(57)【要約】この発明は、種々の関節疾患の処置に対し療法を設計する際に半月板の大きさおよび形状を決定するための方法に関する。この発明は分析のために処理される関節のイメージを用いる。分析は、例えば、厚さのマップ、軟骨の湾曲、またはポイント群を発生することを含むことができる。この情報は、移植を含む、適した治療を設計するために、軟骨の欠陥または損傷の程度を決定する。設計された治療に対する調節は、使用される材料で決められる。
2006505366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節の欠陥を処置する方法であり、
関節のイメージを取得し、そして
厚さのマップおよび湾曲のマップの少なくとも１つを発生されることを備える方法。
【請求項２】
得たイメージを非線形の拡散フィルタを用いて前処理し、
少なくとも２つの画素の境界間のそれぞれの指向エッジに特徴のリストを割り当て、  その特徴をコスト値に変換し、そして、
単一のコスト値を計算する、
ステップの１つ以上を更に備える請求項１記載の方法。
【請求項３】
軟骨境界の一部であるコスト値の見込みを決定するステップを更に備える請求項２の記載の方法。
【請求項４】
少なくとも最初の画素と２番目の画素を選択することによって、軟骨対象の輪郭を決定するステップを更に備える請求項１および３に記載の方法。
【請求項５】
最初の画素と２番目の画素は自動的に選択される請求項４記載の方法。
【請求項６】
最初の画素と２番目の画素はオペレータにより選択される請求項４記載の方法。
【請求項７】
軟骨の厚さを計算するステップを更に備える請求項１記載の方法。
【請求項８】
軟骨厚さを計算するステップは3Dユークリッド変換を用いて実行される請求項７記載の方法。
【請求項９】
軟骨厚さを計算するステップは、その計算を３つの１次元の変換の組みに分解することにより実行される請求項７記載の方法。
【請求項１０】
１次元の変換は距離の組みを得るために２乗される請求項９記載の方法。
【請求項１１】
外側の軟骨表面上の１ポイントに対する軟骨の厚さが、Sabcの平方根に基づき計算される請求項８記載の方法。
【請求項１２】
移植は発生された厚さのマップから設計される請求項１記載の方法。
【請求項１３】
欠陥は、軟骨欠陥、骨の損傷、トラウマおよび退化の少なくとも１つの結果である請求項１記載の方法。
【請求項１４】
厚さは測定された厚さであり、関節部の欠陥を処置するための移植を設計するために用いられる請求項９、１１および１２に記載の方法。
【請求項１５】
測定された厚さは、移植を行うために選択された材料の性質に基づき、移植の少なくとも一部で調節される請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
測定された厚さは、測定厚さの０．２から１．５のファクタにより、移植の少なくとも一部の上で、最終の移植厚さに調節される請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
関節を処置するのに適した移植方法であり、
関節部のイメージを取得し、そして
厚さのマップおよび湾曲のマップの少なくとも１つを発生することにより移植が設計されることを特徴とする移植の方法。
【請求項１８】
取得したイメージを非線形拡散フィルタを用いて処理し、
少なくとも２つの画素の境界間の各々の指向エッジに、特徴のリストを割り当て、
その特徴をコスト値に変換し、
単一のコスト値を計算する、
ステップの１つ以上を含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
軟骨境界の一部である原価価値の見込みを決定するステップを更に備える請求項１８の記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも最初の画素と２番目の画素を選択することによって、軟骨対象の輪郭を決定するステップを更に備える請求項１７および１８に記載の方法。
【請求項２１】
最初の画素と２番目の画素は自動的に選択される請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
最初の画素と２番目の画素はオペレータにより選択される請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
軟骨の厚さを計算するステップを更に備える請求項１７記載の方法。
【請求項２４】
軟骨厚さを計算するステップは3Dユークリッド変換を用いて実行される請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
軟骨厚さを計算するステップは、その計算を３つの１次元の変換の組みに分解することにより実行される請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
１次元の変換は距離の組みを得るために２乗される請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
外側の軟骨表面上の１ポイントに対する軟骨の厚さが、Sabcの平方根に基づき計算される請求項２４記載の方法。
【請求項２８】
欠陥は、軟骨欠陥、骨の損傷、トラウマおよび退化の少なくとも１つの結果である請求項１７記載の方法。
【請求項２９】
厚さは測定された厚さであり、関節部の欠陥を処置するための移植を設計するために用いられる請求項２５、２７および２８に記載の方法。
【請求項３０】
測定された厚さは、移植を行うために選択された材料の性質な基づき、移植の少なくとも一部で調節される請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
測定された厚さは、測定厚さの０．２から１．５のファクタにより、移植の少なくとも一部の上で、最終の移植厚さに調節される請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
関節の欠陥を処置する方法であり、
関節部のイメージを取得し、
非線形拡散フィルタを用い、取得したイメージを処理し、そして
軟骨の湾曲を発生させる
ことを備える方法。
【請求項３３】
局部の双三次表面パッチを、軟骨の湾曲に適合させるステップを更に備える請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
双三次表面パッチは、自動的に選択される請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
双三次表面パッチは、オペレータにより選択される請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
軟骨の厚さを計算するステップを更に備える請求項３２記載の方法。
【請求項３７】
軟骨厚さを計算するステップは3Dユークリッド変換を用いて実行される請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
軟骨厚さを計算するステップは、その計算を３つの１次元の変換の組みに分解することにより実行される請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
１次元の変換は距離の組みを得るために２乗される請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
外側の軟骨表面上の１ポイントに対する軟骨の厚さが、Sabcの平方根に基づき計算される請求項３７記載の方法。
【請求項４１】
移植は軟骨の湾曲から設計される請求項３２記載の方法。
【請求項４２】
厚さは測定された厚さであり、関節部の欠陥を処置するための移植を設計するために用いられる請求項３８、４０および４１に記載の方法。
【請求項４３】
測定された厚さは、移植を行うために選択された材料の性質に基づき、移植の少なくとも一部で調節される請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
測定された厚さは、測定厚さの０．２から１．５のファクタにより、移植の少なくとも一部に対し、最終の移植厚さに調節される請求項４２記載の方法。
【請求項４５】
関節の欠陥を修正するための移植であり、関節内の軟骨および骨の特徴の少なくとも１つの測定値に基づき、半月板の寸法を見積もることにより、移植のサイズが決定されることを特徴とする移植。
【請求項４６】
関節はひざの箇所である請求項４５記載の移植。
【請求項４７】
関節はひじの箇所である請求項４６記載の移植。
【請求項４８】
関節は足首の箇所である請求項４５記載の移植。
【請求項４９】
測定は、足首の径、足首の幅、足首の湾曲、足首の軟骨の厚さ、足首の軟骨下の骨の厚さ、かかとの骨の厚さ、かかとの骨の長さ、かかとの骨の幅、かかとの骨の湾曲、かかとの骨の軟骨厚さ、かかとの骨の軟骨下の骨の厚さのからなるグループから選択される請求項４８記載の移植。
【請求項５０】
関節はヒップの箇所である請求項４５記載の移植。
【請求項５１】
寛骨臼窩の内外の直径、寛骨臼窩の前後の直径、寛骨臼窩の上位・下位の直径、寛骨臼窩の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の湾曲、寛骨臼窩の関節軟骨の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の厚さ、寛骨臼窩の軟骨下の骨の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の厚さ、大腿骨頭部の前後方向の直径、大腿骨頭部の上位・下位の直径、大腿骨頭部の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の湾曲、大腿骨頭部の関節軟骨の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の厚さ、大腿骨頭部の軟骨下の骨の前部、後部、上位、下位、内部および後部の厚さ、からなるグループから、測定値が選択される請求項５０記載の移植。
【請求項５２】
関節は肩の箇所である請求項４５記載の移植。
【請求項５３】
