(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択可能な術前、術中、または術後ステータスで少なくとも１つの解剖学的構造のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルを生成するためのコンピュータの作動方法であって、
Ａ）コンピュータが、コンピュータ支援医用画像化プロセスによって、患者の治療されるべき少なくとも１つの解剖学的構造の術前の第１の医用３Ｄ画像データセット（１０）を受信するステップと、
Ｂ）コンピュータが、ステップＡ）で受信された第１の医用３Ｄ画像データセット（１０）を使用するデジタルデータセットの形で、治療されるべき解剖学的構造の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル（１）を生成するステップと、
Ｃ）コンピュータが、コンピュータ支援医用画像化プロセスによって、術前、術中、または術後ステータスで、治療されるべき解剖学的構造の第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセット（２０）を受信するステップと、
Ｄ）コンピュータが、ステップＣ）で受信された第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセット（２０）を使用するデジタルデータセットの形で、治療されるべき解剖学的構造の第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル（２）を生成するステップと、
Ｅ）コンピュータが、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル（２）を使用した第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル（１）の画像位置合わせプロセスを実行するステップと
を有し、
Ｆ）画像位置合わせの実施で、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル（２）が、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル（１）が一致するようになる参照モデルを形成し、
Ｇ）第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル（１）の生成が治療されるべき解剖学的構造の解剖学的ランドマーク、線、および／または領域の自動の識別並びに特定を含み、
Ｈ）第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル（２）の生成が第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル（１）で識別され配置された治療されるべき解剖学的構造の解剖学的ランドマーク、線、および／または領域の自動の再識別あるいは再配置を含む、方法。
【請求項２】
ステップＢ）が、
Ｂ１）インプラントを第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルに表現するデジタルグラフィカル３Ｄサブモデル（１）を導入するサブステップを追加的に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップＡ）で術前に受信された第１の医用３Ｄ画像データセット（１０）がいくつかの解剖学的構造を含み、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル（１）が、各解剖学的構造に関して、各場合に、グラフィカル３Ｄサブモデルを含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル（２）が追加的に１つ以上のインプラントの表現を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
解剖学的構造および各インプラントの第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル（２）が、各場合に、２Ｄまたは３Ｄサブモデルを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ステップＣ）で、術前、術中、または術後ステータスでの第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセット（２０）の受信が、コンピュータ支援の医用画像化プロセスによる１つ以上のデジタル化医用画像の受信を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル（１）の生成が各インプラントのランドマーク、線、および／または領域の自動の識別並びに配置を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル（２）の生成が第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル（１）で識別され配置された各インプラントおよび各外科手術器具のランドマーク、線、および／または領域の自動の再識別あるいは再配置を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに従い、選択可能な術前、術中、または術後ステータスで少なくとも１つの解剖学的構造のグラフィカル３次元（３Ｄ）コンピュータモデルを生成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
骨折の外科治療および骨不整列の矯正で、骨片は、適切な骨接合術を使用して正しい位置に解剖学的に整復され、安定した仕方で固定される。しかし、問題が、手術経過中の骨片およびインプラントの検知されない正しくない位置、または術後経過の間の副次的な脱臼により生じ得る。したがって、骨片の解剖学的に正しくない整復のゆえの正しくない骨接合、正しくない外科手術技術、不適切なインプラントの選択および／またはそれらの位置決めは回避されるべきである。
【０００３】
骨折および骨不整列は、術前、術中、さらに術後の様々な放射線画像化プロセスによって、評価されるか、規定通り予定される。普通、これらの手順には、従来のＸ線、すなわち、平面投影表示を取得することが含まれる。特に、複雑な治療介入は、断層断面画像化表示を使用し、好適には、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）によって評価される。このことは、断面画像または３次元コンピュータモデルを、好適には、術前、さらに特殊な問題の場合、術中、または術後に、分析することによって行われる。
【０００４】
しかし、骨片および骨接合の日付を付すことは、治療の全体経過の規定通りの臨床操作の間に、最終的な仕方で空間的に評価され得ない。これを成し遂げるには、ＣＴなどの３次元画像化プロセスが治療ステップのすべてで必要とされる可能性がある。言及されているとおり、これは実際には技術的に可能であるが、これまでのところ、コスト、放射線衛生学に関する理由、人工生成、並びに人員、組織、および技術のための費用が、治療のすべての段階で骨接合の規定的な空間的評価に対する明確な論点となっている。
【０００５】
