ホーム > 特許ランキング > ＡＲＴＨＲＥＸ， ＩＮＣ．
(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】2024-09-12
(54)【発明の名称】術前外科手術計画システムおよび方法
(51)【国際特許分類】
A61B 34/10 20160101AFI20240905BHJP
【ＦＩ】
A61B34/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024516501
(86)(22)【出願日】2022-09-13
(85)【翻訳文提出日】2024-05-10
(86)【国際出願番号】 US2022043287
(87)【国際公開番号】W WO2023043710
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】17/474,639
(32)【優先日】2021-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/474,664
(32)【優先日】2021-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/474,697
(32)【優先日】2021-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/474,723
(32)【優先日】2021-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/474,744
(32)【優先日】2021-09-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514290052
【氏名又は名称】アースレックス インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＲＴＨＲＥＸ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１３７０ Ｃｒｅｅｋｓｉｄｅ Ｂｌｖｄ， Ｎａｐｌｅｓ， ＦＬ ３４１０８， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ニック・メトカーフ
(72)【発明者】
【氏名】ライアン・メガー
(57)【要約】
術前、術中、および／または術後に、外科手術計画を作成、編集、実行、および／またはレビューすることを含む、整形外科処置を計画するための改善された外科手術計画システムおよび方法が提供される。外科手術計画システムおよび方法は、関節の機能を回復させるための整形外科処置を計画および実装するために利用されてもよい。システムおよび方法は、代表的な患者集団内の解剖学的差異を特徴付ける解剖学的構成分類、過去の術前外科手術計画からの逸脱、術後の患者転帰データ、可動域シミュレーション、および／または外科手術計画が少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである生存予測インデックスに基づいて、術前外科手術計画を提供／これに影響し得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外科手術計画システムであって、代表的な患者集団内の解剖学的差異を特徴付ける、複数の所定のモード、および前記複数の所定のモードの各々に含まれる解剖学的分散の複数の標準偏差に基づいて、複数の解剖学的構成分類を作成するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサに動作可能に接続され、前記複数の解剖学的構成分類を記憶するように構成された記憶システムと、
を備える、外科手術計画システム。
【請求項2】
前記プロセッサが、統計形状モデル内の前記代表的な患者集団を分析するように構成される、請求項１に記載の外科手術計画システム。
【請求項3】
前記プロセッサが、前記統計形状モデル内の前記複数の所定のモードおよび／または複数の解剖学的目印を識別して、前記解剖学的差異を特徴付けるように構成される、請求項２に記載の外科手術計画システム。
【請求項4】
前記プロセッサが、前記統計形状モデル内の複数の解剖学的目印を識別して、前記解剖学的分散を特徴付けるように構成される、請求項２に記載の外科手術計画システム。
【請求項5】
前記複数の所定のモードが、骨または関節に関連付けられたサイズ、傾斜、角度、または長さを含む、請求項１～４のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項6】
前記プロセッサが、前記代表的な患者集団のパーセンタイルカバレッジを検証するために、前記複数の所定のモードの各々内に含まれる前記解剖学的分散の前記複数の標準偏差を確立するように構成される、請求項１～５のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項7】
前記プロセッサが、前記複数の標準偏差を前記複数の所定のモードと組み合わせて、前記複数の解剖学的構成分類を確立するように構成される、請求項６に記載の外科手術計画システム。
【請求項8】
前記プロセッサが、前記複数の解剖学的構成分類を統合して、前記代表的な患者集団内の分散を表すように構成される、請求項７に記載の外科手術計画システム。
【請求項9】
前記プロセッサが、前記統合された解剖学的構成分類の各々に外科手術インプラントを仮想的に位置付けて、前記外科手術インプラントのデフォルト開始位置およびデフォルト配向を確立するように構成される、請求項８に記載の外科手術計画システム。
【請求項10】
前記複数の解剖学的構成分類の各々が、前記代表的な患者集団の骨または関節の解剖学的構成の数値的な分類である、請求項１～９のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項11】
コンピュータ実装外科手術計画方法であって、代表的な患者集団の統計形状モデル内の複数の所定のモードを識別する工程と、
前記複数の所定のモードの各々内に含まれる解剖学的分散の複数の標準偏差を確立する工程と、
前記統計形状モデルとインターフェースするように構成された外科手術計画システムのプロセッサを介して、前記複数の所定のモードおよび解剖学的分散の前記複数の標準偏差に基づいて、複数の解剖学的構成分類を作成する工程と、
前記複数の解剖学的構成分類を、前記外科手術計画システムの記憶システム内に記憶する工程と、
を含む、コンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項12】
前記複数の所定のモードが、前記代表的な患者集団内の解剖学的差異を特徴付ける、請求項１１に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項13】
前記複数の所定のモードが、前記代表的な患者集団の骨または関節に関連付けられたサイズ、傾斜、角度、または長さを含む、請求項１２に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項14】
前記解剖学的分散の前記複数の標準偏差を確立することが、前記代表的な患者集団のパーセンタイルカバレッジを検証することを含む、請求項１１～１３のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項15】
前記複数の解剖学的構成分類を作成することが、前記複数の標準偏差を前記複数の所定のモードと組み合わせて、前記複数の解剖学的構成分類を確立することを含む、請求項１１～１４のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項16】
前記複数の解剖学的構成分類を作成することが、前記代表的な患者集団内の分散を表すように、前記複数の解剖学的構成分類を統合することを含む、請求項１５に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項17】
前記複数の解剖学的構成分類を作成することが、前記統合された解剖学的構成分類の各々に外科手術インプラントを仮想的に位置付けて、前記外科手術インプラントのデフォルト開始位置およびデフォルト配向を確立することを含む、請求項１６に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項18】
前記複数の解剖学的構成分類の各々が、前記代表的な患者集団の骨または関節の解剖学的構成の数値的な分類である、請求項１１～１７のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項19】
患者に関連付けられた画像データを受信することと、前記画像データに基づいて、前記患者の骨または関節の三次元モデルを生成することと、
前記複数の解剖学的構成分類のうちの一つを、前記骨または前記関節の前記三次元モデルに割り当てることと、を含む、請求項１１～１８のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項20】
有意に同等の解剖学的構成分類を伴う以前の外科手術について、前記外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うことを含む、請求項１９に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項21】
外科手術計画システムであって、コンピュータ実行可能命令を記憶するように構成された記憶装置と、
前記記憶装置に動作可能に結合され、前記コンピュータ実行可能命令を実行して、
データベースから、外科医によって承認された術前外科手術計画を取得し、
前記外科医が、以前の外科手術処置の所定の割合未満で過去の術前外科手術計画から逸脱したかどうかを判定し、
前記外科医が、以前の外科手術処置の前記所定の割合未満で前記過去の術前外科手術計画から逸脱したときに、前記術前外科手術計画を実行するために必要なインプラントおよび器具のみを含む、第一の外科手術キットを推奨する、ように構成されたプロセッサと、
を備える、外科手術計画システム。
【請求項22】
前記所定の割合が、前記以前の外科手術処置の五（５）パーセントである、請求項２１に記載の外科手術計画システム。
【請求項23】
前記プロセッサが、前記外科医が、前記以前の外科手術処置の前記所定の割合超で前記過去の術前外科手術計画から逸脱したときに、前記第一の外科手術キットよりも多くの数のインプラントおよび器具を含む第二の外科手術キットを推奨するように構成される、請求項２１または２２に記載の外科手術計画システム。
【請求項24】
前記プロセッサが、前記術前外科手術計画に関連する患者に関連する画像データを受信し、
前記画像データに基づいて、前記患者の骨または関節の三次元モデルを生成し、
解剖学的構成分類を、前記骨または前記関節の前記三次元モデルに割り当てる
ように構成される、請求項２１～２３のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項25】
前記プロセッサが、前記三次元モデルに割り当てられたものと有意に同等の解剖学的構成分類を伴う以前の外科手術について、前記外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うように構成される、請求項２４に記載の外科手術計画システム。
【請求項26】
前記プロセッサが、前記三次元モデルに割り当てられた前記解剖学的構成分類と最も適合する前記患者に外科手術インプラントを推奨するように構成される、請求項２５に記載の外科手術計画システム。
【請求項27】
前記プロセッサが、前記外科手術インプラントを推奨する前に、前記患者の前記外科手術インプラントの使用に関連する生存予測インデックスを決定するように構成される、請求項２６に記載の外科手術計画システム。
【請求項28】
前記生存予測インデックスが、前記外科手術インプラントの使用が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである、請求項２７に記載の外科手術計画システム。
【請求項29】
前記プロセッサが、前記患者に関連する術後患者転帰データを受信し、
前記術後患者転帰データを用いて、前記外科手術転帰データベースを更新する
ように構成される、請求項２５に記載の外科手術計画システム。
【請求項30】
前記術前外科手術計画が、前記プロセッサによって計算された生存予測インデックスによって少なくとも部分的に通知される、請求項２１～２９のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項31】
コンピュータ実装外科手術計画方法であって、外科手術計画システムのデータベースから、外科医によって承認された術前外科手術計画を取得する工程と、
前記外科手術計画システムのプロセッサを介して、前記外科医が、以前の外科手術処置の所定の割合未満で過去の術前外科手術計画から逸脱したかどうかを判定する工程と、
前記外科医が、以前の外科手術処置の前記所定の割合未満で前記過去の術前外科手術計画から逸脱したときに、前記術前外科手術計画を実行するために必要なインプラントおよび器具のみを含む、第一の外科手術キットを推奨する工程と、
を含む、コンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項32】
前記所定の割合が、前記以前の外科手術処置の五（５）パーセントである、請求項３１に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項33】
前記外科医が、前記以前の外科手術処置の前記所定の割合超で前記過去の術前外科手術計画から逸脱したときに、前記第一の外科手術キットよりも多くの数のインプラントおよび器具を含む第二の外科手術キットを推奨することを含む、請求項３１または３２に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項34】
前記術前外科手術計画に関連する患者に関連する画像データを受信することと、前記画像データに基づいて、前記患者の骨または関節の三次元モデルを生成することと、
解剖学的構成分類を、前記骨または前記関節の前記三次元モデルに割り当てることと、
を含む、請求項３１～３３のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項35】
前記三次元モデルに割り当てられたものと有意に同等の解剖学的構成分類を伴う以前の外科手術について、前記外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うことを含む、請求項３４に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項36】
前記患者に関連する術後患者転帰データを受信することと、前記術後患者転帰データを用いて、前記外科手術転帰データベースを更新することと、
を含む、請求項３５に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項37】
前記三次元モデルに割り当てられた前記解剖学的構成分類と最も適合する前記患者に外科手術インプラントを推奨することを含む、請求項３５に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項38】
前記患者の前記外科手術インプラントの使用に関連する生存予測インデックスを決定することを含む、請求項３７に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項39】
前記生存予測インデックスが、前記外科手術インプラントの使用が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである、請求項３８に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項40】
前記術前外科手術計画が、前記プロセッサによって計算された生存予測インデックスによって少なくとも部分的に通知される、請求項３１～３９のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項41】
外科手術計画システムであって、コンピュータ実行可能命令を記憶するように構成された記憶装置と、
前記コンピュータ実行可能命令を実行して、
前記外科手術計画システムのユーザから術後患者転帰データを受信し、
解剖学的構成分類を、前記術後患者転帰データに関連付けられた解剖学的構造に割り当て、
前記割り当てられた解剖学的構成分類に対する前記術後患者転帰データに基づいて、前記外科手術計画システムの外科手術転帰データベースを更新するように構成されたプロセッサと、
を備える、外科手術計画システム。
【請求項42】
前記プロセッサが、前記術後患者転帰データ内で識別された外科手術インプラントのサイズおよびタイプで、前記外科手術転帰データベースを更新するように構成される、請求項４１に記載の外科手術計画システム。
【請求項43】
前記プロセッサが、前記外科手術インプラントの前記サイズおよび前記タイプを、前記割り当てられた解剖学的構成分類のための前記外科手術計画システムの可動域データベースに入力するように構成される、請求項４２に記載の外科手術計画システム。
【請求項44】
前記プロセッサが、前記入力に基づいて、前記可動域データベースを更新するように構成される、請求項４３に記載の外科手術計画システム。
【請求項45】
前記プロセッサが、前記術後患者転帰データ内で識別された外科手術インプラントの位置および配向で、前記外科手術転帰データベースを更新するように構成される、請求項４１～４４のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項46】
前記プロセッサが、前記外科手術インプラントの前記位置および前記配向を、前記割り当てられた解剖学的構成分類のための前記外科手術計画システムの可動域データベースに入力するように構成される、請求項４５に記載の外科手術計画システム。
【請求項47】
前記プロセッサが、前記入力に基づいて、前記可動域データベースを更新するように構成される、請求項４６に記載の外科手術計画システム。
【請求項48】
前記プロセッサが、患者のための術前外科手術計画を受信し、
