用于术中图像分析的系统和方法技术方案

一种系统和方法，所述系统和方法获取(i)包括具有骨骼和关节骨的外科手术部位的术前图像以及在所述患者从所述外科手术部位起的相对侧的对侧图像中的一个的至少一个参考图像，以及(ii)在植入物已被附到所述关节骨之后的部位的至少一个术中图像。所述系统优选地在所述参考图像中的至少所述骨骼骨上生成至少一个参考不动点，并且在所述术中图像中的至少所述骨骼骨上生成至少一个术中不动点。在所述术中图像中标识所述植入物的方位，优选地包括第一和第二旋转中心的位置，所述第一和第二旋转中心被数字地表示并且复制到所述参考图像中以分析偏移和长度差别中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于术中图像分析的系统和方法相关申请的交叉引用本申请是2015年12月18日提交的美国专利申请No.14/974,225的部分继续申请，美国专利申请No.14/974,225是2015年2月24日提交的美国专利申请No.14/630,300的部分继续申请，也被称为“美国专利申请”。出于美国专利保护的目的，这些申请要求2014年2月25日提交的美国临时申请No.61/944,520、2014年3月5日提交的美国临时申请No.61/948,534、2014年4月17日提交的美国临时申请No.61/980,659、2014年6月24日提交的美国临时申请No.62/016,483、2014年9月16日提交的美国临时申请No.62/051,238、2014年11月17日提交的美国临时申请No.62/080,953和2015年1月19日提交的美国临时申请No.62/105,183的优先权。上述申请中的每一个的全部内容通过引用并入在本文中。
本专利技术涉及患者内的特征的图像的分析，并且更具体地涉及在外科手术期间准确地分析此类图像。
技术介绍
存在当执行髋部关节成形术时协助整形外科医生确定腿长度和偏移的各种术中系统。许多技术利用“试验”假体设备作为初始植入物。虽然现有系统提供术中腿长度和偏移数据，但是它们不预测改变假体系统中的模块化选项将如何影响腿长度和偏移。当插入的假体尚未创建所期望的腿长度和偏移时，外科医生被迫重复进行涉及使髋部脱臼、利用他们认为可能提供接近于他们正在尝试实现的腿长度和偏移数据的另一假体选项替换原始试验假体的过程，并且然后重复进行使用它们相应的指导系统来分析腿长度和偏移数据的过程。在没有预测改变模块化假体选项将如何影响腿长度和偏移的指导的情况下，外科医生可能重复这个试验过程多次。重新试验的这个过程对于外科医生来说是费时的，并且由于使髋部脱臼以改变模块化假体选择的重复过程增加股骨骨折的风险。能消除对渐进式试验以优化腿长度和偏移的需要以及相关时间和风险的系统将在执行髋部关节成形术时使患者和外科医生两者受益。由于前面的述原因，需要可预测术中腿长度和偏移变化而无需重新试验以更新模块化系统选项的术中指导系统。
技术实现思路
本专利技术由如下认识产生，即通过在骨骼骨上并在术中图像中的旋转中心处建立至少一个不动点，使数字植入物表示与植入物对齐，然后将数字表示复制并定位在至少一个参考图像中，可在外科手术期间精确地估计具有至少一个旋转中心的植入物的偏移和长度差别，所述至少一个参考图像包括(a)外科手术部位的术前图像以及(b)在患者从外科手术部位起的相对侧的对侧图像中的一个。另一认识是可针对潜在的替代植入物基于在植入物的至少一个维度上的选择的替代变化来估计偏移和长度差别中的变化。本专利技术特征是系统和方法，所述系统和方法获取(i)包括具有骨骼和关节骨的外科手术部位的术前图像以及在患者从外科手术部位起的相对侧的对侧图像中的一个的至少一个参考图像，以及(ii)在植入物已被附到关节骨之后的部位的至少一个术中图像。系统和/或方法在参考图像中的至少骨骼骨上生成至少一个参考不动点并且在术中图像中的至少骨骼骨上生成至少一个术中不动点，诸如与患者的骨盆骨相关联的泪珠或其它特征。在术中图像中标识植入物的方位，包括第一和第二旋转中心的位置，所述第一和第二旋转中心共置于术中图像中。至少第一数字植入物表示与骨骼部件且与至少术中不动点对齐，并且至少第二数字植入物表示与关节骨部件和关节骨上的至少一个点对齐，所述至少一个点诸如股骨的大转子上的界标点或数字点注释。数字表示在相对于至少参考不动点和关节骨的等效方位中被复制并定位在参考图像中，以确定第一和第二旋转中心在参考图像中相对于彼此的位置。第一和第二旋转中心在参考图像中的方位之间的任何差异被利用来分析偏移和长度差别中的至少一种。在一个系统实施例中，系统包括存储器、包括能够向系统的用户提供至少视觉指导的显示器的用户界面和处理器，其中处理器执行程序，所述程序执行至少在上面列举并在下面更详细地描述的步骤。在用于系统和/或方法的一些实施例中，分析包括生成其原点在参考不动点处并且其终点在第一旋转中心处的矢量。