KR20190005177A - 영상을 기반으로 하는 탐색을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20190005177A
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패트릭 에이. 헬름
앤드류 조스텍
제임스 더스틴 듀켓
스티븐 엘. 하르트만
로버트 테이츠만
데이비드 이. 마흐트
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메드트로닉 내비게이션, 인코퍼레이티드
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Abstract

적절한 피검체에서 수행될 수 있는 처치를 위한 시스템 및 방법. 처치는 적절한 작업 물을 조립하거나 기체, 자동 프레임 등과 같은 작업물에 부재를 설치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 피검체와 무관하게 일반적으로 상기 처치는 효과가 있는 선택된 결과를 가질 수 있다. 효과적인 결과는 장치의 바람직한 배치일 수도 있다. 이 시스템 및 방법은 효과적인 결과를 확인하기 위해 사용될 수 있다.

Description

영상을 기반으로 하는 탐색을 위한 방법 및 장치
본 발명은 처치를 수행하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 예를 들어, 피검체에 대하여 외과적 처치를 수행하는 동안 환자의 영상을 통합하는 시스템에 관한 것이다.
본문은 본 발명과 관련된 배경 정보를 제공하기 위해 반드시 선행 기술일 필요는 없다.
피검체의 영상은 처치 이전 및 수술 전 또는 수술 후 또는 처치 후에 획득될 수도 있다. 예를 들면, 환자의 영상 데이터를 획득할 수 있고, 획득된 영상 데이터에 기초하여 피검체의 3-차원 모델을 생성할 수 있다. 3-차원 모델은 임플란트(임플란트가 피검체 내에 위치될 경우)를 선택하고, 진입 지점을 결정하고, 및/또는 처치 및 이식 및 기타 선택된 계획 특징들을 수행하기 위한 궤적을 결정하는 것을 포함하여, 피검체에 대하여 처치를 계획하는 것과 같은 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 또한, 계획은 심장 시스템(예: 심장 동기화 시스템)을 위한 리드 전극 또는 뇌 자극 시스템을 위한 리드와 같은 선택된 임플란트의 배치를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 영상 데이터가 연질 조직 및/또는 경질 조직에서 처치를 수행하는 동안 새롭게 획득되는 것이 이해된다. 다양한 처치는 또한 경질 및 연질 조직 모두에서 처치를 수행할 것을 요구할 수도 있다.
그 다음, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 선택된 계획을 검증하고 및/또는 임플란트의 최종 위치를 결정하기 위해 도움을 주기 위해 사용될 수 있다. 임플란트의 추적되는 정보와 함께 임플란트의 미리 결정된 다양한 모델은 임플란트의 최종 위치를 결정하기 위해 처치 시 또는 처치 후 영상 데이터를 분석할 시에 도움을 주기 위해 사용될 수 있다. 또한, 특히 영상을 탐색(navigation) 또는 검사하는 시스템을 사용함으로써 절차적으로 획득되는 영상 데이터와 같은 초기 영상 데이터를 획득한 후 피검체의 영상 데이터를 획득하기 위한 영상화 시스템의 위치 설정을 결정할 수 있다.
본문은 개시의 일반적인 요약을 제공하는 것으로 전체 범위 또는 그의 모든 특징의 포괄적인 개시가 아니다.
임플란트의 위치를 확인 또는 결정하기 위해 사용될 수 있는 시스템 및/또는 방법이 개시된다. 외과적 처치와 같은 처치 동안, 임플란트 또는 부재를 피검체 속에 위치시킬 수 있다. 처치가 진행되는 동안 일정 시간 후 또는 처치가 완료된 후(예: 임플란트 또는 임플란트 시스템의 일부가 배치된 후) 피검체의 영상을 얻을 수 있다. 임플란트의 배치를 확인하는 것을 돕기 위해, 미리 형성된 모델(예: 컴퓨터 지원 또는 보조 설계(CAD) 모델)은 이식되는 부재의 결정된 위치에서 획득되는 영상 데이터에 겹치거나 중첩될 수 있다. 겹치는 영상은 계획된 처치의 완료를 잘 확인하기 위해 사용될 수 있다.
영상화 시스템은 처치 시작 전에, 처치 중에, 그리고 처치의 적어도 일부가 완료된 후에 사람 환자와 같은 피검체의 영상을 획득하기 위해 사용될 수 있다. 처치를 시작하기 전에 피검체의 획득된 영상을 사용하여 처치의 궤도를 선택하고 임플란트를 선택하는 등의 처치 계획을 지원하기 위해 사용될 수도 있다. 처치 중에 획득되는 영상은 임플란트의 초기 절개 및/또는 부분 배치 후 획득되는 영상 및 사전 결정된 계획에 따라 처치가 진행되고 있음을 보증하기 위해 획득되는 영상을 포함할 수도 있다. 이 처치는 절개를 통한 임플란트의 삽입 및 절개를 형성하는 것을 포함하는 임플란트의 이식을 포함할 수 있다.
임플란트의 적절한 또는 선택된 배치를 확인하기 위해 처치가 완료된 후에도 영상을 얻을 수 있다. 처치를 시작하기 전에 계획대로 처치가 완료되었음을 확인하기 위해 처치 후 영상을 사용할 수도 있다. 계획된 처치는 초기 영상 데이터를 기반으로 할 수도 있다. 또한, 사용자가 처치 후 영상을 사용하여 처치 후 단계가 유용한 것인지 또는 필요한 것인지를 결정할 수 있다.
임플란트는 뼈 임플란트(boney implants), 연질 조직 임플란트(soft tissue implants) 등을 포함할 수 있음을 당업자는 이해한다. 뼈 임플란트는 의료용 나사못 또는 관절 교체 부분과 같은 임플란트를 포함할 수도 있다. 연질 조직 임플란트는 심박 조율 리드(lead) 또는 심뇌 자극 리드와 같은 리드의 스텐트(stent) 또는 배치를 포함할 수도 있다. 또한, 처치는 절삭 처치 또는 연질 조직 절제 처치를 포함할 수도 있다.
다른 적용 가능성 영역은 본 명세서에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 이 요약의 설명 및 특정 예는 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
본 명세서에서 설명되는 도면은 선택된 실시 예만을 도해하기 위한 것으로 모든 가능한 구현 예가 아니며 본 개시의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 선택적인 영상화 시스템 및 탐색 시스템을 포함하는 수술 현장의 환경도이며;
도 2는 환자 속에 임플란트를 수행하고 배치를 확인하기 위한 절차를 도해하는 흐름도이며;
도 3 내지 도 5는 다양한 시각에서의 환자의 척추 영상 데이터를 도해하며;
도 6은 임플란트를 환자 내부에 삽입하기 위한 기구의 개략도이며;
도 7은 영상 데이터와 그 영상 데이터 위에 플란트의 아이콘이 중첩되는 표시 장치의 도면이며;
도 8은 환자에 상대한 다양한 위치에서의 영상화 장치의 개략도이며;
도 9는 도 8에 도해되는 다양한 위치에서 획득되는 영상 데이터에 기초한 영상의 개략도이며; 그리고
도 10은 영상 데이터에 기초한 임플란트의 도해되는 위치의 스크린 샷이다.
대응하는 참조 번호는 도면의 여러 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 다양한 처치를 위해 사용될 수 있는 탐색 시스템(10)의 개요를 도해하는 도면이다. 탐색 시스템(10)은 환자(14)와 같은 피검체에 대하여 임플란트 또는 기구(본원에서 논의되는 바와 같이)와 같은 품목의 위치를 추적하기 위해 사용될 수 있다. 탐색 시스템(10)은 가이드 와이어, 관절 경 시스템, 정형 외과 임플란트, 척추 임플란트, 심뇌 자극(DBS) 리드, 심장 보조 리드, 절개 도구 등을 포함하여, 임의 유형의 기구, 임플란트 또는 전달 시스템을 탐색하기 위해 사용될 수도 있음을 주목해야 한다. 또한 기구는 신체의 모든 영역을 탐색하거나 매핑하기 위해 사용될 수도 있다. 탐색 시스템(10) 및 다양한 추적 제품은 일반적으로 최소 침습성 또는 개방 처치와 같은 임의의 적절한 처치에서 사용될 수도 있다.
탐색 시스템(10)은 환자(14)의 수술 전, 수술 중 또는 수술 후, 또는 실시간 영상 데이터를 획득하기 위해 사용되는 영상화 시스템(12)과 인터페이스할 수 있다. 당업자는 임의의 적절한 피검체가 영상화될 수 있고 임의의 적절한 처치가 피검체에 대하여 수행될 수도 있음을 이해할 것이다. 피검체는 사람 환자일 수도 있으며, 이 처치는 장치(예: 나사못, 리드, 등)의 삽입과 같은 외과적 처치일 수도 있다.
도 1에 예시적으로 도해되는 영상화 시스템(12)은 미국 콜로라도 루이스빌에 사업장을 갖는 Medtronic Navigation, Inc.가 팔고 있는 O-arm® 영상화 장치를 포함한다. 영상화 장치(12)는 영상 포착부(22)를 둘러싸는 일반적으로 환형의 갠트리 하우징(gantry housing)(20)을 가질 수도 있다. 영상 포착부(22)는 갠트리 하우징(20) 내에서 서로로부터 일반적으로 또는 실질적으로 가능한 180°에 위치되는 X-레이 소스 또는 방출부(26) 및 X-레이 수신 또는 영상 수신부(28)를 포함할 수도 있다. 다양한 실시 예에서, X-레이 소스 또는 방출부(26) 및 X-레이 수신 또는 영상 수신부(28)는 대체로 환형의 갠트리 하우징(20) 내의 트랙(도해 생략)에 상대하는 회전자(도해되지 않음) 상에 장착될 수도 있다. 영상 포착부(22)는 영상 획득 중에 360도 회전하도록 동작할 수 있다. 영상 포착부(22)는 중심 지점 또는 축을 중심으로 회전할 수 있어, 환자(14)의 영상 데이터를 다수의 방향 또는 다중 평면으로부터 획득할 수 있게 한다. 영상화 시스템(12)은 Nos. 7,188,998; 7,108,421; 7,106,825; 7,001,045; 및 6,940,941에 개시된 것들을 포함할 수 있으며; 이들 모두는 본원에 참고로 병합된다. 그러나, 영상화 시스템(12)은 또한 환자(14)의 3-차원 영상을 생성할 수 있는 C-arm 투시 영상화 시스템, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 영상화 시스템 등을 포함하여 다른 영상화 시스템을 포함하거나 또는 그것으로 대체될 수도 있다.
영상부(22)의 위치는 영상화 장치(12)의 다른 부분에 대하여 정확하게 알 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 영상 포착부(22)의 위치에 상대하는 정확한 지식은 영상 포착부(22)의 위치 및 추적되는 환자(14) 피검체에 상대한 영상 데이터를 결정하기 위한 추적 시스템(29)과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 환자 추적 장치(48)는 환자(14)를 추적하기 위해 환자(14) 상에 배치될 수도 있다.