第二の解剖学的構成分類を、前記患者に関連付けられた解剖学的構造に割り当て、
前記第二の解剖学的構成分類と有意に同等の解剖学的構成分類を伴う以前の外科手術について、前記外科手術転帰データベースにクエリを行い、
前記以前の外科手術に基づいて、前記患者のための外科手術インプラントの位置および配向を確認する
ように構成される、請求項４１～４７のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項49】
前記術前外科手術計画が、前記プロセッサによって計算された生存予測インデックスによって少なくとも部分的に通知され、前記生存予測インデックスが、前記術前外科手術計画が少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらす信頼レベルをパーセンタイルで表したものである、請求項４８に記載の外科手術計画システム。
【請求項50】
前記解剖学的構成分類が、前記解剖学的構造の解剖学的構成の数値的な分類である、請求項４１～４９のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項51】
コンピュータ実装外科手術計画方法であって、外科手術計画システムのプロセッサを介して、前記外科手術計画システムのユーザから術後患者転帰データを受信する工程と、
前記プロセッサを介して、解剖学的構成分類を、前記術後患者転帰データに関連する解剖学的構造に割り当てる工程と、
前記割り当てられた解剖学的構成分類に対する前記術後患者転帰データに基づいて、前記外科手術計画システムの外科手術転帰データベースを自動的に更新する工程と、
を含む、コンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項52】
前記外科手術転帰データベースを自動的に更新することが、前記割り当てられた解剖学的構成分類に対する前記術後患者転帰データ内で識別された外科手術インプラントのサイズおよびタイプで、前記外科手術転帰データベースを更新することを含む、請求項５１に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項53】
前記外科手術インプラントの前記サイズおよび前記タイプを、前記割り当てられた解剖学的構成分類のための前記外科手術計画システムの可動域データベースに入力することを含む、請求項５２に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項54】
前記入力に応答して、前記可動域データベースを更新することを含む、請求項５３に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項55】
前記外科手術転帰データベースを自動的に更新することが、前記割り当てられた解剖学的構成分類に対する前記術後患者転帰データ内で識別された外科手術インプラントの位置および配向で、前記外科手術転帰データベースを更新することを含む、請求項５１～５４のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項56】
前記外科手術インプラントの前記位置および前記配向を、前記割り当てられた解剖学的構成分類のための前記外科手術計画システムの可動域データベースに入力することを含む、請求項５５に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項57】
前記入力に応答して、前記可動域データベースを更新することを含む、請求項５６に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項58】
患者のための術前外科手術計画を受信することと、前記患者に関連付けられた解剖学的構造に第二の解剖学的構成分類を割り当てることと、
前記第二の解剖学的構成分類と有意に同等の解剖学的構成分類を伴う以前の外科手術について、前記外科手術転帰データベースにクエリを行うことと、
前記以前の外科手術に基づいて、前記患者のための外科手術インプラントの位置および配向を確認することと、
を含む、請求項５１～５７のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項59】
前記術前外科手術計画が、前記プロセッサによって計算された生存予測インデックスによって少なくとも部分的に通知され、前記生存予測インデックスが、前記術前外科手術計画が少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらす信頼レベルをパーセンタイルで表したものである、請求項５８に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項60】
前記解剖学的構成分類が、前記解剖学的構造の解剖学的構成の数値的な分類である、請求項５１～５９のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項61】
外科手術計画システムであって、代表的な患者集団を複数の解剖学的構成分類に分類し、
前記複数の解剖学的構成分類の各々に対して可動域シミュレーションを実施するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサに動作可能に接続され、前記複数の解剖学的構成分類の各々に対する前記可動域シミュレーションから導出された可動域データを記憶するように構成された記憶システムと、
を備える、外科手術計画システム。
【請求項62】
前記可動域シミュレーションが、前記代表的な患者集団に由来する仮想関節に関連する動作関連特性をシミュレートするように構成され、さらに、前記仮想関節が、一つまたは複数の骨と、前記一つまたは複数の骨に対して位置付けられた仮想外科手術インプラントとを含む、請求項６１に記載の外科手術計画システム。
【請求項63】
前記動作関連特性が、外転、内転、伸展、屈曲、内旋、外旋、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項６２に記載の外科手術計画システム。
【請求項64】
前記プロセッサが、前記動作関連特性に関連付けられた最大可動域を示す衝突点を識別するように構成される、請求項６２に記載の外科手術計画システム。
【請求項65】
前記プロセッサが、前記衝突点に関連付けられた角度弧および衝突モードを識別するように構成される、請求項６４に記載の外科手術計画システム。
【請求項66】
前記プロセッサが、前記一つまたは複数の骨に対する前記仮想外科手術インプラントの位置を複数のオフセット方向に調整するように構成される、請求項６５に記載の外科手術計画システム。
【請求項67】
前記プロセッサが、前記仮想外科手術インプラントの前記調整された位置に基づいて、第二の衝突点に関連する第二の角度弧および第二の衝突モードを識別するように構成される、請求項６６に記載の外科手術計画システム。
【請求項68】
前記プロセッサが、患者に関連付けられた画像データを受信し、
前記画像データに基づいて、前記患者の骨または関節の三次元モデルを生成し、
前記複数の解剖学的構成分類のうちの一つを、前記骨または前記関節の前記三次元モデルに割り当て、
前記割り当てられた解剖学的構成分類に対する前記可動域データを表示する
ように構成される、請求項６１～６７のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項69】
前記プロセッサが、前記患者についての日常生活行為の目標の入力を受信し、
前記日常生活行為の目標を達成するために、前記三次元モデル内の仮想外科手術インプラントの位置を調整するように構成される、請求項６８に記載の外科手術計画システム。
【請求項70】
前記プロセッサが、術後外科手術転帰データについて、前記外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行い、
前記複数の解剖学的構成分類のうちの一つを、前記術後外科手術転帰データに関連付けられた解剖学的構造に割り当て、
前記術後外科手術転帰データに基づいて、前記割り当てられた解剖学的構成分類に関連付けられた前記可動域データを更新する
ように構成される、請求項６１～６９のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項71】
コンピュータ実装外科手術計画方法であって、外科手術計画システムのプロセッサを介して、代表的な患者集団を複数の解剖学的構成分類に分類する工程と、
前記複数の解剖学的構成分類の各々について可動域シミュレーションを実施する工程と、
前記外科手術計画システムの記憶システム内に、前記複数の解剖学的構成分類の各々に対する前記可動域シミュレーションから導出された可動域データを記憶する工程と、
を含む、コンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項72】
前記可動域シミュレーションが、前記代表的な患者集団に由来する仮想関節に関連する動作関連特性をシミュレートするように構成され、さらに、前記仮想関節が、一つまたは複数の骨と、前記一つまたは複数の骨に対して位置付けられた仮想外科手術インプラントとを含む、請求項７１に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項73】
前記可動域シミュレーションを実施することが、前記仮想関節内の前記動作関連特性に関連する最大可動域を示す衝突点を識別することを含む、請求項７２に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項74】
前記可動域シミュレーションを実施することが、前記衝突点に関連付けられた角度弧および衝突モードを識別することを含む、請求項７３に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項75】
前記可動域シミュレーションを実施することが、前記一つまたは複数の骨に対する前記仮想外科手術インプラントの位置を複数のオフセット方向に調整することを含む、請求項７４に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項76】
前記可動域シミュレーションを実施することが、前記仮想外科手術インプラントの前記調整された位置に基づいて、第二の衝突点に関連する第二の角度弧および第二の衝突モードを識別することを含む、請求項７５に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項77】
前記動作関連特性が、外転、内転、伸展、屈曲、内旋、外旋、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項７２に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項78】
患者に関連付けられた画像データを受信することと、前記画像データに基づいて、前記患者の骨または関節の三次元モデルを生成することと、
前記複数の解剖学的構成分類のうちの一つを、前記骨または前記関節の前記三次元モデルに割り当てることと、
前記割り当てられた解剖学的構成分類に対する前記可動域データを表示することと、
を含む、請求項７１～７７のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項79】
前記患者についての日常生活行為の目標の入力を受信することと、前記日常生活行為の目標を達成するために、前記三次元モデル内の仮想外科手術インプラントの位置を調整することと、
を含む、請求項７８に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項80】
術後外科手術転帰データについて、前記外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うことと、前記複数の解剖学的構成分類のうちの一つを、前記術後外科手術転帰データに関連付けられた解剖学的構造に割り当てることと、
前記術後外科手術転帰データに基づいて、前記割り当てられた解剖学的構成分類に関連付けられた前記可動域データを更新することと、
を含む、請求項７１～７９のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項81】
外科手術計画システムであって、コンピュータ実行可能命令を記憶するように構成された記憶装置と、
前記記憶装置に動作可能に結合され、前記コンピュータ実行可能命令を実行して、
解剖学的構成分類を患者の解剖学的構造に割り当て、
同等の解剖学的構成分類のための外科手術転帰データを取得し、
前記患者を手術するための外科手術計画に関連付けられた複数の変数に関連する情報を受信し、
前記外科手術転帰データおよび前記複数の変数に基づいて、生存予測インデックスを決定し、
前記複数の変数のうちの少なくとも一つに対する補正の入力を受信し、
前記補正に応答して、前記生存予測インデックスを更新するように構成されたプロセッサと、
を備える、外科手術計画システム。
【請求項82】
前記生存予測インデックスが、前記外科手術計画が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである、請求項８１に記載の外科手術計画システム。
【請求項83】
前記複数の変数が、外科手術インプラントタイプ、外科手術インプラントサイズ、外科手術インプラント配向、外科手術処置タイプ、外科手術インプラント裏側シート構成、締結具配向、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項８１または８２に記載の外科手術計画システム。
【請求項84】
前記プロセッサが、前記解剖学的構造に関連付けられた骨の平均骨密度を推定するように構成される、請求項８１～８３のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項85】
前記プロセッサが、同等の平均骨密度を有する患者を含む以前の外科手術について、前記外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行い、
前記骨の前記平均骨密度と不適合でない、前記外科手術計画内で使用するための外科手術インプラントを推奨する
ように構成される、請求項８４に記載の外科手術計画システム。
【請求項86】
前記プロセッサが、前記推奨される外科手術インプラントを収容する前記外科手術計画への追加の補正の第二の入力を受信し、
前記追加の補正に応答して、前記生存予測インデックスを更新する
ように構成される、請求項８５に記載の外科手術計画システム。
【請求項87】
前記プロセッサが、外科医から承認された外科手術計画の第二の入力を受信し、
前記承認された外科手術計画を実行するために必要な外科手術インプラントおよび器具のみを含む外科手術キットを推奨する
ように構成される、請求項８１～８６のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項88】
前記プロセッサが、前記外科医が、以前の外科手術処置の所定の割合未満で過去の承認された外科手術計画から逸脱した場合にのみ、前記外科手術キットを推奨するように構成される、請求項８７に記載の外科手術計画システム。
【請求項89】
前記所定の割合が、五（５）パーセントである、請求項８８に記載の外科手術計画システム。
【請求項90】
前記プロセッサが、前記生存予測インデックスを前記外科手術計画システムの表示モジュールのグラフィカルユーザインターフェース上に表示するよう命令するように構成される、請求項８１～８９のいずれかに記載の外科手術計画システム。
【請求項91】
コンピュータ実装外科手術計画方法であって、外科手術計画システムのプロセッサを介して、解剖学的構成分類を患者の解剖学的構造に割り当てる工程と、
同等の解剖学的構成分類のための外科手術転帰データを取得する工程と、
前記患者を手術するための外科手術計画に関連付けられた複数の変数に関連する情報を受信する工程と、
前記プロセッサを介して、前記外科手術転帰データおよび前記複数の変数に基づいて、生存予測インデックスを決定する工程と、
前記複数の変数のうちの少なくとも一つに対する補正の入力を受信する工程と、
前記補正に応答して、前記生存予測インデックスを更新する工程と、
を含む、コンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項92】
前記生存予測インデックスが、前記外科手術計画が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである、請求項９１に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項93】
前記複数の変数が、外科手術インプラントタイプ、外科手術インプラントサイズ、外科手術インプラント配向、外科手術処置タイプ、外科手術インプラント裏側シート構成、締結具配向、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項９１または９２に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項94】
前記解剖学的構造に関連付けられた骨の平均骨密度を推定することを含む、請求項９１～９３のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項95】
同等の平均骨密度を有する患者を含む以前の外科手術について、前記外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うことと、前記骨の前記平均骨密度と適合する、前記外科手術計画内で使用するための外科手術インプラントを推奨することと、
を含む、請求項９４に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項96】
前記推奨される外科手術インプラントを収容する前記外科手術計画への追加の補正の第二の入力を受信することと、前記追加の補正に応答して、前記生存予測インデックスを更新することと、
を含む、請求項９５に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項97】