肩関節不全の内外の直径、肩関節不全の前後の直径、肩関節不全の上位・下位の直径、肩関節不全の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の湾曲、肩関節不全の関節軟骨の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の厚さ、肩関節不全の軟骨下の骨の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の厚さ、上腕骨頭部の前後方向の直径、上腕骨頭部の上位・下位の直径、上腕骨頭部の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の湾曲、上腕骨骨頭部の関節軟骨の前部、後部、上位、下位、内部、および後部の厚さ、上腕骨頭部の軟骨下の骨の前部、後部、上位、下位、内部および後部の厚さ、からなるグループから、測定値が選択される請求項５２記載の移植。
【請求項５４】
関節はひざの箇所である請求項４５記載の移植。
【請求項５５】
末端の上腕骨の直径、末端の上腕骨の深さ、末端の上腕骨の幅、末端の上腕骨の湾曲、末端の上腕骨の軟骨厚さ、末端の上腕骨の軟骨下の骨の厚さ、橈骨の直径、橈骨の深さ、橈骨の幅、橈骨の湾曲、橈骨の軟骨厚さ、橈骨の軟骨下の骨の厚さ、尺骨の直径、尺骨の深さ、尺骨の幅、尺骨の湾曲、尺骨の軟骨厚さ、尺骨の軟骨下の骨の厚さ、からなるグループから、測定値が選択される請求項５４記載の移植。
【請求項５６】
関節は腕の箇所である請求項４５記載の移植。
【請求項５７】
橈骨の直径、橈骨の深さ、橈骨の幅、橈骨の湾曲、橈骨の軟骨の厚さ、橈骨の軟骨下の骨の厚さ、尺骨の直径、尺骨の深さ、尺骨の幅、尺骨の湾曲、尺骨の軟骨厚さ、尺骨の軟骨下の骨の厚さ、基部の手根骨列の直径、基部の手根骨列の深さ、基部の手根骨列の幅、基部の手根骨列の湾曲、基部の手根骨列の軟骨厚さ、基部の手根骨列の軟骨下の骨の厚さ、舟状骨または月状骨の直径、舟状骨または月状骨の深さ、舟状骨または月状骨の幅、舟状骨または月状骨の湾曲、舟状骨または月状骨の軟骨厚さ、舟状骨または月状骨の軟骨下の骨の厚さ、三角形の繊維軟骨の直径、三角形の繊維軟骨の深さ、三角形の繊維軟骨の幅、三角形の繊維軟骨の湾曲、三角形の繊維軟骨の厚さ、からなるグループから、測定値が選択される請求項５６記載の移植。
【請求項５８】
関節は指の箇所である請求項４５記載の移植。
【請求項５９】
指骨または掌骨の直径、指骨または掌骨の深さ、指骨または掌骨の幅、指骨または掌骨の湾曲、指骨または掌骨の軟骨厚さ、指骨または掌骨の軟骨下の骨の厚さ、からなるグループから、測定値が選択される請求項５９記載の移植。
【請求項６０】
関節は脊柱内である請求項４５記載の移植。
【請求項６１】
前後方向の脊椎の寸法、内外の脊椎の寸法、脊椎本体の前部、中央または後部の高さ、器官を支える柄の直径、器官を支える柄の幅、器官を支える柄の長さ、関節面の直径または半径、関節面の容積、関節面の3D形状、関節面の湾曲、後部要素の寸法、背骨の溝の寸法、脊椎本体の3D形状、のグループから測定値が選択される請求項６０に記載の移植。
【請求項６２】
関節の欠陥を処置するための移植であり、関節内の軟骨または骨の特徴の測定値に基づき、半月板の寸法を見積もることにより、移植のサイズが決定されることを特徴とする移植。
【請求項６３】
関節のための解剖学的な修正の内部位置関節形成システムを設計するための技術であり、  関節の軟骨または骨のデータを取得し、
半月板表面の１つ以上のデータを取得し、
軟骨または骨のデータと半月板表面データを結合する
ステップを備える方法。
【請求項６４】
骨の関節にあるデータは半月板モデルのサイズを調節するために用いられる請求項６３記載の方法。
【請求項６５】
関節の欠陥を処置する方法であり、
関節部のイメージを取得し、そして
湾曲および厚さの少なくとも１つを測定することを備える方法。
【請求項６６】
非線形拡散フィルタを用いて、取得したイメージを前処理し、
少なくとも２つの画素の境界の間における各々の指向エッジに、特徴のリストを割り当て、
その特徴をコスト値に変換し、そして
単一のコスト値を計算する
ステップの１つ以上を備える請求項６５記載の方法。
【請求項６７】
軟骨境界の一部である原価価値の見込みを決定するステップを更に備える請求項６６の記載の方法。
【請求項６８】
少なくとも最初の画素と２番目の画素を選択することによって、軟骨対象の輪郭を決定するステップを更に備える請求項６５および６７に記載の方法。
【請求項６９】
最初の画素と２番目の画素は自動的に選択される請求項６８記載の方法。
【請求項７０】
最初の画素と２番目の画素はオペレータにより選択される請求項６８記載の方法。
【請求項７１】
軟骨の厚さを計算することにより、厚さの測定が実施されるステップを更に備える請求項６５記載の方法。
【請求項７２】
軟骨厚さを計算するステップは3Dユークリッド変換を用いて実行される請求項７１記載の方法。
【請求項７３】
軟骨厚さを計算するステップは、その計算を３つの１次元の変換の組みに分解することにより実行される請求項７１記載の方法。
【請求項７４】
１次元の変換は距離の組みを得るために２乗される請求項７３記載の方法。
【請求項７５】
外側の軟骨表面上の１ポイントに対する軟骨の厚さが、Sabcの平方根に基づき計算される請求項７２記載の方法。
【請求項７６】
移植は、湾曲および厚さの少なくとも１つの測定値から設計される請求項６５記載の方法。
【請求項７７】
移植は、軟骨欠陥、骨の損傷、トラウマおよび退化の少なくとも１つの結果である請求項６５記載の方法。
【請求項７８】
厚さは測定された厚さであり、関節部の欠陥を処置するための移植を設計するために用いられる請求項７３、７５および７６に記載の方法。
【請求項７９】
測定された厚さは、移植を行うために選択された材料の性質に基づき、移植の少なくとも一部で調節される請求項７８記載の方法。
【請求項８０】
測定された厚さは、測定厚さの０．２から１．５のファクタにより、移植の少なくとも一部に対し、最終の移植厚さに調節される請求項７９記載の方法。
【請求項８１】
関節を処置するのに適した移植であり、
関節部のイメージを取得し、そして
湾曲および厚さのマップの少なくとも１つを測定することにより移植が設計されることを特徴とする移植方法。
【請求項８２】
取得したイメージを非線形拡散フィルタを用いて処理し、
少なくとも２つの画素の境界間の各々の指向エッジに、特徴のリストを割り当て、
その特徴を原価価値に変換し、
単一のコスト値を計算する、
ステップの１つ以上を含む請求項８１記載の方法。
【請求項８３】
軟骨境界の一部である原価価値の見込みを決定するステップを更に備える請求項８２の記載の方法。
【請求項８４】
少なくとも最初の画素と２番目の画素を選択することによって、軟骨対象の輪郭を決定するステップを更に備える請求項８１および８２に記載の方法。
【請求項８５】
最初の画素と２番目の画素は自動的に選択される請求項８４記載の方法。
【請求項８６】
最初の画素と２番目の画素はオペレータにより選択される請求項８４記載の方法。
【請求項８７】
軟骨の厚さを計算するステップを更に備える請求項８１記載の方法。
【請求項８８】
軟骨厚さを計算するステップは3Dユークリッド変換を用いて実行される請求項８７記載の方法。
【請求項８９】
軟骨厚さを計算するステップは、その計算を３つの１次元の変換の組みに分解することにより実行される請求項８７記載の方法。
【請求項９０】
１次元の変換は距離の組みを得るために２乗される請求項８９記載の方法。
【請求項９１】
外側の軟骨表面上の１ポイントに対する軟骨の厚さが、Sabcの平方根に基づき計算される請求項８８記載の方法。
【請求項９２】
欠陥は、軟骨欠陥、骨の損傷、トラウマおよび退化の少なくとも１つの結果である請求項８１記載の方法。
【請求項９３】
厚さは測定された厚さであり、関節部の欠陥を処置するための移植を設計するために用いられる請求項８９、９１および９２に記載の方法。
【請求項９４】
測定された厚さは、移植を行うために選択された材料の性質に基づき、移植の少なくとも一部で調節される請求項９３記載の方法。
【請求項９５】
測定された厚さは、測定厚さの０．２から１．５のファクタにより、移植の少なくとも一部の上で、最終の移植厚さに調節される請求項９３記載の方法。
【請求項９６】
関節の欠陥を修正するための移植であり、移植サイズは、厚さおよび湾曲の少なくとも１つの測定値に基づき半月板の寸法を見積もることにより、決定されることを特徴とする移植。
【請求項９７】
関節の欠陥を修正するための移植であり、移植サイズは、厚さのマップおよび湾曲のマップの少なくとも１つの測定値に基づき半月板の寸法を見積もることにより、決定されることを特徴とする移植。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
以下で説明されるこの発明のある態様は、National Institute of Standards and Technology (NIST)よって与えられたAdvanced Technology Program 70NANBOH3016の下に合衆国政府サポート下で作成された。合衆国政府はこれらの発明品の一部を保有するかもしれない。
【０００２】
[関連出願に対するクロスする文献]
この出願は、2002年11月7日出願の米国仮特許出願 60/424,964号を優先権主張するものである。
【０００３】
[発明の分野]
この発明は使用のために様々な関節疾患の処置のための療法を設計する際に半月板のサイズおよび経常を決定するための方法に関する。この方法は、関節部で使用の移植か関節の修復システムを設計するのに使用される。
【０００４】
[発明の背景]
例えば、ガラス状の軟骨や繊維状軟骨の様々なタイプの軟骨がある。ガラス状軟骨は、骨の関節面、例えば、関節部で見つかり、可動の関節部の滑らかなすべり移動の特性を提供するために重要である。関節軟骨は、基幹の骨に確実に取り付けられていて、人の関節部の厚さは典型的に5mm未満を測定し、これは、関節部、および特に関節部内の側に大きく依存する。さらに、関節軟骨は、動脈流、無血管、およびアリンファティック(alymphatic)である。
【０００５】
