CN109106447A - 一种用于x光下的获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法 - Google Patents

一种用于x光下的获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于X光下的获取标准股骨侧位和标准髁间窝X线图的方法，利用C型臂采集非标准侧位股骨的X光图像，计算出股骨标准侧位所需C型臂的调节旋转角度。C型臂根据计算出的旋转角度将股骨调节为标准侧位，再利用C型臂采集标准侧位股骨的X光图像，计算出股骨标准髁间窝图所需C型臂调节的旋转角度。C型臂根据计算出的旋转角度将股骨调节为标准髁间窝图。本发明通过采集手术中的股骨标准髁间窝图与侧位图像，提高前交叉韧带止点定位和韧带隧道定位的术前3D规划信息和术中信息融合精度和速度。进而减少了对患者的辐射次数，降低了危害，缩短了手术时间，降低医疗成本。

Description

一种用于X光下的获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法
技术领域
本发明设计医学领域，尤其设计一种获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法。
背景技术
前交叉韧带(ACL)位于股骨与胫骨之间，起固定股骨和胫骨、稳定关节的作用。但在运动过激或者猛烈撞击下，ACL很容易断裂。ACL重建修复手术只有接近50％的病人关节活动能力恢复到术前水平，，且有90％的患者术中7年X光片显示有退化发生的迹象。ACL重建修复手术成功的关键在于股骨与胫骨上的解剖点的寻找。通过在术中寻找股骨标准侧位和标准髁间窝图，在股骨标准侧位上利用四分格法，在股骨标准踝间窝上采用时钟法，能够精确寻找股骨上的解剖路径位置。
但目前在手术中未找到合适的获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法，医生凭借经验需要多次调节C型臂位姿并拍摄X线图。在术中多次拍摄X线图会造成透视时间长，术者与患者接受辐射危害增加，手术时间较长。如何拍摄股骨标准侧位和标准髁间窝图，仍未能找到很好的解决办法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种用于X光下的获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法，快速找到股骨标准侧位和标准髁间窝图。帮助医生快速定位股骨止点，减少辐射量，缩短手术时间。
(二)技术方案
为达成上述目的，本发明提供了一种获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法，包括以下步骤，参照图1：
S1、根据术前CT数据测量出Blumensaat线(1)与股骨外髁边缘(2)相交线段(3)的长度、髁间切线(5)长度；
S2、采用C型臂(9)拍摄股骨侧位X线图；
S3、根据拍摄图像计算出C型臂(9)旋转至股骨标准侧位所需旋转角度；
S4、根据S3计算所得旋转角度调节C型臂(9)的位姿；
S5、保持C型臂(9)处于当前位姿，拍摄膝关节的X线图；
S6、判断步骤S5中拍摄的X线图中的膝关节中的股骨外髁和内髁(6)轮廓是否重合，若是则继续执行步骤S7，若否则返回步骤S3；
S7、获取的X线图即为股骨标准侧位，根据股骨标准侧位计算标准髁间窝图所需C型臂的旋转角度；
S8、根据计算所得旋转角度调节C型臂(9)的位姿，拍摄X线图，即得标准髁间窝图。
根据本发明，所述步骤S1中术前CT数据指的是利用X线CT机对患者膝关节拍摄的一组切片图像数据。通过计算机对切片图像数据进行三维重建，重建出骨骼模型，测量出股骨 Blumensaat线(1)与股骨外髁边缘(2)相交线段(3)的长度，以及内髁与外髁髁间切线(5)长度。
根据本发明，所述步骤S2中采用C型臂拍摄膝关节侧位X线图，参考图4，患者(7)平躺在手术床(8)上，面部朝上，患者患处小腿垫高水平朝上摆放。C型臂发射端(9-1)与接收端 (9-2)位于患处膝关节侧位两侧，接收端靠近患处膝关节外侧。C型臂的支架臂(9-6)穿过手术床(8)底部摆放，拍摄股骨的X线图。
根据本发明，所述步骤S3中股骨标准侧位，股骨的外髁和内髁在X线图上重叠。
