知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特表2024-525285イメージング及び追跡により脊椎弯曲の矯正を検証するための方法及びシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-12
(54)【発明の名称】イメージング及び追跡により脊椎弯曲の矯正を検証するための方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
A61B 34/10 20160101AFI20240705BHJP
A61B 17/70 20060101ALI20240705BHJP
A61B 17/86 20060101ALI20240705BHJP
【ＦＩ】
A61B34/10
A61B17/70
A61B17/86
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023573217
(86)(22)【出願日】2022-06-22
(85)【翻訳文提出日】2024-01-17
(86)【国際出願番号】 IB2022055780
(87)【国際公開番号】W WO2023285894
(87)【国際公開日】2023-01-19
(31)【優先権主張番号】PCT/IB2021/056309
(32)【優先日】2021-07-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515314867
【氏名又は名称】ネオ・メディカル・ソシエテ・アノニム
(74)【代理人】
【識別番号】100107456
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 成人
(74)【代理人】
【識別番号】100162352
【弁理士】
【氏名又は名称】酒巻 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123995
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅一
(72)【発明者】
【氏名】レファウコニアー， ヴィンセント
【テーマコード（参考）】
4C160
【Ｆターム（参考）】
4C160LL24
4C160LL42
4C160LL63
(57)【要約】
外科的切開部における椎弓根ねじからの画像データをキャプチャすることにより、各椎弓根ねじに対するロッド装着位置を検出するステップと、データ処理デバイスによって矯正されていない脊柱の第１のパラメータを特定するステップと、所望の矯正された脊柱の所望の配置の第２のパラメータを入力するステップと、矯正脊椎ロッドが椎弓根ねじに装着されたときに所望の矯正された脊柱を実現するための矯正脊椎ロッドを特徴付けるデータを計算するステップであって、データが、ロッド装着位置と第２のパラメータとに基づいて計算される、ステップとを含む、生物の脊柱の弯曲を矯正するための脊椎ロッドを特定するための方法。
【選択図】 図１Ｂ
【選択図】 図１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
椎弓根ねじを使用して生物の脊柱の弯曲を矯正するための脊椎ロッドを特定するための方法であって、前記方法が、外科的切開部における前記脊柱の椎骨に装着された前記椎弓根ねじからの画像データをキャプチャすることにより各椎弓根ねじに対するロッド装着位置を検出するステップと、
データ処理デバイスによって、前記矯正されていない脊柱の第１のパラメータを特定するステップと、
所望の矯正された脊柱の所望の配置の第２のパラメータを入力するステップと、
矯正脊椎ロッドが前記椎弓根ねじに装着されたときに前記所望の矯正された脊柱を実現するための矯正脊椎ロッドを特徴付けるデータを計算するステップであり、前記データが、前記ロッド装着位置と前記第２のパラメータとに基づいて計算される、ステップと、
を含む、方法。
【請求項2】
医療イメージングを実施して、前記矯正されていない脊柱の医療イメージングデータをキャプチャするステップを更に含み、前記第１のパラメータを特定する前記ステップが、キャプチャされた前記医療イメージングデータに基づいて前記第１のパラメータを計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１のパラメータを特定する前記ステップが、検出する前記ステップの前記椎弓根ねじの前記ロッド装着位置に基づいて、又は、前記椎弓根ねじからの画像データをキャプチャすることにより前記椎弓根ねじの位置を検出するステップからのデータに基づいて、前記第１のパラメータを計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
検出する前記ステップが、それぞれの前記椎弓根ねじに装着されたねじ伸張器の位置を検出することにより、光学マーカーの位置を検出することにより、椎弓根マーカーの位置を検出することにより、又は、Ｋワイヤの位置を検出することにより、及び、前記ねじ伸張器の前記位置から、前記光学マーカーの前記位置から、前記椎弓根マーカーの前記位置から、又は、前記Ｋワイヤの前記位置から前記ロッド装着位置を計算することにより、前記ロッド装着位置を検出するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記データを計算する前記ステップの前記データに基づいて前記矯正脊椎ロッドを製造するステップと、それぞれの椎弓根ねじに装着された前記ねじ伸張器をスキャンする、及び検出するステップであって、前記矯正脊椎ロッドが前記椎弓根ねじに装着された後に前記椎弓根ねじが矯正された脊柱の椎骨に次に固定される、ステップと、各椎弓根ねじに対するロッド装着位置を特定するステップと、
前記矯正された脊柱の第３のパラメータを特定するステップと、
ディスプレイデバイスに前記所望の矯正された脊柱の第２のパラメータと前記矯正された脊柱の前記第３のパラメータとを表示するステップと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記第１のパラメータが、前記脊柱の前記椎骨の位置及び／又は配向情報、並びに、矯正を外れる前の前記脊柱のパラメータ化情報を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記パラメータ化情報が、コブ角、矢状角、冠状角、軸角のうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
スキャンする及び検出する前記ステップにより特定された前記ロッド装着位置を、特定する前記ステップの前記第１のパラメータとマッチングさせるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記第１のパラメータと前記第２のパラメータとに基づいて、前記矯正されていない脊柱の前記ロッド装着位置を、前記所望の矯正された脊柱の新しいロッド装着位置に変換するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
コンピュータコードが記録された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータコードが、コンピュータデバイスのデータ処理デバイスにおいて実行されたとき、生物の脊柱の弯曲を矯正するための脊椎ロッドを特定するための方法を実施するように構成されており、前記方法が、外科的切開部における椎弓根ねじからの画像データをキャプチャすることにより各前記椎弓根ねじに対するロッド装着位置を検出するステップと、
前記データ処理デバイスによって、前記矯正されていない脊柱の第１のパラメータを特定するステップと、
前記コンピュータデバイスに動作可能に接続されたデータ入力デバイスを使用して、所望の矯正された脊柱の所望の配置の第２のパラメータを入力するステップと、
矯正脊椎ロッドが前記椎弓根ねじに装着されたときに前記所望の矯正された脊柱を実現するための矯正脊椎ロッドを特徴付けるデータを計算するステップであって、前記データが、前記ロッド装着位置と前記第２のパラメータとに基づいて計算される、ステップと、
を含む、非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項11】
前記方法が、医療イメージングを実施して、前記矯正されていない脊柱の医療イメージングデータをキャプチャするステップを更に含み、前記第１のパラメータを特定する前記ステップが、キャプチャされた前記医療イメージングデータに基づいて前記第１のパラメータを計算する、請求項１０に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項12】
前記第１のパラメータを特定する前記ステップが、検出する前記ステップの前記椎弓根ねじの前記ロッド装着位置に基づいて、又は、前記椎弓根ねじからの画像データをキャプチャすることにより前記椎弓根ねじの位置を検出するステップの前記データに基づいて、前記第１のパラメータを計算する、請求項１０に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項13】
検出する前記ステップが、それぞれの前記椎弓根ねじに装着されたねじ伸張器の位置を検出することにより、又は、Ｋワイヤに装着された光学マーカーの位置を検出することにより、及び、前記ねじ伸張器の前記位置又は前記光学マーカーの前記位置から前記ロッド装着位置を計算することにより、前記ロッド装着位置を検出するステップを更に含む、
請求項１０に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項14】
前記方法が、前記データを計算する前記ステップの前記データに基づいて前記矯正脊椎ロッドを製造するステップと、
それぞれの椎弓根ねじに装着された前記ねじ伸張器をスキャンする、及び検出するステップであって、前記矯正脊椎ロッドが前記椎弓根ねじに装着された後に前記椎弓根ねじが矯正された脊柱の椎骨に次に固定される、ステップと、各椎弓根ねじに対するロッド装着位置を特定するステップと、
前記矯正された脊柱の第３のパラメータを特定するステップと、
ディスプレイデバイスに前記所望の矯正された脊柱の第２のパラメータと前記矯正された脊柱の前記第３のパラメータとを表示するステップと、
を更に含む、請求項１０に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項15】
生物の脊柱の弯曲を矯正するための脊椎ロッドを特定するためのコンピュータシステムであって、前記コンピュータシステムが、データ入力デバイスをもつデータ処理デバイスと、
前記データ処理デバイスに動作可能に接続された画像キャプチャデバイスと、
を備え、
前記データ処理デバイスが、
前記生物の外科的切開部を介して椎骨に装着された椎弓根ねじからの、前記画像キャプチャデバイスによる画像データのキャプチャを命令することと、
キャプチャされた前記画像データから各椎弓根ねじに対するロッド装着位置を検出することと、
前記データ処理デバイスによって、前記矯正されていない脊柱の第１のパラメータを特定することと、
前記データ処理デバイスに、前記データ入力デバイスを使用して、所望の矯正された脊柱の所望の配置の第２のパラメータを入力することと、
矯正脊椎ロッドが前記椎弓根ねじに装着されたときに前記所望の矯正された脊柱を実現するための矯正脊椎ロッドを特徴付けるデータを計算することであって、前記データが、前記ロッド装着位置と前記第２のパラメータとに基づいて計算される、計算することと、
をするように構成された、コンピュータシステム。
【請求項16】
前記矯正されていない脊柱の医療イメージングデータをキャプチャするために、前記生物の医療イメージングを実施するように構成された、前記データ処理デバイスに動作可能に接続された医療イメージングデバイスを更に備え、前記第１のパラメータを前記特定することにおいて、前記データ処理デバイスが、キャプチャされた前記医療イメージングデータに基づいて前記第１のパラメータを計算する、請求項１５に記載のコンピュータシステム。
【請求項17】
前記第１のパラメータを前記特定することにおいて、前記データ処理デバイスが、前記検出した前記椎弓根ねじの前記ロッド装着位置に基づいて、又は、前記画像キャプチャデバイスによる前記椎弓根ねじからの画像データをキャプチャすることによる前記椎弓根ねじの位置の検出からのデータに基づいて、前記第１のパラメータを計算する、請求項１５に記載のコンピュータシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
[0001]本発明は、２０２１年７月１３日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５６３０９に基づく優先権を主張し、この参照文献の内容全体が本明細書に全体として参照により組み込まれる。
