KR101809291B1 - 화상 분석을 이용한 정형외과적 고정 - Google Patents

화상 분석을 이용한 정형외과적 고정 Download PDF

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Abstract

정형외과적 고정 및 화상 분석의 방법이 제공된다. 고정 장치에 부착되는 제1 및 제2 골 단편의 화상이 촬상된다. 화상에서 식별되는 고정 요소는 화상 장면 매개변수를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 화상에서 식별되는 골 요소는 고정 장치에 대한 제1 및 제2 골 단편의 위치 및/또는 배향의 삼차원 표현을 재구성하도록 화상 장면 매개변수와 함께 사용될 수 있다.

Description

화상 분석을 이용한 정형외과적 고정{ORTHOPEDIC FIXATION WITH IMAGERY ANALYSIS}
본 특허 출원은, 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되며 2010년 5월 19일에 출원된 영국 특허 출원 번호 GB1008281.6인 우선권을 주장한다.
골절 및 골 변형 치료에 사용되는 기술은 골절 부위 양쪽의 골 단편(bone segment)에 외과적으로 장착되는, 고정 프레임 등의 체외 고정기의 사용을 포함한다. 골절 부위에서의 골 단편과 고정기에 대한 한 쌍의 방사선 화상이 촬영된다. 통상적으로, 방사선 화상들은, 직교, 즉 서로에 대해 수직해야 하고 환자의 해부학적 축과 정렬되어야 한다. 이어서 화상으로부터 얻은 정보를 직교 투영 기술로 처리하여, 예컨대 고정기의 조절에 의한 골 단편의 재정렬을 포함할 수 있는 치료 계획의 개발에 사용될 수 있는 고정기와 골 단편의 삼차원 표현을 구성한다.
그러나 골절 부위의 직교 방사선 화상을 얻는 능력은, 외과의의 제어 범위를 벗어나는 요인들, 예컨대 촬영 장치의 조종성, 골절 또는 변형의 해부학적 위치, 및/또는 부러진 수족을 직교 촬영을 위해 배치할 때 환자가 겪는 통증으로 인해 제한될 수 있다. 이런 제한 요인들은 촬영 과정에 부정확성을 초래할 수 있다. 이러한 부정확성으로 인해, 치료 과정 중의 골 단편의 부적절한 정렬, 골 단편 간의 면역 부전 결합, 정렬 보정을 용이하게 하도록 방사선 촬영을 추가로 반복해야할 필여성, 또는 심지어 추가적인 외과적 시술을 해야 할 필요성 등의 바람직하지 못한 결과가 발생할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 정형외과적 고정 방법은 제1 및 제2 골 단편에 고정 장치를 부착하는 단계를 포함한다. 본 방법은 고정 장치에 대한 제1 배향으로부터 고정 장치와 골 단편의 제1 화상을 촬상하는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법은 고정장치에 대한 제1 배향과는 상이한 제2 배향으로부터 고정 장치와 골 단편의 제2 화상을 촬상하는 단계를 추가로 포함한다. 또한, 본 방법은 제1 및 제2 화상에 대한 제1 및 제2 변환 행렬을 각각 계산하는 단계를 추가로 포함한다. 또한, 본 방법은 고정 장치에 대한 제1 및 제2 골 단편의 삼차원 표현을 재구성하기 위해 변환 행렬을 활용하는 단계를 추가로 포함한다.
대안적인 실시예에 따르면, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에는 프로세서에 의해 실행될 때 정형외과적 고정 화상 분석 방법을 수행하는 컴퓨터 판독가능 명령이 저장된다. 본 방법은 고정 장치와 상기 장치에 부착되는 제1 및 제2 골 단편의 제1 및 제2 화상을 이미저(imager)를 통해 촬상하는 단계를 포함한다. 제1 화상은 제1 배향으로부터 촬상되고, 제2 화상은 제1 배향과 상이한 제2 배향으로부터 촬상된다. 본 방법은 복수의 화상 장면(imaging scene) 매개변수를 획득하는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법은 복수의 화상 장면 매개변수에 기초하여 고정 장치에 대한 제1 및 제2 골 단편의 삼차원 표현을 재구성하는 단계를 추가로 포함한다.
전술한 요약 및 본 출원의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명은 첨부 도면과 함께 검토할 때 가장 잘 이해할 수 있다. 화상 분석을 이용한 정형외과적 고정의 방법 및/또는 기술을 예시하기 위한 목적으로, 바람직한 실시예가 도면에 도시되어 있다. 그러나 물론 해당 출원은 도면에 도시된 특정 배열 및/또는 수단에 국한되지는 않는다.
도 1은 실시예에 따른 촬영을 위해 배치되는 고정 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 고정 조립체의 예시적인 촬영 방법의 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 화상 분석 방법을 이용한 예시적인 정형외과적 고정을 도시하는 순서도이다.
편의상, 도면에 도시된 다양한 실시예의 동일하거나 균등한 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되었다. 다음의 설명에서 특정 용어는 제한적인 의미가 아니라 오직 편의를 위해서 사용되었다. 용어 "우측", "좌측", "상부", "저부"는 참조되는 도면에서의 방향을 가리킨다. 용어 "내향", "내향으로", "외향", "외향으로"는 장치 및 해당 장치의 명시된 부품의 기하학적 중심을 향하는 방향 및 해당 중심에서 멀어지는 방향을 가리킨다. 비제한적이도록 의도된 용어는 위에 나열된 용어, 그 변형, 및 의미가 유사한 용어를 포함한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 체조직, 예컨대 제1 및 제2 골 단편(102, 104)은 체조직 간의 결합 또는 기타 치유를 촉진하도록 정렬되고/되거나 배향될 수 있다. 체조직의 정렬 및/또는 배향은 정형외과적 고정기(100) 등의 조절식 고정 장치에 체조직을 연결함으로써 이루어질 수 있다. 정형외과적 고정기는, 환자의 신체 외부에서 유지되지만 예컨대 최소 침습 부착 부재에 의해 각각의 분리된 체조직에 부착되는 복수의 분리형 고정 부재를 포함하는 체외 고정 장치를 포함할 수 있다. 고정 부재들의 서로에 대한 공간적 배치를 조절함으로써, 고정 부재에 부착된 각각의 체조직은, 예컨대 치유 과정 중의 체조직 간의 결합을 촉진하도록 재배향될 수 있고/있거나 다른 방식으로 서로 정렬될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 화상 분석과 조합한 체외 정형외과적 고정기의 사용과 배치 기술은, 체조직에 대한 직접적 계측과 처리가 불가능한 적용례, 체조직에 대한 제한적 또는 최소 침습적 접근이 바람직한 적용례 등에 유리할 수 있다.