レガツォーニによる米国特許出願公開第２０１１／００８２３６７号明細書から、骨折骨の骨片の整復のための方法が知られている。この知られた方法は、骨折骨のほか、患者の対側の健康な骨のＣＴによって取得されたデジタルデータセットに基づき、骨および骨片の３Ｄ表現の生成を含み、ミラーリングされた反対側の健康な骨の３Ｄ表現は、整復された骨片の３Ｄ表現の相対位置の参照モデルとして使用される。その次に、近位および遠位の骨片の３Ｄ表現が、３次元画像位置合わせによる各場合に、参照モデルの３Ｄ表現と一致させるために行われ、マーカーまたは解剖学的ランドマークの形状が近位および遠位の骨片で抽出され、参照モデルに転送される。次いで、参照モデルに転送された近位および遠位の骨片のマーカーまたは解剖学的ランドマークの相対位置によって、外科手術中の骨片の実際の整復に使用され得るデジタル参照データセットを準備することが可能である。Ｃアーム形フルオロスコープを使用して、各場合に、手術台に位置付けされた患者の近位および遠位の骨片の２つの原位置の医用画像が術前に取得される。２つそれぞれの医用画像から、その次に近位および遠位の骨片のマーカーまたは解剖学的ランドマークの３次元位置が局所座標系を基準に対して計算され、そこから、近位および遠位の骨片のマーカーまたは解剖学的ランドマークの相対原位置が計算される。最終的に、デジタル参照データセットとマーカーまたは解剖学的ランドマークの相対原位置の比較によって、アライメントパラメータのセットが特定される。
【０００６】
この知られた方法では、プランニングのために使用される骨または骨片の３Ｄ表現を使用する術前に取得される原位置の医用画像の画像位置合わせが要求されない。しかし、そのような画像の位置合わせが実行されないので、プランニングの間に決定された手術ステップ、インプラント、および外科手術器具は原位置の状態に移され得ない。
【０００７】
安定した骨接合を含む骨片の適切な解剖学的整復は、骨折の治療および矯正骨切り術での主要な外科手術の考え方である。しかし、関節が介在する粉砕骨折または複雑な矯正骨切り術などのとりわけ難しい状態では、このことは達成が容易ではない。原理的に、誤りは手術中に発生する場合や術後経過中にのみ明らかになる場合がある。誤りの１つの可能性のある原因は、骨の整復が実際に安定していたが、解剖学的に正しくない仕方で実行され、このことが手術中には検知されなかった場合に起きる。その上、骨格が実際のところ適切に回復し得る場合でも、検知されない、例えば、関節間隙など、正しくない位置にインプラントが置かれるようになる。骨欠損の脱臼を伴う生体力学的に不十分な骨接合および／または骨接合は普通、術後経過中にのみ明らかになる。
【０００８】
したがって、骨折の治療と骨不整列の場合の両方で、骨片とインプラントからなる骨接合には、術前により良く示され、プランニングされる必要があり、さらに、治療の全体経過を通じて骨接合の構築物をモニタリングすることで、空間的、言い換えれば、３Ｄという意味で、術中およびさらに術後により良くモニタリングする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００８２３６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、選択可能な術前、術中、または術後ステータスで外科的に治療されるべき、または治療された少なくとも解剖学的構造を含むグラフィカル３Ｄコンピュータモデルを生成するための方法を提供することの問題に基づくものであり、整形外科手術などのプランニングされた治療介入の制御またはモニタリングに使用され得る。例えば、歯のインプラントの挿入、または例えば、脳神経外科の治療介入などのほかの治療介入にも同じ仕方でモニタリングされ得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、請求項１の特徴を有するグラフィカル３Ｄコンピュータモデルを生成するための方法によって、提起された問題を解決する。
【００１２】
本発明によって達成される利点は、実質的に、本発明による方法のために、例えば、骨などの解剖学的構造の当初生成された３Ｄコンピュータモデルが今やさらに、従来の術前Ｘ線画像、術中平面２Ｄ  Ｃアークまたは空間３Ｄ  Ｃアーク画像、または術後Ｘ線画像などの様々な画像化プロセスを使用する反復された位置合わせによって治療の全体経過を通じて空間的に常時、表現され得るものと考慮される。単回、そして好適には術前にＣＴによって生成された空間表現は、治療の開始時に治療されるべき領域の空間表現を生成するなどのいくつかの理由で利点となる。次いで、この空間情報は、診断および治療プランニングに使用され得る。その上、術前には、例えば、手術中よりも情報の処理および分析により多くの時間が使用可能である。加えて、時間関連および／または技術的理由のために、術中に２Ｄまたは３Ｄ  Ｃアーク画像化によって画像を生成するほかの画像化プロセスは、骨などの解剖学的構造の３Ｄコンピュータモデルを生成するために適切さがより少なく、必ずしも適していない。同じことが、骨片などの解剖学的構造の３Ｄコンピュータモデルの縮尺に合致する表現が不可能、またはともかくも、かなりの追加コストなしでは不可能である、従来の術前および術後Ｘ線画像にも当てはまる。これらのＸ線画像は、単一の投影方向からのみ生成される平面加算画像を表現する。しかし、高画像解像度は利点となる。
【００１３】
定義：
医用３Ｄ画像データセット：患者の、例えば、骨折または骨不整列を伴う領域の治療されるべき解剖学的構造の医用３Ｄ画像データセットがＣＴによって取得されることは利点となる。代替として、または追加的に、コーンビーム断層撮影法（デジタルボリューム断層撮影法とも呼ばれる）、磁気共鳴断層撮影法、またはさらに３Ｄレーザー走査などのほかの３次元断層撮影画像化プロセスも使用され得る。
【００１４】
医用２Ｄ画像データセット：用語、医用２Ｄ画像データセットとは、患者の治療されるべき解剖学的構造の１つ以上のデジタル化平面Ｘ線画像のデジタルデータを含む、デジタルデータセットを指している。
【００１５】
グラフィカル３Ｄコンピュータモデル：用語グラフィカル３Ｄコンピュータモデルは、モニターに表現され得るもので、デジタルデータセットによって定義される、解剖学的構造、テンポラリエイド（例えば、外科手術器具および道具）、およびインプラントなどのオブジェクトのバーチャルモデルを指している。第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルは、個別の解剖学的構造、例えば、骨片、１つ以上のインプラントおよび／または１つ以上の外科手術器具のいくつかの抽出可能なグラフィカル３Ｄサブモデルを含み得る。さらに、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルが、個別の解剖学的構造、例えば、骨片、１つ以上のインプラントおよび／または１つ以上の外科手術器具のいくつかの抽出可能なグラフィカル３Ｄサブモデルを含むことも可能である。
【００１６】
インプラント：用語、インプラントは普通、人間または動物の体内に、人工的、全面的または部分的に挿入された、または挿入される、従来のＸ線画像、ＣＴ、または磁気共鳴断層撮影法（ＭＲＩ）によって表現され得るもので、例えば、整形外科用インプラント、歯科用インプラント、心臓ペースメーカー、またはステントなどの形状の観点で限定された程度のみ変化するいずれかの固体手段を指している。
【００１９】
本発明の追加の利点となる実施形態は、次のようにコメントされ得る。
【００２０】
本発明の特殊な実施形態では、ステップＢ）はさらに、次のサブステップを含んでいる。
【００２１】
Ｂ１）インプラントを第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルに表現するデジタルグラフィカル３Ｄサブモデルを導入すること。
【００２２】
インプラントのグラフィカル３Ｄサブモデルは、例えば、ＣＡＤデータベースなどのデータベースから第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルにコピーされ得る。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、ステップＢ）は追加的に、次のサブステップを含んでいる。
【００２４】