根据本发明，所述步骤S3中根据拍摄图像计算出C型臂旋转至股骨标准侧位所需旋转角度，计算方法可表示为：
其中，α为沿垂直地面C臂轴(9-4)的旋转角度,β为沿C型臂臂架(9-6)旋转的旋转角度。l1为X线图像上股骨外髁与内髁外侧边缘的垂直切线之间像素距离(12)，l2为股骨外髁与内髁下侧边缘水平切线之间的像素距离(13)，lb为X线图像上股骨Blumensaat线与股骨外髁边缘相交的像素距离(即上侧交点(11)与下侧交点(14)之间的像素距离)，Lb为所述步骤 S1的股骨Blumensaat线(1)与股骨外髁边缘(2)相交线段(3)的长度，Lh为所述步骤S1的内髁与外髁髁间切线(5)长度。
根据本发明，所述步骤S8根据计算所得旋转角度调节C型臂的位姿，计算方法可表示为：
β＝90°；
其中，β为沿C型臂臂架(9-6)旋转的旋转角度，γ为沿C臂架水平轴(9-3)旋转的旋转角度。以X线图像水平向左为轴，以X线图像竖直向上为轴，X线图像左下角为原点建立图像坐标系，为Blumensaat线与股骨外髁边缘相交线像素长度为长、自图像下侧交点(14)至上侧交点(11)为方向的向量。
根据本发明，所述步骤S8标准髁间窝图为沿着股骨Blumensaat线视角观测股骨(13)的视图。
(三)有益效果
本发明的用于X光下的获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法，结合预先规划的股骨止点和当前的X线图融合，进而根据该旋转方向和相应的旋转角度调节C臂，能够快速获取股骨的标准侧位与标准髁间窝图，提高前交叉韧带止点定位和韧带隧道定位的术前3D规划信息和术中信息融合精度和速度。进而减少了对患者的辐射次数，降低了危害，缩短了手术时间，降低医疗成本。
附图说明
图1是一种用于X光下的获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法流程图。
图2是股骨标准侧位简图，其说明如下：
1)Blumensaat线，
2)股骨外髁边缘，
3)股骨Blumensaat线与股骨外髁边缘相交线段，
4)沿着股骨Blumensaat线视角观测股骨的指示线。
图3是股骨标准髁间窝简图，其说明如下：
5)髁间切线，
6)外髁和内髁(注：外髁和内髁应按照患者左腿或右腿进行区分，在人体外侧为外髁，在人体内侧为内髁)。
图4是C型臂布局图，其说明如下：
7)患者，
8)手术床，
9)C型臂，
10)支撑脚架。
图5是膝关节侧位X线图，其说明如下：
5.外髁和内髁(注：外髁和内髁应按照患者左腿或右腿进行区分，在人体外侧为外髁，在人体内侧为内髁)。
11)上侧交点，
12)股骨外髁与内髁外侧边缘的垂直切线之间像素距离，
13)股骨外髁与内髁下侧边缘水平切线之间的像素距离，
14)下侧交点。
图6是C型臂的结构图，其说明如下：
9-1.发射端，
9-2.接收端，
9-6.支架臂，
9-4.沿垂直地面C臂轴，
9-5.C型臂臂架旋转轴，
9-3.C臂架水平轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利具体实施方式进行描述。其中，本文所提及的方向以图2、图3、图4、图5以及图6的定向为准。
参照图1，在本实施实例中，获取椎弓根轴标准轴位图的方法包括以下步骤：
S1、使用医学图像软件对患者的术前CT数据进行三维重建，并测量出Blumensaat线(1) 与股骨外髁边缘(2)相交线段(3)的长度、髁间切线(5)长度。
S2、参考图4，患者(7)平躺在手术床(8)上，面部朝上，患者患处小腿垫高在X光下不显影的支撑脚架(14)上，并水平朝上摆放。C型臂发射端(9-1)与接收端(9-2)位于患处膝关节侧位两侧，接收端靠近患处膝关节外侧。C型臂的支架臂(9-6)穿过手术床(8)底部摆放，拍摄股骨的X线图。
S3、根据获取的图像，参考图5，利用计算机测量股骨外髁与内髁外侧边缘的垂直切线之间像素距离(12)、股骨外髁与内髁下侧边缘水平切线之间的像素距离(13)、X线图像上股骨 Blumensaat线与股骨外髁边缘相交的像素距离(即上侧交点(11)与下侧交点(14)之间的像素距离)。计算出沿垂直地面C臂轴(9-4)的旋转角度、沿C型臂臂架旋转轴(9-5)的旋转角度。
S4、根据S3计算所得旋转角度，调节C型臂的旋转关节，保持3个C型臂旋转轴(包括9-4、9-5、9-3)不运动，调节C臂使股骨在在接收端(9-2)轴线中心。
