JP2021505352A - 多面整形外科アライメントのためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
作成される。インプラントは以下の材料:チタン、チタン合金、チタン−6AL−4V、タンタル、およびPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)のうち一または二以上を含み得る。インプラントはまた生体材料を含み得る/生体材料によりコーティングされ得る。潜在的な生体材料の例は、ハイドロキシアパタイト(hydroxylapetite(hydroxyapetite))、組換えヒト骨形成タンパク質(recombinant human bone morphogenic proteins(rhBMP−2、rhBMP−7))、生理活性ガラス(bioactive glass)、β−リン酸三カルシウム(beta tri−calcium phosphate)、ヒト同種移植(human allograft)(皮質(cortical)および/または海綿骨(cancellous bone))、異種移植(xenograft)、他の同種移植(allograft)、多血小板血漿(platelet rich plasma)(PRP)、幹細胞(stem cells)、および他の生体材料を含むが、これらに限定されない。加えて、骨形成特性を有する合成セラミックが用いられ得る。インプラントの製造は、患者の年齢、患者の体重、または先行して行われた患者の手術履歴を含む患者の情報によりさらに誘導され得る。例えば、BMI(ボディマス指数(body mass index))が高い患者は(例えば、機械的な特性を有する)異なる材料で作られたインプラントおよび/またはより厚い材料断面寸法を有するインプラント等の、より硬いかまたはより強いインプラントを要求することができる。インプラントを形成する格子構造は、安定のために患者の生体力学的な要求に一致させるため、最適化することができる。加えて、BMIが低い患者および/または骨粗しょう症の骨または骨減少症の患者はより低い硬さ(より高い柔軟性)を有するインプラントから恩恵を受けることができ、したがって沈降のリスクを低減することの助けとなる。さらに、以前に固定に失敗している患者は隣接するレベルの椎間板疾患および/または近位関節後彎症のリスクに晒され得る。インプラントはこの特定の状況を緩和するために調整することができる。
Claims (66)
- 患者固有のインプラントを設計するための方法であって、
患者の脊椎の関心領域の画像データを取得することと、
前記画像データから前記関心領域の一または二以上の形状特性を測定することと、
前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つについて取得された測定値と特定の形状特性に関連付けられた数学的規則とを比較することと、
前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つの前記測定値が前記関連付けられた数学的規則に適合する場合に三次元インプラント形状データを生成することであって、前記インプラント形状データは付加的な製造オペレーションを誘導するように構成される、生成することと、
を含む、方法。 - 前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つの前記測定値が前記関連付けられた数学的規則に適合しない場合に前記一または二以上の形状特性のうち前記少なくとも一つに対する修正値を作成することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記一または二以上の形状特性の測定値または修正値の所定のセットまたはサブセットの各々が前記関連付けられた数学的規則に適合する場合に三次元インプラント形状データを生成することであって、前記インプラント形状データは付加的な製造オペレーションを誘導するように構成される、生成することをさらに含む、請求項2に記載の方法。
- 前記一または二以上の形状特性は骨盤の傾斜を含む、請求項1−3のいずれか一つに記載の方法。
- 骨盤の傾斜に関連付けられた前記数学的規則は0度から20度の間の骨盤傾斜角(PT)により定められる、請求項4に記載の方法。
- 前記一または二以上の形状特性は矢状面アライメントを含む、請求項1−3のいずれか一つに記載の方法。
- 矢状面アライメントに関連付けられた前記数学的規則は5cm未満の絶対値を有するC7 sagittal vertebral axis(SVA)により定められる、請求項6に記載の方法。
- 前記一または二以上の形状特性は腰椎前彎を含む、請求項1−3のいずれか一つに記載の方法。
- 腰椎前彎に関連付けられた前記数学的規則は10度未満の骨盤形態角と腰椎前彎との間の差の絶対値により定められる、請求項8に記載の方法。
- 前記画像データはコンピュータ断層撮影(CT)データを含む、請求項1−3のいずれか一つに記載の方法。
- 前記画像データは磁気共鳴画像法(MRI)データを含む、請求項1−3のいずれか一つに記載の方法。
- 前記画像データはX線データを含む、請求項1−3のいずれか一つに記載の方法。
- 前記インプラント形状データにより誘導される付加的な製造オペレーションにおいて患者固有のインプラントを形成することをさらに含む、請求項1−3のいずれか一つに記載の方法。
