[發明專利]一種輔助人工進行骨科植入物三維模型空間定位的方法

在審

• 申請號: 202011299815.6
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112370160A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 王碩;劉健;趙曉萌
• 申請（專利權）人: 上海擎泰仿真科技有限公司
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及計算機輔助醫療技術領域，具體為一種基于計算機軟件輔助人工進行骨科植入物三維空間定位的方法。本發明包括以下步驟：S1、獲得骨骼和植入物的三維模型；S2、在三維骨骼模型上標記出必要的幾何特征；S3、在三維植入物模型上標記出必要的幾何特征；S4、將S2和S3所標記的幾何特征分別賦予吸引特性或者排斥特性；S5、給所有特性賦予閾值并計算出各特性空間作用域；S6、利用植入物和骨骼幾何特征之間的吸引和排斥特性以及空間作用域，在拖動并調節兩者間空間位置關系時動態計算兩者間各幾何特征的最短空間距離；S7、在停止拖動植入物并初步確定位置后，根據規則進行吸引或排斥操作，從而確定植入物精確放置位置。

技術領域

本發明涉及計算機輔助醫療技術領域，更具體地說，涉及一種輔助人工進行骨科植入物三維模型空間定位的方法。

背景技術

骨骼的傷病是人體常見疾病。骨科的傷病治療包括創傷治療和疾病治療，這兩類治療都牽涉到釘類（髓內釘，空心釘，椎弓根螺釘，交鎖釘等）和鋼板類植入物的放置或者假體置換。

為了提供手術精確度，減少手術風險，醫生需要針對患者進行X光拍照和CT三維掃描，以便清楚了解三維人體信息。每一例骨科治療案例中，患者的具體的狀況差異較大，這些狀況包括受傷情況，疾病情況，基礎體質，經濟條件，器械選擇以及年齡和性別。這些具體狀況對于每個患者差異很大，因此骨科治療通常不存在一般意義上適用所有患者的唯一最佳治療方案，只存在針對不同患者具體狀況的個體最優治療方案。

吸引與排斥是自然界常見的對立關系。骨科植入物的合理位置與不良位置也是一種對立關系。本發明將此兩種對立關系進行了具體的關聯并提供了系統的判別和計算方法。本發明的植入物三維空間輔助定位能夠協助醫生術前準確快速確定植入物與骨骼空間位置關系，減少手術時間和風險，提高手術質量。

一般而言，多數治療大夫在醫學圖形圖像處理技術上并非專家，他們的主要工作時間用于治療方案確定和具體診療的實施。本發明是使用最符合醫生的物理直覺和人體生理學幾何特征的方式，提供直觀的植入物空間定位方法。本方法也可以用于假體放置和導板配置等其他相關骨科治療。

發明內容

在此本發明是提供一種輔助人工進行骨科植入物三維模型空間定位的方法，其目的是當骨骼三維模型中存在多個潛在合理位置和不良位置時協助醫生更加方便地移動植入物到合理目標位置。

一種輔助人工進行骨科植入物三維模型空間定位的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲得骨骼和待植入該骨骼的植入物的三維模型；

S2、在三維骨骼模型上標記出該骨骼必要的幾何特征；

S3、在三維植入物模型上標記出該植入物必要的幾何特征；

S4、將S2和S3所標記的幾何特征分別賦予吸引特性（對應合理位置）或者排斥特性（對應不良位置）；

S5、給所有特性賦予閾值并計算出各特性空間作用域；

S6、利用植入物幾何特征和骨骼幾何特征之間的吸引和排斥特性以及空間作用域，在拖動并調節植入物和骨骼間空間位置關系時動態計算植入物和骨骼兩兩幾何特征間最短空間距離；

S7、在停止拖動植入物并初步確定植入物放置位置后，根據規則進行吸引操作或排斥操作，確定植入物精確放置位置，從而加快植入物放置過程。

在一實施例中，所述步驟S2中，根據醫學知識標記植入物植入過程中所需要參考的骨骼幾何特征，包括點，空間曲線，或空間曲面。

在一實施例中，所述步驟S3中，根據醫學知識標記植入物植入過程中所需要參考的植入物幾何特征，包括點，空間曲線，或空間曲面。