【0002】
[0002]本発明は更に、２０２１年３月１日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５１６９４、２０２１年７月１２日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５６２４２、及び、２０２２年３月１日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２２／０５１８０５に関連しており、これらの全体を参照により組み込む。
【発明の分野】
【0003】
[0003]本発明は、手術を実施するために、例えば脊柱の椎骨の位置を特定するために、執刀医又はオペレーターを補助するための画像データ処理を使用した整形外科手術の分野に関する。加えて、本発明は、脊柱の弯曲が十分に矯正されたか否かを検証するために整形外科手術を実施する執刀医に補助又は円滑化を提供するために画像データ処理を使用するための方法、システム、及びデバイスに関する。
【背景】
【0004】
[0004]整形外科、及び、整形外科手術のための、より詳細には脊柱に対する脊椎固定手術のための、及び脊柱の弯曲を矯正するためのインプラント工具及びシステムの分野において、複数の椎弓根ねじが、患者の背中の皮膚における切開部位置を通して、骨留め部材とともに異なる椎骨に装着されるために使用され得る。幾つかの椎弓根ねじが異なる椎骨に装着された後、これらの椎弓根ねじの頭部がロッドタイプ又はバータイプデバイスと一緒に接続され得、及び、脊椎ロッドとも呼ばれるロッドタイプ又はバータイプデバイスが、止めねじとともに椎弓根ねじの頭部に装着される。例として、各椎骨に対する椎骨固定のために幾つかの隣り合った椎骨に対して、通常、２つの椎弓根ねじが椎弓根ねじの骨留め部材とともにねじ的にそれに装着された後、これらの椎弓根ねじが、椎弓根ねじの頭部の溝又はＵ字形開口に位置する脊椎ロッドの使用により互いに機械的に固定され、脊柱に沿った接続された椎弓根ねじの列を形成する。これは、患者又は生物における脊椎固定のための脊椎の安定化に必要な機械的支持を提供すること、及び更に脊椎変形を矯正するために脊柱に対する特定の弯曲から外れることを可能にする。
【0005】
[0005]しかし、脊柱の弯曲を矯正するために、整形外科医は依然として、ロッド形状、弯曲、及び長さを特定することに対する一切のサポートを伴わずに、経験に基づいて矯正脊椎ロッドの形状及び弯曲を特定することにより、脊椎矯正及び安定化のためのいくぶん非公式のアプローチに依存する。したがって、背景技術のこれらの不備を考慮すると、脊椎ロッドを特定するための、及び、矯正された脊柱の事後矯正を分析するための、及び比較するための大幅に改善された新規な方法が強く所望される。
【概要】
【0006】
[0006]本発明の一態様によると、生物の脊柱の弯曲を矯正するための脊椎ロッドを特定するための方法が提供される。本方法は、外科的切開部における椎弓根ねじからの画像データをキャプチャすることにより各椎弓根ねじに対するロッド装着位置を検出するステップと、データ処理デバイスによって、矯正されていない脊柱の第１のパラメータを特定するステップと、所望の矯正された脊柱の所望の配置の第２のパラメータを入力するステップと、矯正脊椎ロッドが椎弓根ねじに装着されたときに所望の矯正された脊柱を実現するための矯正脊椎ロッドを特徴付けるデータを計算するステップであって、データが、ロッド装着位置と第２のパラメータとに基づいて計算される、ステップとを含むことが好ましい。
【0007】
[0007]変形例において、本方法は、矯正されていない脊柱の医療イメージングデータをキャプチャするために医療イメージングを実施するステップを更に含むことが好ましく、第１のパラメータを特定するステップは、キャプチャされた医療イメージングデータに基づいて第１のパラメータを計算し得る。別の変形例において、第１のパラメータを特定するステップは、検出するステップの椎弓根ねじのロッド装着位置に基づいて、又は、椎弓根ねじからの画像データをキャプチャすることにより椎弓根ねじの位置を検出するステップからのデータに基づいて、第１のパラメータを計算し得ることが好ましい。
【0008】
[0008]更に、本発明の別の一態様によると、非一時的なコンピュータ可読媒体であって、非一時的なコンピュータ可読媒体が、記録されたコンピュータ命令を含み、コンピュータ命令がデータ処理デバイスにおいて実行されたとき、コンピュータ命令が、生物の脊柱の弯曲を矯正するための脊椎ロッドを特定するための方法の異なるステップを実施するように構成されている、非一時的なコンピュータ可読媒体が提供される。
【0009】
[0009]加えて、本発明の更に違う別の一態様によると、システムであって、システムが、データ処理デバイスとデータ処理デバイスに動作可能に接続された少なくとも１つのカメラとを含み、データ処理デバイスが、生物の脊柱の弯曲を矯正するための脊椎ロッドを特定するための方法のステップを実施するように構成された、システムが提供される。
【0010】
[0010]本発明の上述の、及び他の目的、特徴、及び利点、及び、それらを実現する手法が更に明確になり、本発明自体は、本発明の幾つかの好ましい実施形態を示す添付図面を参照しながら、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を学ぶことにより最も良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
[0011]本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付図面が、本発明の現時点で好ましい実施形態を示し、及び、上述の概説及び以下の詳細な説明と一緒に、本発明の特徴を説明する役割を果たす。
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【図2A】[0015]図２Ａ－２Ｅは、例示的な数である７つの椎骨Ｖ１～Ｖ７を示す脊柱ＳＣ、及び、脊柱矯正のためのロッドＲ１、Ｒ２の簡略化された概略背面図又は正面図であり、図２Ａは、医療イメージングのデータによりもたらされる表示である、不健康な大きいコブ角βをもつ手術前の脊柱ＳＣ１の例示的なセクションを示す図であり、図２Ｂは、方法３００のスキャニングステップＭ４０によりもたらされる、矯正されていない脊柱ＳＣ１の異なる椎骨Ｖの装着点ＡＰのペアの位置の表示を示す図であり、図２Ｃは、例えばコブ角βがゼロである、執刀医、ユーザー、又はオペレーターＯが実現することを望む脊椎パラメータ化値ＰＡＲ２に基づく所望の呼吸脊柱ＳＣ２を示す図であり、図２Ｄは、ユーザー又はコンピュータにより規定されたパラメータ化値ＰＡＲ２に基づいて図２Ｃに示されているように新しい矯正された位置に脊柱ＳＣを移動させるために特定された例示的な脊椎矯正ロッドＲ１、Ｒ２のペアを示す図であり、図２Ｅは、ディスプレイデバイス１２０、３３０において１：１の縮尺でロッドテンプレートＲＴを表示するグラフィカルユーザーインターフェースＧＵＩの例示的な図である。
【図2B】同上
【図2C】同上
【図2D】同上
【図2E】同上
【0016】
【0017】
【図4A】[0017]図４Ａ－４Ｂは、例示を目的として例示的な数である３つの椎骨を含む脊柱ＳＣのセクションを示す図であり、図４Ａは、不健康なコブ角βをもつ矯正されていない屈曲した元の脊柱ＳＣ１を示す図であり、図４Ｂは、コブ角がゼロである所望の矯正された脊柱ＳＣ２を示す図である。
【図4B】同上
【実施形態の詳細な説明】
【0018】
[0018]本明細書では、図に共通した同一の要素を指し示すために、可能な場合、同一の参照符号が使用される。更に、図面における図は例示を目的として簡略化されており、一定の縮尺で描かれていない場合がある。
【0019】
[0019]図１Ａは、方法３００により実施され得る異なるステップの概略図を示し、方法３００は、本発明の一態様による、ユーザー、執刀医、又はオペレーターＯにより実施される脊椎矯正手術を補助するステップを含む。方法３００は、脊柱ＳＣに対する脊椎矯正から外れるように脊椎矯正ロッドＲを特徴付けるデータを特定するために使用され得、及び、例えばこれらに限定されないが脊柱ＳＣ１に互いに平行に装着され得るロッドＲ１、Ｒ２のペアに対する脊椎ロッドデータＲＤ１、ＲＤ２といった、矯正されていない脊柱ＳＣ１の一連の椎弓根ねじＰＳに装着され得る提案された脊椎矯正ロッドＲの影響を検証するために更に使用され得る。図１Ｂは、方法３００を実施するために使用され得る例示的なシステム４００の図を示し、システム４００は、医療イメージングデバイス３１０、医療イメージングデータを受信するために医療イメージングシステム３１０に動作可能に接続されたデータ処理デバイス３２０、及び、カメラ１１０又は他の画像キャプチャデバイスとディスプレイスクリーン１２０とを含むポータブルデータ処理デバイス１００を含むことが好ましい。方法３００の異なるデータ処理ステップが、医療イメージングシステム３１０において、データ処理デバイス３２０において、又は、ポータブルデータ処理デバイス１００において、又は、例えばサーバーといった例えばクラウドベースのデータ処理デバイスといった、ネットワークを通してアクセス可能な別のリモートデータ処理デバイスにより、又は、異なるデータ処理デバイス３１０、３２０、及び１００のうちの１つ又は組み合わせにより実施され得る。最小の構成では、システム４００は、例えばポータブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、又は他の種類のポータブルデータ処理デバイスといった、ディスプレイスクリーン１２０を含むポータブルデータ処理デバイス１００と、方法３００の１つ又は複数のステップを実施するためのポータブルデータ処理デバイス１００に画像データを提供するための、例えば外部カメラデバイスといったポータブルデータ処理デバイス１００に組み込まれた、又は動作可能に装着された画像キャプチャデバイス１１０とを含むに過ぎないものであり得る。
【0020】
[0020]方法３００のステップＭ１０により、脊椎矯正手術を受ける患者又は生物Ｌが医療イメージングデバイス３１０によりスキャンされ、その結果、手術前の矯正されていない状態におけるその者の脊柱ＳＣ又はその一部が、画像として、又は印刷物により見られ得、又は、例えば医療イメージングデバイス３１０からデータ処理デバイス３２０に、矯正されていない脊柱ＳＣの医療イメージングの結果に関するデータを送信することによりデジタル化されてコンピュータスクリーンに表示され得、及び、ディスプレイスクリーン３３０に表示される。脊柱ＳＣの個々の椎骨Ｖが特定され得る患者又は生物Ｌの脊柱ＳＣに関するイメージング情報を含むイメージングデータを以下のものが提供することが可能である限り、例えばこれらに限定されないが、放射線医学デバイス、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、マルチディテクターＣＴ（ＭＤＣＴ）、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、超音波スキャニング、例えばこれらに限定されないが、脊椎ソノグラフィ又は超音波検査、蛍光透視イメージング、外科Ｘ線イメージングデバイス、例えばこれらに限定されないが、直立シリアル放射線撮影、２Ｄ又は３Ｄイメージングによる直立二平面スロットスキャナを使用した画像キャプチャリングといった、異なる種類の医療イメージングデバイス３１０によりステップＭ１０が実施され得る。このステップにおいて、矯正されていない脊柱ＳＣの画像データを含む医療イメージングデバイス３１０によりキャプチャされた画像データは伝達され、データ処理デバイス３２０により更に処理され得、データ処理デバイス３２０は、図１Ｂに例示的に示されるようにディスプレイスクリーン３３０を備える。矯正されていない脊柱ＳＣの画像データは、例えば背面ビュー及び側面ビューといった脊柱ＳＣの異なる方向のビューを含む１つ又は複数の放射線撮影画像を包含し得、脊柱ＳＣの画像スライスデータを含み得、又は、脊柱ＳＣの三次元イメージングデータを含み得るがこれらに限定されない。ここまでに示されているように、例えば限定されないがポータブルデータ処理デバイス１００といった他のデータ処理デバイスが、矯正されていない脊柱ＳＣの画像データを受信するために更に使用され得る。
【0021】
[0021]ステップＭ２０によると、データ処理デバイス３２０と動作可能に関連し得るディスプレイスクリーン３３０に矯正されていない脊柱ＳＣ１の画像データが表示され得、医療イメージングデバイス３１０からのこの画像データに基づいて、例えば矯正されていない脊柱ＳＣ１の異なる椎骨Ｖを検出すること、及び、矯正されていない脊柱ＳＣ１の異なる椎骨Ｖの幾何学的位置及び配向を検出することを可能にする画像処理アルゴリズムを使用することによる、コンピュータ命令によって、脊柱ＳＣ１の異なるパラメータ及び値、及び次に説明するように他のパラメータが計算され得る。以下、矯正されていない脊柱がＳＣ１と呼ばれるのに対し、矯正された脊柱はＳＣ２と呼ばれる。
