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用于創(chuàng)建患者特定的醫(yī)療物件的生產(chǎn)模型的方法與流程

文檔序號:12485205閱讀:275來源:國知局
用于創(chuàng)建患者特定的醫(yī)療物件的生產(chǎn)模型的方法與流程

本發(fā)明涉及一種用于創(chuàng)建針對患者特定的醫(yī)療物件的生產(chǎn)模型的方法,其中關(guān)于身體區(qū)的圖像數(shù)據(jù)被準(zhǔn)備,區(qū)域在圖像數(shù)據(jù)中被分割,這些區(qū)域在每種情況下對應(yīng)于不同組織的結(jié)構(gòu),并且其中植入體的形狀憑借與這些結(jié)構(gòu)對應(yīng)的區(qū)域而被定義。



背景技術(shù):

對于植入輔助或醫(yī)療植入體的生產(chǎn)理想的是具有用于高效率的盡可能高的自動化程度并且實(shí)現(xiàn)與相應(yīng)的患者的骨骼的個體環(huán)境盡可能良好的對準(zhǔn),該先驗(yàn)地產(chǎn)生了完整的生產(chǎn)自動化的障礙。對于患者特定的骨骼對準(zhǔn)的愿望在這樣的情景下應(yīng)用于不同植入體,如用于整形外科手術(shù)的骨植入體、間盤(disk)置換或軟骨結(jié)構(gòu)。

在此,植入體與周圍組織結(jié)構(gòu)的具體的患者特定的對準(zhǔn)可以防止植入體到組織中不充分的整合以及因此由于其所導(dǎo)致的應(yīng)力產(chǎn)生的植入體的磨損。相似地,可以減小由在參與相互作用的組織結(jié)構(gòu)上的植入體造成的不理想的影響,這有助于防止該植入體造成的炎癥、磨損、結(jié)石和物理磨損反應(yīng)。

由DE 10 2006 047 054 A1中已知的方法是,針對下頜區(qū)域的植入體支架可以以患者個體的方式被生產(chǎn)。在此,患者數(shù)據(jù)集合首先由來自受影響的下頜部分三維圖像獲取,并且植入體支架的規(guī)劃基于該患者數(shù)據(jù)集合而被實(shí)施。該規(guī)劃隨后被轉(zhuǎn)換為規(guī)劃數(shù)據(jù)集合,其被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)方法(例如為3D打印過程)以用于植入體支架的最終生產(chǎn)。

通過來自三維圖像數(shù)據(jù)的患者數(shù)據(jù)集合的醫(yī)療植入體的或可比較醫(yī)療物件的這種患者特定的生產(chǎn)首先是復(fù)雜的,因?yàn)閱为?dú)的規(guī)劃過程需要針對要基于圖像數(shù)據(jù)而被生產(chǎn)的每個物件進(jìn)行。除此之外,僅有圖像數(shù)據(jù)可用于規(guī)劃物件并且通常沒有任何進(jìn)一步的醫(yī)療信息。然而,尤其針對植入體,要在其中插入植入體的身體區(qū)的空間分辨率本身(例如,沒有關(guān)于治療過程等的附加醫(yī)療數(shù)據(jù))通常不是完整地整合植入體以及治愈患者的積極進(jìn)展的充分結(jié)論。在此,強(qiáng)化的療后護(hù)理可導(dǎo)致用于進(jìn)行后續(xù)治療的醫(yī)生的進(jìn)一步成本。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

因此,本發(fā)明根本的問題是提供一種用于創(chuàng)建針對患者特定的醫(yī)療物件的生產(chǎn)模型的方法,其有助于植入體與圍繞該植入體的組織結(jié)構(gòu)的患者特定的骨骼環(huán)境的理想對準(zhǔn),并且同時間允許優(yōu)化的生產(chǎn)效率。

