スクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率、および椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率を決定すること;
矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、決定した椎体幅、横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、およびスクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の長さを生成すること;
矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、決定した椎体幅、および椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の直径を生成すること;および
決定した1つまたは複数の所望長さおよび所望直径に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のスクリューから、1つまたは複数の患者特異的スクリューを作製または選択するためのスクリュー製造または選択装置により使用するための、スクリュー製造またはデータ選択命令を生成させること、
を実施させるように構成された1つまたは複数のハードウェアコンピュータープロセッサーを含む。
1つまたは複数の医用画像に基づいて、
目的の脊椎分節に沿った1つまたは複数の基準点を特定すること;および
特定した1つまたは複数の基準点の周りで1つまたは複数の医用画像の1つまたは複数の部分を回転させて、患者の脊椎の所望の手術出力弯曲を得ること、
をさらに含む、目的の脊椎分節への脊椎ロッドの埋め込みをシミュレートすること;
脊椎ロッドの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドの、直径および弯曲を含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
決定した1つまたは複数の患者特異的脊椎ロッドの寸法に少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドを作製または選択するための、脊椎ロッド製造または選択装置に使用するための脊椎ロッド製造またはデータ選択命令を生成すること、
をさらに実施させ、
目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドは、生成した脊椎ロッド製造またはデータ選択命令に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲の脊椎ロッドから作製または選択される。
システムは、
1つまたは複数の医用画像を解析して、UIL、LIL、患者の年齢、骨盤形態術前値、骨盤傾斜術前値、腰部前弯術前値、胸部後弯術前値、または矢状面垂直軸術前値を含む、患者の脊椎に関連する1つまたは複数の術前変数を決定すること;および
予測モデルの適用に少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の術後変数の予測値を生成することであって、予測モデルが、
1人または複数の以前の患者および1人または複数の以前の患者に採用された脊椎手術戦略から収集したデータを含む、電子データベースのデータセットにアクセスすること;
脊椎手術領域知識に基づいて、データセットを1つまたは複数のカテゴリーに分類すること;
データを第1のサブカテゴリーに規格化すること;
第1のサブカテゴリー中のデータに対するモデルアルゴリズムを選択すること;
第1のサブカテゴリーから第1セットの入力値をモデルアルゴリズムに入力して、第1のサブカテゴリーからの第1セットの出力値に基づいて予測モデルを訓練すること;
第2のサブカテゴリーからの第2セットの入力値を訓練した予測モデルに入力し、第2のサブカテゴリーからの第2セットの出力値で訓練した予測モデルにより生成された結果を比較すること;および
実施のために訓練した予測モデルを保存すること、により生成される、予測値を生成すること、
により1つまたは複数の術後パラメーターの予測値を生成することをさらに実施させ、
術後パラメーターは、骨盤傾斜、腰部前弯、胸部後弯、または矢状面垂直軸の内の1つまたは複数を含む。
複数のコンピューターにより実行可能な命令を記憶するように構成された1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置;および
1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置と通信し、複数のコンピューターにより実行可能な命令を実行し、システムに、
患者の脊椎の1つまたは複数の医用画像にアクセスすること;
1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節の1つまたは複数の椎間板のそれぞれの高さを決定すること;
目的の脊椎分節の1つまたは複数の椎間板のそれぞれに対し、目的の脊椎分節の総椎間板高さのパーセンテージとして椎間板高さおよび/または目的の脊椎分節の総椎間板角形成のパーセンテージとして椎間板角形成を決定すること;
目的の脊椎分節の1つまたは複数の椎間板のそれぞれの決定した椎間板高さパーセンテージおよび/または決定した椎間板角形成パーセンテージを、1つまたは複数の対応する無症候性集団の椎間板の所定の椎間板高さパーセンテージおよび/または所定の椎間板角形成パーセンテージと比較することにより分析することであって、1つまたは複数の対応する無症候性集団の椎間板の所定の椎間板高さパーセンテージおよび/または所定の椎間板角形成パーセンテージが定期的におよび/または継続的に更新される、分析すること;
1つまたは複数の医用画像に基づいて、目的の脊椎分節の1つまたは複数の椎間板のそれぞれの決定した椎間板高さパーセンテージおよび/または決定した椎間板角形成パーセンテージの、1つまたは複数の対応する無症候性集団の椎間板の所定の椎間板高さパーセンテージおよび/または所定の椎間板角形成パーセンテージとの比較に、少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数のケージの目的の脊椎分節内の1つまたは複数の椎間腔への埋め込みをシミュレートすること;
