基于影像整复的虚拟内固定物生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于影像整复的虚拟内固定物生成方法及装置，其中的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法包括如下的步骤：从包括骨折部位在内的骨折医学影像中识别多个骨折碎片的位置及形状；通过分析多个骨折碎片的形状来判断多个骨折碎片的匹配性；基于匹配性移动多个骨折碎片的位置来对骨折部位进行影像整复；以及生成用于固定经影像整复的骨折部位的虚拟内固定物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于影像整复的虚拟内固定物生成方法及装置
本专利技术涉及一种以在影像上对骨折的骨骼进行整复的方式为基础的虚拟内固定物生成方法及装置。
技术介绍
骨折会根据应力(Stress)的大小、方向、部位而形成多种形态，因此断裂的骨骼碎片也形成不同形态，即，骨折碎片的数量、位置及形状会有所不同。为了治疗这种形态多样的骨折，将经过如下的治疗过程，即，在切开最靠近骨折部位的皮肤和肌肉组织后，以使得多个骨折碎片最大限度维持骨折之前的原本位置和形状的方式进行排列，通过板(Plate)和螺钉(Screw)等来以使得排列后的多个骨折碎片不会移动的方式进行固定。其中，使得多个骨折碎片维持骨折之前的原本位置和形状的作业被称为整复(Reduction)，通过板和螺钉等固定多个骨折碎片的作业被称为内固定(Internalfixation)，用于内固定的板和螺钉或金属销或髓内钉(Intramedullarynail)等人体插入物被称为内固定物。在如上所述的整复及内固定手术中，骨折碎片的数量越多、形状越不规则，手术难度便越大且成功率越低。另一方面，在发生骨折的情况下，骨折碎片的数量、位置及形状根据所受到的应力(Stress)而有所不同，由于最初仅仅将骨折的影像作为医学影像来确认患者的状态，因此，无法知晓骨折之前的骨骼原本为何种形状。当然，虽然可将相反侧未骨折的骨骼作为镜像(Mirroring)来重组并导出骨折之前的骨骼的原本形状，但由于人的骨骼并不是左右完全相同，因此这也不算准确。最终，现阶段只能在不清楚骨折后的骨骼的原本形状的状态下进行内固定手术，因此，无法制造与患者的骨折的骨骼完全相符的板等定制型内固定物。实际会在手术室中通过直接抓取并移动多个骨折碎片来进行整复并利用常用板进行内固定，但这存在如下问题，即，常用板并不适合经整复的骨骼。现有的板和螺钉作为已实现标准化的常用医疗设备，以将人类骨骼的平均形状考虑在内的方式基于平均形状来分等级制造成不同大小和长度并销售。在手术时，在实际对患者的骨骼进行整复后，对多种规格的板和经整复的骨骼进行比较来使用形状和大小最类似的板。但是，即使以平均值对板实现规格化，但大部分板与患者的骨骼形状之间无法形成精确匹配，这给手术造成了很大的难度。例如，骨骼的表面弯曲或三维扭曲程度无法用板体现，或者板的固定孔的位置并不适合骨折碎片，这都会造成无法向骨折碎片插入螺钉的情况。因此，在有些情况下将很难利用板进行内固定，若内固定产生错误，则有可能产生无法再次复原骨骼的原本形状或骨骼无法粘连的不愈合现象。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于，提供如下的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法及装置，即，可基于在影像上对骨骼进行整复的内容来生成虚拟内固定物并由此制作适合患者的定制型内固定物。并且，本专利技术的另一目的在于，提供如下的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法及装置，即，可基于在影像上对骨骼进行整复的内容来调节插入固定部件的固定孔的位置及方向。技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其包括如下的步骤：从包括骨折部位在内的骨折医学影像中识别多个骨折碎片的位置及形状；通过分析多个骨折碎片的形状来判断多个骨折碎片的匹配性；基于匹配性移动多个骨折碎片的位置来对骨折部位进行影像整复；以及生成用于固定经影像整复的骨折部位的虚拟内固定物。其中，识别多个骨折碎片的位置及形状的步骤可包括如下的步骤：从骨折医学影像中选定多个关注区域；以及提取多个关注区域的特征。并且，在识别多个骨折碎片的位置及形状的步骤中，可通过分析多个关注区域的特征来识别多个骨折碎片的形状及位置。并且，判断多个骨折碎片的匹配性的步骤可包括如下的步骤：分析多个骨折碎片的脊线及骨折线；从多个骨折碎片中选定脊线及骨折线的匹配性最高的一对匹配骨折碎片；以及计算分别包含于一对匹配骨折碎片的骨折线并相互对应的多个顶点的匹配向量。并且，在对骨折部位进行影像整复的步骤中，可通过移动相互对应的多个顶点的匹配向量中的至少一个来对骨折部位进行影像整复。并且，生成虚拟内固定物的步骤可包括如下的步骤：生成板本体，上述板本体与经影像整复的骨折部位的表面相接触；以及形成固定孔，上述固定孔用于向骨折部位及板本体插入固定部件。并且，在形成固定孔的步骤中，可基于经影像整复的骨折部位来确定插入固定部件的位置及方向并形成固定孔。并且，在形成固定孔的步骤中，可基于经影像整复的骨折部位来在多个骨折碎片的边界之外的区域形成固定孔。并且，本专利技术提供一种基于影像整复的虚拟内固定物生成装置，其包括：骨折碎片识别部，从包括骨折部位在内的骨折医学影像中识别多个骨折碎片的位置及形状；匹配性判断部，通过分析多个骨折碎片的形状来判断多个骨折碎片的匹配性；影像整复部，基于匹配性移动多个骨折碎片的位置来对骨折部位进行影像整复；以及虚拟内固定物生成部，生成虚拟内固定物，上述虚拟内固定物用于固定经影像整复的骨折部位。其中，骨折碎片识别部可包括：关注区域选定部，从骨折医学影像中选定多个关注区域；以及特征提取部，用于提取多个关注区域的特征。并且，骨折碎片识别部可通过分析多个关注区域的特征来识别多个骨折碎片的形状及位置。并且，匹配性判断部可包括：形状分析部，用于分析多个骨折碎片的脊线及骨折线；匹配骨折碎片选定部，用于从多个骨折碎片中选定脊线及骨折线的匹配性最高的一对匹配骨折碎片；以及匹配向量计算部，用于计算分别包含于一对匹配骨折碎片的骨折线并相互对应的多个顶点的匹配向量。并且，影像整复部可通过移动相互对应的多个顶点的匹配向量中的至少一个来对骨折部位进行影像整复。并且，虚拟内固定物生成部可包括：板本体生成部，用于生成板本体，上述板本体与经影像整复的骨折部位的表面相接触；以及固定孔形成部，用于形成固定孔，上述固定孔用于向骨折部位及板本体插入固定部件。并且，固定孔形成部可基于经影像整复的骨折部位来确定插入固定部件的位置及方向并形成固定孔。并且，固定孔形成部可基于经影像整复的骨折部位来在多个骨折碎片的边界之外的区域形成固定孔。专利技术的效果本专利技术具有如下效果，即，可通过在影像上进行整复来在实际进行整复手术之前掌握骨折碎片的数量、位置及形状并掌握用于整复的各个骨折碎片的移动位置。并且，当顺利完成整复手术时，可掌握骨骼的形状。由此，不仅提高手术人员的便利性，而且，可缩短整复及内固定手术计划所消耗的时间，可提高整复及内固定手术计划的准确性。并且，可在整复及内固定手术之前更简单易懂地向患者说明定制型整复及内固定手术计划。并且，本专利技术基于在影像上对骨骼进行整复的内容来生成虚拟内固定物并由此实际制作内固定物，因此，可制作适合患者的定制型内固定物。并且，可基于影像整复来调节插入固定部件的固定孔的位置及方向，因此，当手术难度较高时，即，在粉碎性骨折那样产生多个骨折碎片或骨折碎片的形状不规则的情况下，也可向各个骨折碎片插入固定部件，只要使定制型的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其特征在于，包括如下的步骤：/n从包括骨折部位在内的骨折医学影像中识别多个骨折碎片的位置及形状；/n通过分析上述多个骨折碎片的形状来判断上述多个骨折碎片的匹配性；/n基于上述匹配性移动上述多个骨折碎片的位置来对上述骨折部位进行影像整复；以及/n生成用于固定经影像整复的上述骨折部位的虚拟内固定物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190118 KR 10-2019-00068771.一种基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其特征在于，包括如下的步骤：
从包括骨折部位在内的骨折医学影像中识别多个骨折碎片的位置及形状；
通过分析上述多个骨折碎片的形状来判断上述多个骨折碎片的匹配性；
基于上述匹配性移动上述多个骨折碎片的位置来对上述骨折部位进行影像整复；以及
生成用于固定经影像整复的上述骨折部位的虚拟内固定物。


