(57)【要約】  本発明は、処理ユニット１４を含む椎弓根スクリュー４の最適配置を決定するデバイス２に関する。処理ユニットは、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２と、モデル表面の椎弓根セクション２８のスパン内に最適に置かれた椎弓根スクリューモデル３０とを表すモデルデータセットを受信する。処理ユニットは、少なくとも１つのヒト椎骨６の表面画像２６を表す画像データを受信する。処理ユニットは、少なくとも１つのヒト椎骨のうちの幾つかのヒト椎骨のそれぞれについて、対応するヒト椎骨の表面画像に適合する対応して適応されたモデル表面３６を表す適応されたモデルデータセットが提供されるように、モデルデータセットを適応させる。適応されたモデルデータセットそれぞれは更に、対応して適応された椎弓根スクリューモデル３８を表す。本発明は更に、対応する方法、対応するコンピュータプログラム要素及び対応するコンピュータ可読媒体に関する。
2019514548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ユニットを含む、椎弓根スクリューの配置を計画するデバイスであって、
前記処理ユニットは、
第１のヒト椎骨の第１のモデル表面、及び、前記第１のモデル表面の椎弓根セクションに配置される第１の椎弓根スクリューモデル、
第２のヒト椎骨の第２のモデル表面、及び、前記第２のモデル表面の椎弓根セクションに配置される第２の椎弓根スクリューモデル、並びに、
前記第１のヒト椎骨の前記第２のヒト椎骨に対するモデル配列、
を表すグローバルモデルデータセットを受信し、
前記処理ユニットは、少なくとも第１のヒト椎骨の第１の画像、第２のヒト椎骨の第２の画像、及び、前記第１の画像の前記第２の画像に対する配列を表す画像データを受信し、
前記処理ユニットは、前記グローバルモデルデータセットを、前記画像データに適応させ、
適応された前記グローバルモデルデータセットは、
前記第１のヒト椎骨の前記第１の画像に適応された第１の適応されたモデル表面、
前記第２のヒト椎骨の前記第２の画像に適応された第２の適応されたモデル表面、及び、
前記第１の適応されたモデル表面の前記第２の適応されたモデル表面に対する対応して適応されたモデル配列、
を表し、
適応された前記グローバルモデルデータセットは更に、対応して適応された第１の椎弓根スクリューモデル及び第２の椎弓根スクリューモデルを表す、デバイス。
【請求項２】
前記グローバルモデルデータセットは更に、前記第１の椎弓根スクリューモデルから前記第２の椎弓根スクリューモデルまで延在する接続棒モデルを表し、
前記処理ユニットは、前記第１の適応された椎弓根スクリューモデルから前記第２の適応された椎弓根スクリューモデルまで延在する適応された接続棒モデルをもたらす前記モデル配列の適応に基づいて、前記接続棒モデルを適応させ、
適応された前記グローバルモデルデータセットは更に、前記適応された接続棒モデルを表す、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記接続棒モデルは、隣接するヒト椎骨に移植される２つの椎弓根スクリューを接続する接続棒の長さ、直径、向き及び／又は場所を表す、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
椎弓根スクリューモデルの第１の端セクションが、対応するヒト椎骨の前記モデル表面のスパン内に配置され、前記椎弓根スクリューモデルの第２の端セクションが、前記モデル表面から突出する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記グローバルモデルデータセットは、少なくとも、前記ヒト椎骨モデルの前記モデル表面の前記スパン内への前記椎弓根スクリューモデルの仮想侵入点、前記ヒト椎骨モデルの前記モデル表面に対する前記椎弓根スクリューモデルの方向、及び、前記ヒト椎骨モデルの前記モデル表面の前記スパンから出る前記椎弓根スクリューモデルの仮想出口点のうちの２つによって、前記椎弓根スクリューモデルを表す、請求項１乃至４の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記椎弓根スクリューモデルは更に、前記ヒト椎骨モデルの前記スパン内への前記椎弓根スクリューの侵入深さを含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記椎弓根スクリューモデルは更に、前記椎弓根スクリューの直径及び／又はスクリューのネジ山パラメータを含む、請求項５又は６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記椎弓根スクリューモデルは更に、前記椎弓根スクリューモデルの前記第２の端セクションの突出長さを含む、請求項４乃至７の何れか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
椎弓根スクリューの配置を計画する方法であって、
ａ）第１のヒト椎骨の第１のモデル表面、第２のヒト椎骨の第２のモデル表面、前記第１のヒト椎骨の前記第２のヒト椎骨に対するモデル配列、前記第１のモデル表面の椎弓根セクションに配置される第１の椎弓根スクリューモデル、及び、前記第２のモデル表面の椎弓根セクションに配置される第２の椎弓根スクリューモデルを表すグローバルモデルデータセットを提供するステップと、
ｂ）少なくとも前記第１のヒト椎骨の第１の椎骨画像、前記第２のヒト椎骨の第２の椎骨画像、並びに、前記第１の表面画像及び前記第２の表面画像の互いに対する配列を表す画像データを受信するステップと、
ｃ）適応された前記グローバルモデルデータセットが、前記第１の椎骨画像に適応された第１の適応されたモデル表面、前記第２の椎骨画像に適応された第２の適応されたモデル表面、及び、前記第１の適応されたモデル表面の前記第２の適応されたモデル表面に対する対応して適応されたモデル配列を表すように、前記グローバルモデルデータセットを、前記画像データに適応させるステップと、
を含み、
適応された前記グローバルモデルデータセットは更に、対応して適応された第１の椎弓根スクリューモデル及び第２の椎弓根スクリューモデルを表す、方法。
【請求項１０】
処理ユニットによって実行されると、請求項９に記載の方法のステップを行うように適応された請求項１乃至８の何れか一項に記載のデバイスを制御する、コンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコンピュータプログラムを記憶した、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、椎弓根スクリューの最適配置を決定するデバイス及び方法、対応するコンピュータプログラム要素、並びに、コンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
