Nova Patents
JP7204663B2

Systems, devices and methods for enhancing operative accuracy using inertial measurement units

Abstract

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JP7204663B2, drawing sheet 1
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Term

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Expires 28 March 2038.

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24 claims: 2 independent, 22 dependent

  1. 1
    手術支援を提供するためのシステムであって、プロセッサであって、撮像装置から、1つ又は2つ以上の医療用画像を受信することであって、前記1つ又は2つ以上の医療用画像が、(1)患者の解剖学的構造の1つ又は2つ以上の図、及び(2)既知のサイズの1つ又は2つ以上のマーカーを表す、受信することと、前記1つ又は2つ以上のマーカーの各々の前記既知のサイズに基づいて、前記1つ又は2つ以上の医療用画像内に表される前記患者の解剖学的構造のサイズを較正することと、前記患者の解剖学的構造の3次元(3D)表現を、(1)前記1つ又は2つ以上の医療用画像内に表される前記患者の解剖学的構造に一致する1つ又は2つ以上の解剖学的画像と、(2)前記1つ又は2つ以上の医療用画像及び前記3D表現上で識別された1つ又は2つ以上の解剖学的ランドマークと、に基づいて、生成することと、前記患者の解剖学的構造の前記3D表現に基づいて手術パラメータを計算することと、前記患者及び/又は前記患者に対応する手術台上に、前記患者に対して第1の配向で位置決めされている第1のIMUセットから、当該第1のIMUセットの位置を示す第1の慣性計測装置(IMU)データを受信することと、IMU対応ツールから、前記第1のIMUセットに対する相対的な位置を示す第2の慣性計測装置(IMU)データを受信することと、前記IMU対応ツールが前記患者の実世界の解剖学的構造上の特定の点に接触した際の前記第2の慣性計測装置(IMU)データに基づいて、前記実世界の解剖学的構造上の特定の点を、対応する前記3D表現上の解剖学的構造上の特定の点に相関させることにより、前記患者の実世界の解剖学的構造を前記3D表現に一致させることと、(1)前記手術パラメータ、及び(2)1つ又は2つ以上のIMU対応ツールに対応する第2のIMUセットから受信された第3のIMUデータのうちの1つ又は2つ以上に基づいて、手術フィードバックを出力することと、を行うように動作可能である、プロセッサを備える、システム。
  2. 2
    前記患者の解剖学的構造に一致する前記1つ又は2つ以上の解剖学的画像が、通信可能に連結されたデータベース又はアトラス内に記憶された既存の解剖学的画像セットの中から識別される、請求項1に記載のシステム。
  3. 3
    前記1つ又は2つ以上の解剖学的画像が、最良適合法を使用して前記患者の解剖学的構造に対して一致される、請求項2に記載のシステム。
  4. 4
    前記手術パラメータが、(1)骨アンカー挿入位置、(2)骨アンカー軌道、及び(3)骨アンカー深さのうちの1つ又は2つ以上を含む、請求項1に記載のシステム。
  5. 5
    前記手術パラメータが、前記患者の解剖学的構造の前記3D表現に対して計測される、請求項4に記載のシステム。
  6. 6
    前記第1のIMUデータが、前記IMUの各々の絶対位置を含む、請求項1に記載のシステム。
  7. 7
    前記プロセッサが、前記第1のIMUデータに基づいて、前記第1のIMUセット内の前記IMUの各々の相対位置を計算するように更に動作可能である、請求項6に記載のシステム。
  8. 8
    前記第1のIMUデータが、前記IMUの各々の前記相対位置を含む、請求項6に記載のシステム。
  9. 9
    前記手術フィードバックの前記出力が、前記手術フィードバックをディスプレイ装置上に描画させる、請求項1に記載のシステム。
  10. 10
    前記手術フィードバックが、前記患者の解剖学的構造に対する前記1つ又は2つ以上のIMU対応ツールのそれぞれの位置において、前記3D表現上に重ねられた前記1つ又は2つ以上のIMU対応ツールの視覚的表現を含む、請求項9に記載のシステム。
  11. 11
    前記手術フィードバックが、前記手術パラメータの視覚的表現を更に含む、請求項10に記載のシステム。
