DE60116804T2

DE60116804T2 - System zum Anzeigen von Kunstknochenschablonen

Info

Publication number: DE60116804T2
Application number: DE60116804T
Authority: DE
Inventors: c/o Fuji Photo Film Co. Kazuo Shimura; c/o Fuji Photo Film Co. Takeshi Ohkubo
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: DE60109541D1; DE60115722T2; DE60115722D1; US6692448B2; EP1428486B1; EP1428486A1; EP1188421B1; EP1188421A2; US20020055692A1; EP1437102B1; US7039225B2; US20030181831A1; DE60109541T2; DE60116804D1; EP1437102A1; EP1188421A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kunstknochenschablonen-Anzeigesystem.
Beschreibung des Standes der Technik
Auf dem Gebiet der orthopädischen Chirurgie, der Oralchirurgie und der gleichen wurde bei einem Patienten, der einen Teil eines Knochens aufgrund einer Krankheit oder eines Unfalls oder aufgrund eines chirurgischen Eingriffs bei der Behandlung eines malignen Tumors verloren hat, der verlorene Teil des Knochens durch eigenes Knochenmaterial des Patienten aus einem anderen Bereich ersetzt.
In jüngerer Zeit ist es übliche Praxis geworden, als Ersatz für den verlorenen Teil des Knochens Kunstknochen (künstliches Hartgewebe) aus rostfreiem Stahl, einer Cobalt-Chrom-Legierung, Metall wie zum Beispiel Titan, Aluminium oder Zirkon, Oxiden dieser Metalle, Keramikmaterial wie zum Beispiel Apatit oder Verbundmaterial aus derartigen Werkstoffen zu verwenden.
Kunstknochen, der anstelle eines verlorenen Teils des Knochens einzubetten ist, wird auf der Grundlage eines Standardmodells hergestellt, welches seinerseits wiederum auf der Grundlage der Form des durch Kunstknochen zu ersetzenden Teils aus mehreren Standardmodellen ausgewählt wird, die vorab in verschiedenen Formen hergestellt wurden.
Üblicherweise werden die Standardmodelle in Form realer Schablonen auf Lager gehalten, die die Konturen der Standardmodelle repräsentieren (beispielsweise handelt es sich um Schablonen aus transparenten Kunststoff-Flachstücken), und diese realen Schablonen werden einem Bild des verlorenen Teils des Knochens in einer Folge überlagert, und dann wird visuell überprüft, ob jede der Schablonen dem verlorenen Knochenteil in seiner Form entspricht.
Da allerdings die Standardmodelle in Stufen von 1 mm Durchmesser des Knochenkopfs (des Kopfs des Knochens) oder der Länge des Knochenschafts oder des Knochenhalters sowie in Stufen von 1° des Winkels zwischen dem Knochenschaft und dem Knochenhalter hergestellt werden, ist die Anzahl der Standardmodelle oder der realen Schablonen groß, und dementsprechend ist die Auswahl einer Schablone auf dem üblichen Weg zeitraubend und arbeitsaufwendig.
Da eine Überlagerung von Hand mit dem Bild des verlorenen Knochenteils in einem begrenzten Zeitintervall stattfindet, kann nicht jede Schablone exakt mit dem Bild des verlorenen Teils ausgerichtet werden, und man kann kein optimales Standardmodell oder keine optimale Standardschablone in konstanter Weise auswählen.
Da außerdem zahlreiche Schablonen bereitgehalten werden müssen, ist die Verwaltung der Schablonen mühselig.
Gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die DE 198 53 965 A ein Kunstknochenschablonen-Anzeigesystem, welches ein Computersystem enthält, ausgebildet für die Auswahl einer oder mehrerer Schablonenkandidaten auf der Grundlage relevanter Parameter, beispielsweise des Durchmessers des Knochenhohlraums oder dergleichen.
Die US-A-S 824 085 offenbart ein Kunstknochenschablonen-Anzeigesystem, bei dem ein Knochenmodell aus einem abgetasteten Knochenbild generiert wird. Anschließend wird ein Knochenhohlraummodell auf der Grundlage des Knochenmodells sowie ein Prothe senmodell erstellt. Das Prothesenmodell wird aus einer Bibliothek von Implantaten ausgewählt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kunstknochenschablonen-Anzeigesystems, welches Kunstknochenschablonen in der Weise anzeigt, daß eine geeignete Schablone innerhalb kürzerer Zeit ausgewählt werden kann, wobei die Verwaltung der Schablonen erleichtert wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Kunstknochenschablonen-Anzeigesystem gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Wenn das Knochenbild und das Bild des Schablonenkandidaten einander überlagert in dem Kunstknochenschablonen-Auswahlsystem angezeigt werden, ist es bevorzugt, wenn eine Bildverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, die eine Bildverarbeitung bezüglich mindestens eines der von der Anzeigeeinrichtung angezeigten Bilder durchführt, so daß deren Formen sich deutlicher voneinander unterscheiden lassen, wobei das von der Bildverarbeitungseinrichtung verarbeitete Bild im verarbeiteten Zustand angezeigt wird.
Der Ausdruck „so daß sich ihre Formen deutlicher voneinander unterscheiden lassen" bedeutet: „so daß die Unterscheidung zwischen den Formen der Schablonenkandidaten erleichtert wird" (wenn mehrere Schablonenkandidaten ausgewählt werden) sowie „so daß die Unterscheidung zwischen den Formen der Schablonenkandidaten und des Knochenbilds erleichtert wird".
Wenn das Knochenbild und das Bild des Schablonenkandidaten einander überlagert angezeigt werden, läßt sich durch Betrachten des Überlagerungsbilds beurteilen, ob der Schablonenkandidat sich wirklich als Grundlage für den Austausch eignet. In diesem Fall läßt sich die für den Knochen am besten geeignete Schablone leicht und rasch auswählen, da die Anzahl von Schablonenkandidaten durch die automatische Auswahl begrenzt ist.
