技术领域
[0001] 本
发明涉及用于骨组织的外科手术的计算机导向装置，更详细地，涉及用于
治疗手术对象骨组织的人工骨组织的制造系统及其制造方法。
背景技术
[0002] 通常，在治疗因
疾病引起的骨组织的损失如被骨折或遗传性疾病引起的畸形或缺失或
炎症的情况下，优选地借助外科手术来进行治疗，如利用人工骨组织的重建、更换或修复。为了这种骨组织的重建、更换或修复，应制造出考虑必要的骨组织的形状、大小和/或
位置的合适的人工骨组织。
[0003] 以往通过肉眼或计算机
断层扫描(CT)和影像诊断装置确认患者的手术对象骨组织，且以如下的方式准备了骨组织，即，在其他器官中
抽取适合患者的治疗的自体移植方式，或者使所捐赠的人体骨组织适合于手术中的患者的治疗的异体移植方式。在任一种情况下，进行手术的医生通过考虑大体的要素，如大小、形状和/或根据疾病的骨组织的部分去除，通过精密地加工骨组织来适用到手术中。然而，在上述手术中制造这种骨组织的情况下，要求手术的医疗小组的高度的经验，由于有时在手术中很难加工正确的骨组织，因不必要的侵入而造成过度的组织损伤，或者因所要适用的骨组织的制造不正确，而在手术后还可能诱发额外的后遗症。并且，在手术中因加工的长时间的手术时间也成问题。
[0004] 在上述自体移植的情况下，由于诱发供给部的组织发生
缺陷，因而存在诱发二次缺陷的问题。并且，在异体移植的情况下，上述被捐赠的人体骨组织，由于随着社会或文化具有伦理性或法性问题，对于此的适用具有限制。因此，优选地，相对于被捐赠的人体骨组织，利用人工骨组织来治疗患者。
发明内容
[0005] 技术问题
[0006] 因此，本发明所要解决的技术问题是提供为了借助手术对象骨组织的外科手术的治疗，即使医疗小组没有高度的经验，也可以正确且迅速地制造人工骨组织，且为了上述人工骨组织的制造或适用，将伴随上述外科手术的侵入最小化并可缩短治疗所需时间的人工骨组织的制造系统或外科手术的导向系统。
[0007] 并且，本发明所要解决的另一问题是提供具有所述的优点的人工骨组织的制造方法。
[0008] 解决问题的方案
[0009] 用于解决上述问题的根据本发明一
实施例的人工骨组织的制造系统包括：客户端计算机，从通过拍摄患者的手术对象骨组织来生成三维影像信息的成像部获得上述手术对象骨组织的上述影像信息，通过网络连接来发送上述影像信息，并包括用于用户的输入或信息的输出的
用户界面；
服务器计算机，基于从上述客户端计算机接收的上述手术对象骨组织的上述影像信息，识别上述手术对象骨组织并生成与上述手术对象骨组织相对应的至少一个治疗用骨组织模型的三维影像信息，并向上述客户端计算机传输上述至少一个治疗用骨组织模型的三维影像信息，以使上述客户端计算机验证及确定上述至少一个治疗用骨组织模型的上述影像信息；以及加工部，基于从上述服务器计算机确定的治疗用骨组织模型的三维影像信息来制造人工骨组织。
[0010] 在一实施例中，还可包括向医院系统传递由上述加工部制造的上述人工骨组织的配送系统。上述成像部可包括
X射线装置、
计算机断层扫描(computed tomography或computerized axial tomography)装置，
磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)装置、
光学相干断层扫描(optical coherence tomography)装置，
超声波影像装置及
正电子发射计算机断层扫描(positron emission tomography，PET)装置中的至少一种。
[0011] 上述客户端计算机向上述服务器计算机同时提供上述手术对象骨组织的上述影像信息和上述手术对象骨组织的识别信息、疾病名称及手术方法中的至少一种额外信息，上述服务器计算机同时参照上述手术对象骨组织的上述影像信息和上述额外信息来生成上述治疗用骨组织模型的三维影像信息。上述服务器计算机包括储存有
基础影像信息的第一
数据库，上述基础影像信息包括按年龄、性别、身高或种族的多种人体中收集的正常骨组织的多个影像信息，上述服务器计算机可从上述基础影像信息生成上述治疗用骨组织模型的上述三维影像信息。
[0012] 在上述第一数据库中，还可储存有与上述正常骨组织的识别信息、相关疾病名称或手术方法有关的多个信息。并且，在上述第一数据库中，还可储存有与上述患者的过去的相应手术对象骨组织有关的影像信息或与和上述手术对象骨组织成左右对称关系的另一侧的正常骨组织有关的多个影像信息。
[0013] 上述客户端计算机向上述服务器计算机同时传输上述手术对象骨组织的上述影像信息和上述手术对象骨组织的手术方法，上述服务器计算机可通过参照上述手术方法来
修改上述正常骨组织的影像信息并生成上述治疗用骨组织模型的三维影像信息。上述服务器计算机可包括储存有上述人工骨组织的形状、材料、微细组织、强度、手术方法及手术成功率中的至少一种信息的第二数据库。
[0014] 在一实施例中，上述客户端计算机可执行用户能够通过上述用户界面并按照手术方法来模拟从上述服务器计算机提供的上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的图像对象的编辑、比较或尺寸测定。并且，上述治疗用骨组织模型可借助上述用户通过上述模拟结果来接受或修改从上述服务器计算机传输的上述治疗用骨组织模型的步骤而被确定。为此，上述客户端计算机可包括用于执行上述模拟的
