CN108888340A - 个性化术前规划系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种个性化术前规划系统，涉及医疗器械技术领域，包括相互通讯连接的术前规划模块和模拟手术模块，所述术前规划模块用于对输入的图像数据进行术前规划，获得术前规划方案；所述模拟手术模块包括相互通讯连接的模拟截骨模块和旋转复位模块，所述模拟手术模块用于根据获得的术前规划方案，进行模拟截骨和旋转复位操作。本发明的个性化术前规划系统可基于输入的二维图像数据，通过术前规划模块进行特征点的调整、多种模式选择操作，通过模拟手术模块进行参数计算、期望值设定与调整、模拟截骨、旋转复位操作，可预先获知术后的预期效果，从而降低了手术方案制定的难度以及手术风险，降低了对医生的经验与手术熟练度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种个性化术前规划系统。
背景技术
传统的诊断方法主要通过X线片、CT、MRI等二维医学图像进行病情诊断，了解病灶部位的基本情况，包括病灶位置、畸形分型、畸形角度等，从而进行术前规划及手术方案的制定。由于没有专业的个性化术前规划系统，医生进行术前规划时，一般采用在X线片上进行手动划线、测量的方式，操作极为繁琐不便；此外，对于需要截骨矫形的手术，医生也无法基于制定的手术方案，预先获知术后的预期效果，从而增大了手术方案制定的难度以及手术风险，对医生的经验与手术熟练度有较高的要求。
因此，确有必要提供一种个性化术前规划系统，以克服现有技术中存在的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种个性化术前规划系统，实现术前规划、模拟截骨和旋转复位操作，预先获知术后的预期效果，从而降低手术方案制定的难度以及手术风险，降低对医生的经验与手术熟练度的要求。
为实现上述目的，本发明的个性化术前规划系统，包括相互通讯连接的术前规划模块和模拟手术模块，所述术前规划模块用于对输入的图像数据进行术前规划，获得术前规划方案；所述模拟手术模块包括相互通讯连接的模拟截骨模块和旋转复位模块，所述模拟手术模块用于根据获得的术前规划方案，进行模拟截骨和旋转复位操作。
进一步地，所述术前规划模块包括相互通讯连接的图像输入模块、模式选择模块和特征点调整模块，所述图像输入模块用于接收二维医学图像数据，并将接收的二维医学图像显示于个性化术前规划系统的主窗口内；所述模式选择模块用于选择截骨方式，并在主窗口中显示所述个性化术前规划系统预定的标记线；所述特征点调整模块用于对所述预定的标记线进行调整。
进一步地，所述特征点调整模块用于通过拖动所述预定的标记线的两个端点，对标记线的位置进行调整，获得调整后的标记线。
进一步地，所述截骨类型包括胫骨高位截骨和股骨远端截骨，所述胫骨高位截骨分为开放式内侧截骨、开放式外侧截骨、闭合式内侧截骨以及闭合式外侧截骨；所述股骨远端截骨分为开放式内侧截骨、开放式外侧截骨、闭合式内侧截骨以及闭合式外侧截骨。
进一步地，所述个性化术前规划系统预定的标记线包括下肢力线、截骨方向线以及目标力线，当所述模式选择模块选择开放式截骨方式时，截骨方向线为一条；当选择闭合式截骨方式时，截骨方向线为两条。
进一步地，所述术前规划模块用于对输入的图像进行标记线的调整，获得调整后标记线；所述模拟手术模块用于根据术前规划模块获得的调整后标记线，进行模拟截骨、旋转复位操作。
进一步地，所述模拟截骨模块用于根据术前规划模块获得的调整后的截骨方向线，对输入的图像进行模拟截骨操作，获得截骨后的图像。
进一步地，所述旋转复位模块用于对截骨后的图像进行旋转复位操作，获得模拟手术后的预期结果。
进一步地，所述模拟手术模块还包括相互通讯连接的参数计算模块和期望值设定模块，所述参数计算模块、期望值设定模块与所述模拟截骨模块相互通讯连接，所述参数计算模块、期望值设定模块与所述旋转复位模块相互通讯连接，所述参数计算模块用于计算标记线之间的角度和/或距离，所述期望值设定模块用于设定目标力线的角度值，目标力线角度值的取值范围为45°~135°。
进一步地，所述旋转复位模块用于根据期望值设定模块中设定的目标力线角度值，进行旋转复位操作。
本发明的个性化术前规划系统可基于输入的二维图像数据，通过术前规划模块进行特征点的调整、多种模式选择操作，通过模拟手术模块进行参数计算、期望值设定与调整、模拟截骨、旋转复位操作，可预先获知术后的预期效果，从而降低了手术方案制定的难度以及手术风险，降低了对医生的经验与手术熟练度的要求。
附图说明
图1为本发明个性化术前规划系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。
如图1所示，为本发明个性化术前规划系统的结构框图。本发明的个性化术前规划系统100包括相互通讯连接的术前规划模块1和模拟手术模块2。所述术前规划模块1包括相互通讯连接的图像输入模块11、模式选择模块12、特征点调整模块13、图像缩放模块14以及比例调节模块15。所述模拟手术模块2包括相互通讯连接的参数计算模块21、期望值设定模块22、模拟截骨模块23以及旋转复位模块24。
所述图像输入模块11用于接收二维医学图像数据，如X线片、CT、MRI等数据，并将接收的二维医学图像显示于个性化术前规划系统100的主窗口内。本实施例中所述图像输入模块11接收的二维医学图像数据为一张下肢全长的正位X线片。所述模式选择模块12用于选择截骨类型，本实施例中的截骨类型包括胫骨高位截骨、股骨远端截骨两种。其中胫骨高位截骨分为开放式内侧截骨、开放式外侧截骨、闭合式内侧截骨以及闭合式外侧截骨；股骨远端截骨分为开放式内侧截骨、开放式外侧截骨、闭合式内侧截骨以及闭合式外侧截骨。
当模式选择模块12选择了截骨类型后，主窗口中将显示个性化术前规划系统100预定的标记线，包括下肢力线、分型线、截骨方向线、比值线以及目标力线，并以不同的颜色显示。当选择开放式截骨方式时，截骨方向线为一条；当选择闭合式截骨方式时，截骨方向线为两条。
其中，个性化术前规划系统100预先设定的标记线的定义如下，当模式选择模块12选择了胫骨高位截骨时，下肢力线为股骨头中心点与踝关节中心点的连线；分型线为胫骨关节面内外侧的连线；截骨方向线为胫骨侧倾斜线；比值线为竖直方向线，主窗口中间设有竖直方向的直尺，比值线位于所述直尺处；目标力线为一条直线，目标力线的一个固定端点为股骨头中心点，另一个端点为活动端点，目标力线与所述分型线的内侧夹角为所述目标力线的角度，其中内侧是以人体角度而言的。当模式选择模块12选择了股骨远端截骨时，下肢力线为股骨头中心点与踝关节中心点的连线；分型线为股骨内外髁关节面的连线；截骨方向线为股骨侧倾斜线；比值线为竖直方向线，主窗口中间设有竖直方向的直尺，比值线位于所述直尺处；目标力线为一条直线，目标力线的一个固定端点为股骨头中心点，另一个端点为活动端点，目标力线与所述分型线的内侧夹角为所述目标力线的角度，其中内侧是以人体角度而言的。
所述特征点调整模块13用于对所述预定的标记线进行调整，拖动标记线的两个端点，可对标记线的位置进行调整，以获得调整后标记线。图像缩放模块14用于对局部区域进行缩放处理，当拖动标记线的某个端点时，图像缩放模块14对处于拖动操作的特征点周围的区域进行局部缩放处理，并显示在缩放视窗内，点击所述缩放视窗，可变更缩放比例。所述变更缩放比例可以通过输入比例值的方式实现，如图像缩放模块获取输入的比例值，基于该比例值，图像缩放模块对拖动操作的特征点周围的区域进行缩放处理；变更缩放比例也可以通过选择系统预先设定的缩放比例实现，如图像缩放模块预先设定的缩放比例为1~3倍，具体的可以为1.5倍、2倍、2.5倍、3倍，依次点击所述缩放视窗，可实现缩放比例1.5倍、2倍、2.5倍、3倍的循环变更。所述缩放视窗位于个性化术前规划系统100主窗口之上。
所述特征点调整模块13对比值线的位置和长短进行调整，获得比值线。所述比例调节模块15对比值线的主窗口显示长度，以及输入的比值线的实际长度进行处理，获得比例值参数。所述比值线的实际长度可以根据医学图像的相关比例参数获得。
所述术前规划模块1用于对输入的图像进行标记线的调整等操作，获得包括调整后标记线在内的术前规划方案。所述模拟手术模块2基于术前规划模块1获得的调整后标记线，进行参数计算、模拟截骨、旋转复位等操作。所述参数计算模块21用于计算标记线之间的角度和/或距离。所述参数计算模块21可以用于计算矫正角度、楔形高度、截骨深度、下肢力线调节百分比、以及膝关节中心与力线之间的距离等。所述下肢力线调节百分比为角度差值与下肢力线角度值的比值，所述角度差值为目标力线的角度值与下肢力线的角度值的差值。