以上問題通過用于創(chuàng)建針對患者特定的醫(yī)療物件的生產(chǎn)模型的方法而被解決,其中關(guān)于身體區(qū)的圖像數(shù)據(jù)被提供,區(qū)域在圖像數(shù)據(jù)中被分割,這些區(qū)域在每種情況下與不同組織的結(jié)構(gòu)對應(yīng),通過與這些結(jié)構(gòu)對應(yīng)的區(qū)域針對醫(yī)療物件的多個形狀特征被定義,形狀特征與有關(guān)多個存儲的數(shù)據(jù)集合的形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,基于形狀特征與醫(yī)療物件的原型的比較,并且醫(yī)療物件的原型被定義為生產(chǎn)模型,并且生產(chǎn)模型被存儲在數(shù)據(jù)載體上和/或經(jīng)由接口輸出。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的變體(其本身是部分有創(chuàng)造性的)在從屬權(quán)利要求中、在下面的說明書中被陳述。

患者特定的醫(yī)療物件特別被理解為植入體以及實(shí)施方式或者用于植入體的定位輔助。在此,該方法可以優(yōu)選地通過包括與數(shù)據(jù)載體和/或接口的數(shù)據(jù)鏈路的計(jì)算機(jī)而被實(shí)施。在該情況下優(yōu)選的是提供有關(guān)于醫(yī)療物件意圖用于其的身體區(qū)的圖像數(shù)據(jù)。特別地,圖像數(shù)據(jù)還可以以時間分解的方式表示身體區(qū),例如心臟運(yùn)動的動態(tài)表示,若醫(yī)療物件如要被提供作為在冠狀血管中的支撐結(jié)構(gòu)或者作為心臟瓣膜。

對于分割,可能的是查詢地標(biāo)(landmark),其尤其還可以被手動地設(shè)置。分割還可以通過學(xué)習(xí)算法得以支持,例如使得圖像數(shù)據(jù)到具有已知式樣的區(qū)域的分類發(fā)生用于分割,并且最初不能對應(yīng)于已知式樣的區(qū)域被手動分類,其中式樣辨識“學(xué)習(xí)”相關(guān)的分類。

形狀特征例如可以在此被定義為相對于與分割的區(qū)域?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)的表面的負(fù)形狀。為了該目的,尤其是與在圖像數(shù)據(jù)中被分割的區(qū)域?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)的表面可以被計(jì)算。尤其是用于識別圖像數(shù)據(jù)中的形狀特征,可以識別與在植入之后與其毗連的劃定結(jié)構(gòu)對應(yīng)的區(qū)域(例如在醫(yī)療物件包括植入體的情況下)。為了該目的,形狀特征例如可以涉及表面的性質(zhì)、表面中旨在被填滿的凹進(jìn)的體積和/或空間延展,然而,或涉及結(jié)構(gòu)與另一結(jié)構(gòu)的角度。為了確定形狀特征,地標(biāo)還可以被查詢,其尤其還可以被手動地設(shè)置。

同一時間,本發(fā)明作為其出發(fā)點(diǎn)是考慮到醫(yī)療物件的非患者特定的對準(zhǔn)(該醫(yī)療物件諸如舉例而言是利用身體區(qū)的個體骨骼環(huán)境的植入體或植入輔助)最可能通過查詢關(guān)于患者的相關(guān)身體區(qū)的圖像數(shù)據(jù)而被實(shí)施。在此承認(rèn)的是,身體區(qū)的空間分辨率(其經(jīng)由圖像數(shù)據(jù)可用)可以被直接用于定義醫(yī)療物件的形狀,如果在圖像數(shù)據(jù)中在每種情況下均與不同組織的結(jié)構(gòu)對應(yīng)的區(qū)域可以被分割的話。通過個體區(qū)域的分割,身體區(qū)的模型可以被草擬,其允許通過向在意圖用于醫(yī)療物件的區(qū)域中與其相關(guān)的位置信息指派個體像素而定義醫(yī)療物件的形狀。通過經(jīng)由關(guān)于來自圖像數(shù)據(jù)的像素的位置信息而定義醫(yī)療物件的該種類的幾何特征,形狀可以附加地易于將生產(chǎn)模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)格式,其能夠由生產(chǎn)機(jī)器直接讀取,使得其可以直接生產(chǎn)植入體。

在進(jìn)一步的步驟中,現(xiàn)在意識到的是針對醫(yī)療物件的形狀的確定可以不僅基于圖像數(shù)據(jù)而被進(jìn)行或形狀的對準(zhǔn)可以基于圖像數(shù)據(jù)而被獲取,而是針對每個具有相似形狀但又可能以患者特定的方式被修改的醫(yī)療物件(其可以在多個患者治療中找到用途),與針對具有相同標(biāo)識的醫(yī)療物件的其他樣品的數(shù)據(jù)做出比較是可能的。