大人の軟骨には、修理に限られた限度があり、その結果、軟骨への損傷は、リューマチによる関節炎、および／または骨関節炎または、外傷のような病気で発生する。その上、人間の関節軟骨が老化するのに従って、それの伸展性の資質が変化する。したがって、大人の引っ張りの堅さおよび強度は経時の結果、著しく減少する。
【０００６】
例えば、ひざの関節軟骨の浅部のゾーンは張力の増加は、人生の３０年まで示し、その後は、年代に従って、それは検出可能な損害が関節面でタイプＩＩのコラーゲンの発生に従って著しく減少する。また、コラーゲン含有量が減少するように見えないが、深いゾーンの軟骨は寄る年波で、張力で劇的な減少を示す。経年による軟骨の機械的な、それ故、軟骨の構造的な組織の変化は、十分に開発されるなら、外傷性の損害による軟骨を前処置できることが、これらの観察が示す。
【０００７】
損傷がいったん発生すると、多くのアプローチでジョイント処置に注意を向けることができる。セル(例えば、軟骨細胞、軟骨細胞先祖、間質性細胞、ヒト間葉系幹細胞など)によって注入されたマトリクス、組織の材料または他のキャリヤーの使用は、軟骨と半月板処置か交換に関する潜在的処理として記述されている。以下の文献も参照できる。
Fofonoftによる 1999年10月14日付けの国際出願 WO 99/51719、
Simon その他による 2001年6月14日出願 WO01/91672、
Mannsmannによる 2001年3月15日出願 WO01/17463、
Vibe-Hansen その他による2001年9月4日発効の米国特許 No. 6,283,980 B1、
Naughtonによる1998年11月1日発効の米国特許 No. 5,842,477、
Schwartz その他による1998年6月23日発効の米国特許 No. 5,769,899、
Caplan その他による1986年11月2日発効の米国特許 No. 4,609,551、
Vacanti その他による1991年8月29日発効の米国特許 No. 5,041,138、
Caplan その他による1993年3月30日発効の米国特許 No. 5,197,985、
Caplan その他による1993年7月13日発効の米国特許 No. 5,226,914、
Hardwick その他による2001年11月11日発効の米国特許 No. 6,328,765、
Rueger その他による2001年8月28日発効の米国特許 No. 6,281、
Grandeによる1989年7月11日発効の米国特許 No. 4,846,835。
しかしながら、allograftや、自然移植システムや組織足場などの生物学的な交換材料を伴う臨床結果は不確実である。これらの材料の大部分は形態学的な配置、または取り替えが意図される、正常で無病気の人間の組織に似た構造または同一を実現することができないからである。そのうえ、これらの生物学的な交換材料の機械的な耐久性は不確実なままである。
【０００８】
通常、軟骨の厳しい損害か損失は、例えば、整形修理のためのシリコン、または適した合金による綴の材料で関節の交換で処置される。例えば以下を参照。
Runningによる2002年11月3日発効の米国特許 No. 6,443,991 B1、
Miehlke その他による2002年3月14日発効の米国特許 No. 6,387,131 B1、
Schmotzerによる2002年3月7日発効の米国特許 No. 6,383,228、
Krakovits その他による2002年2月5日発効の米国特許 No. 6,344,059 B1、
Afriat その他による2001年3月20日発効の米国特許 No. 6,203,576、
Ateshian その他による2000年10月3日発効の米国特許 No. 6,126,690、
Kaufman その他による2000年1月11日発効の米国特許 No. 6,013,103。
通常、これらの人工器官の移植は、元の軟骨によって許可される完全な機能の回復の無い、下にある組織および骨の損傷に関係し、かなりの量の組織と骨の損傷に関係している重大な長期の余病は、感染、骨融解、および移植の緩みも含む。
【０００９】
理解されるように、関節部の関節形成は非常に侵襲的であり、処置に含まれる１つ以上の骨の関節面の全体、またはその大部分の外科的切除必要とする。典型的にこれらの処置を備えることで、骨髄スペースは、骨内の補綴物の軸に合うようにリーマで適正に広げられる。リーマ処理は、患者の骨の多くの損失と、そして、その後の骨融解の時間超過が、頻繁に補綴物の緩みにつながる。移植組織と骨が噛み合う領域が経年で劣化し、最終的に補綴物が取り替えられることが必要になる。患者の骨のストックが限られているので、関節部の形成のための交換外科の可能な回数も制限される。要するに、15から20年の過程で、あるケースではさらに短い期間内で、患者は、治療上のオプションを使い果たし、結局、苦痛で、非機能的な関節をもたらす。
【００１０】
Fell その他による2001年3月27日発効の米国特許 No. 6,206,927 および Fell その他による2003年5月6日発効の米国特許 No. 6,558,421は、骨の切除を要求しない、外科的に取り付け可能なひざ義足を開示している。この補綴物は、１つ以上の直線的なエッジを備えた実質的に楕円形状として開示されている。従って、これらの装置は、実質的に生体内および／または下側の骨内で残っている軟骨の実際の形状(輪郭)に一致するように設計されていない。したがって、移植の統合は、患者の覆っている軟骨および／又は下側の軟骨下の骨と、補綴物との間の厚さと湾曲の違いのために非常に難しい場合がある。
【００１１】
脛骨と大腿骨の両方に取り付けられない中間位置のひざのデバイスが説明されている。たとえば Platt その他による Journal of Bone and Joint Surgery 51B(1):76-87,の"kMould Arthroplasty of the Knee,"は、脛骨に確実に取り付けられていない凸状下面を有する半関節形成を述べている。
【００１２】
Wallによる1985年3月5日発効の米国特許 No. 4,502,161は、ステンレスかナイロンストランドの強化材でシリコーンゴムかテフロンなどの材料から組み立てられた補綴物の半月板を開示している。Goodfellow その他による1978年3月25日発効の米国特許 No. 4.085,466は、プラスチック材料で構成された半月板を開示する。また、半月板損傷の再構築は、炭素ファイバーポリウレタン・ポリー(L-ラクチド)で試みられた。Leeslagその他によるBiological and Biomechanical Performance of Biomaterials、Christelその他によるElsevier Science Publishers B.V., Amsterdam. 1986. pp. 347-352。また、半月板損傷の再構築はまた、生体吸収性材料および組織の台で可能である。
【００１３】
しかしながら、現在利用可能なデバイスは常に、関節面と、結果生じた関節部の一致を有する理想的な構成に提供するというわけではない。例えば、不十分な構成および不十分な関節部の適合は、関節の不安定性につながる。ひざの関節部では、関節の側部の不安定性として一般に示す。
【００１４】
したがって、自然であるか自然に近い関係を再生させる方法の必要性は、関節部の２つの関節面(大腿骨の顆状突起や脛骨の高原部など)の間に残る。
【００１５】
[発明の概要]
半月板が対象の箇所に存在する１つの態様では、この発明は、半月板に関する寸法、および/または、形状パラメータを測定することを含む。そのような寸法およびパラメータは、それに限定されないが、例えば、半月板の前部−後部の最大距離、半月板の中間−側部の最大距離、半月板付属のサイズまたは領域、前方の角の最大長さ、前方の角の最大および最小の高さ、ボディーの最大および最小の高さ、後部の角の最大および最小の高さ、半月板の最大および最小の高さ、前方の角の最大および最小の幅、ボディーの最大および最小の幅、後部の角の最大および最小の幅、様々な位置での半月板の半径および角度を含む。 関節疾患の処置のための療法を設計するのにこれらの測定を用いることができる。これらの処置は、例えば、半月板の修理システム、軟骨修理システム、関節の修理システム、および関節形成システムを含むことができ、そして、それらは、例えば、生物学的材料、組織の基礎、プラスチック、金属、合金、またはそれの組み合わせからなる。少なくともこれらの測定値の１つ以上を通常利用することで、療法はカスタム・メイドである場合がある。代わりに、これらの測定値の１つ以上に密接に合致する、予め作成の“すぐ入手できる”成分を選択することができる。
【００１６】
別の態様では、この発明は、反対側の半月板に関する寸法、および/または、形状パラメータを測定するのを含む。そのような寸法およびパラメータは、それに限定されないが、半月板の前部−後部の最大距離、半月板の中間−側部の最大距離、半月板付属のサイズおよび領域、前方の角の最大長さ、ボディーの最大長さ、後部の角の最大長さ、前方の角の最大および最小の高さ、ボディーの最大および最小の高さ、後部の角の最大および最小の高さ、半月板の最大および最小の高さ、半月板前方の角の最大および最小の幅、ボディーの最大および最小の幅、後部の角の最大および最小の幅、半月板の半径、および、種々の位置での半径を含む。
【００１７】
１つの具体化では、欠陥側の半月板の鏡像を作成するために反対のコンパートメントの半月板を使用することができる。損傷した関節部に関する処置を設計する際に、半月板のサイズ、および/または、形状を決定するためにこれらの測定を用いることができる。これらの処置は、例えば、半月板の修理システム、軟骨修理システム、関節の修理システム、および関節形成システムを含むことができ、そして、それらは、例えば、生物学的材料、組織の基礎、プラスチック、金属、合金、またはそれの組み合わせからなる。少なくともこれらの測定値の１つ以上を通常利用することで、療法はカスタム・メイドである場合がある。代わりに、これらの測定値の１つ以上に密接に合致する、予め作成の“すぐ入手できる”成分を選択することができる。
【００１８】
さらに別の具体化では、損傷した半月板の形とサイズを再生させるために、隣接している関節面および構造からの測定値から得ることができる、影響を受ける側の半月板の3D幾何形状を得ることができる。そのような測定は、それに限定されないが、例えば、
