具有自动化缺损定量的手术计划系统技术方案

本公开的某些方面提供了用于准备医学治疗计划的技术，包括：获取与患者的解剖结构相关联的医学图像数据；基于医学图像数据来创建三维解剖模型；将统计形状模型拟合到三维解剖模型；基于经拟合的统计形状模型来确定一个或多个定量测量；以及基于一个或多个定量测量来对与患者的解剖结构相关联的缺损进行分类。对与患者的解剖结构相关联的缺损进行分类。对与患者的解剖结构相关联的缺损进行分类。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有自动化缺损定量的手术计划系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年5月9日提交的美国临时专利申请号62/845,676的权益和优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
[0003]介绍
[0004]本公开的各个方面涉及手术计划系统，包括具有自动化缺损定量和基于群体的决策支持能力的手术计划系统。
[0005]常规的手术计划工具处理术前计划程序。它们解决了与具体手术相关联的常规问题，诸如各种组件的大小和设计，包括手术仪器和植入物、植入物和固定设备的地点和定向。它们通常将患者的医学图像作为输入，因此允许用户(医学专业人员或非医学专业人员，诸如技术人员或工程师)仅基于这些图像中可用的信息来做出决策。

技术实现思路

[0006]某些方面提供了一种用于准备医学治疗计划的方法，包括：获取与患者的解剖结构相关联的医学图像数据；基于医学图像数据来创建三维解剖模型；将统计形状模型拟合到三维解剖模型；基于经拟合的统计形状模型来确定一个或多个定量测量；以及基于一个或多个定量测量来对与患者的解剖结构相关联的缺损进行分类。
[0007]其他一些方面提供了一种用于确定解剖缺损的治疗的方法，包括：获取与患者的解剖结构相关联的医学图像数据；基于医学图像数据来创建三维解剖模型；将统计形状模型拟合到三维解剖模型；基于三维解剖模型和统计形状模型来标识缺损；基于所标识的缺损来确定默认治疗；接收与具有所标识的缺损的多个其他患者相关联的患者群体数据，其中患者群体数据包括与所标识的缺损的不同治疗相关联的多个患者群体数据子集；生成可视化，包括：基于至少一个患者特性对每个患者群体数据子集的表示；以及基于至少一个患者特性对患者的表示；以及选择针对患者的最终治疗。
[0008]其他一些方面提供了：处理系统，被配置为执行前述方法以及本文描述的那些方法；非瞬态计算机可读介质，包括指令，指令在由处理系统的一个或多个处理器执行时，使处理系统执行前述方法以及本文描述的那些方法；在计算机可读存储介质上实施的计算机程序产品，包括用于执行前述方法以及本文进一步描述的那些方法的代码；以及处理系统，包括用于执行前述方法以及本文进一步描述的那些方法的部件。
[0009]以下描述和相关附图详细陈述了一个或多个实施例的某些说明性特征。
附图说明
[0010]所附附图描绘了一个或多个实施例的某些方面，因此不被认为是对本公开的范围的限制。
[0011]图1描绘了拟合到患者解剖结构的3D图像的统计形状模型的一个示例。
[0012]图2描绘了被划分为六个区域的统计形状模型的一个示例。
[0013]图3描绘了解剖测量技术的一个示例。
[0014]图4描绘了解剖测量技术的一个示例。
[0015]图5描绘了用于测量与骨丢失相关联的参数的一个示例。
[0016]图6描绘了手术计划工作流程的一个示例。
[0017]图7描绘了手术计划工作流程的另一示例。
[0018]图8描绘了手术计划工作流程的另一示例。
[0019]图9描绘了对患者群体的基于历史数据的分析用于评估治疗选项的一个示例。
[0020]图10描绘了对患者群体的基于历史数据的分析用于评估治疗选项的一个示例。
[0021]图11描绘了对患者群体的基于历史数据的分析用于评估参数值的一个示例。
[0022]图12描绘了对患者群体的基于历史数据的分析用于评估设备大小的一个示例。
[0023]图13描绘了对患者群体的基于历史数据的分析用于评估参数值的一个示例。
[0024]图14描绘了缺损定量的一个示例。
[0025]图15描绘了对患者群体的基于历史数据的分析用于评估治疗选项的一个示例。
[0026]图16描绘了对患者群体的基于历史数据的分析用于评估植入物选项的一个示例。
[0027]图17描绘了对患者群体的基于历史数据的分析用于评估植入物选项的一个示例。
[0028]图18描绘了交互式手术计划系统的一个示例。
[0029]图19描绘了使用患者成像数据和SSM的缺损定量的表示的一个示例。
[0030]图20描绘了三维患者解剖模型中的治疗选项的一个示例表示。
[0031]图21A至图21D描绘了三维患者解剖模型中的治疗选项的一个示例表示。
[0032]图22描绘了三维患者解剖模型中的治疗选项的另一示例表示。
[0033]图23描绘了三维患者解剖模型中的治疗选项的另一示例表示。
[0034]图24描绘了三维患者解剖模型中的治疗选项的另一示例表示。
[0035]图25描绘了三维患者解剖模型中的治疗选项的另一示例表示。
[0036]图26描绘了三维患者解剖模型中的治疗选项的另一示例表示。
[0037]图27描绘了用于利用统计形状模型对缺损进行分类的一个示例方法。
[0038]图28描绘了一个示例决策支持方法。
[0039]图29描绘了用于确定针对解剖缺损的治疗的一个示例方法。
[0040]图30描绘了可以被配置为执行本文描述的各种方法的示例处理系统。
[0041]为了便于理解，在可能的情况下，相同的附图标记被用于指定附图共有的相同元素。要设想的是，一个实施例的元素和特征可以被有益地并入到其他实施例中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0042]本公开的各个方面提供了用于手术计划系统的装置、方法、处理系统和计算机可读介质，包括具有自动化缺损定量和基于群体的决策支持能力的手术计划系统。
[0043]本文描述的手术计划系统解决了常规手术计划工具的多个问题。