【0022】
[0022]例えば、ステップＭ２０によると、データ処理デバイス３２０は、図２Ａに示されているように、７という数字は例示に過ぎないが、例えば７つの例示的な椎骨Ｖ１～Ｖ７に対する７つのデータ集合ＶＰ１～ＶＰ７といった、例えば各椎骨Ｖに対する三次元（３Ｄ）位置及び配向情報ＶＰを計算するために、ステップＭ１０からのイメージングデータに基づいて各椎骨Ｖに対するポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖを計算し得る。例えば各椎骨Ｖ１～Ｖ７に対する三次元座標データ、及び、各椎骨Ｖ１～Ｖ７に対する例えばベクトルといった配向又は方向情報を含む、例えば座標及び配向情報が、三次元デカルト座標空間を基準として生成され得、及び、各椎骨Ｖ１～Ｖ７に対して計算され得る。
【0023】
[0023]椎骨Ｖに対する配向及び位置データＶＰは、例えば医療イメージングデバイス３１０の配置により与えられる位置又は場所における基準点ＲＰ、例えば患者又は生物Ｌの体に配置された動的な基準座標系（「ＤＲＦ」）といった、医療イメージングデバイス３１０のイメージングエリアの視野内にあることにより、キャプチャされた医療画像において視認可能な、又は検出可能な放射線不透過性マーカーにより提供される基準点ＲＰ、例えば尻、椎骨のうちの１つ、又は頭蓋における位置といった患者又は生物Ｌの骨又は他の体の位置に基づくことにより患者又は生物Ｌに内在する基準点を使用した基準点ＲＰといった選択された、又は所与の基準点ＲＰを基準とし得る。患者又は生物Ｌの体に固定された、又は別様に提供された基準点ＲＰが使用されることが好ましい。例えば人工知能ネットワークの助けを受けて例えば基準点ＲＰを表す光学マーカー又は他のパターンを検出するためにパターンマッチング及び追跡によりステップＭ１０のイメージングデータに対してデータ処理を実施するとき、基準点ＲＰの検出、及びその幾何学的座標位置の特定がステップＭ２０の一部として画像データ処理により実行され得る。これは、データ処理デバイス３２０のデータプロセッサにより、又は、医療イメージングデバイス３１０のデータプロセッサにより、又は、例えばクラウド又はリモートサーバーに動作可能に接続されたものといった別のデータ処理デバイスにより実施され得る。
【0024】
[0024]各椎骨Ｖに対する配向情報が、単に空間における対応する椎骨Ｖの配向の方向であり得るのに対し、位置情報は、例えば椎骨Ｖの重心、質量中心、回転中心のボリュメトリック三次元特定といった椎骨Ｖの重心であり得、又は、二次元画像情報に基づく場合、重心又は幾何学的中心又は面積中心の二次元特定に基づく簡略化された計算結果に更に基づき得る。位置情報に対する座標位置ＶＰは、対応する椎骨Ｖの回転中心に対応していること、又は近いことが好ましい。
【0025】
[0025]加えて、ステップＭ２０によると、データ処理デバイス３２０は、元の矯正されていない脊柱ＳＣ１の脊椎曲線データＳＣＤ１を特定するように構成され得る。これは、例えば補間により、又は、回帰分析を使用した平滑化曲線を使用することにより、各椎骨Ｖに対するポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖを使用して以前に特定された異なる椎骨Ｖ１～Ｖｎの異なる三次元座標位置ＶＰ１～ＶＰｎにフィットした曲線の近似を使用することにより実施され得る。変形例において、脊椎曲線データＳＣＤ１は、ポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖを最初に使用する、又は特定することもせずに、例えば医療イメージング装置３１０からのＸ線画像に基づいて画像データから直接的に脊椎曲線データＳＣＤ１のパラメータを特定するために、例えば訓練されたニューラルネットワーク又は他の種類の人工知能を使用することにより、医療イメージングデバイス３１０のスキャンの画像データから直接計算され得る。
【0026】
[0026]加えて、ステップＭ２０によると、データ処理デバイス３２０は、本明細書では脊柱ＳＣ１に対する異なるパラメータ化値ＰＡＲ１と呼ばれる、脊柱ＳＣ１を特徴付ける異なるパラメータを特定するために、矯正されていない脊柱ＳＣ１の画像情報を処理するように構成され得、これらは、例えばこれらに限定されないが、脊柱側弯、脊椎前弯、脊柱後弯といった、例えば異なる種類の脊椎変形を説明するパラメータといった、生物又は患者Ｌの脊椎変形を特徴付けるパラメータを含むことが好ましい。パラメータ化値ＰＡＲ１は、冠状角、コブ角、軸角、矢状角、子宮頸部、胸、腰パラメータ、骨盤形態角（ＰＩ）、骨盤傾斜角（ＰＴ）、仙骨傾斜角（ＳＳ）、腰椎前弯、胸椎後弯、矢状面脊柱軸線、矢状脊椎弯曲、ファーガソン角、グリーンスパンインデックス、ＴＲＡＬＬ角、重心法を包含し得るが、これらに限定されない。例えば以下の科学刊行物、すなわち、Ｚｈａｎｇら、「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ａｉｄｅｄ Ｃｏｂｂ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｅｒｔｅｂｒａｌ Ｓｌｏｐｅｓ ｕｓｉｎｇ Ｄｅｅｐ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ２０１７、Ｒａｊｎｉｃｓら、「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｐｉｎａｌ Ｓａｇｉｔｔａｌ Ｐｌａｎｅ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｓ」、Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｓｐｉｎｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ、Ｖｏｌ．１４、Ｎｏ．２、ｙｅａｒ ２００１、１３５～１４２ページ、又は例えば、Ｈｏｒｎｇら、「Ｃｏｂｂ Ａｎｇｌｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｐｉｎｅ ｆｒｏｍ Ｘ－ｒａｙ Ｉｍａｇｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ」、Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、２０１９、Ｔｈａｌｅｎｇａｌａら、「Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐｉｎａｌ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｉｎ Ｉｄｉｏｐａｔｈｉｃ Ｓｃｏｌｉｏｓｉｓ」、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ、Ｎａｔｕｒｅ、Ｖｏｌ．１１、Ｎｏ．１、２０２１年，１～１１ページ、Ｖｒｔｏｖｅｃら、「Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐｉｎａｌ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ」、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｓｐｉｎｅ Ｊｏｕｒｎａｌ、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．５、２００９年、５９３～６０７ページに示されているように、例えば人工知能を使用することにより、異なる脊椎パラメータ化値ＰＡＲ１を自動的に計算するために、ステップＭ１０により提供された医療イメージングデータを分析するために、異なるコンピュータアルゴリズムが使用され得る。これらの計算は、例えば基準軸線として縦軸線を使用して更にここまでに説明されているように特定され得る、又は、医療イメージングデバイス３１０からの２Ｄ又は３Ｄ画像から画像処理により更に直接計算され得る、脊椎曲線データＳＣＤ１を使用した矯正されていない脊柱ＳＣ１の三次元座標に基づき得る。
【0027】
[0027]しかし、矯正されていない脊柱ＳＣ１をイメージングするステップＭ１０の後に、脊柱ＳＣのパラメータが、例えば脊柱側弯の文脈において次の刊行物において、すなわち、Ｍａｌｆａｉｒら、「Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｃｏｌｉｏｓｉｓ」、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｅｎｔｇｅｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．１９４、Ｎｏ．３＿Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ、２０１０年、Ｓ８～Ｓ２２ページにおいて説明されている、例えばディスプレイスクリーン３３０に表示された放射線撮影イメージングデータに基づいてステップＭ２０により手動で特定されることも可能である。脊柱ＳＣ１のパラメータ化に関するこのデータは、次に、例えばキーボードを使用して、又は、グラフィカルユーザーインターフェースのグラフィカル要素の使用により、ユーザー又はオペレーターＯによりデータ処理デバイス３２０に入力され得る。
【0028】
[0028]加えて、ステップＭ２０によると、データ処理デバイス３２０は、例えばそれが頸椎Ｃ１～Ｃ７のうちの１つであるか否か、それが胸椎Ｔ１～Ｔ１２のうちの１つであるか否か、それが腰椎Ｌ１～Ｌ５又はＬ６のうちの１つであるか否か、又は、それが仙椎Ｓ１～Ｓ５のうちの１つであるか否かを判定するために、どのタイプの、及び何番の椎骨Ｖが検出されたかを特定することを可能にする特定アルゴリズムを実施するように更に構成され得る。このデータはポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖの一部であり得、その結果、検出された椎骨Ｖの各々がそのタイプ及び個数に関して特定され、このデータはポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖに提供され、空間における座標及び配向データに関連付けられる。ステップＭ２０のこの部分は、異なる種類の人工知能及び訓練されたネットワークを使用し得、例えば以下の科学刊行物、すなわち、Ｌｅｃｒｏｎら、「Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｖｅｒｔｅｂｒａ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｘ－ｒａｙ Ｉｍａｇｅｓ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ、２０１１年、Ｂｅｎｊｅｌｌｏｕｎら、「Ｓｐｉｎｅ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｘ－ｒａｙ Ｉｍａｇｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ、Ｖｏｌ ２２、Ｎｏ．３、２００９年、３０９～３１８ページ、Ｌｅｃｒｏｎら、「Ｆｕｌｌｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｅｒｔｅｂｒａ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｘ－Ｒａｙ Ｉｍａｇｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｕｌｔｉ－Ｃｌａｓｓ ＳＶＭ」、Ｉｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ２０１２：Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ｃｏｌ．８３１４、ｐ．