前部−後部の最大距離などの脛骨の寸法、中間−側部の最大距離、脛骨の背骨から縁までの最大距離、脛骨の背骨の幅、脛骨の背骨の高さ、脛骨の背骨によって占領された脛骨の台地の領域、脛骨の台地の深さ、脛骨の台地の2D および 3D 形状、前方−後部の最大距離のような腿骨の顆状突起骨の寸法、上位−下位の最大距離、中間−側部の最大の距離、軟骨輪から中間または側部の縁までの最大距離、顆間隆起の切込みの幅と深さ、大腿骨の顆状突起に沿った選択領域での湾曲、2D および 3D形状を含む。
【００１９】
さらに別の態様では、ひざの関節に適用される時、この発明は以下の測定値の１つ以上を含む:
(1) 脛骨の寸法、例えば、前方−後部の最大距離、中間−側部の最大距離、脛骨の背骨から縁までの最大距離、脛骨の背骨の幅、脛骨の背骨の高さ、脛骨の背骨によって占領された脛骨の台地の領域、脛骨の台地の深さ、脛骨の台地の2D および 3D形状; 
(2) 厚さと形を含む脛骨の軟骨寸法; 
(3) 大腿骨の顆状突起骨の寸法、例えば、前部−後部の最大距離、上位−下位の最大の距離、中間−側部の最大距離、軟骨輪から中間または側部の縁までの最大距離、顆間隆起の切込みの幅と深さ、大腿骨の顆状突起に沿った選択領域での湾曲、2D および 3D 形状;
(4) 厚さと形を含む大腿骨の軟骨測定値。
関節疾患の処置のために半月板のサイズ、および/または、形を見積もるために、これらの測定を用いることができる。これらの測定は例えば、これらの処置は例えば、半月板修理システム、軟骨修理システム、関節修理システムおよび関節形成システムを含み、それは、例えば、生物学的な材料、組織の基礎、プラスチック、金属、合金、またはそれの組み合わせからなる。これらの測定値の１つ以上を通常利用することで、療法はカスタム・メイドである場合がある。代わりに、これらの測定値の１つ以上に密接に合致する、予め作成の“すぐ入手できる”成分を選択することができる。
【００２０】
さらなる態様では、半月板の測定値は、正常なまたは正常に近い半月板を有する基準の人々から取り込む。半月板の測定は、それに限定されないが、たとえば、半月板の前部−後部の最大距離、半月板の最大の中間側部の距離、半月板の中間−側部の最大距離、半月板付属のサイズか領域、前方の角の最大の長さ、ボディの最大長さ、後部の角の最大長さ、前方の角の最大および最小の高さ、ボディーの最大および最小の高さ、後部の角の最大および最小の高さ、半月板の最大高さと最小高さ、前方の角の最大および最小の幅、ボディーの最大および最小の幅、後部の角の最大および最小の幅、様々な位置の半月板の半径と角度を含む。
【００２１】
また、同じ参照の人々を用いることで半月板を用いない追加の測定値を取ることができ、以下の１つ以上を含む：
(1) 脛骨の寸法、例えば、前方−後部の最大距離、中央−側部の最大距離、脛骨の背骨から縁までの最大距離、脛骨の背骨の幅、脛骨の背骨の高さ、脛骨の背骨によって占領された脛骨の台地の領域、脛骨の台地の深さ、脛骨の台地の2D および 3D形状; 
(2) 厚さと形を含む脛骨の軟骨寸法; 
(3) 大腿骨の顆状突起骨の寸法、例えば、前部−後部の最大距離、上位−下位の最大の距離、中間−側部の最大距離、軟骨輪から中間または側部の縁までの最大距離、顆間隆起の切込みの幅と深さ、大腿骨の顆状突起に沿った選択領域での湾曲、2D および 3D 形状;
(4) 厚さと形を含む大腿骨の軟骨測定値；
(5) 膝蓋骨の寸法を測定；
(6)厚さと形を含む膝蓋骨の軟骨寸法を測定；および／または
(7) 十字形の靭帯などの靱帯性構造のサイズ、長さまたは形を測定。
【００２２】
参照人口における半月板のサイズおよび/または形は、その後、半月板を用いない追加的な測定値の１つ以上に関連させることができる。関連がいったん確立されると、関節欠陥で苦しむ人々に対する療法を設計する際に、骨および／または軟骨、および/または、半月板のサイズおよび／または形状に最大の相関を有する靱帯寸法を使用することができる。参照人口からのデータは、周期的にまたは絶え間なくアップデートできるデータベースに典型的に格納される。この情報を使用して、療法は、例えば、半月板修理システム、軟骨修理システム、関節の修理システム、および関節形成システムを含む装置であるかもしれず、そしてこれらは、例えば、生物学的な材料、組織基礎、プラスチック、金属、合金、またはそれの組み合わせからなる。これらの測定値の１つ以上を通常利用することで、療法はカスタム・メイドである場合がある。代わりに、これらの測定値の１つ以上に密接に合致する、予め作成の“すぐ入手できる”成分を選択することができる。例えば、この情報を利用することで半月板修理システムを選択することができる。代わりに、内部位置の関節形成システムを形成する際にこの情報を利用することができる。
【００２３】
[発明の詳細な説明]
以下の記述は、どんな当業者であってもこの発明を製作し使用することを可能にするために提示される。説明された具体化への様々な変更は、当業者には容易に明らかになるであろう。そして、ここで定義された一般的な原則は、付記されたクレームで定義されたようにこの発明の趣旨と範囲からそれることなく、他の具体化および出願に適用することができる。したがって、この発明は、示された具体化で限定されることに意図されておらず、ここで開示された原則および特徴に一致する最も広い権利に基づく。開示された発明の完全な理解を達成するのに必要な程度に、すべての出願された特許の明細書および図面、特許公報、およびこの明細書で引用された特許出願は、参考のためにここで開示される。
【００２４】
当業者には理解されるように、この発明の実施は、他に示されない限り、通常のエックス線映像化及び処理方法、エックス線3次元的断面技術、Ａスキャン、ＢスキャンおよびＣスキャンを含む超音波、コンピュータ化断層 X 線写真法(CT スキャン)、磁気共鳴画像化技術 (ＭＲＩ)、光学コヒレンス断層 X 線写真法、単一フォトン放射断層 X 線写真法(SPECT) および、陽子放射断層 X 線写真法(PET) を採用する。 そのような技術は、文献で完全に説明されており、ここで説明される必要はない。例えば次を参照。
X 線構造決定：A Practical Guide ２版, Stout and Jensen著, 1989, John Wiley & Sons 出版、
本体 CT: A Practical Approach, Slone著, 1999, McGraw-Hill 出版、
X線診断: Physician's Approach, editor Lam 著, 1998 Springer-Verlag 出版、
歯科 放射線: Understanding the X-Ray Image, Laetitia Brocklebank 著 1997, Oxford University Press 出版。
【００２５】
この発明は、半月板の大きさおよび形状を決定するための方法を提供することによって２つの関節面の間で自然であるか自然に近い関係を回復させる方法の必要性を解決する。 半月板の大きさおよび形状は例えば、半月板修理、半月板再生、および関節の修理療法を含む関節疾患の処置のための療法を設計する際に役に立つ場合がある。
【００２６】
１．関節部の評価
ここで述べた方法および構成は、軟骨の疾患(例えば、骨関節炎)、損傷軟骨損傷、骨の損傷、軟骨の損傷、トラウマ、および／または酷使または経年から生じる欠陥を処置するために使用することができる。その発明は、特に健康開業医に、そのような欠陥を評価して、処置することを可能にする。
【００２７】
当業者なら理解されるように、いずれかの適当した技術を採用することでサイズ、湾曲、および/または、厚さの測定値を得ることができる。例えば、適当な機械的な手段、レーザ装置、電磁または光学のトラッキング・システム、硬化剤、関節面に適用され、硬化させ、そして「表面輪郭を記憶する」材料、および/または、当業者で周知な１つ以上の映像技術を使用することで、一次元、および二次元および/または、三次元の測定値を得ることができる。測定値は、非侵襲的に、および/または、(例えば、プローブか他の外科装置を使用して)術中で得ることができる。当業者なら理解されるように、軟骨への、および／または、関節面上のいずれかの特定の位置にて修正されるべき骨への損傷の深さによって、修理装置の厚さは、与えられたポイントにおいて、変化させることができる。
【００２８】
A. 画像化技術
当業者なら理解されるように、病的な軟骨または軟骨の損失の領域の厚さ、および/または、(例えば、軟骨および／または骨の)湾曲またはサイズを測定するのに適した画像化技術は、エックス線、磁気共鳴映像法(MRI)、コンピュータ断層撮影法スキャン(また、X線体軸断層撮影として知られているCTまたはCAT)、光コヒレンス断層エックス線撮影、SPECT、PET、超音波映像技術、および光学イメージの技術の使用を含む。
Alexander その他による国際特許出願 WO 02/22014(2002年3月21日公開)、
Tsoref その他による米国特許 No. 6,373,250(2002年3月21日公開)の「Radiology 222:430-436」を参照。例えば、静脈および内関節の管理などのいずれかのルートを使用することで、コントラストまたは他の強化用の作因を使用できる。
【００２９】