Ｂ２）外科手術器具を第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルに表現するデジタルグラフィカル３Ｄサブモデルを導入すること。
【００２５】
外科手術器具のグラフィカル３Ｄサブモデルは、例えば、ＣＡＤデータベースなどのデータベースから第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルにコピーされ得る。
【００２６】
本方法の別の実施形態では、ステップＡ）で術前に受信された第１の医用３Ｄ画像データセットはいくつかの解剖学的構造を含み、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルは、各解剖学的構造および好適には、各インプラントおよび／または各外科手術器具に関して、各場合に、グラフィカル３Ｄサブモデルを含んでいる。この仕方で、例えば骨または骨片などの治療されるべき解剖学的構造に関して、個別に取得され得るグラフィカル３Ｄサブモデルが第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルで一体化され得るという利点を達成することが可能で、その結果、特定の解剖学的構造の個別の分析が可能になる。その上、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルは、個別の取得され得るインプラントおよび外科手術器具のグラフィカル３Ｄサブモデルを取得し得る。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルは追加的に、１つ以上のインプラントの表現を含んでいる。
【００２８】
本方法のさらに別の特殊な実施形態では、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルは追加的に、１つ以上の外科手術器具の表現を含んでいる。
【００２９】
本方法の別の実施形態では、解剖学的構造および各インプラント、並びに好適にはさらに各外科手術器具の第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルは、各場合に、グラフィカル２Ｄまたは３Ｄサブモデルを含んでいる。
【００３０】
本方法のさらに別の実施形態では、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルは、画像位置合わせの実施において、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルが重なるように行われる参照モデルを形成する。第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルは参照モデルとして使用され、したがって、これはターゲットモデルを定義し、これとともに、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル（オブジェクトモデルまたはソースモデル）が同時に行われる。第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセットの受信には１つ以上のデジタル化医用画像を含み得るもので、重力ベクトルに対してＣアーム形Ｘ線装置の画像平面の所定の角度で取得され、その結果、治療されるべき解剖学的構造の位置、したがって第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの位置が手術室に対して固定された座標システムで定義される。
【００３１】
本方法の追加的な実施形態では、ステップＣ）での第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセットの受信（術前、術中、または術後ステータスで）には、コンピュータ支援医用画像化プロセスによる１つ以上のデジタル化医用画像の受信を含んでいる。互いに対して一定の角度で２つ以上のデジタル化医用画像を取得すると、３Ｄコンピュータモデルの生成が可能である。他方、長い骨の様々な断片および／またはセクションも、デジタル化医用画像の１つにつきそれぞれ表現され得るもので、その結果、術中に使用される比較的小さなフィールドの表示を備えるＣアーム形Ｘ線装置が第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセットの受信に使用され得る。本方法は、せいぜい１つのみのＸ線表示で十分であり、当業者に知られている「２面での」標準表示なしで済ませ得るということを特徴としている。したがって、本方法の追加の利点は、放射線に対する低減化された暴露と削減されたコストである。骨折の治療の場合および矯正骨切り術では、骨片、場合によっては残りの骨欠損、および使用されたインプラントからなる骨接合の構築物全体は、治療の全体経過を通じて空間的に評価され得る。コンピュータモニターで、骨折または骨切り術などの解剖学的構造の３Ｄコンピュータモデルは視覚可能になり、これは、治療の段階に応じて、追跡調査で手術前、手術中、手術後の骨片を空間的に表現する。ここで、３Ｄ画像化は単回のみ必要とされる。インプラント材料が放射線的に視覚可能になると直ぐに、その位置も空間的に決定され、例えば、骨片などの解剖学的構造の３Ｄコンピュータモデルを使用し、その３Ｄコンピュータモデルを参照することによって表現され得る。
【００３２】
本方法のさらに別の実施形態では、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの生成が治療されるべき解剖学的構造の解剖学的ランドマーク、線、および／または領域の自動または手動の識別並びに特定を含んでいる。
【００３３】
本方法の別の実施形態では、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの生成が各インプラントおよび好適には各外科手術器具のランドマーク、線、および／または領域の自動または手動の識別並びに特定を含んでいる。
【００３４】
本方法の別の実施形態では、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルの生成が第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルで識別され特定された治療されるべき解剖学的構造の解剖学的ランドマーク、線、および／または領域の自動または手動の再識別あるいは再特定を含んでいる。したがって、最も単純な場合、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルは再識別および再特定された解剖学的ランドマークを伴う単一のデジタル化医用画像を含んでいる。したがって、画像位置合わせはランドマークベースの位置合わせプロセスにより実行され得る。ランドマークベースの位置合わせプロセスでは、ランドマーク、例えば、解剖学的ランドマークの、特定の数、概して、比較的小さな数が画像から抽出される。このことは、手動または自動のいずれかで発生する。選択された解剖学的ランドマークは、可能な程度、画像全体に分散され、個別の領域にのみ集中されないことが好適である。次いで、例えば、オブジェクトモデルで選択した解剖学的ランドマーク、すなわち、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルで選択したランドマークが参照モデル、またはターゲットモデル、すなわち、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル上の同じ解剖学的ランドマークに従ってもたらされる点で、画像位置合わせが行われる。解剖学的ランドマークに加えて、周囲の表面から明らかに目立つ画像の表面、言い換えると、それ自体が領域の線または輪郭として提示される領域のランドマークまたは線または端部もランドマークとして使用され得る。線も、例えば、終点を使用して表現および抽出され得る。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルの生成が第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルで識別され特定された各インプラントおよび各外科手術器具のランドマーク、線、および／または領域の自動または手動の再識別あるいは再特定を含んでいる。
