骨科外固定模拟矫形分析仪制造技术

一种骨科外固定模拟矫形分析仪，其中央处理器的一个Ｉ／Ｏ电路接口与用于将采集的患病部位模拟信号转变为数字信号的采集卡连接；中央处理器的一个Ｉ／Ｏ电路接口与一个将患者信息、诊治医师信息和模拟矫形数据打印机连接；中央处理器的一个Ｉ／Ｏ电路接口与一个将患者信息、诊治医师信息和模拟矫形数据的显示屏连接；中央处理器的一个Ｉ／Ｏ电路接口与用于随时查询、读取所存信息的存储单元连接。其能实现对矫形外科手术的术前模拟诊断、术后模拟评价的功能，可做为外科医师手术方案选择和术后调整方案的参考，给外科医师大量的术前术后信息，能明显降低手术风险，提高手术成功率，适用于骨科肢体外固定矫形的辅助参考。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种模拟分析仪器，特别是一种用于肢体外科矫形的计算机模拟 分析仪器。
技术介绍
随着骨外固定技术的不断发展和器械的完善，应用骨外固定器对截骨端进行固定 和调控，已成为现代骨科领域的一项新技术。近些年来，经过很多专家的刻苦研究，我国的 骨外固定技术在某些方面已处于国际领先水平。然而，由于患者畸形的情况存在明显的个 体差异性，截骨点的选取、矫形方案的选择，以及手术的操作，以致手术的成功与否，在很大 程度上取决于外科医师的临床经验，为给外科医师提供大量的术前术后信息，对骨科肢体 外固定矫形提供辅助参考，急需一种模拟分析仪器。
技术实现思路
为了满足临床外科医师的手术需求，本技术提供一种骨科外固定模拟矫形分 析仪，其操作简单，仅需提供患者矫形部位正位和侧位的X光片输入到本系统，就能丰富而 精确地术前诊断信息、可进行手术模拟和术后调整模拟等功能，能为外科医师提供大量的 术前、术后信息，可作为外科矫形的术前模拟系统和术后评价系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种骨科外固定模拟矫形分析仪，包括患病部位信息采集设备、中央处理器和输 出设备，其特征在于中央处理器包括一个可对病骨进行模拟矫形数据处理的算术逻辑单元、累加器和 通用寄存器组、程序计数器、时序和控制逻辑部件、数据与地址锁存器、缓冲器、I/O接口电 路和内部总线；中央处理器的一个I/O电路接口与用于将采集的患病部位模拟信号转变为 数字信号的采集卡连接；中央处理器的一个I/O电路接口与一个将患者信息、诊治医师信 息和模拟矫形数据打印出来的打印机连接；中央处理器的一个I/O电路接口与一个将患者 信息、诊治医师信息和模拟矫形数据显示出来的显示屏连接；中央处理器的一个I/O电路 接口与用于随时查询、读取所存信息的存储单元连接；存储单元中包括下列模块图片输入模块；用于测量患病部位相关角度和长度的 测量模块；可勾画进行手术模拟的骨头外部轮廓线的骨外形勾画模块；可依据正位片和侧 位片记载的外形轮廓信息得到骨三维信息的三维骨模型生成模块；可将绘制好的三维器械 模型导入到本系统的三维器械导入模块；可对三维骨模型生成模块和三维器械导入模块进 行前后、左右、上下平移和绕前后、左右、上下三根坐标轴旋转的三维模拟分析模块；矫形数 据模拟处理模块；可连续和单帧播放矫形模拟过程的动画生成模块；与模拟矫形信息相关 的数据库模块。所述患病部位信息采集设备包括可输入患者患病部位正位X光片和侧位X光片的 X光片扫描仪、CT透视仪、螺旋CT仪和核磁共振仪。所述图片输入模块是可同时在一个视窗内加载两幅图片，对输入的图片可以替换；图片的下方显示患病部位和位置信息，滚动鼠标滚轮可对图片进行缩放操作的模块。所述测量模块的测量数据包括患病部位正位和侧位的关节走行方向角、骨长骨宽 的信息。所述骨外形勾勒模块是通过勾勒患病骨头正位和侧位的外形轮廓线获取骨头正 位和侧位轮廓信息的模块。所述三维骨模型生成模块是采用断层层叠重建的方法根据骨头正位和侧位的轮 廓数据生成骨立体模型的模块。所述三维器械导入模块是采用CAD或3DMax三维建模软件建立的模型。所述三维模拟分析模块是可在三维视窗环境中对生成的模型和导入的器械进行 上下、左右、前后移动操作和绕上下、左右、前后3根坐标轴旋转操作、对模型进行缩放操 作、以及确定模型的正视图面和左视图面操作的模块。所述矫形数据模拟处理模块是可以定义关节走行方向线、骨头的机械轴、骨头或 骨段的解剖轴；可以确定患病骨头的畸形点，可以模拟开放楔形截骨、中性楔形截骨、闭合 楔形截骨、圆形截骨等4种截骨手术方式，可以将器械固定在骨头上，模拟矫形的过程，并 能得出外固定器6根连杆的初始长度和矫形结束后的长度，并能按照设定的矫形时间得出 外固定器6根连杆每天的变化长度的模块。所述与模拟矫形信息相关的数据库模块是记载患者病历号、患者姓名、性别、年 龄、患病部位、术前诊断信息、模拟矫形数据、会诊医师姓名、会诊日期和会诊医院信息的模 块。