2.根据权利要求1所述的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其特征在于，识别上述多个骨折碎片的位置及形状的步骤包括如下的步骤：
从上述骨折医学影像中选定多个关注区域；以及
提取上述多个关注区域的特征。


3.根据权利要求2所述的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其特征在于，在识别上述多个骨折碎片的位置及形状的步骤中，通过分析上述多个关注区域的特征来识别上述多个骨折碎片的形状及位置。


4.根据权利要求1所述的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其特征在于，判断上述多个骨折碎片的匹配性的步骤包括如下的步骤：
分析上述多个骨折碎片的脊线及骨折线；
从上述多个骨折碎片中选定上述脊线及骨折线的匹配性最高的一对匹配骨折碎片；以及
计算分别包含于上述一对匹配骨折碎片的骨折线并相互对应的多个顶点的匹配向量。


5.根据权利要求4所述的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其特征在于，在对上述骨折部位进行影像整复的步骤中，通过移动相互对应的上述多个顶点的上述匹配向量中的至少一个来对上述骨折部位进行影像整复。


6.根据权利要求1所述的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其特征在于，生成上述虚拟内固定物的步骤包括如下的步骤：
生成板本体，上述板本体与经影像整复的上述骨折部位的表面相接触；以及
形成固定孔，上述固定孔用于向上述骨折部位及上述板本体插入固定部件。


7.根据权利要求6所述的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其特征在于，在形成上述固定孔的步骤中，基于经影像整复的上述骨折部位来确定插入上述固定部件的位置及方向并形成上述固定孔。


8.根据权利要求6所述的基于影像整复的虚拟内固定物生成方法，其特征在于，在形成上述固定孔的步骤中，基于经影像整复的上述骨折部位来在上述多个骨折碎片的边界之外的区域形成上述固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：申承翰，郑阳国，尹都群，金武燮，
申请(专利权)人：加图立大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR