一种脊柱智能规划试模方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及医疗器械技术领域，为了获取与患者脊柱相匹配的脊柱植入物的尺寸，提供了一种脊柱智能规划试模方法，包括：A、术前预测；B、术中调整；C、结果反馈。一种脊柱智能规划试模系统，包括数据处理终端及试模器，所述数据处理终端包括脊柱信息处理模块及尺寸预测模块；所述试模器的尺寸可调节。采用上述方式可以在手术前预测试模器的尺寸，减少术中选择试模器的时间，还可实现反馈修订，提高预测精度。提高预测精度。提高预测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种脊柱智能规划试模方法及系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体是一种脊柱智能规划试模方法及系统。

技术介绍

[0002]脊柱是身体的支柱，位于背部正中，上端接颅骨，下端达尾骨尖。脊柱分颈、胸、腰、骶及尾五段，上部长，能活动，好似支架，悬挂着胸壁和腹壁；下部短，比较固定。身体的重量和所受的震荡即由此传达至下肢。由于椎间盘老化退变突出、骨质增生、脊柱创伤、肿瘤等各种原因，当保守治疗无效时，外科医生会对患者进行脊柱手术。
[0003]外科医生需要切除患者病变的椎间盘、或(和)椎体，随后进行手术重建脊柱稳定性；常见的重建方式有：1)椎间融合手术：即切除椎间盘后植入椎间融合器并进行植骨，辅助以钢板或螺钉固定；2)椎间盘置换手术：即切除椎间盘后植入人工椎间盘假体，保留椎间盘的活动度和稳定性；3)椎体切除手术：切除椎体后，用钛网、人工椎体或自体骨等进行重建，并辅助以内固定系统进行固定；4)上述3种手术方式的组合和搭配，又称之为混搭手术。
[0004]在进行上述手术的时候，需要选用合适尺寸的内植物(融合器、人工椎体、人工椎间盘假体、钛网等)从而与患者的终板形态进行最佳的匹配，以达到最佳的疗效。在现有技术中，外科医生在手术中通过试用不同尺寸的试模工具进行比对后筛选最合适的尺寸的脊椎植入物。现有的技术方案中存在以下不足：无法在术前进行试模器尺寸的预测，只能在术中选择相应的试模器，且在选择试模器时主要依靠医生经验，需要多次更换试模器，操作复杂，不利于试模器的快速选择。