추적 시스템(29)은 탐색 시스템(10)과 연관되거나 포함되는 다양한 부분을 포함할 수 있다. 추적 시스템(29)은 또한 광학 위치 설정기(40) 및/또는 전자기(electromagnetic: EM) 위치 설정기(42)를 포함할 수 있는 EM 추적 시스템을 포함하는 광학 추적 시스템을 포함하는 복수 종류의 추적 시스템을 포함할 수 있다. 광학 위치 설정기(40)는 카메라로 추적 가능한 부분(추적 장치)을 "관망" 또는 광학적으로 추적할 수도 있다. EM 위치 설정기(42)는 필드를 생성할 수도 있고, 추적 가능한 부분(예, EM 추적 장치)은 필드 내에서 다른 추적 장치에 대하여 위치를 결정하도록 필드를 감지할 수도 있다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 것들을 포함하는 다양한 추적 장치는 추적 시스템(29)으로 추적될 수 있고 정보는 물품의 위치의 표시를 허용하기 위해 탐색 시스템(10)에 의해 사용될 수 있다. 간략하게, 환자 추적 장치(48), 영상화 장치 추적 장치(50) 및 기구 추적 장치(52)와 같은 추적 장치는, 동작 추적 장치의 선택된 부분들이 광학 위치 설정기(40) 및/또는 EM 위치 설정기(42)를 포함하여 적절한 추적 시스템(29)과 서로에 대하여 추적하도록 허용한다.
추적 장치들(48-52) 중 임의의 것이 각각의 추적 장치를 추적하기 위해 사용되는 추적 위치 결정기에 따라 광학 또는 EM 추적 장치 또는 둘 모두일 수 있음을 이해할 것이다. 또한 임의의 적절한 추적 시스템이 탐색 시스템(10)과 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 대안적인 추적 시스템은 레이더 추적 시스템, 음향 추적 시스템, 초음파 추적 시스템 등을 포함할 수 있다.
대표적인 EM 추적 시스템은 콜로라도주 루이스빌에 사업장을 가지고 있는 Medtronic Navigation, Inc.에서 판매하는 STEALTHSTATION® AXIEM™ 탐색 시스템을 포함할 수 있다. 예시적인 추적 시스템은 또한 "외과적 탐색을 위한 방법 및 장치"라는 제목의 2012년2월4일 허여된 미국 특허 제 8,644,907 호; 2010년7월6일 허여된, "외과적 탐색을 위한 방법 및 장치"라는 제목의 미국 특허 제 7,751,865 호; "1999년6월22일 허여된 "위치 설정 시스템"이라는 제목의 미국 특허 제 5,913,820 호, 1997년1월14일 허여된 "카테터 탐침을 탐색하기 위한 방법 및 시스템"이라는 제목의 미국 특허 제 5,592,939 호에 개시되며 이들 모두는 본 명세서에 참고로 병합된다.
또한, EM 추적 시스템을 위해, 차폐 또는 왜곡 보상 시스템을 제공하여 EM 위치 설정기(42)에 의해 생성되는 EM 필드 내의 왜곡을 차폐 또는 보상할 필요가 있을 수도 있다. 예시적인 차폐 시스템은 2010년9월14일에 허여된"필드 - 영향 객체의 존재시 카테터 탐침 탐색을 위한 방법 및 시스템"이라는 제목의 미국 특허 제 7,797,032 호 및 2004년6월8일자에 허여된 "환자 차폐 및 코일 시스템"이라는 명칭의 미국 특허 제 6,747,539 호에 개시된 것들을 포함하며, 이들 모두는 본원에 참고로 병합된다. 왜곡 보상 시스템은 미국 특허 제 2003년10월21일자에 허여된 "금속 물체 부근의 수술용 탐침의 전자기 탐색을 위한 방법 및 장치"라는 명칭의 미국 특허 제 6,636,757 호에 개시된 것들을 포함할 수 있으며, 이들 모두는 본원에 참고로 병합된다.
EM 추적 시스템으로, EM 위치 설정기(42) 및 다양한 추적 장치는 EM 제어기(44)를 통해 통신할 수 있다. EM 제어기는 다양한 증폭기, 필터, 전기 절연 및 기타 시스템을 포함할 수 있다. EM 제어기(44)는 또한 추적을 위해 EM 필드를 방출하거나 수신하도록 위치 설정기(42)의 코일을 제어할 수 있다. 그러나, 2002년11월5일자에 허여된"외과 통신 전력 시스템"이라는 제목의 미국 특허 제 6,474,341 호에 개시된 것과 같은 무선 통신 채널은 EM 제어기(44)에 직접 결합되는 것과는 대조적으로 사용될 수 있다.
추적 시스템은 또한 콜로라도 루이스 빌에 사업장 을 갖는 Medtronic Navigation, Inc.에 의해 판매되는 광학 위치 설정기(40)와 유사한 광학 위치 설정기를 갖는 STEALTHSTATION® TRIA®, TREON® 및/또는 S7™ 탐색 시스템을 포함하는 임의의 적절한 추적 시스템일 수도 있고 또는 임의의 적절한 추적 시스템을 포함할 수도 있음을 이해할 것이다. 광학 추적 시스템은 또한 2011년8월30일 허여된 "수술 중 영상 등록"이라는 제목의 미국 특허 제 8,010,177 호; 2001년5월22일에 허여된 "전자기 및 광학 위치 설정 시스템의 변환 시스템"이라는 제목의 미국 특허 제 6,235,038 호에 개시된 것들을 포함할 수도 있으며, 이들 모두 본 명세서에 참고로 병합된다. 또한 대안적인 시스템은 1999년11월9일자로 Wittkampf 등에게 허여된 "카테 테르 위치 시스템 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 제 5,983,126 호에 개시되어 있으며, 본 명세서에 참고로 병합된다. 다른 추적 시스템은 음향, 방사선, 레이더 등의 추적 또는 탐색 시스템을 포함한다.
영상화 시스템(12)은 지지 하우징 또는 카트(56)를 포함할 수 있다. 영상화 시스템(12)은 카트(56) 내에 수납될 수 있는 별도의 영상 처리 유닛(58)을 더 포함할 수 있다. 탐색 시스템(10)은 탐색 메모리(62)를 통신하거나 포함할 수 있는 탐색 처리 유닛(60)을 포함할 수 있다. 탐색 메모리(62)는 랜덤 억세스 메모리, 자기 매체 구동, 등을 포함하여 임의의 적절한 비일시적 메모리(non-transitory memory)를 포함할 수도 있다. 또한 탐색 메모리(62)는 탐색 처리 유닛(60)과 통합되거나 탐색 처리 유닛(60)으로부터 멀리 떨어져 있을 수도 있다. 탐색 처리 유닛(60)은 영상화 시스템(12)으로부터의 영상 데이터를 포함하는 정보 및 각각의 추적 장치들(48-52) 및 위치 설정기들(40-42)을 포함하는 추적 시스템들(29)로부터의 추적 정보를 수신할 수 있다. 영상 데이터는 워크 스테이션 또는 다른 컴퓨터 시스템(68)의 표시 장치(66) 상에 영상(64)으로서 표시될 수 있다. 워크 스테이션(68)은 키보드(70)와 같은 적절한 입력 장치를 포함할 수 있다. 마우스, 풋 페달(foot pedal) 등과 같은 다른 적절한 입력 장치가 포함될 수 있음을 이해할 것이다. 다양한 처리 장치 및 컴퓨터 또는 워크 스테이션은 내부 또는 로컬 메모리 및 처리 장치를 포함할 수도 있다. 처리 유닛은 칩 상에서 태스크를 수행하도록 명령을 실행하는 범용 컴퓨터인 중앙 처리 유닛을 포함할 수도 있다. 처리 유닛은 주문형 집적 회로(ASIC)와 같은 특정 회로일 수도 있다. 따라서, 처리 유닛은 정보를 수신하고 정보에 기초하여 저장되거나 수신되는 명령을 실행하는 장치일 수도 있다.
영상 처리 유닛(58)은 영상화 시스템(12)으로부터의 영상 데이터를 처리하여 탐색 처리 유닛(60)에 송신한다. 그러나, 또한 영상화 시스템(12)은 임의의 영상 처리를 수행할 필요가 없고, 영상 데이터를 탐색 처리 유닛(60)에 직접 전송할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 탐색 시스템(10)은 시스템 설계에 기초하여 단일 또는 다중 메모리 시스템에 액세스할 수 있는 단일 또는 다수의 처리 센터 또는 유닛을 포함하거나 이들과 함께 동작할 수도 있다.
환자(14)는 수술 용 테이블(72) 상에 고정될 수 있지만, 테이블(72)에 고정될 필요가 없다. 테이블(72)은 복수의 스트랩(74)을 포함할 수 있다. 스트랩(74)은 환자(14)를 테이블(72)에 상대하는 고정시키도록 환자(14) 주위에 고정될 수 있다. 환자(14)를 수술용 테이블(72) 상의 정지 위치에 위치시키기 위해 다양한 장치가 사용될 수도 있다. 이러한 환자 위치 결정 장치의 예는 공동으로 양도된 2003년4월1일자로 출원된 "통합 전자기 탐색 및 환자 위치 결정 장치"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 10/405,068 호로서 공고된 특허 출원 공보 제 2004/0199072 호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참고로 병합된다. 다른 공지된 장치는 Mayfield® 클램프를 포함할 수도 있다.
또한, 영상화 시스템(12)에 상대하는 환자(14)의 위치(3-차원 위치 및 배향 포함)는 환자 추적 장치(48) 및 영상화 시스템 추적 장치(50)를 갖는 탐색 시스템(10)에 의해 결정될 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 환자(14)에 상대하는 위치(3-차원 위치 및 배향 포함)는 환자(14)의 획득된 영상으로 적어도 부분적으로 결정될 수도 있다. 따라서, 영상화 시스템(12)에 대하여 환자(14)의 위치(3-차원 위치 및 배향 포함)가 결정될 수 있다. O-arm®과 같은 영상화 시스템(12)은 그 위치를 알 수 있고 또한 약 10 미크론 내에서 동일한 위치에 재배치될 수 있다. 이는 영상화 시스템(12)의 실질적으로 정밀한 배치 및 영상화 장치(12)의 위치의 정밀한 결정을 가능하게 한다. 영상부(22)의 정확한 위치 설정은 또한 미국 특허 Nos. 7,188,998; 7,108,421; 7,106,825; 7,001,045; 및 6,940,941에 개시되어 있으며; 이들 모두는 본원에 참고 문헌으로 병합된다. 일반적으로, 이는 환자(14)에 대하여 영상 데이터의 위치를 결정하도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 영상 데이터의 환자에 상대하는 방향을 포함하는 영상 데이터의 위치는 환자(14)의 일부분의 위치를 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
피검체 또는 환자 공간 및 영상 공간은 환자 공간 내의 정합 지점들 또는 기준 지점들 또한 영상 공간 내의 관련된 또는동일한 지점들을 식별함으로써 등록될 수 있다. Medtronic, Inc.가 판매하는 O-arm® 영상화 장치와 같은 영상화 장치(12)는 정확한 알려진 위치에서 영상 데이터를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이는 영상 데이터의 획득 시 환자(14)에게 자동적으로 또는 "고유하게 등록되는" 영상 데이터를 허용할 수 있다. 본질적으로, 환자(14)의 위치는 환자(14)에 상대하는 영상화 시스템(12)의 정확한 위치 설정으로 인해 영상화 시스템(12)에 대하여 정확히 알려진다. 이는 영상화 시스템(12)의 알려진 정확한 위치 때문에 환자(14)의 지점들에 대하여 영상 데이터 내의 지점들을 알리도록 허용한다.
대안적으로, 수동 또는 자동 등록은 영상 데이터의 기준점을 환자(14)의 기준점과 일치시킴으로써 발생할 수 있다. 환자 공간에 상대하는 영상 공간의 등록은 환자 공간과 영상 공간 사이의 변환 맵의 생성을 허용한다. 다양한 실시 예에 따르면, 등록은 영상 공간 및 환자 공간에서 실질적으로 동일한 지점들을 결정함으로써 발생할 수 있다. 동일한 지점들에는 해부학적 기준점 또는 이식되는 기준점들을 포함할 수 있다. 예시적인 등록 기술은 2009년3월9일자로 출원되어 이제 12/400,273으로 공고된 제 2010/0228117 호에 개시되어 있으며, 본 명세서에서 참고로 병합된다.
