[go: up one dir, main page]

CN104994803A - 利用图像数据来放置部件的系统和方法 - Google Patents

利用图像数据来放置部件的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104994803A
CN104994803A CN201480005976.6A CN201480005976A CN104994803A CN 104994803 A CN104994803 A CN 104994803A CN 201480005976 A CN201480005976 A CN 201480005976A CN 104994803 A CN104994803 A CN 104994803A
Authority
CN
China
Prior art keywords
experimenter
determined
geometric configuration
image data
boundary mark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480005976.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104994803B (zh
Inventor
D·E·马赤特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medtronic Navigation Inc
Original Assignee
Medtronic Navigation Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medtronic Navigation Inc filed Critical Medtronic Navigation Inc
Publication of CN104994803A publication Critical patent/CN104994803A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104994803B publication Critical patent/CN104994803B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; Determining position of diagnostic devices within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4851—Prosthesis assessment or monitoring
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/12—Arrangements for detecting or locating foreign bodies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/486—Diagnostic techniques involving generating temporal series of image data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/505—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of bone
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
    • G06T3/403—Edge-driven scaling; Edge-based scaling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012—Biomedical image inspection
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2055—Optical tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2068—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis using pointers, e.g. pointers having reference marks for determining coordinates of body points
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/376—Surgical systems with images on a monitor during operation using X-rays, e.g. fluoroscopy
    • A61B2090/3762—Surgical systems with images on a monitor during operation using X-rays, e.g. fluoroscopy using computed tomography systems [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/485—Diagnostic techniques involving fluorescence X-ray imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F7/02—Compresses or poultices for effecting heating or cooling

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于获取和使用受试者的图像数据并且产生其三维重构的系统。所述三维重构可以用来帮助确定受试者或相对于所述受试者放置的部件的各种特征，包含轴线和平面。可以实施所述系统来相对于所述受试者计划和执行手术。