脊柱は、骨及び結合組織からなる複雑な器官である。脊柱は、身体を支え、脊髄及び関連の神経を、特に損傷から保護する。脊柱は、積み重ねられている一連の椎骨（ヒト椎骨とも呼ぶ）を含む。各椎体間に、脊柱が経験する圧縮力を和らげ、弱める椎間板がある。
【０００３】
脊椎固定術又は脊柱固定術と一般的に呼ばれる技術は、しばしば、脊柱疾患の治療として使用される。このような脊柱疾患には、異常、病気又は外傷に起因する不調が含まれる。脊椎固定では、脊柱の椎骨を結合し及び／又は機械的に固定するために外科用インプラントが使用される。具体的には、金属スクリューを、患者の背中に通して椎骨内へと挿入し、隣接する椎骨のスクリューを、金属棒によって接続して固定ブリッジが作られる。このような脊椎固定術は、上記脊柱疾患を治療するために効果的に使用されてきている。しかし、現行の外科用インプラントに関連する欠点がある。当該欠点は、例えば上記金属スクリューである外科用インプラントのサイズの正確な測定に関する。更なる欠点は、外科用インプラントの正確な配置に関する。
【０００４】
米国特許第７，１９４，１２０Ｂ２号は、インプラントの画像誘導配置方法及びシステムに関する。１つ以上の医用撮像デバイスから、少なくとも脊柱の一部を表す医用画像データが取得される。更に、当該医用画像データに基づいて、骨構造の界面が決定される。更に、界面内の所定の初期直径を有する椎弓根スクリューの最適な軌道が計算される。最適な軌道は、コンピュータ上で界面を数学的に比較するアルゴリズムを行うコンピュータプロセッサによって、界面内にあるように自動的に計算される。
【０００５】
国際特許公開ＷＯ２００６／０９２６００Ａ１は、患者の身体の一部に行われる手術の少なくとも一部を自動的に計画するコンピュータ実施方法について開示している。例えば手術器具及びインプラントである手術に使用されるハードウェアのコンポーネントの表現といった計画された手術の少なくとも一部を表すデータが関連付けられる当該身体の一部の仮想モデルが提供される。仮想モデルは、患者の実際の身体の一部から得られるデータを使用してモーフィングされ、これにより、患者の実際の身体の一部の解剖学的構造を反映するように、計画された手術の一部も適応される。
【０００６】
しかし、インプラントの誘導配置、特に椎骨内への椎弓根スクリューの配置を計画する現行の方法には幾つかの欠点が伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
椎骨内の椎弓根スクリューの最適配置のより簡単な決定が必要である。具体的には、各決定は、再現可能であり、自動的な使用に利用可能であり、また、各椎骨を損傷することのない椎弓根スクリューの最適配置の基礎となる患者固有のデータを提供するべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の課題は、独立請求項の主題によって達成され、更なる実施形態は、従属請求項に組み込まれる。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、椎弓根スクリューの配置を計画するデバイスが提供される。当該デバイスは、処理ユニットを含む。処理ユニットは、第１のヒト椎骨の第１のモデル表面及び第１のモデル表面の椎弓根セクションに配置される第１の椎弓根スクリューモデルと、第２のヒト椎骨の第２のモデル表面及び第２のモデル表面の椎弓根セクションに配置される第２の椎弓根スクリューモデルと、第１の椎骨の第２の椎骨に対するモデル配列とを表すグローバルモデルデータセットを受信する。
【００１０】
処理ユニットは更に、少なくとも第１のヒト椎骨の第１の画像と、第２のヒト椎骨の第２の画像と、第１の画像の第２の画像に対する配列とを表す画像データを受信する。
【００１１】
処理ユニットは更に、グローバルモデルデータセットを、画像データに適応させる。適応されたモデルデータセットは、第１のヒト椎骨の第１の画像に適応された第１の適応されたモデル表面と、第２のヒト椎骨の第２の画像に適応された第２の適応されたモデル表面と、第１の適応されたモデル表面の第２の適応されたモデル表面に対する対応して適応されたモデル配列とを表す。適応されたモデルデータセットは更に、対応して適応された第１及び第２の椎弓根スクリューモデルを表す。
【００１２】
したがって、グローバルモデルデータセットは、少なくとも第１及び第２のヒト椎骨のモデル表面を表すデータのサブセットを含むデータのセットである。データのサブセットは、ヒト椎骨モデルのモデル表面を表す点のグリッド又はメッシュを表してよい。したがって、モデル表面はヒト椎骨モデルの表面を表す。
【００１３】
モデルデータセットは更に、椎弓根スクリューモデルを表す。したがって、モデルデータセットは、椎弓根スクリューのモデル表面、又は、例えば椎弓根スクリューモデルの端セクション及び／若しくはその方向を表す、少なくとも椎弓根スクリューモデルの表面の点を表すデータを含む。
【００１４】
椎弓根スクリューモデルは、ヒト椎骨モデルのモデル表面の椎弓根セクションに配置される。
【００１５】
以下において、モデル表面の「スパン」は、モデル表面で囲まれる又はモデル表面に包含される内部空間を指す。具体的には、モデル表面の椎弓根セクションのスパンは、モデル表面の椎弓根セクションで囲まれる又は椎弓根セクションに包含される内部空間を指すことが好適である。
【００１６】
したがって、モデルデータセットは、椎弓根スクリューモデルが、ヒト椎骨モデルのモデル表面に対して、どこに且つどのように配置されるかに関する情報を提供する。例えば椎弓根スクリューモデルが２つの点（好適には、各点は、椎弓根スクリューモデルが表す椎弓根スクリューの一端を規定する）によって表される場合、当該２つの点のうちの少なくとも１つは、ヒト椎骨モデルのモデル表面のスパン内に置かれる。更に、当該２つの点は、ヒト椎骨モデルのモデル表面に関して、椎弓根スクリューモデルの方向を表す。第２の点は、好適は、ヒト椎骨モデルのモデル表面の外側に置かれる。実際には、椎弓根スクリューは、他の外科用デバイス、特に棒を固定するために使用される。したがって、椎弓根スクリューは、椎弓根構造を損傷しないように、また、同時に、優れたアンカー効果を提供するように、実際のヒト椎骨の椎弓根内に正確に置かれるべきである。
【００１７】
椎弓根スクリューモデルの最適配置は、椎弓根スクリューモデルの所定配置を指してもよい。椎弓根スクリューモデルの所定配置は、実際の椎弓根スクリューが、モデルデータセットの情報に基づいて、具体的には対応して表される椎弓根スクリューモデルに基づいて、実際のヒト椎弓根の椎弓根に置かれる場合に、椎弓根スクリューのアンカー効果と損傷防止との有利な妥協をもたらす。モデル表面は、実際のヒト椎弓根の表面画像に適合する。
【００１８】
椎弓根スクリューの最適配置は、例えば前の椎弓根スクリュー配置手順を表す履歴データから予め決定されてもよい。このように予め決定される配置は、モデルデータセットにコード化されていてよい。同様に、ヒト椎骨モデルのモデル表面は、平均ヒト椎骨形状に関する統計データに基づいて決定されてもよい。
【００１９】