在某些实施例中，标识包括确定用于第二数字植入物表示的纵轴并且分析包括利用(i)垂直于纵轴的间距差异以计算偏移，以及(ii)平行于纵轴的间距差异以计算长度差别。在一个实施例中，患者的骨盆被选择为骨骼骨并且股骨被选择为关节骨，以及植入物的骨骼部件是髋臼杯并且关节骨部件包括具有肩的股骨柄(stem)，并且参考不动点和术中不动点被生成为具有相对于患者的闭孔的已知方位，诸如泪珠(teardrop)。在一个实施例中，关节骨上的点被标识为具有相对于患者的股骨上的大转子的已知方位，诸如被定位在大转子的尖端上的点。在某些实施例中，系统和方法还包括针对植入物部件的分类生成偏移和长度差别中的至少一种，诸如针对不同的柄偏移、长度和/或头部大小的各种模块化植入物选项。分类可以包括用于不同的植入物部件的可用大小和长度选项的列表，并且系统或方法然后提供以下各项中的至少一个：(1)理想或最佳植入物选择的推荐，以及(2)针对每个可用植入物选项的偏移和长度差别中的至少一种的在视觉上可感知的图表或表。本专利技术特征还在于用于分析患者内的外科手术部位处的图像的系统，外科手术部位至少包括第一骨骼骨和在关节处与骨骼骨以关节连接的第二关节骨，系统包括图像选择模块，所述图像选择模块能够获取(i)包括外科手术部位的术前图像以及在患者从外科手术部位起的相对侧的对侧图像中的一个的至少第一参考图像，以及(ii)在植入物已被附到关节骨之后的部位的至少第二术中图像。植入物至少具有有第一旋转中心的骨骼部件和有第二旋转中心的关节骨部件，第一和第二旋转中心共置于术中图像中。系统可选地包括数字注释模块，也被称为界标标识模块，能够接收参考图像和术中图像并且在参考图像中的至少骨骼骨上生成至少一个参考不动点并且在术中图像中的至少骨骼骨上生成至少一个术中不动点。模板模块能够(a)标识植入物在术中图像中的方位，包括第一和第二旋转中心的位置，并且(i)使至少第一数字植入物表示与骨骼部件且与至少术中不动点对齐，并且(ii)使至少第二数字植入物表示与关节骨部件和关节骨上的至少一个点对齐，以及(b)复制第一和第二数字表示并且在相对于至少参考不动点和关节骨的等效方位中将它们定位在参考图像中，以确定第一和第二旋转中心在参考图像中相对于彼此的位置。计算模块，也被称为分析模块，能够利用第一和第二旋转中心在参考图像中的方位之间的任何差异来分析术中图像中的关节骨和植入物中的至少一个的偏移和长度差别中的至少一种。在一些实施例中，参考图像和术中图像由图像选择模块以数字化格式提供给数据输入模块。在某些实施例中，模板模块至少根据利用相对于第一旋转中心的至少术中不动点的术中矢量计算和利用相对于第一旋转中心的至少参考不动点的参考矢量计算来相对于参考不动点将第一数字表示定位在参考图像中。在一个实施例中，参考矢量计算重复术中矢量计算。在许多实施例中，数字注释模块还在参考图像中的关节骨上的至少一个解剖特征上生成至少一个参考数字点注释或参考界标点，并且在术中图像中的关节骨上的至少该解剖学特征上生成至少一个术中数字点注释或界标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分析患者内的外科手术部位处的图像的系统，所述外科手术部位至少包括第一骨骼骨和在关节处与所述骨骼骨以关节连接的第二关节骨，所述系统包括：图像选择模块，所述图像选择模块能够获取(i)至少一个参考图像，包括所述外科手术部位的术前图像以及在所述患者从所述外科手术部位起的相对侧的对侧图像中的一个，以及(ii)在植入物已被附到所述关节骨之后所述部位的至少一个术中图像，所述植入物至少具有有第一旋转中心的骨骼部件和有第二旋转中心的关节骨部件，所述第一和第二旋转中心共置于所述术中图像中；数字注释模块，所述数字注释模块能够接收所述参考图像和术中图像，并且在所述参考图像中的至少所述骨骼骨上生成至少一个参考不动点，并且在所述术中图像中的至少所述骨骼骨上生成至少一个术中不动点；模板模块，所述模板模块能够(a)标识所述植入物在所述术中图像中的方位，包括所述第一和第二旋转中心的位置，并且(i)使至少第一数字植入物表示与所述骨骼部件且与至少所述术中不动点对齐，以及(ii)使至少第二数字植入物表示与所述关节骨部件和所述关节骨上的至少一个点对齐，以及(b)复制所述第一和第二数字表示并且在相对于至少所述参考不动点和所述关节骨的等效方位中将它们定位在所述参考图像中，以确定所述第一和第二旋转中心在所述参考图像中相对于彼此的位置；以及计算模块，所述计算模块能够利用所述第一和第二旋转中心在所述参考图像中的方位之间的任何差异来分析所述术中图像中的所述关节骨和所述植入物中的至少一个的偏移和长度差别中的至少一种。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.18 US 14/974,2251.