外科医から承認された外科手術計画の第二の入力を受信することと、前記承認された外科手術計画を実行するために必要な外科手術インプラントおよび器具のみを含む外科手術キットを推奨することと、
を含む、請求項９１～９６のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項98】
前記外科手術キットを推奨することが、前記外科医が、以前の外科手術処置の所定の割合未満で過去の承認された外科手術計画から逸脱した場合にのみ実施される、請求項９７に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項99】
前記所定の割合が、五（５）パーセントである、請求項９８に記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【請求項100】
前記生存予測インデックスを前記外科手術計画システムの表示モジュールのグラフィカルユーザインターフェース上に表示することを含む、請求項９１～９９のいずれかに記載のコンピュータ実装外科手術計画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本開示は、２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，６３９号、２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，６６４号、２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，６９７号、２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，７２３号、および２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，７４４号に対する優先権を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，６３９号、２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，６６４号、２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，６９７号、２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，７２３号、および２０２１年９月１４日に出願された米国特許出願第１７／４７４，７４４号に対する優先権を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、改善された外科手術計画システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0003】
本開示は、外科手術計画を対象とし、そしてより具体的には、整形外科処置を計画するための改善された外科手術計画システムおよび方法を対象とする。
【0004】
関節形成術は、疾患関節を修復または置換するために実施される整形外科の外科手術処置の一タイプである。外科医は、転帰を改善するために、関節形成術を実施する前に、外科手術部位の準備、インプラントの選択、および外科手術部位におけるインプラントの定置のために外科手術計画を確立することを望む場合がある。外科手術計画は、外科手術部位の画像を捕捉することと、画像に基づいてインプラントの位置を決定することとを含んでもよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の外科手術計画システムおよび方法は、外科手術計画を作成、編集、実行、および／または検討するために、術前、術中、および／または術後を含む整形外科処置を計画するための一部の実装で利用されてもよい。外科手術計画システムおよび方法は、関節の機能を回復させるための整形外科処置を計画および実装するために利用されてもよい。
【0006】
外科手術計画システムは、特に、代表的な患者集団内の解剖学的差異を特徴付ける、複数の所定のモード、および複数の所定のモードの各々に含まれる解剖学的分散の複数の標準偏差に基づいて、複数の解剖学的構成分類を作成するように構成されたプロセッサを含み得る。システムの記憶装置は、プロセッサに動作可能に結合されてもよく、複数の解剖学的構成分類を保存するように構成されてもよい。
【0007】
さらなる実施形態では、プロセッサは、統計形状モデル内の代表的な患者集団を分析するように構成される。
【0008】
さらなる実施形態では、プロセッサは、統計形状モデル内の複数の所定のモードおよび／または複数の解剖学的目印を識別して、解剖学的差異を特徴付けるように構成される。
【0009】
さらなる実施形態では、プロセッサは、統計形状モデル内の複数の解剖学的目印を識別して、解剖学的分散を特徴付けるように構成される。
【0010】
さらなる実施形態では、複数の所定のモードは、骨または関節に関連するサイズ、傾斜、角度、または長さを含む。
【0011】
さらなる実施形態では、プロセッサは、代表的な患者集団のパーセンタイルカバレッジを検証するために、複数の所定のモードの各々に含まれる解剖学的分散の複数の標準偏差を確立するように構成される。
【0012】
さらなる実施形態では、プロセッサは、複数の標準偏差を複数の所定のモードと組み合わせて、複数の解剖学的構成分類を確立するように構成される。
【0013】
さらなる実施形態では、プロセッサは、複数の解剖学的構成分類を統合するように構成され、代表的な患者集団内の分散を表す。
【0014】
さらなる実施形態では、プロセッサは、統合された解剖学的構成分類の各々に外科手術インプラントを仮想的に位置付けるように構成され、外科手術インプラントのデフォルト開始位置およびデフォルト配向を確立する。
【0015】
さらなる実施形態では、複数の解剖学的構成分類の各々は、代表的な患者集団の骨または関節の解剖学的構成の数値的な分類である。
【0016】
コンピュータ実装外科手術計画方法は、特に、代表的な患者集団の統計形状モデル内の複数の所定のモードを識別することと、複数の所定のモードの各々に含まれる解剖学的分散の複数の標準偏差を確立することと、統計形状モデルとインターフェースするように構成された外科手術計画システムのプロセッサを介して、複数の所定のモードおよび解剖学的分散の複数の標準偏差に基づいて複数の解剖学的構成分類を作成することと、複数の解剖学的構成分類を、外科手術計画システムの記憶装置内に記憶することと、を含む。
【0017】
さらなる実施形態では、複数の所定のモードは、代表的な患者集団内の解剖学的差異を特徴付ける。
【0018】
さらなる実施形態では、複数の所定のモードは、代表的な患者集団の骨または関節に関連するサイズ、傾斜、角度、または長さを含む。
【0019】
さらなる実施形態では、解剖学的分散の複数の標準偏差を確立することは、代表的な患者集団のパーセンタイルカバレッジを検証することを含む。
【0020】
さらなる実施形態では、複数の解剖学的構成分類を作成することは、複数の標準偏差を複数の所定のモードと組み合わせて、複数の解剖学的構成分類を確立することを含む。
【0021】
さらなる実施形態では、複数の解剖学的構成分類を作成することは、複数の解剖学的構成分類を統合して、代表的な患者集団内の分散を表すことを含む。
【0022】
さらなる実施形態では、複数の解剖学的構成分類を作成することは、統合された解剖学的構成分類の各々に外科手術インプラントを仮想的に位置付けて、外科手術インプラントのデフォルト開始位置およびデフォルト配向を確立することを含む。
【0023】
さらなる実施形態では、複数の解剖学的構成分類の各々は、代表的な患者集団の骨または関節の解剖学的構成の数値的な分類である。
【0024】
さらなる実施形態では、方法は、患者に関連する画像データを受信することと、画像データに基づいて患者の骨または関節の三次元モデルを生成することと、複数の解剖学的構成分類のうちの一つを骨または関節の三次元モデルに割り当てることと、を含む。
【0025】
さらなる実施形態では、方法は、有意に同等の解剖学的構成分類を伴う以前の外科手術について、外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うことを含む。
【0026】
別の外科手術計画システムは、特に、コンピュータ実行可能命令を記憶するように構成された記憶装置と、記憶装置に動作可能に結合され、コンピュータ実行可能命令を実行して 、外科医によって承認された術前外科手術計画をデータベースから検索し、外科医が過去の術前外科手術計画から以前の外科手術処置の所定の割合未満で逸脱したかどうかを判定し、外科医が過去の術前外科手術計画から以前の外科手術処置の所定の割合未満で逸脱している場合に、術前外科手術計画を実行するために必要なインプラントおよび器具のみを含む第一の外科手術キットを推奨するように構成されているプロセッサと、を含む。
【0027】
さらなる実施形態では、所定の割合は、以前の外科手術処置の五（５）パーセントである。
【0028】
さらなる実施形態では、プロセッサは、外科医が以前の外科手術処置の所定の割合超で過去の術前外科手術計画から逸脱した場合、第一の外科手術キットよりも多くの数のインプラントおよび器具を含む第二の外科手術キットを推奨するように構成される。
【0029】
さらなる実施形態では、プロセッサは、術前外科手術計画が関連する患者に関連する画像データを受信し、画像データに基づいて患者の骨または関節の三次元モデルを生成し、解剖学的構成分類を骨または関節の三次元モデルに割り当てるように構成される。
【0030】
さらなる実施形態では、プロセッサは、三次元モデルに割り当てられた解剖学的構成分類と有意に同等の解剖学的構造分類を伴う以前の外科手術について、外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うように構成される。
【0031】
さらなる実施形態では、プロセッサは、三次元モデルに割り当てられた解剖学的構成分類と最も適合性が高い外科手術インプラントを患者に推奨するように構成される。
【0032】
さらなる実施形態では、外科手術インプラントを推奨する前に、プロセッサは、患者の外科手術インプラントの使用に関連する生存予測インデックスを決定するように構成される。
【0033】
さらなる実施形態では、生存予測インデックスは、外科手術インプラントの使用が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである。
【0034】
さらなる実施形態では、プロセッサは、患者に関連する術後患者転帰データを受信し、術後患者転帰データを用いて外科手術転帰データベースを更新するように構成される。
【0035】
さらなる実施形態では、術前外科手術計画は、プロセッサによって計算された生存予測インデックスによって少なくとも部分的に通知される。
【0036】
別のコンピュータ実装外科手術計画方法は、特に、外科医によって承認された術前外科手術計画をクラウドベースのデータベースから検索することと、外科医が過去の術前外科手術計画から以前の外科手術処置の所定の割合未満で逸脱したかどうかを、外科手術計画システムのプロセッサを介して判定することと、外科医が過去の術前外科手術計画から以前の外科手術処置の所定の割合未満で逸脱している場合に、術前外科手術計画を実行するために必要なインプラントおよび器具のみを含む第一の外科手術キットを推奨することと、を含み得る。
【0037】
さらなる実施形態では、所定の割合は、以前の外科手術処置の五（５）パーセントである。
【0038】
さらなる実施形態では、方法は、外科医が以前の外科手術処置の所定の割合超で過去の術前外科手術計画から逸脱した場合、第一の外科手術キットよりも多くの数のインプラントおよび器具を含む第二の外科手術キットを推奨することを含む。
【0039】
さらなる実施形態では、方法は、術前外科手術計画が関連する患者に関連する画像データを受信することと、画像データに基づいて患者の骨または関節の三次元モデルを生成することと、解剖学的構成分類を骨または関節の三次元モデルに割り当てることと、を含む。
【0040】
さらなる実施形態では、三次元モデルに割り当てられた解剖学的構成分類と有意に同等の解剖学的構造分類を伴う以前の外科手術について、外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うこと。
【0041】
さらなる実施形態では、方法は、患者に関連する術後患者転帰データを受信することと、術後患者転帰データを用いて外科手術転帰データベースを更新することと、を含む。
【0042】
さらなる実施形態では、方法は、三次元モデルに割り当てられた解剖学的構成分類と最も適合性が高い外科手術インプラントを患者に推奨することを含む。
【0043】
さらなる実施形態では、方法は、患者の外科手術インプラントの使用に関連する生存予測インデックスを決定することを含む。
【0044】
さらなる実施形態では、生存予測インデックスは、外科手術インプラントの使用が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである。
【0045】
さらなる実施形態では、術前外科手術計画は、プロセッサによって計算された生存予測インデックスによって少なくとも部分的に通知される。
【0046】
別の外科手術計画システムは、特に、コンピュータ実行可能命令を記憶するように構成された記憶装置と、コンピュータ実行可能命令を実行して、外科手術計画システムのユーザから術後患者転帰データを受信し、術後患者転帰データに関連する解剖学的構造に解剖学的構成分類を割り当て、割り当てられた解剖学的構成分類に対する術後患者転帰データに基づいて、外科手術計画システムの外科手術転帰データベースを更新するように構成されたプロセッサと、を備え得る。
【0047】
さらなる実施形態では、プロセッサは、術後患者転帰データ内で識別された外科手術インプラントのサイズおよびタイプで、外科手術転帰データベースを更新するように構成される。
【0048】
さらなる実施形態では、プロセッサは、外科手術インプラントのサイズおよびタイプを、割り当てられた解剖学的構成分類のための外科手術計画システムの可動域データベースに入力するように構成される。
【0049】
さらなる実施形態では、プロセッサは、入力に基づいて可動域データベースを更新するように構成される。
【0050】
さらなる実施形態では、プロセッサは、術後患者転帰データ内で識別された外科手術インプラントの位置および配向で、外科手術転帰データベースを更新するように構成される。
【0051】
さらなる実施形態では、プロセッサは、外科手術インプラントの位置および配向を、割り当てられた解剖学的構成分類のための外科手術計画システムの可動域データベースに入力するように構成される。
【0052】
さらなる実施形態では、プロセッサは、入力に基づいて可動域データベースを更新するように構成される。
【0053】
さらなる実施形態では、プロセッサは、患者の術前外科手術計画を受信し、患者に関連する解剖学的構造に第二の解剖学的構成分類を割り当て、第二の解剖学的構成分類と有意に同等の解剖学的構成分類を伴う以前の外科手術について外科手術転帰データベースにクエリし、以前の外科手術に基づいて患者の外科手術インプラントの位置および配向を確認するように構成される。
【0054】
さらなる実施形態では、術前外科手術計画は、プロセッサによって計算された生存予測インデックスによって少なくとも部分的に通知される。生存予測インデックスは、術前外科手術計画が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである。
【0055】
さらなる実施形態では、解剖学的構成分類は、解剖学的構造の解剖学的構成の数値的な分類である。
【0056】
別のコンピュータ実装外科手術計画方法は、特に、外科手術計画システムのプロセッサを介して、外科手術計画システムのユーザから術後患者転帰データを受信することと、プロセッサを介して、術後患者転帰データに関連する解剖学的構造に解剖学的構成分類を割り当てることと、割り当てられた解剖学的構成分類に対する術後患者転帰データに基づいて、外科手術計画システムの外科手術転帰データベースを自動的に更新することと、を含み得る。
【0057】
さらなる実施形態では、外科手術転帰データベースを自動的に更新することは、割り当てられた解剖学的構成分類に対する術後患者転帰データ内で識別された外科手術インプラントのサイズおよびタイプで外科手術転帰データベースを更新することを含む。
【0058】
さらなる実施形態では、方法は、外科手術インプラントのサイズおよびタイプを、割り当てられた解剖学的構成分類のための外科手術計画システムの可動域データベースに入力することを含む。
【0059】
さらなる実施形態では、方法は、入力に応答して可動域データベースを更新することを含む。
【0060】
さらなる実施形態では、外科手術転帰データベースを自動的に更新することは、割り当てられた解剖学的構成分類に対する術後患者転帰データ内で識別された外科手術インプラントの位置および配向で外科手術転帰データベースを更新することを含む。
【0061】
さらなる実施形態では、方法は、外科手術インプラントの位置および配向を、割り当てられた解剖学的構成分類のための外科手術計画システムの可動域データベースに入力することを含む。
【0062】
さらなる実施形態では、方法は、入力に応答して可動域データベースを更新することを含む。
【0063】
さらなる実施形態では、方法は、患者の術前外科手術計画を受信することと、患者に関連する解剖学的構造に第二の解剖学的構成分類を割り当てることと、第二の解剖学的構成分類と有意に同等の解剖学的構成分類を伴う以前の外科手術について外科手術転帰データベースにクエリを行うことと、以前の外科手術に基づいて患者の外科手術インプラントの位置および配向を確認することと、を含む。
【0064】
さらなる実施形態では、術前外科手術計画は、プロセッサによって計算された生存予測インデックスによって少なくとも部分的に通知される。生存予測インデックスは、術前外科手術計画が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである。
【0065】
さらなる実施形態では、解剖学的構成分類は、解剖学的構造の解剖学的構成の数値的な分類である。
【0066】