為了該目的,針對醫(yī)療物件的形狀特征基于與結(jié)構(gòu)對應(yīng)的區(qū)域而被獲取。這些形狀特征與可以存儲在數(shù)據(jù)庫中的來自物件數(shù)據(jù)集合的形狀數(shù)據(jù)相比較。形狀數(shù)據(jù)是與患者特定的物件的形狀特征對應(yīng)的數(shù)據(jù),諸如舉例而言,表面幾何形狀、擴(kuò)展、體積或甚至患者特定物件與相關(guān)身體區(qū)中的鄰接結(jié)構(gòu)之間的局部角度。物件數(shù)據(jù)集合優(yōu)選地需要在該情況下根據(jù)具有與醫(yī)療物件相同標(biāo)識的物件而被布置,即例如為“椎骨”或“間盤”。

在該情況下,物件數(shù)據(jù)集合可以在其形狀數(shù)據(jù)中描述具體醫(yī)療物件,并且可選地通過諸如針對之前的醫(yī)療應(yīng)用的患者特定設(shè)計(jì)的那些的進(jìn)一步信息并且例如用作植入體。物件數(shù)據(jù)集合隨后在每種情況下與針對具有與旨在被生產(chǎn)的醫(yī)療物件相同的標(biāo)識的物件的形狀數(shù)據(jù)相聯(lián)。因此,利用該比較,可以產(chǎn)生與用于每種情況的數(shù)據(jù)庫中存儲的形狀數(shù)據(jù)的聯(lián)系,其中關(guān)于存儲的物件的形狀數(shù)據(jù)可以附加地補(bǔ)充有進(jìn)一步的醫(yī)療信息。

作為其結(jié)果,首先針對醫(yī)療物件的形狀的確定被加速并且簡化以便于生成生產(chǎn)模型,由于在一方面沒有結(jié)論性的形狀原型可以由圖像數(shù)據(jù)中的分割區(qū)域獲取,但其足以識別針對與存儲在物件數(shù)據(jù)集合中的形狀數(shù)據(jù)的比較所需的形狀特征。在原型中的集合數(shù)據(jù)(其要被提供用于充足分辨率的醫(yī)療物件的最終生產(chǎn))因此并不必須由圖像數(shù)據(jù)直接獲取,但可以從存儲的物件數(shù)據(jù)集合中的已經(jīng)存在的形狀數(shù)據(jù)取得,其中該選擇可以通過以患者特定的方式的圖象數(shù)據(jù)確保。

除此之外,針對形狀的選擇,存儲在物件數(shù)據(jù)集合中的信息可以被附加地查詢,該數(shù)據(jù)可以類似地例如考慮治療進(jìn)展或并發(fā)癥。這樣的信息本將不會在規(guī)劃醫(yī)療物件時可用。為了使得該信息有用,通過使用具有與要被生產(chǎn)的物件相同的標(biāo)識的醫(yī)療物件而提供的實(shí)際治療情景與當(dāng)前的醫(yī)療情況進(jìn)行盡可能可觀及有效的比較,其實(shí)際上通過當(dāng)前情況中的形狀特征的標(biāo)識以及通過其與存儲的數(shù)據(jù)集合中的形狀數(shù)據(jù)的比較而被實(shí)現(xiàn)。

而且,存儲的形狀數(shù)據(jù)可以附加地通過機(jī)器學(xué)習(xí)而被計(jì)算,其中針對學(xué)習(xí)過程的輸入數(shù)據(jù)可以既基于臨床病例也基于數(shù)值模擬。包括物件數(shù)據(jù)集合的數(shù)據(jù)庫可以被局部地存儲并設(shè)計(jì)為經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)可更新或者被設(shè)計(jì)為中央數(shù)據(jù)管理,使得“云”可以經(jīng)由“客戶”激活。