所述期望值设定模块22用于设定目标力线的角度值，取值范围为0°~180°，优选的取值范围为45°~135°。所述模拟截骨模块23基于术前规划模块1获得的调整后的截骨方向线，对输入的图像进行模拟截骨操作，获得截骨后的图像。所述截骨方向线可以是一条或两条。当截骨方向线为两条时，为楔形截骨方式。
所述旋转复位模块24用于对截骨后的图像进行旋转复位操作，以获得模拟手术后的预期结果。所述旋转复位模块24根据期望值设定模块22中设定的目标力线角度值，进行相应的旋转复位操作。所述目标力线的角度值可以采用手动输入方式，或者进度条滑动调节方式进行调节。当采用进度条滑动调节方式时，根据目标力线的角度值，所述旋转复位模块24对接骨后的图像进行相应的实时旋转变更。
本发明的个性化术前规划系统100可基于输入的二维图像数据，通过术前规划模块进行特征点的调整、多种模式选择、图像缩放、比例调节等操作，通过模拟手术模块进行参数计算、期望值设定与调整、模拟截骨、旋转复位等操作，可预先获知术后的预期效果，从而降低了手术方案制定的难度以及手术风险，降低了对医生的经验与手术熟练度的要求。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，不应以此限制本发明的范围，即凡是依本发明的权利要求书及本发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，均应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种个性化术前规划系统，其特征在于，包括相互通讯连接的术前规划模块和模拟手术模块，所述术前规划模块用于对输入的图像数据进行术前规划，获得术前规划方案；所述模拟手术模块包括相互通讯连接的模拟截骨模块和旋转复位模块，所述模拟手术模块用于根据获得的术前规划方案，进行模拟截骨和旋转复位操作。
2.如权利要求1所述的个性化术前规划系统，其特征在于，所述术前规划模块包括相互通讯连接的图像输入模块、模式选择模块和特征点调整模块，所述图像输入模块用于接收二维医学图像数据，并将接收的二维医学图像显示于个性化术前规划系统的主窗口内；所述模式选择模块用于选择截骨方式，并在主窗口中显示所述个性化术前规划系统预定的标记线；所述特征点调整模块用于对所述预定的标记线进行调整。
3.如权利要求2所述的个性化术前规划系统，其特征在于，所述特征点调整模块用于通过拖动所述预定的标记线的两个端点，对标记线的位置进行调整，获得调整后的标记线。
4.如权利要求3所述的个性化术前规划系统，其特征在于，所述截骨类型包括胫骨高位截骨和股骨远端截骨，所述胫骨高位截骨分为开放式内侧截骨、开放式外侧截骨、闭合式内侧截骨以及闭合式外侧截骨；所述股骨远端截骨分为开放式内侧截骨、开放式外侧截骨、闭合式内侧截骨以及闭合式外侧截骨。
5.如权利要求4所述的个性化术前规划系统，其特征在于，所述个性化术前规划系统预定的标记线包括下肢力线、截骨方向线以及目标力线，当所述模式选择模块选择开放式截骨方式时，截骨方向线为一条；当选择闭合式截骨方式时，截骨方向线为两条。
6.如权利要求5所述的个性化术前规划系统，其特征在于，所述术前规划模块用于对输入的图像进行标记线的调整，获得调整后标记线；所述模拟手术模块用于根据术前规划模块获得的调整后标记线，进行模拟截骨、旋转复位操作。
7.如权利要求6所述的个性化术前规划系统，其特征在于，所述模拟截骨模块用于根据术前规划模块获得的调整后的截骨方向线，对输入的图像进行模拟截骨操作，获得截骨后的图像。
8.如权利要求7所述的个性化术前规划系统，其特征在于，所述旋转复位模块用于对截骨后的图像进行旋转复位操作，获得模拟手术后的预期结果。
9.如权利要求5至8中任一项所述的个性化术前规划系统，其特征在于，所述模拟手术模块还包括相互通讯连接的参数计算模块和期望值设定模块，所述参数计算模块、期望值设定模块与所述模拟截骨模块相互通讯连接，所述参数计算模块、期望值设定模块与所述旋转复位模块相互通讯连接，所述参数计算模块用于计算标记线之间的角度和/或距离，所述期望值设定模块用于设定目标力线的角度值，目标力线角度值的取值范围为45°~135°。
10.如权利要求9所述的个性化术前规划系统，其特征在于，所述旋转复位模块用于根据期望值设定模块中设定的目标力线角度值，进行旋转复位操作。
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