８３１４２Ｄ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、２０１２年、Ｅｂｒａｈｉｍｉら、「Ｖｅｒｔｅｂｒａｌ Ｃｏｒｎｅｒｓ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｓａｇｉｔｔａｌ Ｘ－Ｒａｙｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｈａｐｅ Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ，Ｒａｎｄｏｍ Ｆｏｒｅｓｔ Ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｖｉｓｕａｌ Ｆｅａｔｕｒｅｓ」、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ｉｍａｇｉｎｇ ＆ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ、Ｖｏｌ．７、Ｎｏ．２、２０１９年、１３２～１４４ページ、Ｄｏｎｇら、「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｖｅｒｔｅｂｒａ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｘ－ｒａｙ Ｉｍａｇｅｓ」、Ｉｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ、１～９ページ、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、Ｂｅｒｌｉｎ、Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ、２０１０を例えば参照されたく、ｈｔｔｐｓ：／／ｎｕｒｓｉｎｇａｎｓｗｅｒｓ．ｎｅｔ／ｅｓｓａｙｓ／ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ－ｆｏｒ－ｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ－ａｎｄ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ－ｓｔａｇｅｓ－ｏｆ－ｘ－ｒａｙ－ｉｍａｇｅｓ．ｐｈｐ？ｖｒｅｆ＝１で入手可能な、Ａｌｌ Ａｎｓｗｅｒｓ Ｌｔｄ．Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ｘ－ｒａｙ ｉｍａｇｅｓ［Ｉｎｔｅｒｎｅｔ］、２０１８年１１月、［２０２１年６月１６日に参照］を更に参照されたい。椎骨の特定に関するこのデータは、異なる椎骨タイプ及び個数を可視化するために、例えばグラフィカルプリミティブ又は他のグラフィカル要素と一緒に、図２Ａにおける元の矯正されていない脊柱ＳＣ１の簡略化された例示的な表現を使用して可視化され得る。
【0029】
[0029]この例では、ポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖを抽出するために、７つの椎骨が検出され、又は選択され、及び処理されるが、この数字は例示に過ぎず、例えばｎ個の位置ＶＰ１～ＶＰｎといった、より少ない又はより多くの椎骨Ｖが存在してもよく、ｎは２から理論的な最大数である３３の間の数であり、３３はヒトの椎骨Ｖの数である。脊椎矯正目的では、選択された椎骨Ｖの数は３３ではなく、その理由は、この数字は脊椎変形矯正目的で矯正されない５つの仙椎、４つの尾椎、及び、７つの頸椎を含むからであり、矯正脊椎ロッドＲが脊柱ＳＣの全ての椎骨Ｖに装着されているわけでないのでより少ない数となる。ほとんどの手術に対して、特定の数である１２個の胸椎及び特定の数である５個の腰椎のみが使用される。ここまでに示されているように、このデータＰＤＩ＿Ｖは、どのタイプの及び何個の生物Ｌの脊柱ＳＣの椎骨Ｖが属するかを特定するための特定情報を更に含み得る。
【0030】
[0030]ステップＭ１０及びＭ２０のイメージングデータを表示すること、及び処理することに基づいて、ステップＭ２５が実施され得、データ処理デバイス３２０は、関心のある椎骨Ｖとして椎弓根ねじＰＳが装着される椎骨Ｖを選択するために、入力デバイスを使用して、例えばコンピュータマウス、キーボード、タッチパッド、タッチスクリーン、又は他の種類のデータ入力デバイスを使用して、ディスプレイスクリーン３３０に表示された異なる椎骨Ｖをユーザー、執刀医、又はオペレーターＯが手動で選択することを可能にする例えばグラフィカルユーザーインターフェースといったユーザーインターフェースを提供するように構成され得る。例えばテキストエディタ又はコマンドプロンプトを介して異なる関心のある椎骨Ｖを選択するための特定情報を手動で入力することも可能である。この目的のために、椎骨が、タスクを円滑化するために、ステップＭ２０によりそれらのタイプ及び数を使用してグラフィック的にラベル付けされ得る。基本的に、執刀医又はオペレーターＯは、矯正背骨手術を実施するために脊椎矯正ロッドＲにどの椎骨Ｖが装着される必要があるかを特定することを必要とし、及び執刀医又はオペレーターＯは、脊柱ＳＣ１の表示されたイメージングデータに基づいてこの発見を実施し得る。したがって、執刀医又はオペレーターＯは、脊椎変形矯正のための脊椎矯正ロッドＲを最終的に装着するために執刀医又はオペレーターＯが椎弓根ねじＰＳのペアを装着することを望む特定の数の関心のある椎骨Ｖを選択する。関心のない選択されていない椎骨に対するポーズデータ情報は方法３００の残りのステップに必要ではないので、ポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖの計算は選択された椎骨Ｖに低減され得る。以て、執刀医又はオペレーターＯは、どの椎骨Ｖが脊椎矯正ロッドＲによる矯正のために使用されるかに関する情報を提供する。
【0031】
[0031]イメージングデータにおいて椎骨Ｖをより良く示す、又は強調表示するために、例えばグラフィカルオーバーレイとして椎骨Ｖを強調表示するために、又は別様に示すためにグラフィカルプリミティブ又は他のグラフィカル要素を生成することにより、例えば脊柱ＳＣ１のセクションをグラフィック的に選択することにより異なる椎骨Ｖを表す異なるグラフィカルプリミティブに触れること又は別様にグラフィック的に選択することにより、例えばグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を使用してディスプレイスクリーン３３０において個々の椎骨Ｖをグラフィック的に選択することにより、椎骨Ｖの選択が実施され得る。このステップＭ２０は、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５１６９４において説明されているステップＣ７０と同様であり、この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。次の科学刊行物、すなわち、Ｇｒｉｇｏｒｉｅｖａら、「Ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｚｅｄ Ｓｐｉｎａｌ ３Ｄ Ｍｏｄｅｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｘ－Ｒａｙ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ」、Ｉｎ ２０１８ ２３ｒｄ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｏｐｅｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＦＲＵＣＴ）、１４３～１４９ページ、ＩＥＥＥ、２０１８年、及び、Ｍａｎｎｉら、「Ｔｏｗａｒｄｓ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ｆｏｒ Ｓｐｉｎｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｗｉｔｈｏｕｔ Ｍａｒｋｅｒｓ ｉｎ Ｎａｖｉｇａｔｅｄ Ｓｐｉｎｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ」、Ｓｅｎｓｏｒｓ、Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．１３、２０２０年、３６４１ページを更に参照されたい。
【0032】
[0032]矯正されていない脊柱ＳＣ１の異なる椎骨Ｖのグラフィカルなラベル付け又は強調表示はステップＭ２０の一部であり得、例えば個々の椎骨Ｖを表すグラフィカルプリミティブとともに、グラフィカルオーバーレイを使用して、ステップＭ１０のイメージングデータからの脊柱ＳＣの医療イメージングデバイス３１０からの医療画像、脊柱ＳＣのグラフィカルモデル、又は、元の医療画像を表示することが可能である。例えば、ステップＭ２０は、例えばＸ線画像といった脊柱ＳＣ１の１つの２Ｄ画像に基づいて実施され得、又は、例えば背部又は前部Ｘ線画像及び側面ビューＸ線画像といった脊柱ＳＣ１の２つ以上の２Ｄ画像に基づき得る。変形例において、例えばこれらに限定されないが短ＴＩ反転回復磁気共鳴（ＳＴＩＲ－ＭＲＩ）又は三次元ＣＴスキャニングといった、例えば磁気共鳴又はコンピュータ断層撮影画像といった、元の矯正されていない脊柱ＳＣ１のポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖを抽出するために、このデータ処理ステップのために３Ｄ画像が使用されることも可能である。
【0033】
[0033]例えば、ステップＭ２０によると、ユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏが、手術前の矯正される前の脊柱ＳＣ１に関連して、データ処理デバイス３２０により異なる計算を実行し得る可能性がある。例えば、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の使用により、ユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏは、２つの異なる椎骨Ｖｉ及びＶｊを選択し得、その後、これらの２つの椎骨Ｖｉ、Ｖｊの間の異なるパラメータを計算するために、データ処理デバイス３２０のソフトウェア機能又はモジュールを使用し得る。例えば、図２Ａに可視化されているように、ユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏは、椎骨Ｖ３及びＶ６をタッチスクリーン、コンピュータマウス、キーボード、タッチパッド、又は他の種類のユーザー入力デバイスによりグラフィック的に選択した可能性があり、その後、アプリケーションソフトウェアは、例えば上述のように列記された脊柱ＳＣ１に対するパラメータ化値ＰＡＲ１といった、例えばその間における相対的配向βの角度、脊椎曲線ＳＣＤ１に沿ったこれらの２つの椎骨Ｖ３及びＶ６の間の距離、及び、脊柱ＳＣの他のパラメータ、値、又は特徴的なデータといった、これらの２つの椎骨Ｖ３及びＶ６の間の異なるパラメータを計算し得る。
【0034】
[0034]要するに、ステップＭ２０は、ステップＭ２５と併せて、ユーザー、執刀医、又はオペレーターＯが矯正されていない脊柱ＳＣ１を可視化するための、及び分析するためのユーザーインターフェースを提供し得、及び、椎骨Ｖのポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖ、例えばこれらに限定されないがコブ角といった矯正されていない脊柱ＳＣ１のパラメータ化値ＰＡＲ１に関するデータ、及び、脊椎曲線データＳＣＤ１である脊柱ＳＣ１の弯曲に関するデータを包含する、矯正されていない元の脊柱ＳＣ１を特徴付けるために、異なる種類のデータを計算するための、及び特定するためのツールを更に提供し得、及び、データ処理デバイス３２０のディスプレイ３３０に矯正されていない元の脊柱ＳＣ１及び他のデータを表示することを可能にする。
【0035】
[0035]次に、整形外科手術の第１のステージは、ステップＭ３０により実施され得る。このステップにおいて、ユーザー、執刀医又はオペレーターＯは、脊柱ＳＣに沿って生物又は患者Ｌの背中に外科的切開部ＳＩを形成し、例えば組織伸延ツールを使用して椎骨Ｖへのアクセスのために外科的切開部ＳＩを開け得、及び、例えば穿孔器又は突き錐、タッピングねじを使用することにより、Ｋワイヤ、ピン、又はキルシュナー鋼線の使用、及び、椎弓根ねじＰＳを最終的に配置すること、及び装着することにより、又は、椎弓根ねじＰＳを装着するための他の外科的手法により、脊椎ロッドを保持するためのねじ頭部ＳＨをもつ椎弓根ねじＰＳのペアが該当する椎骨Ｖに装着される。例えば、椎弓根ねじＰＳはねじ伸張器ＳＣの使用により装着され得、ねじ伸張器ＳＣは外科的切開部ＳＩから外に向き、例えばこれらに限定されないが米国特許第１０，０５８，３５５号において説明されているものであり、この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。この段階において、ねじ伸張器ＳＣは椎弓根ねじＰＳの頭部から取り外されない。ステップＭ３０では、椎弓根ねじＰＳが、ステップＭ２５によりユーザー、執刀医又はオペレーターＯにより選択された関心のある椎骨とも呼ばれる椎骨Ｖのうちの選択されたものに装着されることが好ましい。