图形对象的编辑工具、比较工具及尺寸测定工具中的至少一种。
[0015] 用于解决上述再一技术问题的根据本发明一实施例的导向系统，作为基于计算机的外科手术用导向系统，与从通过拍摄患者的手术对象骨组织来生成三维影像信息的成像部相结合，并包括用于用户的输入或信息的输出的用户界面。根据一实施例，上述导向系统可包括：治疗用骨组织模型的生成部，从上述成像部获得上述手术对象骨组织的三维影像信息，基于上述手术对象骨组织的三维影像信息，识别上述手术对象骨组织，并生成与上述手术对象骨组织相对应的治疗用骨组织模型的三维影像信息；模拟执行部，基于用于用户的输入或信息的输出的用户界面及通过上述用户界面的用户的输入或上述治疗用骨组织模型的建议，执行上述治疗用骨组织模型的验证，并确定上述治疗用骨组织模型的三维影像信息；以及加工部，由上述所确定的治疗用骨组织模型的三维影像信息制造人工骨组织。
[0016] 可通过在上述手术对象骨组织的三维影像信息适用上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的模拟来实现上述治疗用骨组织模型的验证。上述用户输入可包括以能够按照手术方法修改上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的方式利用图形对象的编辑工具、比较工具或尺寸测定工具中的至少一种来从用户接收的指令。
[0017] 可通过反映与对修复、重建、融合及伤口处理之前或之后步骤的影像信息中的至少一种手术方法有关的信息来实现上述治疗用骨组织模型的建议。上述治疗用骨组织模型的生成部通过
访问储存有按年龄、性别、身高或种族的多种人体中收集的正常骨组织的多个影像信息的基础影像信息的第一数据库，来从上述基础影像信息检测上述治疗用骨组织模型的三维影像信息，并向上述模拟执行部传递所检测的上述治疗用骨组织模型的三维影像信息，上述模拟执行部通过向上述用户界面输出上述治疗用骨组织模型的三维影像信息来准备上述验证。
[0018] 用于解决上述另一技术问题的根据本发明一实施例的人工骨组织的制造方法可根据如下步骤执行：通过拍摄手术对象骨组织来生成上述手术对象骨组织的三维影像信息的步骤；基于上述手术对象骨组织的三维影像信息，识别上述手术对象骨组织，并生成与上述手术对象骨组织相对应的至少一种治疗用骨组织模型的三维影像信息的步骤；验证上述至少一种治疗用骨组织模型的适合性的步骤；在上述验证步骤中，在不修改上述至少一种治疗用骨组织模型的三维影像信息的情况下，确定上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的步骤；上述验证步骤中，在存在上述至少一种治疗用骨组织模型的三维信息的修改信息的情况下，通过向上述治疗用骨组织模型的三维影像信息反映上述修改信息来确定上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的步骤；以及利用所确定的上述治疗用骨组织模型的三维影像信息制造人工骨组织的步骤。在生成上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的步骤中，可通过反映对修复、重建、融合及伤口处理之前或之后步骤的影像信息中的至少一种额外信息来生成上述治疗用骨组织模型的三维影像信息。
[0019] 并且，在生成上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的步骤中，可通过同时参照上述手术对象骨组织的上述三维影像信息和上述手术对象骨组织的识别信息、疾病名称及手术方法中的至少一种额外信息来生成上述治疗用骨组织模型的三维影像信息。在生成上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的步骤中，提供储存有包括按年龄、性别、身高或种族的多种人体中收集的正常骨组织的影像信息的基础影像信息的第一数据库，可从上述基础影像信息检测上述治疗用骨组织模型的上述三维影像信息。
[0020] 在上述第一数据库中，还储存有与上述正常骨组织的识别信息、相关疾病名称或手术方法有关的多个额外信息，可通过参照上述手术方法来修改上述正常骨组织的影像信息并生成上述治疗用骨组织模型的三维影像信息。可提供储存有上述人工骨组织的形状、材料、微细组织、强度、手术方法及手术成功率中的至少一种信息的第二数据库。并且，上述验证步骤可借助由三维影像信息体现的图形对象的编辑、比较或尺寸测定并按照手术方法来执行模拟上述治疗用骨组织模型的三维影像信息。并且，确定上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的步骤还可通过以代替骨组织的三维影像信息来代替上述正常骨组织三维影像信息来学习的步骤。
[0021] 发明的效果
[0022] 根据本发明的一实施例，可提供如下的人工骨组织的制造系统或外科手术的导向系统，即，借助识别所拍摄的手术对象骨组织的三维影像信息并生成与上述手术对象骨组织相对应的治疗用骨组织模型的三维影像信息的服务器计算机和验证及确定上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的客户端计算机的互助，来确定治疗用骨组织模型的三维影像信息，且基于上述治疗用骨组织模型的三维影像信息制造人工骨组织，即使医疗小组没有高度的经验，也可迅速地制造人工骨组织，并且，为了上述人工骨组织的制造或适用，将伴随上述外科手术的侵入最小化并可缩短所需时间。