일단 등록되면, 영상화 시스템(12)과 함께 또는 그를 포함하는 탐색 시스템(10)을 사용하여 선택된 처치를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 선택된 처치는 영상화 시스템(12)으로 생성되거나 획득되는 영상 데이터를 사용할 수 있다. 또한, 영상화 시스템(12)은 처치에 대하여 상이한 시간에 영상 데이터를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 영상 데이터는 처치의 일부의 확인을 포함하여 다양한 목적을 위해 처치의 선택된 부분에 후속하여 환자(14)에게 획득될 수 있다.
계속하여 도 1을 참조하면, 영상화 시스템(12)은 환자(14)의 실제 또는 가상 3-차원 영상을 생성할 수 있다. 환자(14)는 영상화 시스템(12)에 대하여 배치됨으로써 영상화 시스템(12)이 환자(14)의 영상 데이터를 얻을 수 있게 한다. 3D 영상 데이터를 생성하기 위해, 영상 데이터는 환자(14)에 대하여 복수의 장면 또는 위치로부터 획득될 수 있다. 환자(14)의 3D 영상 데이터는 단독으로 또는 환자(14) 또는 적절한 피검체에 대하여 처치를 수행하는 것을 돕기 위해 다른 정보 홀로 또는 그와 함께 사용될 수 있다. 그러나, 환자(14)의 영상 데이터(3D 영상 데이터 포함)를 획득하기 위해 자기 공명 영상, 컴퓨터 단층 촬영, 형광 투시법 등을 포함하여 임의의 적절한 영상화 시스템이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 2를 초기에 참조하면, 흐름도(100)는 도 3 및 도 10에 도해된 바와 같이, 이식 처치 후에 임플란트의 배치를 확인하는 방법을 도해한다. 흐름도(100)가 척추(124) 내에 하나 이상의 척추경 나사못(120)을 포함하여 척추 임플란트를 배치하는 방법을 기술하고 지시하는 것으로 이해될 것이다. 그러나, 방법(100)은 긴 뼈(예, 대퇴골) 내의 골수내(IM) 봉, 무릎 또는 엉덩이 보철물, 또는 다른 적절한 처치와 같은 해부학의 임의의 적절한 부분에서 임의의 적절한 임플란트의 위치를 확인 시에 도움을 주도록 영상 데이터를 획득하기 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 흐름도(100)의 방법은 척추경 나사못 배치 이외의 선택된 처치를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한, 흐름도(100)의 방법은 임의의 적절한 구조에서 임의의 적절한 부재의 배치를 확인하기 위해 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 스파이크를 포함하여 부재를 방사선 투과 가공물(예: 목재 보드)에 배치하는 것은 흐름도(100)의 방법으로 확인될 수 있다.
흐름도(100)에서의 방법은 시작 블록(102)에서 시작될 수 있다. 그런 다음 처치는 블록(104)에서 선택될 수 있다. 처치는 환자(14)의 척추(124)(도 6) 내에서 척추경 나사못의 배치와 같은 임의의 적절한 처치일 수 있다. 환자(14)의 척추(124)에 척추경 나사못(120)을 배치하는 것은 척추 융합 또는 척추 경직도와 같은 임의의 적절한 처치를 위해 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 블록(104)에서 선택된 처치에 관계없이, 블록(106)에서 피검체(14)의 제 1 영상 데이터가 획득될 수 있다. 그러나, 제 1 영상 데이터는 수행될 처치의 결정 이전에 획득될 수도 있다. 예를 들어, 블록(106)에서 획득되는 제 1 영상 데이터는 블록(104)에서 처치를 선택, 확인 및/또는 계획하기 위해 사용되는 초기 진단 영상 데이터일 수도 있다. 그러므로, 제 1 영상 데이터는 사전 처치 또는 미리 획득되는 영상 데이터일 수도 있다. 제 1 영상 데이터는 블록(104)으로부터 선택된 처치를 수행하기 이전의 환자(14)의 영상 데이터이다.
블록(104)에서 수행될 처치를 선택함에 있어서, 당업자가 이해하는 바와 같이 수술 계획이 생성될 수도 있다. 수술 계획은 진입 위치의 선택, 임플란트 이식(예: 척추경 나사못), 처치 수행을 위한 도구 선택 및 기타 적절한 선택 및 처치 단계를 포함할 수도 있다. 그러나 이 처치는 외과적 처치일 필요는 없으며 기계 조립품(예: 자동차)의 설치 또는 조립과 같은 다른 선택되는 처치를 수행하기 위한 계획을 포함할 수도 있다.
블록(106)에서 획득되는 영상 데이터는 상위 관점에서 도 3에 도해되는 단일 척추의 x-레이 영상 데이터와 같은 임의의 적절한 영상 데이터일 수 있다. 영상 데이터는 또한 도 4에 도시되는 바와 같이, 측면에서 볼 때 다수의 척추의 영상을 포함할 수도 있다. 또한, 영상 데이터는 도 5에 도시되는 바와 같이 복수의 척추의 후방 투시를 포함할 수도 있다. 영상 데이터는 각각 영상(64a, 64b, 64c)으로서 표시 장치(66) 상에 표시될 수 있거나 또는 탐색 시스템(10)의 메모리 또는 저장 시스템(62)에 수집되어 저장될 수 있고, 처치의 추후 확인을 위해 사용될 수 있으며, 또는 둘 다에 사용될 수 있다.
요약하면, 피검체의 제 1 영상 데이터는 임의 부분의 외과적 개입이 수행되기 전에 피검체 또는 환자(14)에 대해 획득된 영상 데이터일 수 있다. 예를 들어, 환자(14)는 실질적으로 수술 현장에 들어간 직후 및 절개 형성과 같은 임의의 외과적 처치를 수행하기 전에 영상화 시스템(12)으로 영상화될 수 있다. 블록(106)에서 획득되는 피검체의 제 1 영상 데이터는 환자(14)가 수술 현장에 진입하기 이전의 임의의 시점에서 획득될 수 있음을 이해할 것이다. 제 1 영상 데이터를 획득하는 타이밍에 관계없이, 제 1 영상 데이터는 외과적 처치에 의해 변경되지 않은 것과 같은 제 1 조건의 환자 또는 피검체(14)의 영상 데이터이다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 흐름도(100)의 방법과 관련하여, 이 영상 데이터는 추후 또는 제 2 획득되는 영상 데이터 및 임플란트의 모델(예: CAD 모델)과 함께 사용되어 환자(14)의 임플란트의 배치를 확인할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 블록(106)에서 획득되는 영상 데이터는 환자(14)에 대하여 선택된 위치에서 획득될 수 있다. 도 1에 도해된 바와 같이, 영상화 장치 추적 장치(50)는 환자 추적기(48)로 환자(14)에 할 수 있는 바와 같이 추적될 수 있다. 따라서, 환자(14)에 상대하는 영상화 장치(12)의 위치는 블록(106)에서 제 1 영상 데이터를 획득할 때 탐색 시스템(10)으로 결정될 수 있다. 이러한 제 1 영상 위치는 블록(109)에 저장될 수도 있다. 블록(109)에 저장된 제 1 영상화 장치 위치는 환자(14)의 획득된 각각의 영상 부분에 대한 이산 위치(위치 및 배향 포함)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 복수의 노광이 획득될 수도 있고 각각의 노광은 환자(14)에 대하여 상이한 위치에 있을 수도 있다. 따라서, 블록(109)에 저장된 제 1 영상 위치는 제 1 영상 데이터로 획득되는 영상화 장치(12)의 각 노광에 대한 위치를 포함할 수도 있다. 이러한 위치들은 탐색 메모리(62)에 저장되는 것과 같이 추후 호출을 위해 저장될 수도 있다.
제 1 영상 데이터가 블록(106)에서 획득된 후에, 제 1 영상 데이터는 블록(112)에서 데이터 처리기로 선택적으로 전송될 수 있다. 블록(112)에서 데이터 처리기로 전달되는 영상 데이터는 블록(106)으로부터의 제 1 영상 데이터에서 환자(14)의 모든 제 1 영상 데이터일 수 있다. 블록(106)으로부터의 제 1 영상 데이터는 피검체(14)의 2-차원(2D) 투영으로 보여질 수도 있고 또는 피검체(14)의 3-차원(3D) 모델을 생성하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 블록(112)에서 하나 이상의 2D 투영을 처리하여 피검체(14)의 3D 모델을 생성할 수도 있다. 그러면 모델을 표시 장치 상에서 영상으로 볼 수도 있다. 또한, 처치는 3D 모델로 계획할 수도 있고, 계획의 적어도 일부(예를 들어, 부재의 선택된 최종 이식 위치)는 3D 모델 및/또는 2D 투영에 중첩되는 아이콘으로 도해될 수도 있다. 도 3 내지 도 5에 도시되는 바와 같이, 복수의 시각 또는 시점에서 환자(14)의 영상 데이터가 획득될 수 있다.
블록(106)에서 획득되는 제 1 영상 데이터는 임의의 적절한 처리 코어 또는 시스템에 저장되거나 전송될 수 있고, 또는 단일 처리 유닛에 의해 액세스되도록 간단하게 직접적으로 전송되거나 유지될 수 있다. 상술한 바와 같이, 영상 처리 유닛(58)은 영상화 시스템(12)에 통합될 수 있고 탐색 처리기(60)는 탐색 워크 스테이션(68)에 포함될 수 있다. 따라서, 2 개의 처리 유닛이 통신할 수 있어 그 사이에서 영상 데이터가 전송될 수 있다. 대안적으로, 영상 데이터는 단순히 획득되어 탐색 처리기(60)로 전송될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 탐색 시스템(10)은 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 단일 또는 다수의 처리 유닛 또는 코어들로 영상 데이터를 처리할 수 있음을 이해할 것이다.
제 1 영상 데이터는 블록(106)에서 획득되어 블록(112)에서 선택적으로 처리기에 전송되면 선택된 처치는 블록(114)에서 수행될 수 있다. 도 6에 도해된 바와 같이, 처치는 척추경 나사못(120)을 환자(14)에 심는 단계를 포함할 수 있다. 일반적으로 이해되는 바와 같이, 환자(14)의 해부학은 척추경 나사못(120)이 위치되거나 이식될 수 있는 척추(124)를 포함할 수 있다. 척추경 나사못(120)은 수술용 모터(126)와 같은 적절한 외과 용 기구로 이식될 수 있고 또는 MN 미니애폴리스 에 사업장을 가진 Medtronic Spine and Biologics에 의해 판매되는 CD Horizon® Legacy(TM) 시스템 수동 드라이버와 같은 적절한 수동 드라이버(도해되지 않음)로 이식될 수 있다. 척추경 나사못(120)을 이식하기 위해 사용되는 기구에 관계없이 기구 및/또는 척추경 나사못(120)은 추적 장치(52)를 포함할 수 있다. 추적 장치(52)는 외과적 처치 중에 광학 위치 설정기(40) 또는 EM 위치 설정기(42)를 포함하는 추적 시스템 중 하나 또는 둘 모두와 같은 탐색 시스템(10)에 의해 추적될 수 있다.