Wenn das Knochenbild und das Bild des Schablonenkandidaten einander überlagert angezeigt werden, läßt sich durch Betrachten des Überlagerungsbilds feststellen, ob der Schablonenkandidat sich wirklich für den zersetzenden Knochen eignet. Da in diesem Fall die Anzahl der Schablonenkandidaten durch die automatische Auswahl begrenzt ist, läßt sich einfach und rasch der am besten geeignete Knochen auswählen.
Da außerdem eine Schablonendatenspeichereinrichtung vorgesehen ist, in welcher Schablonendaten für mehrere Schablonen einer Mehrzahl von Kunstknochen unterschiedlicher Formen gespeichert ist in Form elektronischer Daten, ist eine Verwaltung der Schablonen überflüssig.
Wenn außerdem eine Bildverarbeitungseinrichtung, die eine Bildverarbeitung bezüglich mindestens eines der von der Anzeigeeinrichtung angezeigten Bilder durchführt, so daß deren Formen sich deutlicher unterscheiden lassen, und wenn das von der Bildverarbeitungseinrichtung verarbeitete Bild im verarbeiteten Zustand angezeigt wird, läßt sich das Knochenbild einfach vom Bild des Schablonenkandidaten unterscheiden, was es einer Bedienungsperson ermöglicht, in exakterer Weise die Bilder in kurzer Zeit zueinander anzuordnen. Außerdem läßt sich einfach und rasch eine für den Knochen am besten geeignete Schablone auswählen, und gleichzeitig läßt sich die relative Lage zwischen den Bildern fein einstellen, so daß die am besten geeignete Schablone mit Sicherheit ausgewählt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Kunstknochenschablonen-Auswahlsystem zeigt,
2 ist eine schematische Ansicht des Erscheinungsbilds des in 1 gezeigten Kunstknochenschablonen-Auswahlsystems,
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils mit einem Oberschenkelknochen als auszutauschenden Knochen,
4 ist eine Ansicht eines Beispiels eines Vollbilds, auf dessen Grundlage die Schablonenauswahlverarbeitung durchgeführt wird,
5 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Kunstknochenschablonen-Auswahlsystems,
6 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Kennzeichnen eines Merkmalpunkts auf einem angezeigten Knochenbild, welches die Form des Knochens wiedergibt,
7 ist ein Blockdiagramm, welches im einzelnen die Schablonendatenspeichereinrichtung zeigt,
8 ist eine Ansicht eines Beispiels für die Struktur der Schablonendaten, und
9A und 9B sind Ansichten eines weiteren Beispiels für die Struktur der Schablonendaten.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 enthält ein Kunstknochenschablonen-Auswahlsystem 1 eine Schablonendatenspeichereinrichtung 10, in welcher Schablonendaten für eine Mehrzahl von Schablonen gespeichert sind, die mehrere Kunstknochen unterschiedlicher Formen repräsentieren, eine Knochenform-Meßeinrichtung 20, die die Form eines durch Kunstknochen zersetzenden Knochens auf der Grundlage von Knochenbilddaten S1 mißt, die ein Bild darstellen, welches den durch Kunstknochen auszutauschenden Knochen enthalten, eine Scha blonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30, die als Schablonenkandidaten mindestens eine Schablone auswählt, deren Form im wesentlichen mit derjenigen des durch Kunstknochen zu ersetzenden Knochens übereinstimmt, gemessen von der Knochenform-Meßeinrichtung 20, wobei die Auswahl aus den mehreren Schablonen erfolgt, die durch die Schablonendaten repräsentiert werden, ferner eine Anzeigeeinrichtung 40 (beispielsweise eine Kathodenstrahlröhren-Bildschirm oder eine Flüssigkristallanzeige), die das Knochenbild anzeigt, welches die Form des durch Kunstknochen zu ersetzenden Knochens wiedergibt, außerdem ein Bild des oder der Schablonenkandidaten, die von der Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 ausgewählt wurde bzw. wurden, außerdem eine Bildverarbeitungseinrichtung 50, die bezüglich der von der Anzeigeeinrichtung dargestellten Bilder eine Bildverarbeitung in der Weise durchführt, daß die Formen deutlicher voneinander unterschieden werden können, eine Anzeigesteuereinrichtung 60, welche die Anzeigeeinrichtung 40 dazu bringt, das Knochenbild und das Bild des Schablonenkandidaten einander überlagert auf der Grundlage der verarbeiteten Bilddaten anzuzeigen, und schließlich eine Auftragsinformations-Ausgabeeinrichtung 70, die Auftragsinformation zum Anfordern von Kunstknochen zum Ersetzen des Knochens ausgibt.
Das Kunstknochenschablonen-Auswahlsystem 1 enthält weiterhin eine Formeinrichtung 80, die auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 40 die Form einer Standardschablone verformt, die repräsentiert wird durch Schablonendaten, die aus dem Schablonendatenspeicher 10 ausgelesen wurden, eine Speichereinrichtung 81, welche Differenzdaten D3 speichert, die für den Unterschied in der Form zwischen der Standardschablone und der verformten Schablone, die durch Verformen der Standardschablone durch die Formeinrichtung 80 erhalten wurde, stehen, und eine Eingabeeinrichtung 90 (bestehend aus einer Tastatur 91, einer Wähleinrichtung 92, einer Maus 93 und dergleichen) zum Eingeben von Daten zur Auswahl einer günstigeren Schablone aus den Schablonenkandidaten und/oder zum Durchführen verschiedener Operationen.
Wie in 2 gezeigt ist, werden die Anzeigeeinrichtung 40, die Eingabeeinrichtung 90 und dergleichen auf einem Tisch 2 plaziert, und die Schablonendatenspeichereinrichtung 10, die Knochenformmeßeinrichtung 20 und dergleichen sind in einem Gehäuse 3 unterhalb des Tisches 2 aufgenommen.