[0023] 并且，根据本发明的实施例，可提供具有上述优点的人工骨组织的制造方法。
附图说明
[0024] 图1为示出根据本发明一实施例的人工骨组织制造系统。
[0025] 图2及图3为示出根据本发明一实施例的人工骨组织的制造方法的顺序图。
[0026] 图4为利用根据本发明一实施例的人工骨组织的基于计算机的外科手术的导向系统的
框图。
[0027] 图5为按照根据本发明一实施例的制造方法所制造的脊椎形状的预备人工骨组织(左)及最终人工骨组织(右)的图像。
具体实施方式
[0028] 以下，参照附图说明详细本发明的优选实施例。
[0029] 本发明的实施例是为了给该技术领域的普通技术人员更全面的描述本发明而提供的，可对下述实施例进行各种不同形态的变更，且本发明的范围并不限定于下述实施例。反而，这些实施例会使本公开更加充实完整，且为了将本发明的思想完整地传递于技术人员而提供的。
[0030] 并且，在以下的附图中，各层的厚度或大小是为了说明的便利及明确性而被夸张的，附图上的相同符号指相同的要素。如本发明中所使用，术语“和/或”包括所列出的项目中的任一种及一种以上的所有组合。
[0031] 在本
说明书中所使用的术语用于说明特定实施例，而本发明并不限定于此。如本说明书中所使用，若单数形态没有明确指出上下文的不同情况，则可包括复数形态。并且，在使用在本说明书中的情况下，“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”是指所提及的多个形状、数字、步骤、动作、部件、要素和/或它们组的存在，而并不是排除一种以上的其他形状、数字、步骤、动作、部件、要素和/或组的存在或附加。
[0032] 在本说明书中，第一术语、第二术语等的术语用于说明多种部件、配件、领域、层和/或部分，但是，显而易见这些部件、配件、领域、层和/或部分并不限定于这些术语。这些术语仅用于将一个部件、配件、领域、层和/或部分区别于其他领域、层或部分。因此，以下要所述的第一部件、配件、领域、层或部分在不脱离本发明的主旨下，也可以指第二部件、配件、领域、层或部分。
[0033] 图1为示出根据本发明一实施例的人工骨组织制造系统。
[0034] 参照图1，本发明的人工骨组织制造系统100可包括成像部111、客户端计算机112、服务器计算机121及加工部122。例如，成像部111及客户端计算机112可被设置于医院系统110内
手术室或诊断室，服务器计算机121及加工部122可被设置于配置在区别于手术室或诊断室的额外的场所的人工骨组织加工及制造系统120。如图一所示，各结构要素在必要的情况下，可通过网络130来允许相互远程之间的连接。为此，客户端计算机112或服务器计算机121还可包括用于连接网络130的通信界面(未图示)。
[0035] 在一实施例中，医院系统110为多个，从而客户端计算机112和成像部111也可以是多个，但人工骨组织加工及制造系统120可以是单个。在此情况下，多个医院系统110和一个人工骨组织加工及制造系统120之间可成立多对一关系。多个客户端计算机和一个服务器计算机可通过包括有限、无线通信网的网络130来能够相互之间可进行通信的方式相连接。
[0036] 客户端计算机112或服务器计算机121可包括应用
软件及用于储存资料的永久储存装置或临时储存装置、被储存于上述永久储存装置或临时储存装置的至少一种数据库及用于控制这些的中央处理装置。作为上述数据库的例，例示有设于服务器计算机121侧的第一数据库123及第二数据库124。并且，客户端计算机112或服务器计算机121具有用户界面，包括输入部如
鼠标、
键盘或
触摸屏及输出部如监视器、投影显示器及
平视显示器。上述用户界面还可实现用于提高后述的模拟的现实感和信息传递效率的
增强现实。附图符号113示出与客户端计算机112相连接的上述用户界面。
[0037] 在一实施例中，客户端计算机112的用户界面113可借助服务器121来共有远程之间。例如，在用户界面113为显示器的情况下，客户端计算机112侧的用户操作的内容，传输到服务器121侧用户，通过服务器侧121的显示器来可显示被实现于用户界面113的相同的图像内容。与此相同，服务器121侧用户操作的内容也可实现在用户界面113。它的实现方式可通过利用互联网的多媒体信息的
流式传输或通过控制信息的发送或接受来实现，而本发明并不限定于此。
[0038] 客户端计算机112或服务器计算机121、第一数据库123及第二数据库124的前述结构要素并不限定于实现在单一计算机，也可以以分散化或
云盘方式来实现。在一实施例中，客户端计算机112的主要数据及运行程序被设置于服务器计算机121，客户端计算机112还可通过下载它来使用。然而，本发明并不限定于此。
[0039] 设于医院系统110内的成像部111用于拍摄患者的手术对象骨组织，并将其转换为电
信号来向客户端计算机112传输。上述手术对象骨组织为如下的骨组织，即，为了借助人工骨组织来重建作为非限制性例的骨组织如