別の外科手術計画システムは、特に、代表的な患者集団を複数の解剖学的構成分類に分類し、複数の解剖学的構成分類の各々に対して可動域シミュレーションを実施するように構成されたプロセッサを含み得る。システムの記憶装置は、プロセッサに動作可能に結合されてもよく、複数の解剖学的構成分類の各々に対する可動域シミュレーションから導出された可動域データを保存するように構成されてもよい。
【0067】
さらなる実施形態では、可動域シミュレーションは、代表的な患者集団に由来する仮想関節に関連する動作関連特性をシミュレートするように構成され、さらに、仮想関節は、一つまたは複数の骨と、一つまたは複数の骨に対して位置付けられた仮想外科手術インプラントとを含む。
【0068】
さらなる実施形態では、動作関連特性は、外転、内転、伸展、屈曲、内旋、外旋、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
【0069】
さらなる実施形態では、プロセッサは、動作関連特性に関連付けられた最大可動域を示す衝突点を識別するように構成される。
【0070】
さらなる実施形態では、プロセッサは、衝突点に関連する角度弧および衝突モードを識別するように構成される。
【0071】
さらなる実施形態では、プロセッサは、一つまたは複数の骨に対する仮想外科手術インプラントの位置を複数のオフセット方向に調整するように構成される。
【0072】
さらなる実施形態では、プロセッサは、仮想外科手術インプラントの調整された位置に基づいて、第二の衝突点に関連する第二の角度弧および第二の衝突モードを識別するように構成される。
【0073】
さらなる実施形態では、プロセッサは、患者に関連する画像データを受信し、画像データに基づいて患者の骨または関節の三次元モデルを生成し、複数の解剖学的構成分類のうちの一つを骨または関節の三次元モデルに割り当て、割り当てられた解剖学的構成分類に対する可動域データを表示するように構成される。
【0074】
さらなる実施形態では、プロセッサは、患者の日常生活行為の目標の入力を受信し、日常生活行為の目標を達成するために三次元モデル内の仮想外科手術インプラントの位置を調整するように構成される。
【0075】
さらなる実施形態では、プロセッサは、術後外科手術転帰データについて外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行い、複数の解剖学的構成分類のうちの一つを術後外科手術転帰データに関連する解剖学的構造に割り当て、術後外科手術転帰データに基づいて、割り当てられた解剖学的構成分類に関連する可動域データを更新するように構成される。
【0076】
別のコンピュータ実装外科手術計画方法は、特に、外科手術計画システムのプロセッサを介して、代表的な患者集団を複数の解剖学的構成分類に分類することと、複数の解剖学的構成分類の各々に対して可動域シミュレーションを実施することと、外科手術計画システムの記憶装置内に、複数の解剖学的構成分類の各々に対する可動域シミュレーションから導出された可動域データを保存することと、を含み得る。
【0077】
さらなる実施形態では、可動域シミュレーションは、代表的な患者集団に由来する仮想関節に関連する動作関連特性をシミュレートするように構成され、さらに、仮想関節は、一つまたは複数の骨と、一つまたは複数の骨に対して位置付けられた仮想外科手術インプラントとを含む。
【0078】
さらなる実施形態では、可動域シミュレーションを実施することは、仮想関節内の動作関連特性に関連する最大可動域を示す衝突点を識別することを含む。
【0079】
さらなる実施形態では、可動域シミュレーションを実施することは、衝突点に関連する角度弧および衝突モードを識別することを含む。
【0080】
さらなる実施形態では、可動域シミュレーションを実施することは、一つまたは複数の骨に対する仮想外科手術インプラントの位置を、複数のオフセット方向に調整することを含む。
【0081】
さらなる実施形態では、可動域シミュレーションを実施することは、仮想外科手術インプラントの調整された位置に基づいて、第二の衝突点に関連する第二の角度弧および第二の衝突モードを識別することを含む。
【0082】
さらなる実施形態では、動作関連特性は、外転、内転、伸展、屈曲、内旋、外旋、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
【0083】
さらなる実施形態では、方法は、患者に関連する画像データを受信することと、画像データに基づいて患者の骨または関節の三次元モデルを生成することと、複数の解剖学的構成分類のうちの一つを骨または関節の三次元モデルに割り当てることと、割り当てられた解剖学的構成分類に対する可動域データを表示することと、を含む。
【0084】
さらなる実施形態では、方法は、患者の日常生活行為の目標の入力を受信することと、日常生活行為の目標を達成するために三次元モデル内の仮想外科手術インプラントの位置を調整することと、を含む。
【0085】
さらなる実施形態では、方法は、術後外科手術転帰データについて外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うことと、複数の解剖学的構成分類のうちの一つを術後外科手術転帰データに関連する解剖学的構造に割り当てることと、術後外科手術転帰データに基づいて、割り当てられた解剖学的構成分類に関連する可動域データを更新することと、を含む。
【0086】
別の外科手術計画システムは、特に、コンピュータ実行可能命令を記憶するように構成された記憶装置と、記憶装置に動作可能に結合され、コンピュータ実行可能命令を実行して、解剖学的構成分類を患者の解剖学的構造に割り当て、同等の解剖学的構成分類のための外科手術転帰データを取得し、患者を手術するための外科手術計画に関連する複数の変数に関する情報を受信し、外科手術転帰データおよび複数の変数に基づいて、生存予測インデックスを決定し、複数の変数のうちの少なくとも一つに対する補正の入力を受信し、補正に応じて生存予測インデックスを更新するように構成されたプロセッサと、を備え得る。
【0087】
さらなる実施形態では、生存予測インデックスは、外科手術計画が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである。
【0088】
さらなる実施形態では、複数の変数は、外科手術インプラントタイプ、外科手術インプラントサイズ、外科手術インプラント配向、外科手術処置タイプ、外科手術インプラント裏側シート構成、締結具配向、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
【0089】
さらなる実施形態では、プロセッサは、解剖学的構造に関連する骨の平均骨密度を推定するように構成される。
【0090】
さらなる実施形態では、プロセッサは、同等の平均骨密度を有する患者が関与する以前の外科手術について、外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行い、骨の平均骨密度と不適合でない外科手術計画内で使用するための外科手術インプラントを推奨するように構成される。
【0091】
さらなる実施形態では、プロセッサは、推奨される外科手術インプラントを収容する外科手術計画への追加の補正の第二の入力を受信し、追加の補正に応答して生存予測インデックスを更新するように構成される。
【0092】
さらなる実施形態では、プロセッサは、外科医から承認された外科手術計画の第二の入力を受信し、承認された外科手術計画を実行するために必要な外科手術インプラントおよび器具のみを含む外科手術キットを推奨するように構成される。
【0093】
さらなる実施形態では、プロセッサは、外科医が以前の外科手術処置の所定の割合未満で過去の承認された外科手術計画から逸脱した場合にのみ、外科手術キットを推奨するように構成される。
【0094】
さらなる実施形態では、所定の割合は、五（５）パーセントである。
【0095】
さらなる実施形態では、プロセッサは、生存予測インデックスを外科手術計画システムの表示モジュールのグラフィカルユーザインターフェース上に表示するよう命令するように構成される。
【0096】
別のコンピュータ実装外科手術計画方法は、特に、外科手術計画システムのプロセッサを介して、解剖学的構成分類を患者の解剖学的構造に割り当てることと、同等の解剖学的構成分類のための外科手術転帰データを取得することと、患者を手術するための外科手術計画に関連する複数の変数に関する情報を受信することと、外科手術転帰データおよび複数の変数に基づいて、プロセッサを介して、生存予測インデックスを決定することと、複数の変数のうちの少なくとも一つに対する補正の入力を受信することと、補正に応じて生存予測インデックスを更新することと、を含み得る。
【0097】
さらなる実施形態では、生存予測インデックスは、外科手術計画が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものである。
【0098】
さらなる実施形態では、複数の変数は、外科手術インプラントタイプ、外科手術インプラントサイズ、外科手術インプラント配向、外科手術処置タイプ、外科手術インプラント裏側シート構成、締結具配向、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
【0099】
さらなる実施形態では、方法は、解剖学的構造に関連する骨の平均骨密度を推定することを含む。
【0100】
さらなる実施形態では、方法は、同等の平均骨密度を有する患者が関与する以前の外科手術について、外科手術計画システムの外科手術転帰データベースにクエリを行うことと、骨の平均骨密度と適合する外科手術計画内で使用するための外科手術インプラントを推奨することと、を含む。
【0101】
さらなる実施形態では、方法は、推奨される外科手術インプラントを収容する外科手術計画への追加の補正の第二の入力を受信することと、追加の補正に応答して生存予測インデックスを更新することと、を含む。
【0102】
さらなる実施形態では、方法は、外科医から承認された外科手術計画の第二の入力を受信することと、承認された外科手術計画を実行するために必要な外科手術インプラントおよび器具のみを含む外科手術キットを推奨することと、を含む。
【0103】
さらなる実施形態では、方法は、外科医が以前の外科手術処置の所定の割合未満で過去の承認された外科手術計画から逸脱した場合にのみ、外科手術キットを実施することを推奨することを含む。
【0104】
さらなる実施形態では、所定の割合は、五（５）パーセントである。
【0105】
さらなる実施形態では、方法は、生存予測インデックスを外科手術計画システムの表示モジュールのグラフィカルユーザインターフェース上に表示することを含む。
【0106】
先行の段落、特許請求の範囲、またはそれらの様々な態様またはそれぞれの個々の特徴のいずれかを含む、後に続く記述および図面の実施形態、実施例、および代替は、独立して、または任意の組み合わせで取られてもよい。一つの実施形態に関連して記述される特徴は、こうした特徴が不適合ではない限り、すべての実施形態に適用可能である。
【0107】
本開示の様々な特徴および利点は、以下の発明を実施するための形態から当業者には明らかになるであろう。詳細な説明に付随する図面は、以下のように簡潔に説明され得る。
【図面の簡単な説明】
【0108】
【発明を実施するための形態】
【0109】
本開示は、術前、術中、および／または術後に、外科手術計画を作成、編集、実行、および／またはレビューすることを含む、整形外科処置を計画するための、改善された外科手術計画システムおよび方法を対象とする。外科手術計画システムおよび方法は、関節の機能を回復させるための整形外科処置を計画および実装するために利用されてもよい。本開示のこれらおよびその他の特徴は、この発明を実施するための形態の以下の段落でより詳細に考察される。
【0110】
図１は、例示的な外科手術計画システム１０（以下、「システム１０」と称される）を図示する。システム１０は、外科手術計画を作成、編集、レビュー、改良、および／または実行するために、術前、術中、および／または術後を含む整形外科処置を計画するために使用されてもよい。システム１０は、例えば、関節を修復するための関節形成術などの様々な整形外科および他の外科手術処置のために利用されてもよい。
【0111】
肩関節形成術は、システム１０のある特定の特徴を例示または強調するために、本開示全体を通して定期的に参照され得る。しかしながら、本開示の教示は、ヒト筋骨格系の任意の特定の関節に限定することを意図せず、したがって、肩、膝、臀部、足首、手首などに適用可能として理解するべきである。さらに、本開示の教示は、関節形成術処置に限定することを意図せず、したがって、本開示の範囲内の骨折および／または他の変形の修復に適用可能である。
【0112】
システム１０は、数ある中でも、少なくとも一つのホストコンピュータ１２、一つまたは複数のクライアントコンピュータ１４、一つまたは複数の撮像装置１６、クラウドベースの記憶システム１８、およびネットワーク２０を含んでもよい。システム１０は、本開示の範囲内に、より多い数の、またはより少ない数のサブシステムを含んでもよい。
【0113】
ホストコンピュータ１２は、一つまたは複数のソフトウェアプログラムを実行するように構成されてもよい。一部の実装では、ホストコンピュータ１２は、ソフトウェア命令を逐次的にまたは並列的に処理するように連携して構成された二つ以上のコンピュータであってもよい。
【0114】
ホストコンピュータ１２はネットワーク２０と通信してもよく、それ自体が一つまたは複数のコンピューティングデバイスを含んでもよい。ネットワーク２０は、例えば、プライベートローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、プライベートワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、またはメッシュネットワークであってもよい。
【0115】
ホストコンピュータ１２および各クライアントコンピュータ１４は、コンピュータプロセッサ、メモリ、記憶手段、ネットワーク装置、ならびに入力および／または出力装置および／またはインターフェースのうちの一つまたは複数を含み得る。入力装置は、キーボード、マウスなどを含み得る。出力デバイスは、モニター、スピーカー、プリンターなどを含んでもよい。メモリは、例えば、ＵＶＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＣＤ、ハードドライブ、または本明細書に開示される外科手術計画および実施技法に関連するデータおよび／または他の情報を記憶していてもよい他のコンピュータ可読媒体を含んでもよい。ホストコンピュータ１２および各クライアントコンピュータ１４は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、タブレット、バーチャルマシン、または任意の他のコンピューティングデバイスであってもよい。インターフェースは、ネットワーク２０のその他のシステムおよび／または構成要素との通信を容易にする場合がある。
【0116】
各クライアントコンピュータ１４は、直接的なクライアントインターフェース２２を介してなど直接的に、またはネットワーク２０を通して、のいずれかで、ホストコンピュータ１２と通信するように構成されてもよい。他の実装では、クライアントコンピュータ１４は、ピアツーピアインターフェース２４を介して、相互に直接的に通信するように構成される。
【0117】
各クライアントコンピュータ１４は、撮像装置１６のうちの一つまたは複数に連結されてもよい。各撮像装置１６は、撮像装置１６のスキャンフィールド（例えば、窓）内に存在する患者の解剖学的構造の一つまたは複数の画像２６を捕捉または取得するように構成されてもよい。撮像装置１６は、二次元（２Ｄ）および／または三次元（３Ｄ）グレースケールおよび／またはカラー画像２６を捕捉または取得するように構成されてもよい。患者の一つまたは複数の画像２６を取得するＸ線装置、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置、または磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置などが挙げられるがこれらに限定されない様々な撮像装置１６を利用してもよい。
【0118】
クライアントコンピュータ１４は、様々な外科手術計画ツールに関連するものなどの一つまたは複数のソフトウェアプログラムも実行するように構成されてもよい。各クライアントコンピュータ１４は、外科手術の術前、術中、および／または術後段階の間に、一つまたは複数の外科手術計画３６を作成、編集、実行、改良、および／またはレビューするための計画環境２８にアクセスし、かつこれを局所でおよび／または遠隔で実行するように動作可能であってもよい。計画環境２８は、スタンドアロンのソフトウェアパッケージであってもよく、または別の外科手術ツールの中へと組み込まれてもよい。計画環境２８は、ネットワーク２０を通して、または直接的なクライアントインターフェース２２を直接的に通してのいずれかで、ホストコンピュータ１２と通信するように構成されてもよい。
【0119】
計画環境２８は、患者の解剖学的構造の画像２６を捕捉または取得するために、撮像装置１６のうちの一つまたは複数と相互作用するようにさらに構成されてもよい。計画環境２８は、一つまたは複数のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介して、一つまたは複数の画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および／または外科手術計画３６の表示または可視化を提供してもよい。各画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、外科手術計画３６、ならびに他のデータおよび／または情報は、特定されたデータ構造に従って、一つまたは複数のファイルまたは記録内に記憶されてもよい。
【0120】