例えば病的な軟骨の組織か骨か軟骨とそこにどんな欠陥か、軟骨傷害か領域も評価して、軟骨下の骨か軟骨堕落に関する情報を得て、損害の領域に関する形態学的であるか生化学の、または、生力学的な情報を提供するのに使用される。軟骨下の骨または軟骨退化に関する情報を得るために、および、損傷領域に関する形態学的であるか生化学的な、または、生力学的な情報を提供するために、ある具体化では、CTまたはMRIが、組織、骨、軟骨、および、そこにあるいずれかの欠陥、例えば軟骨の障害、損傷した軟骨の領域を評価するため用いられる。特に、これらの方法の１つ以上を用いて、亀裂化や部分的または全体的軟骨の損失や、残りの軟骨内の信号変化などの変化を検出することができる。基本的なNMRの原理および技術の議論のためには、Brown and Richard C. Semelka 著、Wiley-Liss社刊の MRI Basic Principles and Applicationsの２版(1999)を参照する。軟骨の情報を得るために、MRIの議論は、通常、T1 および T2の重み付けられた回転エコーのイメージ化、勾配がリコールされたエコー(GRE)のイメージ化、磁化転送コントラスト(MTC)のイメージ化、高速回転エコー(FSE) のイメージ化、急速取得緩和強化(RARE)のイメージ化、定常状態における勾配エコー獲得(GRASS)、および、駆動均衡フーリエ変換(DEFT)のイメージ化を含み、Alexanderその他によるWO 02/22014を参照。 したがって、好ましい具体化では、提出された測定は、Alexanderその他によるWO02/22014で述べられたような関節部の３次元像、または３次元情報をもたらす２次元情報の組みに基づく。軟骨単独か、関節部の動作パターン、例えば、屈曲・伸張、変位および／または回転との組み合わせた軟骨の二次元、および３次元イメージ、またはマップを得ることができる。３次元イメージは、関節部の移動中における、動作パターン、接点、２つ以上の対向している関節面の接触面、および、接点またはゾーンの動きに関する情報を含むことができる。２および３２次元のイメージは、関節の軟骨の生化学的構成に関する情報を含むことができる。さらに、例えば必要な修理材料の形状およびタイプについての最新情報を提供するために、イメージ用の技術を時間経過で比較することができる。
【００３０】
ここで述べたいずれかのイメージ化装置は、例えば、携帯用の超音波および／または光学プローブを使用して、術中に関節面をイメージ化するために、術中にも用いることができる(以下を参照)。
【００３１】
Ｂ．術中の測定値
上で説明された非侵襲のイメージ化技術の替わりに、またはそれに加えて、鏡視または開放の鏡検査の間の術中に、病的な軟骨の領域または、軟骨損失の領域、軟骨の厚さおよび／または、軟骨又は骨の湾曲の測定値を得ることができる。術中の測定値は、関節面の１つ以上の領域との実際の接触を含むか、含まないかもしれない。
【００３２】
しかし、軟骨、骨または他の関節の構造の術中の測定値を得るために、および、表面の地形的なマップを生成するのに適した装置は、それに限定されないが、プラシードディスク、およびレーザ干渉計、および／または、変形可能な材料または装置を含む。 (例えば次を参照：Woohその他による2002年5月７日発効の米国特許 No. 6,382,028、Levesqueその他よる2000年5月2日発効の米国特許 No. 6,057,927、Sanlerその他よる1998年12月8日発効の米国特許 No. 5,847,804、Fujiedaによる1997年11月4日発効の米国特許 No. 5,684,562)
【００３３】
図１Ａは同心に整えられた光の円によるプラシードディスクを例証する。プラシードディスクの同心のアレイは、光ファイバを通しで伝わるレーザか白色光で発生された、異なった半径の光の明確な円を映し出す。光の円が軟骨表面に映し出されるように、そのプラシードディスクは、内部透視の装置(またはいずれかのプローブ、例えば、携帯用プローブ)の端に取り付けることができる。図１Ｂは、固定された湾曲表面上に投影されたプラシードディスクを示す。円の反射を得るために１個以上のイメージカメラを使用(例えば、装置に取り付けられる)することができる。表面湾曲を決定するために解析学が使用される。その湾曲はその後、例えば、軟骨表面の色分けされたマップとしてモニター上で可視化される。さらに、理想的な構造的特徴を決定して、解析されるエリア内の軟骨の欠陥を取り替えるために、地形的なマップの数学的モデルを使用することができる。
【００３４】
図２は、それぞれの大腿骨の顆状突起上の同心円(プラシードディスク)の投影からの反射を示し、反射した円の表面輪郭における変化の影響を示す。
【００３５】
また、同様に、レーザ干渉計を内部透視装置の端に取り付けることができ、軟骨表面のフリンジパターン解析位相マップ(波面)の視覚化を与える。その湾曲は、その後、軟骨表面のカラーでコード化された地形図的なマップとしてモニター上に視覚化される。さらに、理想的な表面地形を決定して、解析されたエリア内でいずれかの軟骨または骨の欠陥を取り替えるために、地形図的な数学的モデルを使用することができる。この演算された理想的な表面または複数の表面は、次にモニター上で視覚化され、取り替え軟骨の湾曲または複数の湾曲を選択するために使用される。
【００３６】
当業者は、この発明の範囲からそれることなく、軟骨表面の湾曲の光学測定値のために他の技術を使うことができることを容易に認識するであろう。例えば、図３および図４に示したような２次元または３次元のマップを発生できる。
【００３７】
また、術中の測定値、例えば、ゲルなどの変形可能な材料、モールド、いずれかの硬化材料(例えばそれらが加熱されるか、冷やされるか、または別の方法で処理されるまで、変形可能に留まる材料)のために機械的な装置(例えば、プローブ)を使用することができる。例えば、2002年3月2日公開のDickson その他によるWO 02134310を参照。例えば、変形可能なゲルを大腿骨の顆状突起に適用できる。顆状突起に面するゲルの面は、顆状突起の表面輪郭に反対の痕跡をもたらすことができる。その反対の痕跡は、欠陥のサイズ、欠陥の深さ、および欠陥内および欠陥に接近した関節面の湾曲を決定するのに使用することができる。療法、例えば関節面修理システムを選択するためにこの情報を使用することができる。別の例では、硬化材料は、関節面に、例えば、大腿骨の顆状突起または脛骨の高原部に適用できる。硬化が生じるまで、硬化材料は関節面に残ることができる。その後、関節面から硬化材料を取り除くことができる。関節面に面する硬化材料の面は、関節面の反対の痕跡をもたらすことができる。欠陥のサイズ、欠陥の深さ、および、欠陥内のおよび欠陥に接近した、関節面の湾曲を決定するために、この反対の痕跡を使用することができる。療法、例えば関節面修理システムを選択するために、この情報を使用することができる。いくつかの具体化では、硬化用システムは、適所に留まり、そして、実際の関節面修理システムを形成することができる。
【００３８】
ある具体化では、変形可能の材料は個別に機械的に可動な多くの要素を含む。関係のある表面に押されると、対向する方向に各要素を押すことができ、そして、それが押される(変形される)程度は、関係のある表面の湾曲に対応する。装置が制動装置を含むことができるので、要素は、軟骨および/または骨の表面に従う位置で維持される。その装置は次に、患者から取り外され、湾曲が解析され得る。代わりに、それぞれの個々の可動要素は、与えられた場所で変形された量および/または、程度を示すマーカーを含むことができる。カメラを、術中に装置をイメージするため用いることができ、そして、そのイメージは、湾曲情報のために保存され、解析することができる。適当なマーカーは、それに限定されないが、実際の直線的な測定値(メートル法、または、実験的な)、異なる変形量に対応する異なるカラー、および／または、同じカラーの異なる色合いか色に対応する形状を含む。また、電子手段を使用することで可動要素の移動を測定することができる。
【００３９】
軟骨および軟骨下の骨を測定する他のデバイスは、術中に例えば超音波プローブを含む。望ましくは、ハンドヘルドである超音波プローブは、軟骨に適用することができ、そして、軟骨、および／または、軟骨下の骨の湾曲を測定することができる。そのうえ、軟骨欠陥のサイズを算定することができ、そして、関節軟骨の厚さを測定することができる。A-モード、B-モード、またはC-モードでそのような超音波測定値を得ることができる。A-モード測定値を得るなら、オペレータは、サイズ、湾曲、および厚さの立体的な査定を引き出すために、典型的に、いくつかの異なった向きで、例えば、内外斜位方向撮影、および前後方向で測定を繰り返すことができる。
【００４０】
当業者は、光学、レーザ干渉法、および超音波プローブを用いた異なったプローブの設計が可能であると容易に認識するであろう。そのプローブは好ましくは可搬である。ある具体化では、プローブまたはプローブの少なくとも一部は、典型的に組織と接触し、無菌である場合がある。無菌状態は、例えば、Langによる1999年2月25日公開の WO 99/08598A1に開示されたものと同様な、無菌カバーの使用で達成できる。
【００４１】
病的な軟骨か軟骨の損失の領域のサイズを決定するために、関節軟骨か軟骨下の骨の湾曲の、イメージテストおよび/または、術中の測定値を用いた解析を使用することができる。 例えば、湾曲は、軟骨の損失領域で突然に変化することがある。病的な軟骨か軟骨欠陥の境界を検出するために、そのような突然の、または、急な変化を使用することができる。
【００４２】
２．関節軟骨、骨および半月板の分割
半自動化している分割アプローチは、通電中の電線のアルゴリズムに基づいて実行された。そのアルゴリズムは、高い程度の柔軟性を提供し、それ故、変形性関節症の軟骨を分割をかなり改善するために可能性を保持する。イメージは、非線形の拡散フィルタを使用することで任意に前処理される。通電中の電線のアルゴリズムは、特徴のリストをイメージ内の２画素の間のそれぞれの指向エッジ(境界要素−ベル)に割り当てる。各特徴に対して個々の費用関数を使用して、特徴値はコスト値に変換される。各特徴に対するコストは予定された重みのスキームの手段により、加算され、関節の境界の部分である見込みを表す、各ベルbに対する０と１の間のただ一つの関節コスト値をもたらす。軟骨対象の輪郭を決定するために、オペレータは開始用の画素Pを選ぶ。次に、システムは、動的なプログラミングスキームで、それぞれのイメージ画素からPまで最小コストベルの経路について計算する。オペレータがリアルタイムで別の画素を選択するとき、システムは現在のマウス位置からPまで計算された経路を表示する。オペレータは軟骨輪郭の一部としてこの現在の経路を凍結することができる。このように、オペレータは個数から各スライスにおける必要な輪郭を組み立て(「ストローク」)なければならない。
【００４３】
この分割の技術で使用されるベルbの特徴は、bの左右のグレー値および、bを横切るグレーレベル勾配の大きさである。
【００４４】