処理ユニットは、少なくとも第１及び第２のヒト椎骨の画像を表す画像データを受信する。画像データは、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）、定位超音波、内視鏡超音波、及び／又は、Ｃアーム撮像デバイスといった他の医用撮像デバイスといった１つ以上の医用撮像デバイスによって取得される。
【００２０】
具体的には、モデルデータセットは、実際の被験者内の椎骨の形状を表す画像データに適応される。この点で、「適応」は、対応するモデルに基づいた画像データのセグメンテーションを指す。これにより、モデルデータは、例えば弾性的に変形され、モデル表面の画像データ内の椎骨像とのベストフィットが得られる。
【００２１】
この適応には、当技術分野においてよく知られている技術と関係がある。例えばＪ．Ｗｅｅｓｅ他による論文「Shape Constrained Deformable Models for 3D Medical Image Segmentation」（ＩＰＭＩ２００１、Lecture Notes in Computer Science、３８０〜３８７頁、第２０８２巻、シュプリンガー、ベルリン、ハイデルベルク）を参照されたい。
【００２２】
好適な実施形態では、適応は、「局所」的な椎骨モデルの画像内の対応する椎骨への適応だけでなく、第１の適応されたモデル表面の第２の適応されたモデル表面に対するモデル配列のグローバル適応も伴う。つまり、グローバルモデルデータセットは更に、ヒト脊柱の個々の椎骨の互いに対する相対的空間配列に関するデータも含む。このモデル配列データも、追加のパラメータとして、適応中に同様に使用される。
【００２３】
例えばモデル配列データは、２つのヒト椎骨の対応する突起間の距離といった２つのヒト椎骨間の距離や、第１のヒト椎骨の第２のヒト椎骨に対するねじり角に関するデータを含む。モデル距離が、棘突起、横突起、並びに／又は、上関節突起及び下関節突起といった１つ以上の椎骨突起について規定されてよい。画像データから、実際の患者に対応するパラメータを得ることにより、モデル配列データは、グローバルモデルデータセットの画像データへの適応における追加の制約として働く。
【００２４】
或いは又は更に、モデル配列データは、ヒト脊柱を表すグローバル座標系における、１つ以上の椎骨突起といった特定の椎骨点の座標データを含んでもよい。
【００２５】
効果として、ヒト脊柱の、好適には隣接する椎骨である第１及び第２の椎骨への椎弓根スクリューの所望の配置が、後続の計算を必要とすることなく提供される。椎弓根スクリューモデルの所定の配置は、適応後に、適応された椎弓根スクリューモデルが、適応されたモデル表面に対して適切に配置されているように、モデル表面と共に適応される。
【００２６】
椎弓根スクリューを、特に隣接する椎骨内に最適配置するための計画情報を提供するには、椎弓根スクリューモデルの最適配置を、複数の椎骨について別々に計算するのではなく、グローバルモデルデータセットの１回の適応で十分である。この計画情報に基づいて、実際の椎弓根スクリューを対応する実際のヒト椎骨内に配置する後続の手順が行われる。
【００２７】
好適な実施形態によれば、グローバルモデルデータセットは更に、第１のスクリューモデルから第２のスクリューモデルまで延在する接続棒モデルを表し、処理ユニットは、第１の適応されたスクリューモデルから第２の適応されたスクリューモデルまで延在する適応された接続棒モデルをもたらす配列の適応に基づいて、接続棒モデルを適応させる。適応されたグローバルモデルデータセットは更に、適応された接続棒モデルを表す。
【００２８】
接続棒モデルは、第１のスクリューと第２のスクリューとを接続する実際の接続棒の情報を表す。第１のスクリューモデルは、第１のスクリューを、第１の表面画像に関連する第１のヒト椎骨内に置くために使用され、第２のスクリューモデルは、第２のスクリューを、第２の表面画像に関連する第２のヒト椎骨内に置くために使用される。
【００２９】
グローバルモデルデータセットを適応する結果、対応する適応が、接続棒モデルにも行われる。したがって、適応された接続棒モデルは、最適なままである。接続棒のための後続の計算がなくて済む。実行される適応によって、椎弓根スクリューだけでなく、２つの椎弓根スクリューの挿入後にそれらを接続する接続棒の配置に必要なすべての情報が提供される。
【００３０】
例示的な実施形態によれば、モデルデータセットによって表される椎弓根スクリューモデルの第１の端セクションは、ヒト椎骨モデルの対応するモデル表面のスパン内に置かれ、こちらもモデルデータセットによって表される椎弓根スクリューモデルの第２の端セクションは、ヒト椎骨モデルのモデル表面から突出する。
【００３１】
好適な実施形態によれば、モデルデータセットによって表される椎弓根スクリューモデルは、椎弓根スクリューモデルの第２の端セクションが、ヒト椎骨モデルの突起を表すモデル表面の２つの外側に延在する表面セクションの間に配置されるように、ヒト椎骨モデルの対応するモデル表面に対して配置される。
【００３２】
ヒト椎骨モデルの突起は、棘突起及び横突起に関することが好適である。したがって、モデル表面の外側に延在する表面セクションの一方は、棘突起を表してよい。モデル表面の他方の外側に延在する表面セクションは、ヒト椎骨モデルの横突起を表してよい。
【００３３】
更なる実施形態によれば、モデルデータセットによって表される椎弓根スクリューモデルは、椎弓根スクリューモデルの第２の端セクションが、ヒト椎骨モデルの突起を表すモデル表面の外側に延在する表面セクションのうちの１つと縦に重ならないように、ヒト椎骨モデルの対応するモデル表面に対して配置される。
【００３４】
１つの詳細な留意事項として、椎骨は、上で名前を挙げた突起よりも多くの突起を含んでもよい。ヒト椎骨の突起の１つと交差することなく、接続棒を直接置くために、椎弓根スクリューモデルの第２の端セクションは、ヒト椎骨モデルのモデル表面の外側に延在する表面セクションの１つと重ならないように配置される。これは、モデルデータセットの適応後もそのままである。効果として、モデルデータセットを、椎弓根スクリュー及び棒を置くための情報基礎として使用する際に、接続棒を、任意の衝突なく、２つの椎弓根スクリュー間に置くことができる。
【００３５】
好適な実施形態によれば、モデルデータセットは、少なくとも、ヒト椎骨モデルのモデル表面のスパン内への椎弓根スクリューモデルの仮想侵入点、ヒト椎骨モデルのモデル表面に対する椎弓根スクリューモデルの方向、及び、ヒト椎骨モデルのモデル表面のスパンから出る椎弓根スクリューモデルの仮想出口点のうちの２つによって、椎弓根スクリューモデルを表す。
【００３６】