Description

利用图像数据来放置部件的系统和方法
技术领域
本公开是关于利用图像数据的系统和方法，并且具体来说是关于基于在所述图像数据中识别出的界标来识别各种几何特征或结构特征。
发明背景
本部分提供与本公开有关的背景信息，所述背景信息不一定是现有技术。
可以出于各种目的获取受试者的图像。举例来说，可以获取人类患者的图像以用于帮助计划和/或执行患者的手术。外科手术可以包含髋关节置换。在置换髋关节时，可以在患者体内放置股骨头和髋臼杯以置换由于受伤或其它原因而可以移除的自然股骨头和髋臼。为了帮助执行手术，可以例如在移除股骨头或髋臼之前或在移除之后以及在试验手术期间获取受试者的图像。另外，可以获取受试者的图像来帮助确认假体部件的正确放置。
发明概要
本部分提供本公开的一般概述，并且不是本公开的完整范围或本公开的所有特征的全面公开。
在对患者的手术或对受试者的任何其它手术期间，可以获取患者的图像。受试者的图像可以包含受试者的界标。受试者的界标可以包含人类患者的骨区域的界标。可以在图像数据中识别骨区域以帮助识别患者的几何特征(也称为几何构型)，来帮助执行和完成外科手术。举例来说，可以在受试者的x射线图像中识别骨界标以相对于骨盆识别至少一个平面以用于放置髋臼杯。受试者的几何特征可以帮助实现股骨的选定运动范围、腿长、倒转，以及髋臼和股骨头放置的其它选定结果。
可以确定假体系统的几何特征(也称为几何构型)。举例来说，可以相对于受试者来定位假体或试验假体。图像数据也可以包含假体的图像。因此，可以确定假体的几何特征。接着可以相对于受试者几何特征来评估和图示假体的几何特征。
可以通过各种技术获取患者的图像数据，例如获取多个投影并且产生所述投影的三维重构。所述三维重构可以用来帮助确定各种解剖学特征，包含髋臼的平面、股骨头的位置以及其它选定解剖学特征。
从本文提供的描述中将明白其它的适用领域。本发明内容中的描述和具体实施例既定仅用于说明的目的，并且不希望限制本公开的范围。
附图说明
此处描述的附图仅用于图示选定实施方案而不是所有可能实现方式的目的，并且不希望限制本公开的范围。
图1是相对于成像系统定位的受试者的环境视图；
图2是图像和所识别的界标的例示性屏幕截图；
图3A到3C图示例示性测量计算；
图4是图示受试者和假体的第一几何构型的例示性屏幕截图；
图5是图示受试者和假体的第二几何构型的例示性屏幕截图；以及
图6是图示在手术期间使用成像系统的例示性实施方案的流程图。
在附图的全部几张图中，对应的参考标号指示对应的部分。
具体实施方式
现在将参考附图更完整地描述实例性实施方案。
在对受试者的手术中，例如在对患者的手术程序中，可以在患者体内定位一个装置。定位在患者体内的所述装置可以是仅为了提供治疗而植入到患者体内或定位于患者体内的可植入装置。示范性可植入装置包含假体装置，所述假体装置可以包含具有一个以上部件的系统。假体系统可以包含股骨髋假体、髋臼假体或其它关节假体。其它可植入装置可以包含用来置换脊柱的部分的植入物。再其它的可植入装置可以包含可植入心脏装置(ICD)，例如起搏装置或监视装置。可以提供但并不永久植入治疗装置，例如用于在手术程序期间消融组织的消融导管。
对于各种系统，所述装置可以通过导航系统而导航到选定位置，所述导航系统包含如图1中图示的跟踪定位器OC。示范性外科导航系统包含外科导航系统、外科导航系统、AxiEMTM外科导航系统，以及在科罗拉多州有营业地点的Medtronic Navigation公司出售的其它外科导航系统。示范性导航系统还在美国专利8,320,991、8,271,069、8,239,001和8,233,963中公开，以上美国专利全部以引用方式并入本文。导航系统可以用来确定跟踪装置的位置。在手术程序期间跟踪装置可以与一个仪器关联。可以将跟踪装置的位置登记到受试者的图像上，以在显示装置上相对于受试者的图像来识别和/或说明所述仪器的位置。
可以使用导航系统的各种实施方案来执行手术或者在手术期间帮助引导仪器。实现方式可以包含将动态参考系(DRF)放置于受试者上或者相对于导航场固定受试者。导航系统的使用可以包含：通过获取适当的图像数据来准备受试者进行手术，通过在受试者上定位跟踪装置来准备受试者，以及使用适当的可导航仪器来准备。
除了导航系统外，还可以提供成像系统18以在选定时间对受试者进行成像。可以在手术之前、在手术期间和在手术之后对受试者进行成像。图像数据和受试者的相关图像可以用来帮助执行手术和/或确认已经正确地或根据预先选定的配置或计划而执行手术。各种成像系统可以包含在科罗拉多州路易斯维尔市有营业地点的MedtronicNavigation公司出售的医学成像装置。成像装置可以在围绕受试者基本上360°的位置获取受试者的图像数据。另外，可以通过例如在美国专利8,308,361和8,325,873中公开的成像系统来获取图像数据，所述美国专利全部以引用方式并入本文。因此，成像装置可以用来基于受试者的多个二维投影而形成受试者的图像的三维重构。以选定方式获取的患者的图像数据可以用来帮助查看患者的各个部位，例如在外科手术期间未打开的内部部位。然而应了解，如此项技术中一般已知，可以使用其它成像系统，例如计算机断层扫描成像系统、MRI成像系统、C形臂或荧光镜的其它配置。
基于图像数据，可以识别解剖结构的各个部分。举例来说，可以使用各种界标识别技术在图像数据中识别解剖学界标。界标识别技术可以包含例如通过由处理器系统24执行的分段来识别图像数据中的界标。各种界标识别技术还在Dikmen等人的“Joint Detection AndLocalization Of Multiple Anatomical Landmarks ThroughLearning”(Medical Imaging 2008，Computer Aided Diagnosis，Vol.6915,691538，(2008))中公开，以上参考文献以引用方式并入本文。图像数据中的界标识别可以帮助识别图像数据中的平面、位置等等的位置。可以使用多种分类技术来识别如Dickmen等人所论述的界标来帮助识别选定的界标。
另外，用户30可以识别图像数据中的界标。如本文论述，随后可以使用选定数目的界标来确定平面和其它受试者几何构型。可以使用如本文论述的处理器系统24，基本上自动地执行几何构型的至少一部分的确定。
另外的界标和/或几何构型确定技术可以包含图谱模型匹配。举例来说，“标准”或幻象受试者的图谱模型可以在其上具有预定义的界标和平面。随后可以例如通过变形而使图谱匹配于特定受试者。可以将图谱模型存储在存储器系统中，并且可以使用由处理器系统执行的一般已知的技术来执行变形和匹配。一旦匹配已经发生，随后便可以在准备手术的特定受试者中识别界标和平面。
因此，一旦获取和/或存取受试者的图像数据，便可以执行识别图像数据中的界标。如本文论述，通过处理器系统基于用以如上所述识别地标的指令而执行算法，可以执行地标的识别。举例来说，一般已知的解剖学界标可以用来对解剖结构的经界定部分识别解剖结构的选定平面、轴线和点。
在对受试者的各种手术中，受试者的内部视图可能是需要的。可能需要受试者的内部视图来执行对受试者的选定手术，例如包含全髋关节成形术(THA)的外科手术。其它外科手术可以包含骨盆截骨术、修补手术(例如近端股骨修补、远端股骨修补和髋臼修补)、表面置换手术、全肩置换、外伤病例中的骨复位，以及其它选定外科手术。而且，可以获取图像数据以用于执行各种“软”组织手术，例如心引导放置和深层脑引导放置。
可以用如本文进一步论述的成像程序和过程来帮助外科手术，包含用以在手术期间识别患者的各种界标的那些成像程序和过程。在手术期间识别受试者的图像数据中的界标可以帮助例如外科医生的用户30确定假体装置的适当放置以及对选定放置的确认。另外，如图3A-3C中图示，对图像的分析可以识别患者的各种平面，例如矢状平面(SP)(可以包含中矢状平面)、前骨盆平面(APP)以及横向平面(TP)。APP一般平行于患者20的冠状平面，但也可以不平行。APP由两个ASIS点和两个结节界定。额外的平面可以包含患者20的冠状平面(CP)。CP一般从头到脚对分患者20。CP一般可以平行于患者20所躺的平坦桌子，但CP可能不平行于APP。APP与CP之间的角度差可以用来帮助识别用于由用户30进行查看的选定角度。在一个实施例中，可以相对于APP和CP两者来确定和图示经定位仪器的角度。CP在Babisch等人的“The rationale for tilt-adjusted acetabular cupnavigation.”(J Bone Joint Surg AM，2008年2月，357-365)中论述，以上参考文献以引用方式并入本文。特别在髋关节手术期间，还可以确定受试者的其它几何构型，例如同侧腿与对侧腿之间的相对腿长和偏移(LLOS)差异。