Die Schablonendatenspeichereinrichtung 10 enthält zum Beispiel eine magnetische Aufzeichnungseinrichtung, beispielsweise eine Festplatte, die Schablonendaten von einem computerlesbaren tragbaren Aufzeichnungsträger, beispielsweise einer CD-ROM oder einem magnetooptischen Speicher besteht und die ausgelesenen Schablonendaten speichert. Wenn die Geschwindigkeit der Auswahl (des Suchvorgangs), welcher unten noch erläutert wird, kein Problem darstellt, können die Schablonendaten aus dem computerlesbaren tragbaren Aufzeichnungsträger, beispielsweise einer CD-ROM oder einem MO (magnetooptischen Speicher) sofort an Ort und Stelle ausgelesen werden.
Die Schablonendaten beinhalten eine Bilddatei, in der mehrere Abschnitte von Bilddaten, die jeweils eine Schablone repräsentieren, aufgezeichnet sind, außerdem eine Formdatendatei, in welcher mehrere Teile von Schablonenformdaten D1, die jeweils ein Merkmal der Form einer Schablone repräsentieren, in Verbindung mit den Bilddaten für die Schablone aufgezeichnet sind. Die Bilddatei enthält zusätzlich zu lebensgroßen Bildern der Standardschablonen Miniaturbilder (verkleinerte Bilder) der Standardschablonen (beispielsweise verkleinert auf 1/8 mal 1/8).
Durch Speichern von Schablonendaten in der Form elektronischer Daten läßt sich anhand der elektronischen Daten überprüfen, ob die Schablone von der Form her zu dem auszutauschenden Knochen paßt, außerdem kann darauf verzichtet werden, zahlreiche Schablonen zu bevorraten und diese Schablonen zu verwalten.
Bei dem vorliegenden Beispiel werden als Formdaten D1 Vektordaten verwendet, die ein geometrisches Merkmal repräsentieren. Im Fall eines Oberschenkelknochens lassen sich als Vektordaten der Durchmesser des Knochenkopfs, die Länge des Knochenschafts, die Länge des Knochenhalters zwischen Knochenkopf und Knochenschaft und/oder der Winkel zwischen dem Knochenschaft und dem Knochenhalter verwenden. Mit dieser Ausge staltung läßt sich eine Datenbank zum Erleichtern des Auffindens und der Formanpassung erhalten.
Die Knochenformmeßeinrichtung 20 enthält einen Meßteil 21, der die Form des zu ersetzenden Knochens auf der Grundlage der Bilddaten S1 mißt, ferner einen Speicherteil 22, der Formdaten D2 über die Form des Knochens, wie sie von dem Meßteil 21 gemessen wurde, speichert.
Die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 führt eine Auswahl (einen Suchvorgang) zum Auswählen einer Standardschablone durch, die der Form des zu ersetzenden Knochens entspricht, und zwar auf der Grundlage der Knochenformdaten D2, die durch Messen des Knochens (ausgelesen aus dem Speicherteil 22) erhalten wurden, und aufgrund von Schablonenformdaten D1, die aus der Schablonendatenspeichereinrichtung 10 ausgelesen wurden.
Die Bildverarbeitungseinrichtung 50 führt eine Bildverarbeitung zum Erleichtern der Unterscheidung zwischen der Form der Schablone und der Knochenform durch. Beispielsweise führt die Bildverarbeitungseinrichtung 50 während oder nach der Auswahl der Standardschablone eine Bildverarbeitung durch, um den Rand des Knochens und/oder der Schablone lediglich in Form einer Linie darzustellen, das Bild zu schraffieren, Konturlinien anzuzeigen, die gesamten Formen des Knochens und/oder der Schablone in einer Drahtgitterdarstellung anzuzeigen oder den Rand des Knochens oder der Schablone zu verstärken.
Die Anzeigesteuereinrichtung 60 stellt ein Layout des Rahmens der Anzeigeeinrichtung 40 in der Weise zusammen, daß ein Schablonenanzeigebereich, in der eine Liste von Schablonenkandidaten, die von der Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 ausgewählt wurden, und/oder Miniaturbilder der Schablonenkandidaten dargestellt werden, und ein Knochenbildanzeigebereich, in welchem ein Bild des Knochens angezeigt wird, Seite an Seite angeordnet sind. Außerdem bewirkt die Anzeigesteuereinrichtung 60, daß die Anzeigeeinrichtung 40 das Bild des Knochens und das Bild der Schablone (falls von der Bildverarbeitungseinrichtung 50 verarbeitet, das verarbeitete Bild) im Schablonenanzeigebereich einander überlagert darzustellen.
In der überlagerten Anzeige können sämtliche Schablonenkandidaten automatisch so plaziert werden, daß sie dem Bild des Knochens überlagert sind, oder es können lediglich eine oder mehrere Schablonenkandidaten, die von der Bedienungsperson aus den von der Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 automatisch ausgewählten Schablonenkandidaten ausgewählt wurden, dem Bild des Knochens überlagert werden. In letzterem Fall kann bzw. können der Schablonenkandidat bzw. die Schablonenkandidaten unter der Anleitung der Bedienungsperson plaziert werden.
Durch dieses Einstellen des Schablonenanzeigebereichs und des Knochenbildanzeigebereichs lassen sich das Bild des Knochens und die Liste der Schablonenkandidaten (mit den Miniaturbildern der Schablonenkandidaten) gleichzeitig darstellen, und es kann die letztlich am besten geeignete Schablone mit hoher Effizienz aus einer Mehrzahl von Schablonenkandidaten ausgewählt werden, die ihrerseits automatisch von der Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 ausgewählt wurden.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Kunstknochenschablonen-Auswahlsystems 1 beschrieben.