口腔颚颌面骨、脊椎骨、头盖骨或四肢的髂骨，将其的部分或全部被代替、修复、重建，或者要求外科手术如与现有或代替骨组织与相邻骨组织之间的愈合。
[0040] 成像部111可以是能生成包括对上述手术对象骨组织的大小、形状、位置或疾病的信息的任意三维影像信息图像装置。成像部111，作为非限定性例可包括X射线装置、计算机断层扫描(computed tomography，CT)装置、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)装置及正电子发射计算机断层扫描(positron emission tomography，PET)装置中的至少一种。然而，由于上述三维影像信息可被多个二维信息三维
渲染而成，因此成像部111可包括能生成能进行三维渲染的二维影像信息的图像装置。
[0041] 为了治疗上述手术对象骨组织，上述三维影像信息可包括用于代替、修复、重建或愈合的上述手术对象骨组织的三维影像信息。任选的，还可包括根据有关骨组织的患处处理(wound bed preparation)的三维影像信息及手术方法的相邻骨组织、肌肉组织、神经组织或血管组织的影像信息，在本说明书中，将其统称为手术对象骨组织的三维影像信息。
[0042] 客户端计算机112可从成像部111获得上述手术对象骨组织的上述影像信息。客户端计算机112可通过网络130向其他计算机传输所获得的手术对象骨组织的三维影像信息。在一些实施例中，客户端计算机112可通过网络130，同时向计算机传输上述手术对象骨组织的上述影像信息和与上述手术对象骨组织相对应的解剖名称的识别信息、疾病名称及手术方法如代替修复、重建或愈合中的至少一种以上的信息。与诊断或手术有关的医生可通过用户界面113输入与上述手术对象骨组织的识别信息、疾病名称或手术方法有关的信息。
[0043] 服务器计算机121可通过网络130如有线通信网62，来接收从客户端计算机112传输的上述手术对象骨组织的上述影像信息。传输的影像信息可被加密，为了保持信息的
保密性，还可包括永久性被公开的或只能确认一定期间的保密信息。
[0044] 任选的，服务器计算机121还可同时接收上述影像信息和与上述骨组织的解剖学名称相对应的识别信息、身体信息(例如，作为非限定性例，年龄、年龄、性别、身高、体重)、骨
密度、病例(anamnesis)、疾病名称和/或手术方法。
[0045] 服务器计算机121通过参照利用上述手术对象骨组织的上述三维影像信息的影像识别及任选的参照上述识别信息、上述身体信息、上述疾病名称及上述手术方法中的至少一种信息来识别上述手术对象骨组织，并可生成与上述手术对象骨组织相对应的治疗用骨组织模型的三维影像信息。上述治疗用骨组织模型的三维影像信息可以是单个或多个。用户也可从所生成的多个治疗用骨组织模型的三维影像信息种选出任一种。服务器计算机121生成的上述治疗用骨组织模型的上述影像信息，可包括根据手术对象骨组织的治疗方法，为了借助人工骨组织重建作为非限制性例的口腔颚颌面骨、脊椎骨、头盖骨或四肢的髂骨等，其的一部分或全部被代替、修复、重建，与现有或代替骨组织相邻骨组织之间的愈合适合的任何形状、大小、位置有关的信息。
[0046] 任选地，还可借助服务器计算机121，在上述治疗用骨组织模型的上述影像信息中生成与识别信息、疾病名称及手术方法有关的信息中的至少一种额外信息。与借助这些服务器计算机121的识别信息、疾病名称及手术方法有关的信息中的至少一种，是用于推荐导向借助服务器计算机121的用户(或医生)诊断或手术，因此可与用户输入并从客户端计算机110传输的识别信息、疾病名称或手术方法的信息相一致或不一致。在上述信息相互一致的情况下，可确信上述用户的判断，在上述信息不一致的情况下，可用作系统提供的提案性信息，因此具有能你补上述用户的判断的效果。
[0047] 在服务器计算机121中，可储存有被记录在用于储存资料的永久储存装置或临时储存装置及这些储存装置中，在第一数据库123中生成上述治疗用骨组织模型的三维影像信息及任选的生成上述额外信息的基础影像信息。上述基础影像信息包括在按年龄、性别、身高、体重或种族中收集的正常骨组织的影像数据，任选的，上述正常骨组织的识别信息还可包括与相关疾病名称或手术方法有关的信息。
[0048] 服务器计算机121可借助由客户端计算机112接收的手术对象骨组织的三维影像信息来从上述基础影像信息中检测与上述手术对象骨组织的三维影像信息相对应的正常骨组织的影像信息。并且，服务器计算机121也可同时检测出上述被检测的正常骨组织的影像信息和上述正常骨组织的识别信息、与相关疾病名称或手术方法有关的额外输出信息。服务器计算机121通过将像这样被检测的上述正常骨组织三维影像信息和选择性的额外输出信息与上述正常骨组织三维影像信息相结合，可生成治疗用骨组织模型的三维影像信息。
[0049] 在一些实施例中，在具有作为由客户端计算机112被接收的与手术对象骨组织的手术方法有关的额外信息的对修复、重建、愈合或患处处理步骤的影像信息的情况下，服务器计算机121通过参照上述额外信息，在上述正常骨组织的影像信息中反映上述额外信息来对按照根据上述额外信息的正常骨组织的形状、大小、位置进行修改，也可生成基于如此被修改的正常骨组织的影像信息的治疗用骨组织模型的三维影像信息。例如，在从客户端计算机112接收的手术对象骨组织的手术方法为修复或愈合的情况下，由于不是由人工骨组织完全代替正常骨组织来进行手术，因此要求对正常骨组织的影像信息的一部分或全部的修改，可生成基于上述被修改的正常骨组织的影像信息的治疗用骨组织模型的三维影像信息。
