全膝关节置换的术中规划调整方法、装置及设备制造方法及图纸

本申请提供了一种全膝关节置换的术中规划调整方法、装置、设备及计算机可读介质。其中该方法包括：导入术前规划数据；将术前规划图像与手术对象膝关节表面轮廓进行图像配准；获取连续屈伸角度下的膝关节动态间距力线数据；可视化显示所述动态间距力线数据图；根据所述动态间距力线数据的可视化显示，调整假体规划。通过计算术中下肢连续屈伸角度下的关节间距、力线角度等信息，为术者提供全面的术中调整信息来源，从而获得更优的手术规划方案。

Intraoperative planning and adjustment methods, devices and equipment of total knee replacement

【技术实现步骤摘要】
全膝关节置换的术中规划调整方法、装置及设备
本申请属于关节置换
，具体地，涉及一种全膝关节置换的术中规划调整方法、装置、电子设备及计算机可读介质。
技术介绍
全膝关节置换(TotalKneeArthroplasty，以下简称TKA)是一种治疗膝关节疾病的新技术，通过将膝关节的关节连接表面替换为假体部件，能非常有效地根除重度膝关节病痛，极大地提高手术对象的生活质量。影响关节置换效果的因素包括三维立体空间上的准确截骨、韧带等软组织的平衡及稳定、假体安放的位置和角度，而全膝关节置换术对这些因素的要求尤其严格。计算机辅助系统在全膝关节置换中的应用，大幅度地提升了手术的准确性、缩短了手术时间并且降低了传统手术过程带给手术对象的附加伤害。通常，全膝关节置换中的计算机辅助系统包括术前规划和术中规划。在术前规划中，一般从手术对象的计算机断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)图像数据集生成手术对象的骨骼解剖结构的3D模型，确定术前坐标系并转正图像。将关节假体的一组3D模型加载系统中，允许医生将所需关节假体模型放置到骨骼解剖结构的3D模型中，调整关节假体的位置和方向，选择型号大小合适的关节假体，以实现关节假体与骨骼的术前优化配合。术前规划依据的是手术对象的3D重构模型，存在一定的误差而且仅仅能反应出骨骼的静态信息。因此，需要在术中根据手术对象的下肢力线以及下肢动态位置信息对术前规划进行调整，以达到更优的手术效果。现有的术中规划调整方法能够为术者提供手术对象下肢屈伸角度为0度和90度两种状态下的下肢力线信息、间距信息。术者可依据上述信息，在术中调整假体规划位置、优化截骨方案。然而，膝关节可达的屈伸角度范围是-10度至130度。要提升手术的愈后效果、实现假体的长时间使用，需要保证精确的力线对线和软组织平衡，仅仅依据屈伸角度为0度和90度下的信息来调整术中规划，是远远不够的。
技术实现思路
为了解决现有技术中，术中规划调整过的信息来源单一问题，本申请提供了一种全膝关节置换的术中规划调整方法，包括：导入术前规划数据；将术前规划图像与手术对象膝关节表面轮廓进行图像配准；获取连续屈伸角度下的膝关节动态间距力线数据；可视化显示动态间距力线数据图；根据所述动态间距力线数据的可视化显示，调整假体规划。根据本申请的一些实施例，所述术前规划数据包括：关节假体数据和/或初步截骨方案。根据本申请的一些实施例，所述获取连续屈伸角度下的膝关节动态间距力线数据，包括：采集下肢连续屈伸过程中膝关节的运动轨迹信息；根据所述运动轨迹信息，计算下肢连续屈伸角度下的间距和力线角度。根据本申请的一些实施例，所述采集下肢连续屈伸过程中膝关节的运动轨迹信息，包括：在所述膝关节的股骨以及胫骨上设置示踪器；在所述下肢在连续屈伸过程中，通过光学相机对所述示踪器进行连续跟踪，采集并记录所述膝关节的运动轨迹信息。根据本申请的一些实施例，所述间距和力线角度包括：第一间距，假体的股骨内侧髁外表面与胫骨截骨平面的最小间距；第二间距，假体的股骨外侧髁外表面与胫骨截骨平面的最小间距；力线角度，股骨机械轴线与胫骨机械轴线之间的夹角。根据本申请的一些实施例，所述，所述间距的计算方法，包括：计算假体股骨外表面曲面在人体中立位垂直轴上的最低点；计算所述最低点至胫骨截骨平面的距离。根据本申请的另一些实施例，所述，所述间距的计算方法，包括：将假体股骨外表面曲面在人体中立位冠状面上进行投影获得第一投影；将所述胫骨截骨平面在人体中立位冠状面上进行投影获得第二投影；计算第一投影至第二投影的最小距离。根据本申请的一些实施例，所述计算力线角度的计算方法，包括：将股骨机械轴线在人体中立位冠状面上进行投影获得股骨投影轴线；将胫骨机械轴线在人体中立位冠状面上进行投影获得胫骨投影轴线；计算所述股骨投影轴线与所述胫骨投影轴线之间的夹角。根据本申请的一些实施例，所述动态间距力线数据图，包括：第一间距曲线，下肢屈曲角度为纵坐标、所述第一间距为第一横坐标的连续曲线；第一间距曲线，下肢屈曲角度为纵坐标、所述第二间距为第一横坐标的连续曲线；力线角度变化曲线：下肢屈曲角度为纵坐标、所述力线角度为第二横坐标的连续曲线。进一步地，所述第一横坐标中点为原点，向左右两侧正向延伸，所述第一间距曲线与所述第一间距曲线分别设置于所述第一横坐标中点的两侧。根据本申请的一些实施例，所述调整假体规划，包括：接收术者交互输入的假体位置信息；重新计算间距力线并刷新所述动态间距力线数据图。进一步地，所述假体位置信息，包括：内外翻角度、内外旋角度、前后倾角度、竖向平移距离、横向平移距离中的至少一种。根据本申请的一些实施例，所述调整方法，还包括：获取手术对象的下肢力线。进一步地，所述调整方法，还包括：保存和/或输出术中假体规划数据。根据本申请的另一方面，提供一种全膝置换术中规划的调整装置，包括：输入模块，用于导入术前规划数据；配准模块，用于将术前规划图像与手术对象膝关节表面轮廓进行图像配准；采集模块，用于采集下肢连续屈伸过程中膝关节的运动轨迹信息；计算模块，用于计算下肢连续屈伸角度下的间距和力线角度；交互显示模块，可视化显示动态间距力线数据图和接收交互调整信息；存储模块，用于保存和/或输出术中假体规划数据。根据本申请的另一方面，提供一种全膝置换术中规划调整的电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述方法。根据本申请的另一方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法。本申请提供的术中规划调整方法允许术者在手术对象下肢可达的屈伸角度下，通过对关节假体上下、左右平移，以及顺时针和逆时针的旋转等操作，对关节假体的位置以及截骨方案进行调整。并且，通过动态间隙力线数据图为术者提供了直观、灵活的规划依据，有效改善术后的软组织平衡。本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。图1示出根据本申请示例实施例的全膝关节置换的术中规划调整方法流程图。图2示出根据本申请示例实施例的间距计算流程图。图3示出根据本申请另一示例实施例的间距计算流程图。图4示出根据本申请示例实施例的力线角度计算流程图。图5示出根据本申请另一示例实施例的全膝关节置换的术中规划调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全膝关节置换的术中规划调整方法，其特征在于，包括：/n导入术前规划数据；/n将术前规划图像与手术对象膝关节表面轮廓进行图像配准；/n获取连续屈伸角度下的膝关节动态间距力线数据；/n可视化显示所述动态间距力线数据图；/n根据所述动态间距力线数据的可视化显示，调整假体规划。/n