其證明了如果所示的身體區(qū)的模型可以從圖像數(shù)據(jù)的分割區(qū)域產(chǎn)生則是有利的。在此,分隔的區(qū)域與不同組織的結(jié)構(gòu)對應(yīng)。模型特別是所示的身體區(qū)的數(shù)據(jù)模型,其被查詢以確定結(jié)構(gòu)的形狀特征。為了該目的,使用盡可能復(fù)雜的信息的在圖像數(shù)據(jù)中所示的身體區(qū)的模型可以特別合適,因?yàn)樽罱K不僅結(jié)構(gòu)的形狀參數(shù)本身,可選的結(jié)構(gòu)與彼此也相互作用,壓力或應(yīng)力可以以患者特定的方式被確定。作為其結(jié)果,避免由針對醫(yī)療物件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模型導(dǎo)致的缺點(diǎn)是可能的,諸如并未在植入體中被優(yōu)化地對準(zhǔn)的力向量,其將具有在周圍組織上的影響并因此導(dǎo)致永久應(yīng)力,對應(yīng)的結(jié)果諸如是過敏或炎癥。

在本發(fā)明的有利實(shí)施例中,圖像數(shù)據(jù)由每種具有不同模式(modality)的至少兩種醫(yī)療成像方法提供,并且其中第一圖像數(shù)據(jù)的集合由第一模式生成并且第二圖像數(shù)據(jù)的集合由第二模式生成。特別地,該至少兩個醫(yī)療成像方法的每個具有關(guān)于不同身體組織的各種結(jié)構(gòu)的不同分辨率,使得尤其是第一圖像數(shù)據(jù)提供針對至少多個第一結(jié)構(gòu)的特別高的分辨率,并且第二圖像數(shù)據(jù)提供針對至少多個第二結(jié)構(gòu)的特別高的分辨率。分辨率的質(zhì)量例如可以通過信噪比或圖像對比度而提供。特別地,該至少兩種醫(yī)療成像方法在此包括MRT和CT,使得具有在MRT中的高分辨率的結(jié)構(gòu)包括軟組織并且具有在CT中的高分辨率的結(jié)構(gòu)包括骨組織。為了能夠確定醫(yī)療物件到周圍結(jié)構(gòu)(其可由不同類型的組織構(gòu)成)的整合,這是有利的。

而且,作為其結(jié)果,存在用于創(chuàng)建關(guān)于對在每種情況下在針對所用的模式的每種情況下具有特別好分辨率的那些結(jié)構(gòu)的任何損害的生產(chǎn)模型可用的信息,其針對治愈過程或者針對在植入體作為醫(yī)療物件的情況下的長期使用可以是有利的,因?yàn)樵谥踩塍w的不充分對準(zhǔn)的情形中諸如在骨上的摩擦之類的可能的組織損害可導(dǎo)致植入體本身的磨損以及周圍組織的發(fā)炎。

在此的權(quán)宜特征在于對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的多個區(qū)域在第一圖像數(shù)據(jù)中被分割并且對應(yīng)于結(jié)構(gòu)的多個區(qū)域在第二圖像數(shù)據(jù)中被分割,其中所示的身體區(qū)的模型由第一圖像數(shù)據(jù)中的區(qū)域和第二圖像數(shù)據(jù)中的區(qū)域創(chuàng)建。通過使用來自不同模式的圖像數(shù)據(jù),身體區(qū)的模型可以以特別準(zhǔn)確的細(xì)節(jié)表示利用由不同模式造成的在每種情況下的高分辨率所描繪的不同組織的各種結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是,可以改進(jìn)形狀特征的確定的質(zhì)量。

方便地,臨時形狀被確定為針對醫(yī)療物件的形狀特征。取決于醫(yī)療物件的類型,諸如舉例為在植入體具有均質(zhì)體的情況下,形狀可表示將其與其他可能的植入體區(qū)分開的中心特征。在該情況下,有利的是首先選擇針對醫(yī)療物件的臨時形狀,可選地使用在物件數(shù)據(jù)集合中可用的進(jìn)一步數(shù)據(jù)檢查它并且可選地根據(jù)該數(shù)據(jù)修改臨時形狀,并且當(dāng)獲得令人滿意的結(jié)果時,有利的是將其發(fā)布為醫(yī)療物件的原型。