추적 장치(52)는 탐색 시스템(10)이 환자(14)의 획득되는 영상 데이터에 대하여 척추경 나사못(120), 이식 기구(126), 또는 이들 조합의 위치를 결정하고 도해할 수 있게 한다. 예를 들어, 도 7에 도시되는 바와 같이, 하나 이상의 척추경 나사못(120)이 환자(14)의 척추(124)를 향해 이동됨에 따라 하나 이상의 아이콘(120i)이 환자(14)의 제 1 획득 영상 데이터(64a, b, c)에 중첩될 수 있다. 전술한 바와 같이, 하나 이상의 척추경 나사못(120) 또는 다른 적절한 임플란트 부재가 환자(14) 내에서 추적될 수도 있다. 또한 추적되는 도구 또는 물품은 임플란트 또는 경질 조직 임플란트일 필요는 없지만 연질 조직 임플란트(예: DBS 리드)를 포함할 수도 있다. 이식하는 동안 또는 그 후에 임의의 적절한 시간에 척추경 나사못(120)의 결정된 위치는 추후 호출을 위해 탐색 메모리(62) 또는 다른 적절한 메모리 시스템에 저장될 수도 있다. 척추경 나사못(120)의 결정된 및/또는 저장된 위치는 선택된 처치(예, 수술)를 위한 선택된 처치 또는 계획의 확인을 위해 본원에서 논의되는 바와 같이 사용될 수도 있다.
도 6에 도해되는 바와 같이, 척추경 나사못(120)이 척추(124)쪽으로 및 안으로 이동함에 따라, 아이콘(120i)(도 7)이 영상(66)에 상관하여 도해될 수 있다. 도 6은 척추(124) 속에 삽입되기 이전의 척추경 나사못(120) 중 단일 나사못을 도해하고, 도 7은 단일 척추골(124)의 영상(124')에 배치되는 두 개의 개별 척추경 나사못을 도해하기 위한 두 개의 아이콘(120i)을 도해한다.
아이콘(120i)은 척추경 나사못(120)과 같은 임플란트의 선험적인 정확한 치수 정보를 포함하는 나사못의 예비 성형되는 모델(예: 컴퓨터 보조 제도)일 수 있다. 예비 형성된 모델은 탐색 메모리 장치(62)에 저장될 수 있고 탐색 처리기(60)와 같은 적절한 처리기에 의해 액세스될 수 있다. 그러나, 임플란트의 치수는 추적 가능한 교정 기구를 측정하거나 사용하는 것과 같은 처치 중에 결정될 수 있음이 이해된다. 치수는 탐색 시스템(10)에 입력될 수도 있다. 그러나 또한 탐색이 처치 수행에 요구되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 낮은 침습성 또는 개방형 처치를 사용하여 내시경 보조없이 임플란트를 배치할 수도 있다. 또한, 척추의 영상 데이터(64a)는 영상 데이터(64a)에 관하여 자동 또는 수동으로 결정될 수 있는 중심선 아이콘(140)과 같은 다른 정보를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
척추경 나사못(120)을 직접 또는 탐색 기구를 통해 추적함으로써 탐색 시스템(10)은 척추(124)에 대하여 척추경 나사못(120)의 결정된 위치(위치 및 배향 포함)를 도해하기 위해 사용될 수 있다. 환자(14)의 영상 데이터(64a, b, c)에 중첩되는 아이콘(120i)을 도해함으로써 사용자(54)는 환자(14) 및 척추(124)에 대하여 척추경 나사못(120)의 위치를 안내하거나 피드백을 제공할 수 있다. 따라서, 선택된 시간에, 사용자는 아이콘(120i)의 위치 또는 다른 적절한 정보에 기초하여 척추경 나사못(120)을 환자의 14 개의 척추(124) 속에 작동하는 것을 중지하도록 선택할 수 있다. 추후에, 추적 아이콘(120')은 척추경 나사못(120)이 추적 시스템 또는 탐색 시스템(10)에 의해 직접 추적되지 않을 때 제거될 수 있다. 척추경 나사못(120)의 위치는 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 영상 데이터에 기초하여 직접 결정될 수 있다.
일반적으로, 영상화 시스템(12)은 블록(106)에서 제 1 영상 데이터를 획득하고 블록(114)에서 처치를 수행 한 후에 환자(14)에 대하여 한 위치로부터 이동된다. 예를 들어, 영상화 장치(12)는 척추경 나사못(120)의 이식을 위해 척추(124) 로의 접근을 허용하도록 이동된다. 그러나, 영상화 장치(12)는 임의의 다른 적절한 이유로 이동될 수도 있다. 또 다른 예로서, 영상화 장치(12)는 DBS 배치를 위해 두개골에 더 많이 접근할 수 있도록 이동될 수도 있다. 그러나, 심지어 영상화 시스템(12)이 이동될 때라도 척추경 나사못(120) 또는 다른 부재의 위치가 탐색되는 공간 내에 저장될 수도 있음이 이해된다. 예를 들어, 환자 추적기(48)에 대하여 나사못(120)의 위치는 탐색 처리 유닛 또는 다른 적절한 처리 유닛에 의해 호출되기 위해 저장될 수도 있다. 예를 들어, 척추경 나사못(120)의 위치는 이식 후 또는 제 2 영상 데이터를 획득하기 이전과 같은 선택된 시간 후에 저장될 수도 있다. 척추경 나사못(120)의 저장된 위치는 예를 들어, 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 영상화 시스템(12)을 위치시키도록 호출될 수도 있다.
그럼에도 불구하고, 제 2 영상 데이터가 얻어지는 경우, 영상화 장치(12)는 환자(14)에 대하여 이동될 필요가 있을 수도 있다. 예를 들어, 영상화 장치(12)가 더 이상 환자(14)의 등뼈의 일부를 둘러싸지 않는다면, 영상화 장치는 척추의 일부분을 둘러싸도록 뒤로 이동될 수도 있다. 그러나, 환자(14)가 노출되는 방사선을 최소화하기 위해 선택될 수도 있고 및/또는 최소화하는 것이 바람직할 수도 있다. 제 2 영상 데이터는 일반적으로 계획된 처치를 확인하기 위해 획득되므로, 환자(14)에 대한 전체 360 노출은 필요하지 않을 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 영상화 장치(12)는 환자(14)에 대하여 이동되어 블록(106)에서 획득되는 제 1 영상 데이터보다 환자(14)에 덜 노출되게 하는 영상 데이터를 획득할 수도 있다. 예를 들어, 영상 처리 유닛(58) 및/또는 탐색 처리 유닛(60)과 같은 결정을 획득할 수 있다.
따라서, 사용자(54)가 척추골(124) 내로 척추경 나사못(120)을 구동하는 것을 중단하면, 블록(150)에서 환자(14)의 제 2 영상 데이터가 획득될 수 있는지 여부에 대하여 결정이 이루어진다. 환자(14)의 획득되는 제 2 영상 데이터는 척추경 나사못(120)이 척추(124) 내에서 선택된 양 또는 거리에 위치된 후에 환자(14)의 영상화 시스템(12) 또는 임의의 적절한 영상화 시스템으로 획득되는 영상 데이터일 수 있다.
제 2 영상 데이터는 사용자(54)에 의한 사용을 위해 본원에서 논의되는 바와 같이 도해될 수도 있다. 제 2 영상 데이터는 또한 임플란트 모델과 같은 다양한 정보로 보강될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 영상 데이터는"영상 기반 탐색을 위한 방법 및 장치"라는 제목의 2013년9월23일자로 허여된 미국 특허 제 8,842,893 호에 개시된 바와 같이 추적 정보에 기초하여 그 위에 중첩되는 임플란트의 모델을 가질 수도 있으며, 이 문헌은 본원에 참고로 병합된다. 상기 논의되는 바와 같이, 임플란트의 모델은 탐색을 보조하기 위해 사용될 수도 있다. 또한, 임플란트의 선택된 측정이 획득될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 환자(14)의 영상 데이터는 환자(14)에 대해 수행되는 처치를 수행 및/또는 확인 시에 도움을 주기 위해 사용될 수도 있다.
계속해서 도 2를 참조하면, 블록(150)에서 제 2 영상 데이터를 획득할지 여부의 결정은 처치 확인, 임플란트의 현재 위치(예, 척추경 나사못(120)의 위치) 결정, 추가 처치 단계 결정, 또는 기타 적절한 이유를 포함하여 다양한 목적을 위한 것일 수도 있다. 예로서, 다음의 설명에서, 임플란트(120)가 척추(124) 내로 계획된 위치에 도달했거나 또는 위치 결정되었음을 확인하도록 선택될 수도 있다. 그러나, 확인 영상 데이터가 필요하지 않은 것이 바람직하거나 결정된다면, 블록(152)을 통한 "아니오" 경로가 뒤따를 수 있고 프로세스는 블록(154)에서 종료될 수도 있다. 예를 들어, 열려있는 처치가 수행되면 선택한 시간에 확인 영상가 선택되거나 필요하지 않을 수도 있다. 또한, 피검체(14)의 제 2 영상 데이터를 획득하는 것을 포함하지 않는 다른 확인 기술이 채용될 수도 있다.
그럼에도 불구하고, 블록(150)에서 제 2 영상 데이터가 선택될 수도 있고 "예" 블록(160)을 통해 "예" 경로가 후속될 수도 있다. 블록(150)에서의 결정은 자동적으로 또는 사용자의 입력에 의해 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 탐색 처리 유닛(60)에 의해 실행되는 프로그램으로서 처치가 포함되어 있어, 제 2 영상 데이터에 대하여 프롬프트가 주어질 수 있다.
그러나 블록(150)으로부터 "예" 블록(160)이 결정된 후, 블록(162)에서 환자 추적기(48)가 환자(14)에 부착되었는지의 결정 블록이 결정될 수도 있다. 환자 추적기가 여전히 블록(162)에 부착되어 있는지 여부의 결정은 또한 수동 또는 자동일 수도 있다. 예를 들어, 사용자(54)는 환자 추적기가 부착되는 키보드(70)를 사용하는 것과 같이 시스템에 입력할 수도 있다. 추적 시스템(29) 및 탐색 시스템(10)을 포함하는 것과 같은 시스템은 환자(14)에 부착되는 환자 추적기(48)로부터 신호가 수신되는지 또는 측정되는지를 결정할 수 있다. 환자 추적기(48)가 여전히 부착되는 것으로 결정되면, "예" 경로는 "예" 블록(163)을 따른다. 추적 시스템(29) 및 탐색 시스템(10)은 영상화 시스템 추적 장치(50)와 같은 환자(14) 및 영상화 시스템(12)을 추적할 수 있다. 추적할 때, 탐색 시스템(10)은 확인 영상 데이터를 포함하는 추가 영상 데이터를 획득하는 것과 같은 다양한 목적을 위해 환자(14) 및 영상화 시스템(12)의 위치를 결정할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 임플란트, 예를 들어, 척추경 나사못(120)의 위치는 처치 동안 기구 추적기(52)와 같은 척추경 나사못(120)의 위치를 추적함으로써 결정될 수도 있다. 따라서, 임플란트(120)의 위치는 탐색 메모리(62)로부터 알수 있고 호출할 수도 있다. 척추경 나사못의 저장된 위치는 척추경 나사못(120)이 이식 중에 추적될 때부터이고 척추경 나사못(120)의 위치가 탐색 메모리(62)에 저장될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 영상화 장치(12)는 블록(106)에서 제 1 영상 데이터를 획득하기 위해 환자(14)에 대하여 위치될 수 있다. 그러나, 척추경 나사못(120)을 위치시키는 것과 같은 처치를 수행할 때, 영상화 장치(12)는 환자(14)로부터 멀리 이동될 수도 있다. 환자(14)로부터 멀리 이동되면, 환자(14)는 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 영상화 장치(12)에 대하여 재배치된다. 일반적으로, 영상화 장치(12)는 환자(14) 근처에서 움직일 수도 있고 또는 환자(14)가 영상화 장치(12) 근처에서 움직일 수도 있다. 이동 중에, 환자(14)에 상대하는 영상화 장치(12)의 정확한 위치 설정은 제 1 영상 데이터가 획득될 때부터 바뀔 수 있다.