Es soll hier angenommen werden, daß ein Oberschenkelknochen 9 (siehe 3) durch Kunstknochen ersetzt werden soll, und daß ein Strahlungsbild (CR-Bild), welches das Abbild des Oberschenkelknochens 9 enthält, von einem CR-System (einem Computerradiographiesystem) aufgenommen wurde. Das heißt: es werden durch ein Objekt Röntgenstrahlen auf eine Bildplatte projiziert, die einen anregbaren Leuchtstoff enthält, so daß ein Strahlungsbild des Objekts auf der Bildplatte in Form eines gespeicherten Strahlungsenergiemusters aufgezeichnet wird. Dann wird das auf der Bildplatte aufgezeichnete Strahlungsbild ausgelesen, und es werden Knochenbilddaten S1 gewonnen. Die Knochenbilddaten S1 werden in das Kunstknochenschablonen-Auswahlsystem 1 dieser Ausführungsform eingegeben.
Die Anzeigesteuereinrichtung 60 veranlaßt die Anzeigeeinrichtung 40, einen Oberschenkelknochen 9 mit einem fehlenden Teil 9a zusammen mit Knochen 7 und 8 um den Oberschenkelknochen 9 herum im Knochenbildanzeigebereich auf der Grundlage der Knochenbilddaten S1 anzuzeigen, wie in 4 dargestellt ist.
Die Knochenbilddaten S1 werden außerdem in dem Meßteil 21 des Knochenbildmeßsystems 21 eingegeben. Der Meßteil 21 extrahiert den Rand des Oberschenkelknochens 9 mit dem fehlenden Teil 9a nach bekanntem Verfahren und speichert die Knochenformdaten über die äußere Form des Oberschenkelknochens 9 in dem Speicherteil 22. Die Knochenformdaten D1 haben das gleiche Format wie die in dem Schablonendatenspeicher 10 gespeicherten Schablonenformdaten D1. Bei dieser speziellen Ausführungsform, bei der die Schablonenformdaten D1 als Vektordaten vorliegen, ermittelt der Meßteil 21 Vektordaten über den Durchmesser des Knochenkopfs 9b, die Länge des Knochenschafts 9c, die Länge des Knochenhalters 9d und/oder den Winkel zwischen dem Knochenschaft 9c und dem Knochenhalter 9d, um die Vektordaten im Speicherteil 22 als Knochenformdaten D2 zu speichern.
Die den Knochen 9 mit dem verlorenen Teil 3a, der durch Kunstknochen zu ersetzen ist, spezifizierende Information, läßt sich aus einem Menükode extrahieren, der den Knochenbilddaten S1 angehängt ist, oder läßt sich von der Bedienungsperson spezifizieren, die einen Punkt mit der Maus 93 auf dem Rahmen der Anzeigeeinrichtung 40 anklickt.
Anschließend liest die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 die Schablonenformdaten D1 der Schablonen für einen Oberschenkelknochen aus der Schablonendaten-Speichereinrichtung 10, und sie wählt eine oder mehrere Schablonen, deren äußere Form mit der Kontur des Oberschenkels 9 des Patienten übereinstimmt, auf der Grundlage der Knochenbilddaten S1 aus. Die Auswahl kann auf einem Musterabgleich zwischen den beiden Informationsdatenstücken in Rasterform basieren. Bevorzugt allerdings erfolgt die Auswahl auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen den Schablonenformdaten D1 und den Knochenformdaten D2. Das heißt: da die Schablonenformdaten D1 und die Knochenformdaten D2 beide Vektordaten sind, die den Durchmesser des Knochenkopfs 9b, die Länge des Knochenschafts 9c, die Länge des Knochenhalters 9d und/oder den Winkel zwischen dem Knochenschaft 9c und dem Knochenhalter 9d wiedergeben, läßt sich die Auswahl (die Suche) in kürzerer Zeit durchführen als wenn die Auswahl durch einfachen Musterabgleich der Rasterdaten erfolgte.
Die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 stellt fest, ob jede der Standardschablonen für einen Oberschenkelknochen übereinstimmt mit dem Oberschenkelknochen 9, der den verlorenen Teil 9a aufweist, um automatisch eine oder mehrere Standardschablonen auszuwählen, deren Unterschied gegenüber dem betroffenen Oberschenkel 9 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Gibt es keine Standardschablone, bei der die Abweichung gegenüber dem betroffenen Oberschenkel 9 innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wählt die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 eine oder mehrere Standardschablonen aus, die dem vorbestimmten Bereich nahekommen. Auf diese Weise wählt die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 mindestens eine Standardschablone als Schablonenkandidaten aus.
Die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 gibt in die Anzeigesteuereinrichtung 60 Information J1 über den oder die ausgewählten Schablonenkandidaten ein. Die Anzeigesteuereinrichtung 60 veranlaßt die Anzeigeeinrichtung 40, die Anzahl der ausgewählten Schablonenkandidaten (zum Beispiel Schablone A bis Schablone D) zusammen mit den dazugehörigen Miniaturbildern im Schablonenbildanzeigebereich darzustellen. Bevorzugt werden die Miniaturbilder aus der Schablonendatenspeichereinrichtung 10 ausgelesen. Wenn die Miniaturbilder nicht vorab aufbereitet wurden, werden sie durch Verkleinern des Originalbilds gewonnen.
Zusätzlich zu den Anzahlen und den Miniaturbildern der Schablonenkandidaten kann Information über den Hersteller, die Modellnummer und dergleichen des durch die Schablonenkandidaten repräsentierten Kunstknochens aus der Schablonendatenspeichereinrichtung 10 ausgelesen und im Schablonenanzeigebereich dargestellt werden.
Außerdem kann die Liste der Schablonenkandidaten (zum Beispiel die Anzahl der Schablonenkandidaten, die Modellnummer der Kandidaten und dergleichen) auf einen Aufzeichnungsträger wie beispielsweise einen Papierbogen zusätzlich zur Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung 40 ausgegeben werden.