在本發(fā)明的有利實(shí)施例中,醫(yī)療物件的原型被定義,從所存儲的物件數(shù)據(jù)集合選擇的預(yù)定義模板,并且模板使用形狀特征以患者特定的方式而被修改。特別地,模板可以與相應(yīng)的身體區(qū)的患者特定的數(shù)據(jù)模型疊加并且使用分割的區(qū)域而被對準(zhǔn)。利用在屏幕上的圖形顯示的至少部分手動的對準(zhǔn)也被包含在此。與患者的骨骼獨(dú)立對準(zhǔn)的預(yù)定義的模板的使用考慮到相同類型的植入體通常從由平均骨骼確定的基本形狀偏離僅幾個百分點(diǎn)(關(guān)于植入體的總體積)。然而,這些偏離對于在患者的身體區(qū)中的植入體的正確醫(yī)療功能通常是關(guān)鍵的。

而且,這樣的基本形狀作為模板的使用以及其適用使得用較少計(jì)算量設(shè)計(jì)形狀的定義成為可能,因?yàn)楝F(xiàn)在僅保持與待被計(jì)算的基本形狀的患者特定的偏離而不再是完整的植入體。由于模板的選擇例如可以經(jīng)由簡單的式樣辨識而接續(xù),這使得將形狀定義的計(jì)算密集的部分限制為植入體的體積的僅僅一小百分比成為可能。

在本發(fā)明的進(jìn)一步有利的實(shí)施例中,關(guān)于之前的植入體的存儲的醫(yī)療信息可以針對形狀特征與用于存儲的物件數(shù)據(jù)集合的形狀數(shù)據(jù)的比較而被查詢。該附加信息例如可以包括關(guān)于在具有由形狀數(shù)據(jù)和/或關(guān)于長期后遺癥的數(shù)據(jù)所預(yù)定義的形狀的植入體的植入的情況下的治療和/或治愈進(jìn)展的數(shù)據(jù)。確切地當(dāng)規(guī)劃植入體時,植入體與其在相關(guān)身體區(qū)中的周圍環(huán)境的復(fù)雜互動必須被加以考慮。即使當(dāng)對于先驗(yàn)的由形狀判斷的植入體的有利原型使用高分辨率圖形數(shù)據(jù)時,經(jīng)常發(fā)生的是在規(guī)劃中涉及的有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生可以不考慮通常僅在數(shù)年之后由于運(yùn)動和應(yīng)力的結(jié)果而出現(xiàn)的所有可能的后續(xù)并發(fā)癥。早在植入體規(guī)劃階段,這樣的治療相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的自動獲取因此可以有助于改進(jìn)涉及植入體的成功治療的機(jī)會。

證明為有利的是,原型通過形狀特征與來自所存儲的物件數(shù)據(jù)集合的形狀數(shù)據(jù)的比較而被提出,并且已經(jīng)提出的原型由來自用戶的確認(rèn)而被定義為醫(yī)療物件的原型。在此,特別的是建議可以被自動化,即例如通過已經(jīng)訪問物件數(shù)據(jù)集合的計(jì)算機(jī)而接續(xù)。該相互作用可觀地簡化了原型的確定,因?yàn)橛脩?例如醫(yī)生)被置于簡單的、二元決策之前,從而基于已經(jīng)做出的診斷而確認(rèn)提出的、完成的針對原型的幾何形狀,或者不接受它。另一方面,實(shí)際上存在拒絕提出的原型的選項(xiàng),并且給出醫(yī)生機(jī)會來參與到確定原型患者個體的附加信息,特別是針對可能沒有關(guān)于之前治療的充足的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的情況。

方便地,來自相應(yīng)不同的所存儲的物件數(shù)據(jù)集合的多個形狀數(shù)據(jù)的幾何組合針對醫(yī)療物件的原型的確定而被查詢。取決于區(qū)域,如果已經(jīng)被確定的形狀特征在每種情況下獲得與針對相應(yīng)不同的物件數(shù)據(jù)集合的形狀數(shù)據(jù)的特別好的匹配,當(dāng)將相關(guān)的機(jī)器可讀構(gòu)造數(shù)據(jù)存放在物件數(shù)據(jù)集合中時或當(dāng)將形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)器可讀構(gòu)造數(shù)據(jù)時,針對醫(yī)療物件的原型的該形狀數(shù)據(jù)與最終針對生產(chǎn)模型的組合可有助于簡化及加速針對醫(yī)療物件的生產(chǎn)過程。