一种用于分析患者内的外科手术部位处的图像的系统，所述外科手术部位至少包括第一骨骼骨和在关节处与所述骨骼骨以关节连接的第二关节骨，所述系统包括：图像选择模块，所述图像选择模块能够获取(i)至少一个参考图像，包括所述外科手术部位的术前图像以及在所述患者从所述外科手术部位起的相对侧的对侧图像中的一个，以及(ii)在植入物已被附到所述关节骨之后所述部位的至少一个术中图像，所述植入物至少具有有第一旋转中心的骨骼部件和有第二旋转中心的关节骨部件，所述第一和第二旋转中心共置于所述术中图像中；数字注释模块，所述数字注释模块能够接收所述参考图像和术中图像，并且在所述参考图像中的至少所述骨骼骨上生成至少一个参考不动点，并且在所述术中图像中的至少所述骨骼骨上生成至少一个术中不动点；模板模块，所述模板模块能够(a)标识所述植入物在所述术中图像中的方位，包括所述第一和第二旋转中心的位置，并且(i)使至少第一数字植入物表示与所述骨骼部件且与至少所述术中不动点对齐，以及(ii)使至少第二数字植入物表示与所述关节骨部件和所述关节骨上的至少一个点对齐，以及(b)复制所述第一和第二数字表示并且在相对于至少所述参考不动点和所述关节骨的等效方位中将它们定位在所述参考图像中，以确定所述第一和第二旋转中心在所述参考图像中相对于彼此的位置；以及计算模块，所述计算模块能够利用所述第一和第二旋转中心在所述参考图像中的方位之间的任何差异来分析所述术中图像中的所述关节骨和所述植入物中的至少一个的偏移和长度差别中的至少一种。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考图像和术中图像由所述图像选择模块以数字化格式提供给所述数字注释模块。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述模板模块至少根据术中矢量计算和参考矢量计算来相对于所述参考不动点将所述第一数字表示定位在所述参考图像中，所述术中矢量计算利用相对于所述第一旋转中心的至少所述术中不动点，所述参考矢量计算利用相对于所述第一旋转中心的至少所述参考不动点。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述参考矢量计算重复所述术中矢量计算。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数字注释模块还在所述参考图像中的所述关节骨上的至少一个解剖特征上生成至少参考界标点，并且在所述术中图像中的所述关节骨上的至少该解剖特征上生成至少术中界标点。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述模板模块和所述计算模块中的至少一个利用所述界标点来协助所述第二数字植入物表示在所述参考图像和术中图像两者中的所述关节骨上的对齐。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述模板模块选择所述第二数字植入物表示上的固定点，并且所述计算模块能够针对替代植入物基于在所述植入物的至少一个维度上的选择的替代变化来估计偏移和长度差别中的变化，所述替代植入物要被所述系统的用户认为是用于所述术中图像中的所述植入物的替换，所述替代植入物中的每一个具有类似的固定点。8.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述模板模块复制所述数字表示并且将它定位在所述参考图像中之前，所述参考图像和所述术中图像相对于彼此旋转、对齐和缩放中的至少一种。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述数字注释模块在所述参考图像中的所述骨骼骨上生成至少一个其它不动点以建立参考不动基础，并且在所述术中图像中的所述骨骼骨上生成至少一个其它不动点以建立术中不动基础，并且所述计算模块利用所述参考不动基础和术中不动基础来实现图像旋转、图像对齐和图像缩放中的至少一种。10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述计算模块至少提供所述参考图像和所述术中图像中的一个的相对缩放，以与所述参考图像和所述术中图像中的另一个的缩放匹配。11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述计算模块利用所述参考图像和所述术中图像中的至少一个中的已知维度的至少一个对象以向至少该图像提供绝对缩放。12.根据权利要求1所述的系统，还包括：针对植入物部件的分类生成偏移和长度差别中的至少一种。13.一种用于分析患者内的外科手术部位处的图像的系统，所述外科手术部位至少包括第一骨骼骨和在关节处与所述骨骼骨以关节连接的第二关节骨，所述系统包括存储器、包括能够向所述系统的用户提供至少视觉指导的显示器的用户界面、和处理器，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：诺亚·D·沃洛威克，安德鲁·J·库珀，
申请(专利权)人：连接点公司，
类型：发明
国别省市：美国,US