一种骨结构螺钉通道自动规划方法、系统、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种骨结构螺钉通道自动规划方法、系统、电子设备及存储介质，该方法通过提取单脊椎骨结构的细分子结构的形态学特征，并根据所述形态学特征，确定螺钉通道预期需要经过的细分子结构，并根据病症类型，自动生成螺钉通道的默认规划路径，相比现有技术中人工进行螺钉通道规划，实现了螺钉通道的自动化规划，降低了对术者经验和主观判断的依赖，规划质量和规划效率可以得到有效保障，可以实现快速、可靠和稳定的初始规划，最终提高手术效率。最终提高手术效率。最终提高手术效率。

【技术实现步骤摘要】
一种骨结构螺钉通道自动规划方法、系统、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及人工智能
，具体涉及一种骨结构螺钉通道自动规划方法、系统、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，在椎体中置入螺钉是很多脊椎手术中的关键的步骤。外科医生通常在腰椎和尾椎的椎弓根内先插入导丝确定通道，然后在拓宽的通道中置入螺钉。但是，脊椎周围遍布很多重要的神经和器官，脊椎手术有精度要求高和容错率小等特点。手术中，外科手术医生对脊椎结构的了解至关重要，一旦螺钉置入不当可能会造成严重的神经血管损伤，也会导致固定早期失败或假关节形成。
[0003]目前，基于图像引导的立体定向导航机器人在骨科、神经外科和牙科等外科亚专业得到快速发展，并逐步临床推广。在骨科领域，此类导航机器人主要用于骨组织或骨性通道的辅助定位定向操作，包括钻削、磨削和切削等关键步骤。对于依赖术中影像引导的脊柱外科导航机器人，精准和高效的手术规划是其关键步骤，但目前的手术规划通常由医生徒手操作，过程繁琐费时，多依赖于术者经验和主观判断，规划质量和规划效率无法得到有效保障。因此，对于自动规划的研发需求是紧迫的。
[0004]为了便于理解本专利技术提供的技术方案，现对现有技术中的几个医疗技术术语解释说明如下：
[0005]1、椎弓根螺钉技术：椎弓根是脊椎上最为坚固的部分，是对脊椎进行操作和制动的有效作用点。椎弓根螺钉技术是将螺钉经椎弓根拧入椎体，椎弓根螺钉结合植骨融合逐渐成为相关疾病的治疗金标准。
[0006]2、皮质骨通道螺钉技术：在伴有骨质疏松的患者中，其固定强度减弱，术后螺钉松动、拔钉的风险较高。通过改变置钉通道使螺钉最大限度与通道皮质骨接触，以提高螺钉的固定强度，这种新的置钉方式被称为皮质骨通道螺钉技术。皮质骨通道螺钉技术在腰椎滑脱、腰椎退变性等疾病中的应用，取得了满意的治疗效果。
[0007]3、椎板关节突螺钉技术：经椎板关节突螺钉主要用于腰椎退变性疾病，通过关节突关节融合增加脊柱抗旋转、抗剪力和抗张力或抗后柱分离作用，可达到生物力学的要求，相比椎弓根螺钉更加微创。经椎板关节突螺钉进钉位置应在上位椎体棘突与椎板结合点的中下1/3处，经过对侧椎板、关节突关节中央至上关节突外侧缘。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种骨结构螺钉通道自动规划方法、系统、电子设备及存储介质，以解决相关技术中人工进行螺钉通道规划，规划质量和规划效率无法得到有效保障的技术问题。
[0009]为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供了一种骨结构螺钉通道自动规划方法，所述骨结构包括多个单脊椎骨结构，每个单脊椎骨结构包括多个子结构，所述方法包括：
[0011]对任一单脊椎骨结构，提取该单脊椎骨结构的细分子结构的形态学特征，并根据所述形态学特征，确定螺钉通道预期需要经过的细分子结构；
[0012]将螺钉通道入点区域所在的细分子结构确定为螺钉通道入点子结构；
[0013]将螺钉通道止点区域所在的细分子结构确定为螺钉通道止点子结构；
[0014]将除螺钉通道入点子结构、螺钉通道止点子结构之外，螺钉通道预期需要经过的其他细分子结构确定为螺钉通道中点子结构；
[0015]根据病症类型，确定所述螺钉通道入点子结构的中轴或所述螺钉通道中点子结构的中轴，所在的直线为螺钉通道的默认规划路径；所述默认规划路径的起点为所述中轴的延长线与所述螺钉通道入点子结构的交点，止点为所述中轴的延长线与所述螺钉通道止点子结构的交点。
[0016]优选地，所述方法，还包括：
[0017]提取所述螺钉通道入点区域表面的曲面网格，并将所述默认规划路径与所述曲面网格的交点确定为所述默认规划路径的起点；
[0018]计算所述默认规划路径与曲面网格之间的夹角；
[0019]根据所述夹角，判断所述螺钉通道入点区域是否有骨面打滑风险，若是，调整所述起点，重新生成螺钉通道路径，并将重新生成的螺钉通道路径，确定为所述默认规划路径；否则，保持当前的默认规划路径。
[0020]优选地，所述方法，还包括：
[0021]根据所述形态学特征，确定螺钉通道预期需要规避的细分子结构，并提取所述需要规避的细分子结构的3D边缘点；
[0022]判断所述默认规划路径是否与所述3D边缘点相交，若是，调整所述默认规划路径的起点，重新生成螺钉通道路径，并将重新生成的螺钉通道路径，确定为所述默认规划路径；否则，保持当前的默认规划路径。
[0023]优选地，所述方法，还包括：