針對醫(yī)療物件的原型,關(guān)于材料特性和/或密度和/或表面特性的空間分布優(yōu)選被列入考慮。在此,表面特性還包括附加的表面涂層(例如具有抗生作用)以用于在發(fā)炎區(qū)域植入。關(guān)于密度或材料特性的空間分布的信息特別對于生產(chǎn)在其中非均質(zhì)設(shè)計(jì)可導(dǎo)致更好耐用性或針對患者改善的治療成功率的植入體是有利的。這對于例如應(yīng)力不在跨植入體的整體上相等分布的間盤植入體或骨植入體是可以構(gòu)想的。

本發(fā)明進(jìn)一步公開了被裝配以實(shí)施前述用于創(chuàng)建生產(chǎn)模型的方法的裝置。特別地,這包括可以尤其裝配有至少一個設(shè)計(jì)用于該目的的ASIC的數(shù)據(jù)處理器或計(jì)算機(jī)。針對該方法所列的優(yōu)點(diǎn)和其進(jìn)一步開發(fā)可以通過與該裝置的類比而被應(yīng)用。

本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種計(jì)算機(jī)程序,其具有用于在計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時實(shí)施前述用于創(chuàng)建生產(chǎn)模型的方法的編程代碼。

本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種用于生產(chǎn)醫(yī)療物件的方法,其過程步驟首先包括通過前述方法創(chuàng)建生產(chǎn)模型,其次通過生產(chǎn)模型創(chuàng)建能夠由生產(chǎn)裝置讀取的構(gòu)造程序,并且再次使用構(gòu)造程序在生產(chǎn)裝置中創(chuàng)建醫(yī)療物件,以及類似的患者特定的醫(yī)療物件,其已經(jīng)由這樣的方法被制造。在此特別的優(yōu)點(diǎn)在于可以通過用于以包括植入體的矩陣值三維體積圖像的數(shù)據(jù)格式(例如為CAD文件)創(chuàng)建其的方法輸出生產(chǎn)模型。

這樣的圖像可以針對諸如為3D打印機(jī)或銑機(jī)之類的多個生產(chǎn)裝置被直接地轉(zhuǎn)換為能夠由該裝置讀取的構(gòu)造程序。例如在3D打印機(jī)的情況下,所述程序可以包括對必要于生產(chǎn)的裝置的指令,諸如以.stl格式的文件。這保證了被輸出的生產(chǎn)模型的高可行性和實(shí)際可用性。特別是,當(dāng)輸出采取有利的文件格式時,生產(chǎn)模型的創(chuàng)建可以從醫(yī)療物件的物理生產(chǎn)分開,其可有助于生產(chǎn)的簡化。

附圖說明

本發(fā)明的實(shí)施例在下文通過附圖以更多細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。附圖示出了在每種情況中的示意圖,其中:

