CN111568609B - 获取髋臼杯假体覆盖率的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种获取髋臼杯假体覆盖率的方法和装置，其中该方法包括：以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点；利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积；根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。本发明通过髋臼杯假体和髋臼间区域的逆变换以使得髋臼杯假体和髋臼处在同一三维坐标空间内，通过髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，进而确定当前髋臼杯假体覆盖率。这样得到的髋臼杯假体覆盖率速度快速且准确率和精度都较高。
Description
技术领域
本发明涉及医学器械技术领域，尤其涉及一种获取髋臼杯假体覆盖率的方法和装置。
背景技术
人工全髋关节置换术是终末期髋关节骨关节炎的标准治疗手段，可有效缓解疼痛，恢复行走功能，被誉为20世纪性价比最高的骨科手术。中远期随访发现人工关节的使用寿命受到术后的并发症(松动)的影响。其中，臼杯侧假体的松动尤为常见。臼杯假体的松动与术后即时的臼杯骨性覆盖率存在一定相关性，其中髋臼假体覆盖率用于检验髋臼假体覆盖程度，当髋臼假体覆盖率大于75％时才能保证术后髋臼假体与周围骨质匹配良好，不会发生髋臼假体松动或感染征象。
目前临床采用的髋臼假体覆盖率的确定方法在于，于术后拍摄二维骨盆正位x线片，手动测量髋臼假体内缘到髋臼骨最外缘的距离为a，手动测量髋臼假体内缘到髋臼假体最外缘的距离为b，计算a/b×100％得到髋臼假体骨覆盖率。但是，这种基于二维手动测量术后x线片的确定方法，其准确度和精度都有待提高，只能作为术后评估效果的一项评价指标。
发明内容
为了解决现有技术中计算髋臼杯假体覆盖率精度和准确度不高的问题，本发明提供一种获取髋臼杯假体覆盖率的方法和装置。
第一方面，本发明提供一种获取髋臼杯假体覆盖率的方法，该方法包括：
以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点；
利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积；
根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。
进一步地，以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点包括：
利用预设的变换矩阵调整髋臼变换的位置，使得髋臼变换位置后的原点为髋臼杯假体所在三维坐标的起点。
进一步地，利用预设的变换矩阵调整髋臼变换的位置包括：
利用矩阵变换算法和人工调试方式，获得预设的变换矩阵。
进一步地，根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率的公式为：
其中，S1表示髋臼杯假体覆盖面积；S2表示髋臼杯假体未覆盖面积。
进一步地，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积包括：
将被切掉部分作为髋臼杯假体覆盖面积；
将切割后与髋臼杯假体边缘相连通区域作为髋臼杯假体未覆盖面积。
进一步地，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积还包括：
获取髋臼杯假体边缘孤立的非连通区域；
将过滤孤立的非连通区域后的区域作为髋臼杯假体未覆盖面积。
进一步地，利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积包括：
利用变换位置后的髋臼切割整球；整球包括：髋臼杯假体和扩展部分；
获得切割整球后剩余部分的最大连通区域，得到孤立的非连通区域并进行过滤；
利用平面切割掉扩展部分；
将切割扩展部分后的剩余部分作为髋臼杯假体未覆盖面积。
第二方面，本发明提供一种获取髋臼杯假体覆盖率的装置，该装置包括：
变换位置模块，用于以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点；
获取模块，用于利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积；
得到覆盖率模块，用于根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面提供的获取髋臼杯假体覆盖率的方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面提供的获取髋臼杯假体覆盖率的方法的步骤。
本发明通过髋臼杯假体和髋臼间区域的逆变换以使得髋臼杯假体和髋臼处在同一三维坐标空间内，通过髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，进而确定当前髋臼杯假体覆盖率。这样得到的髋臼杯假体覆盖率速度快速且准确率和精度都较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的获取髋臼杯假体覆盖率的方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的髋臼杯假体覆盖的部位示意图；
