CN111166474A - 一种关节置换手术术前的辅助诊查方法和装置 - Google Patents

一种关节置换手术术前的辅助诊查方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及医疗技术领域，公开了一种关节置换手术术前的辅助诊查方法和装置，该方法包括：获取CT影像数据；对CT影像数据的病人骨骼进行分割和三维重建，得到骨骼模型；在骨骼模型中计算骨骼的解剖轴线；在骨骼模型的表面选取骨骼表面特征点；根据CT影像数据获得投影视图，以使得用户根据投影视图选取组织器官内部特征点；根据骨骼表面特征点和组织器官内部特征点获得机械轴线；根据机械轴线和解剖轴线进行诊查相关的测量与计算。本发明方案提高了诊查的效果，有利于提升手术质量。

Description

一种关节置换手术术前的辅助诊查方法和装置
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，具体地说，涉及一种关节置换手术术前的辅助诊查方法和装置。
背景技术
随着医学成像技术的发展，CT、MR等三维影像已成为临床疾病诊疗的基础。然而在关节置换等手术中，仍然频繁地依靠医生经验观察来对医学影像进行处理判断。这种情况一方面增加医生的工作量，另外还存在诊查不够准确的情况，从而影响手术质量。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供了一种关节置换手术术前的辅助诊查方法和装置，提高了诊查效果，有利于提升手术质量。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种关节置换手术术前的辅助诊查方法，包括：
获取CT影像数据；
对所述CT影像数据的病人骨骼进行分割和三维重建，得到骨骼模型；
在所述骨骼模型中计算骨骼的解剖轴线；
在所述骨骼模型的表面选取骨骼表面特征点；
根据所述CT影像数据获得投影视图，以使得用户根据所述投影视图选取组织器官内部特征点；
根据所述骨骼表面特征点和所述组织器官内部特征点获得机械轴线；
根据所述机械轴线和所述解剖轴线进行诊查相关的测量与计算。
在一种可选的实施方式中，所述机械轴线包括胫骨机械轴线和股骨机械轴线。
在一种可选的实施方式中，所述根据所述CT影像数据获得投影视图包括：
将所述CT图像的所有切片投影到同一层切片并显示骨骼内部所有组织。
另一方面，本发明还提供了一种关节置换手术术前的辅助诊查装置，包括：
获取单元，用于获取CT影像数据；
分割重建单元，用于对所述CT影像数据的病人骨骼进行分割和三维重建，得到骨骼模型；
解剖轴线计算单元，用于在所述骨骼模型中计算骨骼的解剖轴线；
选取单元，用于在所述骨骼模型的表面选取骨骼表面特征点；
投影视图获取单元，用于根据所述CT影像数据获得投影视图，以使得用户根据所述投影视图选取组织器官内部特征点；
机械轴线获取单元，用于根据所述骨骼表面特征点和所述组织器官内部特征点获得机械轴线；
测量计算单元，用于根据所述机械轴线和所述解剖轴线进行诊查相关的测量与计算。
在本发明的一种可选的实施方式中，所述机械轴线包括胫骨机械轴线和股骨机械轴线。
在本发明的一种可选的实施方式中，所述投影视图获取单元具体用于：将所述CT图像的所有切片投影到同一层切片并显示骨骼内部所有组织。
本发明所述的一种关节置换手术术前的辅助诊查方法和装置，该方法包括：获取CT影像数据；对CT影像数据的病人骨骼进行分割和三维重建，得到骨骼模型；在骨骼模型中计算骨骼的解剖轴线；在骨骼模型的表面选取骨骼表面特征点；根据CT影像数据获得投影视图，以使得用户根据投影视图选取组织器官内部特征点；根据骨骼表面特征点和组织器官内部特征点获得机械轴线；根据机械轴线和解剖轴线进行诊查相关的测量与计算。本发明为医生和术者提供了协助，提高了诊查的效果，有利于提升手术质量。