圖1是示出了用于創(chuàng)建針對醫(yī)療植入體的生產(chǎn)模型的方法的流程的框圖,

圖2是示出了根據(jù)圖1的設(shè)計(jì)用于生產(chǎn)醫(yī)療植入體的方法的流程的框圖,

圖3是關(guān)于脊柱的身體區(qū)的第一圖像數(shù)據(jù),

圖4是關(guān)于脊柱的身體區(qū)的第二圖像數(shù)據(jù),

圖5是來自與根據(jù)圖3和圖4的脊柱的形狀特征對應(yīng)的物件數(shù)據(jù)集合的形狀數(shù)據(jù),以及

圖6是根據(jù)圖5的植入體的材料特性的空間分布。

與彼此對應(yīng)的部件和值在每種情況下由所有附圖中相同的附圖標(biāo)記所標(biāo)記。

具體實(shí)施方式

圖1以示意性形式示出了用于創(chuàng)建針對醫(yī)療物件的生產(chǎn)模型2的方法1的框圖,該醫(yī)療物件在本示例中由植入體所提供。在現(xiàn)情況下,第一圖像數(shù)據(jù)6的集合和第二圖像數(shù)據(jù)8的集合由兩個醫(yī)療成像方法CT、MRT供應(yīng),其在該情況下由計(jì)算機(jī)斷層掃描CT和磁共振斷層掃描MRT所提供。方法1的不同變體(其在此未示出并且其中圖像數(shù)據(jù)僅由一個醫(yī)療成像方法所提供)以相似方式進(jìn)行。在每種情況下,第一圖像數(shù)據(jù)6和第二圖像數(shù)據(jù)8與彼此分割開。這意味著,在個體圖像數(shù)據(jù)中,相關(guān)的區(qū)域10、12基于在每種情況下描繪相同組織的結(jié)構(gòu)11、13的某些同質(zhì)準(zhǔn)則而被獲取。在現(xiàn)情況下,由CT掃描提供的、在第一圖像數(shù)據(jù)6中被分割的區(qū)域10與骨組織的結(jié)構(gòu)11對應(yīng),因?yàn)檫@利用CT掃描的特別高的分辨率而被示出。由MRT掃描提供的、在第二圖像數(shù)據(jù)8中被分割的區(qū)域12相應(yīng)地描繪了來自相關(guān)身體區(qū)14的軟組織的結(jié)構(gòu)13。

現(xiàn)在從在第一圖像數(shù)據(jù)6中分割的區(qū)域10以及在第二圖像數(shù)據(jù)8中分割的區(qū)域12建立所描繪的身體區(qū)14的虛擬模型16。憑借該模型16和與結(jié)構(gòu)11、13對應(yīng)的分割的區(qū)域10、12,形狀特征18現(xiàn)在被建立,其提供關(guān)于身體區(qū)14的結(jié)構(gòu)11、13的詳細(xì)幾何信息。這些形狀特征例如可以包括在結(jié)構(gòu)中的表面幾何特征、距離以及角度。在數(shù)據(jù)庫20中存儲了多個物件數(shù)據(jù)集合22。每個物件數(shù)據(jù)集合22在此對應(yīng)于已經(jīng)在不同患者的之前的治療中在身體中的與用于要在方法1中被建立的生產(chǎn)模型2的植入體相同的位置處被植入的植入體,即例如為間盤。在每個物件數(shù)據(jù)集合22中,關(guān)于在實(shí)踐中使用的相應(yīng)植入體的形狀數(shù)據(jù)24被存儲,這些數(shù)據(jù)描述了高分辨率的植入體的幾何特征。此外,關(guān)于植入、治療的進(jìn)行和隨后可能的并發(fā)癥、以及(適用的話)關(guān)于在接受該植入的患者的進(jìn)一步相關(guān)信息的附加的醫(yī)療信息26被存儲。

相對于身體區(qū)14的結(jié)構(gòu)11、13所獲取的形狀特征18現(xiàn)在經(jīng)歷與針對存儲在數(shù)據(jù)庫20中的個體物件數(shù)據(jù)集合22的形狀數(shù)據(jù)24的比較過程28,其中附加的醫(yī)療信息26也可以針對該比較28而被查詢?;谠摫容^28,現(xiàn)在從物件數(shù)據(jù)集合22中選擇模板30,該模板用作生產(chǎn)模型2的臨時形狀32。在此,模板30通過可以基于在具體的物件數(shù)據(jù)集合22中的形狀數(shù)據(jù)24被定義的植入體的形狀而被提供?,F(xiàn)在可以由例如醫(yī)師的用戶通過確認(rèn)33為針對生產(chǎn)模型2的原型34而選擇臨時形狀32,或者附加地,還可以使用患者特定的修改34而被對準(zhǔn)。在臨時形狀32全部都被拒絕的情況下,方法1建議來自不同物件數(shù)據(jù)集合22的新的模板30,其現(xiàn)在可以被確認(rèn)并在必要時被修改。植入體的原型34被建立為針對植入體的生產(chǎn)模型2,并且現(xiàn)在可以存儲在數(shù)據(jù)載體36上并且經(jīng)由接口38輸出。