图3为本发明实施例提供的髋臼杯假体未覆盖的部位示意图；
图4为本发明实施例提供的整球示意图；
图5为本发明实施例提供的获取髋臼杯假体覆盖率的装置框图；
图6为本发明实施例提供的电子设备框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
髋臼假体覆盖率用于检验髋臼假体覆盖程度，当髋臼假体覆盖率大于75％时才能保证术后髋臼假体与周围骨质匹配良好，不会发生髋臼假体松动或感染征象。目前临床采用的髋臼假体覆盖率方法其准确度和精度都有待提高，只能作为术后评估效果的一项评价指标。为了解决上述问题，本发明实施例提供一种获取髋臼杯假体覆盖率的方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S101，以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点；
步骤S102，利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积；
步骤S103，根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。
具体为，设置在三维坐标系中髋臼杯的起始位置(起点)是在原点，将髋臼通过一定的预设变换(逆变换)将其位置也归到三维坐标系的原点上，此时髋臼杯和髋臼的相对位置和变换前时二者的相对位置是一样的。上述操作可以保证髋臼杯的开口与髋臼的朝向是一致的。
然后利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积；根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。整个过程中都是STL格式的文件，比如用髋臼来切割髋臼杯假体半球就是两个STL做布尔减运算。
本发明实施例通过髋臼杯假体和髋臼间区域的逆变换以使得髋臼杯假体和髋臼处在同一三维坐标空间内，通过髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，进而确定当前髋臼杯假体覆盖率。这样得到的髋臼杯假体覆盖率速度快速且准确率和精度都较高。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点包括：
利用预设的变换矩阵调整髋臼变换的位置，使得髋臼变换位置后的原点为髋臼杯假体所在三维坐标的起点。
具体为，在本发明实施例中利用预设的变换矩阵调整髋臼位置，使得髋臼变换位置后的原点为髋臼杯假体所在三维坐标的起点，更具体地，利用预设的变换矩阵R将髋臼杯移动到设置的正确放置位置，之后将髋臼做变换矩阵R的逆变换，让髋臼的位置也归到原点，也即是变换到髋臼杯假体所在三维坐标的起点。其中，利用矩阵变换算法和人工调试(医生手动调整)方式，获得预设的变换矩阵。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率的公式为：
其中，S1表示髋臼杯假体覆盖面积；S2表示髋臼杯假体未覆盖面积。
具体为，髋臼杯覆盖率是用髋臼部位去切割髋臼杯半球，被切掉的部分就是髋臼杯覆盖的部位，如图2，面积为S1，剩余区域的部分为髋臼杯未覆盖的部位，如图3，面积为S2，则覆盖率定义为
其中
R为髋臼杯假体半径。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积包括：
将被切掉部分作为髋臼杯假体覆盖面积；
将切割后与髋臼杯假体边缘相连通区域作为髋臼杯假体未覆盖面积。
具体为，用髋臼部位去切割髋臼杯半球，剩余的部分为髋臼杯未覆盖的部位，在这里，会存在与髋臼杯假体边缘相连通区域的区域，本发明实施例也将切割后与髋臼杯假体边缘相连通区域作为髋臼杯假体未覆盖面积。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积还包括：
获取髋臼杯假体边缘孤立的非连通区域；
将过滤孤立的非连通区域后的区域作为髋臼杯假体未覆盖面积。
具体为，当存在与髋臼杯假体边缘孤立的非连通区域时，本发明实施例将这部分区域过滤掉，过滤掉的剩下部分则作为髋臼杯假体未覆盖面积。
本发明实施例将与髋臼杯假体边缘孤立的非连通区域过滤掉，这样获得的髋臼杯假体未覆盖面积更精确，有利于增强髋臼杯假体覆盖率计算的准确度。
基于上述各实施例的内容，作为一种可选实施例：利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积包括：
利用变换位置后的髋臼切割整球；整球包括：髋臼杯假体和扩展部分；
获得切割整球后剩余部分的最大连通区域，得到孤立的非连通区域并进行过滤；
利用平面切割掉扩展部分；
将切割扩展部分后的剩余部分作为髋臼杯假体未覆盖面积。
具体为，首先用图2中转到原点位置的髋臼来切割整球，整球包括了髋臼杯假体(在图中用标记M表示)和扩展部分(在图中用标记N表示)，如图4所示，是一个完整的闭合球体；然后计算切割整球之后剩余部位的最大连通区域，以此来过滤掉孤立的剩余区域；最后沿图4中的平面将扩展部分切掉，剩下的髋臼杯部分就是最终计算覆盖率所用的髋臼杯假体未覆盖面积。
根据本发明的再一个方面，本发明实施例提供获取髋臼杯假体覆盖率的装置，参见图5，图5为本发明实施例提供的获取髋臼杯假体覆盖率的装置框图。该装置用于在前述各实施例中完成本发明实施例提供的获取髋臼杯假体覆盖率。因此，在前述各实施例中的本发明实施例提供的获取髋臼杯假体覆盖率的方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