【００３６】
インプラントおよび／または外科手術器具のグラフィカル３Ｄサブモデルの位置合わせは、次の２つのやり方で行い得るようになる。
【００３７】
１）最初に、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの解剖学的構造のグラフィカル３Ｄサブモデルが第２のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの解剖学的構造のグラフィカル３Ｄサブモデルを使用して位置合わせされ、その次に、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルのインプラントおよび／または外科手術器具のグラフィカル３Ｄサブモデルが第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの解剖学的構造の先に位置合わせされたグラフィカル３Ｄサブモデルの解剖学的構造の１つ以上のグラフィカル３Ｄサブモデルを使用して位置合わせされ、このプロセスで、インプラントおよび／または外科手術器具のグラフィカル３Ｄサブモデルと解剖学的構造のグラフィカル３Ｄサブモデル間の相対位置が第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデルで考慮に入れられる。または、
２）最初に、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの解剖学的構造のグラフィカル３Ｄサブモデルが第２のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの解剖学的構造のグラフィカル３Ｄサブモデルを使用して位置合わせされ、その次に、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルのインプラントおよび／または外科手術器具のグラフィカル３Ｄサブモデルが第２のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルのインプラントおよび／または外科手術器具のグラフィカル３Ｄサブモデルを使用して位置合わせされる。
【００３８】
本発明の追加の実施形態では、ステップＢ）は追加的に、次のサブステップを含んでいる。
【００３９】
ステップＡ）で受信した第１の医用３Ｄ画像データセットを使用して治療されるべき解剖学的構造のバーチャル外科治療のコンピュータ支援プランニングおよび実施。
【００４０】
治療されるべき解剖学的構造の第１の医用３Ｄ画像データセットに基づいて、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの３Ｄサブモデルが最初に確立され得、これは解剖学的構造を含み、初期グラフィカルコンピュータモデルとしてバーチャル外科治療のプランニングおよび実施のために使用される。追加の３Ｄサブモデルもその次に、治療の完了まで、例えば、骨片の整復などのプランニングされた治療ステップのために確立され、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルに一体化され得る。
【００４１】
本方法のさらに別の実施形態では、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルは、治療されるべき解剖学的構造のグラフィカル３Ｄサブモデルを、ステップＡ）で受信された第１の医用３Ｄ画像データセットを使用したデジタルデータセットの形で含んでいる。
【００４２】
本方法の追加の実施形態では、コンピュータ支援プランニングには第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルのインプラントの少なくとも１つの追加のグラフィカル３Ｄサブモデルの一体化を含んでいる。したがって、インプラントおよび／または、例えば、ガイドワイヤー、外科手術道具または器具などのテンポラリエイドの位置は空間的に決定され得、治療の完了までの各治療ステップで表現され得る。このことは、インプラントおよび／またはテンポラリエイドの対応する３Ｄコンピュータモデルの位置の比較によって達成され、これは、コンピュータにアーカイブ保存され、第１に、（上述の）解剖学的構造の（現在、正しい位置に配置されている）３Ｄコンピュータモデルと共に、そして第２に、Ｘ線画像で視覚され得るインプラントおよび／またはテンポラリエイドの位置と共にダウンロードされ得る。したがってこのように、インプラントおよび／またはテンポラリエイドの３Ｄコンピュータモデルは、従来の術前Ｘ線画像、術中の平面２Ｄ  Ｃアークまたは空間３Ｄ  Ｃアーク画像、または術後Ｘ線画像などの様々な画像化プロセスを使用する反復された位置合わせによって、治療の全体経過を通じて空間的に常時表現される。
【００４３】
本方法のさらに別の実施形態では、コンピュータ支援プランニングには第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルのテンポラリエイド、好適には外科手術器具の少なくとも１つの追加のグラフィカル３Ｄサブモデルの一体化を含んでいる。
【００４４】
本方法の追加の実施形態では、コンピュータ支援プランニングには、コンピュータシュミレーションによって、好適には、有限要素のコンピュータ分析によって実質上、外科的に治療された解剖学的構造の生体力学的安定性の評価を含んでいる。手術、すなわち、解剖学的構造の整復のコンピュータ支援分析およびプランニングによって、一時的および最終的インプラントのタイプおよび位置が、バーチャルにプランニングされ、コンピュータで空間的に表現され得、骨接合の、例えば、生体力学的安定性がコンピュータシュミレーションで評価され、各治療ステップで再評価され得る。それから状態に応じて、治療計画が継続される、または、必要な場合には変更され得る。
【００４５】
本方法の追加の実施形態では、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルは、コンピュータベースのプランニングに従ってバーチャルに治療された解剖学的構造の少なくとも１つの中間結果の少なくとも１つのグラフィカル３Ｄサブモデルを含んでいる。
【００４６】
本方法の別の実施形態では、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルは、サブモデルとして実施計画を含み、これが外科的治療介入の正確な経過を定義し、対応する管理明細を含んでいることが好適である。
【００４７】
本方法は、外科治療のモニタリングのために使用され得る。本方法のステップＣ）が術前ステータスで最初に行われることが好適で、その結果、少なくとも１つのオブジェクトのモニタリングが外科的治療介入の前に可能になる。本方法のステップＣ）は少なくとも１つの術中ステータスで行い得、その結果、外科治療中に少なくとも１つのオブジェクトのモニタリングが可能になる。その上、ステップＣ）はさらに、少なくとも１つの術後ステータスでも実行され得、その結果、外科治療後に少なくとも１つのオブジェクトのモニタリングが可能になる。
【００４８】
本発明による方法は外科治療の品質保証のために使用されることが好適である。本方法の追加の構成要素および利点は、治療の全体経過を通じて生成されるすべてのデータが品質管理システムで一体化され、それから分析され得ることである。そして次に、これは治療のタイプ、選択、および実施に好ましい効果を有し得、例えば、該当するパラメータに基づき治療手順を標準化し得る。
