定位导板及其制作方法、定位导板模型生成方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种定位导板及其制作方法、定位导板模型生成方法及系统，均基于患者的待打入骨折钉的骨折骨的虚拟复位后的断骨模型，均包括：从所述断骨模型的模型表面上提取导板基底面；复制导板基底面上的所有的空间点并将复制的所有的空间点保留原本的拓扑结构平移预先设定的距离形成导板基顶面；对导板基底面的边界点和导板基顶面的边界点进行三角面片拟合，得到初成型导板模型；构建导向器三维模型；采用人机交互的方式，在初成型导板模型上旋转和/或平移导向器三维模型获取目标导向器三维模型；对目标导向器三维模型及初成型导板模型进行差集布尔运算，得到的布尔运算结果即为所要生成的定位导板模型。本发明专利技术用于辅助骨折钉的手术定位。

【技术实现步骤摘要】
定位导板及其制作方法、定位导板模型生成方法及系统
本专利技术涉及计算机辅助
，具体涉及一种定位导板及其制作方法、定位导板模型生成方法及系统，主要用于辅助骨折钉的手术定位。
技术介绍
骨折通常说的是因为外部力量或内伤的缘故导致骨结构的连续性完全或部分断裂，已经成为一种常见的骨科疾病，目前主要的治疗方法是复位与固定相互结合，在复位和固定时往往会出现很多很难解决的问题，由于没有先进的辅助骨科技术，医生只能凭借经验来进行手术，这样进行的手术风险相对较大。计算机辅助骨科技术是指可以把先进的治疗设备和外科医生的诊断有机的结合起来，能够充分利用获取的信息使患者得到安全、精确、微创的手术治疗，计算机辅助骨科技术在骨折的应用是近几年的热门研究。比如此技术在骨科手术中，能够通过患者的骨骼CT序列图提取关于骨骼的信息进行三维重建得到患者的断骨模型，然后对患者的断骨模型进行虚拟复位，从而将断骨模型虚拟复位成一个完整的骨骼模型。虚拟复位完成的骨骼模型已成为医生对患者治疗的参考。医生在对患者断骨治疗时，通常采用打骨折钉的方式使断骨牢固的接合在一起。打本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定位导板模型生成方法，基于患者的待打入骨折钉的骨折骨的虚拟复位后的断骨模型，其特征在于，该定位导板模型生成方法包括步骤：/n依据所要生成的定位导板模型的形状及使用位置，从所述断骨模型的模型表面上提取一个能够满足上述形状及使用位置的需求的面,记为导板基底面；/n复制导板基底面上的所有的空间点，并将复制的所有的空间点,保留原本的拓扑结构并分别沿各自对应的空间点法向量的方向平移预先设定的距离，形成一个新的导板面模型，记为导板基顶面；/n对所述导板基底面的边界点和所述导板基顶面的边界点进行三角面片拟合，得到一个封闭且空心的三维模型，记为初成型导板模型；/n在初成型导板模型上构建能够旋转和平移的...

【技术特征摘要】
1.一种定位导板模型生成方法，基于患者的待打入骨折钉的骨折骨的虚拟复位后的断骨模型，其特征在于，该定位导板模型生成方法包括步骤：
依据所要生成的定位导板模型的形状及使用位置，从所述断骨模型的模型表面上提取一个能够满足上述形状及使用位置的需求的面,记为导板基底面；
复制导板基底面上的所有的空间点，并将复制的所有的空间点,保留原本的拓扑结构并分别沿各自对应的空间点法向量的方向平移预先设定的距离，形成一个新的导板面模型，记为导板基顶面；
对所述导板基底面的边界点和所述导板基顶面的边界点进行三角面片拟合，得到一个封闭且空心的三维模型，记为初成型导板模型；
在初成型导板模型上构建能够旋转和平移的导向器三维模型；该导向器三维模型为直线形的管状体，所述管状体的内腔的直径与所要打入的骨折钉相匹配，所述管状体穿过所述的导板基底面和所述的导板基顶面；
采用人机交互的方式，在初成型导板模型上旋转和/或平移所述导向器三维模型以确定骨折钉的打入位置与打入方向，待确定好骨折钉的打入位置及打入方向后保存此状态下的导向器三维模型，得到目标导向器三维模型；
对所述目标导向器三维模型及所述初成型导板模型进行差集布尔运算，在初成型导板模型中减去与目标导向器三维模型重合的部分，得到的布尔运算结果即为所要生成的定位导板模型。


2.根据权利要求1所述的定位导板模型生成方法，其特征在于，依据所要生成的定位导板模型的形状及使用位置，从所述断骨模型的模型表面上提取一个能够满足上述形状及使用位置的需求的面,具体实现方法包括：
依据所要生成的定位导板模型的使用位置，在所述断骨模型的模型表面依次点选相应数量的空间点，其中，点选到的第一个空间点与点选到的最后一个空间点重合，各点选到的空间点依据点选次序顺序连接构成一个封闭的曲线，记为第一闭合曲线；所述第一闭合曲线封闭的区域能够覆盖住所述的使用位置；
利用曲线分割技术，将所述断骨模型的表面上由所述第一闭合曲线封闭起来的曲面按照所述断骨模型的网格线提取下来，得到初始导板基底面；
依据所要生成的定位导板模型的形状及使用位置，对应切割上述初始导板基底面的边缘，得到满足所述形状及所述使用位置需求的初始导板基底面，记为切割初始导板基底面；
对切割初始导板基底面进行高斯平滑或者网格细化，得到的面即为所要得到的面，其中，该面的边界点位于同一条曲线上。


3.根据权利要求1或2所述的定位导板模型生成方法，其特征在于，进一步地，对所述导板基底面的边界点及所述导板基顶面的边界点进行三角面片拟合，得到一个封闭且空心的初成型导板模型，具体实现方法步骤包括：
获取导板基底面的所有的边界点；
获取导板基顶面的所有的边界点；
将获取到的导板基底面的边界点与获取到的导板基顶面的边界点进行三角面片拟合，得到用于封闭所述导板基底面及所述导板基顶面的边界的环状封面；
获取由所述环状封面、所述导板基底面及所述导板基顶面构成的封闭且空心的模型，该获取到的模型即为所述的初成型导板模型。


4.根据权利要求1或2所述的定位导板模型生成方法，其特征在于，进一步地，在初成型导板模型上构建能够旋转和平移的导向器三维模型，以及采用人机交互的方式，在初成型导板模型上旋转和/或平移所述导向器三维模型以确定骨折钉的打入位置与打入方向，具体实现方法包括步骤：
将初成型导板模型及所述断骨模型显示在一个窗口中；
采用人机交互的方式，在初成型导板模型上构建所述能够旋转和平移的导向器三维模型；
采用人机交互的方式，在初成型导板模型上旋转和/或平移所述导向器三维模型以确定骨折钉的打入位置与打入方向。


5.一种定位导板模型生成系统，基于患者的待打入骨折钉的骨折骨的虚拟复位后的断骨模型，其特征在于，该定位导板模型生成系统包括：
基底面提取单元，用于依据所要生成的定位导板模型的形状及使用位置，从所述断骨模型的模型表面上提取一个能够满足上述形状及使用位置的需求的面,记为导板...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀阳，刘科君，张申龙，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37