환자(14)의 3-차원 모델, 또는 적어도 환자(14)의 관심 있는 부분 또는 해부학적 부분은 제 1 영상 데이터로부터 표시 장치(66)상에서 관찰하기 위해 생성될 수 있다. 따라서, 제 1 영상 데이터는 환자(14)의 3-차원 모델을 생성하기에 충분한 영상 데이터를 획득하기 위해 환자(14)를 통해 많은 투영(예, 일반적으로 서로 다른 위치에서 획득되는 약 300 내지 약 700개의 투영)을 요구할 수도 있다. 그러나, 제 2 영상 데이터를 획득할 때, 제 1 영상 데이터를 획득하는 동안만큼의 많은 투영을 획득할 필요가 없거나 획득하도록 선택되지 않을 수도 있다. 제 2 영상 데이터는 임플란트 배치 및 모델 생성의 확인 또는 확인을 위해 선택될 수 있으므로 더 적은 영상 데이터가 필요할 수도 있다. 따라서, 환자(14)를 통한 최소 투영을 획득하면 환자(14) 및 사용자(54)가 겪게 되는 방사선 량을 최소화 또는 감소시킬 수 있다.
따라서, 제 2 영상 데이터는 환자(14)를 통해 선택된 번호 또는 최소 투영을 선택하는 것을 포함할 수도 있다. 제 2 영상 데이터는 또한 확인 또는 검증 영상 데이터로 지칭될 수도 있다. 따라서, 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 영상화 장치의 적절한 또는 최상의 위치를 결정하는 것은 필요한 투영 또는 장면의 수를 최소화하는 것에 도움을 줄 수도 있다. 각 투영은 피검체(14)의 영상 데이터를 획득하기 위해 X-레이 방사선과 같은 방사선에 노출을 요구할 수도 있다. 특히, 영상화 장치(12)는 제 2 영상 데이터 내의 장면을 획득하도록 동작되어, 환자(14)를 통해 2 개의 돌기를 포함하는 작은 수와 같은 선택된 수를 갖는 척추경 나사못(120)과 같은 이식되는 부재의 위치를 결정할 수 있다. 획득되는 제 2 영상 데이터로부터의 임플란트의 결정된 위치는 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 제 1 획득 영상 데이터 또는 그로부터 생성되는 모델 상에 중첩하기 위한 아이콘을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
환자 추적 장치(48)로 환자(14)의 추적을 유지함으로써, 영상화 장치(12)는 추적 장치(50)로 추적될 수 있어 환자(14)에 대하여 영상화 장치(12)를 배치함으로써 임플란트(120)를 적절히 관찰하기에 충분한 영상 데이터를 획득하면서 최소 또는 선택된 수의 투영을 획득할 수 있다. 예를 들어, 블록(164)에서, 블록(106)으로부터의 제 1 영상 데이터의 획득 중에 영상화 장치의 위치 호출이 발생할 수도 있다.
블록(164)으로부터 영상화 장치의 호출 위치는 블록(165)에서 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 영상화 장치의 하나 이상의 위치를 결정하기 위해 도움을 줄 수도 있다. 특히, 영상화 장치(12)와 환자(14)의 상대 위치는 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 결정될 수도 있다. 상대 위치는 블록(164)으로부터 제 1 영상 데이터를 획득하기 위한 호출 위치에 기초할 수도 있다. 또한, 블럭(165)에서 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 상대 위치를 결정할 때, 척추경 나사못(120)과 같은 임플란트 부재의 호출 위치가 또한 만들어질 수도 있다. 척추경 나사못(120)의 추적되는 위치는 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 적절한 또는 최적의 위치를 결정할 시에 도움을 주기 위해 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 영상화 장치의 최적 위치는 각 장면에서 가능한 한 많은 장면 및/또는 이식되는 장치의 가능한 많은 영상일 수도 있다. 또한, 최적 위치는 단일 시야 내에서 다수의 임플란트의 중첩 및/또는 선택된 해부학적 특징 또는 구조의 중첩을 최소화 또는 감소시키는 것을 포함할 수도 있다. 이는 블록(104)으로부터의 계획 및/또는 선택된 처치에 따라 척추경 나사못(120) 또는 다른 임플란트의 위치를확인하기 위한 장면의 최소 수를 허용할 수도 있다. 따라서, 적어도 임플란트가 추적되어 환자(14)에 상대하는 임플란트의 위치가 알려지기 때문에, 임플란트의 영상 데이터를 획득하기 위한 영상화 장치에 대한 위치가 결정될 수 있다.
블록(165)에서의 위치 결정은 탐색 처리 유닛(60)을 포함하여 처리 유닛으로, 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 영상화 장치의 선택된 위치를 결정하기 위한 명령을 실행함으로써 결정될 수도 있다. 영상화 장치의 결정된 위치는 제 2 영상 데이터를 획득할 때 각 장면 또는 투영에서 적어도 하나 이상의 임플란트의 영상을 보장하는 것일 수도 있다. 따라서, 임플란트는 획득되는 제 2 영상 데이터에서 제 2 임플란트에 의해 방해받지 않을 수도 있다. 또한, 결정된 상대 위치는 피검체(14)의 장축에 상대하는 회전, 진동, 흔들림, 축 방향 이동 및 횡 방향 이동을 포함하여 영상화 장치(12)의 임의 가능한 위치에 따라 영상화 장치(12)를 위치시키는 것을 포함할 수도 있다.
따라서, "예" 경로(163)를 따를 경우, 영상화 장치(12)는 블록(166)에서 이동 및/또는 추적될 수 있다. 또한 환자는 블록(168)에서 이동 및/또는 추적될 수 있다. 블럭(168)에서 환자를 추적하고 블록(166)에서 영상화 장치를 추적하는 동안, 영상화 장치는 하나 이상의 선택된 위치로 이동될 수 있으므로, 이는 블록(170)에서 환자(14)에 대하여 하나 이상의 투시 또는 시점에서 영상 데이터를 획득할 수 있게 한다. 블록(165)에서 위치들이 결정될 수도 있고 블록(170)에서 환자 및/또는 영상화 장치가 이동될 수도 있다.
계속하여 도 2를 참조하고 부가하여 도 8 및 도 9를 참조하면, 소스(26) 및 검출기(28)를 포함하는 영상화 장치(12)는 척추(124)를 포함하는 환자(14)에 대하여 이동될 수 있다. 영상화 장치(12)는 제 2 영상 데이터에 대하여 선택된 영상을 획득하도록 이동될 수도 있다. 제 2 영상 데이터는 영상화 장치(12)의 최적 또는 처치적 최적 위치일 수도 있으므로 최소의 개수 또는 선택된 개수의 투영으로 제 2 영상 데이타를 획득할 수 있다. 선택된 개수는 선택되고 계획된 처치의 확인을 위해 적절하거나 적당한 개수일 수도 있다. 선택되고 계획된 처치는 척추경 나사못(120)의 이식을 위해 선택된 위치일 수도 있다.
도 8은 다양한 위치(28', 28", 28"')의 검출기에 상대하는 다양한 위치(26', 26", 26"')의 소스(26)를 개략적으로 도해한다. 또한, 영상화 장치 추적 장치(50)는 다양한 위치들(50', 50", 50"')에서 도해된다. 추적 장치 위치들(50', 50", 50"')은 척추(124)에 대하여 장면들을 생성하기 위해 다양한 위치들(26', 26" 및 26''')에서의 소스 및/또는 다양한 위치들(28', 28'', 28''')에서의 검출기의 위치를 추적 및 결정하기 위해 사용될 수 있다. 상기 소스(26)는 본 기술 분야에서 일반적으로 이해되는 바와 같이, 검출기(28)에서 영상 데이터를 생성하기 위해 환자(14)를 통해 x-레이를 방출할 수 있다. 각각의 투영은 각각 도 8에 도해되는 소스(26', 26'' 및 26''')의 위치에 대하여 도 9의 장면 A, 장면 B, 및 장면 C로서 도해된 바와 같은 장면을 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 블록(165)에서, 탐색 시스템(10)은 환자(14)에 대하여 소스(26)의 위치를 자동으로 결정하도록 사용되므로 위치되는 모든 임플란트 및 서로 대하여 위치들에 관한 영상 데이터를 획득할 수 있다. 따라서, 블록(176)에서, 영상화 시스템(12)의 선택된 수의 위치에서 제 2 영상 데이터를 획득한다. 장면들은 블록(165)에서 결정된 위치를 참조하거나 그 위치에 있을 수도 있다. 장면들은 피검체(14)에 대하여 임플란트의 위치를 도해하거나 결정하기 위한 하나 이상의 장면 또는 투영을 획득하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 제 2 영상 데이터는 영상화 장치(12)의 복수의 위치로부터의 복수의 장면을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제 2 영상 데이터에 대하여 피검체(14)의 2 이상의 장면이 획득될 수도 있다.
계속해서 도 2를 참조하고 또한 도 8 및 도 9를 참조하면, 장면 A에서 소스(26')는 영상 추적 장치(50')로 추적될 수 있고, x-레이는 척추(124)를 통해 검출기(28')로 투영될 수 있다. 획득되는 영상 데이터는 표시되거나 저장될 수 있으며, 제 1 척추경 나사못(120a) 및 제 2 척추경 나사못(120b)의 영상 데이터를 도해하거나 포함하는 장면(180)을 포함할 수 있다. 특히, 장면 A의 영상은 제 1 척추경 나사못의 영상(120a') 및 제 2 나사못의 영상(120b')을 포함할 수 있다. 이들 나사못(120a, 120b) 모두가 장면 A(180)에서 볼 수 있기 때문에, 나사못의 기하학적 구조 및 위치의 결정은 장면 A로부터 수집될 수도 있다.
또한, 영상화 장치(12)는 추적 장치(50'')를 추적함으로써 소스 위치(26'')로 소스를 이동시키도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 탐색 처리 유닛(60)은 영상화 장치(12)를 위치 결정하기 위한 좌표를 제공 및/또는 영상화 장치(12)의 직접 제어하기 위해 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 그 다음 x-레이의 투영은 척추(124)를 통해 이루어질 수 있고, 두 개의 나사못(120a, 120b)은 위치(28")에 있는 검출기에서 영상화될 수도 있다. 장면 B(184)는 또한 장면 A(180)로부터 120a' 및 120b"에서 영상화되는 다른 투시로 2 개의 나사못(120a, 120b)의 영상 데이터를 포함할 수 있다. 2 개의 장면(180, 184)은 또한 척추 영상(124', 124")으로서 영상 데이터에 포함되는 척추(124)에 대하여 2 개의 나사못(120a, 120b)의 위치의 계산을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 검출기(28) 및/또는 소스(26)의 움직임은 회전 운동 이상을 포함할 수도 있고, 피 검체(14)의 장축을 따라 또는 직각으로 직선 운동을 포함할 수도 있다.
도 9에 도해되는 바와 같이, 영상(180, 184)은 이식되는 척추경 나사못(120a, 120b) 모두의 영상 데이터를 포함하고 그들을 다양한 투시에서 보여준다. 따라서, 적절한 알고리즘이 탐색 처리 유닛(60) 또는 다른 적절한 처리 유닛으로 실행될 수도 있으므로 척추(124)를 포함하는 해부학적 구조에 대하여 나사못의 위치를 결정할 수도 있다. 또한, 나사못(120a, 120b)의 기하학적 구성 및 크기는 탐색 메모리(62)에 저장될 수 있으며 척추(124)에서 나사못(120b 및 120a)의 위치를 결정하는 것을 돕기 위해 호출될 수 있다.