計画環境２８は、所望の計画機能を実施するための様々なモジュールを含んでもよい。例えば、下記にさらに考察するように、計画環境２８は、外科手術計画３６に関するデータにアクセス、取得、および／または記憶するためのデータモジュールと、データを表示するための表示モジュール（例えば、一つまたは複数のＧＵＩ内）と、表示モジュールによって表示されるデータを修正するための空間モジュールと、例えば、選択された骨モデルと選択されたインプラントモデルとの間の一つまたは複数の関係を決定するための比較モジュールとを含む。しかしながら、より大きいもしくはより少ない数のモジュールが利用されてもよく、かつ／または開示された機能を提供するためにモジュールのうちの一つまたは複数を組み合わせてもよい。
【0121】
記憶システム１８は、ホストコンピュータ１２および／またはシステム１０の一つまたは複数のクライアントコンピュータ１４などの他のコンピューティングデバイスへと／他のコンピューティングデバイスからデータを記憶する、または別の方法で提供するように動作可能であってもよい。記憶システム１８は、例えば、ネットワーク２０を通してホストコンピュータ１２および／またはクライアントコンピュータ１４と通信するように構成されたストレージエリアネットワークデバイス（ＳＡＮ）であってもよい。システム１０の別個の装置として示されているが、一部の実装では、記憶システム１８は、ホストコンピュータ１２および／またはクライアントコンピュータ１４内に組み込まれてもよく、またはホストコンピュータ１２および／またはクライアントコンピュータ１４へと直接的に連結されてもよい。記憶システム１８は、コンピュータソフトウェア命令、データ、データベースファイル、構成情報などのうちの一つまたは複数を記憶するように構成されてもよい。
【0122】
一部の実装では、システム１０は、ホストコンピュータ１２上でコンピュータソフトウェアを実行するように構成されたクライアントサーバーアーキテクチャであってもよく、これは、クライアントコンピュータ１４上で実行することができるシンクライアントアプリケーションまたはウェブブラウザのいずれかを使用して、クライアントコンピュータ１４によってアクセス可能であってもよい。ホストコンピュータ１２は、コンピュータソフトウェア命令を局所記憶から、または記憶システム１８からメモリへとロードしてもよく、また一つまたは複数のコンピュータプロセッサを使用して、コンピュータソフトウェアを実行してもよい。
【0123】
システム１０は、一つまたは複数のデータベース３８をさらに含んでもよい。データベース３８は、記憶システム１８上などの中央の場所に記憶されてもよい。別の実装では、一つまたは複数のデータベース３８は、ホストコンピュータ１２において記憶されてもよく、かつ／またはクライアントコンピュータ１４のうちの一つまたは複数によって提供される分散型データベースであってもよい。各データベース３８は、一つまたは複数の画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４を相互におよび／またはそれぞれの外科手術計画３６と関連付けるように構成されたリレーショナルデータベースであってもよい。各外科手術計画３６は、それぞれの患者の解剖学的構造と関連付けられてもよい。各画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および外科手術計画３６は、記憶システム１８上の記憶のために、一意の識別子またはデータベースエントリを割り当てられる場合がある。各データベース３８は、画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および外科手術計画３６に対応するデータおよび他の情報を、一つまたは複数のデータベース記録またはエントリに記憶するように構成されてもよく、かつ／または各それぞれの画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および外科手術計画３６に対応する一つまたは複数のファイルをリンクする、または別の方法で関連するように構成されてもよい。データベース３８に記憶された様々なデータは、以前の外科手術事例からのそれぞれの患者の解剖学的構造に対応する場合があり、また性別、年齢、人種、欠陥分類、処置のタイプ、解剖学的構成分類、外科医、施設または組織などの一つまたは複数の所定の分類へと配置されてもよい。
【0124】
各画像２６および骨モデル３０は、撮像装置１６などの一つまたは複数の医療装置またはツールから得たデータおよびその他の情報を含んでもよい。骨モデル３０は、撮像装置１６によって捕捉または別の方法で得られた画像２６から得られた、またはそれらから導出された患者の解剖学的構造に関連する一つまたは複数のデジタル画像および／または座標情報を含んでもよい。
【0125】
各インプラントモデル３２および伝達モデル３４は、所定の設計または計画環境２８によって確立または修正された設計と関連付けられた座標情報を含んでもよい。所定の設計は、一つまたは複数の構成要素に対応する場合がある。計画環境２８は、モデル３０、３２、３４を、二次元（２Ｄ）および／または三次元（３Ｄ）の容積または構築物としてレンダリングするために、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）パッケージなどの一つまたは複数のモデリングパッケージを組み込む、かつ／またはそれらとインターフェース接続し、これは、ＧＵＩのディスプレイスクリーン内の画像２６のうちの一つまたは複数を重ね合わせてもよい。
【0126】
インプラントモデル３２は、様々な形状およびサイズのインプラントおよび構成要素に対応し得る。各インプラントは、ねじ、アンカー、移植片などを含む外科手術部位に配置され得る一つまたは複数の構成要素を含み得る。各インプラントモデル３２は、単一の構成要素に対応し得、または組立品を確立するように構成され得る二つ以上の構成要素を含み得る。各インプラントおよび関連する構成要素は、金属材料および／または非金属材料を含む、様々な材料で形成され得る。各骨モデル３０、インプラントモデル３２、および伝達モデル３４は、２Ｄおよび／または３Ｄの幾何学的形状に対応する場合があり、またＧＵＩ内にワイヤフレーム、メッシュ、および／または固体構築物を生成するために利用されてもよい。
【0127】
各外科手術計画３６は、画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４のうちの一つまたは複数と関連付けられてもよい。外科手術計画３６は、画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４と関連付けられた様々なパラメータを含んでもよい。例えば、外科手術計画３６は、画像２６に捕捉された患者の解剖学的構造と関連付けられた骨密度および骨質に関連するパラメータを含み得る。外科手術計画３６は、選択された骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４の相対的な位置決めおよび座標情報に関連する空間情報を含むパラメータを含み得る。
【0128】
外科手術計画３６は、骨モデル３０に対する一つまたは複数の補正、ならびに本来のおよび／または補正された骨モデル３０に対するインプラントモデル３２および／または伝達モデル３４の位置に関連する情報を定義してもよい。外科手術計画３６は、補正された骨モデル３０に関連する座標情報、および一つまたは複数の所定のデータ構造におけるインプラントモデル３２および／または伝達モデル３４の相対的な位置を含んでもよい。計画環境２８は、自動的に、またはユーザインターフェースとのユーザインタラクションに応答してのいずれかで、様々なモデルに対して一つまたは複数の補正を実装するように構成されてもよい。各骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および／または外科手術計画３６に対する補正は、自動的に、および／またはシステム１０とのユーザインタラクションに応答してのいずれかで、データベース３８のうちの一つまたは複数に記憶されてもよい。
【0129】
一人または複数人の外科医および／または他のスタッフユーザには、クライアントコンピュータ１４を介して、計画環境２８が提示されてもよく、またデータベース３８内に記憶された各画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および外科手術計画３６に同時にアクセスしてもよい。各ユーザは、外科手術計画３６の様々な態様を作成、見る、改良、および／または修正するために、計画環境２８とインタラクトしてもよい。各クライアントコンピュータ１４は、画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および／または外科手術計画３６のローカルインスタンスを記憶するように構成されてもよく、それらは、データベース３８とリアルタイムでまたは定期的に同期されてもよい。計画環境２８は、クライアントコンピュータ１４上で実行されるスタンドアロンソフトウェアパッケージであってもよく、または、例えば、ホストコンピュータ１２上で実行される一つまたは複数のウェブベースのサービスとして提供されてもよい。
【0130】
上述のシステム１０は、外科手術処置を術前に計画するように構成されてもよい。システム１０によって提供される術前計画は、患者の解剖学的構造の仮想モデルを構築すること、仮想モデルを分類すること、仮想モデル内の目印を識別すること、仮想モデル内の仮想インプラントを選択および配向することなどの特徴を含んでもよいが、これらに限定されない。
【0131】
ここで図１を引き続き参照しながら、図２を参照すると、システム１０は、コンピュータ実行可能命令を記憶する能力を有するメモリ４４に連結された少なくとも一つのプロセッサ４２を含むコンピューティングデバイス４０を含んでもよい。コンピューティングデバイス４０は、ホストコンピュータ１２および／またはクライアントコンピュータ１４が挙げられるがこれらに限定されない、本明細書に開示されるコンピューティングデバイスのいずれかの代表と考えられてもよい。プロセッサ４２は、外科手術の術前、術中、および／または術後段階の間に、一つまたは複数の外科手術計画３６ならびに任意の関連付けられた骨モデル３０、インプラントモデル３２、および伝達モデル３４を作成、編集、実行、改良、および／またはレビューするための計画環境２８のうちの一つまたは複数を実行するように構成されてもよい。
【0132】
プロセッサ４２は、特注のまたは市販のプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、または一般的にソフトウェア命令を実行するための任意の装置とすることができる。メモリ４４は、揮発性メモリ要素および／または不揮発性メモリ要素のうちのいずれか一つまたはそれらの組み合わせを含むことができる。プロセッサ４２は、メモリ４４に作動可能に結合され得、他のデバイスまたはデータソースから受信した様々な入力に基づいて、メモリ４４に記憶された一つまたは複数のプログラムを実行するように構成され得る。
【0133】
計画環境２８は、少なくともデータモジュール４６、表示モジュール４８、空間モジュール５０、および比較モジュール５２を含んでもよい。四つのモジュールが示されているが、当然のことながら、より多いまたはより少ない数のモジュールを利用することが可能であり、また／またはさらに、モジュールのうちの一つまたは複数を組み合わせて、開示された機能を提供することが可能である。
【0134】
データモジュール４６は、患者の解剖学的構造、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および／または外科手術計画３６の一つまたは複数の画像２６に対応するデータおよび他の情報を、データベース３８においてアクセスする、読み出す、および／または記憶するように構成されてもよい。データおよび他の情報は、一つまたは複数の記録またはエントリ５４として一つまたは複数のデータベース３８内に記憶されてもよい。一部の実装では、データおよび他の情報は、エントリ５４によって参照される一つまたは複数のオブジェクトまたはメモリ場所を参照することによってアクセス可能な一つまたは複数のファイル内に記憶されてもよい。
【0135】
メモリ４４は、データモジュール４６からの一つまたは複数のコマンドに応答して、一つまたは複数の画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および／または外科手術計画３６のインスタンスにアクセス、ロード、編集、および／または記憶するように構成されてもよい。データモジュール４６は、メモリ４４に、画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および／または外科手術計画３６のローカルインスタンスを記憶させるように構成されてもよく、これは、データベース３８内に記憶されたエントリ５４と同期されてもよい。
【0136】
データモジュール４６は、撮像装置１６などの様々なソースから、患者の解剖学的構造の少なくとも一つまたは複数の画像２６に対応するデータおよび他の情報を受信するように構成されてもよい。データモジュール４６は、撮像装置１６に、画像２６を自動的に、またはユーザインタラクションに応答して、捕捉または取得するようにコマンドするようにさらに構成されてもよい。
【0137】
表示モジュール４８は、画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４のうちの一つまたは複数を含む、少なくとも一つのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）５６に、一つまたは複数の外科手術計画３６に関連するデータおよび他の情報を表示するように構成されてもよい。コンピューティングデバイス４０は、表示装置５８を組み込んでもよく、または表示装置５８へと連結してもよい。表示モジュール４８は、表示装置５８に、ユーザインターフェース５６に情報を表示させるように構成されてもよい。外科医または他のユーザは、患者の解剖学的構造および／または任意の関連付けられた骨モデル３０、インプラントモデル３２、および伝達モデル３４の一つまたは複数の画像２６を見るために、計画環境２８内のユーザインターフェース５６とインタラクトしてもよい。外科医または他のユーザは、一つまたは複数の外科手術計画３６を作成、編集、実行、改良、および／またはレビューするために、計画環境２８を介してユーザインターフェース５６とインタラクトしてもよい。
【0138】
ユーザインターフェース５６は、一つまたは複数の表示窓６０と、表示窓６０内に提示されてもよい一つまたは複数のオブジェクト６２を含んでもよい。表示窓６０は、任意の数の窓を含んでもよく、またオブジェクト６２は、本開示の範囲内の任意の数のオブジェクトを含んでもよい。
【0139】
外科医またはユーザは、オブジェクト６２および／または表示窓６０を含むユーザインターフェース５６とインタラクトして、選択された画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４からの情報を含んでもよい、それぞれの外科手術計画３６の様々な態様を読み出し、表示、編集、記憶などしてもよい。オブジェクト６２は、メニュー、タブ、ボタン、ドロップダウンリスト、方向指標などのグラフィックを含み得る。物体６２は、それぞれの表示窓６０と関連付けられた一つまたは複数のメニュー項目に整理され得る。選択された画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、伝達モデル３４、および／または外科手術計画３６に関する他の情報を含む幾何学的物体は、表示窓６０のうちの一つまたは複数に表示され得る。各伝達モデル３４は、外科手術計画３６の一部として選択されたインプラントを移植するために使用される一つまたは複数の外科手術器具を含み得る。
【0140】
外科医は、外科手術計画３６の様々な態様を指定するために、物体６２と相互作用し得る。例えば、外科医は、例えば関節窩などの関節の一つの部分について外科手術計画３６の態様を表示または特定するために、タブのうちの一つを選択し得、例えば上腕骨などの関節の別の部分について外科手術計画３６の態様を表示または特定するために、タブのうちの別の一つを選択し得る。外科医は、外科手術計画３６の態様を指定する一部として、関節の様々な測定（例えば、線形、角度、組織密度など）をさらに行う。
【0141】
外科医は、骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４の様々な態様をデータベース３８から選択し、指定するために、メニュー項目と相互作用し得る。例えば、表示モジュール４８は、ユーザインターフェース５６とのユーザの相互作用に応答して選択された、患者の解剖学的構造およびインプラントモデル３２のそれぞれの画像２６と共に、一つまたは複数の骨モデル３０を表示するように構成され得る。ユーザは、インプラントのタイプ、切除角度、およびインプラントのサイズを指定するために、表示窓６０内の物体６２のドロップダウンリストと相互作用し得る。切除角度メニューアイテムは、切除平面とさらに関連付けられ得る。
【0142】
ユーザはまた、切除角度を変更（例えば、増大または減少）するために、さまざまなボタンと相互作用し得る。ユーザは、選択されたインプラントモデル３２の構成要素のサイズを変更（例えば、増大または減少）するために、選択されたインプラントモデル３２に隣接するボタンと相互作用し得る。ボタンは、表示窓６０上に重ね合わせられ得、または表示窓６０に隣接して配置され得る。
【0143】
ユーザはさらに、一つの表示窓６０内で、選択されたインプラントモデル３２の一部分を異なる方向（例えば、上、下、左、右）に移動させるために、方向指標と相互作用し得る。外科医は、例えば、マウスまたは他の入力装置を利用して、選択されたインプラントモデル３２を、表示窓６０の所望の位置にドラッグ、またはそれ以外の方法で移動させ得る。外科医は、選択されたインプラントモデル３２の構成要素のタイプおよび／またはサイズを指定するために、ドロップダウンリストのうちの一つと相互作用し得る。
【0144】
表示モジュール４８は、表示窓６０のうちの一つまたは複数内の画像２６のうちの一つまたは複数にわたって、骨モデル３０、インプラントモデル３２、および伝達モデル３４のうちの一つまたは複数を重ね合わせるように構成され得る。インプラントモデル３２は、組立品を確立する一つまたは複数の構成要素を含み得る。インプラントモデル３２の少なくとも一部分は、骨モデル３０のある容積の選択された一つに少なくとも部分的に受容されるように構成され得る。一部の実装では、インプラントモデル３２は、対向する骨またはインプラントの関節面と嵌合するように寸法設定された関節面を有し得る。
