[發明專利]一種基于圓柱擬合的下肢脛骨機械軸線確定方法

在審

• 申請號: 201910056528.3
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109512513A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 張曉峰
• 申請（專利權）人: 北京和華瑞博科技有限公司
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;A61B90/00;G06T17/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開一種基于圓柱擬合的下肢脛骨機械軸線確定方法，包括獲取脛骨三維圖像；將脛骨三維圖像擬合，獲得擬合圓柱體；獲取擬合圓柱體的中心線；獲取脛骨上端隆突點；將擬合圓柱體的中心線平移，使其通過脛骨上端隆突點，得到下肢脛骨機械軸線。本申請通過獲取三維CT斷層數據，擬合出與脛骨髓腔最相似的圓柱體，進而獲得圓柱體的中心線，即與脛骨的機械軸平行的直線，再通過將該中心線平移，即可獲得脛骨機械軸線所在的位置，使得無需獲得踝關節中心的情況下，得到脛骨機械軸線，避免了人為確定踝關節中心造成的定位偏差、導致定位精度低的問題，通過對圖像的識別算法，自動推算出脛骨髓腔的三維模型，使得精度更高、定位更加可靠。

技術領域

本申請涉及醫療技術領域，尤其涉及一種基于圓柱擬合的下肢脛骨機械軸線確定方法。

背景技術

人工全膝關節置換術(Total Knee Arthroplasty，以下簡稱TKA)是一種治療膝關節疾病的技術，能非常有效地根除重度膝關節病痛，極大地提高病人的生活質量。人工關節置換手術的主要影響因素包括三維立體空間上的準確截骨、韌帶等軟組織的平衡及穩定、假體安放的位置和角度，而全膝關節置換術對這些因素的要求尤其嚴格。傳統手術通過機械導向裝置進行髓內、外定位后截骨，手術者憑肉眼、手感和經驗來判斷截骨、假體位置和軟組織的平衡情況，許多主觀因素直接影響手術的精確性，甚至導致手術的失敗。

隨著數字骨科的應用，醫生可以利用CT三維重建出的三維骨骼進行下肢力線的畫測，該方法的優勢是可以在三維的空間中對下肢的力線進行顯示。例如，在尋找膝關節中心時，可以直接在脛骨隆突的解剖特征位置進行尋找；然而，與膝關節不同的是，由于踝關節的中心在空間中是一個“懸空”的點，其周圍并無骨骼特征點，因此，不能直接將踝關節的中心位置找出，通常手術醫師僅能憑借經驗在大致位置尋找踝關節的中心，或者通過內外踝的連線等方式推算出踝關節中心。但是這些方法的本質問題在于，采用手動方式在一些不是很確切的解剖標志進行取點，這樣的方式將導致推導的軸線位置極不穩定，可重復性較差，在骨科導航設備中可能影響到系統的精度。

發明內容

本申請提供一種基于圓柱擬合的下肢脛骨機械軸線確定方法，以解決現有技術中下肢脛骨機械軸線確定精度低、從而導致下肢生物力線確定精度差的問題。

本申請提供了一種基于圓柱擬合的下肢脛骨機械軸線確定方法，包括獲取脛骨三維圖像；

將脛骨三維圖像擬合，獲得擬合圓柱體；

獲取擬合圓柱體的中心線；

獲取脛骨上端隆突點；

將擬合圓柱體的中心線平移，使其通過所述脛骨上端隆突點，得到下肢脛骨機械軸線。

可選的，所述獲取脛骨三維圖像包括：

設置CT序列；

將CT序列中每個點獲取CT二維切片；

根據CT序列將所有CT二維切片排列；

重建三維圖像。

可選的，所述重建三維圖像包括：

新建空白mask文件；

勾畫脛骨髓腔輪廓；

獲取脛骨髓腔的三維模型。

可選的，所述獲取脛骨髓腔的三維模型采用移動立方體算法。

可選的，所述移動立方體算法包括：

將點云數據轉換為體素網格數據；

使用線性插值對每個體素抽取等值面；

對等值面進行網格三角化。

可選的，所述將脛骨三維圖像擬合采用圓柱體擬合算法。