고정 부재들은 조절 부재들을 통해 서로 연결될 수 있고, 조절 부재들은 고정 부재들의 서로에 대한 공간적 재배치를 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 예컨대 도시된 실시예에서, 정형외과적 고정기(100)는 상부 고정 링(106)과 하부 고정 링(108) 형태의 한 쌍의 고정 부재를 포함한다. 고정 링(106, 108)은 동일하게 또는 상이하게 구성될 수 있다. 예컨대 고정 링(106, 108)의 직경은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 마찬가지로 고정 링(106, 108)은 다양한 단면 직경, 두께 등으로 구성될 수 있다. 물론 정형외과적 고정기(100)의 고정 부재는 도시된 상부 및 하부 고정 링(106, 108)에 국한되지 않으며, 정형외과적 고정기(100)는 대안적인 방식으로 구성될 수 있다. 예컨대, 추가 고정 링이 마련되어 고정 링(106 및/또는 108)과 서로 연결될 수 있다. 또한 물론 고정 부재의 기하구조는 링에 국한되지 않으며, 적어도 하나의 고정 부재, 예컨대 모든 고정 부재가 다른 임의의 적절한 기하구조를 사용하여 대안적인 방식으로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 골 단편(102, 104)은 고정 링(106, 108)에 장착될 수 있는 부착 부재에 의해 상부 및 하부 고정 링(106, 108)에 각각 단단하게 고정될 수 있다. 예컨대 도시된 실시예에서는 부착 부재가 부착 봉(rod)(110)과 부착 와이어(112)의 형태로 제공되어 있다.
봉(110)과 와이어(112)는 고정 링(106, 108)에 장착되는 장착 부재(114)에 부착되는 근단부(proximal end)와, 골 단편(102, 104)에 삽입되거나 다른 방식으로 고정되는 대향측 원단부(distal end) 사이에 연장된다. 장착 부재(114)는 예컨대 고정 링에 의해 한정되는 나사식 개구 내에 배치됨으로써, 고정 링(106, 108)의 주연부를 따라 위치하는 소정 지점에서 고정 링(106, 108)에 착탈가능하게 장착될 수 있다. 각각의 고정 링(106, 108)과 관련하여, 장착 부재(114)는 링의 상면에, 링의 하면에, 또는 이들의 임의의 조합으로 장착될 수 있다. 물론, 부착 부재는 도시된 실시예의 구성에 국한되지 않는다. 예컨대 필요에 따라서는 도시된 봉(110)과 와이어(112) 등의 임의의 개수의 부착 부재를 사용하여 각각의 고정 부재에 골 단편을 고정할 수 있다. 또한 부착 부재, 예컨대 봉(110) 및/또는 와이어(112) 중 하나 이상은 장착 부재(114)를 활용하지 않고 그 대신에 고정 링(106, 108)에 바로 장착되도록 구성될 수 있다.
상부 및 하부 고정 링(106, 108)은 적어도 하나, 예컨대 복수의 조절 부재에 의해 서로 연결될 수 있다. 적어도 하나, 예컨대 모든 조절 부재는 서로에 대한 고정 링의 공간적 배치가 조절될 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대 도시된 실시예에서, 상부 및 하부 고정 링(106, 108)은 길이 조절식 버팀대(strut)(116)의 형태로 설치된 복수의 조절 부재에 의해 서로 연결된다. 물론 정형외과적 고정기(100)의 구성은 도시된 실시예의 여섯 개의 버팀대(116)에 국한되지 않으며, 필요에 따라 보다 많거나 적은 버팀대가 사용될 수도 있다.
각각의 길이 조절식 버팀대(116)는 대향하는 상부 및 하부 버팀대 아암(118, 120)을 포함할 수 있다. 각각의 상부 및 하부 버팀대 아암(118, 120)은, 그 근단부가 커플링 부재, 즉 슬리브(122) 내에 배치되고, 그 대향측 원단부는 상부 및 하부 고정 링(106, 108)에 각각 장착되는 유니버설 조인트(124)에 결합되도록 되어 있다. 도시된 실시예의 유니버설 조인트는 상부 및 하부 고정 링(106, 108)의 주연부 둘레에 균일한 간격으로 둘씩 쌍을 이루어 배치되어 있지만, 대안적인 방식으로 필요에 따라 고정 링 상의 다른 임의의 위치에 배치될 수도 있다.
각 버팀대(116)의 상부 및 하부 버팀대 아암(118, 120)의 근단부에는 슬리브(122) 내에 한정되는 상보적 나사산에 의해 수납되도록 구성된 나사산이 한정되어 있어서, 각 버팀대(116)의 상부 및 하부 버팀대 아암(118, 120)의 근단부가 각각의 슬리브(122)에 수납될 때, 슬리브(122)의 회전에 의해 상부 및 하부 버팀대 아암(118, 120)이 슬리브(122) 내에서 병진 이동되고, 따라서 회전 방향에 따라 버팀대(116)가 신장되거나 단축된다. 따라서 각 버팀대(116)의 길이는 나머지 버팀대에 대해 독립적으로 조절될 수 있다. 물론 조절 부재는 도시된 실시예의 길이 조절식 버팀대(116)에 국한되지는 않으며, 조절 부재는 다른 방식으로 예컨대 하나 이상인 대안적 기하구조, 대안적 길이 조절 메커니즘 등을 사용하여 필요에 따라 구성될 수 있다.
길이 조절식 버팀대(116)와, 해당 버팀대를 상부 및 하부 고정 링(106, 108)에 장착하는 수단인 유니버설 조인트(124)는, 정형외과적 고정기(100)가 스튜어트(Stewart) 플랫폼, 보다 구체적으로는 골 신장(distraction osteogenesis) 링 시스템, 헥사포드(hexapod), 또는 테일러 공간 프레임(Taylor spatial frame)으로서 기능할 수 있게 한다. 즉, 버팀대(116)의 길이를 조절함으로써, 상부 및 하부 고정 링(106, 108)의 공간적 배치 및 이에 따른 골 단편(102, 104)의 공간적 배치가 바뀔 수 있다. 예컨대 도시된 실시예에서, 제1 골 단편(102)은 상부 고정 링(106)에 부착되고 제2 골 단편(104)은 하부 고정 링(108)에 부착된다. 물론 상부 및 하부 고정 링(106, 108)에 제1 및 제2 골 단편(102, 104)을 부착하는 방식은 (예컨대 제1 및 제2 골 단편(102, 104)의 중심 길이 방향 축(L1, L2)이 상부 및 하부 고정 링(106, 108)의 각 평면에 실질적으로 수직한) 도시된 실시예에 국한되지 않으며, 외과의는 정형외과적 고정기(100)의 구성시 상부 및 하부 고정 링(106, 108) 내에 제1 및 제2 골 단편(102, 104)을 정렬함에 있어 완전한 융통성을 가지게 된다.
