用于膝关节置换术的假体选型方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于膝关节置换术的假体选型方法和装置，其中，用于膝关节置换术的假体选型方法包括步骤：获取膝关节表面点集，计算膝关节表面点集与目标库内的假体表面点集的距离信息；根据点集间的距离信息，对目标库内的假体膝关节的匹配程度进行定量评估，获得定量评估信息；以及根据定量评估信息，确定假体型号。本发明专利技术通过对目标库内各假体与膝关节的匹配程度进行定量评估，能实现假体的自动选型，提高假体型号选择的准确度。提高假体型号选择的准确度。提高假体型号选择的准确度。

【技术实现步骤摘要】
用于膝关节置换术的假体选型方法和装置


[0001]本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种用于膝关节置换术的假体选型方法和装置。

技术介绍

[0002]膝关节退行性病变是一种多发于年长人群的膝关节疾病，其主要是由于随着年龄增加，覆盖膝关节表面的软骨逐渐磨损，同时通常还会伴随膝关节周围的骨骼和韧带的退变，最终引起膝关节疼痛、畸形和活动障碍。临床上，对于严重的膝关节病变，膝关节置换术是一种有效的手术方式，该手术通常使用人工膝关节假体如金属假体和高分子聚乙烯垫片，替换患者膝关节表面已磨损的软骨，用以减轻患者疼痛并尽可能恢复膝关节功能。
[0003]膝关节X光片、CT(Computed Tomography；电子计算机断层扫描)和MRI(Magnetic resonance imaging；磁共振成像)影像是诊断膝关节病变常用的影像数据，医生可通过这些影像数据了解患者膝关节的病变情况，包括病变导致的骨骼变形、软骨磨损和韧带退变等。对于需要施行膝关节置换术的患者，医生可基于这些影像数据进行术前的手术规划。假体型号的选择是其中的一个重点。假体尺寸过小可能导致术后膝关节不稳、假体过早松动等，假体尺寸过大可能导致术后股骨外旋等。
[0004]目前临床上对于假体的型号选择，大多根据股骨左右径、股骨前后径、胫骨左右径和胫骨前后径的大小，选择相应尺寸的假体型号。然而，这种方法较大程度上依赖于医生的经验，并且只能粗略估计所需的假体尺寸。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于膝关节置换术的假体选型方法和装置，以解决现有膝关节置换术过于依赖医生经验、假体选型误差过大的问题。
[0006]本专利技术首先提供一种用于膝关节置换术的假体选型方法，包括步骤：获取膝关节表面点集；计算膝关节表面点集与目标库内的假体表面点集的距离信息；根据点集间的距离信息，对目标库内的假体与膝关节的匹配程度进行定量评估，获得定量评估信息；以及根据定量评估信息，确定假体型号。
[0007]进一步，获取膝关节表面点集与目标库内的假体表面点集的距离信息的步骤，包括：分别获取目标库内的各假体的表面点集到膝关节表面点集的距离。
[0008]进一步，根据点集间的距离信息，对目标库内的假体图像与膝关节图像的匹配程度进行定量评估，获得定量评估信息的步骤，包括：根据目标库内各假体的表面点集到膝关节表面点集的距离，对目标库内各假体图像与膝关节图像的匹配程度进行定量评估，产生包含距离的定量评估信息。
[0009]进一步，根据定量评估信息，确定假体型号的步骤，包括：从所述定量评估信息中，选出包含的距离最小的定量评估信息；以及根据包含的距离最小的定量评估信息，确定假体型号。
[0010]进一步，分别获取目标库内的各假体的表面点集到膝关节表面点集的距离的步骤，包括：获取膝关节图像图像，根据膝关节图像获取膝关节表面点集；将目标库内各假体的表面点集匹配到膝关节表面点集上；以及计算匹配后各假体表面点集到膝关节表面点集的距离。
[0011]进一步，分别获取目标库内的各假体的表面点集到膝关节表面点集的距离的步骤，还包括：获取目标库内各假体的假体图像，根据假体图像获取目标库内各假体的表面点集。
[0012]进一步，获取膝关节图像，根据膝关节图像获取膝关节图像表面点集的步骤，包括：根据膝关节图像获得进行骨骼边界分割后的膝关节图像二值图像；以及根据膝关节图像二值图像，获得膝关节表面点集。
[0013]进一步，获得进行骨骼边界分割后的膝关节图像二值图像的步骤，包括：获取膝关节图像中骨性结构的灰度分布数据，通过阈值分割算法从膝关节图像中分割出膝关节图像的骨性结构图像；根据骨性结构图像，使用区域生长算法区分出不同骨骼的图像，骨骼包括股骨、胫骨、髌骨；以及根据不同骨骼的图像，获得进行骨骼边界分割后的膝关节二值图像。
[0014]进一步，阈值分割算法中的分割阈值通过OTSU算法产生。
[0015]进一步，根据膝关节二值图像，获得膝关节图像表面点集的步骤，包括：根据膝关节二值图像，通过边缘检测算法检测出膝关节不同骨骼的边缘；以及根据不同骨骼的边缘，通过均匀采样的方式提取膝关节图像表面点集。
[0016]进一步，将目标库内假体图像表面点集匹配到膝关节图像表面点集上的步骤，包括：通过点集配准将假体图像表面点集匹配到膝关节图像表面点集上，点集配准过程中，假体图像横截面方向的截骨面和下肢力线垂直，所述点集配准模型为：
[0017][0018]s.t. n
