CN108175516B - 基于三维c型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价方法及系统 - Google Patents
基于三维c型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价方法及系统，方法包括术前模型生成步骤、术后模型生成步骤和效果评价步骤；所述的术后模型生成步骤包括以下子步骤：在手术进行闭合复位后，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧的股骨进行多维成像，并完成步骤S21~S25，生成骨折侧的实际术后模型；所述的效果评价步骤包括以下子步骤：对术前模型生成步骤得到的模拟术后模型和术后模型生成步骤得到的实际术后模型进行比较，对闭合复位效果进行评价。本发明采用手术台上的三维C型臂机对闭合复位前/后的股骨颈骨折侧的股骨和健康侧的股骨进行多维成像，生成模拟术后模型和实际术后模型，来判断手术完成闭合复位后的效果。
Description
技术领域
本发明涉及基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价方法及系统。
背景技术
股骨颈骨折是指由于骨质疏松、髋周肌肉群退变、反应迟钝或遭受严重外伤所致的股骨颈断裂。该部位血运较差，若骨折处理不及时、不适当，都会导致骨折不愈合或并发股骨头缺血性坏死，创伤性关节炎，严重地影响生活。
股骨颈骨折部的形态分为嵌入型和错位型骨折。这两型股骨颈骨折的骨折线可表现为致密线和/或透亮线。致密骨折线表示两骨折端的骨小梁有重叠嵌插，而透亮骨折线则意味着两骨折端有分离。（1）嵌入型股骨颈骨折无明显错位，通常股骨颈可见模糊的致密骨折线，局部骨小梁中断，局部骨皮质出现小的成角或凹陷，股骨干的外旋畸形小明显。此型骨折属较稳定性骨折。由于骨折发生时外力作用的不同，股骨头可发生不同程度的内收、外旋。前倾或后倾的成角畸形。如出现嵌入端成角畸形较明显，或骨折线的斜度较大、骨折端部分有分离，或股骨干外旋明显时，提示骨折不稳定。（2）错位型股骨颈骨折较常见，亦称为内收型股骨颈骨折。两折端出现旋转和错位。股骨头向后倾骨折端向前成角，股骨干外旋向上错位，骨折线分离明显。
在现有技术中，对手术完成闭合复位后的效果评价方法通常是基于患者的实际恢复情况进行评价，属于人为的主观判断，判断的结果并不准确，并没有一种基于实际的数据的评价方法。由于目前在骨科医学领域中，股骨颈闭合复位术中判断骨折复位情况主要基于C型臂机，因此可以采用C型臂机的多维成像的数据进行股骨颈骨折手术临台效果评价方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价方法及系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价方法，包括术前模型生成步骤、术后模型生成步骤和效果评价步骤；所述的术前模型生成步骤包括以下子步骤：
S1：在手术进行闭合复位前，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨进行多维成像；
S2：对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨多维成像图像执行如下操作：
S21：在多维成像的模型上分别寻找两个骨性标志点，所述的两个骨性标志点为大粗隆顶点P1、股骨头中心点P2；
S22：将大粗隆顶点P1和股骨头中心点P2连接，得到A线，并计算A线长度α；
S23：延长A线，在所有的垂直于A线在股骨头上的切面中，找到其中一个a切面，所述的a切面包含股骨头凹点P3，所述的股骨头凹点P3为股骨头上部的小凹处骨性标志点；
S24：将大粗隆顶点P1和股骨头凹点P3进行连接，得到B线；
S25：计算B线在a切面的投影与B线的夹角角度β；
S3：根据步骤S2获得的正常侧的α值α-0/β值β-0、以及创伤侧的α值α-1和β值β-1，计算出骨折侧需要调整正位的实际值，并生成骨折侧的模拟术后模型；
所述的术后模型生成步骤包括以下子步骤：在手术进行闭合复位后，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧的股骨进行多维成像，并完成步骤S21~S25，生成骨折侧的实际术后模型；
所述的效果评价步骤包括以下子步骤：对术前模型生成步骤得到的模拟术后模型和术后模型生成步骤得到的实际术后模型进行比较，对闭合复位效果进行评价。
进一步地，所述的对闭合复位效果进行评价的方式为按比例评价。
进一步地，当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%以内则为手术闭合复位效果优秀；当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%~10%以内则为手术闭合复位效果良好；当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在10%以外则为手术闭合复位效果不符合要求。
进一步地，所述的股骨头中心点P2的寻找方式为：在股骨头中填充球体，当在股骨头外侧与所述球体边界进行重合对比，嵌套面积能达到N%，则为拟合成功，此时将所述球体球心作为股骨头中心点P2。
进一步地，所述的嵌套面积需达到95%。
本发明还提供基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价系统，包括术前模型生成模块、术后模型生成模块和效果评价模块；所述的术前模型生成模块包括：
CT图像采集与多维成像子模块：用于在手术进行闭合复位前，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨进行多维成像；
多维建模图像处理子模块：用于分别对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨多维成像图像执行进行处理，包括：