버팀대(116) 중 하나 이상의 길이에 변화를 줌으로써, 상부와 하부 고정 링(106, 108), 및 골 단편(102, 104)은, 치유 과정 중의 결합을 촉진하기 위해 그 각각의 길이 방향 축(L1, L2)이 서로 실질적으로 정렬되도록 또한 그 각각의 골절 단부(103, 105)가 서로 인접하도록 서로에 대해 재배치될 수 있다. 물론 버팀대(116)의 조절은 본 명세서에 설명된 바와 같은 길이 조절에 국한되지 않으며, 버팀대(116)는 필요에 따라 달리 조절될 수 있다. 또한 물론 고정 부재의 위치 조절은 길이 조절식 버팀대(116)의 길이를 조절하는 것에 국한되지 않으며, 고정 부재의 서로에 대한 배치는 예컨대 고정 장치에 연결되는 조절 부재의 유형 및/또는 개수에 따라 다른 방식으로 조절될 수 있다.
정형외과적 고정기(100) 등의 정형외과적 고정 장치의 고정 부재의 재배치는 체조직 내에서의 각상(angulation)의 변위, 병진, 회전, 또는 이들의 조합을 보정하는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 기술을 활용하는 정형외과적 고정기(100) 등의 고정 장치는 다수의 이런 변위 결함을 개별적으로 또는 동시에 보정할 수 있다. 그러나 물론 고정 장치는 도시된 정형외과적 고정기(100)에 국한되지 않으며, 고정 장치는 필요에 따라 다른 방식으로 구성될 수 있다. 예컨대 고정 장치는 추가 고정 부재, 대안적 기하구조를 취하는 고정 부재, 보다 많거나 적은 조절 부재, 다른 방식으로 구성된 조절 부재, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
이제, 도 2와 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 화상 분석 과정 또는 방법을 사용하는 예시적인 정형외과적 고정이 도시된다. 화상 분석 방법(300)에 의한 예시적인 정형외과적 고정을 수행하기 위한 단계는 도 3의 순서도에 도시되어 있다. 단계 302에서는, 제1 및 제2 골 단편(102, 104) 등의 체조직이 상술한 정형외과적 고정기(100) 등의 적절한 고정 장치에 연결될 수 있다.
단계 304에서는, 골 단편(102, 104)에 고정되는 정형외과적 고정기(100)와 관련하여, 고정기(100)와 골 단편(102, 104)에 대한 적어도 하나, 예컨대 복수의 화상이 촬영된다. 화상은 동일하거나 상이한 촬영 기술들을 사용하여 촬상될 수 있다. 예컨대 화상은 x-레이 촬영, 컴퓨터 단층촬영, 자기공명 촬영, 초음파, 적외선 촬영, 사진 촬영, 투시촬영, 가시 스펙트럼 촬영, 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 획득될 수 있다.
화상들은, 서로에 대해 그리고 고정기(100)와 골 단편(102, 104)에 대해 임의의 위치 및/또는 배향으로부터 촬상될 수 있다. 즉, 촬상된 화상들이 서로에 대해 직교하거나 환자의 해부학적 축과 정렬될 필요가 없어서, 외과의는 이미저(130)를 배치함에 있어 거의 완전한 융통성을 갖게 된다. 바람직하게는 화상(126, 128)은 상이한 방향 또는 배향으로부터 촬상되고 따라서 서로 중첩되지 않는다. 예컨대 도시된 실시예에서는, 한 쌍의 화상(126, 128)의 화상 평면이 서로에 대해 수직하지 않는다. 즉, 화상(126, 128)의 화상 평면 간의 각도(α)가 90도가 아니어서, 화상(126, 128)은 서로에 대해 직교하지 않는다. 추가적인 화상 촬상이 본 방법의 정확도를 높일 수 있지만, 바람직하게는 적어도 두 개의 화상이 촬영된다.
화상(126, 128)은 하나 이상의 촬영원, 또는 이미저, 예컨대 x-레이 이미저(130) 및/또는 대응하는 화상 촬상 장치(127, 129)를 사용하여 촬상될 수 있다. 화상(126, 128)은 재배치 가능한 단일의 x-레이 이미저(130)에 의해 촬상되는 x-레이 화상일 수 있거나, 별개로 배치된 이미저(130)에 의해 촬상될 수도 있다. 바람직하게는 아래에서 보다 상세히 설명되는 삼차원 공간의 공간 원점(135)에 대한 화상 촬상 장치(127, 129) 및/또는 이미저(130)의 위치는 알려질 수 있다. 이미저(130)는 외과의의 제어 하에서 수동으로, 또는 예컨대 소프트웨어 지원 이미저에 의해 자동으로, 또는 이들 방식을 조합하여 배치되고/되거나 배향될 수 있다.
단계 306에서는, 고정기(100), 골 단편(102, 104), 이미저(들)(130), 및 화상 촬상 장치(127, 129)와 관련된 화상 장면 매개변수가 획득된다. 화상 장면 매개변수는 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 고정기(100)에서의 골 단편(102, 104)의 배치의 삼차원 표현을 구성하는 데 사용될 수 있다. 화상 장면 매개변수 중 하나 이상이 알려져 있을 수 있다. 알려지지 않는 화상 장면 매개변수는 예컨대 x-레이 화상(126, 128)의 이차원 공간에서의 고정 요소의 위치 표현을 고정기(100)의 기하구조 상의 이들 요소의 삼차원 위치와 수학적으로 비교함으로써 획득될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 화상 장면 매개변수는 핀 홀 또는 원근 카메라 모델을 사용하여 산출될 수 있다. 예컨대 화상 장면 매개변수는 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 행렬 대수를 사용하여 계수적으로 측정될 수 있다.
화상 장면 매개변수는, 화상 화소 배율, 화상 화소 종횡비, 화상 센서 왜곡(skew) 인자, 화상 크기, 초점거리, 촬영원의 위치 및 배향, (각각의 이미저(130)에 가장 가까운 각각의 화상(126, 128) 평면 내의 점으로서 정의되는) 주점(principle point)의 위치, 고정기(100)의 요소의 위치 및 배향, 각각의 화상 수신기의 위치 및 배향, 및 촬영원의 렌즈의 위치 및 배향을 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다.
바람직한 실시예에서, 적어도 일부, 예컨대 모든 화상 장면 매개변수는 화상(126, 128)의 이차원 공간에서의 고정기(100)의 특정 구성요소, 또는 고정 요소의 표현 위치를 실제의 삼차원 공간에서의 동일한 고정 요소의 대응하는 위치와 비교함으로써 획득될 수 있다. 고정 요소는 정형외과적 고정기(100)의 구성요소를 포함하며, 바람직하게는 화상(126, 128)에서 식별하기 쉬운 구성요소이다. 점, 선, 원추, 또는 이들의 임의의 조합이 고정 요소의 각각의 기하구조를 기술하는 데 사용될 수 있다. 예컨대 비교에 사용되는 고정 요소의 표현은 길이 조절식 버팀대(116) 중 하나 이상의 중심선, 유니버설 조인트(124)의 중심점, 장착 부재(114)의 중심점 등을 포함할 수 있다.