1つまたは複数のケージの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの、後方高さおよび前方高さおよび/または角形成を含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの決定した1つまたは複数の寸法に少なくとも部分的に基づいて、生成したケージ製造またはデータ選択命令に、少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のケージから作製または選択される、1つまたは複数の椎間腔用の1つまたは複数の患者特異的ケージを製造または選択するためのケージ製造または選択装置により使用するための、ケージ製造またはデータ選択命令を生成すること、
1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節内の各椎骨に対し、矢状面上のスクリュー挿入軸投影長さおよび椎体幅を決定すること;
目的の脊椎分節内の各椎骨に対する、所定の脊椎解剖学的データ、文献、または外科医の好みに少なくとも部分的に基づいて、スクリューが取り付けられるように構成される端板を基準にした埋め込みスクリューの想定または所定角形成、横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、スクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率、および椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率を決定すること;
矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、決定した椎体幅、横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、およびスクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の長さを生成すること;
矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、決定した椎体幅、および椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の直径を生成すること;および
決定した1つまたは複数の所望長さおよび所望直径に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のスクリューから、1つまたは複数の患者特異的スクリューを作製または選択するためのスクリュー製造または選択装置により使用するための、スクリュー製造またはデータ選択命令を生成させること、
を実施させるように構成された1つまたは複数のハードウェアコンピュータープロセッサーを含む。
1つまたは複数の医用画像に基づいて、
目的の脊椎分節に沿った1つまたは複数の基準点を特定すること;および
特定した1つまたは複数の基準点の周りで1つまたは複数の医用画像の1つまたは複数の部分を回転させて、患者の脊椎の所望の手術出力弯曲を得ること、
をさらに含む、目的の脊椎分節への脊椎ロッドの埋め込みをシミュレートすること;
脊椎ロッドの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドの、直径および弯曲を含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
決定した1つまたは複数の患者特異的脊椎ロッドの寸法に少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドを作製または選択するための、脊椎ロッド製造または選択装置に使用するための脊椎ロッド製造またはデータ選択命令を生成すること、
をさらに実施させ、
目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドは、生成した脊椎ロッド製造またはデータ選択命令に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲の脊椎ロッドから作製または選択される。
システムは、
1つまたは複数の医用画像を解析して、UIL、LIL、患者の年齢、骨盤形態術前値、骨盤傾斜術前値、腰部前弯術前値、胸部後弯術前値、または矢状面垂直軸術前値を含む、患者の脊椎に関連する1つまたは複数の術前変数を決定すること;および
予測モデルの適用に少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の術後変数の予測値を生成することであって、予測モデルが、
1人または複数の以前の患者および1人または複数の以前の患者に採用された脊椎手術戦略から収集したデータを含む、電子データベースのデータセットにアクセスすること;
脊椎手術領域知識に基づいて、データセットを1つまたは複数のカテゴリーに分類すること;
データを第1のサブカテゴリーに規格化すること;
第1のサブカテゴリー中のデータに対するモデルアルゴリズムを選択すること;
第1のサブカテゴリーから第1セットの入力値をモデルアルゴリズムに入力して、第1のサブカテゴリーからの第1セットの出力値に基づいて予測モデルを訓練すること;
第2のサブカテゴリーからの第2セットの入力値を訓練した予測モデルに入力し、第2のサブカテゴリーからの第2セットの出力値で訓練した予測モデルにより生成された結果を比較すること;および
実施のために訓練した予測モデルを保存すること、
により生成される、予測値を生成すること、
により1つまたは複数の術後パラメーターの予測値を生成することをさらに実施させ、
術後パラメーターは、骨盤傾斜、腰部前弯、胸部後弯、または矢状面垂直軸の内の1つまたは複数を含む。