- 前記形成することのステップが、患者の情報によりさらに誘導される場合の、請求項13に記載の方法。
- 前記患者の情報は患者の年齢、患者の体重、および先行して行われた患者の手術履歴のうち一または二以上を含む、請求項14に記載の方法。
- 前記患者固有のインプラントはチタン、チタン合金、チタン−6Al−4V、タンタル、およびPEEKから成るリストから選択される材料を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記患者固有のインプラントは生体材料をさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記付加的な製造オペレーションは、三次元プリント、ステレオリソグラフィ(SLA)、選択的レーザ溶融法(SLM)、パウダーベッドプリント(PP)、選択的レーザ焼結法(SLS)、選択的熱焼結法(SHM)、溶融堆積モデリング(FDM)、直接金属レーザ焼結法(DMLS)、積層造形製造(LOM)、熱可塑性プリント、直接材料堆積(DMD)、デジタル光処理(DLP)、インクジェットフォトレジンマシニング、および電子ビーム溶解(EBM)から成るリストから選択される工程を含む、請求項1−3のいずれか一つに記載の方法。
- 患者固有のインプラントを設計するための方法であって、
患者の脊椎の関心領域の画像データを取得することと、
前記画像データから前記関心領域の一または二以上の形状特性を測定することと、
前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つについて取得された測定値と特定の形状特性に関連付けられた数学的規則とを比較することと、
前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つの前記測定値が前記関連付けられた数学的規則に適合する場合に三次元インプラント形状データを生成することであって、前記インプラント形状データは除去的な製造オペレーションを誘導するように構成される、生成することと、
を含む、方法。 - 患者固有のインプラントを設計するための方法であって、
患者の脊椎の関心領域の画像データを取得することと、
前記画像データから前記関心領域の一または二以上の形状特性を測定することと、
前記一または二以上の形状特性の選択された群の各要素について取得された測定値と特定の形状特性に関連付けられた数学的規則とを比較することと、
前記関連付けられた数学的規則に適合しない前記一または二以上の形状特性のうちいずれかに対する修正値を作成することと、
付加的な製造オペレーションを誘導するように構成された三次元インプラント形状データを生成することと、
を含む、方法。 - 前記選択された群は前記一または二以上の形状特性の全てを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記選択された群は前記一または二以上の形状特性のサブセットを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記一または二以上の形状特性は骨盤傾斜を含む、請求項20−22のいずれか一つに記載の方法。
- 骨盤傾斜に関連付けられた前記数学的規則は0度から20度の間の骨盤傾斜角(PT)により定められる、請求項23に記載の方法。
- 前記一または二以上の形状特性は矢状面アライメントを含む、請求項20−24のいずれか一つに記載の方法。
- 矢状面アライメントに関連付けられた前記数学的規則は5cm未満の絶対値を有するC7 sagittal vertebral axis(SVA)により定められる、請求項25に記載の方法。
- 前記一または二以上の形状特性は腰椎前彎を含む、請求項20−26のいずれか一つに記載の方法。
- 腰椎前彎に関連付けられた前記数学的規則は10度未満の骨盤形態角と腰椎前彎との間の前記差の絶対値により定められる、請求項27に記載の方法。
- 前記画像データはコンピュータ断層撮影(CT)データを含む、請求項20−28のいずれか一つに記載の方法。
- 前記画像データは磁気共鳴画像法(MRI)データを含む、請求項20−29のいずれか一つに記載の方法。
- 前記画像データはX線データを含む、請求項20−30のいずれか一つに記載の方法。
- 前記インプラント形状データにより誘導される付加的な製造オペレーションにおいて患者固有のインプラントを形成することをさらに含む、請求項20−31のいずれか一つに記載の方法。
- 前記形成することのステップが、患者の情報によりさらに誘導される場合の、請求項32に記載の方法。
- 前記患者の情報は患者の年齢、患者の体重、および先行して行われた患者の手術履歴のうち一または二以上を含む、請求項33に記載の方法。
- 前記患者固有のインプラントはチタン、チタン合金、チタン−6Al−4V、タンタル、およびPEEKから成るリストから選択される材料を含む、請求項32に記載の方法。
- 前記患者固有のインプラントは生体材料をさらに含む、請求項32または35のいずれか一つに記載の方法。