제 2 영상 데이터에서의 임플란트의 위치 결정은 블록(182)에서 이루어진다. 결정은 영상 처리 유닛(58) 또는 탐색 처리 유닛(60)과 같은 하나 이상의 처리 유닛으로 행해질 수 있다. 선택된 처리 유닛은 블록(182)에서 제 2 영상 데이터 내의 부재들의 위치를 결정하기 위해 선택된 명령들을 실행할 수도 있다.
제 2 영상 데이터에서 척추경 나사못(120)과 같은 임플란트의 결정 또는 식별은 다양한 처리 단계를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 사용자는 하나 이상의 장면 또는 투영 중 시드 지점(seed point)을 식별할 수도 있다. 또한, 척추경 나사못은 선택된 픽셀 또는 복셀 콘트라스트(voxel contrast) 또는 휘도를 포함할 수도 있다. 어느 경우에나, 다양한 영역 성장 기술을 사용하여 척추경 나사못(120)을 영상으로부터 세분화할 수도 있다. 따라서, 프로세스는 선택된 시드 지점로부터 영상 데이터를 세분화하는 것을 포함할 수도 있다.
시드 지점은 또한 공지되거나 호출되는 결정된 이식 위치에 기초하여 결정되거나(즉, 처리기로 명령을 실행함으로써 자동으로 결정될 수도 있으며) 또는 선택될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 척추경 나사못(120)은 그것이 이식될 때 추적될 수도 있고, 이식된 위치는 저장될 수도 있다. 저장된 위치는 탐색 처리기와 같은 처리기에 의해 블록(164) 또는 블록(165)에서 호출될 수도 있다. 그러므로 상기 호출되는 위치는 제 2 영상 데이터 또는 제 2 영상 데이터의 일 부분(단일 장면과 같은)에서 획득되는 영상 데이터로부터 세분화를 위해 척추경 나사못(120)의 위치를 결정할 시에 사용될 수도 있다. 척추경 나사못(120)의 호출 위치는 척추경 나사못(120)의 중심에 있는 지점과 같은 선택된 지점을 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 다양한 실시 예에서, 저장된 위치를 호출하는 처리기는 저장된 위치를 사용하여 영상 데이터의 시드 지점을 결정할 수도 있다. 척추경 나사못(120)의 기하학적 형상은 또한 메모리(62)에 저장된 다음 호출될 수도 있다. 따라서, 영상 데이터에서 나사못의 위치의 세분화 및 결정은 척추경 나사못(120)의 저장된 기하 구조의 알려진 중심의 한 지점에서 시작할 수도 있다.
제 2 영상 데이터에 기초한 나사못(120a, 120b)을 포함하는 임플란트의 위치를 도시하는 것은 블록(188)에서 수행될 수 있다. 나사못(120)의 위치는 블록(106)으로부터의 제 1 영상 데이터, 블록(112)으로부터의 영상 데이터에 기초한 모델, 또는 블록(176)으로부터의 제 2 영상 데이터 상에 도해될 수도 있다. 제 1 영상 데이터 블록(106)에서의 나사못(120) 또는 블록(112)으로부터의 처리되는 모델의 위치는 블록(182)에서 나사못(120)의 결정된 위치에 기초할 수도 있다. 또한, 제 1 영상 데이터 블록(106) 또는 모델 형태 블록(112) 상에 또는 그에 대하여 중첩되는 도해를 위해 부재(120)의 결정된 위치는 제 2 영상 데이터에서 블록(182) 내의 나사못의 위치의 결정에만 기초할 수도 있다.
다양한 실시 예에서, 나사못이 블록(106)에서 획득되는 제 1 영상 데이터 상에 또는 제 1 영상 데이터로 생성되는 모델 상에 도시되는 경우, 블록(176)에서 획득되는 제 2 영상 데이터는 먼저 제 1 영상 데이터 또는 블록(179)의 모델에 등록될 수도 있다. 제 1 영상 데이터를 제 2 영상 데이터에 등록할 시에, 두 영상 데이터 중 하나에서의 지점은 다른 영상 데이터에서의 지점과 상관되거나 맵핑된다. 제 2 영상 데이터는 2 차원(2D) 대 3 차원(3D) 등록 기술에 대해 당업계에 공지된 바와 같은 다양한 기술을 사용하여 제 1 영상 데이터에 등록될 수도 있다. 다양한 실시 예에서, 제 1 영상 데이터 및 제 2 영상 데이터 모두에 존재할 수도 있는 뼈 특징(boney features) 또는 구조는(예를 들어, 수동 또는 자동으로) 식별될 수도 있고 또한 제 1 및 제 2 영상 데이터 모두에서 추출될 수도 있다. 추출되는 특징 또는 구조는 정합되어 등록 및 매핑에 사용될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제 2 영상 데이터는 블록(164)으로부터의 영상화 장치의 호출되는 위치에 기초하여 제 1 영상 데이터에 등록될 수도 있다. 따라서, 제 2 영상 데이터의 위치는 제 1 영상 데이터의 위치에 관하여 알려질 수도 있으며, 등록이 발생할 수도 있다.
척추경 나사못(120)의 위치는 상술한 바와 같이 제 2 영상 데이터에서 결정될 수도 있다. 등록을 통해, 척추경 나사못의 위치는 제 1 영상 데이터에서 매핑되거나 결정될 수도 있다. 따라서, 이러한 등록은 제 2 영상 데이터로부터의 척추경 나사못(120)의 결정된 위치가 제 1 영상 데이터 및/또는 제 1 영상 데이터에 기초한 모델에 배치 또는 도해되도록 허용할 수도 있다.
나사못(120a, 120b)의 결정된 위치는 블록(106)에서 획득되는 제 1 영상 데이터에 기초하여, 프로세스 영상 데이터 블록(112)에서와 같이, 생성될 수도 있는 모델 상의 결정된 위치에서 나사못을 나타내는 아이콘이 중첩될 수 있기 때문에 잘못 사용될 수도 있다. 블록(176)으로부터 획득되는 제 2 영상 데이터는 새로운 모델을 생성하기 위해 사용될 필요가 없거나 또는 사용자(54)가 직접 보지 못할 수도 있지만, 영상 처리 유닛(58) 또는 탐색 처리 유닛(60)에 의해 사용될 수도 있으므로 블록(106)으로부터 획득되는 제 1 영상 데이터로 생성되는 모델에 대해 사용자(54)가 보기 위한 아이콘(120q)(도 10) 과 같은 장면을 생성할 수 있다. 상술한 것에 기초하여, 사용자(54)는 또한 계획을 생성하기 위해 사용될 수도 있는 획득되는 제 1 영상 데이터에 관하여 임플란트(120a, 120b)의 이식되는 위치를 볼 수 있다.
다시 말해서, 척추경 나사못(120)의 결정된 위치(또 임의의 부재가 영상화 될 수 있음을 당업자는 이해할 수 있다)는 블록(176, 302)에서 획득되는 제 2 영상 데이터에 기초하여 만들어 질 수도 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 척추경 나사못(120)의 위치는 실질적으로 또는 단지 제 2 영상 데이터에 기초하여 결정될 수도 있다. 그 다음 결정된 위치는 제 1 영상 데이터 및/또는 제 1 영상 데이터에 기초한 모델에 대해 표시될 수도 있다. 모델은 환자(14)의 선택된 영역의 3D 모델을 포함할 수도 있다. 제 1 영상 데이터에 기초한 3D 모델은 복수의 2D 슬라이스 또는 투영 또는 다른 적절한 제 1 영상 데이터로부터의 3D 렌더링을 포함할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 제 1 영상 데이터에 제 2 영상 데이터의 등록은 척추경 나사못(120)의 표현을 제 1 영상 데이터 또는 모델 상에 표시되도록 허용할 수도 있다. 제 2 영상 데이터가 처치에 따르기 때문에, 제 2 영상 데이터에서의 척추경 나사못(120)의 결정된 위치는 척추경 나사못(120)이 제 1 영상 데이터 상에 도해될 때 처치의 확인으로서 사용될 수도 있다.
도 10을 참조하면, 척추(124)의 영상(124')은 블록(106)으로부터의 제 1 획득 영상 데이터를 이용하여 생성될 수 있다. 계획 아이콘(120p)은 영상(124')에 대하여 도시될 수 있다. 계획 아이콘은 블록(106)으로부터의 제 1의 획득된 영상 데이터에 기초하여 하나 이상의 임플란트에 대하여 계획되거나 선택된 위치를 포함할 수도 있다. 계획 아이콘(120p)은 선택된 임플란트의 정확한 2D 또는 3D 모델일 수도 있고 또는 선택된 임플란트의 기하학적 표현일 수도 있다. 제 2 영상 데이터가 블록(176)에서 획득된 후에, 확인 아이콘(120q)은 계획 아이콘들(120p) 또는 그 대안으로 영상(124')에 대하여 도시될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 2 영상 데이터는 제 1 영상 데이터에 등록될 수도 있으므로 척추경 나사못(120)의 결정된 위치가 영상(124') 위에 중첩되도록 도해될 수 있게 한다.
따라서, 사용자(54)는 블록(176)에서 획득되는 제 2 영상 데이터에 의해 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 결정된 위치에서 확인 아이콘(124q)을 볼 수 있다. 즉, 제 2 영상 데이터에서 척추경 나사못(120)의 위치는(예, 제 2 영상 데이터로부터 척추경 나사못의 세분화에 기초한) 제 2 영상 데이터의 분석에 기초할 수도 있다. 그 다음 제 1 영상 데이터에 관한 제 2 영상 데이터의 위치는 제 1 영상 데이터 상의 척추경 나사못의 결정된 위치를 도해하기 위해 사용될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 확인 아이콘(120q)은 계획 아이콘(120p)에 대하여 영상 데이터 위에 중첩될 수 있으므로 둘 모두가 영상 데이터(124') 상에 중첩될 수 있다. 따라서, 제 2 영상 데이터는 처치에 대한 초기 계획을 생성하기 위해 사용될 수 있는 영상 데이터(124')에 대하여 확인 아이콘(120q)을 도해하기 위해 사용될 수도 있다.
참고로, 도 8 및 도 9를 참조하면, 소스(26)가 소스 위치(26''')에 있을 때 장면 C가 생성될 수도 있고 또한 추적기(50)로 추적기 위치(50''')에서 추적될 수도 있다. 장면 C 위치에서, 소스(26)는 x-레이를 척추(124)를 통해 검출기 위치(28''')로 투영한다. 도 9에 도해된 장면 C(190)는 나사가 2 개가 존재하더라도 단 하나의 나사못 장면만을 포함할 수도 있다. 두 개의 나사못 중 하나가 다른 나사못을 가릴 수도 있다. 따라서 적어도 하나의 나사못은 장면 C에서 다른 나사못에 의해 가려질 수도 있다. 따라서, 장면 C는 나사못(120a, 120b)을 포함하여 임플란트의 위치를 결정하기 위한 적절한 정보를 제공하지 못할 수도 있다. 다시 말해, 장면 C가 차단되거나 가려질 수도 있는(예, 척추경 나사못과 같은 적어도 하나의 관심 있는 품목은 척추경 나사못의 다른 하나에 의해 적어도 부분적으로 가려지거나 가로막힌다) 반면, 장면 A와 장면은 가로막히지 않거나 눈에 잘 띄지 않을 수도 있다. 가려지지 않는 장면은 환자(14)를 통하여 방사선 피폭을 포함하여 더 적은 투영들을 갖는 모두 또는 대부분의 부재들을 결정할 수 있게 허용한다.