図1は、患者特異的脊椎治療、手術、および手順を開発するための反復好循環の例示的実施形態の概要を示すフローチャートである。図1に図示されているように、システム、方法、および装置のいくつかの実施形態は、反復好循環を形成できる1つまたは複数の工程を含む。例えば、反復好循環は、次記の内の1つまたは複数を含み得る:(1)画像解析;(2)症例シミュレーション;(3)インプラント作製;(4)症例支援;(5)データ収集;(6)機械学習;および/または(7)予測モデリング。実施形態は、上述の工程の任意のサブセットを含み得る。さらに、反復好循環の1つまたは複数の工程または技術は反復できる。
本明細書で考察したように、特定の実施形態では、システムは、1つまたは複数の患者特異的スクリューおよび/またはケージのためのガイダンスを設計、作製、修正、および/または提供し、脊椎手術の有効性を高めおよび/またはコストを管理するように構成できる。例えば、1つまたは複数の患者特異的スクリューおよび/またはケージは、既存の範囲またはスクリューおよび/またはケージの在庫から選択できる。特に、いくつかの実施形態では、システムは、1つまたは複数の医用画像の解析に少なくとも部分的に基づいて、特定の椎骨および/または椎間腔などの特異的解剖学的位置で特異的な患者のために使用される1つまたは複数のスクリューおよび/またはケージの選択のためのガイダンスを設計、作製、修正、および/または提供するように構成できる。例えば、システムは、特異的椎骨中に挿入するための特異的スクリューおよび/または特異的椎間腔中に挿入するための特異的ケージを設計するように構成できる。
特定の実施形態では、システムは、例えば、症例支援の一部として、ケージ計画および/またはケージ設計を提供するように構成できる。システムは、特定の患者に適合する可能性がある特定のケージを決定し、このような1つまたは複数のケージを推奨するように構成できる。より具体的には、いくつかの実施形態では、システムは、特定の患者の脊椎を過剰伸延させないように保証するおよび/または脊椎をその生理学的能力を超えて矯正しようとしないことを保証する、1つまたは複数の靱帯の長さを決定するおよび/またはそれに注目するように構成できる。より具体的には、ケージ選択では、特定の患者の長手方向靱帯の長さをこえる脊椎の伸ばし過ぎを生じる可能性のあるケージを選択しないことが重要であり得る。したがって、いくつかの実施形態では、システムは、脊柱に沿った直線長さを単純に測定するのではなく、1つまたは複数の長手方向靱帯の1つまたは複数の寸法を測定するように構成される。
いくつかの実施形態では、システムは、1つまたは複数の靱帯長さの測定および設計でのこの靱帯長さの使用において、または患者の脊椎が手術の結果として過剰伸長されていないことを保証するための患者特異的ケージの1つまたは複数の寸法の決定において、前方または後方アプローチを利用するように構成できる。図10Aは、ケージ設計、作製、修正、および/または選択の例示的実施形態を示すフローチャートである。特に、図10Aに示すように、いくつかの実施形態では、システムは、前方アプローチを利用するように構成できる。
いくつかの実施形態では、システムは、患者特異的ケージの1つまたは複数の寸法を設計または決定して、例えば、手術の結果として、患者脊椎が過剰伸長または過剰伸延しないことを保証するために、各椎骨端板の中位により規定される弯曲部を解析するおよび/または別の方法でそれに注目するように構成できる。図11Aは、ケージ設計、作製、修正、および/または選択の例示的実施形態を示すフローチャートである。図11Bは、ケージ設計、作製、修正、および/または選択の例示的実施形態を示す概略図である。特に、図11Aおよび11Bに示すように、いくつかの実施形態では、システムは、中間プレートアプローチを利用するように構成できる。
本明細書で考察したように、特定の実施形態では、システムは、1つまたは複数の患者特異的スクリューの選択のためのガイダンスを設計、作製、修正、および/または提供するように構成できる。これは、製造する必要があり、および/またはストックとして保持する必要があるスクリューの在庫を減らして、実質的にコストを減らすことにより有利である。関連コストは、滅菌コストが減らされるために、さらに低減できる。追加の利点は、より少ないスクリュー、ケージ、および/またはそのセットが各手術のための個別化されたキャディーとして提供されるので、手術時間の低減および外科医およびスタッフのための外科手術の単純化であり得る。
一般的に言って、X線透視法および/またはCTスキャンなどの特定の術中画像化は、脊椎弯曲および/またはその矯正の術中評価のために使用できる。しかし、このような工程は通常、脊椎弯曲の瞬間的な視覚/評価のみを提供する。従って、脊椎弯曲/角形成のライブ追跡を可能として、実質的な外科医に対する支援を与え、それにより、ライブ制御下が必要である場合に外科医が脊椎に対するさらなる矯正を行うことをさらに可能とすることは有利であり得る。同時に、通常の手術と比較して、多くの追加のステップが必要となり得るので、光電子受動的センサーに基づくものなどの特定のライブ追跡装置が、外科医のワークフローを乱す可能性がある
いくつかの実施形態では、システムは、外科手術のための1つまたは複数の予測モデルまたはアルゴリズムを生成するように構成される。特定の実施形態では、1つまたは複数の予測モデルおよび/またはアルゴリズムは、例えば、脊椎の外科手術から生じ得る1つまたは複数の手術パラメーターおよび/または変数を予測するように構成される。いくつかの実施形態では、予測モデルおよび/またはアルゴリズムは、所望の手術結果を達成するための手術計画を生成するように構成される。例えば、本明細書で開示のシステムは、術前患者入力データにアクセスし、脊椎ロッドを患者に埋め込むための手術計画を生成するように構成でき、患者に個別化されて生成される手術計画は、特定の患者に対する最適手術後脊椎弯曲を生成するように構成される。
いくつかの実施形態では、システムは、胸部後弯または骨盤傾斜などの術後パラメーターを決定するための予測モデルを生成するように構成されるコンピューター実装方法を実施するように構成され、コンピューター実装方法は、電子データベースのデータセットへのアクセスを含み、データセットは、患者に関するデータ(例えば、X線像または臨床的情報)および手術戦略(例えば、上部計装椎骨、下部計装椎骨、など)を含む。いくつかの実施形態では、コンピューター実装方法は、パラメーターがモデルの入力でなければならず、そのパラメーターがモデルの出力でなければならないデータセットで定義されるように構成される。例えば、モデルの出力は、システムが予測されるように構成されるパラメーターであり得る。