- 前記付加的な製造オペレーションは、三次元プリント、ステレオリソグラフィ(SLA)、選択的レーザ溶融法(SLM)、パウダーベッドプリント(PP)、選択的レーザ焼結法(SLS)、選択的熱焼結法(SHM)、溶融堆積モデリング(FDM)、直接金属レーザ焼結法(DMLS)、積層造形製造(LOM)、熱可塑性プリント、直接材料堆積(DMD)、デジタル光処理(DLP)、インクジェットフォトレジンマシニング、および電子ビーム溶解(EBM)から成るリストから選択される工程を含む、請求項20−36のいずれか一つに記載の方法。
- 患者固有のインプラントを設計するための方法であって、
患者の脊椎の関心領域の画像データを取得することと、
前記画像データから前記関心領域の一または二以上の形状特性を測定することと、
前記一または二以上の形状特性の選択された群の各要素について取得された測定値と特定の形状特性に関連付けられた数学的規則とを比較することと、
前記関連付けられた数学的規則に適合しない前記一または二以上の形状特性のうちいずれかに対する修正値を作成することと、
除去的な製造オペレーションを誘導するように構成された三次元インプラント形状データを生成することと、
を含む、方法。 - 患者固有のインプラントを設計するための方法であって、
対象の脊椎からコンピュータ断層撮影(CT)データを取得することまたはアップロードすることと、
前記コンピュータ断層撮影(CT)データを三次元画像に変換することと、
外科的な修正を適用するために前記脊椎の選択されたセグメントを選択することまたは表示することと、
前記脊椎の前記選択されたセグメントに対して一または二以上の修正ガイドラインを適用することと、
前記脊椎の前記選択されたセグメントが前記一または二以上の修正ガイドラインに適合するかどうかを決定することと、
インプラントを生産するように構成された自動化された製造オペレーションを誘導するように構成された三次元インプラント形状データを生成することと、
を含む、方法。 - 前記自動化された製造オペレーションは付加的な製造オペレーションを含む、請求項39に記載の方法。
- 前記自動化された製造オペレーションは除去的な製造オペレーションを含む、請求項39に記載の方法。
- 前記インプラント形状データにより誘導される自動化された製造オペレーションにおいて患者固有のインプラントを形成することをさらに含む、請求項39−41のいずれか一つに記載の方法。
- 前記一または二以上の修正ガイドラインに適合しない前記脊椎の前記選択されたセグメントのいずれかに対する修正値を作成することをさらに含み、前記インプラント形状データは少なくとも部分的に前記修正値に依存する、請求項39−42のいずれか一つに記載の方法。
- 前記修正ガイドラインは骨盤傾斜の特性を含む、請求項39−43のいずれか一つに記載の方法。
- 骨盤傾斜に関連付けられた前記修正ガイドラインは0度から20度の間の骨盤傾斜角(PT)により定められる、請求項44に記載の方法。
- 前記修正ガイドラインは矢状面アライメントの特性を含む、請求項39−45のいずれか一つに記載の方法。
- 矢状面アライメントに関連付けられた前記修正ガイドラインは5cm未満の絶対値を有するC7 sagittal vertebral axis(SVA)により定められる、請求項46に記載の方法。
- 前記修正ガイドラインは腰椎前彎の特性を含む、請求項39−47のいずれか一つに記載の方法。
- 腰椎前彎に関連付けられた前記修正ガイドラインは10度未満の骨盤形態角と腰椎前彎との間の差の絶対値により定められる、請求項48に記載の方法。
- 患者固有のインプラントはチタン、チタン合金、チタン−6Al−4V、タンタル、およびPEEKから成るリストから選択される材料を含む、請求項42に記載の方法。
- 前記患者固有のインプラントは生体材料をさらに含む、請求項42または50のいずれか一つに記載の方法。
- 患者固有のインプラントを設計するためのコンピュータシステムであって、
一時的な信号でない少なくとも一つのコンピュータメモリを備え、
前記少なくとも一つのコンピュータメモリは、
患者の脊椎の関心領域の画像データを取得することと、
前記画像データから前記関心領域の一または二以上の形状特性を測定することと、
前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つについて取得された測定値と特定の形状特性に関連付けられた数学的規則とを比較することと、
前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つの前記測定値が前記関連付けられた数学的規則に適合する場合に三次元インプラント形状データを生成することであって、前記インプラント形状データは付加的な製造オペレーションを誘導するように構成される、生成することと、
のために少なくとも一つのプロセッサにより実行可能な命令を含む、
コンピュータシステム。 - 前記コンピュータメモリは、前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つの前記測定値が前記関連付けられた数学的規則に適合しない場合に前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つに対する修正値を作成するための命令をさらに含む、請求項52に記載のシステム。
- 患者固有のインプラントを設計するためのコンピュータシステムであって、
一時的な信号でない少なくとも一つのコンピュータメモリを備え、
前記少なくとも一つのコンピュータメモリは、