本技术的有益效果如下本技术是为了弥补国际、国内外科矫形市场在外科矫形模拟方面的不足，实 现计算机自动模拟矫形手术的目的。设计开发的骨科外固定模拟矫形分析仪，通过术前诊 断可以给外科矫形医师提供初步的患者病况信息，术前模拟矫形，能够为矫形医师选择矫 形方法和矫形器具提供参考，能极大地增加矫形手术的成功率，减少患者的病痛。术后的矫 形模拟重现手术结束后患者的矫形位置、器具安装等真实情况，既可以预测矫形结果、也可 以实时对矫形进行微调，提高矫形效果，甚而可以评价最终的矫形效果。能广泛用于各类外 科矫形手术。本技术是在WindowsXPProfessional操作系统和VisualStudio2005开发平 台上采用C++语言开发完成的，具有功能扩展性、可移植性和代码健壮性好等优点，系统占 用计算机的资源少，对计算机的性能要求低，安装简便，具有普遍使用性。本技术可以 以正位和侧位两张X光片为输入信息、也可以螺旋CT的扫描数据为输入信息，或是以其他 三维模型生成软件建立的模型为输入信息，输入方式多样化，可以满足不同层次外科矫形 医院的需求。对于矫形外科手术，确定最佳的截骨点和截骨方式，对矫形的效果起着决定性 的作用。本系统依照矫形外科原则，通过测量骨段的解剖轴确定截骨位置，并自动计算出截 断后骨的最佳旋转中心，以矫形是否能恢复骨段的生理承重线为标准评判矫形的效果。本 系统的界面极具人性化，需要输入的信息量很少，操作简单方便，对电脑操作不太熟悉的使 用者也能很快掌握本系统的操作过程。本系统的大部分操作在三维视窗中完成，操作效果 以三维显示，符合人体的视觉思维，其操作效果能一眼识别，使用者可以通过观察三维模型感性的判别操作的结果是好是坏，符合临床医师的思维习惯。本系统基本上涵盖了所有的 截骨类型，最大程度上与真实矫形情况相吻合。所添加的器械选择性大，直径、位置都可以 随意变换，可真实模拟手术情况。矫形结果可以动画形式重复播放，如对矫形结果不太满 意，可以随时调整器具的位置和方向，并可即时观看矫形过程和矫形结果。所有数据都可以 保存在数据库中，以便以后的随时调用和查看。矫形数据以及患者信息、诊治医师信息可以 文字、图形的方式打印输出，既能作为病历保存，也可作为手术时的参考，更可以作为患者 的预期结果，向患者展示整个矫形的过程和结果，提高患者治愈病患的信心，增强患者与医 师的配合。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术的详细结构示意图。图3是存储单元的组成架构示意图。图4是数据库模块存储内容的示意图。图5是本技术操作程序示意图。图6是输入基本信息的示意图。图7是进行术前诊断的示意图。图8是勾勒额状面和矢状面骨外轮廓线的示意图。图9是生成3D骨膜型的示意图。图10是在正位面上添加解剖轴的示意图。图11是导入外固定器的示意图。图12是模拟矫形结果的示意图。具体实施方式实施例参见图1-5所示，这种骨科外固定模拟矫形分析仪，包括患病部位信息采 集设备、中央处理器和输出设备，中央处理器包括一个可对病骨进行模拟矫形数据处理的 算术逻辑单元、累加器和通用寄存器组、程序计数器、时序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种骨科外固定模拟矫形分析仪，包括患病部位信息采集设备、中央处理器和输出设备，其特征在于：中央处理器包括一个可对病骨进行模拟矫形数据处理的算术逻辑单元、累加器和通用寄存器组、程序计数器、时序和控制逻辑部件、数据与地址锁存器、缓冲器、Ｉ／Ｏ接口电路和内部总线；中央处理器的一个Ｉ／Ｏ电路接口与用于将采集的患病部位模拟信号转变为数字信号的采集卡连接；中央处理器的一个Ｉ／Ｏ电路接口与一个将患者信息、诊治医师信息和模拟矫形数据打印出来的打印机连接；中央处理器的一个Ｉ／Ｏ电路接口与一个将患者信息、诊治医师信息和模拟矫形数据显示出来的显示屏连接；中央处理器的一个Ｉ／Ｏ电路接口与用于随时查询、读取所存信息的存储单元连接；存储单元中包括下列模块：图片输入模块；用于测量患病部位相关角度和长度的测量模块；可勾画进行手术模拟的骨头外部轮廓线的骨外形勾画模块；可依据正位片和侧位片记载的外形轮廓信息得到骨三维信息的三维骨模型生成模块；可将绘制好的三维器械模型导入到本系统的三维器械导入模块；可对三维骨模型生成模块和三维器械导入模块进行前后、左右、上下平移和绕前后、左右、上下三根坐标轴旋转的三维模拟分析模块；矫形数据模拟处理模块；可连续和单帧播放矫形模拟过程的动画生成模块；与模拟矫形信息相关的数据库模块。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏和桃，唐佩福，王坤正，李刚，夏洪菁，
申请(专利权)人：北京骨外固定技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]