いくつかの実施形態では、予測モデリングに関連する1つまたは複数の工程または技術を実施するために、システムは、1人または複数の患者から収集できる1つまたは複数の下記データ要素またはパラメーターを受け取る、それにアクセスするおよび/または、それを得るように構成できる。
図16は、患者特異的脊椎治療、手術、および手順を開発するためのシステムの実施形態を示す概略図である。いくつかの実施形態では、メインサーバーシステム1602は、画像解析モジュール1604、症例シミュレーションモジュール1606、術中追跡モジュール1608、データ利用モジュール1610、予測モデリングモジュール1628、計画データベース1612、手術データベース1614、外科医データベース1616、および/または文献データベース1618から構成され得る。メインサーバーシステムは、ネットワーク1620に接続できる。ネットワークは、メインサーバーを、インプラント作製施設システム1626、1つまたは複数の医療施設クライアントシステム1622、および/または1つまたは複数の使用者アクセスポイントシステム1624の内の1つまたは複数と接続できる。
いくつかの実施形態では、システム、工程、本明細書で記載の方法は、図17に示すものなどの、コンピューティングシステムを用いて実施される。例示的コンピューターシステム1702は、1つまたは複数のコンピューティングシステム1720および/または1つまたは複数のデータソース1722と1つまたは複数のネットワーク1718を介して通信している。図17は、コンピューティングシステム1702の一実施形態を示すが、コンピューター1702の部品およびモジュールで提供される機能は、より少ない部品およびモジュールに統合され得る、または追加の部品およびモジュールにさらに分割され得ることは理解されよう。
Claims (20)
- 1種または複数の患者特異的脊椎インプラントを開発するためのシステムであって、
(A)コンピューターにより実行可能な複数の命令を記憶するように構成された1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置;および
(B)前記1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置と通信し、前記コンピューターにより実行可能な複数の命令を実行し、前記システムに、
(a)患者の脊椎の1つまたは複数の医用画像にアクセスすること;
(b)1つまたは複数の医用画像に基づいて、
(I)目的の脊椎分節に沿った1つまたは複数の基準点を特定すること;および
(II)前記特定した1つまたは複数の基準点の周りで前記1つまたは複数の医用画像の1つまたは複数の部分を回転させて、患者の脊椎の所望の手術出力弯曲を得ること、
を含む、目的の脊椎分節への脊椎ロッドの埋め込みをシミュレートすること;
(c)前記脊椎ロッドの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドの、直径および弯曲を含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
(d)前記決定した1つまたは複数の前記患者特異的脊椎ロッドの埋め込みの寸法に少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節用の前記患者特異的脊椎ロッドを作製または選択するための、脊椎ロッド製造または選択装置に使用するための脊椎ロッド製造またはデータ選択命令を生成すること;
(e)前記1つまたは複数の医用画像から、前記目的の脊椎分節の前方長手方向靱帯の長さおよび前記目的の脊椎分節の後方長手方向靱帯の長さを決定すること;
(f)前記1つまたは複数の医用画像から、前記目的の脊椎分節の前方弯曲部の長さおよび前記目的の脊椎分節の後方弯曲部の長さを決定すること;
(g)前記1つまたは複数の医用画像に基づいて、
(I)前記後方弯曲部が、前記後方長手方向靱帯の長さに実質的に一致するまたはそれを超えない長さまで、前記1つまたは複数のケージのそれぞれの後方高さを増大させること;および
(II)前記前方長手方向靱帯より短い前方弯曲部の長さを維持している間に、前記1つまたは複数のケージのそれぞれの脊柱前湾を増大させること、
を含む、前記目的の脊椎分節内の1つまたは複数の椎間腔への1つまたは複数のケージの埋め込みをシミュレートすること;
(h)前記1つまたは複数のケージの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節用の1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの、後方高さおよび前方高さを含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
(i)前記1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの前記決定した1つまたは複数の寸法に少なくとも部分的に基づいて、前記1つまたは複数の椎間腔用の1つまたは複数の患者特異的ケージを製造または選択するためのケージ製造または選択装置により使用するための、ケージ製造またはデータ選択命令を生成すること、
を実施させるように構成された1つまたは複数のハードウェアコンピュータープロセッサー、を含み、
前記目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドは、前記生成した脊椎ロッド製造またはデータ選択命令に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲の脊椎ロッドから作製または選択され、前記1つまたは複数の椎間腔用の1つまたは複数の患者特異的ケージは、前記生成したケージ製造またはデータ選択命令に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のケージから作製または選択される、システム。 - 前記システムが、