技术实现思路

[0005]为了实现在手术前获取较为合适的试模器尺寸获取与患者脊柱相匹配的脊柱植入物的尺寸，本专利技术提供了一种脊柱智能规划试模方法及系统。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0007]一种脊柱智能规划试模方法，包括：
[0008]步骤A、术前预测：根据患者的脊柱信息及预测模型预测患者将要使用的试模器的尺寸；
[0009]步骤B、术中调整：将试模器的尺寸调整为步骤A预测的尺寸后植入脊柱，若试模器尺寸不合适则重新调整试模器的尺寸；
[0010]步骤C、结果反馈：向预测模型反馈试模器的最终尺寸及对应的患者脊柱信息以供预测模型学习。
[0011]进一步地，所述脊柱信息为患者的椎骨影像学信息。
[0012]进一步地，获取椎骨影像学信息的步骤为：
[0013]步骤A11、对原始椎骨图像进行去噪；
[0014]步骤A12、对去噪后的椎骨图像进行增强；
[0015]步骤A13、对增强后的椎骨图像进行分割，分割出只含椎骨块的图像。
[0016]进一步地，所述步骤A11具体为采用各向异性滤波算法进行去噪；所述步骤A12具体为采用线性变换进行图像增强；所述步骤A13具体为采用U
‑
Net神经网络模型进行图像分割。
[0017]进一步地，所述步骤A11去噪时采用的计算公式为：进一步地，所述步骤A11去噪时采用的计算公式为：其中I为图像，t为迭代次数，ω为平滑参数，其中I为图像，t为迭代次数，ω为平滑参数，分别表示在上下左右方向上对当前像素求偏导，cN，cS，cE，cW为上下左右四个方向上的扩散系数，x表示当前像素的横坐标，y表示当前像素的纵坐标；步骤A12采用线性变换的公式为其中f(x，y)为原始的椎骨图像，图像的原始灰度范围是[a,b]，线性变换后的图像灰度为[c,d]。
[0018]进一步地，所述预测模型进行试模器尺寸预测的具体步骤为：
[0019]步骤B11、将未损坏的椎骨图像输入重构神经网络模型进行模型训练；
[0020]步骤B12、将待预测的椎骨图像输入训练后的重构神经网络模型获取重构后的椎骨图像；
[0021]步骤B13、定位的椎骨位置获取相应椎骨处的系列参数；
[0022]步骤B14、根据系列参数选择试模器的尺寸。
[0023]进一步地，所述系列参数包括：椎间隙高度、椎间隙活动度、节段局部曲度、椎间隙前后径、椎间隙左右径、椎骨高度、椎骨宽度、椎骨前后径及椎骨曲度。
[0024]进一步地，所述步骤C具体为：比较预测的尺寸与试模器最终尺寸间的差距，若差距大于预设值则再次进行模型训练，直至预测的尺寸与试模器最终尺寸间的差距小于等于预设值。
[0025]进一步地，所述脊柱信息还包括患者的临床指标信息，所述临床指标信息至少包括患者的年龄及性别信息。
[0026]进一步地，所述预测模型进行试模器尺寸预测的具体步骤为：
[0027]步骤B10、将椎骨图像按年龄及性别分类；
[0028]步骤B11、将未损坏的椎骨图像按分类分别输入对应的重构神经网络模型进行模型训练；
[0029]步骤B12、将待预测的椎骨图像输入对应的训练后的重构神经网络模型获取重构后的椎骨图像；
[0030]步骤B13、定位的椎骨位置获取相应椎骨处的系列参数；
[0031]步骤B14、根据系列参数选择试模器的尺寸。
[0032]进一步地，所述椎骨影像学信息还包括患者愈合过程中及完全愈合后的椎骨影像学信息。
[0033]一种脊柱智能规划试模系统，用于实现一种脊柱智能规划试模方法，包括数据处理终端及试模器，所述数据处理终端包括脊柱信息处理模块及尺寸预测模块；所述试模器的尺寸可调节。
[0034]进一步地，所述脊柱信息处理模块中设置有用于去除图像干扰的去噪单元，用于突出椎骨边缘的增强单元及用于图像分割的分割单元；所述尺寸预测模块中设置有用于预测尺寸与实际尺寸比较的比较单元及用于尺寸预测的预测单元，所述预测单元中设置有预测模型，所述预测模型用于根据椎骨图像输出试模器的预测尺寸。
[0035]进一步地，所述试模器包括试模头及调节装置，所述试模头的顶面为可调面，所述调节装置用于调节可调面与底面间的间距。
[0036]进一步地，所述试模头中还设置有至少一个距离检测单元，所述距离检测单元用于检测可调面与底面间的间距。
[0037]进一步地，所述调节装置包括至少两根丝杆，丝杆的上端与可调面铰接连接，与每根丝杆对应传递配合地设置有一个驱动轮，驱动轮与丝杆配合并能够驱动丝杆独立升降调节；驱动轮与配套设置的驱动电机传动连接或者在驱动轮上设置有手动调节结构，所述手动调节结构为螺丝刀卡槽。
[0038]进一步地，所述检测单元有两个，所述调节装置包括两根丝杆，所述丝杆分别设置在试模头的两端，所述检测单元分别用于检测两端可调面与底面间的间距。
[0039]进一步地，所述可调面的表面设置有阵列式薄膜压力传感器。
[0040]进一步地，所述试模器还包括用于向数据处理终端反馈其尺寸的反馈模块。
[0041]本专利技术相比于现有技术具有的有益效果是：在手术前根据患者的脊柱信息对患者将要使用的试模器尺寸进行预测，减少手术时选择试模器尺寸时的时间；在根据大数据信息进行尺寸预测的同时增加反馈学习，使得预测模型更加精确，同时还可以实现受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脊柱智能规划试模方法，其特征在于，包括：步骤A、术前预测：根据患者的脊柱信息及预测模型预测患者将要使用的试模器的尺寸；步骤B、术中调整：将试模器的尺寸调整为步骤A预测的尺寸后植入脊柱，若试模器尺寸不合适则重新调整试模器的尺寸；步骤C、结果反馈：向预测模型反馈试模器的最终尺寸及对应的患者脊柱信息以供预测模型学习。2.根据权利要求1所述的一种脊柱智能规划试模方法，其特征在于，所述脊柱信息为患者的椎骨影像学信息。3.根据权利要求2所述的一种脊柱智能规划试模方法，其特征在于，获取椎骨影像学信息的步骤为：步骤A11、对原始椎骨图像进行去噪；步骤A12、对去噪后的椎骨图像进行增强；步骤A13、对增强后的椎骨图像进行分割，分割出只含椎骨块的图像。4.根据权利要求3所述的一种脊柱智能规划试模方法，其特征在于，所述步骤A11具体为采用各向异性滤波算法进行去噪；所述步骤A12具体为采用线性变换进行图像增强；所述步骤A13具体为采用U
‑
Net神经网络模型进行图像分割。5.根据权利要求4所述的一种脊柱智能规划试模方法，其特征在于，所述步骤A11去噪时采用的计算公式为：其中I为图像，t为迭代次数，ω为平滑参数，分别表示在上下左右方向上对当前像素求偏导，cN，cS，cE，cW为上下左右四个方向上的扩散系数，x表示当前像素的横坐标，y表示当前像素的纵坐标；步骤A12采用线性变换的公式为其中f(x，y)为原始的椎骨图像，图像的原始灰度范围是[a，b]，线性变换后的图像灰度为[c，d]。6.根据权利要求2～5任意一项所述的一种脊柱智能规划试模方法，其特征在于，所述预测模型进行试模器尺寸预测的具体步骤为：步骤B11、将未损坏的椎骨图像输入重构神经网络模型进行模型训练；步骤B12、将待预测的椎骨图像输入训练后的重构神经网络模型获取重构后的椎骨图像；步骤B13、定位的椎骨位置获取相应椎骨处的系列参数；步骤B14、根据系列参数选择试模器的尺寸。7.根据权利要求6所述的一种脊柱智能规划试模方法，其特征在于，所述系列参数包括：椎间隙高度、椎间隙活动度、节段局部曲度、椎间隙前后径、椎间隙左右径、椎骨高度、椎骨宽度、椎骨前后径及椎骨曲度。8.根据权利要求6所述的一种脊柱智能规划试模方法，其特征在于，所述步骤C具体为：比较预测的尺寸与试模器最终尺寸间的差距，若差距大于预设值则再次进行模型训练，直
至预测的尺寸与试模器最终尺寸间的差距小于等于预设值。9.根据权利要求2所述的一种脊柱智能规划试模方法，其特征在于，所述脊柱信息还包括患者的临床指标信息，所述临床指标信息至...

【专利技术属性】
技术研发人员：马立泰，甘芳吉，杨毅，汪俊，李平，
申请(专利权)人：成都泽康智骨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：