【技术特征摘要】
1.一种全膝关节置换的术中规划调整方法，其特征在于，包括：
导入术前规划数据；
将术前规划图像与手术对象膝关节表面轮廓进行图像配准；
获取连续屈伸角度下的膝关节动态间距力线数据；
可视化显示所述动态间距力线数据图；
根据所述动态间距力线数据的可视化显示，调整假体规划。


2.根据权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述术前规划数据包括关节假体数据和/或初步截骨方案。


3.根据权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述获取连续屈伸角度下的膝关节动态间距力线数据，包括：
采集下肢连续屈伸过程中膝关节的运动轨迹信息；
根据所述运动轨迹信息，计算下肢连续屈伸角度下的间距和力线角度。


4.根据权利要求3所述的调整方法，其特征在于，所述采集下肢连续屈伸过程中膝关节的运动轨迹信息，包括：
在所述膝关节的股骨以及胫骨处设置示踪器；
在下肢在连续屈伸过程中，通过光学相机对所述示踪器进行连续跟踪，采集并记录所述膝关节的运动轨迹信息。


5.根据权利要求3所述的调整方法，其特征在于，所述间距和力线角度包括：
第一间距，假体的股骨内侧髁外表面与胫骨截骨平面的最小间距；
第二间距，假体的股骨外侧髁外表面与胫骨截骨平面的最小间距；
力线角度，股骨机械轴线与胫骨机械轴线之间的夹角。


6.根据权利要求5所述的调整方法，其特征在于，所述间距的计算方法，包括：
计算假体股骨外表面曲面在人体中立位垂直轴上的最低点；
计算所述最低点至胫骨截骨平面的距离。


7.根据权利要求5所述的调整方法，其特征在于，所述间距的计算方法，包括：
将假体股骨外表面曲面在人体中立位冠状面上进行投影获得第一投影；
将所述胫骨截骨平面在人体中立位冠状面上进行投影获得第二影；
计算第一投影至第二投影的最小距离。


8.根据权利要求5所述的调整方法，其特征在于，所述力线角度的计算方法，包括：
将股骨机械轴线在人体中立位冠状面上进行投影获得股骨投影轴线；
将胫骨机械轴线在人体中立位冠状面上进行投影获得胫骨投影轴线；
计算所述股骨投影轴线与所述胫骨投影轴线之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐子昂，王战，刘宗祥，
申请(专利权)人：北京天智航医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11