(j)前記1つまたは複数の医用画像から、前記目的の脊椎分節内の各椎骨に対し、矢状面上のスクリュー挿入軸投影長さおよび椎体幅を決定すること;
(k)前記目的の脊椎分節内の各椎骨に対する、所定の脊椎解剖学的データ、文献、または外科医の好みに少なくとも部分的に基づいて、前記スクリューが取り付けられるように構成される端板を基準にした埋め込みスクリューの想定または所定角形成、横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、スクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率、および椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率を決定すること;
(l)前記矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、前記決定した椎体幅、前記横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、および前記スクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の長さを生成すること;
(m)前記矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、前記決定した椎体幅、および前記椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の直径を生成すること;および
(n)前記決定した1つまたは複数の所望長さおよび所望直径に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のスクリューから、前記1つまたは複数の患者特異的スクリューを作製または選択するためのスクリュー製造または選択装置により使用するための、スクリュー製造またはデータ選択命令を生成すること、
をさらに実施させる、請求項1に記載のシステム。 - 前記1つまたは複数の患者特異的スクリューの内の少なくとも1つが、1つまたは複数のセンサーを含み、前記1つまたは複数のセンサーが、術中追跡データを得るように構成され、前記術中追跡データが、実質的にリアルタイムの前記患者の脊椎の一部の配向および位置データを含み、前記術中追跡データが、外科手術を支援するように構成される、請求項2に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の患者特異的スクリューが、外科ツールを用いて1つまたは複数の椎骨中に挿入されるように構成され、前記外科ツールが、1つまたは複数のセンサーを含み、前記1つまたは複数のセンサーが、術中追跡データを得るように構成され、前記術中追跡データが、実質的にリアルタイムの前記患者の脊椎の一部の配向および位置データを含み、前記術中追跡データが、外科手術を支援するように構成される、請求項2に記載のシステム。
- 前記脊椎の所望の手術出力弯曲が、1つまたは複数の予測術後パラメーターに少なくとも部分的に基づいて決定され、
前記システムが、
(o)1つまたは複数の医用画像を解析して、UIL、LIL、患者の年齢、骨盤形態術前値、骨盤傾斜術前値、腰部前弯術前値、胸部後弯術前値、または矢状面垂直軸術前値の少なくとも1つを含む、患者の脊椎に関連する1つまたは複数の術前変数を決定すること;および
(p)予測モデルの適用に少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の術後変数の予測値を生成することであって、前記予測モデルが、
(p1)1人または複数の以前の患者および前記1人または複数の以前の患者に採用された脊椎手術戦略から収集したデータを含む、電子データベースのデータセットにアクセスすること;
(p2)脊椎手術領域知識に基づいて、データセットを1つまたは複数のカテゴリーに分類すること;
(p3)前記データを第1のサブカテゴリーに規格化すること;
(p4)前記第1のサブカテゴリー中の前記データに対するモデルアルゴリズムを選択すること;
(p5)前記第1のサブカテゴリーから第1セットの入力値を前記モデルアルゴリズムに入力して、前記第1のサブカテゴリーからの第1セットの出力値に基づいて予測モデルを訓練すること;
(p6)第2のサブカテゴリーからの第2セットの入力値を訓練した予測モデルに入力し、第2のサブカテゴリーからの第2セットの出力値で訓練した予測モデルにより生成された結果を比較すること;および
(p7)実施のために訓練した予測モデルを保存すること、
により生成される、予測値を生成すること、
により1つまたは複数の術後パラメーターの予測値を生成することを実施させ、
前記術後パラメーターが、骨盤傾斜、腰部前弯、胸部後弯、または矢状面垂直軸の内の1つまたは複数を含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記1つまたは複数の脊椎の医用画像が、矢状面X線像、正面X線像、屈曲X線像、伸張X線像、またはMRI像の内の1つまたは複数を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の医用画像が、1つまたは複数の二次元X線像を含み、前記システムが、前記1つまたは複数の二次元X線像を較正し、前記1つまたは複数の二次元X線像に基づいて、三次元合成画像を生成することを実施させる、請求項1に記載のシステム。
- 1種または複数の患者特異的脊椎インプラントを開発するためのシステムであって、
(A)コンピューターにより実行可能な複数の命令を記憶するように構成された1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置;および
(B)前記1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置と通信し、前記コンピューターにより実行可能な複数の命令を実行し、前記システムに、
(a)患者の脊椎の1つまたは複数の医用画像にアクセスすること;
(b)前記1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節の前方長手方向靱帯の長さおよび前記目的の脊椎分節の後方長手方向靱帯の長さを決定すること;
(c)前記1つまたは複数の医用画像から、前記目的の脊椎分節の前方弯曲部の長さおよび前記目的の脊椎分節の後方弯曲部の長さを決定すること;
(d)前記1つまたは複数の医用画像に基づいて、
(I)前記後方弯曲部が、前記後方長手方向靱帯の長さに実質的に一致するまたはそれを超えない長さまで、前記1つまたは複数のケージのそれぞれの後方高さを増大させること;および
(II)前記前方長手方向靱帯より短い前方弯曲部の長さを維持している間に、前記1つまたは複数のケージのそれぞれの脊柱前湾を増大させること、
を含む、前記目的の脊椎分節内の1つまたは複数の椎間腔への1つまたは複数のケージの埋め込みをシミュレートすること;
(e)前記1つまたは複数のケージの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節用の1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの、後方高さおよび前方高さを含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
(f)前記1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの決定した1つまたは複数の寸法に少なくとも部分的に基づいて、生成したケージ製造またはデータ選択命令に、少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のケージから作製または選択される、前記1つまたは複数の椎間腔用の1つまたは複数の患者特異的ケージを製造または選択するためのケージ製造または選択装置により使用するための、ケージ製造またはデータ選択命令を生成すること、
(g)前記1つまたは複数の医用画像から、前記目的の脊椎分節内の各椎骨に対し、矢状面上のスクリュー挿入軸投影長さおよび椎体幅を決定すること;
(h)前記目的の脊椎分節内の各椎骨に対する、所定の脊椎解剖学的データ、文献、または外科医の好みに少なくとも部分的に基づいて、前記スクリューが取り付けられるように構成される端板を基準にした埋め込みスクリューの想定または所定角形成、横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、スクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率、および椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率を決定すること;
(i)前記矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、前記決定した椎体幅、前記横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、および前記スクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の長さを生成すること;
(j)前記矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、前記決定した椎体幅、および前記椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための前記1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の直径を生成すること;および
(k)前記決定した1つまたは複数の所望長さおよび所望直径に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のスクリューから、前記1つまたは複数の患者特異的スクリューを作製または選択するためのスクリュー製造または選択装置により使用するための、スクリュー製造またはデータ選択命令を生成させること、
を実施させるように構成された1つまたは複数のハードウェアコンピュータープロセッサーを含む、システム。 - 前記1つまたは複数の患者特異的スクリューの内の少なくとも1つが、1つまたは複数のセンサーを含み、前記1つまたは複数のセンサーが、術中追跡データを得るように構成され、前記術中追跡データが、実質的にリアルタイムの前記患者の脊椎の一部の配向および位置データを含み、前記術中追跡データが、外科手術を支援するように構成される、請求項8に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の患者特異的スクリューが、外科ツールを用いて1つまたは複数の椎骨中に挿入されるように構成され、前記外科ツールが、1つまたは複数のセンサーを含み、前記1つまたは複数のセンサーが、術中追跡データを得るように構成され、前記術中追跡データが、実質的にリアルタイムの前記患者の脊椎の一部の配向および位置データを含み、前記術中追跡データが、外科手術を支援するように構成される、請求項8に記載のシステム。
- 前記システムが、
(l)前記1つまたは複数の医用画像に基づいて、
(I)前記目的の脊椎分節に沿った1つまたは複数の基準点を特定すること;および
(II)前記特定した1つまたは複数の基準点の周りで前記1つまたは複数の医用画像の1つまたは複数の部分を回転させて、患者の脊椎の所望の手術出力弯曲を得ること、
を含む、前記目的の脊椎分節への脊椎ロッドの埋め込みをシミュレートすること;
(m)前記脊椎ロッドの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドの、直径および弯曲を含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
(n)決定した1つまたは複数の患者特異的脊椎ロッドの寸法に少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドを作製または選択するための、脊椎ロッド製造または選択装置に使用するための脊椎ロッド製造またはデータ選択命令を生成すること、
