【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医学图像处理，尤其涉及一种全膝关节置换规划方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
1、传统tka手术(全膝关节置换术)采用截骨板进行模块截骨，主要参考患者术前的影像学x线片以及术中骨性标志的测量结果，由医生手动进行截骨板的放置操作，此类方法主要依靠手术医生的技术与经验，对间隙平衡和假体位置的安装等指标完全凭借主观感觉进行评估；且由于截骨板型号固定，一旦放置完成截骨量无法进行调整，易导致截骨量不当造成的间隙不平衡，具有较低的可重复性。
2、现如今，部分医院会采用骨科手术机器人以协助医生在手术中精确定位，但是，骨科手术机器人的执行是基于预定轨迹，而预定轨迹是基于术前影像的规划，因此，正确的术前规划才是一台手术成功的基石；术前规划依赖于规划者对于术前影像的全面把控，以及对于手术要求、手术禁忌的的了解，即术前规划同样依赖于规划者丰富的临床经验。
3、术前规划会根据患者的图像提前制定，术前规划数据一般包括：患者术区的骨骼模型，用于建立术区坐标系的骨性标记点，用于配准的标记点以及假体规划；每一个步骤都需要具有一定医学背景的人来完成；尤其对于需要手术区域已经严重病变的患者而言，不管是骨骼模型的确定，还是骨性标记点的识别，都和标准骨骼模型不一致，需要丰富的经验；假体规划指的是术前根据骨骼模型和骨性标记点，预设假体的放置位置，规划者会根据由骨性标记点建立的术区坐标系和假体坐标系，合并考虑患者术前状况和预期的术后效果，选择合适的假体型号和放置的位姿，考虑力线的同时会根据假体和骨骼模型相对位置分布确认假体放置合适
4、以上所述的术前规划过程存在几个弊端：一是术前规划对于规划者的要求比较高，这不符合骨科手术机器人成为医生助手的愿景；二是配准点选取区域的随机性可能会影响规划结果；三是病变术区会影响放置假体和骨骼模型匹配程度的判断；即现有的术前规划过程存在费事费力、规划效果不佳的问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种全膝关节置换规划方法、装置、设备及存储介质，可实现全膝关节置换的自动、精确规划，提高了规划效率，降低了规划成本。
2、本专利技术第一方面提供了一种全膝关节置换规划方法，包括：获取历史规划数据，所述历史规划数据包括多个图像扫描数据以及与图像扫描数据对应的骨骼分割结果、特征点信息、配准点信息和假体信息；对骨骼分割结果进行标签处理，得到骨骼分割数据；对特征点信息和配准点信息进行球状结构分割处理，得到点分割数据；对假体信息进行掩码处理，得到假体分割数据；分别将骨骼分割数据、点分割数据和假体分割数据输入至基于unet网络构建的模型中进行训练，得到置换规划模型；获取待置换信息，对待置换信息进行区域识别处理，得到区域识别信息；将区域识别信息输入至所训练的置换规划模型中，得到置换规划结果。
3、可选的，在本专利技术第一方面的第一种实施方式中，所述对骨骼分割结果进行标签处理，得到骨骼分割数据，具体包括：所述骨骼分割结果为三角面片格式的polydata，采用vtk自带的函数对三角片进行格式处理，得到像素图像；在像素图像中增加骨骼标签和骨赘标签，得到标签后图像；整合多张标签后图像得到骨骼分割数据。
4、可选的，在本专利技术第一方面的第二种实施方式中，所述特征点信息和所述配准点信息包括多个坐标值；所述对特征点信息和配准点信息进行球状结构分割处理，得到点分割数据，具体包括：获取预设的小球半径；选取任一坐标值，以所选取的坐标值为球心创建空白图像，所述空白图像的尺寸与图像扫描数据的尺寸一致；基于所选取的坐标值和所获取的小球半径计算小球的框的边界，并根据所计算的边界和预设的边界阈值的比较结果确认图像边界值；整合多个图像边界值得到点分割数据。
5、可选的，在本专利技术第一方面的第三种实施方式中，所述假体信息包括假体厂商、假体型号、假体大小和假体规划数据；所述对假体信息进行掩码处理，得到假体分割数据，具体包括：根据假体厂商和假体型号获取假体标准模型，并根据假体大小对假体标准模型进行缩放处理，得到缩放模型；获取与图像扫描数据对应的图像坐标系，根据预设的变换关系将缩放模型变换至图像坐标系内，并在图像扫描数据上进行掩码以得到假体分割信息；根据假体厂商和假体型号对多个假体分割信息进行分类，整合同一类型的假体分割信息作为假体分割数据，得到多类假体分割数据。
6、可选的，在本专利技术第一方面的第四种实施方式中，所述分别将骨骼分割数据、点分割数据和假体分割数据输入至基于unet网络构建的模型中进行训练，得到置换规划模型，具体包括：选取任一类型的假体分割数据，将所选择的假体分割数据、骨骼分割数据和点分割数据输入至基于unet网络构建的模型中进行训练，得到与所选择类型对应的置换规划模型；重复上述步骤，直至所有类型的假体分割数据均输入至基于unet网络构建的模型中进行训练，得到多个与类型对应的置换规划模型。