【0036】
[0036]ステップＭ３０は、手術工程の少なくとも一部のための、例えば生物又は患者Ｌの背中に外科的切開部ＳＩを形成するための、椎弓根ねじＰＳの配置のための手術部位を開けるための、Ｋワイヤ及び椎弓根ねじＰＳのために指定された位置に椎骨Ｖに穴及び骨構造物を穿孔するための、椎骨に椎弓根ねじＰＳをねじ的に又は別様に装着するための、例えばロボット支援型手術のためのロボット手術デバイス又はロボットデバイスといったロボットＲＯの動作を更に含み得る。これら手術タスクの少なくとも一部は、ロボット手術デバイスにより、例えばこれらに限定されないが、Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｃ．製のダビンチ手術システム、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ製のＭａｚｏｒ Ｘ Ｓｔｅａｌｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎロボットガイダンスシステム、Ｍｅｄｔｅｃｈ製のＲＯＳＡロボット、Ｇｌｏｂｕｓ Ｍｅｄｉｃａｌ製のＥｘｃｅｌｓｉｕｓＧＰＳロボット、及び、ともにＴｒａｎｓＥｎｔｅｒｉｘ製のＳｕｒｇｉＢｏｔ及びＡＬＦ－Ｘ手術ロボットシステムの使用により、部分的に、又は完全に実施され得る。ステップＭ１０及びＭ２０により提供された情報に基づいて、椎骨Ｖの位置の座標データがポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖとして利用可能であり、加えてロボットによりローカライズされ得る基準座標系を基準とし、使用され得る。例えば次の科学刊行物、すなわち、Ｌｉｅｂｅｒｍａｎら、「Ｒｏｂｏｔｉｃ－Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｐｅｄｉｃｌｅ Ｓｃｒｅｗ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｄｕｒｉｎｇ Ｓｐｉｎｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ」、ＪＢＪＳ Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、Ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．２、２０２０年、Ｗａｎｇら、「Ｒｏｂｏｔ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｎａｖｉｇａｔｅｄ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｏｒ Ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ Ｐｅｄｉｃｌｅ Ｓｃｒｅｗ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ：ａ Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ａｎｉｍａｌ Ｓｔｕｄｙ」、Ｉｎｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ、Ｖｏｌ．４９、２０１５年、４５２～４５７ページを参照されたい。ロボット手術が実施され得るこのステップＭ３０では、ステップＭ１０からの医療イメージングデバイス３１０からの医療イメージングデータとしてのＣＴ画像が、ステップＭ２０から生成されたデータを含んで、ロボットＲＯの制御装置にアップロードされ得、その結果、椎弓根ねじの配置の計画が、例えば、矯正されていない脊柱ＳＣ１の３Ｄ仮想モデルに基づいて行われ得る。次に、ロボットＲＯが、穿孔及び異なる椎弓根ねじのねじ式の装着を実施し得ることも可能である。
【0037】
[0037]ステップＭ３０は、データ処理デバイス１００のディスプレイスクリーン１２０に、グラフィカルプリミティブとして、又は、レンダリングされたグラフィカルモデルとして脊柱の椎骨Ｖを示すための拡張現実を使用すると同時に、カメラ１１０を使用して生物又は患者Ｌの背中のライブビデオフィードを撮影する、又は提供するステップを更に含み得る。これは、ユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏが椎骨Ｖをより正確に配置することを可能にし得、及び、より正確な位置に脊椎手術のための外科的切開部ＳＩを形成することを更に可能にする。例えば、ユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏは、組み込まれたカメラ１１０を使用して生物又は患者Ｌの外科的切開部ＳＩのエリアの周囲の画像を撮影するために、又はキャプチャするために、及び、ディスプレイスクリーン１２０におけるグラフィカルユーザーインターフェースにライブビデオフィードとしてこれらの画像を同時に表示するために、特別なアプリケーションソフトウェアを含むデータ処理デバイス１００を使用し得る。加えて、アプリケーションソフトウェアは、グラフィカルユーザーインターフェースのライブビデオフィードにグラフィカル要素を重ね合わせるように構成され得、グラフィカル要素は、患者又は生物Ｌの背中のライブ撮影を伴って拡張現実ビデオフィードを生成するための、生物又は患者Ｌの１つ又は複数の椎骨Ｖ又は脊柱ＳＣ全体のレンダリングされたグラフィカル表示である。
【0038】
[0038]ステップＭ３０によると、ライブビデオフィードにグラフィカルプリミティブの拡張現実投影を適切にマッチングさせるために、プリミティブのグラフィックレンダリングの間の基準位置、及び椎骨Ｖの現実世界での位置が使用される必要がある。これは、例えば患者又は生物又は患者Ｌの背中に配置されたものであり得る動的な基準座標系（「ＤＲＦ」）といった基準座標系又はマーカー、例えば、医療イメージングデバイス３１０によりキャプチャされた医療画像からの検出のために放射線不透過性の特性をもつ、及び、カメラ１１０によりキャプチャされた画像からの検出のために視認性の特性をもつ、複数のマーカー点、定規、又は他のグラフィカル要素の使用により行われ得る。これは、脊柱ＳＣ１のグラフィカルモデルの幾何学的三次元データが基づき得る医療イメージングデバイス３１０からの医療画像と、更にライブビデオフィードとの両方に対して基準座標系を視認可能にすることを可能にし、以て、画像処理アルゴリズムにより検出可能にすることを可能にし、及び、拡張現実レンダリングのために使用されることを可能にする。例えば、基準座標系は、放射線不透過性の特性と視認可能な特性との両方をもつ、脊柱ＳＣ１に平行に患者又は生物Ｌの皮膚に脊柱ＳＣ１に沿って配置された、異なる識別可能なマーカーをもつ長手方向の定規の形態であり得る。
【0039】
[0039]次に、画像キャプチャデバイス１１０を含むデータ処理デバイス１００によって、脊椎固定ロッドＲが装着される位置又は幾何学的位置を検出することを目的として、ステップＭ４０により、ねじ伸張器の位置を検出するために、外科的切開部ＳＩ及びねじ伸張器ＳＥが撮影され、スキャンされ得、又は、画像がキャプチャされ得る。例えば、データ処理デバイス１００又はデータ処理デバイス３２０は、外科的切開部ＳＯのエリアから画像をキャプチャするために、例えばフレームグラッパーを含む内部カメラ要素又は外部カメラといった画像キャプチャデバイス１１０に命令し得、以て、キャプチャされた画像は以てデータ処理デバイス１１０、３２０のデータメモリに提供される。これは、例えば適切なアプリケーションソフトウェアを含む、及び、カメラ又は他の種類の画像キャプチャデバイス１１０を備えるスマートフォンといったデータ処理デバイス１００を使用し、外科的切開部ＳＩの位置を撮影するためにデータ処理デバイス１００にインストールされたアプリケーションを有効化し、以て、ねじ伸張器ＳＥの画像をキャプチャして、オペレーター若しくは執刀医Ｏ又は補助者により実施され得、又は、データ処理デバイスに動作可能に接続された固定して設置されたカメラ又は複数のカメラを有効化することにより実行され得る。このステップは、ステップＭ４５に関連して以下で更に説明されるように、基準点ＲＰの画像をファイリングすること、スキャンすること、又は別様にキャプチャすることを更に含み得る。このステップＭ４０は、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５１６９４の方法２００のステップＵ３０及びＣ１０を含む。方法２００のステップＤ２５により、例えばねじ伸張器ＳＥを強調表示するために、又はねじ頭部ＳＨを強調表示するために、又はその両方のために、グラフィカルプリミティブＧＰが表示される拡張現実機能により、このステップが更に強化され得る。この計算は、例えばデータ処理デバイス３１０、又は例えばデジタルカメラといった画像キャプチャ手段を含む他の電子デバイスといった、別のデータ処理デバイスにより更に実施され得る。このステップＭ４０では、椎骨Ｖに対する椎弓根ねじＰＳの位置を特定するために医療イメージングデバイスを使用する必要がないが、単純なイメージングデータキャプチャリング及び処理ステップが実施され得、以て、医療イメージングデバイス３１０の更なる放射線に対する患者又は生物Ｌの曝露を回避する。国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５６２４２において説明されているように、このステップＣ１０は、例えばねじ伸張器ＳＥ、又は椎弓根ねじＰＳのねじ頭部ＳＨに装着されたＲＦＩＤタグ、ねじ伸張器ＳＥ又はねじ頭部ＳＨに取り外し可能に装着された、又は、ねじ伸張器ＳＥ又はねじ頭部ＳＨに直接提供された光学マーカーデバイス、部分的にカバーされた光学マーカー又は更にはねじ頭部ＳＨ自体を検出するためのパターンマッチング、外科的切開部ＳＩの周辺組織及び骨の内部のねじ頭部ＳＨをより簡単に発見するための熱イメージングの使用を伴う検出技術により、ねじ頭部ＳＨがねじ伸張器ＳＥに接続されていない状態で外科的切開部ＳＩにおけるねじ頭部ＳＨの検出、又はそれらの組み合わせを更に含み得る。変形例では、更に、方法６００のステップＵ２３０及びＣ２１０により国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２２／０５１８０５に示されるものと同様に、例えば椎骨に装着された異なるＫワイヤ、ピン、又はキルシュナー鋼線を検出すること、Ｋワイヤ又はキルシュナー鋼線に装着された椎弓根マーカー、又は、椎弓根マーカーに、又はＫワイヤ又はキルシュナー鋼線に直接的に位置する特別な光学マーカーを検出することにより、椎弓根ねじＰＳが異なる関心のある椎骨Ｖに装着される前に、このステップが実施される。Ｋワイヤ、キルシュナー鋼線、ピン、椎弓根マーカー、又は他の特定の光学マーカーの検出された位置に基づいて、Ｋワイヤの位置に装着される対応する椎弓根ねじＰＳに対するそれぞれの装着点ＡＰの位置を計算すること、又は少なくとも推定することが可能である。以て、この変形例では、例えば、ロッドＲ又はロッドＲ１、Ｒ２のペアが矯正のために椎弓根ねじに装着される必要があるステップＭ７０が実施される前の任意の時点で、スキャニングステップＭ４０後に椎弓根ねじＰＳの装着のステップＭ３０が実施され得る。
【0040】
[0040]次に、更にステップＭ４０によると、脊柱ＳＣの位置及び形状の計算のために、及び、選択インターフェースがユーザー、オペレーター、執刀医Ｏに示されて、方法２００のユーザー入力ステップＵ４０により選択が行われるステップＤ３０の使用によりロッドＲ１、Ｒ２のペアに対する脊椎ロッドデータＲＤ１、ＲＤ２を提案するために、考慮され得る異なるねじ伸張器ＳＥをユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏが選択することが可能であり得る。方法２００の変形例では、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５１６９４のステップＤ３０及びＵ４０により異なるねじ伸張器ＳＥを選択するためにユーザーフィードバックを要求する代わりに、対応するロッドＲの脊椎ロッドデータＲＤを提案するために、全ての検出されたねじ伸張器ＳＥが自動的に選択され得る。
【0041】