如一般已知，导航系统，包含上文公开的那些导航系统，可以帮助执行各种手术。导航系统可以识别患者的各种部位，识别工具，以及识别它们在图像数据中的相对位置。随后可以在显示装置上查看所述相对位置。患者和仪器的部分的相对位置可以帮助识别各种部分的位置，来帮助确定选定的相对位置。而且，所跟踪并确定的相对位置可以在手术期间确认选定的相对位置。如果并未指示、不需要或不执行外科导航的使用，那么图像可以帮助识别并确认适当的手术，计划适当的手术，以及增强手术的工作流程。
根据各种实施方案，成像装置18，包含上文论述的成像装置，可以获取受试者20的图像，所述受试者可以包含人类患者。作为实施例，并且如本文详细论述，可以执行髋关节成形术，包含全成形术。在全髋关节成形术中，在近端股骨部分的切除之后，近端股骨假体可以定位在近端股骨中。在THA中，在髋臼的切除之后，髋臼假体可以定位在髋臼中。通过对受试者18的各种部分进行成像可以帮助手术，所述各种部分包含骨盆的主要部分以及股骨的近端部分。举例来说，在足够大的视场的前提下，在骨盆的图像获取期间可以对股骨的近端部分进行成像。如本文论述，所公开的系统可以用来基于获取的受试者20的图像而识别受试者20的各种部分，包含受试者的解剖结构。
继续参考图1，根据一般已知的技术，可以用成像系统18获取受试者20的图像数据，所述成像系统包含上文论述的成像系统。成像系统18可以获取受试者20的图像数据以用于在各种系统上传输和查看。举例来说，图像查看和操纵系统，包含处理器系统24，可以包含用于查看患者的图像数据或图像28的显示装置26。显示装置26可以显示患者的图像28供外科医生30查看。外科医生30可以使用各种用户输入系统来操纵图像数据或图像28以及相对于它们来操纵各种部分(例如可以由叠加于图像数据上的图标表示的所识别平面和轴线)，所述用户输入系统例如为键盘32、鼠标、脚踏板或其它用户输入装置。然而一般地，系统24还包含处理器34和存储器系统36。存储器系统36可以永久地或在选定时间周期中存储用于操纵图像数据的数据和程序指令。处理器34可以执行存储在存储器系统36上或者以其它方式被检索以识别图像数据的各种部分以在显示装置26上显示的程序。图像的所识别部分(例如界标、平面和轴线)可以相对于患者的图像28而显示，例如叠加于所述图像上的图标。
可以是单独的或者集成到成像系统18中的系统24可以识别或重构受试者20的三维图像。一般地，成像系统18，包含上文论述的成像系统，从各个方向产生受试者20的二维投影。所述多个二维投影可以用于根据各种技术产生受试者20的三维重构，所述各种技术包含上文以引用方式并入的关于患者描述的那些技术。一般地，所述三维重构可以由用户在显示装置26上查看，以在显示装置26上在各种视角和方向查看受试者20。因此，在执行或确认手术时，用户30不限于受试者20的个别二维视图。
另外，对患者20获取的图像可以例如借助无线或有线传输系统或者物理媒介以物理方式或以数字方式输送到各种系统。而且，成像系统18可以用基本上无菌方式对患者20进行成像。成像系统18可以包含C形臂构型，所述构型具有用于患者20退出成像系统18的通道。另外，成像系统可以包含一个分离或可移动的部分，用来允许从成像系统18的成像体积中移出患者20。
根据各种实施方案，并且继续参考图1及额外参考图2，图像28可以包含骨盆40和近端股骨46的图像，所述骨盆包含髋臼42和骨盆的其它解剖学特征。如本文论述的图像还可以包含关于经定位假体系统的图像数据。如本文例如关于图6论述，出于各种目的可以在放置假体系统之前或在放置假体系统之后获取图像数据。因此，图像数据可以包含或可以不包含假体系统，并且可以用于或可以不用于确定假体系统的几何构型和关系。
可以在图像数据中确定和识别骨盆40和股骨46的各种部分。举例来说，可以在图像28中识别同侧髂前上棘(ASIS)和对侧ASIS。额外的骨盆界标可以包含位于骨盆40的两侧上的耻骨结节。可以识别股骨界标，包含同侧小转子68和对侧小转子70。同侧部分一般指正在发生手术的部分或侧面。如图2中图示，正在置换或者已经置换右股骨和右髋臼。因此，在图2中，患者的右侧是同侧，并且左侧是对侧。
可以借助系统24，通过基于图像数据28以处理器34执行各种指令来自动地识别包含上文列出的那些界标的各种解剖学界标以及在用户30选择更多界标的情况下的额外界标。用以识别选定的解剖学界标的过程可以基于选定的方法和算法，包含Dikmen等人公开的那些方法和算法，以及其它方法和算法，包含上文论述的那些方法和算法。如以上Dikmen等人所论述，可以使用选定技术识别图像数据中的患者的各种界标，所述技术包含双重识别技术。可以在二维和/或三维重构中识别界标。
除了自动检测外或替代于自动检测，用户30可以帮助识别解剖学界标。举例来说，在手术期间，用户30可以在显示装置26上查看图像28，并且可以识别其中的解剖学界标。用户可以识别图像数据中的界标，并且借助用户输入34来选择所述界标。而且，如果使用跟踪仪器，那么用户30可以触摸患者20身体上的已经登记到图像数据以识别其中的界标的点。用户30可以基于用户的偏好、知识、专业技能和经验以及其它因素来更改或识别图像28中的替代界标。一般地，患者20的成像装置18的视场大到足以产生从髂嵴延伸经过股骨上的小转子(图5的68、70)的投影或三维重构。一般地，图像数据可以从骨盆40的髂嵴延伸到股骨46的小转子的下面。而且，视场可以延伸以对左髋臼和右髋臼以及同侧ASIS和对侧ASIS进行成像。因此，患者的视场可以包含患者20的基本上整个骨盆。视场一般可以是大约40厘米(em)以获取受试者20的充分图像数据。
基于上文关于图2论述的所识别解剖学界标或者基于其它可识别的和所确定的解剖学结构，可以识别各种解剖学平面。成像系统18与处理系统24结合或处理系统24单独可以用来基于选定界标而确定所述平面。各种解剖学平面除了横向平面(TP)、矢状平面(SP)和冠状平面(CP)外或连同以上平面一起可以包含上文论述的平面，例如APP。
一般地，选定数目的界标可以用来相对于所述界标而界定平面中的一者。举例来说，ASIS界标和结节(可以是仅耻骨联合的确定和识别的替代方案)可以用来界定APP，所述APP可能或可能不与冠状平面平行，如上文论述。应了解，界标可以包含超过一个离散点的表面或区域。因此，在确定界标之后，确定足够的信息以界定平面。而且，界标可以用来将图谱模型变形到图像数据。图谱模型可以在其中具有预定义的平面。因此，平面可以在图谱中预定义并且匹配于图像数据。又，根据各种实施方案的平面的确定可以借助处理器系统24来确定。
可以使用各种测量协议来测量假体系统位置以及相对于患者20的定向。一般已知的测量协议可以包含Murray的“The Definition andMeasurement of Acetabular Orientation”(J Bone Joint Surg AM，1993，228-232)中公开的那些协议，以上参考文献以引用方式并入本文。举例来说，测量协议可以包含手术测量协议、射线测量协议以及解剖测量协议。如图3A、3B和3C中图示，可以使用不同的测量协议来识别包含髋臼假体80的假体系统的位置。股骨假体也可以放置于患者20体内，并且可以包含主干部分92和股骨头部分94。应了解，所述假体系统可以包含试验部分和可植入部分。如本领域的技术人员所了解，将试验部分放置于患者20体内以确定正确的定向、放置等等。接着移除试验部分以放置可植入部件。还应了解，试验部分不是必须的。
根据各种测量协议，受试者20的解剖结构的平面在所有测量协议中是相同或基本相同的。然而，界定假体系统相对于平面的位置和定向的测量可以基于协议而变化，所述协议可以由特定用户基于倾斜或经验而选择。举例来说，参考图3A，在手术测量协议中，可以相对于三个平面(即，横向平面、矢状平面和冠状平面)测量髋臼假体80的位置。所述测量可以包含前倾角和倾角。手术前倾角是在患者的纵向轴线与投影于矢状平面上的髋臼轴线(一般是从自然髋臼或髋臼假体的顶点延伸的轴线)之间的角度。手术倾角是髋臼轴线与矢状平面之间的角度。
如图3B中图示的射线测量协议包含前倾角和倾角。射线倾角是在患者的纵向轴线与投影于冠状平面上的髋臼轴线之间的角度。射线前倾角是髋臼轴线与冠状平面之间的角度。
最后，可以使用解剖测量协议，如图3C中图示。解剖测量协议可以包含前倾角和倾角。解剖前倾角是在患者的纵向轴线与在横向平面上测量的髋臼轴线之间的角度。解剖倾角是在髋臼轴线与患者的纵向轴线之间的角度。