当業者には理解されるように、記述された分割プロセスのすべて、または一部を希望により、自動化できる。当業者に理解されるように、他の分割技術は、そのしきい値化に限定されないが、グレーレベルの傾斜、蛇、セグメント化に基づくモデル、分水界のクラスタリング、統計的な分割、直線的な拡散フィルタリングを含むフィルタリングを含むことができる。
【００４５】
３. 軟骨表面分割の合法化
関節軟骨の表面に対する分割技術の精度を有効にするために、例えば標本解剖の後にレーザスキャナを使用することで、MRIスキャンから抽出された軟骨表面は、取得された関節面データの分割から得た結果と比較することができる。繰り返し近接ポイント方法を使用することで、MRIおよびレーザスキャンからの結果として起こる２つの表面を登録することができ、そして、MRI分割結果の正確さを決定するために、MRI表面上の各ポイントから、登録されたレーザスキャン表面へのMRIの表面への距離を用いることができる。図５は、登録の前後でのMRIおよびデジタル化された表面を示す。２つの標本に対する距離の測定値は表１に示される。
【００４６】
【表１】
2006505366.tif 000003
この例では、データは、区分されたMRI表面とレーザスキャン表面との間の平均誤差がMRIスキャンの解像範囲内にあることを例証する。したがって、分割アプローチは、与えられたMRIスキャンパラメータ内の精度をもたらす。
【００４７】
４．軟骨膜厚分布の計算および視覚化
軟骨の厚さについて計算するための適切なアプローチは、3Dユークリッド距離変換(EDT)に基づく。高速演算速度(SGI02上の256x256x60データセットに対し10秒未満)を達成するために、データ処理を達成するのにSaito aおよび Toriwakiによるアルゴリズムを使用することができる。そのアルゴリズムは、計算を一連3次元変化式に分解し、そして実際の距離の二乗を用いることにより、機能する。このプロセスは、平方根の解法を避けることによって、解析を加速する。初期化のために、Oの値を内部軟骨表面(ICS)上のボクセルに与え、他方、外側の軟骨表面(OCS)上の他の全てのボクセルは、１に設定される。
【００４８】
第１に、バイナリの入力画 F ＝ {fjjk} (1≦ i ≦ L, 1≦ j ≦ M, 1 ≦ k ≦ N) に対し、新しい画 G＝{gjjk} は、数式１を用いて得られる。 (α,β, および γ はボクセルの寸法) 
【００４９】
【数１】
2006505366.tif 000004
【００５０】
したがって、各ポイントは、距離の二乗を、i-方向の同じ列内の最も近い特徴ポイントに割り当てられる。第２に、数式２を用いて Gは H＝{hijk} に変換される。
【００５１】
【数２】
2006505366.tif 000005
【００５２】
そのアルゴリズムは、j方向で各コラムをサーチする。ピタゴラスの定理によると、ポイント(i、j、k)とポイント(i、y、k)の間の距離の２乗 (β(j−y))2と、(i、y、k)と特定の特徴ポイントとの間の距離の２乗 gjykとの合計は、ポイント(i、j、k)と前記特徴ポイントの間の距離の２乗に等しい。これらの合計の最小は、(i、j、k)と、の間の正方形の距離と２次元の i-j平面内の近接する特徴ポイント間の距離の２乗である。
【００５３】
数式３により３次元が追加される。この数式３は、k方向のための数式２で述べたのと同じ変換式である。
【００５４】
【数３】
2006505366.tif 000006
【００５５】
EDTの完了後、OCS上の与えられたポイント(a、b、c)に対する軟骨の厚さは、sabcの平方根に等しい。これは、ICSへの正常に決定された真の３次元距離値をもたらす。骨・軟骨のインタフェースに沿って位置するそれぞれの画素の位置 x、yおよびzは、3Dマップ上に登録され、そして、厚さの値は、色の値に転換される。この方法では、骨・軟骨のインタフェースにおけるそれぞれの画素の解剖位置を、その与えられた位置に対する軟骨の厚さと同時に表示することができる(図６)。
【００５６】
当業者なら理解されるように、この発明の範囲からそれることなく、軟骨の厚さを計算するための他の技術、例えばラプラス方程式を用いて実施できる。
【００５７】
５．軟骨の湾曲分配の計算および視覚化
関節軟骨の表面分析のための別の関連パラメータは湾曲である。厚さのマップと似た方法で、MRIから抜粋された軟骨表面データから１組の湾曲マップを得ることができる。
【００５８】
他のあらゆる表面ポイントが5x5ポイント要素のメッシュを発生させる、サブのサンプリングスキームに基づく軟骨表面に、ローカルな双3次元表面パッチが適用される。したがって、その適用を実行する前に、適用された表面をなめらかにするため、および、計算量を減少させるために、データ密度が低減される。
【００５９】
ローカルな双3次元表面の適用後、ユニットの標準ベクトル{n}は、表面適合データからそれとなく見積もられる計算の後に、暗黙的に見積もられる。対応する湾曲とその方位は次式で与えられる。 
κi = アークコサイン(n0 ・ni)/dsi = dθ/dsi
ここで、n0は、湾曲が見積もられるポイント(u、v)でのユニットの標準ベクトルであり、ni (i = 1.....24 )は、5x5のローカルな表面パッチ内の周囲ポイントのそれぞれにおけるユニットの標準ベクトルである。図６は、アプローチに適合する双3次元の表面パッチを使用することで見積もられた最大の主要な湾曲マップ(値と方向)に関する例を示す。当業者なら理解されるように、n-度の多項式表面の挿入または近似、パラメトリック曲面の挿入、湾曲かまたは3D形状を測定するための近似または異なった離散的な湾曲見積り法のような他の技術を適用できる。
【００６０】
６. 複数平面からのイメージデータの融合
近年、等方性の、または、近似の等方性の３次元のイメージデータの取得を可能にする技術が開発されている。しかしながら、平面分解能より３倍以上大きいスライスの厚さでは、まだほとんどのMRIスキャンが必要とされている。部分的なボリューム効果は、z-寸法における解釈および測定値を、x-y平面内より大きい程度まで妨ぐ。
【００６１】
非等方性のイメージに関連する問題をアドレスするために、１つ以上の第１のスキャンS1が第１の平面で取り込まれる。第１のスキャンの各々は互いに平行である。その後、各平面が交差するように、イメージ面を第１の平面に向けた状態で、１つ以上の第２のスキャンS2が行われる。例えば、第１の平面ではスキャンS1であり、一方、第１の平面に直交する平面では、スキャンS2である。他の平面または方向内の追加のスキャン、例えば、S3、S4… Snは、また、垂直なスキャンに加えて、または垂直なスキャンの代わりに得ることができる。S2および他のいずれかのスキャンは、S1と同じ平面分解能を持つことができる。いずれかの、又はすべてのスキャンは、S1の全体の視野をカバーするために、十分な個数のスライスを含むこともできる。このシナリオでは、同じ3D空間またはオーバーラップする3D空間からの情報を有する２つのデータボリュームを発生することができる。
【００６２】
各スキャンにおける対象を個別に抽出するために、これらの２つのスキャンからのデータを合併することができる。さらに、その後の解析は、図６で示されるように、これらの２つの区分されたデータセットを１個の座標系に結合することができる。この技術は、S1のイメージ平面と平行に向く対象の境界の概略を描くのに役立つが、しかし、そのために、S2のイメージ面と直交する。
【００６３】
軟骨の容積を測定などなどの量的な測定値に関しては、S1とS2を第３の容積のデータに直接に結合するのが有利である場合がある。この第３の容積のデータは、S1およびS2の平面分解能に対応する分解能を有する典型的な等方性であるか近似の等方性である。その結果、スライス間で部分的な容積効果を低減する。S1とS2は、最初、同じ座標系に登録することができる。同じセッション(スキャンの間に患者を動かさない)の間に、双方のスキャンを取得するなら、変換マトリックスを得るのにイメージヘッダー情報を用いる。さもなければ、互いの情報ベースの精密な登録が適用される。第３の容積のデータの各ボクセルVのためのグレー値は以下の通り計算される：
(1) Vに対する3D空間内の位置を決定する。
(2) この位置でS1およびS2のグレー値を決定する。
(3) ２つのグレー値をただ一つのグレー値Gに補間する。そして
(4) Gを Vに割り当てる。
２つ上のイメージ平面の融合に代わる手段として、等方向の、または、近似の等方向分解能の分解能でデータを得ることができる。例えば、これは3D取得技術などのらせん状CT取得技術か、新規なMRIパルスシーケンスで可能である。そのような3D取得技術は、3D 駆動等価変換(DEFT)、3D 高速スピンエコー(FSE)、3D SSFP(ステディ ステート フリー処理、3D 傾斜エコー(GRE)、3D スポイルド傾斜エコー(SPGR)、および3D フレキシブル 等価(FEMR)技術を含む。イメージは、得られた脂肪飽和を用いて、または、水選択励起法を用いて取得できる。通常、0.5x O.5x O.5mmまたはそれ以下の等方向分解能が望ましく、しかし、選択された環境では、1.0 x 1.0 x 1.0およびそれ以上も十分な結果をもたらすことができる。近似の等方向分解能では、通常、１つ以上の平面内のボクセル寸法の変化は50%を超えない。
【００６４】
７. 半月板寸法の活力ある測定
患者の半月板の形状およびサイズを測定することにより、そして、関節軟骨の3D幾何学形状を評価することによって、個人化された内部位置の関節形成システムの寸法と形を測定することができる。しかしながら、多くの骨関節炎患者は、裂かれた半月軟骨を持ち、しばしば、小さいか、残りの半月板を持たない。これらの患者では、個人化された内部位置の関節形成システムの形は、関節の面および構造を囲む測定値を取得することによって、決定することができる。
【００６５】
ひざでは、例えば、病的なひざのMRイメージでの大腿骨と脛骨に対していくつかの測定をすることができる。最適な適合のために、移植の上位の表面の形は、それぞれの半月板の優れた表面のものに類似するべきである。骨の測定値は、半月軟骨の寸法をいかにうまく予測できるかを決定することに支援することができる。
【００６６】