骨性标志点寻找单元：用于在多维成像的模型上分别寻找两个骨性标志点，所述的两个骨性标志点为大粗隆顶点P1、股骨头中心点P2；
A线长度计算单元：用于将大粗隆顶点P1和股骨头中心点P2连接，得到A线，并计算A线长度α；
a切面寻找单元：用于延长A线，在所有的垂直于A线在股骨头上的切面中，找到其中一个a切面，所述的a切面包含股骨头凹点P3，所述的股骨头凹点P3为股骨头上部的小凹处骨性标志点；
B线获取单元：用于将大粗隆顶点P1和股骨头凹点P3进行连接，得到B线；
夹角角度β计算单元：用于计算B线在a切面的投影与B线的夹角角度β；
正位计算子模块：根据多维建模图像处理子模块获得的正常侧的α值α-0/β值β-0、以及创伤侧的α值α-1和β值β-1，计算出骨折侧需要调整正位的实际值，并生成骨折侧的模拟术后模型；
所述的术后模型生成模块包括：在手术进行闭合复位后，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧的股骨进行多维成像，并完成多维建模图像处理子模块的相应处理，生成骨折侧的实际术后模型；
所述的效果评价模块包括：对术前模型生成模块得到的模拟术后模型和术后模型生成模块得到的实际术后模型进行比较，对闭合复位效果进行评价。
进一步地，所述的对闭合复位效果进行评价的方式为按比例评价。
进一步地，当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%以内则为手术闭合复位效果优秀；当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%~10%以内则为手术闭合复位效果良好；当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在10%以外则为手术闭合复位效果不符合要求。
进一步地，所述的股骨头中心点P2的寻找方式为：在股骨头中填充球体，当在股骨头外侧与所述球体边界进行重合对比，嵌套面积能达到N%，则为拟合成功，此时将所述球体球心作为股骨头中心点P2。
进一步地，所述的嵌套面积需达到95%。
本发明的有益效果是：本发明采用手术台上的三维C型臂机对闭合复位前/后的股骨颈骨折侧的股骨和健康侧的股骨进行多维成像，生成模拟术后模型和实际术后模型，根据两者的用于计算嵌插/分离的长度的A线长度α和用于计算股骨颈旋转的角度β，来判断手术完成闭合复位后的效果；采用基于数据的方式来进行判断，解决现有技术人为的主观判断的结果不准确的问题。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：如图1所示，基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价方法，包括术前模型生成步骤、术后模型生成步骤和效果评价步骤；所述的术前模型生成步骤包括以下子步骤：
S1：在手术进行闭合复位前，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨进行多维成像；
S2：对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨多维成像图像执行如下操作：
S21：在多维成像的模型上分别寻找两个骨性标志点，所述的两个骨性标志点为大粗隆顶点P1、股骨头中心点P2；
其中，由于大粗隆顶点很显而易见，因此其寻找方式不在此进行赘述；而由于股骨头不是一个标准的球形，也难以界定股骨头和股骨颈的界限，因此在本实施例中，股骨头中心点P2采用填充与拟合的方式进行寻找：具体地，在股骨头中填充球体，当在股骨头外侧与所述球体边界进行重合对比，嵌套面积能达到95%，则认为拟合成功，此时将所述球体球心作为股骨头中心点P2。
S22：将大粗隆顶点P1和股骨头中心点P2连接，得到A线，并计算A线长度α；此A线长度α用于计算嵌插/分离的长度；其中正常侧的α值为α-0，创伤侧的α值为α-1；
S23：延长A线，在所有的垂直于A线在股骨头上的切面中，找到其中一个a切面，所述的a切面包含股骨头凹点P3，所述的股骨头凹点P3为股骨头上部的小凹处骨性标志点；
S24：将大粗隆顶点P1和股骨头凹点P3进行连接，得到B线；
S25：计算B线在a切面的投影与B线的夹角角度β；该夹角角度β用于计算股骨颈旋转的角度；其中正常侧的β值为β-0，创伤侧的β值为β-1；
S3：根据步骤S2获得的正常侧的α值α-0/β值β-0、以及创伤侧的α值α-1和β值β-1，计算出骨折侧需要调整正位的实际值，并生成骨折侧的模拟术后模型；
所述的术后模型生成步骤包括以下子步骤：在手术进行闭合复位后，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧的股骨进行多维成像，并完成步骤S21~S25，生成骨折侧的实际术后模型；
所述的效果评价步骤包括以下子步骤：对术前模型生成步骤得到的模拟术后模型和术后模型生成步骤得到的实际术后模型进行比较，对闭合复位效果进行评价。
更优地，在本实施例中，所述的对闭合复位效果进行评价的方式为按比例评价。具体地，
当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%以内则为手术闭合复位效果优秀；
当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%~10%以内则为手术闭合复位效果良好；
当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在10%以外则为手术闭合复位效果不符合要求。
对应地，本发明还提供基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价系统，包括术前模型生成模块、术后模型生成模块和效果评价模块；所述的术前模型生成模块包括：