[0050] 在其他实施例中，上述正常骨组织三维影像信息还可包括与患者自身过去的该手术对象骨组织有关的影像信息，或者与具有对该骨组织左右对称关系的另一侧的正常骨组织有关的影像信息。患者自身的上述正常骨组织的影像信息可使用于服务器计算机121识别手术对象骨组织，生成治疗用骨组织模型的三维影像信息。例如，在服务器计算机121对与手术对象骨组织的三维影像信息相对应的正常骨组织的上述影像信息检测失败的情况下，或者以独立的个别参照为目的，将颠倒患者自身的过去正常骨组织影像或左右，来生成代替性的治疗用骨组织模型的三维影像信息，并将其传输到客户端计算机112，进而也使客户端计算机112容易地比较及修改手术对象骨组织影像和治疗用骨组织模型的三维影像信息。
[0051] 服务器计算机121生成与基于有关上述正常骨组织的影像信息、额外的多个输出信息或被修改的正常骨组织的多个影像信息的治疗用骨组织模型的三维影像信息的同时还可生成治疗用骨组织模型实质性的被实现为相同形状的人工骨组织的情况的人工骨组织的形状、材料、微细组织、强度、手术方法及手术成功率中的至少任何一种与人工骨组织有关的信息。人工骨组织的基础信息如人工骨组织的材料、微细组织、强度或手术成功率可被储存管理于第二数据库124，且与所生成的治疗用骨组织模型有关的信息也可被储存管理在第二数据库124中。被储存管理于第二数据库124的人工骨组织的材料、微细组织、强度或手术成功率可由用户被修改或还可反映出对欢迎度的额外信息。
[0052] 在前述的实施例中，如图1所示，记录有用于导出治疗用骨组织模型的与正常骨组织有关的信息的的第一数据库123和记录有与所生成的治疗用骨组织模型和/或人工骨组织有关的第二数据库124，可体现为个别的数据库，但是这仅是例示，也可体现为一个数据库或作为分散或云盘系统被大众化，但本发明并不限定于这些实施方法。
[0053] 通过网络130如有线通信网62向客户端计算机112传输由服务器计算机121所生成的骨组织模型的三维影像信息和任选的人工骨组织的形状、材料、微细组织、强度、手术方法及手术成功率中的至少一种信息。客户端计算机112接收此后，通过用户界面113，例如，图形界面如显示器装置，向用户(例如，医生)提供及推荐由服务器计算机121接收的信息。
[0054] 上述用户可通过客户端计算机112的用户界面113确认上述所提供及推荐的治疗用骨组织模型的三维影像信息及有关额外的信息。如上所述，客户端计算机112可包括服务器计算机121执行用户能够通过上述用户界面113并按照手术方法如代替、修复、重建或愈合来模拟由成像部111接收的手术对象骨组织的三维影像信息的编辑工具如图形对象的三维移动、旋转、对称、剪切、部分生成、扩大/缩小、图形对象之间的比较工具、或专用程序或软件如尺寸测定工具。通过上述专用程序或软件，用户可对手术对象骨组织的三维影像信息和/或由服务器计算机121接收的治疗用骨组织模型的三维影像信息进行修改并储存。
[0055] 用户通过所述的模拟结果，在判断由服务器计算机120所提供及推荐的治疗用骨组织模型的三维影像信息对患者的治疗合适的情况下，可通过客户端计算机112的用户界面将其接受。或者，如上所述，通过模拟，在判断为了患者的治疗需要对由服务器计算机120所提供及推荐的治疗用骨组织模型的三维影像信息进行修改的情况下，在上述模拟过程中，通过反映由用户所决定的修改信息，生成所修改的治疗用骨组织模型的三维影像信息。
[0056] 如上所述，在上述用户直接接受服务器计算机120提供及推荐的治疗用骨组织模型的三维影像信息，或者用户通过修改其生成所修改的治疗用骨组织模型的三维影像信息的情况下，通过接受上述用户的所生成的信息，确定用于上述手术对象骨组织的治疗的治疗用骨组织模型的三维影像信息，且上述治疗用骨组织模型的三维影像信息被转换为所要制造的人工骨组织的三维影像信息。任选的，与上述人工骨组织的上述影像信息同时，至少一种额外信息如上述人工骨组织的材料、微细组织、强度及手术方法也可被确定。
[0057] 服务器计算机121因用户直接接受对于预先储存于第一数据库123的正常骨组织的上述影像信息，或者通过学习所修改的信息并基于此，可进一步提高服务器计算机120提供及推荐的治疗用骨组织模型上述影像信息的正确度及可信度。用于这种学习的
算法，可基于作为非限定性例的神经网络或向量量子化的密码本。用于上述学习的算法可按用户被个人化或被共有，由此提高下回的治疗用骨组织模型的三维影像信息的检测正确度且可缩短所需时间。
[0058] 所确定的人工骨组织的三维影像信息以后述的在加工部122可进行解码的任何数码格式被储存，或者以在常用软件如作为非限定性例的AutocadTM、CatiaTM、SolidworksTM、MIMICSTM或3D MAX-TM中可支持的三维图像信息的数码格式储存于数据库124。
[0059] 加工部122接收被储存于服务器计算机121的第二数据库124的人工骨组织的影像信息及任选的人工骨组织的额外信息如材料及强度，并基于此，可加工三维形状的人工骨组织125。例如，加工部122基于上述影像信息或额外信息，可通过使加工工具和桌子运动以三维方式相对运动来加工人工骨组织125。人工骨组织125的加工可利用常用的