[0041]加えて、方法３００は、矯正されていない脊柱ＳＣ１を特徴付けるデータの基準点ＲＰに対する、例えば、ステップＭ１０において検出された、及び、脊椎曲線データＳＣＤ１を計算するために、及び参照するために、及び、矯正されていない脊柱ＳＣ１の椎骨Ｖの三次元（３Ｄ）位置及び配向情報ＶＰ１～ＶＰ７のポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖを計算するためにステップＭ２０により使用される、基準点ＲＰに対する、装着点ＡＰｎ．１及びＡＰｎ．２の幾何学的位置を計算する、再計算する、又は変換する、ステップＭ４０のサブステップＭ４５でもあり得るステップＭ４５を含み得る。例えば、ステップＭ４０は、異なる装着点ＡＰの座標データの計算のために第１の基準点を最初に使用し得、その後、ステップＭ２０の第２の異なる基準点ＲＰに基づくように装着点ＡＰの座標データが再計算され、又は幾何学的に変換されるステップＭ４５が実施され得る。この変形例では、第１の、及び第２の基準点ＲＰの幾何学的配置は、幾何学的変換を直接実施するために知られたものであり得る。例えば骨、骨部品、又は放射線不透過性マーカーを医療イメージングするステップＭ１０の医療イメージングデータにとって第１の基準点ＲＰが可視状態のものであるとともに、ステップＭ４０の画像キャプチャリングのための第２の基準点ＲＰとして異なる光学的に視認可能なマーカーが使用される場合、これが当てはまり得る。変形例において、ねじ伸張器ＳＥ、又は任意選択的に椎弓根マーカー、Ｋワイヤ、光学マーカーの撮影又はスキャニング中、異なる装着点ＡＰの座標データに対する座標基準として機能するように、ステップＭ２０の基準点ＲＰが光学的にキャプチャされ、及び検出され得、以て、異なる基準点ＲＰに対する更なる幾何学的変換が必要とされず、以て、ステップＭ４５は必要ない。例えば距離次元又は他のタイプの次元により基準とされるデカルト座標系に基づいて実際の物理的次元において脊椎曲線データＳＣＤ１及びポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖが写像される、又は変換されることを確実なものとするために、ステップＭ４５が正規化及び校正のステップを含むことも可能であり、これは、知られた配置及び互いからの距離をもつ更なる２つの基準点ＲＰの使用、例えば定規タイプの基準マーカーといった予め定められた基準スケールの形態をとる基準点ＲＰの使用により実施され得る。矯正前の装着点ＡＰのデータが図２Ｂにおいて可視化されており、この例の場合、ｎはステップＭ３０において７つの異なる椎骨Ｖ１～Ｖ７に装着された椎弓根ねじＰＳの１つから７つのペアであり、椎骨Ｖ１～Ｖ７は各椎骨Ｖ１～Ｖ７に２つの脊椎矯正ロッドＲ１、Ｒ２の装着を可能にするためのグラフィカルプリミティブとして示され、例えば光学マーカーとして提供される基準点ＡＰ２を基準とした座標系を使用して、第１の列ＡＰ１．１～ＡＰ７．１と第２の列ＡＰ１．２～ＡＰ７．２とを含む脊柱ＳＣに沿った２つの列に１４個の異なる装着点が配置されている。ステップＭ４０は、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５１６９４の方法２００のステップＣ２０を含み得る。
【0042】
[0042]ステップＭ４５によると、それは、装着点ペアＡＰｎ．１及びＡＰｎ．２の幾何学的位置の座標データが同じ基準座標系にあること、又は、対応する椎骨Ｖｎの三次元（３Ｄ）位置及び配向情報ＶＰ１～ＶＰｎの幾何学的位置と同じ基準点ＡＰを基準とすることを把握し得る。これは、位置及び配向情報ＶＰの基準座標系における対応する位置をマッチングさせるために装着点ペアＡＰの幾何学的変換を使用して行われ得、又はその逆も同様である。変形例において、ステップＭ４５は、対応する椎骨Ｖｎの位置及び配向情報ＶＰ１～ＶＰｎに基づく、例えば対応する椎骨Ｖｎの各々に対する予め記憶された幾何学的関連性に基づく、理想的な仮想装着点ＡＰＶの特定、及びその後の、仮想的な理想的な装着点ＡＰＶの位置と検出された装着点ＡＰとの間の差の全体的な誤差を最小化することによる、この位置への検出された装着点ペアペアＡＰのマッチングを伴い得る。例えば機械学習アルゴリズムの訓練として履歴データを使用することにより、検出された装着点ＡＰの座標データを、対応する椎骨Ｖｎの検出された位置及び配向情報ＶＰ１～ＶＰｎの座標基準に変換するために、機械学習アルゴリズムによりマッチングが更に行われ得る。以て、装着点ペアペアＡＰｎ．１及びＡＰｎ．２と各椎骨Ｎの幾何学的位置又は配置ＶＰｎとの間の幾何学的関連性が、数学的に規定される。
【0043】
[0043]椎骨Ｖの位置及び配向情報ＶＰ１～ＶＰｎに対する、又は、ステップＭ１０により医療イメージングデバイス３１０によりキャプチャされた医療画像によりもたらされる脊椎曲線データＳＣＤ１に対する、又はその両方に対する、画像キャプチャデバイス１００の画像によりもたらされる装着点ペアＡＰｎ．１及びＡＰｎ．２の幾何学的位置のマッチング変換を発見するためのステップＭ４５に対する変形例では、例えば医療イメージングデバイス３１０によりキャプチャされた画像と、及び、データ処理デバイス１００の画像キャプチャデバイス１１０によりキャプチャされた画像との両方によりキャプチャされ、及び特定され得る要素として具現化された基準点ＲＰといった、１つ又は複数の基準点が使用され得る。以て、１つ又は複数の幾何学的位置が、医療イメージングデバイス３１０の画像と画像キャプチャデバイス１１０のビデオフィード又は画像との両方において特定され得、したがって、異なる座標データが互いにマッチングさせられ、及び写像され得る。例えば、上述のように、基準点ＲＰとして基準座標系が使用され得、例えばこれらに限定されないが放射線不透過性の、及び視認可能なＡｒＵｃｏマーカーシンボルといった、例えば位置検出のための特定のシンボルをもつ放射線不透過性マーカー、定規、又は他のシンボルＲＭが検出され得、及び、例えばＸ線といった医療イメージングデバイス３１０と、画像キャプチャデバイス１１０の画像との両方により検出され得る座標位置が特定され得る。このマーカーＲＭは、ステップＭ１０、Ｍ２０、Ｍ３０、及びＭ４０の実施中にマーカーＲＭが動かされることを防ぐために、例えば一時的な接着剤を使用して、患者又は生物Ｌの体に位置し、又は別様に装着され得る。
【0044】
[0044]別の変形例では、椎骨Ｖの履歴データに基づく対応する椎骨Ｖのそれぞれの位置及び配向情報ＶＰ１～ＶＰｎの装着点ペアＡＰｎ．１及びＡＰｎ．２の座標と、結果として特定の椎骨Ｖに対する椎弓根ねじＰＳの場所、配向、及び挿入深さにより規定される装着点ＡＰの位置との間の写像関数を形成するために、機械学習及び人工知能が使用され得る。装着点ペアの異なる位置及び対応する椎骨Ｖの位置を写像することを可能にする畳み込みニューラルネットワークを訓練するために、このような訓練データが使用され得る。
【0045】
[0045]方法３００の変形例では、医療イメージングデバイス３１０を使用してスキャンするステップＭ１０は実施されず、例えば国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２１／０５１６９４において説明されているように、元の矯正されていない脊柱ＳＣ１を特徴付ける異なるデータが、ステップＭ４０及びＭ４５により検出された装着点ＡＰから直接集められる。以て、ステップＭ１０からの医療イメージングデータを一切使用せずに、ステップＭ４０は更に、装着点ＡＰの座標におけるデータに基づいて、矯正されていない脊柱ＳＣ１の椎骨Ｖのポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖ、矯正されていない脊柱ＳＣ１に対するパラメータ化データＰＡＲ１、及び、矯正されていない脊柱ＳＣ１の脊椎曲線データＳＣＤ１を計算し、又は推定し得る。
【0046】
[0046]次に、ステップＭ５０が実施され得、ステップＭ５０では、ユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏが、例えば、その者が背骨手術後に実現することを望む患者又は生物Ｌの所望の矯正された脊柱ＳＣ２のその者の所望のパラメータ化値ＰＡＲ２に関するデータを入力することにより、脊椎矯正手術の所望の結果を特徴付ける情報をコンピューティングデバイス３２０に入力し得る。例えば、図３に例示的に示されるように、例えばディスプレイデバイス１２０に表示されたグラフィカルユーザーインターフェース４５０を使用することにより、ユーザー、執刀医、又はオペレーターＯは、例えばその者が脊椎矯正整形外科手術により実現することを望む所望のコブ角、所望の矢状角、所望の軸角、ファーガソン角、グリーンスパンインデックス、又は脊柱ＳＣ２の他のパラメータを提供することにより、その者が手術後に実現することを望んだ所望の形状の脊柱ＳＣ２の異なるパラメータ化値ＰＡＲ２を入力し、又は別様に規定し得る。このステップにおいて、執刀医又はオペレーターＯは、例えばステップＭ２０により表示された、また現在表示されている、パラメータＰＡＲ１に対する現在利用可能な値に基づいて、その者の所望のパラメータ集合ＰＡＲ２を規定することができる。例えば、現在存在する既存の脊椎変形又は損傷が与えられたとき、選択されたＰＡＲ２は、理想的な健康な脊椎形状に対応した脊椎特性値ではない場合があり、むしろ、健康な脊椎形状に近似したものであり得る。ステップＭ５０は、患者又は生物Ｌの現在存在する脊柱ＳＣ１のパラメータ化値ＰＡＲ１のグラフィカル表現又は他の表現の生成及び表示を更に含み得、これらのパラメータはステップＭ２０から結果として得られる。これは図３の左側に例示的に示されており、図において、ステップＭ１０の医療イメージングスキャニングによりもたらされてステップＭ２０により計算された、又は、例えば異なる椎骨Ｖ及びそれらの構成又はポーズを表すグラフィカルプリミティブを使用することにより、医療イメージング及びそのグラフィカル表示を使用せずにステップＭ４０により計算された、手術前の脊柱ＳＣ１が表示エリア４０５においてディスプレイデバイス１２０に示されている。更に、グラフィカルユーザーインターフェース４５０は、例えば画像処理及び深層学習を使用する異なるアルゴリズムによりステップＭ２０により特定されたものであり得る手術前の脊柱ＳＣ１からの異なるパラメータ化値ＰＡＲ１を更に示す。
【0047】
[0047]図３のグラフィカルユーザーインターフェース４５０の右側に、ユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏが、例えばテキストボックスを選択することにより、及び、キーボード又は他の種類のデータ入力デバイスを使用して数値を入力することにより、矯正された所望の脊柱ＳＣ２に対する異なる所望のパラメータ化値ＰＡＲ２を入力し得る異なるテキストボックスが配置されており、これらのパラメータは、手術後の脊柱ＳＣ２の所望の弯曲及び配置を設定する。更に、矯正整形外科手術がまだ実施されていないとき、グラフィカルモデル化及び仮想表現としてこのような矯正された所望の脊柱ＳＣ２のグラフィカル表示を示す表示エリア４１０が表示され得る。例えば、椎骨４１２を表すグラフィカルプリミティブに基づいてグラフィック的に表された所望の脊柱ＳＣ２が示され得、矯正を可視化するために中心線４１４を示す。グラフィカルプリミティブは単純な長方形ブロックであり得、又は、例えば幾何学的モデルの投影として、及び、次の科学刊行物、すなわち、Ｄｌｕｇｏｓｚら、「Ｒｅａｌｉｓｔｉｃ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｓｐｉｎｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｈｕｍａｎ Ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｖｉｃｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」、Ｂｉｏ－Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ａｎｄ Ｍｅｄ－ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｖｏｌ．８、Ｎｏ．１、２０１２年、１２３ページ、及び、Ｈｕｙｎｈら、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｄｅｔａｉｌｅｄ Ｈｕｍａｎ Ｓｐｉｎｅ Ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ Ｈａｐｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」、Ｈａｐｔｉｃｓ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、２０１２年、１９４ページにおいて説明されているグラフィカルレンダリングにより、実際の骨の椎骨の２Ｄ又は３Ｄ表現又は他の種類のグラフィカル表示をグラフィカルに示すグラフィカル要素であり得る。所望の矯正された脊柱ＳＣ２に対するデータがアルゴリズムに基づいてコンピュータにより生成されることも可能である。例えば、元の矯正されていない脊柱ＳＣ１の重量、高さ、及び変形に応じて、例えば所望のパラメータ化値ＰＡＲ２といった所望の矯正された脊柱に対するデータが、コンピューティングデバイス３２０により提案され得る。
