一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法技术

本发明专利技术涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法。该方法包括以下步骤：获取病人CT图像，通过分割重建技术生成三维骨模型，并导入导航系统；通过髋骨注册获取髋骨和磨钻的相对位置，并在导航系统中实时刷新；根据规划信息计算ROI区域，并将此区域内的三维模型中的点数据存入容器中；开启并行计算，更新容器中各个点的位置；根据拓扑关系重新渲染骨模型。与现有技术相比，本发明专利技术提供的方法通过更新ROI区域内点的坐标来实现打磨的实时渲染，避免了较为复杂且效率较低的布尔操作，提升了系统的计算效率，保证了渲染的实时性。另外本发明专利技术所述方法不删除点，可以保持点与点之间的拓扑关系不变，从而避免了模型的面缺口。了模型的面缺口。了模型的面缺口。

【技术实现步骤摘要】
一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法。

技术介绍

[0002]在医学导航介入的全髋置换手术中，导航系统能够显示髋骨与磨钻的相对位置。但是实际运用中，随着打磨的深入，病人的髋臼窝被不断削去，而导航系统的骨模型也需要进行相应的更新并渲染。
[0003]现有的技术大多数是通过CT重建的三维髋骨模型与磨钻三维模型进行布尔计算得到磨削后的髋骨模型，并在导航系统中显示与渲染。但是受实体布尔运算算法精度以及运算方式的制约，这种方式耗时久，导致导航系统画面刷新率不够。其次，CT重建生成的模型为面数据模型，简单的布尔计算容易造成面缺口，而修复缺口会导致更复杂的工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述
技术介绍
中描述的现有技术的缺点，提供一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法。该方法大幅缩减了模型的数据量，提升了系统的计算效率，且本专利技术所述方法不删除点，可以保持点与点之间的拓扑关系不变，从而避免了模型的面缺口。
[0005]本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法，包括以下步骤：获取病人CT图像，通过分割重建技术生成三维骨模型，并导入导航系统；通过髋骨注册获取髋骨和磨钻的相对位置，并在导航系统中实时刷新；根据规划信息计算ROI区域，并将此区域内的三维模型中的点数据存入容器中；开启并行计算，更新容器中各个点的位置；根据拓扑关系重新渲染骨模型。
[0006]进一步地，所述根据规划信息计算ROI区域，并将此区域内的三维模型中的点数据存入容器中，包括：以髋臼窝中心为球心，规划的髋臼杯尺寸为半径，创建虚拟球；所述虚拟球与所述髋骨模型相交区域为ROI区域，将此区域内三维模型中的点数据存入容器中。
[0007]进一步地，所述开启并行计算，更新容器中各个点的位置，包括：在手术过程中，实时获取所述容器中的点与所述磨钻中心的距离，当距离小于所述髋臼杯尺寸时，说明该区域已经被打磨，将该点标记为待更新点；开启并行计算，通过线程池，将所述容器内未更新点分配给空闲线程；根据所述髋臼窝中心和所述磨钻中心的位置得到打磨的方向向量，并将待更新点按照所述运动方向以及距离做出相应的改变；
遍历所述容器中的所有点，并更新其坐标。
[0008]本专利技术提供了一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法，该方法首先根据术前规划选取了ROI区域，大幅缩减了模型的数据量；其次通过线程池的方式，并行计算ROI区域内的点，提升了系统的计算效率；最后本专利技术所述方法不删除点，可以保持点与点之间的拓扑关系不变，从而避免了模型的面缺口。另外，与现有技术相比，本专利技术提供的方法通过更新ROI区域内点的坐标来实现打磨的实时渲染，避免了较为复杂且效率较低的布尔操作，保证了渲染的实时性。
附图说明
[0009]下面将参考附图来描述本专利技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。
[0010]图1是本专利技术实施例提供的用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法流程示意图。
具体实施方式
[0011]下面将详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本公开 的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本公开进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本公开， 而不是限定本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以在不需要这些具体 细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本 公开的示例来提供对本公开更好的理解。
[0012]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些 实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0013]为了更好地理解本专利技术，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。
[0014]图1是本专利技术实施例提供的用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法流程示意图。
[0015]如图1所示，本专利技术提供了一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法，包括以下步骤：S101，获取病人CT图像，通过分割重建技术生成三维骨模型，并导入导航系统；S102，通过髋骨注册获取髋骨和磨钻的相对位置，并在导航系统中实时刷新；S103，根据规划信息计算ROI区域，并将此区域内的三维模型中的点数据存入容器中；S104，开启并行计算，更新容器中各个点的位置；S105，根据拓扑关系重新渲染骨模型。
[0016]进一步地，S103中所述根据规划信息计算ROI区域，并将此区域内的三维模型中的点数据存入容器中，包括：以髋臼窝中心为球心，规划的髋臼杯尺寸为半径，创建虚拟球；所述虚拟球与所述髋骨模型相交区域为ROI区域，将此区域内三维模型中的点数
据存入容器中。
[0017]进一步地，S104中所述开启并行计算，更新容器中各个点的位置，包括：在手术过程中，实时获取所述容器中的点与所述磨钻中心的距离，当距离小于所述髋臼杯尺寸时，说明该区域已经被打磨，将该点标记为待更新点；开启并行计算，通过线程池，将所述容器内未更新点分配给空闲线程；根据所述髋臼窝中心和所述磨钻中心的位置得到打磨的方向向量，并将待更新点按照所述运动方向以及距离做出相应的改变；遍历所述容器中的所有点，并更新其坐标。
[0018]本专利技术提供了一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法，该方法首先根据术前规划选取了ROI区域，大幅缩减了模型的数据量；其次通过线程池的方式，并行计算ROI区域内的点，提升了系统的计算效率；最后本专利技术所述方法不删除点，可以保持点与点之间的拓扑关系不变，从而避免了模型的面缺口。另外，与现有技术相比，本专利技术提供的方法通过更新ROI区域内点的坐标来实现打磨的实时渲染，避免了较为复杂且效率较低的布尔操作，保证了渲染的实时性。
[0019]虽然已经参考优选实施例对本专利技术进行了描述，但在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本专利技术并不局于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法，其特征在于，包括以下步骤：S101，获取病人CT图像，通过分割重建技术生成三维骨模型，并导入导航系统；S102，通过髋骨注册获取髋骨和磨钻的相对位置，并在导航系统中实时刷新；S103，根据规划信息计算ROI区域，并将此区域内的三维模型中的点数据存入容器中；S104，开启并行计算，更新容器中各个点的位置；S105，根据拓扑关系重新渲染骨模型。2.根据权利要求1所述的一种用于髋骨打磨的三维高速并行渲染方法，其特征在于，S103中所述根据规划信息计算ROI区域，并将此区域内的三维模型中的点数据存入容器中，包括：以髋臼窝中心为球心，规划的髋臼杯尺寸为...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官佳荣，乔天，文理为，
申请(专利权)人：杭州键嘉医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：