例えばモデルデータセットは、少なくともヒト椎骨モデルのモデル表面のスパン内への椎弓根スクリューモデルの仮想侵入点によって、椎弓根スクリューモデルを表す。したがって、モデルデータセットは、実際の椎弓根スクリューがヒト椎骨に入る必要のある、ヒト椎骨の表面における侵入点の情報を提供する。したがって、仮想侵入点は、椎弓根スクリューがヒト椎骨の表面を交差する場所の情報に関する。更に、侵入点は、椎弓根スクリューモデルの方向が、表面セクションに対して８０°乃至１１０°の角度にあるように、当該表面セクションにおけるモデル表面に関する。効果として、配置がモデルデータセット又は適応されたモデルデータセットによって提供される情報に基づいて行われる場合に、実際の椎弓根スクリューの頭部を、実際のヒト椎骨の対応する表面セクション上に簡単に置くことができる。モデルデータセットを適応させると、仮想侵入点も対応して適応される。したがって、適応されたモデルデータセットは、対応して適応された仮想侵入点を表す。当該対応して適応された仮想侵入点は、椎弓根スクリューの画像データによって表される表面画像を有するヒト椎骨との最適交差のための情報を提供する。
【００３７】
更に、モデルデータセットは、ヒト椎骨モデルのモデル表面に対する椎弓根スクリューモデルの方向によって、椎弓根スクリューモデルを表す。モデルデータセットを適応させると、椎弓根スクリューモデルの方向も対応して適応される。したがって、適応されたモデルデータセットは、ヒト椎骨内に部分的にねじ込まれる実際の椎弓根スクリューの最適方向を見つけるのに必要な情報を提供する。
【００３８】
モデルデータセットは、少なくともヒト椎骨モデルのモデル表面のスパンから出る椎弓根スクリューモデルの仮想出口点によって、椎弓根スクリューモデルを表す。椎弓根スクリューモデルの仮想出口点は、椎弓根スクリューモデルがヒト椎骨モデルのモデル表面に更に交差する実際の出口点ではないことが好適である。椎弓根スクリューモデルの仮想出口点は、仮想侵入点の知識を有する場合に、椎弓根スクリューモデルの方向を決定するための基礎として使用される。したがって、椎弓根スクリューモデルの仮想侵入点及び仮想出口点は、実際のヒト椎骨内に椎弓根スクリューを配置するための情報を提供する。モデルデータセットを適応させると、椎弓根スクリューモデルの仮想出口点も対応して適応される。したがって、最適仮想出口点は、適応後も最適なままである。
【００３９】
好適な実施形態によれば、モデルデータセットは更に、少なくともヒト椎骨モデルのモデル表面のスパン内への椎弓根スクリューモデルの侵入深さによって、椎弓根スクリューモデルを表す。
【００４０】
一例では、椎弓根スクリューモデルの侵入深さは、椎弓根スクリューモデルの第１の端セクションが貫通しないように、予め決定される。具体的には、モデルデータセットが、椎弓根スクリューモデルの仮想出口点によって椎弓根スクリューモデルを更に表す場合、椎弓根スクリューモデルの第１の端セクションは仮想出口点には達しない。侵入深さは、ヒト椎骨モデルのモデル表面のスパン内へと椎弓根スクリューモデルが侵入する深さを予め決定する。更に好適には、椎弓根スクリューモデルの第２の端セクションは、ヒト椎骨モデルのモデル表面の外側に延在する。
【００４１】
モデルデータセットを適応させる結果、椎弓根スクリューモデルの侵入深さも対応して適応される。したがって、適応後、椎弓根スクリューモデルの侵入深さは、ヒト椎骨モデルのモデル表面の残りの適応に対して、最適なままである。具体的には、椎弓根スクリューモデルの侵入深さの後続の計算が必ずしも必要ではなくなる。椎弓根スクリューモデルを、ヒト椎骨モデルのモデル表面内に最適配置するために、１回の適応で十分である。したがって、実際の椎弓根スクリューを、適応されたモデル表面に対応する表面画像を有するヒト椎骨内に置くためのすべての情報が、１回の適応ステップで提供される。
【００４２】
好適な実施形態によれば、モデルデータセットは更に、少なくとも椎弓根スクリューモデルの直径によって、椎弓根スクリューモデルを表す。
【００４３】
椎弓根スクリューモデルの直径は、対応する実際の椎弓根スクリューが、ヒト椎骨モデルのモデル表面に対応する表面画像を有するヒト椎骨の椎弓根内に十分な又は最大の定着を提供するように、予め決定されることが好適である。更に、椎弓根スクリューモデルの直径は、ヒト椎骨の椎弓根の損傷が、前述のように、同じ条件下で、効果的に阻止されるように、予め決定されることが好適である。したがって、予め決定される直径は、定着と椎弓根の損傷の阻止との最適な妥協を含む。
【００４４】
モデルデータセットを適応させると、椎弓根スクリューの直径も対応して適応される。したがって、椎弓根スクリューモデルの直径の後続の計算は不要である。モデルデータセットの単一の適応で十分である。
【００４５】
好適な実施形態によれば、モデルデータセットは更に、少なくとも、具体的には適合のクラス、スクリューのネジ山の深さ及び／又はスクリューのテーパーを表すスクリューのネジ山パラメータによって、椎弓根スクリューモデルを表す。
【００４６】
上記実施形態に対して与えられた説明、好適な特徴及び／又は効果を同様に参照する。具体的には、スクリューのネジ山パラメータは、椎弓根スクリューモデルの直径と同様に適応される。したがって、ヒト椎骨モデルに対して最適である所定のスクリューのネジ山パラメータは、適応後も最適なままである。
【００４７】
好適な実施形態によれば、モデルデータセットは更に、少なくともヒト椎骨モデルのモデル表面のスパンから出る椎弓根スクリューモデルの突出を表す突出長さによって、椎弓根スクリューモデルを表す。具体的には、突出長さは、ヒト椎骨モデルのモデル表面の外側に延在する椎弓根スクリューモデルの第２の端セクションの長さに相当する。
【００４８】
突出長さは、実際の椎弓根スクリューが、椎弓根スクリューモデルに基づいて、実際のヒト椎骨内に置かれる場合に、当該実際の椎弓根スクリューのアクセス可能性と侵入との最適な妥協という意味で最適である。アクセス可能性は、接続棒を、椎弓根スクリューの第２の端セクションに接続するためのアクセス可能性に関することが好適である。侵入は、椎弓根スクリューの第２の端セクションのヒト椎骨から出る椎弓根スクリューの出口点の隣のヒトの領域内への侵入に関する。
【００４９】
モデルデータセットを適応させることによって、突出長さもそれに応じて適応される。したがって、最適な突出長さは、モデルデータセットが適応されても最適なままである。
【００５０】
上記実施形態は、２つの、好適には隣接するヒト椎骨について例示的に説明されているが、デバイスは、画像データが３つ以上の表面画像を表す場合に、３つ以上のヒト椎骨についても同様に構成される。
【００５１】
本発明の更なる態様によれば、椎弓根スクリューの配置を計画する方法が提供される。当該方法は、
ａ）第１のヒト椎骨の第１のモデル表面、第２のヒト椎骨の第２のモデル表面、第１の椎骨の第２の椎骨に対するモデル配列、第１のモデル表面の椎弓根セクションに配置される第１の椎弓根スクリューモデル、及び、第２のモデル表面の椎弓根セクションに配置される第２の椎弓根スクリューモデルを表すグローバルモデルデータセットを提供するステップと、
ｂ）少なくとも第１のヒト椎骨の第１の椎骨画像、第２のヒト椎骨の第２の椎骨画像、並びに、第１の表面画像及び第２の表面画像の互いに対する配列を表す画像データを受信するステップと、