図８Ａは半月板100の軸方向から見た図を例証する。その半月板は、最大の前部・後部間の距離１および最大の中間・側部間の距離２を持つ。ひざでは、その半月板は、前部の角と後部の角を補償し、それぞれ最大長さ3、5と、最大幅9、11を持つ。ボディー自体は、最大の長さ4と幅10を持ち、それらは患者の解剖学的な機能である。図８Ｂは、図８Ａの半月板の矢印方向から見た図を例証する。半月板100は、最大の高さ6、8を有し、これらは前方の角と後部の角の最大の高さと相関する。図８ｃは半月板100の冠状方向像を例証する。冠状視点から、ボディーは最大および最小の高さがを持つことが明らかである。
【００６７】
図９Ａに注目すると、脛骨110の矢印方向から見た図が示される。その脛骨は、最大の前部・後部間の距離12を持つ。図９Ｂは、図９Ａで示された脛骨110の冠状方向から見た図を示す。矢印方向の視点から、脛骨は最大の中央・側部間の距離13、背骨の脊柱から縁14までの最大距離、および幅15を持つことが明らかである。
【００６８】
その脛骨は、大腿骨120と合致し、それは、図１０Ａの矢印方向から見た図に示される。その大腿骨は、最大の前部・後部間の距離16と、最大の上位・内部間の距離17を持つ。図１０Ｂに示した冠状方向で見た図から、中央・側部間の最大距離18、軟骨輪から縁への距離l9、およびV字形の切込みの幅20は明らかである。
【００６９】
１つの変数が別の変数によっていかにうまく表現されるかを評価するためのさまざまな測定値のために、ピアソンの相関係数γを得ることができる。適した測定値は例えば次の測定値を含む：
・中間(側部)の大腿骨の顆状突起のAP長を持つ中央(側部)の半月板の前部・後部間の長さ(AP)
・中間(側部)の脛骨の台地部のAPの長さを持つ中央(側部)の半月板の長さAP
・中間(側部)の大腿骨の顆状突起のML幅がある中央(側部)の半月板の中間・側部間の幅(ML)
・中間(側部)の脛骨の台地部のML幅がある中央(側部)の半月板の幅 ML
・中間(側部)の脛骨の脊柱の最も高いポイントのy座標がある中間(側部の)の半月板の最も高いY座標
・中間(側部)の大腿骨の顆状突起の中央(側部)のマージンのx座標がある中間(側部)の半月板の中間(側部)のマージンのX座標および
・ 中間(側部)の脛骨の台地部の中央(側部)のマージンのx座標がある中間(側部)の半月板の中間(側部)のマージンのX座標
【００７０】
取得した測定値の例を表２(表２Ａとその続きの表２Ｂ)にまとめる。
【表２Ａ】
2006505366.tif 000007
【表２Ｂ】
2006505366.tif 000008
【００７１】
ペアソンズ係数は測定された２つのサイズの間の関係を決定する。相関関係が高ければ高いほど、２つの測定値の間の関係は、より良好である。表２のデータから、ひざにおいて、それぞれの大腿骨の顆状突起の長さを測定することによって、双方の中間および側部の半月板のAP長を都合よく予測することができることが明白になる。また、中央の半月板に対して、中央の脛骨の台地部の長さを用いる使用することができる。中央の大腿骨の顆状突起のML幅は中央の新月板の幅に対する良好な予測である。中央および側部の脛骨の脊柱高さは、それぞれの半月軟骨の高さと互いにうまく関連する。側部の半月板の幅MLと側部の大腿骨の骨頭の幅と脛骨脊柱との相関関係は、側部の半月板の最も側部のポイントの高い可変性のために、低い。側部の半月板のこれらの一番はずれの先とは対照的に、主なマージンは、脛骨および大腿骨のマージンと非常によく互いに関連する。また、これは中央の半月板のケースでも同様である。
【００７２】
これらの結果は、MRイメージで測定の骨の特色を測定することにより、信頼できる方法で半月板の寸法を予測できることを示す。ピアソン係数が高い(例えば、およそ１)場合、２つの測定値は事実上、望まれていた測定を表すために互換性を持って使用することができる。ピアソン係数が低い(例えば、0.34)場合、修正係数が測定に適用されてもよい。修正されたような測定値は、その後、対応する測定に等しいか、または近似するかもしれない。ある場合に、修正係数の使用は、可能でないか、または必要でないかもしれない。その例では、この発明の範囲からそれることなく、代替手段としてロジスティクスの復帰や多変量解析などの他のアプローチを使用することができる。
【００７３】
のデータがそれに加えて新月に関してひざの解剖学親類のひざと測定で提示されている間、このデータは、ひざの半月板および、それに応じてひざの構造の測定値について提示されてきたが、同様の結果はまた、身体内の他の関節にも同様に生じることが当業者には理解されるであろう。さらに、例えば、特定の関節に使用することができる１つ以上の相関係数を発生させるために、測定値のライブラリを創設できることを考慮される。例えば、異なった対象でくの測定を用いて、ただ一つの相関係数を発生することができる。
【００７４】
代わりに、例えば、患者の評価される関節、サイズ、重さ、身体的全体指標、年代、性別、民族的な背景に基づき、多くの相関係数を発生することができる。このシナリオでは、処理を求めている患者は評価することができる。 例えば、中間の大腿骨の顆状突起について測定値を取ることができる。そして、患者の中央の大腿骨の顆状突起に対する相関係数は、サンプルに基づいて計算された相関係数と比較することができ、例えばサイズ、重さ、年または性別を含むファクタに対して、サンプルの患者は、同じか、または所定の範囲内かが比較される。
【００７５】
８．表面のデジタル化
a Titanium  FaroArm(商標名) 座標測定マシン(CMM) (FARO Technologies Inc.. Lake Mary, FL)を用いて、一般的な半月板のモデルの世代に対する死体標本の半月軟骨からのデジタル化している表面データを取得することができる。
【００７６】
９．解剖学的正確な内部位置関節形成システムのための3D設計技術
各移植のための設計作業のフローは、以下の１つ以上のステップの組み合わせからなる:
a. 関節のための矢状と冠状王冠の3D SPGRか、2D、または、3DのFSEデータまたは他の系列の融合;
b. 関節の軟骨表面からのポイントデータの分割;
c. 関節のための矢状と冠状王冠の2D か、3D FSEか、2D、または、2D SEデータまたは他の系列の融合;
d. 上位の半月板の表面のポイントデータの分割化; 
e. 移植の表面へのモデルとして役目を果たす軟骨表面データと半月板表面データの組み合わせ;
f. 0.2から0.99まで及ぶ係数による半月板表面の圧縮; 
g. パラメトリック曲面データへの上位および下位の移植表面のためのポイントデータの大群に変換;
【００７７】
しかしながら、進行した骨関節炎がある多くの患者では、半月板は大きい程度まで使い果たされており、そのため、上位の移植表面を誘導することができるテンプレートとして直接に役立つことはできない。これらのケースでは、残っている関節の骨の寸法は、一般的な半月板モデルのサイズを調整するために使用することができ、移植のためのテンプレートとして役立つことができる。
【００７８】
１０. 軟骨からの移植表面および健康な半月板の表面の派生
移植の上位表面は、半月板でカバーされないそれらの領域内で、上位の半月板表面および関節部の軟骨表面に基づき、モデル化することができる。したがって、SE、FSEまたは他のMRIイメージから上位の半月板表面、および、3D SPGR、またはFSEまたは他のMRIイメージからの脛骨の軟骨表面をスライス毎に分割した後、両データの組みは結合される(図１１Ａ〜Ｃ)。補綴のための合成表面を決定するために、２つの表面の間の交点が位置する。２つの表面が特定の部分で交差していない場合、脛骨の表面と、半月板の表面の中央端を通じた接線との間の交差点が計算される(図１１Ａ)。荷重下の弾性の半月板の自然な圧縮を説明するために、その高さが例えば元の高さの60%に調整することができる(図１１Ｂ)。 このために、半月板表面の各ポイントは、軟骨表面上の接近したポイントに接続される。調整された半月板表面に対する新しいポイントは、脛骨の軟骨表面から距離の60%で選ばれる。
【００７９】
当業者には理解されるように、この発明の範囲からそれることなく、他のさまざまな調整比を使用することができる。 適当な調整比は、患者の生理的なものと必要な修正の程度に依存して変化し、例えば0.2から1.5までの範囲の比率を含む。自然な半月板に対する移植の高さの調整の量は、移植が作られている材料によって、異なるであろう。例えば、移植が高度の弾性を持つ材料から製造されている場合では、１以上の調整を使用することが好ましいかもしれない。材料が低弾性率の場合、調整は50%に達することがある。また、適当な調整は、移植が製造されている関節によるであろう。この結果、例えば、低弾性の材料を使用してひざのために製造された移植は、50から70%の間に調整を持つことができるが、また低弾性の材料を使用して肩のために製造された移植は、60から90%の間に調整を持つことができる。当業者は、対象の関節および、移植が製造されている材料の特性によって、移植のための修正率が異なることに理解するであろう。
【００８０】
また、与えられた設計に対して多数の可能な比率を有する関節内の位置によって、調整比は異なることができる。例えば、ひざの関節では、前部にO.8に近い調整比を使用することができ、後部に0.5に近い調整比を使用することができる。追加的に、より多くの調整比を選択することができるので、例えば、関節の予期された生体系に依存して、調整比は、前方に向けて徐々に変化する。また、年や、性別や、重さや、民族性や、活動レベルなどの患者の特定のパラメータの結果として調整比を変化できる。最適な生体系であるか機能的な結果を達成するために調整比を選択することができる。生体外の生体系テストでは、規制テスト、接触面のテスト、疲労テスト、およびロボットのテストは、例えば、移植のために最適の調整比を測定するために使用することができる。
【００８１】
最終的に、移植の上位表面の形を決定するために、圧縮された半月板表面を、半月板で覆われていない脛骨の軟骨表面の部分と結合することができる。全体の軟骨の表面(図１１Ｃ)か軟骨下の骨の表面から、例えば、移植の下位表面の形を得ることができる。例えば、関節に重要なゾウゲ質化があり、そして軟骨の大部分が失われたなら、後者を使用することができる。
【００８２】
１１. 破損している半月板の場合の上位の移植表面の派生