Die Bedienungsperson oder der Arzt bestimmt, ob die automatische Auswahl zufriedenstellend ist, basierend auf der Liste und/oder den Miniaturbildern der ausgewählten Schablonenkandidaten. Ist die automatische Auswahl zufriedenstellend, gibt die Bedienungsperson in das Kunstknochenschablonen-Auswahlsystem 1 ein, daß die automatische Auswahl zufriedenstellend verlaufen ist.
Es besteht die Möglichkeit zu prüfen, ob die automatische Auswahl zufriedenstellend ist, indem man die Schablonenkandidaten (in begrenzter Anzahl) mit dem CR-Filmbild des betroffenen Knochens 9 überlagert. Auch in diesem Fall läßt sich die Prüfung in kürzerer Zeit durchführen, da die Anzahl der Schablonenkandidaten durch die automatische Auswahl reduziert wurde.
Wird festgestellt, daß die automatische Auswahl nicht zufriedenstellend ist, oder wenn das Erfordernis besteht, die Anzahl der Schablonenkandidaten (zum Beispiel auf 1) weiter zu reduzieren, werden die Knochenbilddaten S1 in weiterer Einzelheit analysiert, und es werden aus den Schablonenkandidaten Schablonen ausgewählt, die der Form des Knochens noch weiter entsprechen. Diese Auswahl kann in folgender Weise durch Betätigen der Tastatur 91, der Maus 93, der Wähleinrichtung 92 und dergleichen bei Betrachtung des Bildschirms der Anzeigeeinrichtung 40 vorgenommen werden:
Die Anzeigeeinrichtung 40 wird veranlaßt, einen Schablonenauswahlrahmen, wie er in 4 gezeigt ist, darzustellen. Die Bedienungsperson wählt dann eine der Schablonen in der Liste von Schablonenkandidaten (oder deren Miniaturbildern), die im Schablonenanzeigebereich des Bildschirms der Anzeigeeinrichtung 40 dargestellt sind, aus. Diese Auswahl kann dadurch geschehen, daß mit der Maus 93 die auszuwählende Schablone ange klickt wird, oder daß die Nummer der auszuwählenden Schablone über die Tastatur 91 eingegeben wird.
Wenn einer der Schablonenkandidaten ausgewählt ist, liest die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 Bilddaten über den ausgewählten Schablonenkandidaten in Originalgröße aus der Schablonendatenspeichereinrichtung 10 aus und gibt die Daten in die Bildverarbeitungseinrichtung 50 ein. Dann veranlaßt die Anzeigesteuereinrichtung 60 die Anzeige 40, ein Bild des Schablonenkandidaten in Originalgröße anzuzeigen.
Anschließend wird das Bild des Schablonenkandidaten in Originalgröße auf das Bild des durch Kunstknochen zu ersetzenden Knochens 9 bewegt und diesem überlagert. Dieser Vorgang des Überlagerns des Bildes des ausgewählten Kandidaten in Originalgröße mit dem Bild des zu ersetzenden Knochens 9 erfolgt vorzugsweise durch „Ziehen und Absetzen" mit Hilfe der Maus 93.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Bildverarbeitungseinrichtung 50 eine Bildverarbeitung zum Erleichtern des Unterscheidens zwischen der Form des Schablonenkandidaten und der Knochenform durchführt. Beispielsweise führt die Bildverarbeitungseinrichtung 50 eine Bildverarbeitung zum Hervorheben der Bildränder, zum Abschatten eines der Bilder, zum Anzeigen des Randes des Knochens und/oder der Schablone lediglich in Form einer Linie (einer durchgezogenen oder einer gestrichelten Linie), des Anzeigens der Gesamtformen von Knochen und/oder Schablonen in Drahtgitterart oder zum Anzeigen von Bildern in verschiedenen Farben durch. Falls erforderlich, können die Bilder in vergrößertem Maßstab angezeigt werden, so daß man visuell leichter prüfen kann, ob der ausgewählte Schablonenkandidat gut zu dem zu ersetzenden Knochen paßt, und um die Überlagerungsgenauigkeit zu steigern.
Das zum Bild des Knochens bewegte Bild des ausgewählten Schablonenkandidaten wird in feinen Schritten nach oben und nach unten sowie nach rechts und nach links sowie in feinen Stufen gedreht, so daß das Bild des ausgewählten Schablonenkandidaten in der Lage, der Neigung und dergleichen übereinstimmt mit dem Bild des zu ersetzenden Kno chens. Dieser Vorgang wird vorzugsweise dadurch abgewickelt, daß eine Translationsbewegungsart oder eine Drehbewegungsart über die Tastatur 91 vorgegeben und das Bild des ausgewählten Schablonenkandidaten um eine Strecke oder um einen Winkel entsprechend dem Drehhub der Wähleinrichtung 92 bewegt wird.
Dieser Vorgang wird wiederholt, während die Schablonenkandidaten geändert werden und ein Schablonenkandidat ausgewählt wird, der sich am besten für den zu ersetzenden Knochen 9 eignet. Auf diese Weise wird Information über einen endgültigen Schablonenkandidaten in der Speichereinrichtung 81 abgespeichert.
Wenn der Knochen 9 nicht insgesamt ersetzt werden soll, sondern Kunstknochen nur an der Stelle des verlorenen Teils 9a des Oberschenkelknochens 9 eingebettet werden soll, werden geometrische Daten, beispielsweise Koordinaten des Rands 9f (3) des fehlenden Teils 9a des Oberschenkelknochens 9 zum Definieren des fehlenden Teils 9a auf den Schablonenkandidaten ebenfalls in der Speichereinrichtung 81 abgespeichert.