[0044]例如，常规的计划工具不提供关于健康解剖结构的信息，因此不允许用户正确评估损伤的大小和地点。相比之下，本文描述的手术计划工具提供了自动化缺损分类系统，该系统表征健康解剖结构以及损伤解剖结构。因此，本文描述的手术计划系统克服了仅基于损伤的解剖结构(诸如骨骼和软骨等)来设计术前计划的问题。相关地，本文描述的手术计
划系统基于缺损分类提供损伤骨解剖结构的更好、更详细和自动化的视觉表示。
[0045]作为另一示例，在为具体手术提供计划支持的同时，常规计划工具几乎不支持在这种具体手术之间进行挑选。本文描述的手术计划系统具有不同的起点，允许用户也做出更重要的高级手术决策。因此，本文描述的手术计划系统对于诸如外科医生等用户来说更加透明。具体地，本文描述的手术计划系统提供统计数据，允许外科医生评估患者在患者群体内的位置，使得外科医生能够在创建术前计划的同时做出明智的决策。系统的透明度允许用户通过向用户提供完整的患者档案来追溯每个决策。手术计划系统还旨在减少创建术前手术计划所需的手动交互次数。
[0046]本专利技术中公开的系统和方法由互连部分组成。
[0047]缺损定量和分类
[0048]缺损定量系统的实施例可以使用医学图像作为起点来实施用于计算患者身体中的缺损或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：获取与患者的解剖结构相关联的医学图像数据；基于所述医学图像数据来创建三维解剖模型；将统计形状模型拟合到所述三维解剖模型；基于经拟合的所述统计形状模型来确定一个或多个定量测量；以及基于所述一个或多个定量测量来对与所述患者的所述解剖结构相关联的缺损进行分类。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述统计形状模型拟合到所述三维解剖模型还包括：将所述统计形状模型细分为多个拓扑区域；以及从所述多个拓扑区域确定拓扑区域子集，以用于将所述统计形状模型拟合到所述三维解剖模型。3.根据权利要求2所述的方法，其中从所述多个拓扑区域确定所述拓扑区域子集以用于将所述统计形状模型拟合到所述三维解剖模型还包括：在所述多个拓扑区域中的相应拓扑区域被包括在所述拓扑区域子集中时，如果拟合误差超过阈值，则排除所述相应拓扑区域。4.根据权利要求2所述的方法，其中从所述多个拓扑区域确定所述拓扑区域子集以用于将所述统计形状模型拟合到所述三维解剖模型还包括：从所述多个拓扑区域选择第一拓扑区域；仅基于所述第一拓扑区域来将所述统计形状模型拟合到所述三维解剖模型；以及基于所述统计形状模型的第一拟合来计算第一拟合误差，所述第一拟合基于所述第一拓扑区域。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一拟合误差被计算为所述统计形状模型上的多个点与所述三维解剖模型上的多个对应点之间的均方根误差(RMSE)。6.根据权利要求4所述的方法，其中从所述多个拓扑区域确定所述拓扑区域子集以用于将所述统计形状模型拟合到所述三维解剖模型还包括：确定所述第一拟合误差低于阈值；从所述多个拓扑区域选择第二拓扑区域；基于所述第二拓扑区域来将所述统计形状模型拟合到所述三维解剖模型；以及基于所述统计形状模型的第二拟合来计算第二拟合误差，所述第二拟合基于所述第二拓扑区域。7.根据权利要求4所述的方法，其中从所述多个拓扑区域确定所述拓扑区域子集以用于将所述统计形状模型拟合到所述三维解剖模型还包括：确定所述第一拟合误差高于阈值；以及基于所述第一拟合误差高于所述阈值，从所述拓扑区域子集中排除所述多个拓扑区域中的第二拓扑区域。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：基于排除所述第二拓扑区域，从所述拓扑区域子集中排除所述多个拓扑区域中的第三拓扑区域。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述阈值为约1.7mm。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述阈值在0.5mm到3mm的范围内。11.根据权利要求2所述的方法，其中从所述多个拓扑区域确定所述拓扑区域子集以用于将所述统计形状模型拟合到所述三维解剖模型还包括：从所述拓扑区域子集中排除所述多个拓扑区域中已知的损坏的或变形的拓扑区域。12.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述一个或多个定量测量对所述缺损进行分类还包括：组合两个或更多个分类系统，以便生成三维分类，其中所述两个或更多个分类系统中的每个分类系统都基于所述患者的所述解剖结构的不同视角。13.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于与所述患者的所述解剖结构相关联的经分类的所述缺损，创建默认治疗计划。14.根据权利要求13所述的方法，还包括：获取与具有经分类的所述缺损的多个患者相关联的患者数据；基于与所述患者相关联的特性来选择患者群体数据；以及基于所述患者群体数据，显示比较多个治疗选项的治疗选项分析。15.根据权利要求14所述的方法，还包括：基于与所述患者相关联的所述特性，在所述治疗选项分析上显示患者参考。16.根据权利要求15所述的方法，还包括：基于所述治疗选项分析来修改所述默认治疗计划。17.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个治疗选项涉及肩部缺损的治疗。18.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个治疗选项涉及关节缺损的治疗。19.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个治疗选项涉及所述解剖结构的病变部位的治疗。20.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：物化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：