고정 요소는 고정기(100)의 상술한 구성요소와 구분되는 표지자(marker) 요소를 포함할 수 있다. 표지자 요소는 고정기(100)의 구성요소의 사용을 보완하거나, 대신하여 비교에 사용될 수 있다. 표지자 요소는 촬영에 앞서 고정기(100)의 구성요소의 특정 위치에 장착될 수 있거나, 고정기(100)의 구성요소 내에 내장될 수 있거나, 또는 이들 방식의 조합을 취할 수 있다. 표지자 요소는 고정기(100)의 다른 구성요소의 시인성과 비교할 때 화상(126, 128) 내에서의 시인성이 강화되도록 구성될 수 있다. 예컨대 표지자 요소는 방사선 비투과성 재료 등의 상이한 재료로 구성될 수 있거나, 화상(126, 128) 내의 고정기(100)의 다른 구성요소와 쉽게 구분되는 기하구조로 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 표지자 요소는 고정기(100) 상에서의 그 각각의 위치에 대응하는 지정된 기하구조를 가질 수 있다.
단계 306A에서는, 고정 요소가 비교에 사용되도록 식별될 수 있다. 고정 요소의 식별과 그 각각의 위치의 결정은 외과의에 의해, 또는 소프트웨어의 도움을 받아, 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다.
화상(126, 128)의 이차원 공간에서의 고정 요소의 위치가 화상(126, 128)의 촬영 평면 내에 한정되는 국부적 원점(local origin)(125)을 기준으로 결정될 수 있다. 국부적 원점(125)은 화상(126, 128)에서의 고정 요소의 위치를 결정하기 위한 "영점(zero point)"으로서의 역할을 한다. 고정 요소의 위치는 각각의 국부적 원점(125)에 대한 그 각각의 x와 y 좌표에 의해 정해질 수 있다. 각각의 화상 내의 국부적 원점(125)의 위치는 그것이 화상의 평면 내에 있는 한 임의적일 수 있다. 통상적으로, 원점은 화상의 중심이나 화상의 모서리, 예컨대 하부 좌측 모서리에 위치할 수 있다. 물론 국부적 원점의 위치는 도시된 국부적 원점(125)에 국한되지 않으며, 이를 대신하여 국부적 원점(125)은 임의의 다른 위치에 정해질 수 있다. 물론, 국부적 원점(125)의 위치는 외과의에 의해, 또는 소프트웨어의 도움을 받아, 또는 이들의 조합에 의해 지정될 수도 있다.
단계 306B에서는, 각각의 변환 행렬(P)이 각각의 화상(126, 128)에 대하여 계산될 수 있다. 변환 행렬은, 실제의 삼차원 공간에서의 하나 이상의 각각의 고정 요소의 위치 좌표를 각각의 화상(126, 128)의 이차원 공간에서의 고정 요소(들)의 대응하는 위치 좌표에 매핑하는 데 활용될 수 있다. 물론 동일한 고정 요소(들)는 두 화상(126, 128)의 비교에 사용될 필요가 없다. 예컨대 화상(126)과 연관된 변환 행렬을 구성하는 데 사용되는 고정 요소는 화상(128)과 연관된 변환 행렬을 구성하는 데 사용되는 고정 요소와 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 물론, 변환 행렬의 계산에 사용되는 고정 요소의 개수를 늘리면 방법의 정확도를 높일 수 있다. 다음의 식은 이런 연산을 나타낸다.
Figure 112012092110077-pct00001
기호 x와 y는 국부적 원점(125)에 대한, 화상(126, 128)의 이차원 공간에서의 고정 요소의 위치 좌표를 나타낸다. 기호 X, Y, 및 Z는 공간 원점(135)에 대한, 실제의 삼차원 공간에서의 고정 요소의 대응하는 위치 좌표를 나타낸다. 도시된 실시예에서는, 상부 고정기 링(106)의 상면에 의해 한정되는 평면의 중심에 대응하는 점이 공간 원점(135)으로서 지정되었다. 도시된 행렬(P)은 가로로 적어도 네 개의 요소와 세로로 적어도 세 개의 요소일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 행렬(P)의 요소는 다음 행렬 식을 풀어서 계산될 수 있다.
Figure 112012092110077-pct00002
벡터(p)는 행렬(P)의 값을 나타내는 열한 개의 요소를 포함할 수 있다. 다음 식은 벡터(p)와 행렬(P)의 요소 배열을 나타낸다.
Figure 112012092110077-pct00003
Figure 112012092110077-pct00004
바람직한 실시예에서, 행렬(P)의 열두 번째 요소(p12)는, 1인 숫자 값으로 설정될 수 있다. 행렬(A, B)는 고정 요소의 이차원 및 삼차원 정보를 사용하여 조립될 수 있다. 각각의 고정 요소를 나타내는 모든 점을 대상으로, 2 행의 행렬(A, B)이 구성될 수 있다. 다음 식은 고정 요소의 모든 점(예컨대 각각의 유니버설 조인트(124)의 중심점)마다 행렬(A, B)에 추가되는 2 행의 값을 나타낸다.
Figure 112012092110077-pct00005
기호 X, Y, 및 Z는, 공간 원점(135)을 기준으로, 실제의 삼차원 공간에서의 고정 요소의 점의 위치 좌표값을 나타내고, 기호 x 및 y는, 국부적 원점(125)을 기준으로, 각각의 화상(126, 128)의 이차원 공간에서의 대응하는 고정 요소의 점의 위치 좌표값을 나타낸다.
각각의 고정 요소를 나타내는 모든 선을 대상으로, 행렬(A, B) 중 2 행이 구성될 수 있다. 다음의 식은 고정 요소의 모든 선(예컨대 각각의 길이 조절식 버팀대(116)의 중심선)마다 행렬(A, B)에 추가되는 2 행의 값을 나타낸다.
Figure 112012092110077-pct00006
기호 X, Y 및 Z는, 공간 원점(135)을 기준으로, 실제 삼차원 공간에서의 고정 요소의 선에 속하는 점의 위치 좌표값을 나타낸다. 기호 dX, dY 및 dZ는 실제 삼차원 공간의 선의 기울기값(gradient value)을 나타낸다. 기호 a, b 및 c는 각각의 화상(126, 128)의 이차원 공간의 선을 한정하는 상수를 나타낸다. 예컨대 a, b 및 c는 각각의 화상(126, 128)의 선에 속하는 두 점을 사용하여 계산될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 해당 선이, b의 값이 0인 수직선이 아닌 한, b의 값은 1로 가정된다. 각각의 화상 좌표(x, y)에 대한 상수 a, b 및 c의 상관관계는 다음 식으로 표현된다.