圖2以示意性形式示出了根據(jù)圖1的設(shè)計(jì)用于生產(chǎn)醫(yī)療物件41的方法40的序列的框圖。醫(yī)療物件41在此包括植入體42。根據(jù)在圖1中被說明的前述方法1,針對植入體42的生產(chǎn)模型2在特別針對該目的而被設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)43上被創(chuàng)建并且經(jīng)由接口32而被輸出。生產(chǎn)模型2現(xiàn)在被轉(zhuǎn)化為構(gòu)造程序44,其可以被在此作為3D打印機(jī)46提供的生產(chǎn)裝置直接讀取,例如以.stl格式的文件。3D打印機(jī)46現(xiàn)在使用構(gòu)造程序44創(chuàng)建植入體42,其表示生產(chǎn)模型2的直接實(shí)施。

圖3和圖4兩者均以示意性形式示出了在第一圖像數(shù)據(jù)6中和在第二圖像數(shù)據(jù)8中的脊椎的一部分的相同縱向截面,其描繪了兩個椎骨50、51和位于其間的間盤54。在圖3中所示的第一圖像數(shù)據(jù)6中,兩個椎骨50、52可以由高對比度被特別良好地檢測到;在圖4中所示的第二圖像數(shù)據(jù)8中,間盤54和其后的脊髓56以更好的分辨率被示出。在第一圖像數(shù)據(jù)中,可以在下椎骨52上檢測到輕微的凹痕58,這表示從通常預(yù)料在一般人中相同椎骨的形狀60的輕微的偏離。通常被預(yù)料的該形狀60為清楚起見以虛線畫出并且其不表示圖像數(shù)據(jù)的成分。凹痕58可能是先天性的或可能是由于數(shù)年來不正確的姿勢或磨損導(dǎo)致的應(yīng)力的結(jié)果而發(fā)生。在第二圖像數(shù)據(jù)8中,在凹痕58附近可能檢測到脊髓56途經(jīng)椎骨50、52。椎骨50、52的在間盤54的邊界上的表面62、64以及類似地特別是凹痕58在此被包括在形狀特征18中,其由圖像數(shù)據(jù)6和8獲得以用于進(jìn)行根據(jù)圖1的方法1。

圖5以示意性形式示出了在縱向截面圖中關(guān)于物件數(shù)據(jù)集合22的形狀數(shù)據(jù)24,其對應(yīng)于在圖3和圖4中所示的間盤54的形狀特征18。形狀數(shù)據(jù)24示出了用于具有在底側(cè)上的突起68的間盤的植入體42。由于突起68,底側(cè)66確切地對應(yīng)于圖3和圖4中所示的椎骨52的表面64的負(fù)形狀。沒有該突起68的植入體具有直的底側(cè),其過程對應(yīng)于與通常被預(yù)計(jì)的形狀60對應(yīng)的過程,其并不針對圖1中所示的用于創(chuàng)建生產(chǎn)模型的方法的進(jìn)一步發(fā)展而被查詢。

圖6以示意性形式示出了在縱向截面圖中的植入體42中的材料特性的空間分布70,其可以與根據(jù)圖5的物件數(shù)據(jù)集合22中的附加醫(yī)療信息26一起存儲并且待被考慮用于與根據(jù)圖3和圖4的形狀特征18相比較。在突起68的區(qū)域中(其補(bǔ)充了椎骨52中的凹痕58),植入體42包括加固72。如沒有該加固72,正是在導(dǎo)致表面62、64相對于彼此的楔形位移的脊柱的彎曲74的情況下,由于作為彎曲72的結(jié)果的向脊髓56施加的力76,植入體42可被推至過量程度進(jìn)入凹痕58中。然而,該附加的醫(yī)療信息26將不會由根據(jù)圖3和圖4的圖像數(shù)據(jù)6、8本身而變得明顯,使得僅查詢圖像數(shù)據(jù)的生產(chǎn)模型可能導(dǎo)致可造成作為脫落的結(jié)果的長期并發(fā)癥的完成的植入體。這樣的并發(fā)癥可以通過加固74而被預(yù)防,該加固74避免了植入體42由于脊柱的彎曲74而緩慢地脫落。

雖然本發(fā)明已經(jīng)以優(yōu)選實(shí)施例被更詳細(xì)地示出及描述,但本發(fā)明并不由該實(shí)施例所限制。其他變體可由此被本領(lǐng)域技術(shù)人員衍生而不超出本發(fā)明的范圍。

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