【0145】
表示窓６０は、画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４を様々な配向で表示するように構成され得る。表示モジュール４８は、一部の表示窓６０に、選択された骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４の二次元（２Ｄ）表示を表示するように構成され得、例えば、別の表示窓６０に、選択された骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４の３Ｄ表示を表示するように構成され得る。外科医は、選択された骨モデル３０、選択されたインプラントモデル３２、および／または選択された伝達モデル３４を、２Ｄ空間および／または３Ｄ空間内で移動させるために（例えば、上、下、左、右、回転など）、ユーザインターフェース５６と相互作用し得る。様々な表示窓６０に２Ｄおよび／または３Ｄ表現を表示するための他の実装は、本開示の範囲内でさらに企図される。
【0146】
表示モジュール４８はさらに、選択された画像２６、骨モデル３０、インプラントモデル３２、および／または伝達モデル３４が、ユーザインターフェース５６とのユーザの相互作用に応答して、表示窓６０のうちの一つまたは複数に選択的に表示され得、非表示にされ得る（例えば、トグルされる）ように構成され得、これにより、外科医に、外科手術計画３６の態様を検討する際に、改善された柔軟性が提供され得る。例えば、外科医は、選択されたインプラントモデル３２の構成要素を表示窓６０のうちの一つに選択的に表示および非表示にするために、物体６２のドロップダウンリストと相互作用し得る。
【0147】
選択された骨モデル３０は、本明細書に開示される例示的な関節のいずれかを含む、関節に関連する骨に対応し得る。表示モジュール４８は、選択された骨モデル３０および選択されたインプラントモデル３２の断面図を、例えば表示窓６０のうちの一つまたは複数に表示するように構成されてもよい。骨モデル３０の断面図は、患者の解剖学的構造の関連付けられた画像２６と共に提示または表示され得る。
【0148】
空間モジュール５０は、選択された骨モデル３０に沿って一つまたは複数の切除面を確立するように構成され得る。ある容積の選択されたインプラントモデル３２は、切除面に沿って選択されたある容積の骨モデル３０で少なくとも部分的に受容され得る。切除面は、切除角度によって画定され得る。
【0149】
空間モジュール５０はさらに、表示モジュール４８に、選択された骨モデル３０の切除された部分を、切除面の対向する側面上の骨モデル３０の残りの部分とは異なる様式で、表示窓６０のうちの一つに表示するように構成され得る。例えば、骨モデル３０の切除された部分は、患者の解剖学的構造の２６のそれぞれの部分が示されるように、表示窓６０の表示から非表示にされ得る。他の実装例では、選択された骨モデル３０の切除部分は、比較的暗い影で表示され得る。空間モジュール５０は、例えば、骨モデル３０の座標を、切除面の位置と比較することによって、切除部分を決定し得る。ユーザは、選択された骨モデル３０のある容積の以前の状態および修正された（例えば、切除された）状態を切り替えるために、物体６２の一つまたは複数のボタンと相互作用し得る。
【0150】
計画環境２８はさらに、表示窓６０のうちの一つの変化が、他の窓６０の各々と同期されるように、構成され得る。該切り替えは、ユーザの相互作用に応答して、表示窓６０間で自動的におよび／または手動で同期され得る。
【0151】
外科医は、それぞれの関節の機能を回復させるために、外科手術部位を作成し、一つまたは複数のインプラントを骨または他の組織に固定することを含む、各外科手術計画３６を実施するために、様々な器具および装置を利用し得る。伝達モデル３４の各々は、それぞれの外科手術器具もしくは装置（例えば、伝達ガイドなど）、またはそれぞれのインプラントモデル３２と関連付けられ得る。
【0152】
外科手術計画３６は、様々な器具、装置、および／またはインプラントを位置決めおよび配向するために、組織内に固定されるように寸法設定されたガイドピン（例えば、ガイドワイヤまたはＫｉｒｓｃｈｎｅｒワイヤ）などの一つまたは複数の位置決め物体と関連付けられ得る。表示モジュール４８は、仮想位置および仮想軸を表示窓６０のうちの一つまたは複数に表示するように構成され得る。仮想位置は、（画像２６によって表されるように）患者の解剖学的構造に対する位置決め物体の指定された位置と関連付けられ得る。仮想軸は、仮想位置を通って延在し得、患者の解剖学的構造に対する位置決め物体の指定された配向と関連付けられ得る。空間モジュール５０は、骨モデル３０および関連する患者の解剖学的構造に対するそれぞれのインプラントモデル３２の配置に応答して、仮想位置および／または仮想軸を設定するように構成され得る。仮想位置および／または仮想軸は、選択された骨モデル３０に対する選択されたインプラントモデル３２の位置および配向に基づいて、ならびに／またはユーザインターフェース５６とのユーザインタラクションに応答して、自動的に設定および／または調整されてもよい。
【0153】
空間モジュール５０はさらに、患者の解剖学的構造と関連付けられた一つまたは複数の衝突点または接触点を決定するように構成され得る。接触点は、骨モデル３０および／または患者の解剖学的構造の他の部分に沿った一つまたは複数の目印または他の表面機構と関連付けられ得る。各接触点は、関節の関節面または非関節面に沿って確立され得る。空間モジュール５０は、仮想位置、仮想軸、および／または患者の解剖学的構造に対するそれぞれのインプラントモデル３２の位置および配向に基づいて、接触点を設定するように構成され得る。空間モジュール５０は、表示モジュール４８に、接触点を表示窓６０のうちの一つまたは複数に表示させるように構成され得る。一部の実装では、接触点は、インプラントモデル３２の位置に基づいて、および／またはユーザインターフェース５６とのユーザの相互作用に応答して、自動的に設定および／または調整され得る。仮想位置、仮想軸、および／または接触点は、データベース３８内の一つまたは複数のエントリ５４に記憶され得、それぞれの外科手術計画３６と関連付けられ得る。
【0154】
比較モジュール５２は、外科手術計画３６の実施に関連付けられた一つまたは複数のパラメータを生成または設定するように構成されてもよい。パラメータは、それぞれの伝達モデル３４と関連付けられた一つまたは複数の設定または寸法を含み得る。パラメータは、仮想位置、仮想軸、および／または接触点に基づいてもよい。比較モジュール５２は、患者の解剖学的構造、骨モデル３０、インプラントモデル３２、仮想位置、仮想軸、および／または接触点ＣＰに対して、それぞれの伝達モデル３４と関連付けられた一つまたは複数の設定または寸法を決定するように構成され得る。該寸法および設定は、利用され得、各々それぞれの伝達モデル３４の物理的インスタンスを形成する。設定は、利用され得、インプラントモデル３２および／または骨モデル３０に対する各々それぞれの伝達モデル３４の位置および配向を指定する。設定は、利用され得、一つまたは複数の伝達部材（例えば、物体）および伝達モデル３４と関連付けられた関連する器具または装置を構成する。比較モジュール５２は、伝達モデル３４が、それぞれのインプラントモデル３２に結合される場合、取付位置で骨モデル３０または患者の解剖学的構造において、またはそれに沿って、一つまたは複数の所定の位置に接触するように、設定および／または寸法を生成するように構成され得る。所定の位置は、接触点のうちの一つまたは複数を含み得る。設定および寸法は、ユーザインターフェース５６または出力ファイル内の一つまたは複数の画像を含む、様々な技術を利用して通信され得る。設定および／または寸法は、伝達モデル３４と関連付けられたデータベース３８内の一つまたは複数のエントリ５４に記憶され得る。
【0155】
ユーザは、伝達モデル３４をデータベース３８から選択するために、表示窓６０のうちの一つと関連付けられた物体６２のリストと相互作用し得る。表示モジュール４８は、様々な位置および配向で、選択された伝達モデル３４を、表示窓６０内に表示するように構成され得る。空間モジュール５０は、仮想位置、仮想軸、および／または接触点に従って、選択された伝達モデル３４の初期位置を設定するように構成され得る。
【0156】
ユーザは、選択された伝達モデル３４の位置および／または配向を設定または調整するために、ユーザインターフェース５６と相互作用し得る。ユーザは、選択された伝達モデル３４および／または仮想位置を表示窓６０の異なる方向（例えば、上、下、左、右）に移動させるために、物体６２の方向指標と相互作用し得る。外科医は、例えば、マウスまたは他の入力装置を利用して、選択された伝達モデル３４および／または仮想位置を、表示窓６０の所望の位置にドラッグ、またはそれ以外の方法で移動させ得る。ユーザは、選択された骨モデル３０および／またはインプラントモデル３２に対する仮想軸の周りの伝達モデル３４の位置および／または配向を調整するために、物体の回転指標と相互作用し得る。ユーザは、選択された骨モデル３０および／またはインプラントモデル３２に対する仮想位置で、選択された伝達モデル３４および関連する仮想軸の配向を調整するために、物体６２の傾斜指標と相互作用し得る。ユーザは、他のボタンおよび／または方向指標と相互作用して、伝達モデル３４を関節接合またはその他の方法で移動させてもよい。伝達モデル３４は、関節接合され得、それ以外の方法で独立してまたは同期的に移動され得、これは、ユーザの相互作用に応答して手動で、および／または骨モデル３０および／またはインプラントモデル３２に対して伝達モデル３４を配置するのに自動的に応答して、発生し得る。伝達モデル３４の移動により、それぞれの接触点が自動的に調整され得る。
【0157】
様々な伝達部材は、計画環境２８で利用され得、外科手術計画３６を実施する。各伝達部材は、それぞれの伝達モデル３４と関連付けられ得る。伝達部材は、インプラントを外科手術部位に固定、またはそれ以外の方法で固着する前に、それぞれのインプラントの位置および配向を設定するために、伝達ガイド、インプラント、および／または組立品に組み込まれ得る。
【0158】
ここで図２を引き続き参照しながら図３を参照すると、コンピューティングデバイス４０は、外科手術計画３６を確立および実施するために、その上に記憶された様々なデータベース３８とアクセスするために、ネットワーク２０を通して記憶システム１８とインターフェース接続してもよい。
【0159】
記憶システム１８のデータベース３８としては、患者プロファイルデータベース６４、外科医プロファイルデータベース６５、外科手術転帰データベース６６、可動域データベース６８、および解剖学的構成分類データベース７０が挙げられてもよい。本開示の範囲内で、追加的なデータベースを記憶システム１８上に記憶し、かつそこからアクセスすることが可能である。さらに、別個のデータベースとして示されているが、データベースのうちの一つまたは複数を一緒に組み合わせるか、またはリンクすることができる。例えば、解剖学的構成分類データベース７０は、外科手術転帰データベース６６、可動域データベース６８、または両方と組み合わせられる、またはリンクすることが可能である。
【0160】
患者プロファイルデータベース６４は、システム１０に関連付けられた一つまたは複数の現在の患者に関連する、インデックス付けされ、かつ記憶された記録またはエントリの一部である情報を含んでもよい。患者プロファイルデータベース６４上に記憶された情報は、性別、年齢、人種、身長、体重、欠陥の範疇、処置のタイプ、外科医、施設または組織、主要関節、日常生活の行為／ライフスタイルの目標プロファイル（例えば、外転、内転、外旋、内旋、伸展、屈曲、６０°の外転と組み合わせた外旋、６０°の外転を有する内旋、に対する所望の術後可動域など）、現在の外科手術計画情報などを、患者ごとに含んでもよい。患者プロファイルデータベース６４はさらに、所与の患者用の画像２６を保存またはこれらにリンクしてもよい。
【0161】
外科医プロファイルデータベース６５は、システム１０に関連付けられた一つまたは複数の外科医ユーザに関連する、インデックス付けされ、かつ記憶された記録またはエントリの一部である情報を含んでもよい。外科医プロファイルデータベース６５上に記憶された情報は、外科医の名前、施設または組織、システム１０を使用して外科医によって計画された以前の外科手術のタイプに関する履歴データ、外科医の術前外科手術計画に含まれるインプラントのタイプに関するデータ、外科医の以前の外科手術で利用された実際のインプラントに関するデータなどを含んでもよい。一部の実装では、外科医プロファイルデータベース６５は、外科医プロファイルデータベース６５からの各外科医を、患者プロファイルデータベース６４に列挙されたその外科医の患者にリンクするために、患者プロファイルデータベース６４とインターフェース接続してもよい。
【0162】
外科手術転帰データベース６６は、システム１０に関連付けられた一つまたは複数の以前の患者に関連する、インデックス付けされ、かつ記憶された記録またはエントリの一部である情報を含んでもよい。外科手術転帰データベース６６は、各外科手術を実施した後、および以前の患者の経過を示すための毎回の追跡通院時に、外科医および／または他のスタッフユーザによってロギングされた情報に基づいて作成されてもよい。外科手術転帰データベース６６上に記憶された情報は、性別、年齢、人種、身長、体重、欠陥の範疇、処置のタイプ、使用された特定のインプラント、外科医、施設または組織、主要関節、視覚的なアナログ疼痛スコア、ＡＳＥＳスコア、達成された日常生活の行為／ライフスタイルのプロファイル（例えば、外転、内転、外旋、内旋、伸展、屈曲、６０°の外転と組み合わせた外旋、６０°の外転を有する内旋、に対する所望の達成された術後可動域など）、外科手術計画情報などを、以前の患者ごとに含んでもよい。外科手術転帰データベース６６は、各以前の患者について、術前および術後の画像２６を追加的に記憶してもよく、またはそれらとリンクしてもよい。
【0163】
可動域データベース６８は、システム１０に関連付けられた一つまたは複数の現在および以前の患者に関連する、インデックス付けされ、かつ記憶された記録またはエントリの一部である情報を含んでもよい。可動域データベース６８は、各外科手術計画３６に対してコンピューティングデバイス４０によって実施された可動域シミュレーションに由来する可動域データの範囲を記憶する場合がある。可動域データは、シミュレーションした関節の動き（例えば、外転／内転、屈曲／伸展、内旋／外旋など）、様々なインプラント位置に対する特定された接触点または衝突点、様々なインプラント位置に対する角度弧および衝突モード（例えば、インプラントとインプラントとの間、インプラントと骨との間、骨と骨との間など）、様々なインプラント位置に対する複数の増分およびオフセット方向でのインプラントの調整された回転中心などに関連する情報を含んでもよい。
【0164】
解剖学的構成分類データベース７０は、一つまたは複数の意図された外科手術（例えば、総肩、リバース型人工肩関節置換術など）について、代表的な患者集団内の解剖学的差異および解剖学的差異内の解剖学的分散を特徴付ける、複数の解剖学的構成分類を記憶してもよい。一部の実装では、代表的な患者集団は、意図された外科手術をすでに受けた複数の以前の患者に関連付けられた、外科手術転帰データベース６６および／または任意の他の撮像源に記憶された以前の患者からの画像などの画像データを分析することによって導出されてもよい。複数の解剖学的構成分類の各々は、代表的な患者集団の骨または関節の解剖学的構成の数値的な分類である。
【0165】
引き続き図１～図３を参照しながら、ここで図４を参照すると、コンピューティングデバイス４０は、解剖学的構成分類データベース７０を作成するための統計形状モデラー７２とインターフェースしてもよい。統計形状モデラー７２は、コンピューティングデバイス４０のメモリ４４または記憶システム１８内に記憶され、そしてプロセッサ４２によって実行されてもよいソフトウェアパッケージであってもよい。
【0166】
統計形状モデラー７２は、対象となる骨または関節に関連付けられた画像データ７４の複数のセットを受信してもよい。一部の実装では、画像データのセット７４は、画像データの数万のセットから構成される。画像データ７４の各セットは、対象となる骨または関節についての代表的な患者集団の以前の患者に特異的であり、また所与のタイプの外科手術に関連する、２Ｄおよび／または３Ｄ解剖学的画像を含んでもよい。統計形状モデラー７２は、統計形状モデル７５を構築するために、画像データの複数のセット７４を分析してもよい。
【0167】
入力として、統計形状モデラー７２は、画像データの複数のセット７４を分析するために使用される複数の所定のモード７６を受信してもよい。モード７６の各々は、統計形状モデル７５に関連付けられた骨または関節内の解剖学的差異を特徴付けるように構成された記述子である。統計形状モデラー７２に提供されてもよい例示的なモード７６は、関節窩のサイズ、肩甲骨のサイズ、傾斜の量、バージョン数、関節窩および矢状頸部の長さの予測される量、肩甲頸部に対する関節窩の角度、重要な肩の角度、肩峰および／または烏口骨の予測、上腕骨頭のサイズ、上腕骨頭の内反／外反、大腿骨および／または脛骨の内反／外反、大腿骨および／または脛骨の内旋／外旋、肩甲下筋、三角筋、および／または棘上筋の完全性、ＭＬ幅およびＡＰ幅、顆頭間ノッチ深さ、脛骨傾斜、膝のＱ角度、ＡＣＬ／ＰＣＬ安定性、ＭＣＬ／ＬＣＬ安定性、屈曲量、伸展の量、関節を包囲する軟組織の質および量、膝蓋骨追跡角度、骨密度、骨質亜脱臼率、解剖学的目印、関節腔、術前可動域、前述のものの任意の組み合わせなどが挙げられる場合があるが、これらに限定されない。
【0168】
一部の実装では、統計形状モデル７５を特徴付けるために、少なくとも七つの異なるモードが統計形状モデラー７２によって利用されてもよい。しかしながら、本開示の範囲内で、より大きい数またはより小さい数のモードが提供されてもよい。
【0169】
一部の実装では、モード７６は事前に定義されなくてもよい。むしろ、統計形状モデラー７２は、人工知能（例えば、ニューラルネットワーク）または機械学習を利用して、統計形状モデル７５内でモデル化される骨または関節に最も良好に関連するモードを推定するようにプログラムされてもよい。