Figure 112012092110077-pct00007
수학식 2는 여섯 개 이상의 고정 요소, 예컨대 길이 조절식 버팀대(116)를 사용하여 과도 제약될 수 있다. 물론 행렬(P)을 얻기 위해, 모든 고정 요소가 화상(126, 128) 중 하나에 가시화되어야 할 필요는 없다. 또한 물론 상술한 화상 장면 매개변수 중 하나 이상이 알려져 있는 경우에, 알려진 매개변수는 수학식 2를 제약하도록 요구되는 고정 요소의 최소 개수를 저감하는 데 사용될 수 있다. 예컨대 이런 정보는 DICOM 이미지 헤더의 최신 촬영 시스템으로부터 얻을 수 있다. 바람직하게는, 특이값 분해(singular value decomposition) 또는 최소자승법이 벡터(p)의 값에 대한 수학식 2를 푸는 데 사용될 수 있다.
단계 306C에서는, 변환 행렬이 화상 장면 매개변수로 분해될 수 있다. 다음 식은 행렬 P를 행렬 E 및 I와 관련짓는 데 사용될 수 있다.
Figure 112012092110077-pct00008
물론 행렬 P를 분해할 때는 추가적인 용어가 도입될 수 있다. 예컨대 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되는 것으로, "A Versatile Camera Calibration Technique for High-Accuracy 3D Machine Vision Metrology Using of-the-shelf TV Cameras and Lenses" (IEEE Journal of Robotics & Automation, RA-3, No. 4, 323-344, August 1987)에 설명된 Tsai의 방법이 방사상 왜곡의 경우에 화상(126, 128)을 보정하는 데 사용될 수 있다.
행렬 E 및 I는 화상 장면 매개변수를 포함한다. 다음 식은 행렬 I의 구성을 나타낸다.
Figure 112012092110077-pct00009
기호 sx와 sy는 화상 좌표 배율(예컨대 화소 배율)의 값을 나타낸다. 초점거리를 나타내는 기호 f는 각각의 촬영원(130)과 대응 화상(126, 128)의 평면 간의 최단 거리의 값에 대응한다. 기호 tx와 ty는 각각의 화상(126, 128)의 국부적 원점(125)에 대한 주점의 좌표를 나타낸다. 다음 식은 행렬 E의 구성을 나타낸다.
Figure 112012092110077-pct00010
기호 ox, oy, oz는 실제 삼차원 공간에서의 고정기(100) 위치의 값을 나타낸다. 기호 r1 내지 r9는 고정기(100)의 배향을 가리킨다. 이들 값은 다음 식으로 표현되는 삼차원 회전 행렬 R로 조립될 수 있다.
Figure 112012092110077-pct00011
그 전체 내용이 본 명세서에 원용되는 것으로, "Introductory Techniques of 3-D Computer Vision", Prentice Hall, 1998, or the method of Hartley, as described in "Euclidian Reconstruction from Uncalibrated Views" (Applications of Invariance in Computer Vision, pages 237-256, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 1994)에 설명된 Hartly의 방법이 행렬 E 및/또는 I의 값을 얻는 데 사용될 수 있다. 행렬 E 및 I의 결과 값을 활용하여, 고정기(100)와 골 단편(102, 104)의 완전한 삼차원 화상 장면을 재구성할 수 있다.
예컨대 도 2는 x-레이 화상(126, 128)으로부터 재구성되는 예시적인 삼차원 화상 장면을 도시한다. 도시된 실시예에서, x-레이는 x-레이 이미저(130)로부터 방출된다. 물론 x-레이 이미저(130)는 상술한 바와 같이 동일한 이미저일 수도 있고 상이한 이미저일 수도 있다. 이미저(130)로부터 방출되는 x-레이는 대응하는 촬영 장치에 의해 수광되고, 따라서 화상(126, 128)의 촬상이 이루어진다. 바람직하게는 국부적 원점(125)에 대한 이미저(130)의 배치는 알려져 있다.
단계 308에서는, 화상(126, 128)과 화상 장면 매개변수가 삼차원 공간에서의 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향을 획득하는 데 사용될 수 있다. 획득된 위치 및/또는 배향 정보는 환자를 위한 치료 계획을 개발하기 위해, 예컨대 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 골 단편(102, 104) 간의 결합을 촉진하도록, 골절된 제1 및 제2 골 단편(102, 104)의 배향 및/또는 위치를 변경하는 데 사용될 수 있다. 물론, 본 명세서에서 설명되는 화상 분석을 이용한 정형외과적 고정의 방법과 기술은 부러진 뼈를 재배치하는 용도에 국한되지 않으며, 화상 분석에 의한 정형외과적 고정은 필요에 따라 다른 유형의 고정 시술, 예컨대 골의 신장, 해부학적 결함의 보정 등에 사용될 수 있다.
단계 308A에서는, 골 단편(102, 104)의 특정 부분(예컨대 해부학적 특징부)의 표현을 포함하는 골 요소가 식별될 수 있고, 화상(126, 128) 내에서의 골 요소의 위치가 결정될 수 있다. 바람직하게는 골 요소의 위치는 화상(126, 128)의 각각의 국부적 원점(125)을 기준으로 결정된다. 골 요소의 식별과 그 각각의 위치의 결정은, 외과의에 의해, 또는 소프트웨어의 지원을 통해, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 수행될 수 있다.
골 요소는 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향의 삼차원 표현을 구성하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는 골 요소는 화상(126, 128) 내에서 식별하기가 쉽다. 점, 선, 원추, 또는 이들의 임의의 조합은 골 요소의 각각의 기하구조를 기술하는 데 사용될 수 있다. 예컨대 도시된 실시예에서는 골 단편(102, 104)의 골절된 단부(103, 105)를 각각 나타내는 점(134, 136)이 화상(126, 128) 내의 골 요소로서 식별된다.
골 요소는 촬영에 앞서 골 단편(102, 104) 내에 이식되는 표지자 요소를 추가로 포함할 수 있다. 표지자 요소는 화상(124, 126)으로 식별되는 상술한 골 요소를 보완하거나 대체하는 데 사용될 수 있다. 표지자 요소는 골 단편(102, 104)의 해부학적 특징부의 시인성과 비교할 때 화상(126, 128) 내에서의 시인성이 강화되도록 구성될 수 있다. 예컨대 표지자 요소는 방사선 비투과성 재료로 구성될 수 있거나, 쉽게 구별할 수 있는 기하구조로 구성될 수 있다.