따라서, 영상화 장치 추적 장치(50)로 영상화 장치(12)를 추적함으로써, 영상화 장치를 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 유효하고 효율적인 위치로 이동시킬 시에 도움을 줄 수도 있다. 블록(165)에서의 이러한 결정은 임플란트의 위치를 결정하기에 충분한 영상 데이터를 획득하기 위해 필요한 노광 횟수를 감소시킬 수도 있다. 따라서, 방법(100)에 따라 제 2 영상 데이터를 획득하는 것은 척추(124)에 대하여 임플란트의 위치 정보의 높은 식별을 포함하는 최소 양의 장면 또는 투영을 요구할 수도 있다. 이렇게 하면 장면 C(190)와 같은 차별적인 장면을 획득할 필요가 없으므로 그러한 장면을 획득할 때 환자를 x-레이에 노출시키지 않는 것을 보장할 수 있다.
전술한 바와 같이, 환자 추적기가 여전히 환자(14)에 부착되어 있는지의 결정이 블록(162)에서 만들어질 수 있다. 환자 추적기가 부착되지 않으면, "아니오" 블록(200)으로의 "아니오" 경로가 후속될 수도 있다. 척추경 나사못(120)의 이식과 같은, 환자의 시술 중에 환자(14)에 대하여 영상화 장치(12)가 여전히 이동될 수도 있고, 또한 영상화 장치(12)는 블록(150)에서 획득될 것으로 결정된 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 환자(12)에 대하여 다시 이동될 수도 있다. 환자가 환자 추적 장치(48)로 더 이상 추적되지 않을 때, 환자(14)에 대하여 영상화 시스템(12)의 적절한 위치를 결정하는 것을 돕기 위해 적어도 하나의 검사 영상 데이터 투영 또는 장면이 환자(14)에 대해 획득될 수 있으므로 환자(14)를 통해 최소 수의 투영을 획득하여 상기 설명한 바와 같이, 임플란트의 위치를 결정할 수 있다.
"아니오" 블록(200)을 통해 "아니오" 경로를 후속할 경우, 영상화 장치(12)는 환자(14)에 대하여 블록(202)에서 영상화 장치의 제 1 검사 위치로 이동될 수 있다. 영상화 장치 검사 위치는 환자(14)에 상대하는 임의의 적절한 위치일 수 있으며, 갠트리(20)의 위치 및 소스(26) 및 검출기(28)의 선택된 위치 모두를 포함할 수도 있다. 제 1 검사 위치에서, 블록(204)에서 제 1 검사 영상 데이터가 획득될 수도 있다. 제 1 검사 영상 데이터는 제 1 검사 위치에서 환자(14)를 통해 투영되는 영상 데이터일 수 있다.
블록(204)에서 제 1 검사 위치에서 획득되는 영상 데이터는 획득되는 제 1 검사 영상 데이터에서 임플란트(120)의 위치를 결정하기 위해 영상 처리 유닛(58) 또는 탐색 처리 시스템(60)과 같은 적절한 처리 유닛으로 처리될 수 있다. 제 1 검사 영상 데이터에서의 임플란트(120)의 방향 및 위치의 결정은 블록(208)에서 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 위치의 결정을 허용한다. 그러나, 제 1 검사 영상 데이터는 또한 제 2 획득 영상 데이터의 장면 또는 투영으로서 사용될 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 블록(208)에서 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 위치의 결정은 블록(204)에서 획득되는 제 1 검사 영상 데이터에만 기초할 수도 있다. 따라서, 환자 추적기(48)를 포함하는 환자(14)에 대하여 영상화 장치(12)의 추적은 블록(208)에서 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 위치를 결정하기 위해 필요하지 않다.
제 1 검사 영상 데이터는 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 영상화 장치의 위치를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 영상화 장치(12)를 추적하기 보다, 제 1 검사 영상 데이터가 분석되어 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 적절한 위치를 결정할 수 있다. 블럭(208)에서 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 결정 위치에서, 제 1 검사 영상 데이터는 그 내부 및 환자(14)에 대하여 임플란트의 위치를 결정하기 위해 평가될 수 있다. 그러나, 제 1 검사 영상 데이터는 모든 임플란트(120)의 위치를 완전히 결정하기에 충분한 영상 데이터를 포함하지 않을 수도 있다. 따라서, 블록(208)에서 결정된 위치는 상술되는 바와 같이 임플란트의 위치를 결정하기 위해 최소 개수의 투영을 획득하도록 최소 수의 위치에서 영상화 장치(12)로 제 2 영상 데이터를 획득하는 것을 허용할 수도 있다.
제 1 검사 영상 데이터를 분석하는 것은 당 업계에서 일반적으로 이해되는 바와 같이 모델을 생성하기 위해 영상 데이터를 처리하는 것과 유사한 방식으로 수행될 수 있으며, 제 1 검사 영상 데이터에서 임플란트의 위치를 결정할 수 있게 허용한다. 따라서, 블록(208)에서 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 위치의 결정은 환자 추적기(48)로 환자(14)를 추적하거나 영상화 장치 추적 장치(50)로 영상화 장치(12)를 추적하지 않고 수행될 수 있다. 임플란트(120)의 위치 및 배향이 제 1 검사 영상 데이터에서 결정되므로, 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 위치 결정이 그것에 기초할 수 있다.
또한, 처치 정보는 자동적으로 또는 사용자에 의해 입력되거나 메모리(62)에 저장된 계획으로부터 호출될 수도 있다. 예를 들어, 다수의 임플란트 및 임플란트의 선택된 상대적 위치가 블록(208)에서 위치를 결정하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 검사 영상이 단지 2 개의 임플란트만을 포함하지만 4 개의 임플란트가 배치되는 것으로 알려진 경우, 처리기는 다른 2 개의 임플란트의 가능한 위치를 결정하기 위해 영상에서 2 개의 임플란트의 상대적 위치를 결정할 수도 있다. 또한, 축상 장면이 단지 2 개의 임플란트를 영상화하는 경우, 선택된 사시 장면은 4 개의 임플란트 모두를 영상화하도록 선택될 수도 있다. 영상화 장치의 위치의 결정은 제 1 검사 영상 데이터의 호출되는 정보 및 분석에 기초하여 처리기에 의해 자동으로 결정될 수도 있다. 또한, 임플란트의 위치는 메모리 시스템으로부터 처리기 시스템에 의해 호출될 수도 있다.
블록(208)에서 제 2 영상 데이터를 획득하는 위치에 대한 결정이 완료되면, 영상화 장치(12)는 블록(300)에서 피검체에 대하여 결정된 하나 이상의 위치로 이동될 수 있다. 그 다음 블록(176)에서 제 2 영상 데이터를 획득하는 것과 유사한 방식으로 블록(302)에서 하나 이상의 위치에서 제 2 영상 데이터가 획득될 수 있다. 블록(302)에서 결정된 하나 이상의 위치에서 제 2 영상 데이터가 획득되면, 척추 나사못(120)의 위치가 전술한 바와 같이(예, 척추경 나사못의 세분화에 의해) 블록(182)에서 제 2 영상 데이터에서 결정될 수도 있다. 제 2 영상 데이터는 또한 위에서 논의되는 바와 같이 블록(179)에서, 제 1 영상 데이터에 등록될 수도 있다. 다양한 실시 예에서, 등록은 제 1 및 제 2 영상 데이터 간의 특징 또는 구조 추출 및 등록에 의해 발생할 수도 있다. 척추경 나사못의 결정된 위치는 상술한 바와 같이, 블록(188)에서 제 2 영상 데이터 또는 제 1 영상 데이터 상에 도해될 수 있다.
블록(188)에서 제 1 영상 데이터 또는 제 1 영상 데이터를 사용하여 형성된 모델과 같은, 영상 데이터 상의 임플란트(120)의 위치를 도해한 후에, 본 방법은 "종료" 블록(154)에서 종료될 수 있다. 상술한 바와 같이, 영상화 시스템(12)은 계획된 처치를 확인하기 위해 임플란트의 위치를 도해하는 것을 돕기 위해 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 제 2 영상 데이터에 기초한 임플란트의 도해는 외과적 단계와 같은 부가적인 처치 단계가 사용자의 전문성에 기초하여 계획을 달성하거나 계획을 향상시키기 위해 수행되도록 선택될 수 있는지 여부를 결정할 시에 사용자(54)에게 도움을 줄 수 있다. 따라서, 제 2 영상 데이터는 계획을 달성하거나 선택된 결과를 달성하기 위해 환자(14)에 대하여 처치를 수행할 시에 도움을 주기 위해 사용된다. 그러나, 제 2 영상 데이터는 임의의 적절한 피검체를 획득할 수 있고 도 1에 도시되는 바와 같이 인간 피검체에 한정될 필요는 없다는 것으로 이해된다.
따라서, 도 2에 도시되는 방법은 완전한 영상 데이터 세트를 획득하지 않고 제 2 영상 데이터를 획득하는 것을 허용한다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 선택된 양의 영상 데이터(완전한 세트와 같은)가 환자(14)의 3 차원 모델을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 블록(106)에서 획득되는 제 1 영상 데이터는 환자(14)의 모델의 선택된 품질을 생성하기에 충분한 영상 데이터일 수 있다. 따라서, 제 1 영상 데이터의 양은 갠트리(20)를 통해 환자(14) 주위에 x-레이 빔(소스(26)와 검출기(28) 사이)이 이동함에 따라 환자(14)의 적어도 300개의 투영을 획득하는 것을 포함할 수도 있다. 제 2 영상 데이터는 다수의 획득의 단일 획득을 포함할 수도 있지만, 둘 다 일반적으로 제 1 영상 데이터 획득 투영보다 작다. 예를 들어, 검사 영상 데이터 획득은 약 1 내지 약 3개의 투영을 포함할 수도 있다. 그 다음 제 2 영상 데이터(검사 영상 데이터에 기초하거나 하지 않음)는 X-레이 빔을 이동시키는 것과 같이 환자(14) 주위의 경사각에서 약 10개 이하의 투영을 포함할 수도 있다. 그러나, 제 2 영상 데이터는, 제 1 영상 데이터를 포함하는 수술 전 영상 데이터와 같은 이전 영상 데이터에 대하여 이식되는 하드웨어의 위치를 등록 또는 확인하기 위한 시야 각도에 최적화될 수도 있다. 그러므로, 제 1 영상 데이터에 대하여 최소화될 수 있는 제 2 영상 데이터는 여전히 전술한 바와 같이 선택된 계획을 확인하거나 환자(14)에 대한 외과적 처치를 완료할 시에 협조하기 위한 영상 데이터를 제공할 수 있다.
제 2 영상 데이터(블록들(176 또는 302)에서 획득 됨)는 척추경 나사못(120)(또는 영상화되는 다른 부재)의 위치를 결정하기 위해 사용되는 유일한 데이터일 수도 있다. 또한, 제 2 영상 데이터는 블록(106)의 제 1 영상 데이터 또는 블록(112)에서 그로부터 형성된 모델에 대하여 부재의 위치를 결정하기 위해 사용되는 유일한 데이터일 수도 있다. 따라서, 제 2 영상 데이터는 환자(14)에 대하여 부재(120)의 위치를 확인하기 위해 추적 정보 없이 또는 부재 시에 사용될 수도 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 블록(182)에서 결정된 부재들의 위치는 블록(106)으로부터의 제 1 영상 데이터 또는 블록(112)으로부터의 모델 상에 도해되거나 중첩될 수도 있다.