を実施させ、
前記目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドは、生成した脊椎ロッド製造またはデータ選択命令に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲の脊椎ロッドから作製または選択される、請求項8に記載のシステム。 - 前記脊椎の所望の手術出力弯曲が、1つまたは複数の予測術後パラメーターに少なくとも部分的に基づいて決定され、
前記システムが、
(o)1つまたは複数の医用画像を解析して、UIL、LIL、患者の年齢、骨盤形態術前値、骨盤傾斜術前値、腰部前弯術前値、胸部後弯術前値、または矢状面垂直軸術前値の少なくとも1つを含む、患者の脊椎に関連する1つまたは複数の術前変数を決定すること;および
(p)予測モデルの適用に少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の術後変数の予測値を生成することであって、前記予測モデルが、
(p1)1人または複数の以前の患者および前記1人または複数の以前の患者に採用された脊椎手術戦略から収集したデータを含む、電子データベースのデータセットにアクセスすること;
(p2)脊椎手術領域知識に基づいて、前記データセットを1つまたは複数のカテゴリーに分類すること;
(p3)前記データを第1のサブカテゴリーに規格化すること;
(p4)前記第1のサブカテゴリー中の前記データに対するモデルアルゴリズムを選択すること;
(p5)前記第1のサブカテゴリーから第1セットの入力値を前記モデルアルゴリズムに入力して、前記第1のサブカテゴリーからの第1セットの出力値に基づいて予測モデルを訓練すること;
(p6)前記第2のサブカテゴリーからの第2セットの入力値を訓練した予測モデルに入力し、第2のサブカテゴリーからの第2セットの出力値で前記訓練した予測モデルにより生成された結果を比較すること;および
(p7)実施のために訓練した予測モデルを保存すること、
により生成される、予測値を生成すること、
により1つまたは複数の術後パラメーターの予測値を生成することを実施させ、
前記術後パラメーターが、骨盤傾斜、腰部前弯、胸部後弯、または矢状面垂直軸の内の1つまたは複数を含む、請求項11に記載のシステム。 - 前記1つまたは複数の脊椎の医用画像が、矢状面X線像、正面X線像、屈曲X線像、伸張X線像、またはMRI像の内の1つまたは複数を含む、請求項8に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の医用画像が、1つまたは複数の二次元X線像を含み、前記システムが、前記1つまたは複数の二次元X線像を較正し、前記1つまたは複数の二次元X線像に基づいて、三次元合成画像を生成することを実施させる、請求項8に記載のシステム。
- 1種または複数の患者特異的脊椎インプラントを開発するためのシステムであって、
(A)コンピューターにより実行可能な複数の命令を記憶するように構成された1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置;および
(B)前記1つまたは複数のコンピューター可読記憶装置と通信し、前記コンピューターにより実行可能な複数の命令を実行し、前記システムに、
(a)患者の脊椎の1つまたは複数の医用画像にアクセスすること;
(b)前記1つまたは複数の医用画像から、目的の脊椎分節の1つまたは複数の椎間板のそれぞれの高さを決定すること;
(c)前記目的の脊椎分節の1つまたは複数の椎間板のそれぞれに対し、前記目的の脊椎分節の総椎間板高さのパーセンテージとして椎間板高さおよび/または前記目的の脊椎分節の総椎間板角形成のパーセンテージとして椎間板角形成を決定すること;
(d)前記目的の脊椎分節の1つまたは複数の椎間板のそれぞれの決定した椎間板高さパーセンテージおよび/または決定した椎間板角形成パーセンテージを、1つまたは複数の対応する無症候性集団の椎間板の所定の椎間板高さパーセンテージおよび/または所定の椎間板角形成パーセンテージと比較することにより解析することであって、1つまたは複数の対応する無症候性集団の椎間板の前記所定の椎間板高さパーセンテージおよび/または前記所定の椎間板角形成パーセンテージが定期的におよび/または継続的に更新される、解析すること;
(e)前記1つまたは複数の医用画像に基づいて、前記目的の脊椎分節の1つまたは複数の椎間板のそれぞれの決定した椎間板高さパーセンテージおよび/または決定した椎間板角形成パーセンテージの、1つまたは複数の対応する前記無症候性集団の椎間板の前記所定の椎間板高さパーセンテージおよび/または前記所定の椎間板角形成パーセンテージとの比較に、少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数のケージの前記目的の脊椎分節内の1つまたは複数の椎間腔への埋め込みをシミュレートすること;
(f)前記1つまたは複数のケージの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節用の1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの、後方高さおよび前方高さおよび/または角形成を含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
(g)前記1つまたは複数の患者特異的ケージのそれぞれの決定した1つまたは複数の寸法に少なくとも部分的に基づいて、生成したケージ製造またはデータ選択命令に、少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のケージから作製または選択される、前記1つまたは複数の椎間腔用の1つまたは複数の患者特異的ケージを製造または選択するためのケージ製造または選択装置により使用するための、ケージ製造またはデータ選択命令を生成すること、
(h)前記1つまたは複数の医用画像から、前記目的の脊椎分節内の各椎骨に対し、矢状面上のスクリュー挿入軸投影長さおよび椎体幅を決定すること;