因此，可以使用各种测量协议来确定髋臼假体80的定向和位置。系统24可以用来识别图像28中的受试者20的各种平面，用于在显示装置26上显示。接着可以相对于所识别平面而确定和显示各种角度供用户30查看。用户30可以借助用户输入34选择测量协议，包含手术测量协议、射线测量协议和解剖测量协议，用于在显示装置26上查看。因此，用户30可以识别对于用户30最适当或最舒适的选定测量协议。用户30无需限于特定测量技术，而是可以在手术期间选择用户30所需要的测量协议。
因此，参考图4，显示装置26可以例示性地显示假体杯80(或试验杯)的定向。系统24可以识别杯80的正面平面80p以及杯80的杯轴线80a。杯80、杯80的正面平面80p以及杯轴线80a全部可以单独显示或者叠加于患者20的图像数据上。如上文论述，图像数据可以是直接图像数据(即，x射线投影)或者可以是图像投影的重构(例如，2D或3D)。
可以将杯正面平面80p识别为由杯80的上缘上的至少三个点一般界定的平面。杯的上缘上的所述三个点可以由用户识别，例如借助用户输入34或者通过以导航仪器进行触碰来识别。而且，系统24例如借助边缘检测技术可以自动确定所述至少三个点。在边缘检测中，处理器系统24可以使用一般已知的分段技术来识别图像28中的杯80，所述分段技术可以从解剖结构的其它部分对杯80进行分段，所述其它部分例如基本上为骨部分的那些部分。接着可以识别经分段图像中的杯80的缘上的所述至少三个点。
杯轴线80a一般基本上垂直于杯正面平面80p并且延伸通过杯80的顶点。也可以使用一般已知的几何计算来识别杯轴线80a。也就是说，可以确定延伸通过杯的顶点的垂直于正面平面80p的线，此线就是杯轴线80a。
如上文论述，可以识别相对于受试者20的平面和解剖结构的各种部分，使得可以为用户30显示杯80相对于骨盆40的定向。根据各种技术，可以在显示装置26上显示倾角90和前倾角92。还可以显示各种平面，例如矢状平面。然而应了解，杯正面平面80p、杯轴线80a以及平面SA并不需要在显示装置26上显示。另外，可以借助各种技术，例如如图4中图示在图表中或者如图4中图示相对于包含骨盆40的解剖结构中的假体80的部分显示倾角90和前倾角92。系统24也可以在手术程序期间基本上自动识别倾角90和前倾角92供用户30查看。
用户30还可以查看图像数据并且确定植入假体的植入角度以帮助执行对患者20的手术。举例来说，在执行手术之前可以识别植入倾角90和植入前倾角92。随后，在放置试验或可植入假体之后以成像装置18对受试者20进行成像之后，可以确定倾角90和前倾角92以确定假体80是否处于选定位置。如果倾角90和前倾角92不处于选定位置，那么用户30可以重定位假体80以实现假体相对于受试者20的平面的选定或预先计划的定向。
如果在初始放置期间未实现所需的角度，那么为了实现假体的选定位置和定向，用户30可以基于经验而移动假体80以实现所需的角度。另外，或根据各种实施方案，可以使用跟踪系统来跟踪假体80或用以定位假体80的仪器。各种跟踪系统可以包含光学跟踪系统或其它跟踪系统，所述光学跟踪系统可以包含例示性或任选的光学定位器OL(图1的影线中图示)，所述其它跟踪系统包含电磁跟踪系统。跟踪系统包含上文论述的以引用方式并入并且为本领域的技术人员一般已知的那些跟踪系统。然而应了解，跟踪系统或具有跟踪系统的外科导航系统并不是必要的。另外，基于用户30的选择，替代或后续的成像不是必须的。
除了包含上文具体论述的髋臼假体的选定假体的定向外，还可以借助图像28对其它解剖学假体进行成像、识别和定向。应了解，上文详细论述了髋臼假体，但也可以在图像28中对股骨假体90进行成像、识别和定向。也可以在图像28中对例如膝盖假体、肩部假体和其它假体装置等包含上文所论述那些假体的其它选定假体进行成像和识别，用于确定和识别所述假体相对于受试者图像的定向和位置。
作为全髋关节成形术的一个接续实施例，还可以基于获取的受试者20的图像28来确定腿长偏移量。还可以确定同侧股骨46i与对侧股骨46c之间的腿长偏移量，如图5中图示。通过识别同侧小转子68和对侧小转子70可以做出所述测量。小转子68-70可以界定相应股骨46i-46c上的第一点。还可以通过相应股骨46i-46c识别同侧股骨46i的第一轴线46a以及对侧股骨46c的第二轴线46b。可以将沿着相应股骨46i和46c的轴线46a和46b的第二点界定为结节线76与轴线46a和46b相交之处。结节线76是从右坐骨结节72和左坐骨结节74延伸并且在右坐骨结节72与左坐骨结节74之间延伸的线。
如图5中图示，在同侧股骨46i上在穿过同侧小转子68的垂直于轴线46a的平面与和线76相交的垂直于轴线46a而延伸的平面之间界定第一距离46x。在对侧股骨46c上，垂直于轴线46b的平面延伸穿过对侧小转子70，并且与和线76相交的垂直于轴线46b而延伸的平面相距第二距离46y。如图5中图示，同侧距离46x大于对侧距离46y。因此，可以在图像数据中测量并确定腿长偏移量。应了解，不会总是存在距离的偏移，所述距离也可以是相同距离。
结节线76、与小转子76、70相交的平面以及相应股骨46i和46c上结节线76所在的平面的确定可以由系统24做出。另外或者与此相结合，用户30可以帮助识别平面以确定腿长偏移量。应了解，可以使用包含上文所论述那些技术的各种技术来识别各种结节、小转子以及解剖结构的其它部分。接着可以使用系统24来自动识别各种解剖学部分以帮助识别股骨46i、46c的相应轴线46a和46b以及基本上垂直于相应轴线46a和46b而延伸的平面。腿长偏移量的确定可以用来帮助定位相应假体以在手术程序期间产生左股骨与右股骨之间的选定腿长偏移量(例如，零)，以允许在手术之后产生选定的运动范围。
继续参考图1到5并额外参考图6，图示了流程图200。根据流程图200，公开根据各种实施方案的使用成像系统18的程序。流程图200中图示的过程可以包含如上文论述的各种特征，包含如上文论述产生或获取和存取图像，所述图像可以在装置26上显示并且经分析以图示各种平面或定向。因此，图6中图示的方法200是可以用来使用上文论述的各种技术执行手术的过程。
因此，流程图200可以在开始框210处开始。接着在框212中可以准备受试者，例如将受试者移动到成像系统18中以获取患者或受试者20的图像。然而应了解，并不需要立即或者在关于对受试者20的手术采取任何步骤之前获得患者20的图像。因此，所述方法可以前进到框214以开始对受试者的手术。因此，在框212中准备受试者可以包含对受试者进行杀菌、将受试者移动到手术室以及其它步骤。
在开始对受试者的手术214之后，可以进行计划是否为必要的决策框216。所述决策框可以跟随有否(NO)路径218，其中在当时不需要或未选择计划。替代地，决策框216可以前进通过是(YES)路径220，其中在成像子例程222中获取成像以及在框250中进行计划。起初将论述通过框220的是路径，因为通过框218的否路径的前进避开了方法200的一些部分，包含框250中的计划。因此，将首先描述通过框220的是路径，并且此处将论述否路径与是路径在何处重新结合的识别。
在跟随通过框220的是路径之后，可以在框222中进入成像子例程。在成像子例程222中，在框230中可以将患者20定位在成像装置18的成像体积内。如图1中图示，可以将受试者20定位在成像装置18的中心内以获取受试者20的图像数据。在框232中可以获取受试者的图像数据。一般地可以在图像装置18的多个位置处获取受试者20的图像数据。如此项技术中一般了解，例如成像装置18的成像装置具有可以相对于患者18移动的x射线放射和x射线接收部分。因此，可以获取受试者20的在各种定向处的多个投影。
可以作为二维图像而个别地查看图像。另外或替代地，可以基于二维图像而制作三维重构图像。因此，在框234中，可以进行患者20的三维图像的产生。可以借助各种一般已知的重构技术来进行三维重构，所述重构技术例如上文以引用方式并入的专利中所公开的那些重构技术。然而一般地，可以使用各种重构技术来确定在二维投影中描绘的三维体积。三维重构也可以在显示装置26上显示。
