颅骨植入设备位置自动化确定方法及设备技术

本申请提供一种颅骨植入设备位置自动化确定方法及设备，其中自动化确定方法包括：基于患者的颅骨的影像数据，重建得到颅骨三维模型；在所述颅骨三维模型中确定三维感兴趣区域，并获取所述三维感兴趣区域的约束参数；利用目标优化函数根据植入设备三维模型的位置参数和所述约束参数，确定所述植入设备三维模型植入所述颅骨三维模型的最优位置。型植入所述颅骨三维模型的最优位置。型植入所述颅骨三维模型的最优位置。

【技术实现步骤摘要】
颅骨植入设备位置自动化确定方法及设备


[0001]本申请涉及智能医疗
，具体涉及一种颅骨植入设备位置自动化确定方法及设备。

技术介绍

[0002]全头部植入神经刺激系统可以将刺激器、电极及固定装置全部植入在头部，能够消除现有胸前植入DBS系统的跨颈部延伸导线、避免延伸导线带来的疲劳断裂、皮肤溃破等问题。但是，全头部植入神经刺激系统在头部植入的设备增多、体积增大。为降低手术风险、减小头皮张力、增强美感，需要在术前规划植入设备的具体植入方位。
[0003]目前常规的规划方式是由医生基于患者头部的影像数据，根据个人经验确定植入位置，术前规划工作效率低，准确性难以估计。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种颅骨植入设备位置自动化确定方法及设备。
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供一种颅骨植入设备位置自动化确定方法，包括：
[0006]基于患者的颅骨的影像数据，重建得到颅骨三维模型；
[0007]在所述颅骨三维模型中确定三维感兴趣区域，并获取所述三维感兴趣区域的约束参数；
[0008]利用目标优化函数根据植入设备三维模型的位置参数和所述约束参数，确定所述植入设备三维模型植入所述颅骨三维模型的最优位置。
[0009]根据本申请实施例的第二方面，提供一种颅骨植入设备位置确定设备，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一个处理器执行的指令，所述指令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提供的颅骨植入设备位置自动化确定方法。
[0010]根据本申请实施例的第三方面，提供一种颅骨植入位置规划方法，包括：利用第一方面提供的颅骨植入设备位置自动化确定方法，获得最优植入位置；
[0011]在三维模型的虚拟空间中按照上述最优植入位置渲染虚拟植入结果，并评估所述最优植入位置信息是否符合预期；
[0012]当在三维模型的虚拟空间中评估植入位置信息符合预期时，3D打印所述颅骨三维模型和所述植入设备三维模型；
[0013]利用3D打印出的模型和所述植入位置信息模拟植入结果，并根据植入结果评估所述植入位置信息是否符合预期；
[0014]当根据植入结果评估所述植入位置信息符合预期时，将所述植入位置信息映射到物理空间中，用于指示术中的实际植入位置。
[0015]根据本申请实施例的第四方面，提供一种骨槽制备系统，包括：
[0016]植入位置规划系统，用于利用上述方法在虚拟空间中计算待植入设备的植入位置并映射为物理空间的设定轴线方位；
[0017]定位和固定系统，包括定位杆、定位板和骨槽模具，所述定位杆的轴线方位与所述设定轴线方位重合，所述定位板垂直连接于所述定位杆，所述骨槽模具与所述定位板预装为组合体，所述组合体的远端面在所述定位杆的调节下与颅骨表面相切，所述骨槽模具用于约束切削刀具在颅骨表面制出设定形状的骨槽；
[0018]切骨装置，包括切骨刀具和切骨深度调节机构，所述切骨刀具用于在颅骨表面切削骨槽，所述切骨深度调节机构与所述切骨刀具配合在所述颅骨表面制出设定深度的骨槽。
[0019]本申请实施例中，可以基于优化算法的目标优化函数，在满足三维感兴趣区域的约束参数的约束条件下，自动化的得到植入设备三维模型在患者的颅骨三维模型中的合理位置。该方式中，用户在设置三维感兴趣区域的约束参数作为约束条件后，不再需要手动调整植入设备三维模型的具体位置，而是通过预先确定的优化算法根据目标优化函数迭代确定植入设备三维模型的合理位置，实现自动确定植入设备三维模型的合理位置。
[0020]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施方式，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。
[0022]图1是本专利技术实施例中一种重建三维模型示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例中一种感兴趣区域示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例中一种三维感兴趣区域示意图；
[0025]图4为本申请提供的切骨装置制备骨槽的示意图；
[0026]图5为本申请提供的定位和固定系统在颅骨表面确定植入位置的示意图；
[0027]图6为移除定位杆、定位板后骨槽模具相对颅骨位置的示意图；
[0028]图7为移除定位杆、定位板后骨槽模具相对颅骨位置的另一视图；
[0029]图8为本申请提供的定位板的结构示意图；
[0030]图9为本申请提供的骨槽模具的结构示意图；
[0031]图10为本申请提供的切骨装置的结构示意图；
[0032]图11为切骨装置的切骨深度调节机构的结构示意图；
[0033]图12可精密调节切削深度范围的示意图；
[0034]图13为本申请提供的切骨装置与骨槽模具配合的示意图；
[0035]图14为骨槽模具和制备出的骨槽的剖视图；
[0036]图15为采用本申请提供的解决方案在颅骨表面制备的骨槽示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0038]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0039]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0040]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0041]本实施例提供一种颅骨植入设备位置交互式确定方法，该方法可以由计算机或服务器等电子设备执行，包括如下步骤：
[0042]步骤101A，基于患者的颅骨的影像数据，重建得到颅骨三维模型。
[0043]本申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颅骨植入设备位置自动化确定方法，其特征在于，包括：基于患者的颅骨的影像数据，重建得到颅骨三维模型；在所述颅骨三维模型中确定三维感兴趣区域，并获取所述三维感兴趣区域的约束参数；利用目标优化函数根据植入设备三维模型的位置参数和所述约束参数，确定所述植入设备三维模型植入所述颅骨三维模型的最优位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标优化函数的优化目标包括植入设备三维模型整体被所述三维感兴趣区域包容，并且满足以下条件：minD(P
IPG_T
，P
skull_T
)＝∑||
S
P
IPG_T
‑
S
P
skull_T
||，其中，
s
P
IPG_T
表示植入设备三维模型的上表面的点，
S
P
skull_T
表示颅骨三维模型表面与
S
P
IPG_T
对应的点，为所述植入设备三维模型的当前位置，
IPG
P
IPG_T
所述植入设备三维模型上表面的点在其自身坐标系中的位置，Ω
IPG
为所述植入设备三维模型的几何描述信息，Ω
cons
为所述三维感兴趣区域的几何描述信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述植入设备三维模型植入所述颅骨三维模型的最优位置，包括：根据所述优化目标迭代所述植入设备三维模型的当前位置，直至找到所述最优位置4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维感兴趣区域的约束参数包括：所述三维感兴趣区域的上表面参数、所述三维感兴趣区域的下表面参数、所述三维感兴趣区域的柱面参数；所述植入设备三维模型的位置参数包括：所述植入设备三维模型的上表面参数、所述植入设备三维模型的下表面参数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于患者的颅骨的影像数据，重建得到颅骨三维模型，包括：读取患者的影像数据；根据不同组织的阈值范围对所述影像数据进行分割，得到颅骨的影像数据；根据颅骨的影像数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张高龙，王航，马伯志，郝红伟，李路明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：