附图说明
图1为本发明所述关节置换手术术前的辅助诊查方法的流程图；
图2为选取股骨头球心的示意图；
图3为本发明所述关节置换手术术前的辅助诊查装置的框图。
具体实施方式
下面参考附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件或处理的表示和描述。
本发明实施例提供了一种关节置换手术术前的辅助诊查方法，如图1所示，该方法包括：
101、获取CT影像数据。
利用CT设备对病人的预定部位进行术前扫描，进而获取术前的CT影像数据。该CT影像为三维视图。预定部位可以是例如人体下肢。
102、对CT影像数据中的病人骨骼进行分割和三维重建，得到骨骼模型。
具体可以利用基于Graphcut的方法进行图像分割和三维重建。
103、在骨骼模型中计算骨骼的解剖轴线。
骨骼的解剖轴线也称为骨骼中心线。在关节置换手术中，术前规划的截骨平面必须与骨骼解剖轴线垂直，故精准确定骨骼解剖轴线对术前规划意义巨大。
具体地，通过计算股骨切面的轮廓的重心，将这些重心拟合为一条直线，即为股骨解剖轴线。对于O型腿或X型腿等异常情况，可仅使用股骨下端拟合中心线。
104、在骨骼模型的表面选取骨骼表面特征点。
105、根据CT影像数据获得投影视图，以使得用户根据投影视图选取组织器官内部特征点。
具体地，利用计算机程序将CT图像的所有切片投影到同一层切片，此时，骨骼内部所有组织都能呈现出来。用户首先在投影的矢状位视图选取二维图像上的球心点，程序根据此点自动生成一条穿过该球心点且垂直于冠状位的直线，然后用户在冠状位二维视图上可以清楚看到此直线，并在此直线上精准选出冠状位视图的球心点。结合矢状位和冠状位视图选出的两个点即可得到三维空间中的股骨头球心位置。
分析医学影像时，经常需要选取器官组织内部的特征点，但这些点难以在CT影像或三维模型上获取。通过对CT影像进行投影显示的方式，可以准确选取器官组织内部的特征点。
具体地，以选取股骨头球心点为例。如图2所示，首先在股骨头CT投影的矢状位选取球心，从而生成一条穿过该球心点且垂直于冠状位的直线，然后在冠状位或横断位确定该直线上的球心，即可准确定位出股骨头球心在三维空间中的位置。
106、根据骨骼表面特征点和组织器官内部特征点获得机械轴线。
根据选取的特征点，可以计算点与点间的长度、直线间的夹角、点到面的距离等，从而辅助医生进行诊查。骨骼表面特征点可以包括髁间窝中心点和踝关节中心点等。组织器官内部特征点可包括股骨头球心点等。比如，选取的特征点包含股骨头球心点、髁间窝中心点和踝关节中心点等。其中股骨头球心点和髁间窝中心点两点连线即可得到股骨机械轴线，髁间窝中心点和踝关节中心点两点连线即可得到胫骨机械轴线。
髁间窝中心点与股骨机械轴线共同确定股骨远端截骨平面，此平面为过髁间窝中心点且垂直股骨机械轴的平面。在包含股骨关节端面的股骨远端面上选择离胫骨最近的两点，可以计算这两点分别离股骨远端截骨平面的距离，此距离值在医学上表示为MED、LAT参量，准确的测量该距离值具有医学参考意义。
107、根据机械轴线和解剖轴线进行诊查相关的测量与计算。
通过获取到的机械轴线和解剖轴线进行与诊查相关的测量和计算，能够辅助医生进行诊查。其中，根据测量计算的股骨、胫骨机械轴线夹角，可以辅助医生判断此人力线是否与地面垂直，进而分析下肢是否有病变；根据计算出的股骨解剖轴线和股骨机械轴线夹角，可以帮助医生判断此人是否是佝偻腿或者其他腿部畸形病变。
本发明实施例提供了一种关节置换手术术前的辅助诊查方法，该方法包括：获取CT影像数据；对CT影像数据的病人骨骼进行分割和三维重建，得到骨骼模型；在骨骼模型中计算骨骼的解剖轴线；在骨骼模型的表面选取骨骼表面特征点；根据CT影像数据获得投影视图，以使得用户根据投影视图选取组织器官内部特征点；根据骨骼表面特征点和组织器官内部特征点获得机械轴线；根据机械轴线和解剖轴线进行诊查相关的测量与计算。本发明实施例的技术方案为医生和术者提供了协助，降低了对人的经验的依赖性，有利于医生做出更准确的诊查，提高了诊查的效果，进而有利于提升手术质量。