ｃ）適応されたモデルデータセットが、第１の椎骨画像に適応された第１の適応されたモデル表面、第２の椎骨画像に適応された第２の適応されたモデル表面、及び、第１の適応されたモデル表面の第２の適応されたモデル表面に対する対応して適応されたモデル配列を表すように、グローバルモデルデータセットを、画像データに適応させるステップとを含む。適応されたモデルデータセットは更に、対応して適応された第１及び第２の椎弓根スクリューモデルを表す。
【００５２】
デバイスを参照して与えられたすべての説明、例、特徴及び／又は利点をここで繰り返すことなく、本発明の方法は、デバイスが行う方法ステップを行うことを意図しているものとする。したがって、上記例、説明、特徴及び／又は利点はすべて、デバイスを参照して与えられているが、方法についても同様に与えられていることを意図している。
【００５３】
本発明の第３の態様によれば、処理ユニットによって実行されると、上記方法を行うように適応されたコンピュータプログラム要素が提供される。
【００５４】
本発明の第４の態様によれば、処理ユニットによって実行されると、上記方法を行うように適応されたプログラム要素が記憶されたコンピュータ可読媒体が提供される。
【００５５】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、また、当該実施形態を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
本発明の例示的な実施形態について、次の図面を参照して以下に説明する。
【００５７】
【図１】図１は、デバイスの一実施形態を概略的に示す。
【図２】図２は、ヒト椎骨モデルを概略的に示す。
【図３】図３は、断面図におけるヒト椎骨の表面画像を概略的に示す。
【図４】図４は、断面図におけるヒト椎骨モデルのモデル表面を概略的に示す。
【図５】図５は、断面図における適応されたモデル表面を概略的に示す。
【図６】図６は、断面図における、椎弓根スクリューが示された図４のモデル表面を概略的に示す。
【図７】図７は、複数のヒト椎骨モデルの配列を概略的に示す。
【図８】図８は、本発明による方法のフローチャートを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１は、脊椎固定術中に、ヒト椎骨６内への椎弓根スクリュー４の最適配置を決定するデバイス２を概略的に示す。椎弓根スクリュー４は、ヒト椎骨構造の損傷を回避し、同時に、十分なアンカー効果を提供するために、ヒト椎骨６の椎弓根に正確に置かれなければならない。具体的には、椎弓根スクリュー４は、患者の背中を通り、隣接する椎骨内へと挿入される。隣接する椎骨内に挿入された椎弓根スクリューは、固定ブリッジを作るために、接続棒によって接続される。
【００５９】
デバイス２は、適応されたデータセットを提供する。当該適応されたデータセットは、上記要件が満たされるように、上記椎弓根スクリュー４の最適配置を決定するための関連情報を提供する。
【００６０】
このために、デバイス２は、データ、具体的には画像データを受信する入力インターフェース１０を含む。
【００６１】
更に、デバイス２は、ストレージ手段１２を含む。ストレージ手段１２は、データを記憶する。具体的には、ストレージ手段１２は、モデルデータセット及び／又は画像データを記憶する。
【００６２】
入力インターフェース１０は更に、モデルデータセットを受信する。モデルデータセットは、データの集合である。データ、具体的には画像データ、及び／又はモデルデータセットは、入力インターフェース１０によって受信され、その後、ストレージ手段１２に記憶される。
【００６３】
デバイス２は、処理ユニット１４を含む。好適には、処理ユニット１４は、入力インターフェース１０を介して受信したデータを、ストレージ手段１２に送信する。更に、処理ユニット１４は、ストレージ手段１２からデータを受信する。
【００６４】
処理ユニット１４によって行われた処理の結果、具体的には、データ及び／又はデータセットは、更なる目的のために、出力インターフェース１６を介して提供される。
【００６５】
図２は、ヒト椎骨モデル１８を概略的に示す。ヒト椎骨モデル１８は、三角メッシュによって形成されてよい。三角メッシュは更に、ヒト椎骨モデル１８の内部を形成してもよい。好適には、三角メッシュは更に、ヒト椎骨モデル１８の表面（以下、モデル表面２２と呼ぶ）を規定する。したがって、モデル表面２２は、三角メッシュの外側の点を形成する複数の点によって形成される。しかし、モデル表面２２は、ヒト椎骨モデル１８の表面における点の別の構成によって形成されてもよい。
【００６６】
ヒト椎骨モデル１８は、３次元ヒト椎骨モデル１８である。したがって、モデル表面２２も、３次元モデル表面２２である。
【００６７】
ヒト椎骨６には、通常、２つの椎弓根２４がある。脊柱のヒト椎骨６だけでなく、ヒト椎骨６の各椎弓根２４も、通常、サイズ、形状及び／又は他の寸法において様々である。
【００６８】
したがって、図２に概略的に示されるヒト椎骨モデル１８は、任意のヒト椎骨６のモデル、又は、複数の任意のヒト椎骨６の平均値のモデルを表すに過ぎない。図２には、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２の椎弓根セクション２８が示されている。
【００６９】
更に、図２は、２つの棒を概略的に示す。各棒は、椎弓根スクリューモデル３０を示す。各椎弓根スクリューモデル３０は、外側からモデル表面２２を通り、モデル表面２２のスパン内へと延在する。モデル表面２２のスパンとは、モデル表面２２によって取り囲まれる内部空間を指す。
【００７０】
図１と図２とを組み合わせて説明すると、処理ユニット１４は、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２と、モデル表面２２の椎弓根セクション２８のスパン内に配置される椎弓根スクリューモデル３０を表すモデルデータセットを受信する。結果として、処理ユニット１４は、ヒト椎骨６がヒト椎骨モデル１８に対応する場合、椎弓根スクリュー４を、ヒト椎骨６の椎弓根セクションのどこに且つどうやって置くかに関する情報を受信する。しかし、実際には、これはかなりまれなケースである。通常、各ヒト椎骨６は、その独自の表面を有し、この表面は、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２と一致しない可能性が高い。したがって、椎弓根スクリューを最適に置くための情報基礎となるには、モデル表面２２及び関連の椎弓根スクリューモデル３０の適応が必要となる。
【００７１】
しかし、適応を行うために処理ユニットを使用する前に、ヒト椎骨の表面画像の決定が必要となる。実際のヒト椎骨のこのような表面画像を決定するためには、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、既に名前を挙げた他の医用撮像デバイスのうちの１つ、又は、これらの組み合わせといった医用撮像デバイスを使用して、実際のヒト椎骨の表面画像が捕捉される。
【００７２】