【００４９】
本方法は、骨折の治療、骨不整列の治療、および歯科インプラント治療で使用され得る。
【００５０】
本発明および本発明の変形形態は、いくつかの実施形態の例の部分的な図面表現を参照して、以下でさらに詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による方法の一実施形態の流れ図を示す図である。
【図２】本発明による方法の一追加の実施形態の流れ図を示す図である。
【図３】図２による本発明に従う方法の実施形態による第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルの生成の一実施形態の流れ図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
原則として、本発明による方法は、コンピュータ支援医用画像化プロセスによって３次元的に取得され得るいずれかの解剖学的構造のために使用され得るものである。加えて、コンピュータ支援医用画像化プロセスにより、少なくとも部分的に、幾何学的に明確な仕方で取得され得るいずれかのインプラントおよび術中に使用可能な外科手術器具を使用することが可能である。
【００５３】
例１：
以下で、本発明による方法は、骨折の外科治療および骨不整列の矯正での一例として記述される。
【００５４】
図１と図２で表現される実施形態の相違は、図１による実施形態では、治療されるべき解剖学的構造の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１は術前の第１の医用３Ｄ画像データセット１０に基づき確立されるが、図２による実施形態では、図１による実施形態に類似して確立されたグラフィカル３Ｄコンピュータモデルがグラフィカル３Ｄサブモデルとして使用されるという点のみで、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の生成にはさらに、この３Ｄサブモデルを使用して治療される解剖学的構造のバーチャル外科治療のコンピュータ支援プランニングおよび実施を含んでいる。図１による方法の実施形態は、時間関連の理由で手術のコンピュータ支援プランニングが実行され得ない時、特に例えば、深刻な事故などの緊急事態に使用され得る。加えて、図２による方法の実施形態では、治療の全体経過のモニタリングについて、必要なすべての術前、術中、または術後の画像位置合わせが、図１による実施形態または図２による実施形態を使用して実行され得る。
【００５５】
図１で表現される方法の実施形態は実質的に次のステップを含んでいる。
【００５６】
ステップ１００：外科手術の前の３Ｄ画像化
最初は、コンピュータ支援の医用画像化方法による患者の治療されるべき解剖学的構造の術前の第１の医用３Ｄ画像データセット１０の受信。本方法には、外科手術前に手術の分野の適切な画像情報の入手が含まれる。これは、患者の、例えば、骨折または骨不整列を伴う領域の治療されるべき解剖学的構造の術前の第１の医用３Ｄ画像データセットが、好適にはＣＴによって生成することに備えるものである。代替として、または追加的に、コーンビーム断層撮影法（デジタルボリューム断層撮影法とも呼ばれる）、磁気共鳴断層撮影法、または３Ｄレーザー走査などのほかの３次元断層画像方法も使用され得る。出力として、術前の第１の医用３Ｄ画像データセット１０が、例えば、ＤＩＣＯＭ形式（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ：医用におけるデジタル画像と通信）のデータセットの形でデジタル化３Ｄ画像データセットの形で取得される。
【００５７】
ステップ１０１：ステップ１００で受信された第１の医用３Ｄ画像データセット１０を使用するデジタルデータセットの形で、治療されるべき解剖学的構造の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の生成。特に、このステップでは、手術が行われる前の解剖学的構造の識別、特定、および表現。
【００５８】
好適には術前のＣＴによって生成された、術前の第１の医用３Ｄ画像データセット１０を使用して、例えば、骨折の場合の骨片または骨不整列の場合の骨セグメントなどの治療されるべき解剖学的構造が、適切なコンピュータソフトウェアを使用して識別され、特定され、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の形で保存され、その結果、前記構造は、例えばモニターで、３Ｄ骨片として表現され得る。このことは、識別、例えば、骨構造の例えば、解剖学的構造の解剖学的幾何パターンの認識、特定、すなわち、空間的な位置の定義、そして表現、すなわち、３Ｄコンピュータモデルとして適切な空間的表現の方法を使用して行われ得る。このことにはさらに、画像セグメンテーションの技術が含まれる。例えば、矯正骨切り術の場合、このステップ１０１では、骨切り術の計画に応じて、２つ以上のバーチャル骨片が既に識別され特定されており、ここで、予測切断線が骨片の分離のために使用される。ステップ１０１は手術前に、コンピュータで、自動および／または手動により実行され、ここで、入力として、術前の第１の医用３Ｄ画像データセット１０がステップ１００で受信され、この３Ｄデータセットの処理、すなわち、例えば、骨折の場合の骨片などの３Ｄ解剖学的構造の識別、特定、および空間的表現のために、コンピュータソフトウェアおよび方法が使用される。出力として、処理されたデジタルデータセットが取得され、これによって、例えば、個別の骨片などの解剖学的構造のグラフィカル３Ｄ表現が可能になる。
【００５９】
ステップ１０１で取得され、治療されるべき解剖学的構造の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１は、画像位置合わせによる空間的位置の観点で、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２と一致するように行われ得るようになり、これは、術前、術中、または術後に受信された第２または追加の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセット２０の１つ以上のデジタル化医用画像から生成される。結果として、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１は、更新された位置、すなわち、治療されるべき解剖学的構造の実際の術前、術中、または術後の位置において、治療の全体経過を通じでコンピュータのモニターで表現され得る。したがって外科治療のモニタリングの間、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１は、手術直前の手術室で術前に、術中に、手術の完了後におよび／または追跡調査のために術後に、治療されるべき解剖学的構造の正しい位置での表現のために使用され得る。このため、以下で記述されるステップ１０２からステップ１０４は各場合に実行される。
【００６０】
代替として（図２の下で記述されているように）、ステップ２０１で記述される、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の生成には追加的に、ステップ２００で受信した第１の医用３Ｄ画像データセット１０を使用する、治療されるべき解剖学的構造のバーチャル外科治療のコンピュータ支援プランニングおよび実施を含み得る。外科治療のモニタリングでは、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の画像位置合わせは、この場合、術前、術中、または術後に受信された第２または追加の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセット２０の１つ以上のデジタル化医用画像を使用する図１または図２による実施形態の１つに従って実行され得る。
【００６１】
ステップ１０２：第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２を使用する図１または図２による実施形態の１つに従う第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の画像位置合わせの前に、コンピュータ支援の医用画像化方法によって、１つ以上のデジタル化医用画像２１を含む、第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセット２０、治療されるべき解剖学的構造、および／またはインプラントの受信が（望ましい術前、術中、または術後ステータスで）行われる。
【００６２】
ステップ１０３：その次に、ステップ１０２で受信された第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセット２０を使用するデジタルデータセットの形で、治療されるべき解剖学的構造の第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２の生成が行われる。例えば、治療されるべき解剖学的構造の術前、術中、または術後のＸ線画像化により１つ以上のデジタル化医用画像を受信した後、解剖学的構造の同じ解剖学的ランドマーク、例えば、関節表面、骨の濃淡値、および／または骨の幾何パターンを含む、骨折ゾーンおよび健康な骨の表面の骨片および骨の輪郭が１つ以上のデジタル化医用画像または直接第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２で再識別および再特定され、その次に、術前、術中、または術後の状態の第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２を使用して、例えば骨片など、治療されるべき解剖学的構造の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１を位置合わせする。術前、術中、または術後の画像化技術として、２面の従来の平面Ｘ線表示が使用されるか、あるいは好適には、ＣアークＸ線装置を使用した２Ｄまたは３Ｄ画像プロセスによって、手術直前に手術室で生成されるＸ線画像が使用される。
【００６３】
ステップ１０４：その次に、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の画像位置合わせの実施が第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２を使用して実行される。その結果、新しい表現が作成され、その中で、例えば、骨片の、治療されるべき解剖学的構造の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１が現在の画像化に従って正しい位置で視覚可能である。コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）の取得の時から、例えば、骨片などの解剖学的構造の位置でのいくらかのずれはそれに応じて更新され、結果として補正される。
【００６４】
図２で表現された方法の実施形態は、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の生成には、インプラントおよびさらに外科手術器具の使用可能性がある場合、治療されるべき解剖学的構造のバーチャル外科治療のコンピュータ支援プランニングおよび実施を含み得るという点でのみ図１で表現された実施形態とは異なる。
【００６５】
図２で表現された方法の実施形態が骨接合または矯正骨切り術の例を使用して記述され、これには実質的に次のステップが含まれる。
【００６６】
ステップ２００：手術の前の３Ｄ画像化：
最初は、図１による実施形態と類似して、コンピュータ支援の医用画像化プロセスによって行われる患者の治療されるべき解剖学的構造の術前の第１の医用３Ｄ画像データセット１０の受信が行われる。
【００６７】
ステップ２０１：その次に、治療されるべき解剖学的構造の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１がデジタルデータセットの形で生成され、ここで、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の生成には、ステップ１００で受信された第１の医用３Ｄ画像データセット１０を使用した、治療されるべき解剖学的構造のバーチャル外科治療のコンピュータ支援プランニングおよび実施を含んでいる。図１と類似して、このステップでは、手術前の解剖学的構造の最初の識別、特定、および表現が行われる。
【００６８】
コンピュータでの３Ｄ術前プランニングは図３で詳細に表現されており、ここで、コンピュータでの３Ｄ術前プランニングには、図３で表現されたステップ２０１１からステップ２０２１の全部または一部のみを含め得る。患者の臨床検査および画像化の評価を含む臨床書類の研究を補助するものとして、コンピュータでの外科的治療介入の術前のプランニングが追加的に適切なソフトウェアを使用して実行されるようになる。ここでは、例えば、骨折の場合、３Ｄ骨片の解剖学的に正しいバーチャル整復が中心タスク（ステップ２０１２）を表している。３Ｄ骨片の解剖学的整復はさらに、いずれかの残りの骨欠損の存在の表現および分析を可能にする。他方、骨不整列の場合、骨切り術がコンピュータで実質上、空間的に確立され（ステップ２０１１）、次いで、３Ｄ骨片がプランニングされた位置にずらされる（ステップ２０１２）。このため、上で確立された３Ｄ骨片が、骨切り術のプランニングされた位置に従って、継続的に新しく表現されるか、または位置合わせされる。
【００６９】
コンピュータでのこの３Ｄ術前のプランニングの追加機能として、骨折または骨切り術がバーチャルに分析され得る（ステップ２０１３）。したがって、例えば、骨片の脱臼の形状、サイズ、および程度並びに残りの欠損または作成された欠損のほか、起こり得る骨片の重なり（骨切り術または骨移植の場合には重要）も計算され得る。このプロセスで、知られている骨折の分類４、例えば、ＡＯ  ＣＯＩＡＣ分類、またはＭｕｌｌｅｒ  ＡＯ分類などを使用することも可能で、これはデータベースに保存してダウンロードされ得る。
【００７０】
次いで、骨折とさらに骨不整列の場合、バーチャル骨接合（ステップ２０１６）が、例えば、外科手術器具および適切なサイズのプレート、骨髄ネイル、スクリュー、ガイドワイヤーなどの定義されたインプラントの、コンピュータにアーカイブ保存されたテンポラリエイドの３Ｄコンピュータモデル５を選択してプランニングされ、グラフィカル３Ｄサブモデルのように第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルに配置され得る。骨欠損の場合、数量を含む、自己または人工の材料（例えば、骨移植またはセメント）のプランニングは、追加的に、骨の体積または機械的特性に一致する対応するバーチャル充填物質を実質的に伴う欠損を表現することによって考慮に入れ得る。ステップ２０１の追加機能として、実施計画（ステップ２０１７）が確立され、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１のサブモデルとして一体化され、これは、外科的治療介入の正確な順序を定義し、適切な管理明細を含んでいる。したがって、骨片または骨切り術の整復の順序が確立され、テンポラリエイドおよび最終的インプラントの順序および使用も同様である。管理明細には、中間結果のバーチャルグラフィカル３Ｄコンピュータモデルが含まれ、これは手術中、実際の中間結果と比較され得る。
【００７１】
ステップ２０１の追加機能として、バーチャル手術プランニング中に作成される、骨片およびインプラントからなる骨接合は、例えば、有限要素分析によって、実質上生体力学的にテストされ得る（ステップ２０１８）。