[0024]根据所述形态学特征，提取所述螺钉通道止点子结构的3D边缘点；
[0025]根据所述3D边缘点，判断所述默认规划路径是否抵达所述螺钉通道止点区域，若是，保持当前的默认规划路径；否则，调整所述默认规划路径的起点，重新生成螺钉通道路径，并将重新生成的螺钉通道路径，确定为所述默认规划路径。
[0026]优选地，所述调整所述默认规划路径的起点，重新生成螺钉通道路径，具体为：
[0027]将当前的默认规划路径平移到经过调整后的起点位置处，将平移后的路径确定为重新生成的螺钉通道路径。
[0028]优选地，所述方法，还包括：
[0029]计算螺钉通道预期需要经过的每个细分子结构的厚度；
[0030]计算所述默认规划路径的长度；
[0031]根据所述厚度的最小值及所述默认规划路径的长度，确定螺钉的尺寸。
[0032]优选地，所述方法，还包括：
[0033]若所述单脊椎骨结构为腰椎，且，所述螺钉通道为椎弓根螺钉通道，所述螺钉通道
的入点区域为椎弓根入点区域后方表面，所述螺钉通道止点区域为椎体前方靠近皮质处或皮质处；所述中轴为椎弓根的中轴；
[0034]若所述单脊椎骨结构为腰椎，且，所述螺钉通道为皮质骨螺钉通道，所述螺钉通道入点区域为椎板峡部入点区后方表面域，所述螺钉通道止点区域为椎体侧方皮质；所中轴为椎弓根区域质心连线；
[0035]若所述单脊椎骨结构为腰椎，且，所述螺钉通道为椎板螺钉通道，所述螺钉通道入点区域为对侧椎板背侧表面，所述螺钉通道止点区域为椎弓根外侧方皮质区域表面；所述中轴为椎板中轴；
[0036]若所述单脊椎骨结构为腰椎，且，所述螺钉通道为经椎板关节突螺钉通道，所述螺钉通道入点区域为对侧椎板背侧表面，所述螺钉通道止点区域为椎弓根外侧方皮质区域表面；所述中轴为上下关节突质心连线；
[0037]若所述单脊椎骨结构为腰椎，且，所述螺钉通道为经关节突螺钉，所述螺钉通道入点区域为下关节突表面中央或同侧关节突靠近下关节突处，所述螺钉通道止点区域为椎弓根外侧方皮质区域表面；所述中轴为上下关节突质心连线。
[0038]根据本专利技术的第二方面，提供了一种骨结构螺钉通道自动规划系统，所述骨结构包括多个单脊椎骨结构，每个单脊椎骨结构包括多个细分子结构，所述系统包括：
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种骨结构螺钉通道自动规划方法，其特征在于，所述骨结构包括多个单脊椎骨结构，每个单脊椎骨结构包括多个细分子结构，所述方法包括：对任一单脊椎骨结构，提取该单脊椎骨结构的细分子结构的形态学特征，并根据所述形态学特征，确定螺钉通道预期需要经过的细分子结构；将螺钉通道入点区域所在的细分子结构确定为螺钉通道入点子结构；将螺钉通道止点区域所在的细分子结构确定为螺钉通道止点子结构；将除螺钉通道入点子结构、螺钉通道止点子结构之外，螺钉通道预期需要经过的其他细分子结构确定为螺钉通道中点子结构；根据病症类型，确定所述螺钉通道入点子结构的中轴或所述螺钉通道中点子结构的中轴，所在的直线为螺钉通道的默认规划路径；所述默认规划路径的起点为所述中轴的延长线与所述螺钉通道入点子结构的交点，止点为所述中轴的延长线与所述螺钉通道止点子结构的交点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：提取所述螺钉通道入点区域表面的曲面网格，并将所述默认规划路径与所述曲面网格的交点确定为所述默认规划路径的起点；计算所述默认规划路径与曲面网格之间的夹角；根据所述夹角，判断所述螺钉通道入点区域是否有骨面打滑风险，若是，调整所述起点，重新生成螺钉通道路径，并将重新生成的螺钉通道路径，确定为所述默认规划路径；否则，保持当前的默认规划路径。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述形态学特征，确定螺钉通道预期需要规避的细分子结构，并提取所述需要规避的细分子结构的3D边缘点；判断所述默认规划路径是否与所述3D边缘点相交，若是，调整所述默认规划路径的起点，重新生成螺钉通道路径，并将重新生成的螺钉通道路径，确定为所述默认规划路径；否则，保持当前的默认规划路径。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述形态学特征，提取所述螺钉通道止点子结构的3D边缘点；根据所述3D边缘点，判断所述默认规划路径是否抵达所述螺钉通道止点区域，若是，保持当前的默认规划路径；否则，调整所述默认规划路径的起点，重新生成螺钉通道路径，并将重新生成的螺钉通道路径，确定为所述默认规划路径。5.根据权利要求2～4任一项所述的方法，其特征在于，所述调整所述默认规划路径的起点，重新生成螺钉通道路径，具体为：将当前的默认规划路径平移到经过调整后的起点位置处，将平移后的路径确定为重新生成的螺钉通道路径。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：计算螺钉通道预期需要经过的每个细分子结构的厚度；计算所述默认规划路径的长度；根据所述厚度的最小值及所述默认规划...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，赵永强，刘铁昌，王艳华，
申请(专利权)人：北京天智航医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：