단계 308B에서는, 골 단편(102, 104)의 삼차원 표현(200)이 재구성될 수 있다. 삼차원 표현은 대응하는 고정기(100)의 표현과 함께 구성될 수 있다. 도시된 실시예에서는, 레이 라인(ray line)(138, 140 및 142, 144) 등의 레이 라인 쌍이 골 요소의 점(134, 136)에 대해 각각 구성될 수 있다. 각각의 레이 라인은 각각의 이미저(130)에 의해 화상(126, 128) 중 하나에 골 요소를 연결한다. 각각의 레이 라인 쌍은 점(146, 148) 등의 공통 교차점에 대해 분석될 수 있다. 공통 교차점(146, 148)은 골 단편(102, 104)의 삼차원 표현에서의 골 요소 점(134, 136)의 각각의 위치를 나타낸다. 물론, 예컨대, 두 개를 초과하는 화상이 촬상된 경우에는, 레이 라인의 한 쌍을 초과하는, 예컨대, 복수의 쌍이 구성될 수 있다. 특정 세트의 레이 라인이 서로 교차하지 않는 경우에, 해당 세트의 모든 레이 라인에 가장 가까운 점이 공통 교차점으로 사용될 수 있다.
골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향은 공통 교차점, 예컨대 점(146, 148)을 사용하여 정량되거나 측정될 수 있다. 예컨대 골 단편(102, 104)의 중심선을 나타내는 선이 구성되어 환자의 해부학적 축과 비교될 수 있다. 또한, 골 단편(102, 104)의 골절된 단부(103, 105) 간의 거리가 정량화될 수 있다. 해당 기술 또는 유사한 기술을 사용하여 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향이 결정될 수 있다.
단계 310에서는, 삼차원 표현(200)이 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향에 대한 바람직한 변경, 예컨대 골 단편(102, 104) 간의 결합을 촉진하도록 골 단편(102, 104)이 서로에 대해 재배치될 수 있는 방식을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 도시된 실시예에서는, 축(L1, L2)이 정렬되도록 제2 골 단편(104)의 각상을 변경하고 골 단편(102, 104)의 골절 단부(103, 105)가 서로 인접하도록 제2 골 단편의 위치를 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게는, 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향에 대한 바람직한 변경의 결정은 외과의에 의해 수행된다. 예시적인 실시예에서는, 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향에 대한 바람직한 변경을 결정하는 데 일조하도록, 제1 및 제2 골 단편(102, 104)의 길이 방향 축(L1, L2)을 나타내는 선이 삼차원 표현에 생성될 수 있다. 골 단편의 위치 및/또는 배향에 대한 바람직한 변경의 결정에 있어서, 외과의는 골 단편(102, 104)의 바람직한 위치 및/또는 배향을 결정하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램 등의 소프트웨어의 도움을 받을 수 있다. 바람직하게는, 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향에 대한 바람직한 변경은 공간 원점(135)을 기준으로 정해진다.
일단 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향에 대한 바람직한 변경이 결정되면, 위치 및/또는 배향의 변화를 가져오는 치료 계획이 결정될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향에 대한 바람직한 변경은 연속적으로 작은 변화를 주면서 점진적으로 이루어질 수 있다. 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향은, 예컨대 길이 조절식 버팀대(116) 중 하나 이상을 신장하거나 단축하여 상부 및 하부 고정기 링(106, 108)의 서로에 대한 위치 및/또는 배향을 변경함으로써 변경될 수 있다.
단계 312에서는, 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향에 대한 바람직한 변경을 가능하게 할 수 있는 고정기(100)의 기하구조에 대한 필요한 변경(즉, 고정기(100)의 위치 및/또는 배향)이 상술한 행렬 대수를 이용하여 계산될 수 있다. 예컨대 제1 골 단편(102)에 대한 제2 골 단편(104)의 필요한 재배치 및/또는 재배향은 상부 고정기 링(106)에 대한 하부 고정기 링(108)의 위치 및/또는 배향의 변경으로 변환될 수 있다. 고정기의 기하구조에 대한 필요한 변경은 정형외과적 고정기(100)에 지정된 고정기 원점(145)을 기준으로 하여 표현될 수 있다. 물론 고정기 원점(145)은 예시된 실시예에서 도시한 바와 같이 공간 원점(135)과 일치할 필요는 없다.
단계 314에서는, 치료 계획이 실행될 수 있으며, 즉, 골 단편(102, 104)의 위치 및/또는 배향이 고정기(100)의 기하구조를 변경함으로써 바뀔 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 명세서에 설명되고 도 3에 도시된 방법의 단계 중 하나 이상은 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 펌웨어 또는 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되도록 컴퓨터 판독가능 매체에 통합되는 다른 형태의 컴퓨터 판독가능 명령에 의해 수행될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예는 컴퓨터 판독가능 저장 매체와 컴퓨터 판독가능 통신 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 예는 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 레지스터, 캐시 메모리, 반도체 기억 장치, 내부 하드 디스크와 착탈식 디스크 등의 자기 매체, 광 자기 매체, 및 CD-ROM 디스크와 디브이디(DVD) 등의 광 매체를 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다. 컴퓨터 판독가능 통신 매체의 예는 유선 또는 무선 연결로 전송되는 전기 신호를 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다.
물론 본 명세서에 설명되는 화상 분석 기술을 이용한 정형외과적 고정은 비직교 화상의 사용을 제공할 뿐만 아니라 중첩 화상, 및 다른 촬영 기술을 사용하여 촬상되는 화상 등을 이용할 수 있도록 해주며, 따라서 기존의 고정 및 화상 기술에 비해 보다 큰 융통성을 외과의에게 제공한다.
또한 물론 정형외과적 고정과 관련하여 본 명세서에서 설명되는 방법과 기술은 다른 용도에도 적용될 수 있다. 예컨대 병렬형 조종기, 스튜어트 플랫폼 등의 재배치가능 기계식 조종 장치에 제1 및 제2 객체가 연결될 수 있다. 조종 장치는 복수의 구성요소로 제조될 수 있다. 제1 및 제2 객체는 서로에 대해 재배치되고/되거나 재정렬되는 임의의 객체일 수 있다. 화상 분석에 의한 정형외과적 고정 방법(300)의 단계와 유사한 단계는 재배치가능 조종 장치에 대하여 제1 및 제2 객체의 삼차원 표현을 재구성하는 데 적용될 수 있다. 제1 및 제2 객체의 삼차원 표현은, 실행시 제1 및 제2 객체를 서로에 대해 재배치할 수 있는 조종 장치의 하나 이상의 기하구조 변경을 결정하도록 재구성되고 사용될 수 있다. 삼차원 표현은 각각의 제1 및 제2 복수의 화상 장면 매개변수와, 제1 화상에서의 적어도 하나의 객체의 요소의 위치와, 제2 화상에서의 적어도 하나의 객체의 요소의 위치를 이용하여 재구성될 수 있다.