Falls erwünscht, werden die Schablonenformdaten D1 des endgültigen Schablonenkandidaten in die Formeinrichtung 80 eingegeben, und der Schablonenkandidat wird in seiner Gesamtheit etwas vergrößert oder verkleinert, oder ein Teil der Schablone wird im Kleinen verformt, so daß der endgültige Schablonenkandidat einjustiert ist auf einer Form, die exakt der Form des zu ersetzenden Knochens 9 entspricht. Dann werden Differenzdaten D3, die für die Unterschiede der Form des endgültigen Schablonenkandidaten nach der Justierung gegenüber derjenigen vor der Justierung stehen, in der Speichereinrichtung 80 gespeichert.
Die detaillierte Verformung von lediglich einem Teil des endgültigen Schablonenkandidaten erfolgt vorzugsweise dadurch, daß zunächst der zu verformende Teil mit der Maus 93 gekennzeichnet wird, eine Translationsbewegungsart oder eine Drehbewegungsart über die Tastatur 91 festgelegt wird und anschließend der gekennzeichnete Teil durch einen Wert verformt wird, welcher dem Drehhub der Wähleinrichtung 92 entspricht. Eine solche lokale Verformung läßt sich durchführen, indem Koordinatenparameter und/oder Funktionsparameter geändert werden, welche die Form der Schablone definieren und anhand der Schablonenformdaten D1 gewonnen werden.
Der Bewegungshub des Bilds der Schablone oder der Änderungsbetrag der Parameter, wenn das Bild der Schablone bewegt werden soll oder die Schablone teilweise verformt werden soll, läßt sich auch dadurch einstellen, daß man über die Tastatur 91 Zahlenwerte eingibt.
Der Vorgang des Verformens der Schablone oder des Bewegens des Bilds der Schablone läßt sich in einfacher Weise durchführen, wenn das Bild des zu ersetzenden Knochens und das Bild der Schablone einander überlagert angezeigt werden. Da außerdem dieser Vorgang nur für Schablonen durchgeführt wird, die automatisch anhand der Bilddaten ausgewählt wurden, läßt sich die Auswahl einer geeigneten Schablone innerhalb kürzerer Zeit bewerkstelligen.
Anschließend wird mit Hilfe der Auftragsinformations-Ausgabeeinrichtung 70 eine Auftragsdatei zum Ordern von Kunstknochen entsprechend der so ausgewählten Schablone erstellt, beispielsweise unter Angabe einer Herstellermodellnummer (Schablonennummer), Anzahl von Schablonen, Lieferzeit, Lieferort, Differenzdaten D3 und dergleichen, und die Auftragsdatei wird zu einem Hersteller oder einer Agentur versendet.
Ein weiteres Kunstknochenschablonen-Auswahlsystem wird im folgenden anhand der 5 und 6 erläutert.
Das weitere Kunstknochenschablonen-Auswahlsystem sieht vor, daß auf dem Bild des auszutauschenden Knochens Merkmalspunkte angegeben werden und die Knochenformdaten D1 über die Form des auszutauschenden Knochens auf der Grundlage der eingegebenen Merkmalspunkte erhalten werden.
Bei diesem weiteren Beispiel wird als Mittel zum Festlegen der Merkmalspunkte auf dem auf der Anzeigeeinrichtung 40 dargestellten Bild ein Zeigegerät wie beispielsweise eine Maus 93 verwendet, außerdem eine Knochenform-Spezifiziereinrichtung 26, die als Vektordaten die Knochenformdaten D2 auf der Grundlage der angegebenen Merkmalspunkte ermittelt, wobei diese Einrichtung die Knochenformmeßeinrichtung 20 der ersten Ausführungsform ersetzt.
Bei dem weiteren Kunstknochenschablonen-Auswahlsystem 1 legt die Bedienungsperson Merkmalspunkte auf dem auf der Anzeigeeinrichtung 40 dargestellten Bild des Knochens fest. Diese Festlegung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Durchmesser des Knochenkopfs 9b durch Anzeigen des Zentrums 9g und des Rands 9h des Knochenkopfs 9b angegeben wird, daß die Länge des Knochenschafts 9c durch Zeigen auf die längsseitigen Enden 9m und 9n festgelegt wird, daß die Länge des Knochenhalters 9b durch Zeigen auf die längsseitigen Enden 9j und 9k angegeben wird und der Winkel θ zwischen dem Knochenschaft 9c und dem Knochenhalter 9d dadurch angegeben wird, daß auf die längsseitigen Enden 9m und 9n des Knochenschafts 9c und auf die längsseitigen Enden 9j und 9k des Knochenhalters 9d gezeigt wird. Die Knochenform-Spezifiziereinrichtung 26 ermittelt als Vektordaten die Knochenformdaten D2 auf der Grundlage der angegebenen Merkmalspunkte. Die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 wählt mindestens eine der Standardschablonen als Schablonenkandidaten auf die gleiche Weise aus wie bei der ersten Ausführungsform.
Da das Zeigen auf Merkmalspunkte mit der Maus 93 intuitiv unter gleichzeitiger Betrachtung des auf der Anzeigeeinrichtung 40 dargestellten Bilds des Knochens erfolgen kann, läßt sich die Form des Knochens in passender Weise auch dann angeben, wenn es sich um einen in der Form komplizierten Knochen handelt und die Auswahl der Kunstknochenschablone automatisch durchgeführt werden kann.
Obschon oben Beispiele der Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt.
Obschon bei den oben beschriebenen Beispielen die Knochenformdaten D2 als Vektordaten gewonnen werden und der Umstand, ob die Schablone mit der Form des zu ersetzen den Knochens übereinstimmt, unter Hinzuziehung der Knochenformdaten D2 in Form von Vektordaten und der ebenfalls in Form von Vektordaten vorliegenden Schablonenformdaten D1 geprüft wird, kann die Prüfung, ob die Schablone zur Form des zu ersetzenden Knochens paßt, auch durch Musterabgleichung unter Verwendung von Rasterdaten über den zu ersetzenden Knochen und von Rasterdaten für die Standardschablone überprüft werden.