该装置包括：
变换位置模块501，用于以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点；
获取模块502，用于利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积；
得到覆盖率模块503，用于根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。
具体的，本实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见对应的方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
本发明实施例通过髋臼杯假体和髋臼间区域的逆变换以使得髋臼杯假体和髋臼处在同一三维坐标空间内，通过髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，进而确定当前髋臼杯假体覆盖率。这样得到的髋臼杯假体覆盖率速度快速且准确率和精度都较高。
图6为本发明实施例提供的电子设备框图，如图6所示，该设备包括：处理器601、存储器602和总线603；
其中，处理器601及存储器602分别通过总线603完成相互间的通信；处理器601用于调用存储器602中的程序指令，以执行上述实施例所提供的获取髋臼杯假体覆盖率的方法，例如包括：以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点；利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积；根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现获取髋臼杯假体覆盖率的方法的步骤。例如包括：以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点；利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积；根据髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后，本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种获取髋臼杯假体覆盖率的方法，其特征在于，所述方法包括：
以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点，包括：利用预设的变换矩阵调整髋臼变换的位置，使得髋臼变换位置后的原点为髋臼杯假体所在三维坐标的起点；
利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，包括：利用变换位置后的髋臼切割整球；所述整球包括：髋臼杯假体和扩展部分；获得切割整球后剩余部分的最大连通区域，得到孤立的非连通区域并进行过滤；利用平面切割掉所述扩展部分；将切割扩展部分后的剩余部分作为髋臼杯假体未覆盖面积；其中，切割包括STL格式的文件做布尔减运算；
根据所述髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预设的变换矩阵调整髋臼变换的位置包括：
利用矩阵变换算法和人工调试方式，获得预设的变换矩阵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率的公式为：
其中，S1表示髋臼杯假体覆盖面积；S2表示髋臼杯假体未覆盖面积。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积还包括：
获取髋臼杯假体边缘孤立的非连通区域；
将过滤孤立的非连通区域后的区域作为髋臼杯假体未覆盖面积。
5.一种获取髋臼杯假体覆盖率的装置，其特征在于，所述装置包括：
变换位置模块，用于以髋臼杯假体所在三维坐标起点作为髋臼变换位置后的原点，包括：利用预设的变换矩阵调整髋臼变换的位置，使得髋臼变换位置后的原点为髋臼杯假体所在三维坐标的起点；
获取模块，用于利用变换位置后的髋臼切割髋臼杯假体，获得髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，包括：将被切掉部分作为髋臼杯假体覆盖面积；将切割后与髋臼杯假体边缘相连通区域作为髋臼杯假体未覆盖面积；包括：利用变换位置后的髋臼切割整球；所述整球包括：髋臼杯假体和扩展部分；获得切割整球后剩余部分的最大连通区域，得到孤立的非连通区域并进行过滤；利用平面切割掉所述扩展部分；将切割扩展部分后的剩余部分作为髋臼杯假体未覆盖面积；其中，切割包括STL格式的文件做布尔减运算；
得到覆盖率模块，用于根据所述髋臼杯假体覆盖面积和髋臼杯假体未覆盖面积，得到髋臼杯假体覆盖率。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述获取髋臼杯假体覆盖率的方法的步骤。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述获取髋臼杯假体覆盖率的方法的步骤。
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