患者の脊椎の関心領域の画像データを取得することと、
前記画像データから前記関心領域の一または二以上の形状特性を測定することと、
前記一または二以上の形状特性の選択された群の各要素について取得された測定値と特定の形状特性に関連付けられた数学的規則とを比較することと、
前記関連付けられた数学的規則に適合しない前記一または二以上の形状特性のうちいずれかに対する修正値を作成することと、
付加的な製造オペレーションを誘導するように構成された三次元インプラント形状データを生成することと、
のために少なくとも一つのプロセッサにより実行可能な命令を含む、
コンピュータシステム。 - 患者固有のインプラントを設計するためのコンピュータシステムであって、
一時的な信号でない少なくとも一つのコンピュータメモリを備え、
前記少なくとも一つのコンピュータメモリは、
対象の脊椎からコンピュータ断層撮影(CT)データを取得することまたはアップロードすることと、
前記コンピュータ断層撮影(CT)データを三次元画像に変換することと、
外科的な修正を適用するために前記脊椎の選択されたセグメントを選択することまたは表示することと、
前記脊椎の前記選択されたセグメントに一または二以上の修正ガイドラインを適用することと、
前記脊椎の前記選択されたセグメントが前記一または二以上の修正ガイドラインに適合するかどうかを決定することと、
インプラントを生産するように構成された自動化された製造オペレーションを誘導するように構成された三次元インプラント形状データを生成することと、
のために少なくとも一つのプロセッサにより実行可能な命令を含む、
コンピュータシステム。 - 患者固有のインプラントであって、
患者の脊椎の関心領域の画像データを取得することと、
前記画像データから前記関心領域の一または二以上の形状特性を測定することと、
前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つについて取得された測定値と特定の形状特性に関連付けられた数学的規則とを比較することと、
前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つの前記測定値が前記関連付けられた数学的規則に適合する場合に三次元インプラント形状データを生成することであって、前記インプラント形状データは付加的な製造オペレーションを誘導するように構成される、生成することと、
を含む工程により製造される、患者固有のインプラント。 - 前記工程は、前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つの前記測定値が前記関連付けられた数学的規則に適合しない場合に前記一または二以上の形状特性のうち少なくとも一つに対する修正値を作成することをさらに含む、請求項56に記載のインプラント。
- 患者固有のインプラントであって、
患者の脊椎の関心領域の画像データを取得することと、
前記画像データから前記関心領域の一または二以上の形状特性を測定することと、
前記一または二以上の形状特性の選択された群の各要素について取得された測定値と特有の形状特性に関連付けられた数学的規則とを比較することと、
前記関連付けられた数学的規則に適合しない前記一または二以上の形状特性のいずれかに対する修正値を作成することと、
付加的な製造オペレーションを誘導するように構成された三次元インプラント形状データを生成することと、
を含む工程により製造される、患者固有のインプラント。 - 患者固有のインプラントであって、
対象の脊椎からコンピュータ断層撮影(CT)データを取得することまたはアップロードすることと、
前記コンピュータ断層撮影(CT)データを三次元画像に変換することと、
外科的な修正を適用するために前記脊椎の選択されたセグメントを選択することまたは表示することと、
前記脊椎の前記選択されたセグメントに一または二以上の修正ガイドラインを適用することと、
前記脊椎の前記選択されたセグメントが前記一または二以上の修正ガイドラインに適合するかどうかを決定することと、
インプラントを生産するように構成された自動化された製造オペレーションを誘導するように構成された三次元インプラント形状データを生成することと、
を含む工程により製造される、患者固有のインプラント。 - 前記患者固有のインプラントは椎体間デバイスを備える、請求項13−17、32−36、42、50、または51のいずれか一つに記載の方法。
- 前記患者固有のインプラントは椎間体デバイスを備える、請求項56−59のいずれか一つに記載の患者固有のインプラント。
- 前記患者固有のインプラントは椎間体デバイスを備える、請求項13に記載の方法。
- 前記付加的な製造オペレーションは自動化された製造オペレーションである、請求項1に記載の方法。
- 腰椎前彎に関連付けられた前記数学的規則は9度未満の骨盤形態角と腰椎前彎との間の差の絶対値により定められる、請求項8に記載の方法。
- 腰椎前彎に関連付けられた前記数学的規則は9度未満の骨盤形態角と腰椎前彎との間の差の絶対値により定められる、請求項27に記載の方法。
- 腰椎前彎に関連付けられた前記修正ガイドラインは9度未満の骨盤形態角と腰椎前彎との間の差の絶対値により定められる、請求項48に記載の方法。
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