l
×
n
a
＝0
[0019]其中：E(R,t)为需要优化的目标函数；R和t分别表示旋转矩阵和平移向量；s.t.表示约束条件；n
l
表示正常下肢力线的方向；n
a
表示假体横截面方向的截骨面的法向量。
[0020]本专利技术还提供一种用于膝关节图像置换术的假体图像选型装置，包括：点集距离获取模块，用于获取表面点集，计算膝关节表面点集与目标库内假体表面点集的配准信息；定量评估信息获得模块，用于根据配准信息，对目标库内假体与膝关节的匹配程度进行定量评估，获得定量评估信息；以及假体型号选择模块，用于根据定量评估信息，确定假体型号。
[0021]本专利技术最后提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一种用于膝关节置换术的假体选型方法。
[0022]本专利技术通过对目标库内各假体与膝关节的匹配程度进行定量评估，能实现假体的自动选型，提高假体型号选择的准确度。
附图说明
[0023]下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本专利技术的上述特性、技
术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0024]图1是本专利技术实施例提供的用于膝关节置换术的假体选型方法适用的一个应用场景；
[0025]图2是根据本申请示例实施例的用于膝关节置换术的假体选型方法的流程图；
[0026]图3是图2所示的实施例的一种分别获取目标库内各假体图像的表面点集到膝关节图像表面点集的距离的流程图；
[0027]图4是图3的步骤S231的具体流程图；
[0028]图5是图4的步骤S232的具体流程图；
[0029]图6是图4的另一个步骤S234的具体流程图；
[0030]图7是配准前的膝关节图像点集和假体图像点集的空间分布情况示意图；
[0031]图8是配准后的膝关节图像点集和假体图像点集的空间分布情况示意图；
[0032]图9是图1的步骤S60的具体流程图；
[0033]图10显示将选定型号的假体图像P”映射到膝关节图像X
’
所在三维空间下的示意图；
[0034]图11是根据本申请示例实施例的用于膝关节置换术的假体选型装置的方框图；
[0035]图12是图11的一个工作过程示意图。
具体实施方式
[0036]以下结合说明书附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于膝关节置换术的假体选型方法，其特征在于，包括步骤：获取膝关节表面点集，计算膝关节表面点集与目标库内的假体表面点集的距离信息；根据所述点集间的距离信息，对所述目标库内的假体与所述膝关节的匹配程度进行定量评估，获得定量评估信息；以及根据所述定量评估信息，确定假体型号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取膝关节表面点集与目标库内的假体表面点集的距离信息的步骤，包括：分别获取目标库内的各假体的表面点集到膝关节表面点集的距离。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述点集间的距离信息，对所述目标库内的假体图像与所述膝关节图像的匹配程度进行定量评估，获得定量评估信息的步骤，包括：根据所述目标库内各假体的表面点集到膝关节表面点集的距离，对所述目标库内各假体图像与所述膝关节图像的匹配程度进行定量评估，产生包含所述距离的定量评估信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述定量评估信息，确定假体型号的步骤，包括：从所述定量评估信息中，选出包含的距离最小的定量评估信息；以及根据包含的距离最小的定量评估信息，确定假体型号。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别获取目标库内的各假体的表面点集到膝关节表面点集的距离的步骤，包括：获取膝关节图像，根据所述膝关节图像获取所述膝关节表面点集；将所述目标库内各假体的表面点集匹配到所述膝关节表面点集上；以及计算匹配后各假体表面点集到膝关节表面点集的距离。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分别获取目标库内的各假体的表面点集到膝关节表面点集的距离的步骤，还包括：获取目标库内各假体的假体图像，根据所述假体图像获取目标库内各假体的表面点集。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取膝关节图像，根据所述膝关节图像获取所述膝关节图像表面点集的步骤，包括：根据所述膝关节图像，获得进行骨骼边界分割后的膝关节二值图像；以及根据所述膝关节二值图像，获得膝关节表面点集。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述膝关节图像，...

【专利技术属性】
技术研发人员：晋青鹏，田欢欢，
申请(专利权)人：苏州微创智行医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：