破損または劣化した半月板を持つか、以前に半月軟骨切除を行った患者では、上で説明したような移植表面に対するテンプレートとして半月板表面を使用することができない。これらの場合では、必要な移植の表面を設計するために、一般的な半月板モデルを使用することができる。
【００８３】
一般的な半月板モデルは例えば、上で説明したTitanium  FaroArmを使用して、死体大腿骨の標本から集められたデータから生成することができる。代わりに、レーザスキャニング装置か光学デバイスを使用することができ、この場合、例えば、10個の冷凍死体の脛骨標本から半月板表面データをデジタル化することができる。得られたすべての表面データのセットは、その後、例えば精密表面登録スキームを使用して、異なるサイズのために適合させることができる。次に、登録後の適合された表面ポイントは、単一のポイントの大群の中に合併されることができる。最小２乗最適化を使用することでポイントの大群雲を通して一般的な新月板表面(Sg)に適合することができ、10個の標本の「平均」表面をもたらす。
【００８４】
通常、健康な半月軟骨の寸法は、骨の特徴の寸法とよく互いに関連する。したがって、健康な半月軟骨の寸法を再構築するために、MRI内の骨の特徴の測定を使用することができる(例えば表２を参照)。前部・後部の長さLは、大腿骨の顆状突起の長さから計算されるであろう。中央・側部の新月板の幅Wを決定するために、中央の半月板に対する脛骨の中央のマージンと、側部の半月板に対する脛骨の中央のマージンの位置を使用することができる。脛骨の背骨の最も高いポイントから高さHを得ることができる。
【００８５】
L、W、およびHの値がいったん決定されると、それに従って、Sgを変形することができる。座標(x、y、z)のSg内の各ポイントPは、数式４を用いて新しいポイントP'に変えることができる。
【数４】
2006505366.tif 000009
Lg、Wg、およびHgはSgのそれぞれの寸法である。変換されたポイントP'は、前のセクションで説明したように、上位の移植の表面を設計するためにテンプレートとして使用される半月板の表面Sを形成することができる。
【００８６】
１２. 移植設計の最終ステップ
上で説明したように、MRイメージから得られた第１および第２の移植表面はポイントの群から成る。ポイントの群は、次に例えば、CADシステムで操作ができるデータの形式に変換することができる。滑らかな表面パッチをポイント群のデータに近似するために、表面モデルプログラムRhinocerosでのSurface Patch機能を使用することができる(図１２)。そして、CADソフトウェアによって読まれるために、この表面はその後、IGES形式でエクスポートすることができる。この発明の範囲からそれることなく、他のソフトウェアプログラムを使用することができる。たとえば、 Pro/Engineer, Solid Edge, Alibre and IronCAD も適したプログラムである。
【００８７】
CADソフトウェアのSolidWorksを使用して、上位および下位の表面を１つの設計モデルに合成することができる。マージンとして外側の半月板のエッジを使用することで両方の表面を切り取ることができる(図１１)。
【００８８】
この情報から、寸法を考慮に入れた関節の共同移植を設計できる。図１３ＡとＢは、大腿骨の顆状突起で使用に適した関節移植を図である。これらの図は上位および下位の表面の観点から示される。最適の患者への適合で移植を達成するために取られた測定値を説明するために、移植の表面、エッジおよび高さを調整することができる。図１４は、関節のひざでの取り替え、および脛骨の高原部の部分の一部への配置に適した移植片を示した図である。図１５Ａ−Ｄは、ヒップに対し適当な移植片を見た図である。また、患者の特定の評価基準と同様に、取られた測定値を、適切または望ましいものとして説明するために、移植の表面、エッジ、および高さを、調整することができるように、これらの移植を設計できる。
【００８９】
１３．移植の3D形を引き出すための3D イメージ化および3Dサイズ処理の技術の精度
一般的なモデルから計算された予測された半月板の表面が、半月板の真の形とどれほど異なっているかを決定するために、健康なボランティアを調べることができる。らせんCTを得ることもでき、そのものから、生きたワイヤの断片または中央および側部の半月軟骨が抽出される。上で説明されるように、中央および側部の半月板のための一般的なモデルを取り付けることができる。それぞれの対象に対して、MRIから区分された中央、および側部の半月板は、以下の適合されたモデルと比較することができる。
1. 分割されたデータの組み内の各々のポイント P＝(x,y,z)は、z1≧z の適合されたモデルから最も接近したP1＝(x1,y1,z1)を選択し、そして、z2,z3≦zでもって二つの最も接近したポイントP2＝(x2,y2,z2) および P3＝(x3,y3,z3) を選択する。
2. ポイントPはP1、P2、およびP3によって定義された平面に直交して投影される。投影されたポイント P' は P'＝P−(P−P1,n)/(n, n)により与えられる。ここで、nは平面への標準であり、(・,・)は、ドット生成を示す。
3. 与えられたd1＝|P'-P|により、Pと平面館の距離d1 を計算する。
4. zl≦z かつ P2＝(x2,y2,z2) となるようにP1＝(x1,y1,z1) に対して１から３を繰り返し、その結果、d2内となる。
5. P.d(P)＝(d1＋d2)/2に対する平均の距離を計算
6. 分割されたデータの組みにおけるすベてのポイントにわたって、合計の距離測定 D＝ Σp d(P)を計算する。
【００９０】
総距離測定Dは、座標系で区分されたMRIデータの相対的な位置および適合したモデルに依存する。コスト関数としてD(T)を使用して、繰り返しの最も近いポイントアルゴリズムに基づく繰り返しの登録手続内にモデルを置く剛体変化Tを調整することによって、Dを最小にするために、この相対的な位置を最適化することができる。
【００９１】
通常、nが区分されたデータのポイント数の場合、平均した距離Dinが1.5mm未満であるなら、この適当なアプローチの精度が十分であると予想される。
【００９２】
この発明の上述した説明は、図示と記述の目的のために提供されている。それが徹底的であるか、または発明を開示された正確な形態に制限することに意図されない。多くの変更と変化は当業者にとっては明白であろう。この具体化は、この発明およびその実用化の原則を最もよく説明するために選ばれ、説明されている。従って他の当業者が、この発明および種々の実施例および、予想される特定の使用に適する種々の変形を備えることを理解することを可能にする。この発明の範囲は以下のクレームおよびその同等によって定義されることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１Ａ】同心に配列された光の円によるプラシード(Placido)ディスクの例を示す。
【図１Ｂ】固定された湾曲の表面で映し出されたプラシードディスクに関する例を示す。
【図２】それぞれの大腿骨の顆状突起上への同心円の光(プラシードディスク)の投影から生じた反射を示し、反射した円の表面輪郭内の変化の効果を示す。
【図３】不規則に曲がった表面の2Dの色分けされた地形的なマップの例を例証する。
【図４】不規則に曲がった表面の2Dの色分けされた地形的なマップの例を例証する。
【図５】レーザスキャナを使用することでMRI表面およびデジタル化された表面の記録を示す。左の図は記録前に表面を示し、そして、右の図は記録後に表面を示す。
【図６】末端の大腿骨の関節軟骨の立体的な厚さのマップの複製である。立体的な厚さのマップは、例えば、超音波、コネチカットまたはMRIデータから作ることができる。軟骨の物質の中の暗い穴は、軟骨の完全な厚さの損失領域を示す。
【図７】矢状のスキャン(青)と冠状スキャン(赤)から中間の大腿骨の顆状突起の軟骨の表面を例証する。
【図８Ａ】半月板を軸方向で見た図を例証する。
【図８Ｂ】半月板の矢状方向像を例証する。
【図８Ｃ】半月板の冠状方向像を例証する。
【図９Ａ】脛骨の矢状方向像を例証する。
【図９Ｂ】脛骨の冠状方向像を例証する。
【図１０Ａ】大腿骨の矢状方向像を例証する。
【図１０Ｂ】大腿骨の冠状方向像を例証する。
【図１１Ａ】脛骨の軟骨表面の図を示す。
【図１１Ｂ】冠状のFSEから抽出後に結合された半月板の最上位の表面を示す。
【図１１Ｃ】荷重条件の下での圧縮を説明するためにスケール化された半月板の表面を示す。移植の断面図は、情報から引き出される。
【図１２】滑らかな表面パッチ(茶色の)に近似する移植表面(黄色)のポイント雲を例証する。
【図１３Ａ】下方から見た大腿骨の顆状突起での使用に適した移植の図を示す。
【図１３Ｂ】上方から見た大腿骨の顆状突起での使用に適した移植の図を示す。
【図１４】ひざにおける脛骨の台地の一部に適した移植の図を示す。
【図１５Ａ】ヒップに適当な移植を示す。
【図１５Ｂ】ヒップに適当な移植を示す。
【図１５Ｃ】ヒップに適当な移植を示す。
【図１５Ｄ】ヒップに適当な移植を示す。
【符号の説明】
【００９４】
100：半月板
110：脛骨
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【図２】
2006505366.tif 000011
【図３】
2006505366.tif 000012
【図４】
2006505366.tif 000013
【図５】
2006505366.tif 000014
【図６】
2006505366.tif 000015
【図７】
2006505366.tif 000016
2006505366.tif 000017
2006505366.tif 000018
2006505366.tif 000019
2006505366.tif 000020
【図１２】
2006505366.tif 000021
2006505366.tif 000022
【図１４】
2006505366.tif 000023
2006505366.tif 000024
【国際調査報告】
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