膝关节置换的三维术前规划方法及系统技术方案

本申请公开了膝关节置换的三维术前规划方法及系统，其中的方法包括：首先对医学图像进行处理得到三维骨骼模型，而后基于三维骨骼模型确定三维骨骼假体模型，最后对两模型进行模拟安装，实现了假体置换的术前可视化模拟，有助于提高膝关节置换手术的精度，解决相关技术中膝关节置换术前规划依赖人工经验而导致的手术精度低、安全性差的缺陷。安全性差的缺陷。安全性差的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
膝关节置换的三维术前规划方法及系统


[0001]本公开涉及数据处理
，具体涉及到一种膝关节置换的三维术前规划方法及系统。

技术介绍

[0002]传统TKA手术(全膝关节置换术)采用截骨板进行模块截骨，主要参考患者术前的影像学X线片，术中骨性标志进行测量后手动放置截骨板进行操作，此类方法主要依靠手术医生的技术与经验，对间隙平衡和假体位置的安装等指标完全凭借主观感觉进行评估。且由于截骨板型号固定，一旦放置完成截骨量无法进行调整，易导致截骨量不当造成的间隙不平衡，具有较低的可重复性。

技术实现思路

[0003]本公开的主要目的在于提供一种膝关节置换的三维术前规划方法及系统。
[0004]为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供了一种膝关节置换的三维术前规划方法，包括：在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号；将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型；基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度。
[0005]可选地，三维骨骼模型包括三维股骨模型，所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型，所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整所述三维股骨假体模型的放置位置；调整所述三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使所述三维股骨假体模型的横截面与所述股骨机械轴垂直；调整所述三维股骨假体的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。
[0006]可选地，三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，所述三维股骨假体模型还包括三维胫骨假体模型；所述骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，所述胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：基于所述胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使所述胫骨机械轴与所述三维胫骨假体的横截面垂直
[0007]可选地，在调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤之后，所述方法还包括：基于三维骨骼假体模型与三维骨骼模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维骨骼术后模拟模型；对所述三维股骨术后模拟模型进行包括伸直位和屈曲位的运动模拟；在伸直位状态确定伸直间隙，在屈曲状态确定屈曲间隙；对比所述伸直间隙与所述屈曲间
隙，对所述三维骨骼假体模型进行匹配性验证。
[0008]可选地，方法还包括：基于所述三维股骨模型确定股骨髓腔中心点的三维坐标；通过圆形拟合法创建髓内定位模拟杆；由所述髓内定位模拟杆确定股骨开髓点。
[0009]根据本公开的第二方面，提供了一种膝关节置换的三维术前规划系统，包括：图像预处理单元，被配置成在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；假体确定单元，被配置成基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号；植入单元，被配置成将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型；调整单元，被配置成基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度。
[0010]可选地，三维骨骼模型包括三维股骨模型，所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型，所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；
[0011]调整单元包括：
[0012]股骨假体位置调整子单元，被配置为基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整所述三维股骨假体模型的放置位置；
[0013]股骨假体角度调整子单元，被配置为调整所述三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使所述三维股骨假体模型的横截面与所述股骨机械轴垂直；
[0014]股骨假体角度调整子单元，被配置为调整所述三维股骨假体的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。
[0015]可选地，三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，所述三维股骨假体模型还包括三维胫骨假体模型；所述骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，所述胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；
[0016]所述调整单元包括：
[0017]胫骨假体位置调整子单元，被配置为基于所述胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；
[0018]胫骨假体角度调整子单元，被配置为调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使所述胫骨机械轴与所述三维胫骨假体的横截面垂直。
[0019]根据本公开的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面任意一项实现方式所述的膝关节置换的三维术前规划方法
[0020]根据本公开的第四方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行第一方面任意一项所述的膝关节置换的三维术前规划方法。
[0021]在本公开实施例膝关节置换的三维术前规划方法及系统中，首先对医学图像进行处理得到三维骨骼模型，而后基于三维骨骼模型确定三维骨骼假体模型，最后对两模型进行模拟安装实现了假体置换后的效果模拟，有助于提高膝关节置换手术的精度，解决相关技术中膝关节置换术前规划依赖人工经验而导致的手术精度低、安全性差的缺陷。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是根据本公开实施例的膝关节置换的三维术前规划方法的流程图；
[0024]图2是根据本公开实施例的中识别并标记关键参数后的三维骨骼模型的示意图；
[0025]图3是根据本公开实施例的膝关节置换的三维术前规划方法的一个应用场景图；
[0026]图4是根据本公开实施例的膝关节置换的三维术前规划方法的另一个应用场景图；
[0027]图5是根据本公开实施例的膝关节置换的三维术前规划方法的再一个应用场景图；
[0028]图6是根据本公开实施例的膝关节置换的三维术前规划系统的结构示意图。
[0029]图7是根据本公开实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膝关节置换的三维术前规划方法，其特征在于，包括：在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号；将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型；基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度。2.根据权利要求1所述的膝关节置换的三维术前规划方法，其特征在于，所述三维骨骼模型包括三维股骨模型，所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型，所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整所述三维股骨假体模型的放置位置；调整所述三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使所述三维股骨假体模型的横截面与所述股骨机械轴垂直；调整所述三维股骨假体的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。3.根据权利要求2所述的膝关节置换的三维术前规划方法，其特征在于，所述三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，所述三维股骨假体模型还包括三维胫骨假体模型；所述骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，所述胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：基于所述胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使所述胫骨机械轴与所述三维胫骨假体的横截面垂直。4.根据权利要求3所述的膝关节置换的三维术前规划方法，其特征在于，在调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤之后，所述方法还包括：基于三维骨骼假体模型与三维骨骼模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维骨骼术后模拟模型；对所述三维股骨术后模拟模型进行包括伸直位和屈曲位的运动模拟；在伸直位状态确定伸直间隙，在屈曲状态确定屈曲间隙；对比所述伸直间隙与所述屈曲间隙，对所述三维骨骼假体模型进行匹配性验证。5.根据权利要求2所述的膝关节置换的三维术前规划方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述三维股骨模型确定股骨髓腔中心点的三维坐标；通过圆形拟合法创建髓内定位模拟杆；由所述髓内定位模拟杆确定股骨开髓点...

【专利技术属性】
技术研发人员：张逸凌，刘星宇，
申请(专利权)人：张逸凌，
类型：发明
国别省市：