铣床的铣床方法来进行。根据需要，为了实现用于使用人工骨组织125的各种各样的曲面，可使用能进行多种加工的四轴或五轴铣床或假牙加工器。
[0060] 在一实施例中，加工部122也可利用加工工具及陶瓷材料直接形成人工骨组织125，任选的形成预备人工骨组织，也可在加工后执行主
烧结工序来形成人工骨组织125。上述预备人工骨组织的强度相对于人工骨组织125弱，此后，可借助主烧结工序来形成具有能使用于实际人体程度的强度的人工骨组织125。
[0061] 在利用上述预备人工骨组织形成人工骨组织125的情况下，服务器计算机121的第二数据库124还可包括在烧结工序中对烧结体的收缩率的信息，且加工部122可利用此。可根据材料的特性上述收缩率的信息可以是可根据材料的特性考虑各种各样的。例如，在上述预备人工骨组织为羟基
磷灰石(HA)的情况下，上述收缩率经上述预备人工骨组织的四周可为5％至30％。
[0062] 并且，为了体现人工骨组织125的复杂形状，可使用各种各样的三维
打印机。利用三维打印机也可直接打印人工骨组织125。在一实施例中，三维打印用于形成人工骨组织125的模具部(未图示)，并在被打印的模具部的内部归档(filing)可进行硬化的化合物来可形成人工骨组织125。按照上述方法，在形成人工骨组织125后，上述模具部可从人工骨组织125的外部表面被去除。在此情况下，服务器计算机121的第二数据库124还可包括上述模具部的三维形状及厚度信息。
[0063] 在一实施例中，上述可硬化的化合物可以是
磷酸钙类化合物，上述磷酸钙类化合物可包含含有液相及钙和/或
磷酸盐的一种以上的固体化合物的粉末状固相，在以适当比率混合有液相及固相的情况下，为了沉淀一种以上的其他固体化合物来在室温或体温下形成被硬化的浆料，此时，上述固体化合物中的至少一种可为磷酸钙。
[0064] 上述固态的磷酸钙类化合物包含羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2，HA)；非晶磷酸钙(Cax(PO4)y·H2O，ACP)；单磷酸钙一
水合物(CaH4(PO4)2·H2O，MCPH)；磷酸氢钙二水合物(CaHPO4·2H2O，DCPD)；磷酸氢钙无水物(CaHPO4，DCPA)；沉淀型或缺钙型磷灰石(CDA)；α-磷酸三钙或β-磷酸三钙(Ca3(PO4)2，α-TCP，β-TCP)，Ca3(PO4)2；四磷酸钙(Ca4P2O9，TTCP)；及
碳酸钙(CaCO3)等。并且，在一实施例中，粉末型固态磷酸钙类化合物可包含选自钙和/或羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、非晶磷酸钙、单磷酸钙一水合物、磷酸氢钙二水合物、磷灰石、碳酸钙及由它们的混合物组成的组中的磷酸盐化合物中的一种以上。
[0065] 在再一实施例中，上述粉末型固态还可包含至少一种合成高分子或
生物大分子如羟丙基甲基
纤维素(Hydroxypropyl methycellulose，HPMC)。优选地，包含α-磷酸三钙的粉末型固态更为优选。上述α-磷酸三钙在水溶液中易转换为缺钙型羟基磷灰石，可利用这种性质形成磷灰石钙磷酸钙陶瓷(CPCs)。
[0066] 作为非限定性例，人工骨组织125可由生物适合性的聚合如物羟基磷灰石、生物活性玻璃(bioactive glass)、β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate)、磷酸氢钙二水合物(Dicalcium Phosphate Dihydrate)、
钛或其
合金物质(Ti6Al4V Extra Low Interstitial)、聚醚醚
酮(Polyetheretherketone，PEEK)或聚醚醚酮/磷酸钙类陶瓷复合物、金属类、陶瓷类材料或由其中的两种以上的
复合材料来了制备，这种材料可以是由用户所
指定的。例如，人工骨组织125根据所需的人体特性可具有各种各样的材料及微细组织。
[0067] 在另一实施例中，加工部122也可利用模板制造人工骨组织125。根据需要，加工部122可在人工骨组织125中进一步进行额外的
能量供给如加压或加热或进行化学处理工序如
氧化或还原。并且，由加工部122制造的人工骨组织125可被进行灭菌或抗菌处理，为配送还可进行
包装。
[0068] 为了该患者的手术，可借助配送系统140，将包装的人工骨组织125可被运送至可保持人工骨组织125的合适的保管状态的医院系统110中。配送系统140，例如，可通过连接网络的作为非限定性例的无线通信网63，可与医院系统110和人工骨组织制造系统120相连接，且通过与通常的陆运、航运或海运装置相结合，可将从人工骨组织制造系统120中制造的人工骨组织迅速正确地送往医院系统110。
[0069] 图2及图3为示出根据本发明一实施例的人工骨组织的制造方法的顺序图。
[0070] 参照图2，可通过借助三维图像装置如X射线装置、CT装置、磁共振成像装置及正电子发射计算机断层扫描装置来拍摄患者的手术对象骨组织，生成上述手术对象骨组织的三维影像信息(S10)。上述手术对象骨组织的三维影像信息可用三维图形数据转换为一系列如识别、编辑或测定的资料化和/或容易编辑的合适的数码格式的数据。
[0071] 此后，识别上述手术对象骨组织，并可生成与上述手术对象骨组织相对应的治疗用骨组织模型的三维影像信息(S20)。上述手术对象骨组织的识别可通过与正常骨组织三维影像信息进行对比的影像识别来执行。在另一实施例中，也可通过代替上述影像识别或与其同时参照有关该骨组织的解剖名称的识别信息、身体信息、疾病名称及手术方法中的任一种信息，识别上述手术对象骨组织。
[0072] 若识别到了上述手术对象骨组织，可生成与上述手术对象骨组织相对应的至少一种治疗用骨组织模型的三维影像信息(S20)。参照图1，如上所述，可从储存有包括按年龄、性别、身高、体重或种族的多种人体中收集的正常骨组织的影像信息的基础影像信息的数据库中检测上述治疗用骨组织模型的三维影像信息。在又一实施例中，也可从包括与患者的该手术对象骨组织有关的影像信息或与和上述手术对象骨组织的左右对称关系有关的人体的其他侧的正常骨组织的影像信息的数据库中被检测上述治疗用骨组织模型的三维影像信息。
[0073] 然后，可进行按照手术方法如上述手术对象骨组织的代替、修复、重建或愈合判断所生成的治疗用骨组织模型是否适合上述手术对象骨组织的治疗的验证(S30)。为了上述验证，可通过比较上述治疗用骨组织模型的三维影像信息和上述手术对象骨组织的三维影像信息，判断它们之间的相同性或适合性。
[0074] 在还有一实施例中，可通过在上述手术对象骨组织的三维影像信息中，按照上述手术方法适用上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的模拟来实现上述验证。为了所述的验证，可提供体现成上述手术对象骨组织的三维影像信息和上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的图形对象的编辑工具如三维移动、旋转、对称、剪切、部分生成、扩大/缩小、图形对象之间的比较工具或专用程序或软件模
块如尺寸测定工具。用户利用这些模块通过合适的用户界面执行模拟，并可生成对上述治疗用骨组织模型的三维影像信息合适的修改信息。
[0075] 在上述验证步骤(S30)中，在对上述生成的治疗用骨组织模型有修改事项的情况下，对上述治疗用骨组织模型的三维影像信息反映修改信息(S45)，由此确定上述治疗用骨组织模型的三维影像信息(S50)。在对上述生成的治疗用骨组织模型没有修改事项的情况下，所提及的治疗用骨组织模型的三维影像信息会直接被确定(S50)。在一些实施例中，根据上述修改信息，修改储存于上述数据库中的正常骨组织的三维影像，并可通过上述代替骨组织影像进行学习算法。
[0076] 如上所述，若确定治疗用骨组织模型的三维影像信息，则生成所要制造的人工骨组织的三维影像信息，且基于此可制造人工骨组织(S60)。作为非限定性例，上述人工骨组织可由生物适合性的聚合如物羟基磷灰石、生物活性玻璃、β-磷酸三钙、磷酸氢钙二水合物、钛或其合金物质、聚醚醚酮或聚醚醚酮/磷酸钙类陶瓷复合物、金属类、陶瓷类材料或由其中的两种以上的复合材料来了制备。例如，在人工
椎间盘的情况下，在包含聚
氨酯核的中央部和上述中央部的上部及下部中，涂敷生物适合性金属如钛来进行制造。上述人工骨组织可根据骨组织的特征也可用各种各样材料制造成。
[0077] 制造上述人工骨组织后可进行灭菌处理。并且，在远程制造上述人工骨组织的情况下，为了治疗患者，可由合适的配送系统向医院配送(S70)。所配送的上述人工骨组织(例如，人工椎间盘)由用户(医生)被移植或修复到位于患者的脖子或腰的手术对象骨组织中。
[0078] 在所述的根据本发明的实施例中，因被骨折或疾病如遗传性缺陷或炎症，而将需要进行治疗的手术对象骨组织的一部分或全部，对应于手术方法如代替、修复、重建或骨组织与骨组织之间的愈合，可迅速且廉价地制造适合其形状、大小和/或位置的人工骨组。并且，由于迅速且廉价地制造出人工骨组织，不仅可缩短手术时间，也可通过使用合适的模拟来实现最小侵入的治疗结果。并且，可提供如下的优点，即，所述的制造方法以多对一的方式具备设有客户端计算机的医院系统和设有服务器计算机的制造系统，从而共有用于生成治疗用骨组织模型的计算机资源，可通过累计其治疗成果来进一步提高借此的成功率和所提出的功能的可靠性。
[0079] 在本发明的又一实施例中，如图1所示，为了形成人工骨组织，首先形成预备人工骨组织，且可通过加工可形成人工骨组织。
[0080] 参照图3，若确定治疗用骨组织模型的三维影像信息(S50)，则还可包括用于利用上述三维影像信息来形成上述预备人工骨组织的确定三维影像信息的步骤(S51)。用于形成上述预备人工骨组织的三维影像信息，可从治疗用骨组织模型的三维影像信息中，考虑上述预备人工骨组织的材料及额外工序中的收缩率而被确定下来。上述收缩率应考虑上述预备人工骨组织的烧结条件及材料来被确定下来。
[0081] 可通过利用用于形成确定的治疗用骨组织模型的三维影像信息及上述预备人工骨组织的三维影像信息，制造出预备人工骨组织(S61)。由于在较低的
温度下执行第一次
热处理来烧结预备人工骨组织，因此强度弱于治疗用人工骨组织。所以，在成型时可减少骨组织的损伤，且可易于加工成所需的形状。
[0082] 经上述第一次热处理及成型步骤形成的上述预备人工骨组织，可通过主烧结工序制造成治疗用人工骨组织(S62)。第一次被加工的预备人工骨组织根据考虑主烧结工序的收缩率的三维影像信息来被造型，因此通过主烧结工序形成的治疗用人工骨组织，对应于在上述三维影像信息确定步骤(S50)中所确定的三维影像信息。上述主烧结工序可包括第二次热处理步骤及缓冷步骤，上述第二次热处理步骤的温度高于上述第一次热处理温度，且上述缓冷步骤为缓慢降低将上述被第二次热处理等的人工骨组织的温度。
[0083] 在一实施例中，上述第一次热处理步骤可在400℃至800℃中执行，上述第二次热处理步骤可在700℃至1300℃中执行。在700℃下执行第一次热处理后，在1000℃下执行第二次热处理，然后调差预备人工骨组织的各边的收缩率的结果如下。
[0084] 表一
[0085]
[0086] 如表1所示，可确认预备人工骨组织在执行第二次热处理时在各个方向均匀收缩，示出约18％的收缩率。当形成上述预备人工骨组织时，应考虑用于形成预备人工骨组织的三维影像信息，包括上述收缩率。
[0087] 图4为利用根据本发明一实施例的人工骨组织的基于计算机的外科手术的导向系统200的框图。
[0088] 参照图4，导向系统200可包括治疗用骨组织模型的生成部221、模拟执行部212及加工部222。这些生成部221、模拟执行部212及加工部222可由使单个计算机或多个计算机形成。四边形虚线例示治疗用骨组织模型的生成部221和模拟执行部212由单个计算机实现。
[0089] 如图1所示，在由上述多个计算机形成这届结构部的情况下，上述多个计算机之间也可成立客户-服务器关系。还可同时提供上述计算机和至少一种数据库223、数据库224。这些结构部存在于医院，或者也可分散设置于医院和人工骨组织制造商，但本发明并不限定于此。
[0090] 治疗用骨组织模型的生成部221从成像部211获得手术对象骨组织的三维影像信息，基于上述手术对象骨组织的三维影像信息，识别上述手术对象骨组织且可生成与上述手术对象骨组织相对应的治疗用骨组织模型的三维影像信息。治疗用骨组织模型的生成部221可起作为服务器计算机的作用，在此情况下，也可配置有客户端计算机，将连接上述成像部与治疗用骨组织模型的生成部221之间的成像部211来获得的手术对象骨组织的三维影像信息，传输到治疗用骨组织模型的生成部221。
[0091] 治疗用骨组织模型的生成部221通过间接储存有基础影像信息的第一数据库，上述基础影像信息包括按年龄、性别、身高、体重或种族的多种人体中收集的正常骨组织的多个影像信息223，从上述基础影像信息中检测上述治疗用骨组织模型的三维影像信息，并可向模拟执行部212传递检测的上述治疗用骨组织模型的三维影像信息。
[0092] 上述治疗用骨组织模型也可形成在实际上以与人工骨组织相同的形状形成的情况下的与人工骨组织的形状、材料、微细组织、强度、手术方法及手术成功率中的至少一种人工骨组织有关的信息。人工骨组织的基础信息如人工骨组织的材料、微细组织、强度或手术成功率可储存管理在第二数据库224中，且在第二数据库224中也可储存管理与生成的治疗用骨组织模型有关的信息。在第二数据库224储存管理的人工骨组织的材料、微细组织、强度或手术成功率，还可被用户进行修改或反映对于欢迎度的额外信息。
[0093] 模拟执行部212通过连接治疗用骨组织模型的生成部221接收上述治疗用骨组织模型的三维影像信息，来执行上述治疗用骨组织模型的验证。上述验证可通过在上述手术对象骨组织的三维影像信息中适用上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的模型来实现。为此，上述验证可通过用于用户的输入或信息的输出的用户界面的用户的输入，或者基于治疗用骨组织模型的生成部221的提出来执行。若上述验证结束，上述治疗用骨组织模型的三维影像信息可被确定下来。在一些实施例中，在上述验证步骤中，在上述治疗用骨组织模型的三维影像信息中有修改事项的情况下，其记过可储存记录于数据库，进而可借助算法在之后的提案中反映。
[0094] 上述用户输入可包括以能够按照手术方法修改上述治疗用骨组织模型的三维影像信息的方式利用图形对象的编辑工具、比较工具或尺寸测定工具中的至少一种来从用户接收的指令。上述治疗用骨组织模型的提案可通过反映对修复、重建、融合及伤口处理前或后步骤的与影像信息中的至少一种手术方法有关的信息来实现。
[0095] 加工部222可从上述所确定的治疗用骨组织模型的三维影像信息制造人工骨组织225。所制造的人工骨组织225可经灭菌及包装过程配送至用于治疗患者的医院。
[0096] 图5为按照根据本发明一实施例的制造方法所制造的脊椎形状的预备人工骨组织(左)及最终人工骨组织(右)的图像。如图2及图3所示，若比较用第一次热处理经预烧结步骤后加工而制造的预备人工骨组织和，用第二次热处理温度经主烧结步骤而被烧结的人工骨组织产品，则可确认所有方向均匀收缩。因此，可知通过利用根据本发明一实施例的人工骨组织的制造系统及制造方法，可大量生成定制人工骨组织。
[0097] 如上所述的本发明并不限定于所述的实施例及所附的附图，显而易见，对本发明所属技术领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的技术思想的范围下，可进行各种置换、
变形及变更。