【００７２】
入力として、ステップ２００で受信された術前の第１の医用３Ｄ画像データセット１０が使用され、ここで、それに基づき、プランニング前に、骨不整列の場合の骨片または全体領域のグラフィカル３Ｄサブモデルが作成され得る。バーチャル外科治療のプランニングおよび実施のために、次のソフトウェアツールが使用され得る：
１．特に骨不整列の場合、バーチャル骨切り術を生成するためのソフトウェアツール、
２．３Ｄ骨片のバーチャル整復のためのソフトウェアツール、
３．プレート、スクリュー、骨髄ネイル、キルシュナーワイヤなどのテンポラリエイドおよび最終的インプラントのアーカイブ保存された３Ｄコンピュータテンプレート、
４．プランニング中に、構成要素（骨片およびインプラントの数、サイズ、形状など）並びにプランニングプロセス（例えば、脱臼の程度、骨切りの角度）を分析するためのソフトウェアツール、
５．主な実施計画および代替物の確立のためのソフトウェアツール、
６．骨接合の生体力学的特性の分析のためのソフトウェアツール。
【００７３】
出力として、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１が作成され、これには、インプラントおよび／または外科手術器具を含むコンピュータベースのプランニングに従って実質上外科的に治療される解剖学的構造、コンピュータベースのプランニングに従って実質上外科的に治療される解剖学的構造の１つ以上の中間結果の１つ以上のグラフィカル３Ｄサブモデル、および骨折の治療または骨不整列の矯正のための骨接合のコンピュータベースのプランニングを含み得る。
【００７４】
ステップ２０２：（望ましい術前、術中、または術後ステータスにおいて）図１に類似したコンピュータ支援の医用画像化方法によって、１つ以上のデジタル化医用画像２１を含む、治療されるべき解剖学的構造、インプラント、および外科手術器具の第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセット２０の受信。
【００７５】
ステップ２０３：図１と類似して、ステップ２０２で受信された第２の２Ｄまたは３Ｄ画像データセット２０を使用するデジタルデータセットの形で、治療されるべき解剖学的構造および／またはインプラントの第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２の生成。例えば、インプラントおよび／または外科手術器具を伴う治療されるべき解剖学的構造の術前、術中、または術後のＸ線画像化により１つ以上のデジタル化医用画像２１が生成された後、解剖学的構造の解剖学的ランドマーク、例えば、関節表面、骨の濃淡値、および／または骨の幾何パターンを含む、骨折ゾーンおよび健康な骨の表面の骨片および骨の輪郭が１つ以上のデジタル化医用画像２１または直接第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２で再識別および再配置され、その次に、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２を使用して、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１を位置合わせする。術前の画像化技術として、２面の従来の平面Ｘ線画また２面のＸ線画像が使用されるか、あるいは好適には、ＣアークＸ線装置を使用した２Ｄまたは３Ｄ画像プロセスによって、手術直前に手術室で生成されるＸ線画像が使用される。
【００７６】
ステップ２０４：その次に、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の画像位置合わせが第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２を使用して実行される。図１による実施形態に従う画像位置合わせの場合のように、新しいグラフィカル表現が作成され、その中で、例えば、骨片の、治療されるべき解剖学的構造の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１が現在の画像化に従って正しい位置で視覚可能である。コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）の取得の時から、例えば、骨片などの解剖学的構造の位置での起こり得るずれはそれに応じて更新され、結果として補正される。インプラントおよび／または外科手術器具が放射線的に、または別の画像化プロセスで視覚可能になると直ぐ、それらの位置は、例えば、骨片などの解剖学的構造のグラフィカル３Ｄサブモデルを使用したグラフィカル３Ｄサブモデルを参照することによって空間的に決定され、表現され得る。加えて、挿入の位置および方向を含むプランニングされたインプラント全体並びに最終位置が視覚化され得る。したがって、ステップ２０４では、テンポラリエイドおよび／または最終的インプラントの予測される空間的位置決定も術前に行われる。記述されたすべての構成要素の位置合わせ後、様々な構成要素はコンピュータ上にそれぞれ表現されたり、マスクされたりし得る。
【００７７】
図１から図３で記述された本発明による方法の実施形態は、その次に、外科治療の３次元（３Ｄ）モニタリングに使用され得る。そのプロセスで、３Ｄモニタリングは以下にリスト表示されたステップの１つ以上を含み得る：
１）手術前のモニタリング、および／または
２）手術中のモニタリング、および／または
３）術後の追跡調査中のモニタリング。
【００７８】
１）手術前のモニタリング：
最初に、ステップ１０２またはステップ２０２に従って、第２の医用２Ｄまたは３Ｄ画像データセット２０、例えば、治療されるべき解剖学的構造の術前Ｘ線画像が受信される。関節表面、骨の濃淡値、およびさらに骨の幾何パターンを含む、骨折ゾーンおよび健康な骨の表面の骨片および骨の輪郭の解剖学的ランドマークが術前Ｘ線画像で再識別および再特定され、第２のグラフィカル２Ｄまたは３Ｄコンピュータモデル２を使用して骨片の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１に位置合わせされる。術前の画像化技術として、従来の平面Ｘ線表示または２面のＸ線表示を使用、またはさらに、手術直前の手術室で、好適には、２Ｄ  Ｃアークまたは３Ｄ  Ｃアーク画像によって生成されるＸ線画像も使用する。
【００７９】
その結果、新しい表現が作成され、その中で、例えば、骨片の、解剖学的構造の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１が現在の画像化に従って正しい位置で視覚可能である。ＣＴ取得の時からの骨片の位置のいくらかのずれは、それに応じて更新され、結果として補正される。
【００８０】
次に、３Ｄ手術プランニングが考慮に入れられ得、すなわち、インプラントの位置、挿入の方向、最終位置を含む、プランニングされた骨接合の構築物全体が視覚化され得る。したがって、インプラントの術前の空間的位置決定も行われる。記述されたすべての構成要素の位置合わせ後、種々の構成要素はコンピュータ上にそれぞれ表現されたり、マスクされたりし得る。
【００８１】
２）手術中のモニタリング：
新しいＸ線画像チェックが行われるが、次の手術中の術中には、２Ｄまたは３Ｄチェックが好適である。同じやり方で、上のステップ２０４の下で記述されたように、新しい画像位置合わせが行われる。したがって、関節表面、骨の濃淡値、およびさらに骨の幾何パターンを含む、骨折ゾーンおよび健康な骨の表面の骨片および骨の輪郭の解剖学的ランドマークが術中Ｘ線画像で再識別および再特定され、骨片の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１に位置合わせされる。こうして、術中に、３Ｄ骨片の現在の位置が空間的に決定され、モニタリングされ得る。手術の最初に、インプラントが骨に取り付けられる場合、これは位置合わせプロセスを向上させるまたは円滑化できる。これは、特に矯正骨切り術で利点となり得る。その理由は、ここではより少ない解剖学的ランドマークしか使用可能ではないからであり、同様にさらにこれは術前の３Ｄ画像化で識別され得る。