화상 분석 기술을 이용한 정형외과적 고정이 바람직한 실시예 및/또는 바람직한 방법을 참조하여 본 명세서에 설명되긴 했지만, 본 명세서에 사용되는 용어는 제한을 위한 용어가 아니라 설명과 예시를 위한 용어이며, 해당 개시의 범위는 이들 특정 항목에 국한되는 것이 아니라 본 명세서에 설명된 화상 분석 기술을 이용한 정형외과적 고정의 모든 구조, 방법, 및/또는 용법에까지 미치는 것으로 이해되어야 한다. 당업자라면 본 명세서의 교시를 통해, 본 명세서에서 설명되는 화상 분석을 이용한 정형외과적 고정에 대한 다수의 변경을 가할 수 있으며, 예컨대 첨부되는 특허청구범위에 개진되는 해당 개시의 범위와 사상을 벗어나지 않고 변화가 이루어질 수 있다.

Claims (40)

  1. 삼차원 표현 재구성 방법이며,
    고정 장치에 대한 제1 배향으로부터 고정 장치 및 제1 및 제2 골 단편의 제1 화상을 촬상하는 단계와,
    고정 장치에 대한 제1 배향과 상이한 제2 배향으로부터 고정 장치 및 제1 및 제2 골 단편의 제2 화상을 촬상하는 단계와,
    제1 및 제2 화상에 대한 제1 및 제2 변환 행렬을 각각 계산하는 단계와,
    고정 장치에 대한 제1 및 제2 골 단편의 상기 삼차원 표현을 재구성하기 위해 변환 행렬을 활용하는 단계를 포함하는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정 장치는,
    제1 골 단편에 부착되는 제1 고정 요소와,
    제2 골 단편에 부착되는 제2 고정 요소와,
    제2 고정 요소에 제1 고정 요소를 연결하는 복수의 조절 부재를 포함하는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 배향은 서로에 대해 직교하지 않는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  4. 제1항에 있어서, 고정 장치는 체외 고정 장치를 포함하는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  5. 제4항에 있어서, 체외 고정 장치는 골신장 링 시스템, 헥사포드, 또는 테일러 공간 프레임을 포함하는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 추가 화상이 촬상되고, 각각의 변환 행렬이 적어도 하나의 추가 화상 각각에 대해 계산되는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 고정 장치는 적어도 하나의 고정 요소를 포함하며, 제1 변환 행렬은 제1 화상에서의 적어도 하나의 고정 요소 중 선택된 제1 고정 요소의 위치와, 삼차원 공간에서의 선택된 제1 고정 요소의 대응하는 위치의 비교에 기초하여 계산되고, 제2 변환 행렬은 제2 화상에서의 적어도 하나의 고정 요소 중 선택된 제2 고정 요소의 위치와, 삼차원 공간에서의 선택된 제2 고정 요소의 대응하는 위치의 비교에 기초하여 계산되는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  8. 제7항에 있어서, 제1 및 제2 변환 행렬은 각각의 제1 및 제2 복수의 화상 장면 매개변수로 분해되는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  9. 제7항에 있어서, 적어도 하나의 고정 요소는 제1 및 제2 화상에서 식별되는 고정 장치의 단일의 구성요소를 포함하는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  10. 제7항에 있어서, 선택된 제1 고정 요소는 고정 장치의 제1 구성요소에 대응하고, 제2 고정 요소는 제1 구성요소와 상이한 고정 장치의 제2 구성요소에 대응하는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  11. 제7항에 있어서, 적어도 하나의 고정 요소는 방사선 비투과성 표지자 요소를 포함하는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  12. 제7항에 있어서, 적어도 하나의 고정 요소는 점, 선, 또는 원추에 의해 표현되는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  13. 제8항에 있어서, 삼차원 표현은 각각의 제1 및 제2 복수의 화상 장면 매개변수와, 제1 화상에서의 골 요소의 위치와, 제2 화상에서의 골 요소의 위치를 이용하여 재구성되는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 골 요소는 제1 및 제2 골 단편의 해부학적 특징부를 포함하는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  15. 제8항에 있어서, 삼차원 표현은 각각의 제1 및 제2 복수의 화상 장면 매개변수와, 제1 화상에서의 복수의 골 요소의 각각의 위치와, 제2 화상에서의 복수의 골 요소의 각각의 위치를 이용하여 재구성되는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  16. 제15항에 있어서, 복수의 골 요소 각각은 제1 골 단편의 적어도 하나의 해부학적 특징부와, 제2 골 단편의 적어도 하나의 해부학적 특징부를 포함하는, 삼차원 표현 재구성 방법.
  17. 프로세서에 의해 실행될 때 정형외과적 고정 화상 분석 방법을 수행하는 컴퓨터 판독가능 명령을 저장한 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 방법은,
    고정 장치와, 상기 고정 장치에 부착되는 제1 및 제2 골 단편의 제1 및 제2 화상을 이미저를 통해 촬상하는 단계로서, 제1 화상이 제1 배향으로부터 촬상되고 제2 화상이 제1 배향과는 상이한 제2 배향으로부터 촬상되는 단계와,
    복수의 화상 장면 매개변수를 획득하는 단계와,
    복수의 화상 장면 매개변수에 기초하여 고정 장치에 대한 제1 및 제2 골 단편의 삼차원 표현을 재구성하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  18. 제17항에 있어서, 제1 및 제2 화상은 서로에 대해 직교하지 않는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  19. 제17항에 있어서, 상기 방법은 제1 및 제2 화상에서의 복수의 고정 요소의 각각의 위치를 식별하는 단계를 추가로 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  20. 제19항에 있어서, 제1 및 제2 화상에 대응하는 제1 및 제2 변환 행렬은 각각 복수의 고정 요소의 식별된 위치를 활용하여 구성되는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  21. 제20항에 있어서, 복수의 화상 장면 매개변수는 제1 및 제2 변환 행렬을 분해함으로써 획득되는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  22. 제20항에 있어서, 상기 방법은 제1 및 제2 화상에서 복수의 골 요소의 각각의 위치를 식별하는 단계를 추가로 포함하며, 골 요소는 제1 및 제2 골 단편의 해부학적 특징부를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  23. 제22항에 있어서, 삼차원 표현은 복수의 골 요소의 각각의 위치에 기초하여 추가로 재구성되는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  24. 제1 및 제2 객체에 조종 장치를 부착하는 단계와,
    제1 배향으로부터 조종 장치 및 객체의 제1 화상을 촬상하는 단계와,
    제2 배향으로부터 조종 장치 및 객체의 제2 화상을 촬상하는 단계와,
    제1 및 제2 화상에서 복수의 조종 장치 구성요소의 각각의 표현을 식별하는 단계와,
    제1 및 제2 화상에 대한 제1 및 제2 변환 행렬을 각각 계산하기 위해 각각의 표현의 위치를 활용하는 단계와,
    제1 및 제2 변환 행렬을 각각의 제1 및 제2 복수의 화상 장면 매개변수로 분해하는 단계와,
    조종 장치에 대한 제1 및 제2 객체의 삼차원 표현을 재구성하는 단계와,
    조종 장치를 대상으로 기하구조 변경을 계산하는 단계로서, 상기 기하구조 변경은 제1 및 제2 객체의 서로에 대한 재배치를 나타내는 기하구조 변경 계산 단계와,
    제1 및 제2 객체를 서로에 대해 재배치하기 위해 기하구조 변경을 실행하는 단계를 포함하는, 객체 조종 방법.