CT图像采集与多维成像子模块：用于在手术进行闭合复位前，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨进行多维成像；
多维建模图像处理子模块：用于分别对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨多维成像图像执行进行处理，包括：
骨性标志点寻找单元：用于在多维成像的模型上分别寻找两个骨性标志点，所述的两个骨性标志点为大粗隆顶点P1、股骨头中心点P2；
A线长度计算单元：用于将大粗隆顶点P1和股骨头中心点P2连接，得到A线，并计算A线长度α；
a切面寻找单元：用于延长A线，在所有的垂直于A线在股骨头上的切面中，找到其中一个a切面，所述的a切面包含股骨头凹点P3，所述的股骨头凹点P3为股骨头上部的小凹处骨性标志点；
B线获取单元：用于将大粗隆顶点P1和股骨头凹点P3进行连接，得到B线；
夹角角度β计算单元：用于计算B线在a切面的投影与B线的夹角角度β；
正位计算子模块：根据多维建模图像处理子模块获得的正常侧的α值α-0/β值β-0、以及创伤侧的α值α-1和β值β-1，计算出骨折侧需要调整正位的实际值，并生成骨折侧的模拟术后模型；
所述的术后模型生成模块包括：在手术进行闭合复位后，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧的股骨进行多维成像，并完成多维建模图像处理子模块的相应处理，生成骨折侧的实际术后模型；
所述的效果评价模块包括：对术前模型生成模块得到的模拟术后模型和术后模型生成模块得到的实际术后模型进行比较，对闭合复位效果进行评价。
更优地，在本实施例中，所述的对闭合复位效果进行评价的方式为按比例评价。
更优地，在本实施例中，当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%以内则为手术闭合复位效果优秀；当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%~10%以内则为手术闭合复位效果良好；当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在10%以外则为手术闭合复位效果不符合要求。
更优地，在本实施例中，所述的股骨头中心点P2的寻找方式为：在股骨头中填充球体，当在股骨头外侧与所述球体边界进行重合对比，嵌套面积能达到N%，则为拟合成功，此时将所述球体球心作为股骨头中心点P2。
更优地，在本实施例中，所述的嵌套面积需达到95%。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
Claims (5)
1.基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价系统，其特征在于：包括术前模型生成模块、术后模型生成模块和效果评价模块；所述的术前模型生成模块包括：
CT图像采集与多维成像子模块：用于在手术进行闭合复位前，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨进行多维成像；
多维建模图像处理子模块：用于分别对股骨颈骨折侧和健康侧的股骨多维成像图像执行进行处理，包括：
骨性标志点寻找单元：用于在多维成像的模型上分别寻找两个骨性标志点，所述的两个骨性标志点为大粗隆顶点P 1、股骨头中心点P 2；
A线长度计算单元：用于将大粗隆顶点P 1和股骨头中心点P 2连接，得到A线，并计算A线长 度α；
a切面寻找单元：用于延长A线，在所有的垂直于A线在股骨头上的切面中，找到其中一个a切面，所述的a切面包含股骨头凹点P 3，所述的股骨头凹点P 3为股骨头上部的小凹处骨性 标志点；
B线获取单元：用于将大粗隆顶点P 1和股骨头凹点P 3进行连接，得到B线；
夹角角度β计算单元：用于计算B线在a切面的投影与B线的夹角角度β；
正位计算子模块：根据多维建模图像处理子模块获得的正常侧的α值α-0/β值β-0、以及创伤侧的α值α-1和β值β-1，计算出骨折侧需要调整正位的实际值，并生成骨折侧的模拟术后模型；
所述的术后模型生成模块包括：在手术进行闭合复位后，利用三维C型臂机对股骨颈骨折侧的股骨进行多维成像，并完成多维建模图像处理子模块的相应处理，生成骨折侧的实际术后模型；
所述的效果评价模块包括：对术前模型生成模块得到的模拟术后模型和术后模型生成模块得到的实际术后模型进行比较，对闭合复位效果进行评价。
2.根据权利要求1所述的基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价系统，其特征在于：所述的对闭合复位效果进行评价的方式为按比例评价。
3.根据权利要求2所述的基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价系统，其特征在于：当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%以内则为手术闭合复位效果优秀；当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在5%~10%以内则为手术闭合复位效果良好；当实际术后模型的α值α-2/β值β-2中与模拟术后模型的α值α-3和β值β-3的差异在10%以外则为手术闭合复位效果不符合要求。
4.根据权利要求1所述的基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价系统，其特征在于：所述的股骨头中心点P 2的寻找方式为：在股骨头中填充球体，当在股骨头外侧与所 述球体边界进行重合对比，嵌套面积能达到N%，则为拟合成功，此时将所述球体球心作为股 骨头中心点P 2。
5.根据权利要求4所述的基于三维C型臂机的股骨颈骨折手术临台效果评价系统，其特征在于：所述的嵌套面积需达到95%。
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