Nachdem Schablonenkandidaten automatisch von der Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 ausgewählt werden, lassen sich Bilder sämtlicher Schablonenkandidaten mit dem Bild des zu ersetzenden Knochens durch automatische Ausrichtungsverarbeitung überlagern, und welcher der Schablonenkandidaten der beste Kandidat ist, kann durch Betrachten des Überlagerungsbilds ermittelt werden.
Wenn dabei die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 mehrere Schablonenkandidaten auswählt, ist es bevorzugt, wenn die Konturen des Knochenbilds und die Konturen der Schablonenkandidaten in einem Drahtgestellmuster angezeigt werden und die Drahtgestelle für die jeweiligen Bilder in verschiedenen Farben angezeigt werden.
Wenn außerdem die Schablonenkandidaten-Auswahleinrichtung 30 mehrere Schablonenkandidaten auswählt, ist es möglich, eine Anzeigefläche für jeden Schablonenkandidaten einzurichten und in jeder Anzeigefläche ein Überlagerungsbild anzuzeigen.
Schablonenkandidaten können deutlich voneinander durch ein derartiges Layout unterschieden werden.
Als Bilddaten S1, die für ein Bild eines durch Kunstknochen auszutauschenden Knochens stehen, können anstelle des von einem CR-System gelesenen Strahlungsbilds auch Bilddaten verwendet werden, die durch Auslesen eines Röntgenfilmbilds mit einem Bildscanner erhalten werden, außerdem Schnitt-Bilddaten, die mittels CT oder MRI gewonnnen werden, weiterhin dreidimensionale Bilddaten, die durch Rekonfigurieren oder dergleichen erzeugt werden.
Im folgenden wird anhand der 7 bis 9B die Schablonendatenspeichereinrichtung 10 beschrieben.
Wie in 7 gezeigt wird, enthält die Schablonendatenspeichereinrichtung 10 einen Aufzeichnungsteil 11, der Daten auf einem vorbestimmten Aufzeichnungsträger aufzeichnet, und einen Aufzeichnungsteil 15, der Daten von dem Aufzeichnungsträger liest. Der Aufzeichnungsteil 11 enthält eine Bilddatei-Aufzeichnungseinrichtung 12, die mehrere Stücke von Schablonenbilddaten D4 aufzeichnet, von denen jedes Stück ein Bild einer Schablone in einer Bilddatei repräsentiert, eine Formdaten-Extrahiereinrichtung 13, die mehrere Stücke der Schablonenformdaten D1 extrahiert, von denen jedes Stück ein Merkmal der Form einer Schablone beschreibt, basierend auf den Schablonenbilddaten D4 jeder Schablone, und eine Formdatei-Aufzeichnungseinrichtung 14, in der die Stücke von Schablonenformdaten D1, die von der Formdaten-Extrahiereinrichtung 13 extrahiert wurden, in Verbindung mit den Schablonenbilddaten für jede Schablone aufgezeichnet werden.
Das in dem Aufzeichnungsteil 11 oder dem Leseteil 15 verwendete Aufzeichnungsmedium kann ein computerlesbarer, tragbarer Aufzeichnungsträger sein, beispielsweise eine CD-ROM, ein CR-RAM, eine DVD-ROM, ein DVD-RAM oder ein MO sowie ein magnetischer Festaufzeichnungsträger wie zum Beispiel eine Festplatte.
Der Leseteil 15 ist mit einer Aufzeichnungs-/Leseeinrichtung 16 ausgestattet, die auf einem tragbaren Aufzeichnungsträger, beispielsweise einer CD-ROM, MO oder dergleichen aufgezeichnete Schablonendaten ausliest und die Schablonendaten, die von dem tragbaren Aufzeichnungsträger ausgelesen wurden, in einem Aufzeichnungsträger wie beispielsweise einer Festplatte, speichert.
Wenn eine Festplatte als Aufzeichnungsträger in dem Aufzeichnungsteil 11 verwendet wird, wird die Verarbeitung ausgelesener Schablonenformdaten überflüssig. Wenn die Geschwindigkeit der Auswahl (Suche), die unten noch beschrieben wird, kein Problem darstellt, so können die Schablonendaten von dem computerlesbaren, tragbaren Aufzeich nungsträger, beispielsweise einer CD-ROM oder einem MO, zu jeder gewünschten Zeit gelesen werden.
Der Aufzeichnungsteil 11 und der Leseteil 15 können beispielsweise durch ein Computersystem mit einer CPU gebildet werden.
Wie in 8 gezeigt ist, enthalten die Schablonendaten eine Bilddatei, in der mehrere Stücke von Bilddaten D4, die jeweils eine Schablone repräsentieren, aufgezeichnet sind, und eine Formdatei, in welcher mehrere Stücke von Formdaten D1, die jeweils ein Merkmal der Form einer Schablone repräsentieren, in Verbindung mit den Bilddaten D1 für die Schablone aufgezeichnet sind. Bevorzugt enthält die Bilddatei zusätzlich zu den lebensgroßen Bildern der Standardschablonen Miniaturbilder (verkleinerte Bilder) der Standardschablonen (beispielsweise auf 1/8 mal 1/8 verkleinert).
Außerdem sind die Schablonendaten für eine Tabellendatei vorgesehen, um eine Entsprechung zwischen jeder Standardschablone und der Dateinummer der Bilddatei und der Formdatei für die Standardschablone zu erhalten. Um eine Erleichterung zu schaffen, sind die Bilddateien und die Formdateien nach Körperteilen gruppiert, beispielsweise Oberarmknochen, Kniegelenk und dergleichen.
Als Schablonenformdaten D1 können Vektordaten verwendet werden, die den Durchmesser des Knochenkopfs, die Länge des Knochenschafts, die Länge des Knochenhalters zwischen dem Knochenkopf und dem Knochenschaft und/oder den Winkel zwischen Knochenschaft und Knochenhalter angeben. Mit dieser Ausgestaltung lassen sich nicht nur Bilder der Schablonen in einfacher Weise in Form elektronischer Daten speichern, sondern außerdem kann eine Datenbank gebildet werden, die das Auffinden und den Formenabgleich erleichtert.