  25. 제24항에 있어서, 삼차원 표현은 각각의 제1 및 제2 복수의 화상 장면 매개변수와, 제1 화상에서의 적어도 하나의 객체의 요소의 위치와, 제2 화상에서의 적어도 하나의 객체의 요소의 위치를 이용하여 재구성되는 객체 조종 방법.
  26. 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 정형외과적 고정 화상 분석 방법을 수행하는 컴퓨터 판독가능 명령을 저장한 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 방법은,
    고정 장치 및 고정 장치에 부착된 제1 및 제2 골 단편의 제1 및 제2 이차원 화상을 획득하는 단계로서, 제1 화상은 제1 배향으로부터 촬상되고, 제2 화상은 제1 배향과는 상이한 제2 배향으로부터 촬상되는, 제1 및 제2 이차원 화상 획득 단계;
    제1 및 제2 이차원 화상의 복수의 고정 요소의 식별된 각각의 위치와 삼차원 공간의 복수의 고정 요소의 대응하는 위치의 비교에 기초하여 화상 장면 매개변수를 얻는 단계로서, 제1 및 제2 이차원 화상의 복수의 고정 요소의 각각의 위치를 식별하는 단계; 복수의 고정 요소의 식별된 각각의 위치를 이용하여 각각 제1 및 제2 이차원 화상에 대응하는 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계, 및 변환 행렬을 화상 장면 매개변수로 분해하는 단계를 포함하는, 화상 장면 매개변수를 얻는 단계; 및
    화상 장면 매개변수에 기초하여 고정 장치에 대한 제1 및 제2 골 단편의 삼차원 표현을 재구성하는 단계
    를 포함하는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  27. 제26항에 있어서, 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계는 복수의 고정 요소 중 하나 이상을 표현하는 하나 이상의 선에 기초하여 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계를 포함하는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  28. 제27항에 있어서, 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계는 하나 이상의 선에 기초하여 행렬의 행을 구성하는 단계를 포함하는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  29. 제27항에 있어서, 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계는 하나 이상의 선 각각에 대한 지점 값과 기울기 값에 기초하여 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계를 포함하는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  30. 제27항에 있어서, 하나 이상의 선은 하나 이상의 버팀대의 중심선을 표현하는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  31. 제26항에 있어서, 제1 및 제2 배향은 서로에 대하여 직교하지 않는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  32. 제26항에 있어서, 복수의 고정 요소는 고정 장치의 구성요소를 포함하는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  33. 제26항에 있어서, 상기 방법은 고정 장치에 대한 기하구조 변경을 계산하는 단계를 더 포함하고, 기하구조 변경은 제1 및 제2 골 단편을 서로에 대하여 재배치하는 것을 표현하고, 기하구조 변경은 제1 및 제2 골 단편을 서로에 대하여 재배치하도록 실행되는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  34. 정형외과적 고정 화상 분석 방법으로서,
    고정 장치 및 고정 장치에 부착된 제1 및 제2 골 단편의 제1 및 제2 이차원 화상을 하나 이상의 이미저를 통해 촬상하는 단계로서, 제1 화상은 제1 배향으로부터 촬상되고, 제2 화상은 제1 배향과는 상이한 제2 배향으로부터 촬상되는, 제1 및 제2 이차원 화상 촬상 단계;
    제1 및 제2 이차원 화상의 복수의 고정 요소의 식별된 각각의 위치와 삼차원 공간의 복수의 고정 요소의 대응하는 위치의 비교에 기초하여 화상 장면 매개변수를 얻는 단계로서, 제1 및 제2 이차원 화상의 복수의 고정 요소의 각각의 위치를 식별하는 단계; 복수의 고정 요소의 식별된 각각의 위치를 이용하여 각각 제1 및 제2 이차원 화상에 대응하는 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계, 및 변환 행렬을 화상 장면 매개변수로 분해하는 단계를 포함하는, 화상 장면 매개변수를 얻는 단계; 및
    화상 장면 매개변수에 기초하여 고정 장치에 대한 제1 및 제2 골 단편의 삼차원 표현을 재구성하는 단계
    를 포함하는, 정형외과적 고정 화상 분석 방법.
  35. 제34항에 있어서, 복수의 고정 요소 중 하나 이상을 표현하는 하나 이상의 선에 기초하여 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계를 포함하는, 정형외과적 고정 화상 분석 방법.
  36. 제35항에 있어서, 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계는 하나 이상의 선에 기초하여 행렬의 행을 구성하는 단계를 포함하는, 정형외과적 고정 화상 분석 방법.
  37. 제35항에 있어서, 하나 이상의 선 각각에 대한 지점 값과 기울기 값에 기초하여 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계를 포함하는, 정형외과적 고정 화상 분석 방법.
  38. 제34항에 있어서, 복수의 고정 요소는 고정 장치의 구성요소를 포함하는, 정형외과적 고정 화상 분석 방법.
  39. 제34항에 있어서, 고정 장치에 대한 기하구조 변경을 계산하는 단계를 더 포함하고, 기하구조 변경은 제1 및 제2 골 단편을 서로에 대하여 재배치하는 것을 표현하고, 기하구조 변경은 제1 및 제2 골 단편을 서로에 대하여 재배치하도록 실행되는, 정형외과적 고정 화상 분석 방법.
  40. 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 정형외과적 고정 화상 분석 방법을 수행하는 컴퓨터 판독가능 명령을 저장한 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 방법은,
    고정 장치 및 고정 장치에 부착된 제1 및 제2 골 단편의 제1 및 제2 이차원 화상을 하나 이상의 이미저를 통해 촬상하는 단계로서, 제1 화상은 제1 배향으로부터 촬상되고, 제2 화상은 제1 배향과는 상이한 제2 배향으로부터 촬상되는, 제1 및 제2 이차원 화상 촬상 단계;
    제1 및 제2 이차원 화상의 복수의 고정 요소의 식별된 각각의 위치와 삼차원 공간의 복수의 고정 요소의 대응하는 위치의 비교에 기초하여 화상 장면 매개변수를 얻는 단계로서, 제1 및 제2 이차원 화상의 복수의 고정 요소의 각각의 위치를 식별하는 단계; 복수의 고정 요소의 식별된 각각의 위치를 이용하여 각각 제1 및 제2 이차원 화상에 대응하는 제1 및 제2 변환 행렬을 구성하는 단계, 및 변환 행렬을 화상 장면 매개변수로 분해하는 단계를 포함하는, 화상 장면 매개변수를 얻는 단계; 및
    화상 장면 매개변수에 기초하여 고정 장치에 대한 제1 및 제2 골 단편의 삼차원 표현을 재구성하는 단계
    를 포함하는, 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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