【0170】
別の入力として、統計形状モデラー７２は、画像データの複数のセット７４を分析するために使用される複数の所定の標準偏差７８を受信してもよい。各標準偏差７８は、複数の所定のモード７６の各々内に含有される解剖学的分散（例えば、特徴間の距離、特徴の配向、相対的特徴など）を代表してもよい。標準偏差７８は、統計形状モデル７５内で表わされる代表的な患者集団のパーセンタイルカバレッジを検証するために使用されてもよい。一部の実装では、少なくとも七つの異なる偏差の標準（例えば、－３、－２、－１、０、１、２、および３）が、統計形状モデラー７２によって利用されて、統計形状モデル７５内に記述される解剖学的構造内に含有されるすべての解剖学的分散をさらに特徴付けてもよい。しかしながら、本開示の範囲内で、より大きい数またはより小さい数の標準偏差を利用することが可能である。
【0171】
統計形状モデラー７２は、プロセッサ４２からのコマンドに応答して、複数の標準偏差７８を複数の所定のモード７６と組み合わせて、統計形状モデル７５内に表される患者集団全体の解剖学的構成を分類するために、統計形状モデル７５に関連付けられた骨または関節へと複数の解剖学的構成分類８０Ｎを割り当ててもよく、式中Ｎは、任意の数である。次いで、各解剖学的構成分類８０Ｎは、記憶システム１８の解剖学的構成分類データベース７０に保存されてもよい。
【0172】
図５は、統計形状モデル７５に由来する特定の骨モデル８２へと割り当てられた、例示的な解剖学的構成分類８０を図示する。一実施形態では、骨モデル８２は、肩関節の肩甲骨の３Ｄモデルである。しかしながら、他の骨および関節を、同様の様式で分類することも可能である。
【0173】
図４の統計形状モデラー７２は、統計形状モデル７５に関連付けられたその他の類似の骨／関節と比較して、骨モデル８２において任意の解剖学的差異を特徴付けるために、複数のモード７６１～７６７の各々に関して骨モデル８２を分析してもよい。当然のことながら、より大きい数またはより小さい数のモードが可能である。
【0174】
統計形状モデラー７２は、複数の標準偏差７８１～７８７に対してモードの各々を分析することによって、複数の所定のモード７６１～７６７の各々内に含有される任意の解剖学的分散をさらに特徴付ける場合がある。当然のことながら、より大きい数またはより小さい数の偏差の標準が可能である。
【0175】
図５に示す実装では、骨モデル８２は、その解剖学的構成分類８０として数値０２１３１２０を割り当てられている。この数値は、第一のモード７６１内の０の偏差の標準、第二のモード７６２内の２の偏差の標準、第三のモード７６３内の１の偏差の標準、第四のモード７６４内の３の偏差の標準、第五のモード７６５内の１の偏差の標準、第六のモード７６６内の２の偏差の標準、および第七のモード７６７内の０の偏差の標準を表す。解剖学的構成分類８０は、骨モデル８２に関連付けられた解剖学的構造を記述するための固有の数値的な識別子である。
【0176】
図６は、図１～図５を引き続き参照しながら、上述の解剖学的構成分類データベース７０を作成するための方法８４を概略的に図示する。方法８４は、外科手術計画処置の一部として実施され得る。以下に列挙されるよりも少ないまたはそれに追加の工程は、本開示の範囲内で実施され得、列挙される工程の順序は、本開示を限定することを意図しない。システム１０は、その関連付けられたコンピューティングデバイスおよびモジュールのうちのいずれかを介して、方法８４の工程の各々を実行するように構成されてもよい。例示的な実装では、ホストコンピュータ１２のコンピューティングデバイス４０は、方法８４を実行するようにプログラムされてもよい。しかしながら、本開示の範囲内で他の実装がさらに企図される。
【0177】
意図される手術に関連する病理学的解剖学的構造を有する患者集団を表す統計形状モデル７５は、工程８６で構築され得る。複数のモード７６は、工程８８で統計形状モデル７５内で識別され得る。モード７６は、統計形状モデル７５内の解剖学的差異を特徴付け得る。
【0178】
次に、工程９０で、モード７６の各々内に含まれる解剖学的分散の複数の標準偏差７８が確立され得る。標準偏差７８は、統計形状モデル７５と関連付けられた代表的な患者集団のパーセンタイルカバレッジを検証するために使用されてもよい。
【0179】
標準偏差７８は、モード７６と組み合わせて、工程９２で複数の固有の解剖学的構成分類８０を作成してもよい。工程９４で、解剖学的構成分類８０は、解剖学的構成分類データベース７０を形成するために統合され得る。したがって、解剖学的構成分類データベース７０は、インプラント機能に影響を与え得る代表的な患者集団内の大きな分散を表し得る。
【0180】
方法８４のさらなる部分として、適切なサイズのインプラントモデル３２が選択され、工程９６で複数の解剖学的構成分類８０の各々と関連付けられた骨または関節に対するデフォルトの開始位置および配向に位置付けられてもよい。したがって、インプラントモデル３２のデフォルトの開始位置および配向はまた、工程９７で、解剖学的構成分類データベース７０の一部として解剖学的構成分類８０にリンクされ、記憶され得る。
【0181】
一旦構築されると、解剖学的構成分類データベース７０は、外科手術計画を強化するために、システム１０内に実装されるか、またはシステムによって実行される追加の特徴、プロセス、および／または能力を可能にし得る。こうした特徴の例示的な実装を以下に詳述する。
【0182】
図７は、例えば、解剖学的構成分類データベース７０内に含まれる情報を用いて、可動域データベース６８を拡張するための方法９８を図示する。方法９８は、外科手術計画処置の一部として実施され得る。以下に列挙されるよりも少ないまたはそれに追加の工程は、本開示の範囲内で実施され得、列挙される工程の順序は、本開示を限定することを意図しない。システム１０は、その関連付けられたコンピューティングデバイスおよびモジュールのうちのいずれかを介して、方法９８の工程の各々を実行するように構成されてもよい。例示的な実装では、ホストコンピュータ１２のコンピューティングデバイス４０は、方法９８を実行するようにプログラムされてもよい。しかしながら、本開示の範囲内で他の実装がさらに企図される。
【0183】
第一に、工程１００で、解剖学的構成分類データベース７０に記憶された各解剖学的構成分類８０に対して、一つまたは複数の動作シミュレーションが実施され得る。動作シミュレーションは、コンピューティングデバイス４０のメモリ４４または記憶システム１８に記憶されたソフトウェアパッケージであってもよく、プロセッサ４２によって実行されてもよい、可動域モデラー１０１内で実施されてもよい（例えば、図８を参照）。可動域モデラー１０１は、動作シミュレーションを実施するときに、解剖学的構成分類データベース７０からの入力として、解剖学的構成分類８０の各々（ならびにデフォルトのインプラント開始位置および配向を含む、各関連する骨モデル３０およびインプラントモデル３２）を受信し得る。
【0184】
工程１００で実際に実施される可動域シミュレーションは、他の基準の中でも特に、分析される骨または関節のタイプに依存する。方法９８の工程１００の一部としてシミュレーションされ得る動作のタイプの例としては、以下に限定されないが、外転／内転、屈曲／伸展、内旋／外旋などが挙げられる。
【0185】
接触点または衝突点は、各解剖学的構成分類８０上で実施される各可動域シミュレーションに対する可動域終点を識別するために、工程１０２で識別され得る。各接触点に対する角度弧および衝突モード（例えば、インプラント対インプラント、インプラント対骨、骨対骨など）は、工程１０４で記録され得る。
【0186】
各解剖学的構成分類８０について骨モデル３０内に位置付けられたインプラントモデル３２の回転の中心は、工程１０６で調整され得る。一部の実装では、この工程は、インプラントモデル３２の異なる位置をシミュレーションするために、各インプラントモデル３２を、それぞれの骨モデル３０に対して少なくとも三つのオフセット方向（例えば、中間、内側、および後方）に調整することを含み得る。
【0187】
工程１０８で、各解剖学的構成分類８０に対するインプラントモデル３２の回転の中心は、調整された位置に関連付けられた角度弧および衝突モードを記録するために、それぞれの骨モデル３０に対して複数の増分で調整され得る。次いで、工程１００～１０８で実施されるシミュレーションから導出されるすべての可動域データは、工程１１０で可動域データベース６８内に保存され得る。
【0188】
図９は、システム１０を使用するそれぞれの患者のための整形外科処置を計画するための方法１１２を概略的に図示する。方法１１２は、患者のための外科手術計画を準備するための外科手術計画手順の一部として、実施されてもよい。以下に列挙されるよりも少ないまたはそれに追加の工程は、本開示の範囲内で実施され得、列挙される工程の順序は、本開示を限定することを意図しない。システム１０は、その関連付けられたコンピューティングデバイスおよびモジュールのうちのいずれかを介して、方法１１２の工程の各々を実行するように構成されてもよい。例示的な実装では、クライアントコンピュータ１４のうちの一つまたは複数のコンピューティングデバイス４０は、方法１１２を実行するようにプログラムされてもよい。しかしながら、本開示の範囲内で他の実装がさらに企図される。
【0189】
患者の対象の骨または関節の画像データは、工程１１４で受信され得る。画像データは、撮像装置１６から直接受信されてもよく、または患者プロファイルデータベース６４から患者に関連付けられた記録または入力にアクセスすることによって取得されてもよい。
【0190】
対象の骨または関節の３Ｄモデルは、工程１１６で生成され得る。コンピューティングデバイス４０の計画環境２８は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）パッケージなどの一つまたは複数のモデリングパッケージを組み込み、および／またはインターフェースして、対象の骨または関節の３Ｄモデルをレンダリングしてもよい。
【0191】
次に、工程１１８で、コンピューティングデバイス４０は、解剖学的構成分類データベース７０にクエリして、類似の解剖学的構成分類を有するその中に格納された骨モデルを見つけ得る。次いで、３Ｄモデルによって包含される解剖学的構造に最も近い解剖学的構成分類は、工程１２０で３Ｄモデルに割り当てられ、工程１２２でコンピューティングデバイス４０の可動域ユーザインターフェース上に表示され得る。解剖学的構成分類を表示することの一部として、信頼レベルインジケータは、割り当てられた解剖学的構成分類と分析される解剖学的構造との間の類似性を視覚的に示すために、可動域ユーザインターフェース内で表示され得る。信頼レベルインジケータは、パーセンテージまたは任意の他の視覚的インジケータとして表示されてもよい。
【0192】
可動域データベース６８は、工程１２４でクエリされて、割り当てられた解剖学的構成分類に関連する可動域データを取得し得る。角度弧および衝突モードなどの情報を含む、割り当てられた解剖学的構成分類に関連付けられた可動域データは、工程１２６で可動域ユーザインターフェース上に表示され得る。
【0193】
工程１２８で、外科医またはシステム１０の他のスタッフユーザは、患者の望ましい日常生活行為の目標を選択するようにクエリを行ってもよい。インプラントモデルの位置決めは、工程１３０で選択された日常生活動作に基づいて、骨モデルに対して自動的に調整され得る。次に、システム１０は、工程１３２で選択された日常生活動作を満たすために、推奨されるインプラントのサイズ／タイプならびに位置および配向を出力し得る。
【0194】
外科医は、工程１３４で、自身の臨床的判断に従って、推奨されるインプラントタイプ、位置決め、および／または配向を修正するように促され得る。方法１１２は、外科手術計画の外科医の承認の受信に応答して、工程１３６で終了し得る。この工程の一部として、ＲＯＭデータベース６８に記憶されたシミュレーションされた可動域と、外科医の計画された位置および配向によって達成される可動域との比較が、グラフィカルユーザインターフェース内でユーザに提示され得る。この工程は、類似の解剖学的構成分類を有する以前の患者に関連付けられた過去の外科手術転帰データに基づいて、提案された変更が有し得る任意の潜在的な影響を、グラフィカルユーザインターフェース内で外科医に通知することをさらに含んでもよい。
【0195】
図１０は、上で論じた方法１１２の間に提供され得る、例示的な可動域ユーザインターフェース１０５を図示する。可動域ユーザインターフェース１０５は、例えば、計画環境２８内に提示され得る。
【0196】
可動域ユーザインターフェース１０５は、可動域ダッシュボード１０７、表示窓１０９、および制御パネル１１１を含み得る。可動域ダッシュボード１０７は、様々な可動域データをユーザに提示し得る。可動域ダッシュボード１０７は、患者に対する基礎的な関節動作の期待に関連する複数の選択可能なボタン１１３を含み得る。ボタン１１３によって表され得る基礎的な関節動作の期待は、これらに限定されないが、外転、内転、外旋、内旋、伸展、屈曲、６０°の外転と組み合わせた外旋、および６０°の外転と組み合わせた内旋のための所望の術後の可動域を含み得る。
【0197】
可動域ダッシュボード１０７は、基礎的な関節動作の期待のそれぞれに対する可動域データを図示するための棒グラフ１１５をさらに含み得る。例えば、棒グラフ１１５は、外科手術計画が作成される患者の解剖学的構造に最も近い一つまたは複数のＡＭＣに対して、選択された基礎的な関節動作の期待に対して達成される可動域の視覚的表示を提供し得る。
【0198】
表示窓１０９は、３Ｄ窓１１７および複数の２Ｄ窓１１９を含み得る。患者の解剖学的構造の仮想骨モデル１２１は、３Ｄ窓１１７および２Ｄ窓１１９内に表示され得る。所望の関節動作の期待を達成するために必要な仮想ガイドピン１２３および仮想インプラント１２５の両方の位置付けは、仮想骨モデル１２１に対して表示されて、計画されている外科手術にどのようにアプローチするのが最適かの情報をユーザに提供し得る。
【0199】
表示窓１０９は、制御パネル１１１を使用して操作され得る。例えば、制御パネル１１１は、仮想骨モデル１２１に対する仮想ガイドピン１２３および／または仮想インプラント１２５の位置付けなど、ユーザが様々な設定を修正することを可能にする、複数のトグル、ボタン、スライダーなどを備え得る。一実施形態では、裏側シート量１２７および色分けされた裏側シートマップ１２９は、表示窓１０９上に提供され、仮想骨モデル１２１に対する仮想ガイドピン１２３および仮想インプラント１２５の仮想位置に対して調整が行われると自動的に更新されてもよい。表示窓１０９に提示される情報はまた、ボタン１１３の各々を通してユーザページとして自動的に更新され得る。
【0200】
図１１は、システム１０を使用するそれぞれの患者のための整形外科処置を計画するための別の方法１３８を概略的に図示する。方法１３８は、患者のための外科手術計画を準備するための外科手術計画手順の一部として、実施されてもよい。以下に列挙されるよりも少ないまたはそれに追加の工程は、本開示の範囲内で実施され得、列挙される工程の順序は、本開示を限定することを意図しない。システム１０は、その関連付けられたコンピューティングデバイスおよびモジュールのうちのいずれかを介して、方法１３８の工程の各々を実行するように構成されてもよい。例示的な実装では、クライアントコンピュータ１４のうちの一つまたは複数のコンピューティングデバイス４０は、方法１３８を実行するようにプログラムされてもよい。しかしながら、本開示の範囲内で他の実装がさらに企図される。
【0201】
患者の対象の骨または関節の画像データは、工程１４０で受信され得る。画像データは、撮像装置１６から直接受信されてもよく、または患者プロファイルデータベース６４から患者に関連付けられた記録または入力にアクセスすることによって取得されてもよい。
【0202】
対象の骨または関節の３Ｄモデルは、工程１４２で生成され得る。コンピューティングデバイス４０の計画環境２８は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）パッケージなどの一つまたは複数のモデリングパッケージを組み込み、および／またはインターフェースして、対象の骨または関節の３Ｄモデルをレンダリングしてもよい。
【0203】
次に、工程１４４で、コンピューティングデバイス４０は、解剖学的構成分類データベース７０にクエリして、患者の骨または関節の解剖学的構成分類と類似した解剖学的構成分類を有する、その中に格納された骨モデルを見つけ得る。次いで、３Ｄモデルによって包含される解剖学的構造に最も近い解剖学的構成分類は、工程１４６で３Ｄモデルに割り当てられ、工程１４８でコンピューティングデバイス４０の外科手術転帰ユーザインターフェース上に表示され得る。解剖学的構成分類を表示することの一部として、信頼レベルインジケータは、割り当てられた解剖学的構成分類と分析される解剖学的構造との間の類似性を視覚的に示すために、グラフィカルユーザインターフェース内で表示され得る。信頼レベルインジケータは、パーセンテージまたは任意の他の視覚的インジケータとして表示されてもよい。
【0204】
外科手術転帰データベース６６は、工程１５０でクエリされて、割り当てられた解剖学的構成分類に最も関連する外科手術転帰データを取得し得る。割り当てられた解剖学的構成分類に関連付けられた外科手術転帰データは、工程１５２で外科手術転帰ユーザインターフェース上に表示され得る。ユーザに表示される外科手術転帰データは、例えば、ユーザが計画された処置タイプを変更するときなど、ユーザプロンプトに応答して自動的に更新され得る。
【0205】
一実施形態では、外科手術転帰データベース６６は、患者の解剖学的構造に関連付けられた骨の推定平均骨密度に匹敵する平均骨密度を有する患者が関与する以前の外科手術を見つけるようにクエリされ得る。この比較は、例えば、研究中の骨の平均骨密度と両立しない特定の外科手術インプラントを推奨するために使用することができる。
【0206】
次に、工程１５４で、同等の解剖学的構成分類のための外科手術転帰データベース６６からのデータ、および患者を手術するための外科手術計画に関連付けられた複数の変数を利用して、一つまたは複数の生存予測インデックスを決定し得る。変数は、外科手術インプラントタイプ、外科手術インプラントサイズ、外科手術インプラント配向、外科手術処置タイプ、外科手術インプラント裏側シート構成、締結具配向、またはそれらの任意の組み合わせなどの因子を含み得る。変数は、外科手術転帰ユーザインターフェース内の外科医またはスタッフユーザによって選択され得るシステム１０への入力である。