7、可选的，在本专利技术第一方面的第五种实施方式中，所述获取待置换信息，对待置换信息进行区域识别处理，得到区域识别信息，具体包括：获取待置换信息，所述待置换信息包括三张图像；基于图像存储通用协议dicom确认图像类型，所述图像类型包括膝关节图像、踝关节图像和髋关节图像；分别对三张图像进行低通滤波处理和阈值分割处理，得到三张二值图；选择二值图中体积最大的连通域，并获取所选择的连通域的边界坐标；采用预设的扩充参数对所获取的边界坐标进行扩充处理，并根据预设的边界阈值确认切割坐标；采用与二值图对应的切割坐标分别对三张二值图进行切割，得到区域识别信息。
8、可选的，在本专利技术第一方面的第六种实施方式中，所述待置换信息包括选择假体信息，所述将区域识别信息输入至所训练的置换规划模型中，得到置换规划结果，具体包括：所述选择假体信息包括选择假体厂商和选择假体类型，根据选择假体信息匹配置换规划模型并获取假体标准模型；将区域识别信息输入至所匹配的置换规划模型中，得到特征点推理结果、配准点推理结果和假体分割结果；采用simpleitk中的连通域分析接口分别对特征点推理结果和配准点推理结果进行处理，得到特征点坐标值和推理点坐标值；采用cpd配准算法、基于假体标准模型对假体分割结果进行配准处理，得到假体位姿；整合特征点坐标值、推理点坐标值和假体位姿得到置换规划结果。
9、本专利技术第二方面提供了一种全膝关节置换规划装置，包括：获取模块，用于获取历史规划数据，所述历史规划数据包括多个图像扫描数据以及与图像扫描数据对应的骨骼分割结果、特征点信息、配准点信息和假体信息；第一处理模块，用于对骨骼分割结果进行标签处理，得到骨骼分割数据；第二处理模块，用于对特征点信息和配准点信息进行球状结构分割处理，得到点分割数据；第三处理模块，用于对假体信息进行掩码处理，得到假体分割数据；训练模块，用于分别将骨骼分割数据、点分割数据和假体分割数据输入至基于unet网络构建的模型中进行训练，得到置换规划模型；识别模块，用于获取待置换本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，所述对骨骼分割结果进行标签处理，得到骨骼分割数据，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，所述特征点信息和所述配准点信息包括多个坐标值；所述对特征点信息和配准点信息进行球状结构分割处理，得到点分割数据，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，所述假体信息包括假体厂商、假体型号、假体大小和假体规划数据；所述对假体信息进行掩码处理，得到假体分割数据，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，所述分别将骨骼分割数据、点分割数据和假体分割数据输入至基于unet网络构建的模型中进行训练，得到置换规划模型，具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，所述获取待置换信息，对待置换信息进行区域识别处理，得到区域识别信息，具体包括：
7.根据权利要求1所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征
8.一种全膝关节置换规划装置，其特征在于，包括：
9.一种全膝关节置换规划设备，其特征在于，所述全膝关节置换规划设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述全膝关节置换规划方法的各个步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，所述对骨骼分割结果进行标签处理，得到骨骼分割数据，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，所述特征点信息和所述配准点信息包括多个坐标值；所述对特征点信息和配准点信息进行球状结构分割处理，得到点分割数据，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，所述假体信息包括假体厂商、假体型号、假体大小和假体规划数据；所述对假体信息进行掩码处理，得到假体分割数据，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种全膝关节置换规划方法，其特征在于，所述分别将骨骼分割数据、点分割数据和假体分割数据输入至基于unet网络构建的模型中进行训练，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘铁昌，姜丽丽，朱程，王君良，
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：
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