S5、保持C型臂(9)处于当前位姿，拍摄膝关节的X线图像；
S6、通过X线图像观察股骨外髁和内髁(6)轮廓，判断步骤S5中拍摄的X线图中的膝关节中的股骨外髁和内髁(6)轮廓是否重合，若是则继续执行步骤S7，若否则返回步骤S3；
S7、获取的X线图即为股骨标准侧位，利用计算机测量上侧交点(11)与下侧交点(14)之间的像素坐标，计算标准髁间窝图所需C型臂的旋转角度；
S8、根据S7计算所得旋转角度，调节C型臂的旋转关节，保持3个C型臂旋转轴(包括9-4、9-5、9-3)不运动，调节C臂使股骨在在接收端(9-2)轴线中心，即得标准髁间窝图。进而获取到了标准的股骨标准侧位与标准髁间窝图。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于X光下的获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法，包括以下步骤：
S1、根据术前CT数据测量出Blumensaat线(1)与股骨外髁边缘(2)相交线段(3)的长度、髁间切线(5)长度；
S2、采用C型臂(9)拍摄膝关节侧位X线图；
S3、根据拍摄图像计算出C型臂(9)旋转至股骨标准侧位所需旋转角度；
S4、根据S3计算所得旋转角度调节C型臂(9)的位姿；
S5、保持C型臂(9)处于当前位姿，拍摄膝关节的X线图；
S6、判断步骤S5中拍摄的X线图中的膝关节中的股骨外髁和内髁(6)轮廓是否重合，若是则继续执行步骤S7，若否则返回步骤S3；
S7、获取的X线图即为股骨标准侧位，根据股骨标准侧位计算标准髁间窝图所需C型臂的旋转角度；
S8、根据计算所得旋转角度调节C型臂(9)的位姿，拍摄X线图，即得标准髁间窝图。
2.如1中所述的一种获取股骨标准侧位和标准髁间窝X线图的方法，其特征在于，所述步骤S1中术前CT数据指的是利用X线CT机对患者膝关节拍摄的一组切片图像数据。通过医学图像处理软件对切片图像数据进行三维重建，重建出骨骼模型，测量出股骨Blumensaat线(1)与股骨外髁边缘(2)相交线段(3)的长度，以及内髁与外髁髁间切线(5)长度。
3.如1中所述的一种获取股骨标准侧位和标准髁间窝图的方法，其特征在于，所述步骤S2中采用C型臂拍摄膝关节侧位X线图，其特征在于，患者(7)平躺在手术床(8)上，面部朝上，患者患处小腿垫高并水平朝上摆放。C型臂发射端(9-1)与接收端(9-2)位于患处膝关节侧位两侧，接收端靠近患处膝关节外侧。C型臂的支架臂(9-6)穿过手术床(8)底部摆放，拍摄股骨的X线图。
4.如1中所述的一种获取股骨标准侧位和标准髁间窝X线图的方法，其特征在于，所述步骤S3中股骨标准侧位，其特征在于，股骨的外髁和内髁在X线图上重叠。
5.如1中所述的一种获取股骨标准侧位和标准髁间窝X线图的方法，其特征在于，所述步骤S3中根据拍摄图像计算出C型臂旋转至股骨标准侧位所需旋转角度，计算方法可表示为：
其中，α为沿垂直地面C臂轴(9-4)的旋转角度,β为沿C型臂臂架(9-6)旋转的旋转角度。l1为X线图像上股骨外髁与内髁外侧边缘的垂直切线之间像素距离(12)，l2为股骨外髁与内髁下侧边缘水平切线之间的像素距离(13)，lb为X线图像上股骨Blumensaat线与股骨外髁边缘相交的像素距离(即上侧交点(11)与下侧交点(14)之间的像素距离)，Lb为所述步骤S1的股骨Blumensaat线(1)与股骨外髁边缘(2)相交线段(3)的长度，Lh为所述步骤S1的内髁与外髁髁间切线(5)长度。
6.如1中所述的一种获取股骨标准侧位和标准髁间窝X线图的方法，其特征在于，所述步骤S8根据计算所得旋转角度调节C型臂的位姿，计算方法可表示为：
β＝90°；
其中，β为沿C型臂臂架(9-6)旋转的旋转角度，γ为沿C臂架水平轴(9-3)旋转的旋转角度。以X线图像水平向左为轴，以X线图像竖直向上为轴，X线图像左下角为原点建立图像坐标系，为Blumensaat线与股骨外髁边缘相交线像素长度为长、自图像下侧交点(14)至上侧交点(11)为方向的向量。
7.如1中所述的一种获取股骨标准侧位和标准髁间窝X线图的方法，其特征在于，所述步骤S8标准髁间窝图为沿着股骨Blumensaat线视角观测股骨(13)的视图。
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