三维重构可以用来在框236中识别图像数据中的界标。应了解，可以在三维重构、切片数据或二维投影中识别界标，并且接着将所述界标投影到三维重构上。界标的识别可以包含上文论述的技术，例如Dikmen等人公开的那些技术。三维重构中的界标的识别可以允许用户30相对于受试者20查看三维图像中的界标。举例来说，表示界标的图标可以叠加于图像数据上。三维重构可以允许相对于受试者20对显示于显示装置26上的图像的高效解译以及允许用户30的高效使用。因此，界标或对界标进行图示的图标的识别可以定位于三维重构上，供用户30在显示装置26上查看。各种界标可以包含上文论述的那些界标，例如在图2中参考并且在显示装置26上显示的那些界标。可以确定并显示选定数目的界标，例如约2个点到约30个点，包含约3个点到约10个点，包含约8个点。如上文论述，也可以在框240中例如基于所识别的界标而确定相对于受试者20的图像数据中的各种平面，并且在显示装置上显示。各种界标和平面可以作为叠加于图像数据上的图标而显示。图标可以叠加于二维投影、切片数据或三维重构上以供用户30查看。平面可以帮助识别和图示受试者20和/或在手术期间使用的假体或其它系统的定向和位置。
可以基于获取的受试者20的图像数据而选择性地和任选地执行图像和计划子例程250。如上文论述，并不需要在对受试者20执行手术或完成手术之前获取图像数据。因此，对患者20进行成像并基于获取的受试者20的图像数据来计划手术并不是要求。然而，用户30可以例示性地使用图像和计划子例程250来帮助识别假体的适当定向和位置，并用于确定倒转、腿长偏移量和其它解剖学位置。
图像和计划子例程250可以包含图示为子例程块250内的块的各个部分。子例程250中的步骤的次序不是必须的，并且这里只是为了当前论述的清晰而论述为具有次序。因此，在框252中可以确定选定的预定手术后腿长。框252中的选定的预定手术后腿长可以是在左腿与右腿之间基本上相同的腿长，或者基于受试者20的解剖结构的适当不同的腿长。还在框254中确定倒转角。可以基于受试者的解剖结构以及实现受试者20的解剖学部分的选定轴线和对准来确定倒转角。在框256中可以进行杯正面平面80p和放置的确定。如上文论述，可以识别杯80的正面平面80p，并且可以使用所述正面平面来在手术期间计划或确定杯80的适当定向和位置。
在例示性全髋关节成形术中，可以进行框256中的杯放置的确定以及框258中的主干放置的确定。主干放置可以包含主干的长度、用以实现框254中确定的倒转角的主干的位置、主干的大小，以及其它适当的主干几何形状和放置。然而应了解，可以基于不同受试者的不同外科手术和解剖结构，使用成像和计划程序来确定各种其它解剖学配置和定向。举例来说，肩部置换可能不具有腿长确定，但可以具有倒转确定、主干置换确定，并可能具有杯置换确定。因此，应了解，框250中的图像和计划子例程可以包含基于对受试者20执行的特定手术的各种程序。
在计划子例程框250之后，在框270中描述执行手术。还应了解，如流程图200中图示，如果在框216中计划是否为必要的初始确定之后跟随着否路径218，那么可发生在子例程270中执行手术。同样，框270中标示的特定例示性手术包含全髋关节成形术。因此，此处关于全成形术的论述仅是例示性的，并且也可以进行其它手术。进一步将了解，执行手术子例程的各种部分并不需要以任何特定次序执行，除非在此另外做出指示。举例来说，为了在框282中图示放置的杯，可以首先进行框222中的成像。
在THA中，在框270中执行手术可以通过在框280中放置杯而开始。尽管在框250中的计划中的初始图像可能不发生，但一旦放置各种部分，例如在框280中放置杯和/或在框284中放置主干，便可以在框222中获取受试者20的图像(此处在执行手术子例程270内图示)以如上文论述识别各种界标、平面和角度。根据框222对受试者20进行成像可以用来计划受试者20的手术和/或基于用户30的预先确定而识别和确认手术。因此，一旦在框280中放置杯，便可获取或再次获取受试者20的图像，并且可以在框282中进行放置的杯和杯平面的图示。图示的杯和杯的平面可以包含上文论述的正面平面80p和轴线80a以图示杯相对于受试者20的解剖结构的位置，所述解剖结构包含股骨46和骨盆40。
在框284中可以放置例如在全髋关节成形术中的主干。在框286中可以进行腿长的图示，并且也可以进行框288中的倒转角的图示。腿长的图示以及框288中的倒转角的图示可以基于在框280中定位杯以及在框284中定位主干之后获取的受试者20的图像。因此，应了解，可以在将假体装置的选定部分定位到受试者20体内之后执行成像装置18对图像数据的图示或收集。
根据各种实施方案，在框280中放置杯可以由用户30执行以起始手术。在框280中选择髋臼杯的位置之后，用户30可以确定股骨假体的定位将基于所述位置。因此，一旦在框280中将杯定位，用户便可以获取包含骨盆40和杯80的位置的受试者20的图像数据以识别杯相对于骨盆和股骨的定向。用户30可以使用获取的具有已定位假体杯80的受试者20的图像数据来做出如何在无须获取受试者的额外图像数据的情况下、特别是在股骨内定位主干之后实现选定腿长和倒转角的确定。所述确定可以基于用户知识、患者解剖结构和类似信息。然而应了解，可以获取包含额外手术后图像数据的任何额外图像数据以进一步确认假体的放置。
因此，在框270中执行手术和子例程之后，在框290中可以做出定位是否可接受的决定。如果例如基于杯面80p及其与解剖结构的相对位置(包含如图3A到3C中图示的测量角)在框280中确定杯的放置之后定位是不可接受的，那么否路径292可以跟随。否路径292可以前进通过包含在框280中定位和置换杯的执行手术子例程270。举例来说，可以基于获取的受试者20的图像数据而在患者20体内对杯进行重新定向。另外，在框280中的杯的放置可以包含试验假体的放置。因此，获取的受试者的图像数据可以是试验假体的图像数据，并且假体的最终定向的确定可以基于在受试者上获取图像数据之后试用试验假体。如果选择获取患者的额外图像数据，那么可以在重定向假体系统之后获取患者20的额外图像数据。然而，外科医生30可能不选择或不需要框222中的额外成像，并且在跟随否框292之后可以不进行框222中的额外成像。接着可以在重新成像的图像数据中确定患者和假体系统的几何构型。
如果在框290中确定是位置为可接受的，那么可以跟随是路径296以在框298中完成手术，并最终在框300中结束。在框298中完成手术可以包含各种步骤，例如定位或胶接可植入的假体部件、闭合切口或其它适当步骤。另外，在框298中完成手术可以包含使关节复位、插入固定部件(例如，螺钉和十字销)以及其它手术完成步骤。
因此，流程图200中的方法图示了获取受试者20的图像数据以用于根据受试者的解剖结构及其几何构型的定向的识别来执行对受试者20的手术的过程。所述解剖结构包含相对于定位在受试者20内的假体的几何构型的解剖学结构。因此，流程图200的方法可以用来通过获取受试者的基本上最少量的图像数据并且不需要外科手术、仪器和假体部件的主动导航，而在手术程序期间识别并确认假体在受试者20中的定位。
一般地，可以进行受试者20的单次图像获取以识别各种解剖学界标，并且进一步识别受试者的平面以及假体部件和受试者20的解剖学部分的相应定向。图像的单次获取可以用来确定手术的进一步步骤，例如在定位髋臼假体之后定位股骨主干，以及其它确定。用户的知识可以用来增强获取的受试者20的图像以帮助执行手术。然而，系统24可以帮助用户30基本上自动地识别解剖结构的各种部分，例如解剖结构的解剖学界标和平面。
所述自动确定可以允许用户30以高效的方式执行手术，而不需要用户识别各种解剖学部分并且可能在其中带来错误。然而应了解，如果用户希望和/或系统24尚未基于用户30的确定而适当地识别界标或平面，那么用户可以帮助识别解剖学特征，例如界标。然而，一旦已经识别平面或界标，系统24便可以叠加各种图标以图示假体、解剖学部件和类似物的位置，以供用户30查看。另外，用户30可以在显示装置26上操纵图像以从各种角度查看三维重构，以允许基于用户30或由用户30选择的查看角度和定向。因此，用户30可以通过按用户30选择来查看图像数据而高效地执行手术。
提供实例性实施方案以使得本公开将为详尽的，并且将本公开的范围完全传达给本领域的技术人员。阐述例如特定组件、装置和方法的实施例等许多具体细节，以提供对本公开的实施方案的详尽理解。本领域的技术人员将明白，并不需要采用具体细节，可以用许多不同形式来体现实例性实施方案，并且具体细节和实例性实施方案都不应解释为对本公开的范围的限制。而且，所公开的例示性实施方案一般可以相互添加、互连或增强，除非另有指定。在一些实例性实施方案中，未详细描述众所周知的过程、众所周知的装置结构以及众所周知的技术。
已经出于图示和描述的目的而提供前文对实施方案的描述。不希望所述描述为详尽的或限制本公开。特定实施方案的个别元件或特征一般不限于所述特定实施方案，而是在适用的情况下可以互换并可以在选定实施方案中使用，即使并未具体展示或描述也是如此。也可以用许多方式改变特定实施方案的个别元件或特征。这些变化不应当视为与本公开的偏离，并且所有这些修改都既定包含在本公开的范围内。