또한, 부재(120)는 뼈 조직과 같은 경질 조직에 배치될 필요는 없다. 이식되는 부재는 심부 뇌 자극 탐침 또는 전극과 같은 연질 조직에 놓일 수도 있다. 전극의 배치는 계획될 수도 있고, 영상 데이터는 처치의 선택된 부분 뒤에 획득될 수도 있다. 부재의 위치는 제 2 영상 데이터에서 결정될 수도 있고 부재를 나타내는 아이콘은 전술한 바와 같이 중첩될 수도 있다. 또한, 영상화 장치는 추적될 수도 있고 및/또는 제 2 영상 데이터를 획득하기 위한 영상화 장치의 위치를 결정하기 위해 검사 영상이 획득될 수도 있다. 따라서, 당해 기술 분야의 숙련자는 피검체에 배치되는 부재가 경질 또는 뼈 조직에 배치될 필요는 없다는 것을 이해할 것이다.
실시 예들의 전술되는 설명은 도해 및 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 본 발명을 완전하게 하거나 제한하기 위한 것이 아니다. 특정 실시 예의 개개의 요소 또는 특징은 일반적으로 특정 실시 예에 한정되지 않지만, 적용 가능할 경우, 상호 교환 가능하며, 구체적으로 도시 또는 기술되지 않더라도, 선택된 실시 예에서 사용될 수 있다. 동일한 것도 여러 방식으로 변화될 수도 있다. 이러한 변화는 본 발명의일탈로 간주되어서는 안되며, 그러한 모든 변화는 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 한다.

Claims (22)

  1. 영상화 장치로 획득된 영상 데이터로 처치 중 적어도 일부를 확인하는 방법에 있어서,
    영상화 장치를 관심 있는 부분에 대하여 선택된 위치로 이동시키는 단계;
    관심 있는 부분의 확인 영상 데이터를 획득하는 단계;
    확인 획득되는 영상 데이터 내의 부재의 위치를 결정하는 단계; 및
    사전 획득된 영상 데이터로 생성된 관심 있는 부분의 모델 위에 결정된 위치에서의 부재를 나타내는 아이콘을 중첩하는 단계로서, 상기 사전 획득된 영상 데이터가 확인 영상 데이터 이전에 획득되는, 아이콘을 중첩하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관심 있는 부분에 대하여 상기 부재의 위치를 추적하는 단계; 및
    상기 관심 있는 부분에 대하여 상기 영상화 장치의 위치를 추적하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 관심 있는 부분에 대하여 상기 영상화 장치의 상기 위치를 추적하는 단계는:
    기 관심 있는 부분과 상기 부재의 확인 영상 데이터를 획득하기 위해 상기 관심 있는 부분에 대하여 검출기를 제 1 위치로 이동시키면서 상기 영상화 장치의 상기 검출기를 추적하는 단계; 및
    상기 관심 있는 부분 및 상기 부재의 확인 영상 데이터를 획득하기 위해 상기 관심 있는 부분에 대하여 상기 검출기를 제 2 위치로 이동시키면서 상기 영상화 장치의 상기 검출기를 추적하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 검출기를 추적하는 단계는:
    메모리 시스템으로부터 상기 사전 획득된 영상 데이터를 획득할 시에 적어도 일부 시간 동안 상기 영상화 장치의 저장 위치를 호출하는 단계;
    상기 획득된 확인 영상 데이터 내의 상기 부재의 상기 위치를 결정하는 것을 허용하도록 제 1 투영에서 상기 부재의 가로막히지 않은 영상 데이터를 획득하기 위해 상기 검출기의 위치를 결정하는 단계;
    상기 검출기를 상기 결정된 위치로 이동시키도록 명령하는 단계를 포함하며,
    상기 사전 획득되는 영상 데이터 및 상기 확인 영상 데이터 둘다가 복수의 투영을 포함하며, 상기 복수의 투영 각각이 상기 검출기의 상이한 위치에 있는 는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전 획득되는 영상 데이터로 생성되는 상기 관심 있는 부분의 상기 모델을 생성하도록 처리 유닛으로 명령을 실행하는 단계; 및
    상기 관심 있는 부분의 상기 모델 상의 상기 결정된 위치에서 상기 부재를 나타내는 상기 아이콘을 중첩하기 위해 상기 부재의 상기 위치를 모델링 하도록 상기 처리 유닛으로 명령을 실행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부재를 포함하는 상기 관심 있는 부분의 적어도 제 1 부분의 검사 영상을 획득하는 단계;
    상기 획득된 검사 영상 데이터로부터 부재를 추출하여 상기 획득된 검사 영상을 평가하는 단계;
    상기 획득된 검사 영상의 상기 평가만에 기초하여 상기 관심 있는 부분 내의 상기 부재의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 부재의 상기 결정된 위치에 기초하여, 상이한 임플란트 또는 상이한 해부학적 특징 중 적어도 하나의 중첩을 적어도 최소화하기 위해 상기 관심 있는 부분의 확인 영상 데이터를 획득하기 위한 적어도 하나의 위치를 결정하도록 처리 유닛으로 명령을 실행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 부재의 상기 결정된 위치에 기초하여 상기 관심 있는 부분의 확인 영상 데이터를 획득하기 위한 적어도 하나의 위치를 결정하도록 상기 처리 유닛으로 명령을 실행하는 단계는 상기 부재의 가로막히지 않은 장면을 획득하도록 상기 영상화 장치의 상기 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 영상화 장치를 관심 있는 부분에 대하여 상기 선택된 위치로 이동시키는 단계는 상기 부재의 상기 결정된 위치에 기초하여 상기 관심 있는 부분의 확인 영상 데이터를 획득하기 위한 적어도 하나의 위치를 결정하도록 처리 유닛으로 명령을 실행하는 단계에 기초하는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모델 위에 중첩되는 상기 아이콘의 상기 위치를 결정하도록 처리 유닛으로 명령을 실행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모델 위에 중첩되는 상기 아이콘을 갖는 상기 모델을 표시 장치로 표시하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 획득된 확인 영상 데이터 내의 상기 부재의 상기 위치를 결정하는 단계는 상기 획득된 확인 영상 데이터 만에 기초하여 상기 모델에 대하여 상기 부재의 상기 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 영상 데이터로 처치의 적어도 일부를 확인하기 위한 시스템에 있어서,
    피검체의 관심 있는 부분에 대하여 선택된 위치로 이동되고 상기 피검체의 상기 관심 있는 부분의 확인 영상 데이터를 획득하도록 구성되는 영상화 장치;
    명령을 실행하도록 구성된 처리기 시스템으로서,
    상기 영상화 장치로 획득된 상기 피검체의 상기 관심 있는 부분의 상기 획득된 확인 영상 데이터를 평가하도록, 그리고
    상기 피검체의 상기 관심 있는 부분의 상기 획득된 확인 영상 데이터에 기초하여 부재의 위치를 결정하도록 구성되는 처리기 시스템; 및
    사전 획득되는 영상 데이터로 생성되는 상기 관심 있는 부분의 상기 영상 위에 상기 결정된 위치에서의 영상 위에서 중첩되는 상기 부재를 나타내는 아이콘을 표시하도록 구성되는 표시 장치로서 상기 사전 획득되는 영상 데이터는 상기 확인 영상 데이터 이전에 획득되는, 상기 표시 장치를 포함하는, 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 피검체의 상기 관심 있는 부분에서 상기 영상화 장치로 영상화되도록 구성되는 상기 부재를 더 포함하는, 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 영상화 장치와 연관된 제 1 추적 장치 및 상기 피검체와 연관된 제 2 추적 장치를 추적하도록 구성된 추적 시스템을 갖는 탐색 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 사전 영상 데이터를 획득하는 동안 상기 영상화 시스템 및 상기 관심 있는 부분의 상대 위치를 저장하도록 구성되는 메모리 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 처리기 시스템은 명령을 실행하도록:
    상기 영상화 시스템 및 상기 사전 영상 데이터를 획득하는 동안의 상기 관심 있는 부분의 저장된 상대 위치를 호출하도록; 그리고
    상기 영상화 시스템, 상기 사전 영상 데이터를 획득하는 동안의 상기 관심 있는 부분의 상기 호출 저장된 상대 위치, 또는 상기 부재의 추적되는 위치 중 적어도 하나에 기초하여 가로막히지 않은 영상 데이터인 상기 부재의 상기 확인 영상 데이터를 획득하기 위해 상기 영상화 장치의 적어도 하나의 위치를 결정하도록, 명령을 실행하도록 더 구성되는, 시스템.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 처리 시스템은,
    상기 부재를 식별하기 위해 제 1 검사 영상 데이터를 평가하도록; 그리고
    상기 영상화 장치로 획득되는 상기 관심 있는 부분의 상기 영상 데이터를 획득하기 위해 상기 영상화 장치의 적어도 하나의 위치를 결정하도록, 명령을 실행하도록 더 구성되는, 시스템.
  18. 제 12항에 있어서, 상기 처리 시스템은 상기 피검체의 상기 관심 있는 부분의 상기 획득된 확인 영상 데이터 만에 기초하여 상기 부재의 상기 위치를 결정하도록 명령들을 실행하도록 더 구성되는, 시스템.
  19. 영상화 장치로 획득된 영상 데이터로 처치 중 적어도 일부를 확인하는 방법으로서,
    피검체에 대하여 제 1 위치에서의 상기 영상화 장치로 상기 피검체의 적어도 관심 있는 부분의 제 1 영상 데이터를 획득하는 단계;
    상기 제 1 위치로부터 상기 영상화 장치를 이동시키는 단계;
    상기 처치 후 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 상기 피검체의 적어도 상기 관심 있는 부분에 대하여 상기 영상화 장치의 제 2 위치를 결정하도록 제 1 처리 유닛을 동작시키는 단계;
    상기 관심 있는 부분에 대하여 상기 영상화 장치를 상기 제 2 위치로 이동시키는 단계;
    상기 제 2 위치에서 상기 영상화 장치로 상기 관심 있는 부분의 상기 제 2 영상 데이터를 획득하는 단계;
    제 2 처리 유닛을 동작시키는 단계로서,
    (i) 상기 획득된 제 2 영상 데이터 내의 부재의 위치를 결정하도록, 그리고
    (ⅱ) 상기 획득된 제 2 영상 데이터 내의 상기 부재의 상기 결정된 위치에 기초하여 상기 부재의 제 1 영상 데이터의 위치를 결정하도록 제 2 처리 유닛을 동작시키는 단계; 및
    상기 결정된 제 1 영상 데이터 위치에서의 상기 부재를 나타내는 상기 제 1 영상 데이터 위에 중첩되는 아이콘의 표시를 관측하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 영상 데이터는 상기 피검체의 상기 관심 있는 부분의 모델을 포함하고, 상기 아이콘은 상기 모델 위에 중첩되는, 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 영상화 장치의 상기 제 1 위치의 좌표를 저장하는 단계; 및
    상기 제 1 위치의 상기 저장된 좌표를 호출하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 상기 피검체의 적어도 상기 관심 있는 부분에 대하여 상기 영상화 장치의 상기 제 2 위치를 결정하도록 상기 제 1 처리 유닛을 동작시키는 단계는 적어도 상기 호출 저장된 좌표에 기초하는, 방법.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 부재를 포함하는 제 1 검사 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 피검체에 대하여 상기 제 1 검사 영상 데이터에서 상기 부재의 위치를 결정하도록 상기 제 1 처리 유닛을 동작시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 2 영상 데이터를 획득하기 위해 상기 피검체의 적어도 상기 관심 있는 부분에 대하여 상기 영상화 장치의 상기 제 2 위치를 결정하도록 상기 제 1 처리 유닛을 동작시키는 단계는 적어도 상기 부재의 상기 결정된 위치에 기초하는, 방법.
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