(i)前記目的の脊椎分節内の各椎骨に対する、所定の脊椎解剖学的データ、文献、または外科医の好みに少なくとも部分的に基づいて、前記スクリューが取り付けられるように構成される端板を基準にした埋め込みスクリューの想定または所定角形成、横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の想定または所定角度、スクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率、および椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率を決定すること;
(j)前記矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、前記決定した椎体幅、前記横断面上の椎骨軸と椎弓根軸との間の前記想定または所定角度、および前記スクリュー長さとスクリュー挿入軸長さとの間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の長さを生成すること;
(k)前記矢状面上の決定したスクリュー挿入軸投影長さ、前記決定した椎体幅、および前記椎体幅と椎弓根幅との間の想定または所定比率に、少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節内の各椎骨中に挿入するための前記1つまたは複数の患者特異的スクリューの1つまたは複数の所望の直径を生成すること;および
(l)前記決定した1つまたは複数の所望長さおよび所望直径に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲のスクリューから、前記1つまたは複数の患者特異的スクリューを作製または選択するためのスクリュー製造または選択装置により使用するための、スクリュー製造またはデータ選択命令を生成させること、
を実施させるように構成された1つまたは複数のハードウェアコンピュータープロセッサーを含む、システム。 - 前記1つまたは複数の患者特異的スクリューの内の少なくとも1つが、1つまたは複数のセンサーを含み、前記1つまたは複数のセンサーが、術中追跡データを得るように構成され、前記術中追跡データが、実質的にリアルタイムの前記患者の脊椎の一部の配向および位置データを含み、前記術中追跡データが、外科手術を支援するように構成される、請求項15に記載のシステム。
- 前記システムが、
(m)前記1つまたは複数の医用画像に基づいて、
(I)前記目的の脊椎分節に沿った1つまたは複数の基準点を特定すること;および
(II)前記特定した1つまたは複数の基準点の周りで前記1つまたは複数の医用画像の1つまたは複数の部分を回転させて、前記患者の脊椎の所望の手術出力弯曲を得ること、
を含む、前記目的の脊椎分節への脊椎ロッドの埋め込みをシミュレートすること;
(n)前記脊椎ロッドの埋め込みのシミュレーションに少なくとも部分的に基づいて、前記目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドの、直径および弯曲を含む1つまたは複数の寸法を決定すること;
(o)決定した1つまたは複数の患者特異的脊椎ロッドの寸法に少なくとも部分的に基づいて、目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドを作製または選択するための、脊椎ロッド製造または選択装置に使用するための脊椎ロッド製造またはデータ選択命令を生成すること、
を実施させ、
前記目的の脊椎分節用の患者特異的脊椎ロッドは、生成した脊椎ロッド製造またはデータ選択命令に少なくとも部分的に基づいて、既存の範囲の脊椎ロッドから作製または選択される、請求項15に記載のシステム。 - 前記脊椎の所望の手術出力弯曲が、1つまたは複数の予測術後パラメーターに少なくとも部分的に基づいて決定され、前記システムは、
(p)1つまたは複数の医用画像を解析して、UIL、LIL、患者の年齢、骨盤形態術前値、骨盤傾斜術前値、腰部前弯術前値、胸部後弯術前値、または矢状面垂直軸術前値を含む、患者の脊椎に関連する1つまたは複数の術前変数を決定すること;および
(q)予測モデルの適用に少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の術後変数の予測値を生成することであって、前記予測モデルが、
(q1)1人または複数の以前の患者および前記1人または複数の以前の患者に採用された脊椎手術戦略から収集したデータを含む、電子データベースのデータセットにアクセスすること;
(q2)脊椎手術領域知識に基づいて、前記データセットを1つまたは複数のカテゴリーに分類すること;
(q3)前記データを第1のサブカテゴリーに規格化すること;
(q4)前記第1のサブカテゴリー中の前記データに対するモデルアルゴリズムを選択すること;
(q5)前記第1のサブカテゴリーから第1セットの入力値を前記モデルアルゴリズムに入力して、前記第1のサブカテゴリーからの第1セットの出力値に基づいて予測モデルを訓練すること;
(q6)前記第2のサブカテゴリーからの第2セットの入力値を訓練した予測モデルに入力し、第2のサブカテゴリーからの第2セットの出力値で前記訓練した予測モデルにより生成された結果を比較すること;および
(q7)実施のために訓練した予測モデルを保存すること、
により生成される、予測値を生成すること、
により1つまたは複数の術後パラメーターの予測値を生成することを実施させ、
前記術後パラメーターが、骨盤傾斜、腰部前弯、胸部後弯、または矢状面垂直軸の内の1つまたは複数を含む、請求項17に記載のシステム。 - 前記1つまたは複数の脊椎の医用画像が、矢状面X線像、正面X線像、屈曲X線像、伸張X線像、またはMRI像の内の1つまたは複数を含む、請求項15に記載のシステム。
- 前記1つまたは複数の医用画像が、1つまたは複数の二次元X線像を含み、前記システムが、前記1つまたは複数の二次元X線像を較正し、前記1つまたは複数の二次元X線像に基づいて、三次元合成画像を生成することを実施させる、請求項15に記載のシステム。
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