  12. 12
    前記プロセッサに通信可能に連結された少なくとも1つのメモリを更に備え、前記少なくとも1つのメモリが、既存の解剖学的画像の前記データベース又はアトラスを記憶するように動作可能である、請求項2に記載のシステム。
  13. 13
    手術支援を提供するためのシステムに備えられるプロセッサ が以下の各工程を 実行 する医療機器の作動 方法であって、撮像装置から、1つ又は2つ以上の医療用画像を受信することであって、前記1つ又は2つ以上の医療用画像が、(1)患者の解剖学的構造の1つ又は2つ以上の図、及び(2)既知のサイズの1つ又は2つ以上のマーカーを表す、受信することと、前記1つ又は2つ以上のマーカーの各々の前記既知のサイズに基づいて、前記1つ又は2つ以上の医療用画像内に表される前記患者の解剖学的構造のサイズを較正することと、前記患者の解剖学的構造の3次元(3D)表現を、(1)前記1つ又は2つ以上の医療用画像内に表される前記患者の解剖学的構造に一致する1つ又は2つ以上の解剖学的画像と、(2)前記1つ又は2つ以上の医療用画像及び前記3D表現上で識別された1つ又は2つ以上の解剖学的ランドマークと、に基づいて、生成することと、前記患者の解剖学的構造の前記3D表現に基づいて手術パラメータを計算することと、前記患者及び/又は前記患者に対応する手術台上に、前記患者に対して第1の配向で位置決めされている第1のIMUセットから、当該第1のIMUセットの位置を示す第1の慣性計測装置(IMU)データを受信することと、IMU対応ツールから、前記第1のIMUセットに対する相対的な位置を示す第2の慣性計測装置(IMU)データを受信することと、前記IMU対応ツール によって取得された 前記患者の実世界の解剖学的構造上の特定の点 を示す 前記第2の慣性計測装置(IMU)データに基づいて、前記実世界の解剖学的構造上の特定の点を、対応する前記3D表現上の解剖学的構造上の特定の点に相関させることにより、前記患者の実世界の解剖学的構造を前記3D表現に一致させることと、(1)前記手術パラメータ、及び(2)1つ又は2つ以上のIMU対応ツールに対応する第2のIMUセットから受信された第3のIMUデータのうちの1つ又は2つ以上に基づいて、手術フィードバックを出力することと、を含む、 医療機器の作動 方法。
  14. 14
    前記患者の解剖学的構造に一致する前記1つ又は2つ以上の解剖学的画像が、通信可能に連結されたデータベース又はアトラス内に記憶された既存の解剖学的画像セットの中から識別される処理 を 前記プロセッサ が 実行 す る、請求項13に記載の 医療機器の作動 方法。
  15. 15
    前記1つ又は2つ以上の解剖学的画像が、最良適合法を使用して前記患者の解剖学的構造に対して一致される処理 を プロセッサ が 実行 す る、請求項14に記載の 医療機器の作動 方法。
  16. 16
    前記手術パラメータが、(1)骨アンカー挿入位置、(2)骨アンカー軌道、及び(3)骨アンカー深さのうちの1つ又は2つ以上を含む、請求項13に記載の 医療機器の作動 方法。
  17. 17
    前記手術パラメータが、前記患者の解剖学的構造の前記3D表現に対して計測される、請求項16に記載の 医療機器の作動 方法。
  18. 18
    前記第1のIMUデータが、前記IMUの各々の絶対位置を含む、請求項13に記載の 医療機器の作動 方法。
  19. 19
    前記第1のIMUデータに基づいて、前記第1のIMUセット内の前記IMUの各々の相対位置を計算する処理 を 前記プロセッサ が 実行 す る、請求項18に記載の 医療機器の作動 方法。
  20. 20
    前記第1のIMUデータが、前記IMUの各々の前記相対位置を含む、請求項18に記載の 医療機器の作動 方法。
  21. 21
    前記手術フィードバックの前記出力が、前記手術フィードバックをディスプレイ装置上に描画させる、請求項13に記載の 医療機器の作動 方法。
  22. 22
    前記手術フィードバックが、前記患者の解剖学的構造に対する前記1つ又は2つ以上のIMU対応ツールのそれぞれの位置において、前記3D表現上に重ねられた前記1つ又は2つ以上のIMU対応ツールの視覚的表現を含む、請求項21に記載の 医療機器の作動 方法。
  23. 23
    前記手術フィードバックが、前記手術パラメータの視覚的表現を更に含む、請求項22に記載の 医療機器の作動 方法。
  24. 24
    前記プロセッサに通信可能に連結された少なくとも1つのメモリに、既存の解剖学的画像の前記データベース又はアトラスを記憶する処理 を 前記プロセッサ が 実行 す る、請求項14に記載の 医療機器の作動 方法。
Independent claims24