Die Erzeugung einer Datenbank mit den Schablonendaten wird im folgenden erläutert.
Die Bilddatei-Aufzeichnungseinrichtung 12 erzeugt eine Bilddatei, in der mehrere Gruppen von Schablonenbilddaten D4 enthalten sind, die durch Lesen von Bildern mehrerer Standardschablonen mit einem Bildscanner oder dergleichen erhalten werden, wobei die Bilddatei in dem Aufzeichnungsträger, der durch eine Festplatte oder eine CD-ROM gebildet wird, gespeichert werden. Bevorzugt sind Miniaturbilder jeder Standardschablone in der Bilddatei zusätzlich zu dem Originalbild der Standardschablone in der oben beschriebenen Weise enthalten. Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Bilddaten mit einem bekannten Bildkompressionsverfahren komprimiert sind, beispielsweise mittels JPEG.
Die Formdaten-Extrahiereinrichtung 13 mißt die Kontur jeder Standardschablone durch Analysieren der Bilddaten D4 der Schablone. Anschließend- gewinnt die Formdaten-Extrahiereinrichtung 13 Vektordaten über das Merkmal der Kontur jeder Schablone und gibt die Vektordaten als Schablonenformdaten D1 in die Formdatei-Aufzeichnungseinrichtung 14 ein. Im Fall von Schablonen für den Oberschenkelknochen beispielsweise werden Mengen von Daten über den Durchmesser des Knochenkopfs, die Länge des Knochenschafts, den Winkel zwischen dem Knochenschaft und dem Knochenhalter, die Länge des Knochenhalters und dergleichen als Vektordaten verwendet.
Man kann die Formdaten-Extrahiereinrichtung 13 weglassen. In diesem Fall mißt die Bedienungsperson von Hand die Vektordaten jeder Standardschablone mit einem Maßstab oder dergleichen, um die so gewonnenen Daten über die Tastatur 91 in die Schablonendatenspeichereinrichtung 10 einzugeben.
Die Formdatei-Aufzeichnungseinrichtung 14 erstellt eine Tabellendatei, in der die Schablonenformdaten D1 und die Schablonenbilddaten D4 bei gleichzeitiger Gruppierung nach Körperteilen miteinander korrelieren, wobei die Tabellendatei und die Formdatei nach ihrer Erstellung auf dem Aufzeichnungsträger, beispielsweise einer CR-ROM, aufgezeichnet werden.
Die Schablonendatenspeichereinrichtung 10 kann in unterschiedlicher Weise modifiziert werden. Bei einer modifizierten Version der Schablonendatenspeichereinrichtung 10 wer den Schablonendaten mit der in der nachstehenden Tabelle angegebenen Datenstruktur aufbereitet, und die Konturdaten der Standardschablone läßt sich ausdrücken, indem man eine Kurve wie zum Beispiel eine Spline-Kurve auf der Grundlage von Kontrollpunkten generiert, wobei bezug genommen wird auf Information über den Koordinatensatz der Kontrollpunkte, den Umstand, ob die Kontrollpunkte auf einem Rand liegen und dergleichen. Tabelle 1
Mit dieser Datenstruktur wird, wenn der Maßstab eines Bilds einer Schablone variiert wird, um das Bild der Schablone auf ein angezeigtes Bild des durch Kunstknochen zu ersetzenden Knochens anzuwenden, der Rand des Bilds der Schablone glatt und durchgehend dargestellt, wie dies in den 9A und 9B gezeigt ist, um in einfacher Weise prüfen zu können, ob sich die Schablone für den Knochen eignet.
Wenn das Ausmaß der Geeignetheit automatisch errechnet wird, erzeugt eine bloße Digitalisierung des Schablonenbilds Quantisierungsfehler. Bei dem oben beschriebenen Verfahren jedoch lassen sich Berechnungsfehler unterdrücken.

Claims

Kunstknochenschablonen-Anzeigesystem, umfassend eine Schablonendatenspeichereinrichtung (10), in der Schablonendaten, die eine Mehrzahl von Schablonen von mehreren künstlichen Knochen verschiedener Formen repräsentieren, gespeichert sind, eine Anzeigeeinrichtung (40), die ein Bild anzeigt, eine Anzeigesteuereinrichtung (60), die die Anzeigeeinrichtung veranlaßt, das Knochenbild und ein Bild von mindestens einer der in der Schablonenspeichereinrichtung gespeicherten Schablonen einander überlagert anzuzeigen, und eine Schablonenbewegungseinrichtung (90, 91, 92), die von einer Bedienungsperson betätigbar ist, um das Schablonenbild auf der Anzeigeeinrichtung zu bewegen und/oder zu drehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Liste von Schablonenkandidaten anzeigt.
System nach Anspruch 1, bei dem eine Bildverarbeitungseinrichtung (50) vorgesehen ist, die bezüglich mindestens eines der von der Anzeigeeinrichtung angezeigten Bilder eine Bildverarbeitung durchführt, so daß deren Formen deutlicher unterscheidbar sind, und die Anzeigesteuereinrichtung (60) die Anzeigeeinrichtung veranlaßt, das von der Bildverarbeitungseinrichtung verarbeitete Bild im verarbeiteten Zustand anzuzeigen.
System nach Anspruch 1 oder 2, umfassend eine Schablonenauswahleinrichtung (30) zum Spezifizieren des anzuzeigenden Schablonenbilds.
System nach Anspruch 1, 2 oder 3, umfassend eine Einrichtung zum Anzeigen des Schablonenbilds an einer Stelle, an welcher das Knochenbild vorab eingestellt wurde, in einander überlagerter Weise.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Anzeigeeinrichtung Miniaturbilder der Schablonenkandidaten anzeigt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Formeinrichtung (80) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Schablonenkandidaten zu verformen.