【００８２】
矯正骨切り術の場合、再識別および再特定によって骨片の位置を空間的に評価するために、部分的なずれのみを最初に実行することは利点となり得る。その上、次に骨切りの結果を向上させるために測定が開始され得る。最終的な取り付けが行われるのは、骨片の空間的に正しい位置のチェック後のみである。
【００８３】
インプラントおよび／または外科手術器具が追加の術中Ｘ線画像チェックで手術の経過を通じて視覚可能になると直ぐに、空間的位置も骨片の既に空間的に定義されたグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１およびインプラントおよび／または外科手術器具のグラフィカル３Ｄサブモデルの対応する位置決めを使用して位置合わせすることによって決定され得る。
【００８４】
次に、ステップ２０１による３Ｄ手術プランニングが再度、考慮に入れられ得、すなわち、インプラントおよび／または外科手術器具の位置、挿入の方向、最終位置を含む、プランニングされた、および現在の骨接合がバーチャルに、視覚化、分析化、および生体力学的にテストされ得る。
【００８５】
その上、手術中の新しい再識別および再配置を伴うＸ線チェック並びに術前のプランニングおよびシミュレーションからの情報の包含によって、外科医は正常に手術を継続し、３次元で書類化して、変更し、骨接合の空間的位置のチェック使って最終的に完了することができる。
【００８６】
３）術後の追跡調査でのモニタリング。
【００８７】
Ｘ線チェックを伴う術後の追跡調査は規定に従って実行される。前記Ｘ線チェックでは、骨片の第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１および骨接合後のインプラントのグラフィカル３Ｄサブモデルも、必要に応じて、再識別および再配置され得る。したがって、術後のＸ線チェックでは、骨片またはインプラントの空間的位置の変更が行われたかどうか、いつ行われたか、特に、変更が術後に行われたかどうかを判定することが可能である。再度、骨片およびインプラントの第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１の位置が術前または術中に確立されたグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１と比較され得る。コンピュータ化された術前プランニングが重ね合わされ得、現在の骨接合の生体力学的安定性をテストするために、例えば、有限要素分析によって、現在の状態がシミュレートされ得る。さらなる追跡調査では、再評価が行われ、すなわち、治療は終了されるべきかどうか、あるいは新しい診断または治療ステップが開始されるべきかどうかを判断するための決定が表現された結果に基づいて行われる。
【００８８】
正確な位置合わせが単に平面Ｘ線画像で成功裏に達成される場合には、「２面での」標準的なＸ線書類作成なしで済ませることが可能である。したがって、放射線に対する暴露およびコストが削減され得る。
【００８９】
図１および図２で表現された本発明による方法の実施形態並びにモニタリング中に実行されたステップ中に取得された１つ以上の発見および結果は、外科治療の品質管理システムに転送され得る。
【００９０】
例２：
以下では、図１から図３で表現された本発明による方法が歯科インプラント学の適用分野の追加の例で表現されている。１つ以上の歯科インプラントの挿入の間の治療の経過が、次のとおり治療の経過を通じてモニタリングされ得る。術前に、手術のフィールド、並びに例えば、隣接する歯および／または歯茎などの隣接する領域の３Ｄ画像化が行われ、すなわち、術前の第１の医用３Ｄ画像データセット１０の受信および第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１またはそのサブモデルの生成（図１のステップ１００およびステップ１０１並びに図２のステップ２００およびステップ２０１）が行われる。３Ｄ画像化が光３Ｄ走査方法、例えば、レーザー走査によって行われることが利点となる。この画像化は単独で、あるいは術前ＣＴまたはデジタルボリューム断層撮影法を補完するものとして実行され得る。個別の治療ステップのモニタリングは、隣接領域を含む光レーザー走査によって、パイロットドリルまたは歯科インプラントなどの外科手術器具を含め、手術前、それから手術中、およびさらに手術または歯科の補てつ作業の組み込み（すなわち、歯冠またはブリッジ）直後に手術のフィールドを取得することによって行われるようになり、様々な治療段階で生成されたこれら画像化表示が位置合わせされる。上述の３Ｄ画像化表示は第２のグラフィカル３Ｄコンピュータモデルのほか、追加のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル２も形成し、これは、第２の医用３Ｄ画像データセットのほか、追加の医用３Ｄ画像データセット２０に基づき生成され（図１のステップ１０２およびステップ１０３または図２のステップ２０２およびステップ２０３）、第１のグラフィカル３Ｄコンピュータモデル１を使用して位置合わせされる（図１のステップ１０４または図２のステップ２０４）。この位置合わせは、例えば、歯または歯茎などの解剖学的構造で手術されない構造で実行されることが好適である。位置合わせによって、インプラントおよび外科手術器具の空間的位置の決定が可能になる。記述しているように、３Ｄの術前プランニングのステップ（図２のステップ２０１）は治療に含まれ得る。さらに、治療、例えば、歯科補てつ治療全体の結果はバーチャルプランニングと比較されるか、いずれかの段階で再評価され得る。
【００９１】
本発明のこの変形形態の利点は、レーザー走査がＸ線を生成しない３Ｄ画像化プロセスであることである。このレーザー走査は、手術領域のほか、インプラント、外科手術器具だけではなく、骨折セグメントまたは骨切りの表面が十分な程度視覚可能になると直ぐに使用され得、こうして検知され得る。Ｘ線に対する患者のさらなる暴露が治療の経過を通じて発生しないことが利点となる。その上、歯またはインプラントの表面など、表面の非常に詳細な描出も利点となる。
【００９２】
しかし、代替として、歯科インプラント学の分野では、記述されたように、従来の歯科Ｘ線表示も治療の経過を通じてモニタリングするために使用され得る。この場合、Ｘ線に対する暴露はあるが、軽微である。インプラントまたは外科手術器具が骨の中および／または粘膜の下に位置しているために、レーザー走査によって直接検知されないまたは十分には検知されないために、インプラントまたは外科手術器具が直接十分に視覚可能ではない場合には、例えば、ヒーリングキャップなどの知られている形状の一時的ボディがネジによる接続でインプラントまたは外科手術器具に取り付けられ得る。手術された領域が挿入された各インプラントの容易に視覚可能なヒーリングキャップで走査されるようになる場合には、その後、ヒーリングキャップの対応するコンピュータテンプレートが、そこに取り付けられる、インプラントまたは外科手術器具のコンピュータテンプレートとの位置合わせで考慮に入れられ得、こうして、位置も明確に決定され得る。
【００９３】
上述のように、本発明の種々の実施形態があるが、種々の機能は個別またはさらに、いずれかの望ましい組み合わせのどちらでも使用され得る。
【００９４】
したがって、本発明は、上述の、特に好適な実施形態にのみ限定されるものではない。
【図１】
0006362592.tif 000002
【図２】
0006362592.tif 000003
【図３】
0006362592.tif 000004