Claims (25)

1.一种对受试者进行成像的方法，包括：
存取包含所述受试者的至少一个图像投影的第一图像数据集；
确定所述第一图像数据集中的受试者界标；
基于所述所确定的受试者界标确定所述受试者的几何构型；
评估所述几何构型以确定所述受试者的至少一个手术后构型；以及
以处理器系统执行指令以相对于假体部件的位置图示所述所评估的几何构型，以确定是否将实现所述手术后构型。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于所述所存取的第一图像数据集产生所述受试者的三维重构。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
显示所述所产生的三维重构；以及
图示所述所确定的几何构型，其中所述所确定的几何构型是基于多个受试者界标。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：
基于用户输入而更改所述所产生的三维重构的所述显示以在不同视角下查看所述所产生的三维重构。
5.如权利要求3所述的方法，进一步包括：
基于包含所述假体部件的图像数据的所述所存取的第一图像数据集而确定所述受试者中的所述假体部件的几何构型；以及
相对于所述受试者的所述所确定的几何构型而图示所述假体部件的所述所确定的几何构型。
6.如权利要求5所述的方法，其中确定所述受试者中的所述假体部件的所述几何构型包含确定所述受试者中的试验假体部件的几何构型。
7.如权利要求5所述的方法，其中确定所述受试者中的所述假体部件的几何放置是基于测量协议而计算，所述测量协议包含手术测量协议、射线测量协议或解剖测量协议中的至少一者；
其中相对于所述受试者的所述所确定的几何构型而图示所述假体部件的所述所确定的几何放置包含选择所述测量协议。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
操作处理器来执行指令以确定所述第一图像数据集中的所述受试者界标并且基于所述所确定的受试者界标而确定所述受试者的所述几何构型。
9.一种对受试者进行成像的方法，包括：
存取包含所述受试者和所述受试者中的假体系统的至少一个图像投影的第一图像数据集；
确定所述第一图像数据集中的受试者界标；
基于所述第一图像数据集中的所述所确定的受试者界标而确定所述受试者的受试者几何构型，其中所述受试者几何构型至少包含所述受试者的矢状平面；
确定所述受试者内的所述假体系统在所述第一图像数据集中的假体几何构型；
基于测量协议而确定所述所确定的受试者几何构型与所述所确定的假体几何构型之间的测量；以及
基于输入的用户测量选择在显示装置上相对于所述所确定的受试者几何构型而图示所述所确定的测量或所述所确定的假体几何构型中的至少一者。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述受试者几何构型进一步至少包含所述受试者的冠状平面或前骨盆平面以及所述受试者的横向平面。
11.如权利要求10所述的方法，其中在所述显示装置上相对于所述所确定的受试者几何构型而图示所述所确定的假体几何构型包含显示所述矢状平面、所述受试者的所述冠状平面以及所述受试者的所述横向平面中的全部。
12.如权利要求11所述的方法，其中确定所述受试者内的所述假体系统的所述假体几何构型包含确定髋臼假体的正面平面以及髋臼轴线，所述髋臼轴线基本上垂直于所述正面平面并且延伸穿过所述髋臼假体的顶点。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
接收测量、射线测量或解剖测量中的至少一者的测量协议选择；
其中图示所述所确定的测量包含基于所述所接收的测量协议而图示所述髋臼轴线与所述矢状平面、所述受试者的所述冠状平面或所述受试者的所述横向平面中的至少一者之间的角度。
14.如权利要求9所述的方法，其中确定所述受试者内的所述假体系统的所述假体几何构型包含确定髋臼假体的正面平面以及髋臼轴线，所述髋臼轴线基本上垂直于所述正面平面并且延伸穿过所述髋臼假体的顶点。
15.如权利要求9所述的方法，其中基于所述第一图像数据集中的所述所确定的受试者界标而确定所述受试者的所述患者几何构型进一步包含：
确定延伸穿过右坐骨结节和左坐骨结节的线；
确定腿长偏移量，包含：
确定右股骨轴线，确定右小转子，确定与所述所确定的右小转子相交的垂直于所述右股骨轴线的右小转子平面，确定在所述所确定的线与所述所确定的右股骨轴线相交之处相交的垂直于所述右股骨轴线的右线平面，确定沿着所述所确定的右股骨轴线在所述右小转子平面与所述右线平面之间的右腿距离；
确定左股骨轴线，确定左小转子，确定与所述所确定的左小转子相交的垂直于所述左股骨轴线的左小转子平面，确定在所述所确定的线与所述所确定的左股骨轴线相交之处相交的垂直于所述左股骨轴线的左线平面，确定沿着所述所确定的左股骨轴线在所述左小转子平面与所述左线平面之间的左距离；以及
确定所述右距离与所述左距离之间的差。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
至少确定假体放置以基本上最小化所述右距离与所述左距离之间的手术后的差。
17.如权利要求9所述的方法，其中基于所述第一图像数据集中的所述所确定的受试者界标而确定所述受试者的所述患者几何构型进一步包含：
确定骨盆测量界标；
确定腿长偏移量，包含：
右股骨轴线、右股骨界标，以及确定沿着所述所确定的右股骨轴线在所述骨盆测量界标与所述右股骨界标之间的右距离；
确定左股骨轴线以及等效于所述右股骨界标的左股骨界标，以及确定沿着所述所确定的左股骨轴线在所述骨盆测量界标与所述左股骨界标之间的左距离；以及
确定所述右距离与所述左距离之间的差。
18.如权利要求9所述的方法，进一步包括：
在所述假体系统定位于所述受试者内之前存取获取的所述受试者的第二图像数据集；
基于所述第二图像数据集确定所述受试者的界标；
基于所述所确定的界标确定所述受试者的手术前几何构型；以及
基于所述所确定的手术前几何构型而确定关于执行所述手术的计划，以实现选定的手术后受试者解剖学构型。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述假体系统包含试验假体部件，所述试验假体部件被配置成在放置永久假体部件之前放置在所述受试者中。
20.一种用于对受试者进行成像以便执行手术的系统，包括：
处理器系统，所述处理器系统被配置成用于：
存取包含所述受试者和放置在所述受试者中的假体系统的至少一个投影的图像数据的第一图像数据集，
确定所述第一图像数据集中的受试者界标，
基于所述图像数据集中的所述所确定的受试者界标确定所述受试者的受试者几何构型，
确定所述第一图像数据集中的放置在所述受试者内的所述假体系统的假体几何构型，以及
基于测量协议而确定所述所确定的受试者几何构型与所述所确定的假体几何构型之间的测量；以及
显示装置，用于基于输入的用户测量协议选择在显示装置上相对于所述所确定的受试者几何构型而图示所述所确定的测量或所述所确定的假体几何构型中的至少一者。
21.如权利要求20所述的系统，进一步包括：
成像系统，所述成像系统被配置成获取可由所述处理器存取的所述第一图像数据集。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述成像系统被配置成在外科手术期间操作以在假体系统已经放置于所述受试者中之后获取所述受试者的所述第一图像数据集。
23.如权利要求22所述的系统，进一步包括：
用户输入，所述用户输入被配置成将用户选定的测量协议输入到所述处理器系统，
其中确定所述测量是基于所述输入的测量协议。
24.如权利要求23所述的系统，进一步包括：
跟踪系统，所述跟踪系统被配置成至少在所述假体系统的放置期间跟踪仪器。
25.如权利要求24所述的系统，其中所述处理器进一步被配置成在正相对于所述受试者跟踪所述假体时实时地图示所述所确定的假体几何构型。
CN201480005976.6A 2013-01-25 2014-01-24 利用图像数据来放置部件的系统和方法 Active CN104994803B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/750,550 US10779751B2 (en) 2013-01-25 2013-01-25 System and process of utilizing image data to place a member
US13/750550 2013-01-25
PCT/US2014/012958 WO2014116954A1 (en) 2013-01-25 2014-01-24 A system and process of utilizing image data to place a member