【0207】
決定された生存予測インデックスは、工程１５６で、外科手術転帰ユーザインターフェース上に表示され得る。各生存予測インデックスは、外科手術計画が、少なくとも所定の時間にわたって外科手術転帰の成功をもたらすという信頼レベルをパーセンタイルで表したものであり得る。例えば、同等の解剖学的構成分類のデータおよび外科医によって選択／設定された関連する変数に基づいて、システム１０は、標準的な全肩関節形成術を受けた同等の患者の術後三年の生存予測インデックス４０％、および逆肩関節形成術を受けた同等の患者の術後三年の生存予測インデックス８５％を決定および表示してもよく、したがって、外科医に、患者のより成功した転帰は、標準的な全肩関節形成術よりもむしろ逆肩関節形成術を実施することによって得られる可能性が高いことを示す。
【0208】
工程１５６で表示された生存予測インデックスを表示した後、システム１０は、工程１５８で、現在の外科手術計画に関連付けられた変数に対して何らかの補正を行うように外科医を促してもよい。補正がシステム１０への入力として受信される場合、工程１６０で更新された生存予測インデックスを表示することができる。
【0209】
システム１０は、工程１６２で同等の解剖学的構成分類と最も一致するように、推奨される処置タイプ、インプラントサイズ／タイプ、およびインプラント位置／配向を出力し得る。外科医は、工程１６４で、自身の臨床的判断に従って、推奨されるインプラントタイプ、位置決め、および／または配向を修正するように促され得る。方法１３８は、工程１６６で、外科手術計画の外科医の承認を受信した後に終了し得る。
【0210】
図１２は、上で論じた方法１３８の間に提供され得る、例示的な外科手術転帰ユーザインターフェース１４１を図示する。外科手術転帰ユーザインターフェース１４１は、例えば、計画環境２８内に提示され得る。
【0211】
外科手術転帰ユーザインターフェース１４１は、患者の骨または関節の解剖学的構成分類に最も類似した解剖学的構成分類８０を表示するためのグラフィカルリスト１４３、表示窓１４５、および制御パネル１４７を含み得る。
【0212】
グラフィカルリスト１４３は、列挙される同等の解剖学的構成分類８０の各々について、ＡＳＥＳスコア対時間のグラフ１４９を含み得る。図１２に列挙されている二つの解剖学的構成分類８０が示されているが、グラフィックリスト１４３は、本開示の範囲内で、より多くのまたはより少ない数の解剖学的構成分類８０を提供し得る。
【0213】
グラフィカルリスト１４３は、各同等の解剖学的構成分類８０に隣接して表示され得る信頼レベルインジケータ１５１をさらに含み得る。信頼レベルインジケータ１５１は、割り当てられた解剖学的構成分類と分析される解剖学的構造との間の類似性を視覚的に示すためのパーセンテージまたは他の任意の視覚的インジケータであってもよい。ユーザは、例えば、入力セレクタ１５３を使用して、所望の同等の解剖学的構成分類８０を選択し得る。
【0214】
表示窓１４５は、３Ｄ窓１５５および複数の２Ｄ窓１５７を含み得る。患者の解剖学的構造の仮想骨モデル１５９は、３Ｄ窓１５５および２Ｄ窓１５７内に表示され得る。選択された同等の解剖学的構成分類８０に関連付けられた仮想ガイドピン１６１および仮想インプラント１６３は、仮想骨モデル１５９に対して表示されて、同等の解剖学的構成分類８０を有する患者に対して以前の外科手術がどのように実施されたかについての情報をユーザに提供し得る。
【0215】
表示窓１４５は、制御パネル１４７を使用して操作され得る。例えば、制御パネル１４７は、仮想骨モデル１５９に対する仮想ガイドピン１６１および／または仮想インプラント１６３の位置付けなど、ユーザが様々な設定を修正することを可能にする、複数のトグル、ボタン、スライダーなどを備え得る。一実施形態では、裏側シート量１６５および色分けされた裏側シートマップ１６７は、表示窓１４５上に表示され、仮想骨モデル１５９に対する仮想ガイドピン１６１および仮想インプラント１６３の仮想位置に対して調整が行われると自動的に更新されてもよい。
【0216】
外科手術転帰ユーザインターフェース１４１は、診察スケジュールボタン１９９をさらに含み得る。ユーザは、同等の解剖学的構成分類８０について、以前の手術を行った外科医との診察を手配するために、診察スケジュールボタン１９９を押すか、またはその他の方法で作動させてもよい。診察スケジュールボタン１９９が作動すると、ユーザおよび関連する外科医は、診察の調整および実施のための一連のプロンプトが提示され得る。診察は、チャットルーム、電話、ビデオ会議などを介して行うことができる。必要に応じて、依頼する外科医および相談する外科医の一方または両方の身元は、診察中に機密に保たれ得る。
【0217】
図１３Ａは、システム１０を使用するそれぞれの患者のための整形外科処置を計画するための別の方法１６８を概略的に図示する。方法１６８は、患者のための外科手術計画を準備するための外科手術計画手順の一部として、実施されてもよい。以下に列挙されるよりも少ないまたはそれに追加の工程は、本開示の範囲内で実施され得、列挙される工程の順序は、本開示を限定することを意図しない。システム１０は、その関連付けられたコンピューティングデバイスおよびモジュールのうちのいずれかを介して、方法１６８の工程の各々を実行するように構成されてもよい。例示的な実装では、ホストコンピュータ１２のコンピューティングデバイス４０は、方法１６８を実行するようにプログラムされてもよい。しかしながら、本開示の範囲内で他の実装がさらに企図される。
【0218】
方法１６８は、それぞれの外科医によって承認された術前外科手術計画の受信に応答して、工程１７０で開始され得る。次に、外科医プロファイルデータベース６５は、承認された術前外科手術計画によって示される手順のためにシステム１０を使用して計画された外科医の以前の外科手術に関するデータについて、工程１７２でクエリされ得る。外科医プロファイルデータベース６５から分析されるデータは、外科医の以前の外科手術で実際に使用されるインプラントのタイプおよび量、ならびに外科医の関連する以前の外科手術の各々に対する術前外科手術計画の一部として含まれるインプラントのタイプおよび量を含み得る。
【0219】
工程１７４で、システム１０は、工程１７２で分析された術前および術後データの比較に基づいて、例えば、外科医が自身の以前の外科手術処置の所定の割合未満で自身の過去の術前外科手術計画から逸脱したかどうかを判定し得る。一部の実装では、所定の割合は、以前の外科手術処置の５％として定義されてもよい。しかしながら、本開示の範囲内で他の閾値が確立されてもよい。一実施形態では、「逸脱」は、外科医が事前に計画された処置タイプを変更したとき、事前に計画されたインプラントタイプを変更したとき、または以前の外科手術処置中に二サイズ以上のサイズ逸脱を用いたときに発生したと仮定される。
【0220】
工程１７４でＹＥＳフラグが返される場合、工程１７６で、承認された術前外科手術を実施するために必要なインプラントおよび器具のみを含む第一の外科手術キットが推奨され得る。代替的に、工程１７４でＮＯフラグが返される場合、工程１７８で、第一の外科手術キットよりも多くの数のインプラントおよび器具を含む第二の外科手術キットが推奨され得る。次いで、関連する外科手術キットを組み立てるための注文が、工程１８０で発行され得る。
【0221】
図１３Ｂは、上で論じた方法１６８の間に提供され得る、例示的な偏差ユーザインターフェース１６９を図示する。偏差ユーザインターフェース１６９は、例えば、計画環境２８内に提示され得る。
【0222】
偏差ユーザインターフェース１６９は、外科医が自身の過去の術前外科手術計画から逸脱した頻度に関する、選択された外科医に関する様々な外科手術関連情報を提示するように構成され得る。偏差ユーザインターフェース１６９は、外科医の以前の外科手術の症例リスト１７１、および偏差関連情報をユーザに伝達するために設計された様々な棒グラフ１７３Ａ－１７３Ｆを提供し得る。例えば、棒グラフ１７３Ａは、計画通りに実施された以前の外科手術の割合を図示してもよく、棒グラフ１７３Ｂは、以前の外科手術中に計画された移植されたインプラントの割合を図示してもよく、棒グラフ１７３Ｃは、計画されたインプラント対移植されたインプラントを図示してもよく、棒グラフ１７３Ｄは、偏差タイプを図示してもよく、棒グラフ１７３Ｅは、以前の外科手術で使用される異なるインプラントファミリーを図示してもよく、棒グラフ１７３Ｆは、以前の外科手術中に使用される異なるサイズのインプラントを図示してもよい。他の逸脱関連情報は、代替的にまたは追加的に、偏差ユーザインターフェース１６９を介してユーザに伝達され得る。
【0223】
図１４は、システム１０に関連付けられた一つまたは複数のデータベース３８を術後に更新するための方法１８２を概略的に図示する。方法１８２は、システム１０を使用して患者の外科手術計画を作成した後、および実際の外科手術中に外科手術計画を実施した後に実行され得る。以下に列挙されるよりも少ないまたはそれに追加の工程は、本開示の範囲内で実施され得、列挙される工程の順序は、本開示を限定することを意図しない。システム１０は、その関連付けられたコンピューティングデバイスおよびモジュールのうちのいずれかを介して、方法１８２の工程の各々を実行するように構成されてもよい。例示的な実装では、ホストコンピュータ１２のコンピューティングデバイス４０は、方法１８２を実行するようにプログラムされてもよい。しかしながら、本開示の範囲内で他の実装がさらに企図される。
【0224】
システム１０は、工程１８４でユーザから術後患者転帰データを受信してもよい。一部の実装では、術後患者転帰データは、システム１０内で以前に作成された術前外科手術計画に従って、患者に術中に外科手術処置を行った後に、外科医または他のスタッフによって手動で入力され得る。他の実装では、術後患者転帰データは、例えば、ニューラルネットワークを介して実施され得る閉フィードバックループの一部として外科手術処置を行った後に、システム１０に自動的に通信され得る。術後転帰データは、現在完了した外科手術処置中に使用されるインプラントのサイズおよびタイプ、使用済みインプラントの位置および配向、インプラント故障データ、術前の日常生活動作の達成または非達成に関連するデータなどの情報を含み得る。
【0225】
解剖学的構成分類８０は、工程１８６で、術後患者転帰データに関連する各解剖学的構造に割り当てられ得る。これは、例えば、解剖学的構成分類データベース７０をクエリして、術後患者転帰データ内に示された解剖学的構造の解剖学的構成分類と類似した解剖学的構成分類を有する、その中に格納された骨モデルを見つけることによって達成され得る。
【0226】
工程１８８で、外科手術転帰データベース６６は、術後患者転帰データ内に含まれる情報で更新され得る。例えば、外科手術転帰データベース６６は、現在完了した外科手術処置中に使用されるインプラントのサイズおよびタイプ、使用済みインプラントの位置および配向などで更新され得る。
【0227】
術後患者転帰データ内に示されるインプラントのサイズ、タイプ、位置、及び配向は、工程１９０で可動域データベース６８に入力され得る。次に、工程１９２で、術後患者転帰データに関連する解剖学的構造及びインプラントに対して、一つまたは複数の動作シミュレーションを実施し得る。接触点または衝突点は、実施される各可動域シミュレーションに対する可動域終点を識別するために、工程１９４で識別され得る。各接触点に対する角度弧および衝突モード（例えば、インプラント対インプラント、インプラント対骨、骨対骨など）は、工程１９６で記録され得る。
【0228】
術後患者転帰データに関連するインプラントの回転の中心は、工程１９８で調整され得る。工程２００で、インプラントの回転の中心は、調整された位置に関連付けられた角度弧および衝突モードを記録するために、複数の増分でそれぞれの骨モデルに対して調整され得る。次いで、工程１９０～２００で実施されるシミュレーションから導出されるすべての可動域データは、工程２０２で可動域データベース６８内に保存され得る。
【0229】
本開示の提案された外科手術計画システムおよび方法は、個々の患者に対して調整された外科手術計画を作成および実施するために利用されてもよく、これは治癒を改善する場合がある。開示されたシステムおよび方法は、低減された包装および器具使用を含む、外科手術計画の実施における複雑さを低減し得る。特定の実装では、システムおよび方法は、外科手術計画の開発時に提供される推奨を継続的に改善するためにフィードバックループを利用し得る。したがって、提案されたシステムおよび方法は、先行の計画システムと比較して改善された機能を提供する。
【0230】
異なる非限定的な実施形態が、特定の構成要素または工程を有するものとして例示されているが、本開示の実施形態は、それらの特定の組み合わせに限定されない。非限定的な実施形態のいずれかからの構成要素または特徴のいくつかを、他の非限定的な実施形態のいずれかからの特徴または構成要素と組み合わせて使用することが可能である。
【0231】
同様の参照番号は、いくつかの図面全体にわたって、対応するまたは同様の要素を識別すると理解されたい。これらの例示的な実施形態では、特定の構成要素の配置が開示され、例示されるが、他の配置もまた、本開示の教示から利益を得ることができると更に理解されたい。
【0232】
前述の説明は、例示的であって、いかなる限定的な意味でも解釈されないものとする。当業者は、ある特定の修正が、本開示の範囲内になる場合があることを理解するであろう。これらの理由により、以下の特許請求の範囲が、本開示の真の範囲および内容を決定するために検討されるべきである。
【符号の説明】
【0233】
１０ 外科手術計画システム
１２ ホストコンピュータ
１４ クライアントコンピュータ
１６ 撮像装置
１８ 記憶システム
２０ ネットワーク
２２ クライアントインターフェース
２４ ピアツーピアインターフェース
２６ カラー画像
２８ 計画環境
３０ 骨モデル
３２ インプラントモデル
３４ 伝達モデル
３６ 外科手術計画
３８ データベース
４０ コンピューティングデバイス
４２ プロセッサ
４４ メモリ
４６ データモジュール
４８ 表示モジュール
５０ 空間モジュール
５２ 比較モジュール
５４ エントリ
５６ グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）
５８ 表示装置
６０ 表示窓
６２ 物体
６４ 患者プロファイルデータベース
６５ 外科医プロファイルデータベース
６６ 外科手術転帰データベース
６８ 可動域データベース
７０ 解剖学的構成分類データベース
７２ 統計形状モデラー
７４ 画像データ
７５ 統計形状モデル
７６ モード
７８ 標準偏差
８０ 解剖学的構成分類
８２ 骨モデル
８４ 方法
８５ 生存予測インデックス
１０１ 可動域モデラー
１０５ 可動域ユーザインターフェース
１０７ 可動域ダッシュボード
１０９ 表示窓
１１１ 制御パネル
１１３ ボタン
１１５ 棒グラフ
１１７ Ｄ窓
１１９ Ｄ窓
１２１ 仮想骨モデル
１２３ 仮想ガイドピン
１２５ 仮想インプラント
１２７ 裏側シート量
１２９ 裏側シートマップ
１４１ 外科手術転帰ユーザインターフェース
１４３ グラフィカルリスト
１４５ 表示窓
１４７ 制御パネル
１４９ グラフ
１５１ 信頼レベルインジケータ
１５３ 入力セレクタ
１５５ Ｄ窓
１５７ Ｄ窓
１５９ 仮想骨モデル
１６１ 仮想ガイドピン
１６３ 仮想インプラント
１６５ 裏側シート量
１６７ 裏側シートマップ
１６９ 偏差ユーザインターフェース
１７１ 症例リスト
１７３ 棒グラフ
１９９ 診察スケジュールボタン
７６１ 第一のモード
７６２ 第二のモード
７６３ 第三のモード
７６４ 第四のモード
７６５ 第五のモード
７６６ 第六のモード
７６７ 第七のモード
７８１～７８７ 標準偏差
１２ ホストコンピュータ
１４ クライアントコンピュータ
１６ 撮像装置
１８ 記憶システム
２０ ネットワーク
２２ クライアントインターフェース
２４ ピアツーピアインターフェース
２６ カラー画像
２８ 計画環境
３０ 骨モデル
３２ インプラントモデル
３４ 伝達モデル
３６ 外科手術計画
３８ データベース
４０ コンピューティングデバイス
４２ プロセッサ
４４ メモリ
４６ データモジュール
４８ 表示モジュール
５０ 空間モジュール
５２ 比較モジュール
５４ エントリ
５６ グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）
５８ 表示装置
６０ 表示窓
６２ 物体
６４ 患者プロファイルデータベース
６５ 外科医プロファイルデータベース
６６ 外科手術転帰データベース
６８ 可動域データベース
７０ 解剖学的構成分類データベース
７２ 統計形状モデラー
７４ 画像データ
７５ 統計形状モデル
７６ モード
７８ 標準偏差
８０ 解剖学的構成分類
８２ 骨モデル
８４ 方法
８５ 生存予測インデックス
１０１ 可動域モデラー
１０５ 可動域ユーザインターフェース
１０７ 可動域ダッシュボード
１０９ 表示窓
１１１ 制御パネル
１１３ ボタン
１１５ 棒グラフ
１１７ Ｄ窓
１１９ Ｄ窓
１２１ 仮想骨モデル
１２３ 仮想ガイドピン
１２５ 仮想インプラント
１２７ 裏側シート量
１２９ 裏側シートマップ
１４１ 外科手術転帰ユーザインターフェース
１４３ グラフィカルリスト
１４５ 表示窓
１４７ 制御パネル
１４９ グラフ
１５１ 信頼レベルインジケータ
１５３ 入力セレクタ
１５５ Ｄ窓
１５７ Ｄ窓
１５９ 仮想骨モデル
１６１ 仮想ガイドピン
１６３ 仮想インプラント
１６５ 裏側シート量
１６７ 裏側シートマップ
１６９ 偏差ユーザインターフェース
１７１ 症例リスト
１７３ 棒グラフ
１９９ 診察スケジュールボタン
７６１ 第一のモード
７６２ 第二のモード
７６３ 第三のモード
７６４ 第四のモード
７６５ 第五のモード
７６６ 第六のモード
７６７ 第七のモード
７８１～７８７ 標準偏差
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【国際調査報告】