簡潔にするために、図３は、ヒト椎骨６の表面画像の断面図を概略的に示す。外線３２が、ヒト椎骨６の周囲線を示す。処理ユニット１４は、少なくとも１つのヒト椎骨６の表面画像を表す画像データを受信する。
【００７３】
図３を説明したのと同様に、図４は、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２の断面図を概略的に示す。外線３４が、ヒト椎骨モデル１８の周囲線を示す。図４は更に、人椎骨モデル１８のモデル表面２２の椎弓根セクション２８だけでなく、椎弓根スクリューモデル３０も概略的に示す。
【００７４】
一例では、椎弓根スクリューモデル３０は、点のセットによって少なくとも部分的に形成される。具体的には、点のセットは、図４において、椎弓根スクリューモデル３０を示す点線の点に対応する。或いは、椎弓根スクリューモデル３０は、椎弓根スクリューモデル３０の表面の表現に対して特徴的である複数の点によって少なくとも部分的に形成されることが好適である。各特徴点は、椎弓根スクリューモデル３０が表す椎弓根スクリューの各端又は端セクションにおける点である。更なる特徴点は、椎弓根スクリューモデル３０が表す椎弓根スクリューの、例えば直径を表すために外側面セクションを指す。
【００７５】
図４から分かるように、各椎弓根スクリューモデル３０は、優れたアンカー効果を提供するために、また更には、モデルデータセットが実際の椎弓根スクリューを置くための情報基礎として使用される場合に、損傷を阻止するために、モデル表面２２の椎弓根セクション２８から離間されている。図示される椎弓根スクリューモデル３０は、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２の椎弓根セクション２８のスパン内に最適に置かれているが、この表現は、椎弓根スクリューを実際のヒト椎骨６に組み入れるためには直接使用することはできない。
【００７６】
しかし、処理ユニット１４は、適応されたモデルデータセットが、対応するヒト椎骨６の表面画像２６に適合する対応して適応されたモデル表面３６を表すように、ヒト椎骨６用のモデルデータセットを適応する。適応されたモデルデータセットは更に、対応して適応された椎弓根スクリューモデル３８も表す。幾つかのヒト椎骨６に椎弓根スクリュー４が移植される場合、処理ユニット１４によって、各ヒト椎骨６に対して上記適応が行われる。
【００７７】
図５は、適応されたモデルデータセットをもたらすモデルデータセットの適応後の適応されたヒト椎骨モデル１９の断面表現を概略的に示す。適応されたモデルデータセットは、適応されたモデル表面３６と、適応された椎弓根スクリューモデル３８とを表す。図３乃至図５の概要から分かるように、適応されたモデル表面３６を示す外線４０は、当該外線４０が、ヒト椎骨６の表面画像２６を示す、図３に示される外線３２に適合するように、更新されている。したがって、ヒト椎骨６の表面画像２６に適合するために、モデル表面２２の変形が行われるように、モデルデータセットの適応が行われる。更に、モデルデータセット全体に対して適応を適用することは、同様に、椎弓根スクリューモデル３０の変形をもたらし、適応された椎弓根スクリューモデル３８がもたらされる。結果として、適応された椎弓根スクリューモデル３８の配置は、最適なままである。詳細には、適応された椎弓根スクリューモデル３８は、適応されたモデル表面３６の椎弓根セクション２８のスパン内に最適に置かれる。例示の目的のために、図５は、適応された椎弓根スクリューモデル３８の適応された寸法を概略的に示す。
【００７８】
適応されたモデル表面３６は、ヒト椎骨６の表面画像２６に適合するので、適応されたモデルデータセットは、実際の椎弓根スクリューをヒト椎骨６の椎弓根２４内に最適に置くための情報を提供する。
【００７９】
図６は、図３と同様に、ヒト椎骨６を概略的に示し、適応されたモデルデータセットによって提供される情報に基づいて、椎弓根スクリュー４が、ヒト椎骨６の椎弓根２４内に移植されている。
【００８０】
処理ユニット４を含むデバイス２を使用することにより、モデルデータセットは、椎弓根スクリュー４の各椎弓根２４内への最適配置のための情報を提供するために、複数のヒト椎骨６に対して使用される。各ヒト椎骨６、特にそれらの各表面２６の構造はそれぞれ異なるが、毎回、同じモデルデータセットを、椎弓根スクリュー４の最適配置のために使用することができる。複数のヒト椎骨６それぞれの後続の解析、特に各表面画像２６のサブ解析、並びに／又は、各椎弓根２４の構造及び／若しくは幅のサブ解析を、毎回、行わなくて済む。したがって、複数のヒト椎骨６それぞれについて、椎弓根スクリュー４の最適配置のために必要な情報を提供するために毎回必要であるのは、適応だけである。効果として、必要となる処理パワーは少なくて済み、再現可能な結果を提供することができる。
【００８１】
図４から分かるように、椎弓根スクリューモデル３０は、その第１の端セクション４２が、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２のスパン内に置かれる。好適には、この第１の端セクション４２の一部（中間セクション４３とも呼ぶ）が、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２の椎弓根セクション２８内に置かれる。椎弓根スクリューモデル３０の第２の端セクション４４は、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２から突出する。椎弓根スクリューモデル３０は、モデルデータセットによって表されているので、そのセクション４２、４３、４４についても同じことが当てはまる。したがって、モデル表面２２と画像表面２６との適合を提供するためにモデルデータセットを適応させると、椎弓根スクリューモデル３０のセクション４２、４３、４４に、対応する適応が行われる。効果として、上記されたように、モデルデータセットが適応されると、椎弓根スクリューモデル３０の第１の端セクション４２、中間セクション４３及び／又は第２の端セクション４４の最適配置は、最適なままである。
【００８２】
図２及び図４から分かるように、モデルデータセットは、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２と、２つの椎弓根スクリューモデル３０とを表す。各椎弓根スクリューモデル３０は、モデル表面２２の椎弓根セクション２８のスパン内に最適に置かれる。モデルデータセットの適応中に、両方の椎弓根スクリューモデル３０は、適応された椎弓根スクリューモデル３８それぞれが、適応されたモデル表面３６の各椎弓根セクション２８のスパン内に最適に置かれたままであるように、対応して適応される。
【００８３】
椎弓根スクリュー４の優れたアクセス可能性を提供するためには、当該椎弓根スクリュー４が、モデルデータセット又は適応されたモデルデータセットによって提供される情報に基づいてヒト椎骨６内に置かれる場合、椎弓根スクリューモデル３０の対応する配列及び／又は寸法が、対応する情報基礎を提供するべきである。したがって、好適な実施形態によれば、モデルデータセットは、椎弓根スクリューモデルが、ヒト椎骨モデル１８の突起を表すモデル表面２２の２つの外側に延在する表面セクション４６の間に配置されるように、当該椎弓根スクリューモデルを表す。モデルデータセットによって提供される情報に基づいて、対応する椎弓根スクリュー４がヒト椎骨１６に組み入れられる場合に、椎弓根スクリューモデル３０の第２の端セクション４４のこのような配置は、接続棒を椎弓根スクリュー４の第２の端セクション４４に接続するための優れたアクセス可能性を提供することが分かっている。上で同様に説明されたように、適応されたモデルデータセットは、この優れたアクセス可能性に影響を及ぼさない。
【００８４】
モデルデータセットによって表される椎弓根スクリューモデル３０は、その第２の端セクション４４が、ヒト椎骨モデル１８の突起を表すモデル表面２２の外側に延在する表面セクション４６の１つと縦に重ならないように、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２に対して配置されることが更に好適である。椎弓根スクリューモデル３０のこのような配置は、対応する椎弓根スクリュー４の各配置に、適応されたモデルデータセットの情報を使用する際に、隣接するヒト椎骨６内に置かれている２つの椎弓根スクリュー４の可能な直接接続をより一層確実にする。この場合、接続棒とヒト椎骨６の突起との衝突が効果的に阻止される。
【００８５】
椎弓根スクリュー４をヒト椎骨６内に挿入するために、実行する上で１つの有用な情報は、図６に示されるように、いわゆる侵入点４８であることが分かっている。侵入点４８は、椎弓根スクリュー４がヒト椎骨６の内部へと挿入されるべきヒト椎骨６の表面上の位置を指す。したがって、本発明の好適な実施形態では、モデルデータセットは、少なくともヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２のスパン内への椎弓根スクリューモデル３０の仮想侵入点５０によって椎弓根スクリューモデル３０を表す。椎弓根スクリューモデル３０を使用して、椎弓根スクリュー４が移植される場合に、仮想侵入点５０は、各椎弓根スクリュー４がどこから入れられるべきかに関する情報を与える。モデルデータセットは、椎弓根スクリューモデル３０についても適応されて、適応された椎弓根スクリューモデル３８がもたらされるので、適応されたモデルデータセットを椎弓根スクリュー４の移植の基礎として使用する際に、仮想侵入点５０も、適応されたモデルデータセットが、椎弓根スクリュー４がどこに挿入されるべきかに関する対応する情報を提供するように、同様に適応される。
【００８６】
更なる好適な実施形態によれば、モデルデータセットは、少なくともヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２に対する椎弓根スクリューモデル３０の方向５２によって、椎弓根スクリューモデルを表す。椎弓根スクリューモデル３０の方向５２は、図４において、破線として示されている。図４から分かるように、仮想侵入点５０は、方向線５２上の点を形成する。したがって、仮想侵入点５０及び方向５２が分かっていることにより、モデルデータセットによって提供される情報に基づいて、実際の椎弓根スクリュー４をヒト椎骨６に移植しようとする人は、ヒト椎骨６がヒト椎骨モデル１８に対応する場合、椎弓根スクリュー４をヒト椎骨６のどこに且つどうやって移植するのかに関する情報を受け取ることになる。しかし、前述されたように、通常、椎弓根スクリュー４をどこに移植すべきか、ヒト椎骨６の画像表面２６に適合するためには、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２を適応しなければならない。
【００８７】
図５は、方向５２及び仮想侵入点５０も対応して適応されている適応されたモデルデータセットの結果を概略的に示す。上記説明を参照すると、仮想侵入点５０及び方向５２は最適なままである。この情報を使用して、椎弓根スクリュー４をヒト椎骨６内に組み入れると、図６に示されるように、椎弓根スクリュー４の対応する最適配置が提供可能である。
【００８８】
更なる好適な実施形態によれば、モデルデータセットは、少なくともヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２のスパンから出る椎弓根スクリューモデル３０の仮想出口点５４によって、椎弓根スクリューモデル３０を表す。仮想出口点５４は、椎弓根スクリューモデル３０がモデル表面２２の外側に延在すべき位置ではない。仮想出口点５４は、この情報が椎弓根スクリュー４をヒト椎骨６内に移植するために使用される場合に、椎弓根スクリューモデル３０又は椎弓根スクリュー４の向きに関する情報を与える補助点である。前述されたように、モデルデータセットは、モデル表面２２が画像表面２６に適合するように適応され、当該適応は、仮想出口点５４についても同様に行われる。図５から分かるように、対応して適応された仮想出口点５４は、適応されたモデルデータセットをもたらすモデルデータセットの適応後も最適なままである。具体的には、仮想出口点５４は、方向線５２上の点である。
【００８９】
実際には、適応されたモデルデータセットによって提供される情報に基づいてヒト椎骨６内に椎弓根スクリュー４を最適に置くには、仮想侵入点５０、方向５２及び仮想出口点５４のうちの少なくとも２つで十分であることが分かっている。したがって、モデルデータセット及び／又は適応されたモデルデータセットのサブデータセットは小さくされ、これにより、適応にかかる時間が短くて済む。
【００９０】
更なる好適な実施形態によれば、モデルデータセットは、少なくともヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２のスパン内への椎弓根スクリューモデル３０の侵入深さＰによって、椎弓根スクリューモデル３０を表す。
【００９１】
更なる好適な実施形態によれば、モデルデータセットは、少なくとも椎弓根スクリューモデル３０の直径Ｄによって、椎弓根スクリューモデルを表す。
【００９２】
更なる好適な実施形態によれば、モデルデータセットは、少なくともヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２のスパンから出る椎弓根スクリューモデルの突出を表す突出長さＬによって、椎弓根スクリューモデル３０を表す。
【００９３】
本発明の３つの上記実施形態それぞれは、椎弓根スクリューモデル３０が、より詳細なモデルデータセットによって表されるという効果を提供する。これらの詳細は、侵入深さＰ、直径Ｄ及び／又は突出長さＬに関する。前述と同様に、適応されたモデルデータセットをもたらすモデルデータセットの適応は、侵入深さＰ、直径Ｄ及び／又は突出長さＬの同様の適応をもたらす。侵入深さＰ、直径Ｄ及び突出長さＬの各適応は、適応されたヒト椎骨モデル１９を表す図５に示されている。
【００９４】
図２に関して、モデルデータセットは、ヒト椎骨モデル１８のモデル表面２２と、モデル表面２２の椎弓根セクション２８のスパン内に最適に置かれている椎弓根スクリューモデル３０とを表すことを説明した。実際には、医用撮像デバイスは、２つ以上のヒト椎骨６の画像を取得する。したがって、処理ユニット１４によって受信される画像データは、２つ以上のヒト椎骨６の各表面画像２６を表す。具体的には、画像データは、第１のヒト椎骨の第１の表面画像と、第２のヒト椎骨の第２の表面画像とを表す。
【００９５】
具体的には、処理ユニット１４は、第１のヒト椎骨の第１の画像に適応された第１の適応されたモデル表面２２ａが提供されるように、グローバルモデルデータセットを画像データに適応させる。適応されたモデルデータセットは更に、対応して適応される第１の適応された椎弓根スクリューモデル３０ａも表す。また、第２の適応されたモデル表面２２ｂが、第２のヒト椎骨の第２の画像に適応される。適応されたモデルデータセットは更に、対応して適応される第２の適応された椎弓根スクリューモデル３０ｂも表す。
【００９６】
画像データは更に、椎骨画像の互いに対する配列も表す。この配列情報は、第１の画像の第２の画像に対する向きを指す。また、グローバルモデルデータセットは更に、第１の椎骨１８ａの第２の椎骨１８ｂに対するモデル配列も表す。したがって、モデル配列は、ヒト脊柱に沿って個々の椎骨１８ａ、１８ｂが互いに対してどのように方向付けられるか及び／又は置かれるかに関する情報を提供する。
【００９７】
更に、処理ユニット１４は、適応されたモデルデータセットが、第１の適応されたモデル表面の第２の適応されたモデル表面に対する対応して適応されたモデル配列を表すように、グローバルモデルデータセットを適応させる。つまり、モデルデータセットを画像データに適応させる際に、モデル配列、即ち、グローバルモデルデータが、局所椎骨表面モデルの個別の椎骨画像又は画像部への適応を決定する際の追加の制約として考慮される。
【００９８】
結果として、適応されたグローバルモデルデータセットは、椎弓根スクリュー４を、好適には互いに隣接する２つのヒト椎骨６のどこに且つどのように置くかに関する情報を提供する。
【００９９】
本発明の更なる実施形態によれば、グローバルモデルデータセットは更に、第１の椎弓根スクリューモデル３０ａから第２の椎弓根スクリューモデル３０ｂまで延在する接続棒モデル５６を表す。処理ユニット１４は、第１の適応されたスクリューモデルから第２の適応されたスクリューモデルまで延在する適応された接続棒モデルをもたらすモデル配列の適応に基づいて、接続棒モデルを適応させる。適応されたグローバルモデルデータセットは更に、適応された接続棒モデルを表す。
【０１００】
一例では、接続棒モデル５６は、隣接するヒト椎骨６内に移植される２つの椎弓根スクリュー４を接続する接続棒の長さ、直径、向き及び／又は場所を表す。
【０１０１】
結果として、適応されたグローバルモデルデータセットは更に、接続棒の形及び／又は接続棒を置く場所についての情報を提供する。
【０１０２】
一例では、接続棒モデル５６は接続棒の形を表す。例えば接続棒モデル５６は、接続棒の真っすぐな形を表す。しかし、接続棒は湾曲した形を有してもよい。この場合、接続棒モデル５６は、接続棒の湾曲した形を表す。一般に、接続棒モデル５６は、接続棒の任意の形を表す。
【０１０３】
図８は、本発明による椎弓根スクリュー４の最適配置方法のフローチャートを概略的に示す。当該方法は、次のステップを含む。
【０１０４】
ステップａ）において、第１のヒト椎骨の第１のモデル表面、第２のヒト椎骨の第２のモデル表面、第１の椎骨の第２の椎骨に対するモデル配列、並びに、第１のモデル表面及び第２のモデル表面それぞれの椎弓根セクションに配置される第１の椎弓根スクリューモデル及び第２の椎弓根スクリューモデルを表すグローバルモデルデータセットを提供する。
【０１０５】
ステップｂ）において、少なくとも第１のヒト椎骨及び第２のヒト椎骨それぞれの第１の椎骨画像及び第２の椎骨画像、並びに、第１の表面画像及び第２の表面画像の互いに対する配列を表す画像データを受信する。
【０１０６】
ステップｃ）において、適応されたモデルデータセットが、第１の椎骨画像に適応された第１の適応されたモデル表面、第２の椎骨画像に適応された第２の適応されたモデル表面、及び、第１の適応されたモデル表面の第２の適応されたモデル表面に対する対応して適応されたモデル配列を表すように、グローバルモデルデータセットを画像データに適応させる。適応されたモデルデータセットは更に、対応して適応された第１及び第２の椎弓根スクリューモデルも表す。
【０１０７】
本発明の更なる例によれば、処理ユニットによって実行されると、上記方法を行うように適応されたコンピュータプログラム要素が提供される。
【０１０８】
本発明の更なる例によれば、処理ユニットによって実行されると、上記方法を行うように適応されたプログラム要素が記憶されたコンピュータ可読媒体が提供される。
【０１０９】
コンピュータプログラム要素は、本発明の一実施形態の一部であってもよいコンピュータユニットに記憶されていてもよい。当該コンピュータユニットは、上記方法のステップを行うか又はステップの実行を誘導する。更に、コンピュータユニットは、上記デバイスのコンポーネントを動作させる。コンピュータユニットは、自動的に動作するか及び／又はユーザの命令を実行する。コンピュータプログラムが、データプロセッサの作業メモリにロードされてよい。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行する能力を備えている。
【０１１０】
なお、本発明の実施形態は、様々な主題を参照して説明されている。具体的には、方法を参照して説明される実施形態もあれば、デバイスを参照して説明される実施形態もある。しかし、当業者であれば、上記説明から、特に明記されない限り、１つの実施形態に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、様々な実施形態に関連する特徴の任意の組み合わせも、本願によって開示されていると見なされると理解できるであろう。
【０１１１】
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示され、説明されたが、当該例示及び説明は、例示的に見なされるべきであり、限定的に見なされるべきではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び従属請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。
【０１１２】
請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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2019514548.tif 000012
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