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104994803A true CN104994803A (zh) 2015-10-21
CN104994803B CN104994803B (zh) 2020-09-18

Family

ID=50231486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480005976.6A Active CN104994803B (zh) 2013-01-25 2014-01-24 利用图像数据来放置部件的系统和方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10779751B2 (zh)
EP (1) EP2948091B1 (zh)
JP (3) JP2016504162A (zh)
CN (1) CN104994803B (zh)
AU (1) AU2014209244B2 (zh)
CA (1) CA2898634A1 (zh)
WO (1) WO2014116954A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109414295A (zh) * 2016-04-28 2019-03-01 美敦力导航股份有限公司 基于图像的导航的方法和装置
CN111179350A (zh) * 2020-02-13 2020-05-19 张逸凌 基于深度学习的髋关节图像处理方法及计算设备
CN111511281A (zh) * 2017-12-22 2020-08-07 阿克拉伦特公司 用于外科导航系统的配准面部标志的设备和方法
CN113226185A (zh) * 2018-12-27 2021-08-06 美敦力导航股份有限公司 用于对受试者进行成像的系统和方法
CN113454681A (zh) * 2019-02-21 2021-09-28 美敦力导航股份有限公司 用于磁共振成像测温的方法和设备
CN114423347A (zh) * 2019-04-04 2022-04-29 美敦力导航股份有限公司 用于显示图像的系统和方法
CN115461009A (zh) * 2020-04-29 2022-12-09 美敦力导航股份有限公司 用于察看受试者的系统和方法
US12070344B2 (en) 2018-12-27 2024-08-27 Medtronic Navigation, Inc. System and method for imaging a subject

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8549888B2 (en) 2008-04-04 2013-10-08 Nuvasive, Inc. System and device for designing and forming a surgical implant
US9730790B2 (en) 2009-09-29 2017-08-15 Edwards Lifesciences Cardiaq Llc Replacement valve and method
US11207132B2 (en) 2012-03-12 2021-12-28 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spinal surgery
US10779751B2 (en) 2013-01-25 2020-09-22 Medtronic Navigation, Inc. System and process of utilizing image data to place a member
US9681951B2 (en) 2013-03-14 2017-06-20 Edwards Lifesciences Cardiaq Llc Prosthesis with outer skirt and anchors
CN105611884B (zh) 2013-10-09 2019-06-28 纽文思公司 在手术脊椎程序期间术中设计并评定脊椎畸形矫正的系统
US9848922B2 (en) 2013-10-09 2017-12-26 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
AU2015277134B2 (en) 2014-06-17 2019-02-28 Nuvasive, Inc. Systems and methods for planning, performing, and assessing spinal correction during surgery
US9913669B1 (en) 2014-10-17 2018-03-13 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
AU2016302339B2 (en) * 2015-08-05 2020-05-28 Friedrich Boettner A fluoroscopy-based technique to measure intraoperative cup anteversion
KR20180133386A (ko) * 2016-03-02 2018-12-14 씽크 써지컬, 인크. 관절성형 수술의 자동 입안
JP7278619B2 (ja) * 2017-10-06 2023-05-22 インテリジョイント サージカル インク． 人工股関節全置換術の術前計画システムおよび方法
WO2019079521A1 (en) 2017-10-17 2019-04-25 Friedrich Boettner SYSTEM AND METHOD FOR MEASUREMENT AND TREATMENT BASED ON FLUOROSCOPY
WO2022050851A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Formus Labs Limited Hip arthroplasty planning method
KR102619164B1 (ko) * 2021-11-26 2023-12-29 경희대학교 산학협력단 전방 골반 평면의 3차원 방향 실시간 측정 방법 및 장치
US12507972B2 (en) 2024-06-14 2025-12-30 Globus Medical, Inc. Patient registration for total hip arthroplasty procedure using pre-operative computed tomography (CT), intra-operative fluoroscopy, and/or point cloud data

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030176860A1 (en) * 2002-03-18 2003-09-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. Operation aid system
WO2006079211A1 (en) * 2005-01-26 2006-08-03 Orthosoft Inc. Computer-assisted hip joint resurfacing method and system
US20060293614A1 (en) * 2005-06-02 2006-12-28 Radinsky Iliya Leg alignment for surgical parameter measurement in hip replacement surgery
US20080287781A1 (en) * 2004-03-05 2008-11-20 Depuy International Limited Registration Methods and Apparatus
US20110313424A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Howmedica Osteonics Corp. Patient-specific total hip arthroplasty
CN102647962A (zh) * 2009-11-24 2012-08-22 株式会社力克赛 人工髋关节置换手术的术前计划用程序及手术支援用夹具