本发明实施例还提供了一种关节置换手术术前的辅助诊查装置，如图3所示，该装置包括：
获取单元31，用于获取CT影像数据。
分割重建单元32，用于对获取单元31获取的CT影像数据的病人骨骼进行分割和三维重建，得到骨骼模型。
解剖轴线计算单元33，用于在分割重建单元32得到的骨骼模型中计算骨骼的解剖轴线。
选取单元34，用于在在分割重建单元32得到的骨骼模型的表面选取骨骼表面特征点。
投影视图获取单元35，用于根据获取单元31获取的CT影像数据获得投影视图，以使得用户根据投影视图选取组织器官内部特征点。
机械轴线获取单元36，用于根据骨骼表面特征点和组织器官内部特征点获得机械轴线。
测量计算单元37，用于根据机械轴线和解剖轴线进行诊查相关的测量与计算。
机械轴线包括胫骨机械轴线和股骨机械轴线。
投影视图获取单元35具体用于将CT图像的所有切片投影到同一层切片并显示骨骼内部所有组织。具体地，利用计算机程序将CT图像的所有切片投影到同一层切片，此时，骨骼内部所有组织都能呈现出来。用户首先在投影的矢状位视图选取二维图像上的球心点，程序根据此点自动生成一条穿过该球心点且垂直于冠状位的直线，然后用户在冠状位二维视图上可以清楚看到此直线，并在此直线上精准选出冠状位视图的球心点。结合矢状位和冠状位视图选出的两个点即可得到三维空间中的股骨头球心位置。
本发明实施例提供的关节置换手术术前的辅助诊查装置为医生和术者的观察和判断提供了辅助，降低了对人的经验的依赖性，有利于医生做出更准确的诊查和判断，提高了诊查的效果，进而有利于提升手术质量。
虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (6)

1.一种关节置换手术术前的辅助诊查方法，其特征在于，包括：
获取CT影像数据；
对所述CT影像数据的病人骨骼进行分割和三维重建，得到骨骼模型；
在所述骨骼模型中计算骨骼的解剖轴线；
在所述骨骼模型的表面选取骨骼表面特征点；
根据所述CT影像数据获得投影视图，以使得用户根据所述投影视图选取组织器官内部特征点；
根据所述骨骼表面特征点和所述组织器官内部特征点获得机械轴线；
根据所述机械轴线和所述解剖轴线进行诊查相关的测量与计算。
2.根据权利要求1所述的关节置换手术术前的诊查方法，其特征在于，所述机械轴线包括胫骨机械轴线和股骨机械轴线。
3.根据权利要求1所述的关节置换手术术前的诊查方法，其特征在于，所述根据所述CT影像数据获得投影视图包括：
将所述CT图像的所有切片投影到同一层切片并显示骨骼内部所有组织。
4.一种关节置换手术术前的辅助诊查装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取CT影像数据；
分割重建单元，用于对所述CT影像数据的病人骨骼进行分割和三维重建，得到骨骼模型；
解剖轴线计算单元，用于在所述骨骼模型中计算骨骼的解剖轴线；
选取单元，用于在所述骨骼模型的表面选取骨骼表面特征点；
投影视图获取单元，用于根据所述CT影像数据获得投影视图，以使得用户根据所述投影视图选取组织器官内部特征点；
机械轴线获取单元，用于根据所述骨骼表面特征点和所述组织器官内部特征点获得机械轴线；
测量计算单元，用于根据所述机械轴线和所述解剖轴线进行诊查相关的测量与计算。
5.根据权利要求4所述的关节置换手术术前的诊查装置，其特征在于，所述机械轴线包括胫骨机械轴线和股骨机械轴线。
6.根据权利要求4所述的关节置换手术术前的诊查装置，其特征在于，所述投影视图获取单元具体用于：将所述CT图像的所有切片投影到同一层切片并显示骨骼内部所有组织。
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