【0048】
[0048]更に、グラフィカル要素が、例えばこれらに限定されないが、所望のコブ角、所望の矢状角、所望の軸角、グリーンスパンインデックスなどの脊柱ＳＣ２を構成する異なるパラメータ化値ＰＡＲ２を変更するためにグラフィカルユーザーインターフェース４５０に示され得る。例えば、これは、パラメータ化値ＰＡＲ２のうちの対応する１つに対するテキスト又は数値ボックスにおいて所与の値をインクリメントする、又はデクリメントするように構成されたグラフィカル要素として矢印ＰＰ３を使用して行われ得る。変形例として、これらのパラメータは、グラフィカルユーザーインターフェース４５０の表示エリア４１０において直接可視化され得、ユーザー対話により、例えば、１つ又は複数の椎骨又は脊柱ＳＣのセクションの配向を表すグラフィック的に表示された線によりグラフィック的に変更され得る。同時に、パラメータ化値ＰＡＲ２のうちの１つの変更時に、グラフィカル表示がリアルタイムに更新され得、したがって、例えば、短い時間遅延で所望の脊柱ＳＣ２の任意のパラメータの変更時に、更新された幾何学的モデルを計算することにより、及び、表示エリア４１０における所望の脊柱ＳＣ２のレンダリングにより、ユーザーは脊柱ＳＣ２のグラフィカル可視化結果により変更をすぐに視認し得る。これは、ユーザー、執刀医、又はオペレーターＯに即時の視覚フィードバックを与えることを可能にする。更に、例えば、所望の脊柱ＳＣ２に対する入力されたパラメータＰＡＲ２に基づいて、ステップＭ５０は、以て、例えば矯正された脊柱ＳＣ２の椎骨Ｖのポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖ、所望の矯正された脊柱ＳＣ２の脊椎弯曲データＳＣＤ２、及び、まだ特定されていない脊椎ロッドＲによる修正後における装着点ＡＣの座標におけるデータを計算するために、脊柱ＳＣ２を特徴付ける他のデータを計算し得る。
【0049】
[0049]方法３００は次にステップＭ６０に進み得、ステップＭ６０において、矯正脊椎ロッドデータＲＤ１、ＲＤ２のためのデータが計算され、ＲＤ１、ＲＤ２のデータは、脊椎ロッドデータＲＤ１、ＲＤ２により提案された寸法及び弯曲をもつように製造された２つの実際のロッドＲ１、Ｒ２が、例えば以下で更に説明されるようにステップＭ７０により椎弓根ねじペアＰＳのねじ頭部に装着された場合に、矯正された脊柱ＳＣ２をもたらすようにされている。以て、ステップＭ６０によると、特定の脊椎変形課題を解決するために患者に特有のロッドペアＲ１、Ｒ２を製造すること、又は別様に提供することができるように必要なデータを提供することが可能である。ステップＭ６０は、矯正脊椎ロッドデータＲＤ１、ＲＤ２を特定するために異なるデータを使用し得る計算ステップである。例えば、ステップＭ６０は、矯正されていない元の脊柱ＳＣ２の現在のパラメータ化値ＰＡＲ１に基づいて、異なる選択された椎骨Ｖのポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖに基づいて、椎骨ＶＰの位置情報のデータに基づいて、矯正されていない脊柱ＳＣ１の脊椎曲線データＳＣＤ１であって、このデータがステップＭ２０から結果として得られる、脊椎曲線データＳＣＤ１に基づいて、矯正された脊椎曲線データＳＣＤ２、矯正された椎骨位置ＶＣとしての異なる選択された椎骨のポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖを包含するがこれらに限定されないステップＭ５０により入力された、又は別様に提供された所望の脊柱ＳＣ２に関連したデータに基づいて、矯正脊椎ロッドデータＲＤ１、ＲＤ２を計算し得、及び、装着点ＡＰの位置のデータに更に基づき得る。
【0050】
[0050]ステップＭ６０は、例えば所望の矯正された脊柱ＳＣ２の対象データ及びパラメータ化ＰＡＲ２を使用することにより、例えば以下の科学刊行物、すなわち、Ｋｏｋａｂｕら、「Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｒｏｄ Ｓｈａｐｅｓ ｔｏ Ｇｕｉｄｅ Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ Ｓｐｉｎａｌ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｄｏｌｅｓｃｅｎｔ Ｔｈｏｒａｃｉｃ Ｉｄｉｏｐａｔｈｉｃ Ｓｃｏｌｉｏｓｉｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ｖｏｌ．３６、Ｎｏ．１２、２０１８年、３２１９～３２２４ページにおいて説明されているアルゴリズムに基づいて、例えば図２Ｃ及び図４Ｂに示される装着点ＡＰＣの所望の位置、矯正された装着点ＡＰＣにマッチングするように、繰り返しの最近接点ベースの最良フィットアルゴリズムを使用することにより、異なる種類のロッド形状分析及び設計アルゴリズムを使用し得、例えばＳｏｌｌａら、「Ｐａｔｉｅｎｔ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓａｇｉｔｔａｌ Ｉｍｂａｌａｎｃｅ ｉｎ Ａｄｕｌｔｓ」、Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｓｐｉｎｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ、Ｖｏｌ．３２、Ｎｏ．２、２０１９年、８０～８６ページを参照されたい。ロッドＲに印加された機械的応力を考慮する例えば有限要素ベースのものといった別のアルゴリズムが使用され得、例えばＡｇａｒｗａｌら、「Ｔｏｗａｒｄｓ ａ Ｖａｌｉｄａｔｅｄ Ｐａｔｉｅｎｔ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｔｏ Ｉｄｅｎｔｉｆｙ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｒｅｇｉｏｎｓ ｉｎ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｇｒｏｗｉｎｇ Ｒｏｄｓ ｉｎ Ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｅａｒｌｙ Ｏｎｓｅｔ Ｓｃｏｌｉｏｓｉｓ」、Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｐｉｎｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｊｏｕｒｎａｌ（ＮＡＳＳＪ）Ｖｏｌ．５、２０２１年、１０００４３ページを参照されたい。新しいロッドデータＲＤ１、ＲＤ２の計算は、更に、例えば人工知能の使用による、例えば異なる背骨手術患者から脊椎矯正に関する履歴データに基づく知識ベースのものであり得る。更に、ステップＭ６０のロッド計算が、提案されたロッドタイプ、ロッド厚さ、ロッド長さ、及びロッド形状、ロッドカテゴリを示す、ロッドＲ１、Ｒ２を提供するためのガイドラインとしてユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏに特定のパラメータを提供することも可能であり、ユーザー、オペレーター、又は執刀医ＯがステップＭ６８によりロッドを製造するために、この情報を使用することも可能である。この情報は、例えばグラフィカルユーザーインターフェースＧＵＩのウィンドウといったディスプレイスクリーン３３０、１２０において提供され得る。
【0051】
[0051]この点について、ステップＭ６８の最終結果は、ステップＭ７０により執刀医、オペレーター、又はユーザーＯによる装着のために１つ又は複数の外科的切開部ＳＩを介してアクセス可能なねじ頭部ＳＨに接続されるように位置し得る実際のロッドＲであり得るが、ロッドＲを準備するための、提案するための、及び手動で、又は自動的に製造するための、ステップＭ６８の一部であり得る多くの異なる態様が存在し得る。例えば、ステップＭ６８は、例えば使用されるロッドＲの直径に対応したライン幅又は他のグラフィカル表現をもつ、輪郭、陰影の付いた線、又は塗りつぶされた線を示すグラフィカル要素として、図２Ｅに例示的に示されるようにロッドデータＲＤ１、ＲＤ２に基づいてディスプレイデバイス１２０、３３０のグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）に一定の縮尺（１：１の縮尺）でロッドテンプレートＲＴＤを表示するステップを含み得る。更に、グリッドＧＲＩのグラフィカル表示は、例えば数センチメートル又は数インチぶん間隔を空けられた線のマトリックスとして、表示されたロッドテンプレートＲＴＤの表示エリアに重ね合わされ得る。更に、表示ウィンドウは、例えばロッドＲの弯曲した線に沿った全長、絶対長さ、最大屈曲半径といった、表示されたロッドテンプレートＲＴＤによりもたらされるロッドＲを特徴付ける異なるデータを含み得、執刀医、オペレーター、又はユーザーＯ、又は技術者がロッドＲを製造するときに検証するために使用し得る幾つかの重要なデータを提供することを可能にする。簡潔化のために、及び実用的目的のために、ロッドＲは三次元的に形作られた屈曲及び弯曲を含み得るが、表示されたロッドテンプレートＲＴＤは、例えば椎弓根ねじの頭部ＳＨに配置されたとき背中に向かって患者又は生物Ｌの背中に直交した方向におけるロッドＲのビューを表す１つ又は複数の二次元ビューにより表示され得る。しかし、第２の表示されたロッドテンプレートＲＴＤを使用してロッドＲの別の側面図を表示することも可能である。ステップＭ６８が例えば１枚の紙又は殺菌可能プラスチックシートに１：１の縮尺のロッドＲの１つ又は複数のビュー、例えばディスプレイデバイス１２０、３３０のＧＵＩに提供された同じビュー又は２つのビューを印刷し得るプリンター、又は、ロッドＲを印刷するための三次元プリンター、例えば３Ｄチタンプリンター、例えばチタン粉末床融合、例えばレーザー粉末床融合又は電子ビーム粉末床融合に基づく３Ｄプリンター、又は、他のチタン３Ｄ印刷工程、例えば直接エネルギー堆積（ＤＥＤ）、急速プラズマ堆積（ＲＰＤ）、及び結合剤噴射といった別の媒体にロッドテンプレートＲＴＤを提供するためにデータ出力ステップを含むことも可能である。簡潔化のために、及び例示目的のために、ステップＭ６８の文脈では、ただ１つのロッドＲが言及されているが、ロッドＲ１、Ｒ２は一般的に同一ではなく、脊柱ＳＣの左側に、又は右側にコラムを形成する一連の装着位置ＡＰに依存するので、一般的には、例えば２つの異なるロッドテンプレートＲＴＤ１、ＲＴＤ２を表示することにより、２つのロッドＲ１、Ｒ２が特定され、表示され、印刷され、及び製造され得る。
【0052】
[0052]ディスプレイ１２０、３３０に１：１の縮尺で表示されたロッドテンプレートＲＴＤ、又は１枚の紙に印刷されたバージョンに基づく、ステップＭ６８によるロッドＲの手動製造に関連して、執刀医、オペレーター、ユーザーＯ、又は手術技術者は、例えば、国際特許ＷＯ２０２０／０９５２６２（この文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる）に示されているように、後でロッド再現技術を使用して実際のロッドＲを製造するために、例えば鋳造可能な、及び簡単に屈曲可能なテンプレートロッドを使用することにより、例えば異なる種類のツールを使用して、又は他のタイプのロッド屈曲器及びロッド切断ツールを使用することにより、例えばディスプレイデバイス１２０において直接的に表示された形状に切断され、及び屈曲され得る屈曲可能なロッドサンプルの使用により一定の縮尺でロッドＲを製造し得る。例えば、ロッドＲ又は２つのロッドＲ１、Ｒ２は、ディスプレイ１２０、３３０に提供されたロッドテンプレートの情報に基づいて、ロッド屈曲及び処理ツールの使用により、除菌された直線ロッドから直接的に、及び術中に執刀医、オペレーター、又はユーザーＯにより屈曲させられ、及び切断され得る。ＲＤ１、ＲＤ２のデータに基づいてパーソナライズされたロッドを製造するために、例えば外部医療デバイス製造業者といったロッド製造施設に脊椎ロッドデータＲＤ１、ＲＤ２が送信されることも可能である。ロッドＲは、積層造形方法により、例えば３次元印刷により更に製造され得る。
【0053】
[0053]この段階において、ねじ伸張器ＳＥがスキャンされて手術前に検出された、及び、所望の矯正された位置ＳＣ１に脊柱を移動させるためにロッドＲ１、Ｒ２のペアに対するデータを計算するために図２Ｂに例示的に示されるように装着点ＡＰの位置が手術前に特定されたステップＭ４０に基づいて、本方法は、例えばステップＭ５０によりユーザー又はオペレーターＯにより入力されたパラメータＰＡＲ２といった、所望の矯正された脊柱ＳＣ２のデータに基づいて、それらが手術後にどのようになると想定されるかを、矯正された装着点ＡＰＣの位置において計算し、又は推定し得る。
【0054】
[0054]したがって、ステップＭ６０、又は、パラメータＰＡＲ２を入力するステップＭ５０及びスキャニングステップＭ４０の後の別のステップにおいて、ステップＭ５５が実施され得、ステップＭ５５では、例えばＰＡＲ２といった所望の矯正された脊柱ＳＣ２のステップＭ５０から取得された情報に基づいて、矯正された装着点ＡＰＣの位置におけるデータが計算される。これは図４Ａ及び図４Ｃにより可視化されており、３つの例示的な椎骨Ｖ１～Ｖ３の背面図を示し、図４Ａは手術前の変形した脊椎ＳＣ１を示し、図４Ｂは手術後のものとして望まれる矯正された所望の脊椎ＳＣ２を示す。各椎骨Ｖに対し、ステップＭ２０により、各椎骨Ｖの配向及び各椎骨Ｖの幾何学的位置ＶＰを含むポーズデータ情報ＰＤＩ＿Ｖが各椎骨Ｖに対して利用可能である。例えば、ステップＭ５５は、健康なヒトからのデータに基づくが、例えば患者又は生物Ｌの重量、高さ、体の形状、及び他の特性に基づいて矯正された脊柱ＳＣ２のデータを考慮するために、及び校正するために、矯正されていない脊柱ＳＣ１の現在存在する装着点ＡＰに適応された、又は再校正された理想的な脊椎弯曲の予め記憶されたデータに基づいて装着点ＡＰＣを特定し得る。これは、結果的に、矯正された脊椎ＳＣ２の理想的な弯曲を元の脊椎ＳＣ１の実際の寸法及び構成に矯正するために、又は調節するために、矯正されていない脊椎ＳＣ１を特徴付けるデータを使用することにより、例えば、ステップＭ２０からのパラメータＰＡＲ１の一部であり得る例えば高さ、幅、直径など、隣り合った椎骨間の距離といった異なる椎骨Ｖの寸法を使用することにより実施され得る。
【0055】
[0055]脊柱ＳＣに対して外された動き及び矯正が対応する椎骨Ｖに対する装着点ペアＡＰの位置を変更しなかった、又はわずかにのみ変更したと仮定して、ステップＭ５０からの新しい所望の矯正された脊椎曲線データＳＣＤ２のデータ、及び、手術前の位置ＶＰから矯正された椎骨位置ＶＣへの各椎骨Ｖの位置及び配向の結果的な変化に基づいて、装着点ペアＡＰＣｎ．１及びＡＰＣｎ．２に対する新しい位置がステップＭ５５により計算される。例えば、椎弓根ねじＰＳの異なるねじ頭部ＳＨの多軸方向性がロックされたときに、これが可能である。この点について、全ての新しい所望の矯正された椎骨位置ＶＣｎが図４Ｂに例示的に示されているように新しい所望の矯正された脊椎曲線データＳＣＤ２に沿って存在するように、ステップＭ５５は、図４Ａに示されている手術前の装着点のペアＡＰｎ．１及びＡＰｎ．２の集合を、手術後の対応する所望の新しい装着点のペアＡＰＣｎ．１及びＡＰＣｎ．２に幾何学的に変換するステップを含み得る。図４Ｂでは例を示すために、脊椎曲線データＳＣＤ２が直線的な垂線により表されるように示されている。ステップＭ２０からの各椎骨Ｖの検出された位置ＶＰｎを、新しい所望の矯正された位置ＶＣｎに変換するために、患者又は生物Ｌの脊柱ＳＣは圧縮も伸張もされておらず、又はわずかにのみ圧縮された、又は伸張されたので、隣り合った椎骨Ｖ間の距離が変化しないこと、又は、隣り合った位置ＶＰｎ及びＶＰｎ＋１又はＶＰｎ－１の間の元の及び矯正された脊椎曲線データＳＣＤ１及びＳＣＤ２のセクションの弯曲の長さが変化しないことが仮定され得る。これらの幾何学的変換を使用して、ステップＭ２０により特定されたデータ、及びステップＭ５０の所望の脊椎矯正データのみに基づいて、矯正された装着点のペアＡＰＣｎ．１及びＡＰＣｎ．２に対する位置データが計算され得る。
【0056】
[0056]次に、ステップＭ６０によると、選択された椎骨Ｖ、又は、椎弓根ねじＰＳのペアが装着された状態の全ての椎骨Ｖに対する矯正された装着点ＡＰＣｎ．１及びＡＰＣｎ．２のペアに対する位置データに基づいて、図２Ｄに例示的に示されるように２つのロッドＲ１、Ｒ２が椎弓根ねじのねじ頭部ＰＳのＵ字形溝に位置し得るように、２つの脊椎ロッドデータ集合ＲＤ１、ＲＤ２が例えば一連の個別の位置として、又は幾何学的関数又は曲線として計算され得る。ロッドデータ集合ＲＤ１、ＲＤ２は、提案されたロッドＲ１、Ｒ２の長さを更に含み得る。この計算は、例えば円柱ステンレス鋼又はチタンといったロッドＲ１、Ｒ２を形成する材料の最大屈曲半径又は弯曲を考慮し得る。提案されたロッドデータセットＲＤ１、ＲＤ２は、脊柱ＳＣを所望の弯曲ＳＣＤ２に矯正するための理想的な形状をもつロッドＲ１、Ｒ２を生成するために使用され得る。
【0057】
[0057]次に、ステップＭ６８によると、ロッドデータセットＲＤ１、ＲＤ２は、例えばコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データとして脊椎ロッドのための製造データに変換され得、及び、製造データを計算する、及びロッドＲ１、Ｒ２を製造するステップＭ６８により、ロッドデータセットＲＤ１、ＲＤ２において説明されている弯曲及び長さをもつようにロッドＲ１、Ｒ２のペアが製造され得る。これは、例えばロッド屈曲機械又はデバイス及びロッド切断装置を使用することによりロッドＲ１、Ｒ２を製造する手動の、半自動の、又は完全に自動化されたステップであり得る。
【0058】
[0058]ステップＭ７０によると、方法の手術部分が、ユーザー、オペレーター、又は執刀医Ｏにより実施され続け得、その場合に、製造された２つのロッドＲ１、Ｒ２が、例えばロッド縮小特徴及びねじ伸張器ＳＥのスリット形開口、及び、ねじ頭部ＳＨ内部にロッドＲを保持するためにねじ頭部ＳＨに締め付けられた止めねじを使用することにより、椎骨Ｖに装着された椎弓根ねじＰＳのペアのねじ頭部ＳＨのＵ字形溝に位置し得る。このステップにおいて、オペレーター、執刀医、又はユーザーＯは、ロッドＲ１、Ｒ２ねじ頭部ＳＨに適合するように、椎骨Ｖを再配置するために患者又は生物Ｌの脊柱ＳＣを再配置し得る。これは、オペレーター、執刀医、又はユーザーＯがステップＭ５０において特定された所望の新しい矯正された脊椎曲線データＳＣＤ２に近くなるように、又は近似するように脊柱ＳＣを再配置することを可能にする。
【0059】
[0059]方法３００は、ねじ頭部ＳＨに依然として装着されているねじ伸張器ＳＥの位置がスキャンされ、及び検出され得るステップＭ８０に続き得、このステップはステップＭ４０と同様のステップであるが、この段階では、椎弓根ねじＰＳに装着されたロッドＲ１、Ｒ２を使用する。このステップは、データ処理デバイス１００及びカメラ１１０を使用することにより実施され得、したがって、患者又は生物Ｌを放射線に曝露させる医療イメージングステップを必要とせずに、ロッドが装着された後に脊柱ＳＣ３の位置を検証することを可能にする。このステップにより、ねじ伸張器ＳＥのポーズ情報に基づいて実際の装着位置ＡＰＲが検出され得、その後、装着位置ＡＰ及び椎骨Ｖの実際の位置又は場所ＶＲの間の知られた幾何学的関連性に基づいて、例えばこれらに限定されないがコブ角、矯正された脊椎曲線データＳＣＤ３に関するデータ、矯正された位置／場所及び配向情報ＶＲといった、例えば矯正された脊柱ＳＣ３に対する現在存在するパラメータ化値ＰＡＲ３といった、矯正された脊柱ＳＣ３の他のパラメータ及びデータが計算され得る。
【0060】
[0060]理想的な場合において、脊柱ＳＣ２の所望の配置を特徴付けるデータ、及び、実際の矯正された脊柱ＳＣ３を特徴付けるデータは同じであるか、又は非常に近似している。しかし、外科的切開部ＳＩを閉じる前に手術の結果を検証するオペレーター、執刀医、又はユーザーＯのためにステップＭ９０が実施され得、ステップＭ９０では、ステップＭ５０及びＭ８０からのデータが、例えばデータ処理デバイス３２０のディスプレイデバイス３３０といったディスプレイスクリーン１２０、３３０に、又はポータブルデータプロセッサ１００のディスプレイデバイス１２０に所望の及び矯正された脊椎曲線データＳＣＤ２、ＳＣＤ３の値又は曲線を表示する例えばステップＭ１００により比較され得る。これは、図３に示されているものと同様だがこのタイミングではＰＡＲ２、ＰＡＲ３を使用して、所望の脊柱ＳＣ２の異なるパラメータ化値ＰＡＲ２、及び、矯正された又は矯正後の脊柱ＳＣ３のパラメータ化値ＰＡＲ３を表示することにより、グラフィカルユーザーインターフェース及び所望の脊椎曲線ＳＣ２及び実際に実現された矯正された脊椎曲線ＳＣ３のグラフィカル表示により行われ得る。更に、比較のための脊柱の３つの異なるビューを示すために、比較のための元の矯正されていない脊椎曲線ＳＣ１、及び、元の矯正されていない脊椎曲線の異なるパラメータ化値ＰＡＲ１を表示することも可能である。グラフィカルユーザーインターフェースを使用した表示のためにグラフィカルプリミティブ又はグラフィカルモデル化及びレンダリングが、コンピュータにより生成された脊椎表現を表示するために使用され得る。
【0061】
[0061]比較するステップＭ９０の後に、又は表示するステップＭ１００の後に、又はその両方において、ロッドデータＲＤ１、ＲＤ２を使用して矯正ロッドを計算するステップＭ６０、新しいロッドＲ、好ましくはロッドＲ１、Ｒ２のペアを製造するステップＭ６８、椎弓根ねじＰＳに新しいロッドＲ１、Ｒ２を配置する、及び装着するステップＭ７０、及び、椎弓根ねじＰＳの新しい位置を検出し、以て椎骨Ｖの新しい位置を検出するスキャンのステップＭ８０を実施するステップｆ、及び、その後の比較する新しいステップＭ９０、表示する新しいステップＭ１００の反復を実施することが可能である。このようなループでは、まず、現在配置されている、及び装着されているロッドＲ１、Ｒ２は、ステップＭ９５により椎弓根ねじＰＳから取り外され得る。例えば、スキャニングステップＭ８０、及び脊椎ＰＡＲ３を特徴付ける実際の矯正されたパラメータの計算により、例えばＰＡＲ２をＰＡＲ３と比較した後に、又は外科的切開部ＳＩのエリアの単純な目視検査により、ユーザー又はオペレーターＯが結果に満足していないことにユーザー又はオペレーターＯが気付くことが可能であり得る。例えば、ステップＭ６０により計算された、及びステップＭ６８により製造されたロッドペアＲ１、Ｒ２が脊椎ＳＣ１に対する所望の矯正を外れなかった可能性がある。したがって、比較するステップＭ９０、又は表示するステップＭ１００、又はその両方が、ユーザー又はオペレーターＯがステップＭ５０を実施することに戻って脊柱ＳＣ１の所望の形状及び配置のための新しいパラメータ集合ＰＡＲ２を入力することを可能にするグラフィカル要素又は他のデータ入力デバイスを含み得る。方法３００は、元々入力されたパラメータＰＡＲ２が維持されてステップＭ５０により再度入力されないが、装着点ＡＰの位置を再度特定するためにロッドＲ１、Ｒ２が除去された後に患者又は生物Ｌの外科的切開部ＳＩが再度スキャンされるステップＭ４０に戻り得ることも可能である。例えば、ステップＭ７０によりロッドペアＲ１、Ｒ２を装着する最初の試行後に、脊椎ＳＣ１の位置、配置、及び配向が新しい位置に動いた可能性があり、又は更には、手術中の患者又は生物Ｌの取り扱い中、ステップＭ３０による椎弓根ねじＰＳの装着後、椎骨Ｖが動かされ、脊柱ＳＣ３の不十分な矯正をもたらし、したがってＰＡＲ２に対する新しい値を使用せずにステップＭ４０、Ｍ５５による装着点ＡＰＣの位置の新しい特定を必要とする可能性があり得る。
【0062】
[0062]方法３００及びシステム４００の本明細書において提示される態様によると、実施される必要のある医療イメージングの数を減らすこと、矯正背骨手術のコスト及び侵襲性を減らすことが可能であり、以て、放射線に対する患者の体の曝露を減らし、及び、患者又は生物Ｌの放射線イメージングのコスト及び時間を抑えることができる。医療イメージングは、脊柱を特徴付ける異なる位置及び場所を特定するために画像処理アルゴリズムを使用することにより従来のイメージング及びビデオキャプチャにより実質的に置換され得る。上述のように、脊椎矯正を特定するために外科的切開部ＳＩにおいて取得された画像に基づいて、ステップＭ４０、Ｍ８０のビデオキャプチャ及びデータ処理に依存するために、医療イメージングが実施されないこと、又は、医療イメージングが補助ステップとして実施されるに過ぎないことが更に可能である。加えて、外部での製造及び脊椎ロッド設計ステップを必要とせずに、手術のちょうどその場所において矯正脊椎ロッドＲ１、Ｒ２を直接提案すること、及び製造することが可能である。
【0063】
[0063]本発明が特定の好ましい実施形態を参照しながら開示されているが、添付の請求項及びそれらと均等なものにおいて規定されるように、本発明の領域及び範囲から逸脱せずに、説明されている実施形態に対する多くの変更、代替、及び変形が可能である。したがって、本発明が説明されている実施形態に限定されず、本発明が後述の特許請求の範囲の文言により規定される全範囲を含むことが意図されている。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【国際調査報告】