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7366562B2 (en) 2003-10-17 2008-04-29 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US8239001B2 (en) 2003-10-17 2012-08-07 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US6322565B1 (en) 1999-11-08 2001-11-27 Steven A. Garner Avascular neucrosis instrument and method
US6674883B1 (en) 2000-08-14 2004-01-06 Siemens Corporate Research, Inc. System and method for the detection of anatomic landmarks for total hip replacement
US6711431B2 (en) 2002-02-13 2004-03-23 Kinamed, Inc. Non-imaging, computer assisted navigation system for hip replacement surgery
US6792071B2 (en) * 2002-03-27 2004-09-14 Agfa-Gevaert Method of performing geometric measurements on digital radiological images
EP1511423B1 (en) 2002-06-11 2007-08-15 Breakaway Imaging, Llc Cantilevered gantry apparatus for x-ray imaging
JP2006501977A (ja) * 2002-10-07 2006-01-19 コンフォーミス・インコーポレイテッド 関節表面に適合する３次元外形を伴う最小限侵襲性関節インプラント
US20050065617A1 (en) 2003-09-05 2005-03-24 Moctezuma De La Barrera Jose Luis System and method of performing ball and socket joint arthroscopy
US7764985B2 (en) 2003-10-20 2010-07-27 Smith & Nephew, Inc. Surgical navigation system component fault interfaces and related processes
GB0504172D0 (en) * 2005-03-01 2005-04-06 King S College London Surgical planning
GB0507243D0 (en) 2005-04-09 2005-05-18 Depuy Int Ltd Acetabular cup positioning
EP1908023A1 (en) * 2005-06-02 2008-04-09 Depuy International Limited Surgical system and method
US8320991B2 (en) 2006-12-01 2012-11-27 Medtronic Navigation Inc. Portable electromagnetic navigation system
US8233963B2 (en) 2007-02-19 2012-07-31 Medtronic Navigation, Inc. Automatic identification of tracked surgical devices using an electromagnetic localization system
JP5001127B2 (ja) * 2007-12-05 2012-08-15 富士フイルム株式会社 手術計画作成支援システム
US20090198276A1 (en) * 2008-02-02 2009-08-06 Jinbiotech Co., Ltd Pelvic balancer
US8325873B2 (en) 2010-10-20 2012-12-04 Medtronic Navigation, Inc. Selected image acquisition technique to optimize patient model construction
US9533167B2 (en) * 2011-01-14 2017-01-03 Massachusetts Institute Of Technology System and method for manipulation of devices using magnetic fields
US9167989B2 (en) * 2011-09-16 2015-10-27 Mako Surgical Corp. Systems and methods for measuring parameters in joint replacement surgery
EP2797512A4 (en) * 2011-12-30 2015-09-09 Philip D Gole MEDICAL DEVICES FOR ASSESSING IMAGE SUPPORT AND PROCEDURE
US20140188240A1 (en) * 2012-02-07 2014-07-03 Conformis, Inc. Methods and devices related to patient-adapted hip joint implants
US20140031664A1 (en) * 2012-07-30 2014-01-30 Mako Surgical Corp. Radiographic imaging device
US20140081659A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-20 Depuy Orthopaedics, Inc. Systems and methods for surgical and interventional planning, support, post-operative follow-up, and functional recovery tracking
US8831324B2 (en) * 2012-10-02 2014-09-09 Brad L. Penenberg Surgical method and workflow
US10779751B2 (en) 2013-01-25 2020-09-22 Medtronic Navigation, Inc. System and process of utilizing image data to place a member

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030176860A1 (en) * 2002-03-18 2003-09-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. Operation aid system
US20080287781A1 (en) * 2004-03-05 2008-11-20 Depuy International Limited Registration Methods and Apparatus
WO2006079211A1 (en) * 2005-01-26 2006-08-03 Orthosoft Inc. Computer-assisted hip joint resurfacing method and system
US20060293614A1 (en) * 2005-06-02 2006-12-28 Radinsky Iliya Leg alignment for surgical parameter measurement in hip replacement surgery
CN102647962A (zh) * 2009-11-24 2012-08-22 株式会社力克赛 人工髋关节置换手术的术前计划用程序及手术支援用夹具
US20110313424A1 (en) * 2010-06-18 2011-12-22 Howmedica Osteonics Corp. Patient-specific total hip arthroplasty

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11779399B2 (en) 2016-04-28 2023-10-10 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for image-based navigation
US12268454B2 (en) 2016-04-28 2025-04-08 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for image-based navigation
CN109414295A (zh) * 2016-04-28 2019-03-01 美敦力导航股份有限公司 基于图像的导航的方法和装置
CN109414295B (zh) * 2016-04-28 2022-03-01 美敦力导航股份有限公司 基于图像的导航的方法和装置
CN111511281A (zh) * 2017-12-22 2020-08-07 阿克拉伦特公司 用于外科导航系统的配准面部标志的设备和方法
CN111511281B (zh) * 2017-12-22 2024-04-26 阿克拉伦特公司 用于外科导航系统的配准面部标志的设备和方法
CN113226185A (zh) * 2018-12-27 2021-08-06 美敦力导航股份有限公司 用于对受试者进行成像的系统和方法
US12070344B2 (en) 2018-12-27 2024-08-27 Medtronic Navigation, Inc. System and method for imaging a subject
US12201466B2 (en) 2018-12-27 2025-01-21 Medtronic Navigation, Inc. System and method for imaging a subject
CN113454681A (zh) * 2019-02-21 2021-09-28 美敦力导航股份有限公司 用于磁共振成像测温的方法和设备
CN114423347A (zh) * 2019-04-04 2022-04-29 美敦力导航股份有限公司 用于显示图像的系统和方法
CN111179350A (zh) * 2020-02-13 2020-05-19 张逸凌 基于深度学习的髋关节图像处理方法及计算设备
CN115461009A (zh) * 2020-04-29 2022-12-09 美敦力导航股份有限公司 用于察看受试者的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140213889A1 (en) 2014-07-31
CN104994803B (zh) 2020-09-18
JP2018020148A (ja) 2018-02-08
CA2898634A1 (en) 2014-07-31
JP2016504162A (ja) 2016-02-12
US20200405180A1 (en) 2020-12-31
AU2014209244B2 (en) 2018-09-06
WO2014116954A1 (en) 2014-07-31
EP2948091B1 (en) 2019-07-24
US10779751B2 (en) 2020-09-22
AU2014209244A1 (en) 2015-08-27
JP2020096869A (ja) 2020-06-25
EP2948091A1 (en) 2015-12-02
US12446793B2 (en) 2025-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12446793B2 (en) System and process of utilizing image data to place a member
US12370061B2 (en) Robotic surgery system for augmented arthroplasty procedures
JP6932123B2 (ja) 追跡された骨の登録を確証するための方法
KR102335667B1 (ko) 커스터마이징된 햅틱 경계를 생성하기 위한 시스템 및 방법
US20070066917A1 (en) Method for simulating prosthetic implant selection and placement
US20190274762A1 (en) Surgical Navigation System
US20160117817A1 (en) Method of planning, preparing, supporting, monitoring and/or subsequently checking a surgical intervention in the human or animal body, apparatus for carrying out such an intervention and use of the apparatus
Kunz et al. Computer-assisted hip resurfacing using individualized drill templates
US9925069B2 (en) Method for femur resection alignment approximation in hip replacement procedures
JP7498163B2 (ja) 医療技術機器及び方法
KR20230026350A (ko) 의료 기기, 모델 데이터 세트 등록 방법, 데이터 처리 프로그램, 및 프로그램 저장 매체
JP2024535201A (ja) 内部人工インプラントの構成要素のタイプを推奨するために写真測量及び深層学習を使用するシステム及び方法
CN117751386A (zh) 2d x射线图像中物体的近实时连续3d配准
JP2024500222A (ja) ２ｄのｘ線画像で見えない解剖学的構造の人工知能ベースの検出
EP4014913B1 (en) Artificial-intelligence-based determination of implantation curve
US20240273760A1 (en) Method And Device For Reproducing Position And Orientation Of (Long) Bone Fragments
Gao et al. Computer-Assisted Orthopedic Surgery
WO2025198816A1 (en) Patella tracking methods and systems
Radermacher Renaissance of Computer-Assisted Orthopedic Surgery with Individual Templates: Evolution or Revolution?

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant