CN112826641B - 全髋关节置换用导板设计方法及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全髋关节置换用导板设计方法及相关设备，其中的方法包括：基于目标部位的医学影像数据确定所对应的三维图像，在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择适配的假体模型；生成与所述假体模型适配的仿真导板，获得导板设计数据；所述导板设计数据用于全髋关节假体的加工制造。本发明降低了人工全髋关节导板的设计难度，缩短了导板的设计周期，显著提高人工全髋关节置换手术所用导板的生产效率，辅助术者更精确、高效地完成手术，进一步提高临床效果。

Description

全髋关节置换用导板设计方法及相关设备
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种全髋关节置换用导板设计方法及相关设备。
背景技术
人工全髋关节置换术是治疗股骨头坏死、髋关节发育不良等髋关节疾病的重要手段。近年来，随着手术技术的进步、手术规划参数的不断优化，人工全髋关节置换术逐渐被更多的医生和病人所接受。
某些研究已经证明，人工全髋关节置换手术中，安装假体的位置偏差会增加假体受到的冲击力，加速假体周围的骨溶解与迁移，改变人体的生物力学稳定性，最终导致假体失效，所以人工全髋关节置换手术中假体安装的精准定位显得尤为重要。
但是，人工全髋关节置换术学习曲线较长，对术者经验、术前规划、术中操作等都有较高要求。而在术中导航方面，除仅有极少数医院配备有机器人外，绝大多数人工全髋关节置换术都是术者凭借个人经验以及粗略的测量完成的，这将显著增加髋关节置换手术的变异度。并且，以上方法对于经验丰富的医生而言，可取得良好的手术效果，但年轻且经验较少的医生无法凭借以上方法取得理想的手术效果，甚至会提高术后并发症发生率。
3D打印个性化手术导板的技术应运而生，该技术的出现，很好地解决了“如何将测量得出的准确数据转化为模板应用于手术之中”这一难题。但存在的问题是，市面上的手术导板从规划设计到最终生产需要几天时间，设计周期和生产周期时间较长，效率低下，不利于产业化的推广。
发明内容
本发明提供一种全髋关节置换用导板设计方法及相关设备，用以解决相关技术中人工全髋关节置换所用导板设计周期长且依赖专业设计人员的缺陷，实现降低导板的设计难度、缩短导板的设计周期的目的，提高导板生产效率的目的。
本发明提供了一种全髋关节置换用导板设计方法，该方法包括如下步骤：基于目标部位的医学影像数据确定所对应的三维图像；在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择适配的假体模型；生成与所述假体模型适配的仿真导板，获得导板设计数据；所述导板设计数据用于全髋关节假体的加工制造。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法，所述生成与所述假体模型适配的仿真导板包括如下步骤：基于所述假体模型和手术规划参数，放置导板模型；确定导板模型的定位方式，将导板模型固定；在导板模型位置不合适时，接收位置调整信息，对所述导板模型进行重定位，直至位置合适；基于所述导板模型以及导板模型的定位方式，生成所述仿真导板，获得所述导板设计数据。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法，所述放置导板模型后还包括：将导板模型与所述目标部位的三维图像进行骨质拟合，并基于拟合结果对导板模型的大小及位置进行修正。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法，所述假体模型包括：髋臼侧假体模型和股骨侧假体模型；所述生成与所述假体模型适配的仿真导板包括：生成与所述髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板；以及，生成与所述股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法，所述生成与所述髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板中，所述将导板模型固定包括：将髋臼侧导板模型固定；所述将髋臼侧导板模型固定包括如下步骤：在髋臼内选定第一固定点和第二固定点，在髋臼盂唇处选定第三固定点；基于所述第一固定点、所述第二固定点和所述第三固定点对所述髋臼侧导板模型进行三点固定。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法，所述髋臼侧导板模型设置有第一定位部，所述第一定位部设置有克氏针孔；所述基于所述第一固定点、所述第二固定点和所述第三固定点对所述导板模型进行三点固定，包括：通过克氏针，基于所述第一固定点、所述第二固定点和所述第三固定点将所述第一定位部进行三点固定。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法，所述生成与所述股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板中，所述将导板模型固定包括：将股骨侧导板模型固定；所述将股骨侧导板模型固定包括如下步骤：将所述股骨侧导板模型放置于术前规划的截骨线；在所述股骨侧导板模型设置第二定位部；所述第二定位部设置有克氏针孔，通过克氏针将股骨侧导板模型固定在股骨转子间嵴；其中，将转子间嵴贴合部设置于所述第二定位部的下方，将转子间嵴贴合部的下表面与股骨转子间嵴表面相贴合设置。
本发明还提供一种全髋关节置换用导板设计装置，该装置包括：三维图像生成模块、选择模块和仿真导板生成模块。其中，三维图像生成模块被配置为基于目标部位的医学影像数据确定所对应的三维图像；选择模块被配置为在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择适配的假体模型；仿真导板生成模块被配置为生成与所述假体模型适配的仿真导板，获得导板设计数据；所述导板设计数据用于全髋关节假体的加工制造。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计装置，所述仿真导板生成模块进一步被配置为：基于所述假体模型和手术规划参数，放置导板模型；确定导板模型的定位方式，将导板模型固定；在导板模型位置不合适时，接收位置调整信息，对所述导板模型进行重定位，直至位置合适；基于所述导板模型以及导板模型的定位方式，生成所述仿真导板，获得所述导板设计数据。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计装置，所述仿真导板生成模块中，所述放置导板模型后还包括：将导板模型与所述目标部位的三维图像进行骨质拟合，并基于拟合结果对导板模型的大小及位置进行修正。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计装置，所述假体模型包括髋臼侧假体模型和股骨侧假体模型；所述仿真导板生成模块进一步被配置为：生成与所述髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板；以及，生成与所述股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计装置，所述仿真导板生成模块中，在生成与所述髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板时，所述将导板模型固定为：将髋臼侧导板模型固定；所述将髋臼侧导板模型固定包括如下步骤：在髋臼内选定第一固定点和第二固定点，在髋臼盂唇处选定第三固定点；基于所述第一固定点、所述第二固定点和所述第三固定点对所述髋臼侧导板模型进行三点固定。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计装置，所述基于所述第一固定点、所述第二固定点和所述第三固定点对所述导板模型进行三点固定为：所述髋臼侧导板模型设置有第一定位部，所述第一定位部设置有克氏针孔，通过克氏针，基于所述第一固定点、所述第二固定点和所述第三固定点将所述定位部进行三点固定。
根据本发明提供的全髋关节置换用导板设计装置，所述仿真导板生成模块中，在生成与所述股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板时，所述将导板模型固定为将股骨侧导板模型固定，所述将股骨侧导板模型固定包括如下步骤：将所述股骨侧导板模型放置于术前规划的截骨线；在所述股骨侧导板模型设置第二定位部；所述第二定位部设置有克氏针孔，通过克氏针将股骨侧导板模型固定在股骨转子间嵴；其中，转子间嵴贴合部位于所述第二定位部的下方，转子间嵴贴合部的下表面与股骨转子间嵴表面相贴合。
本发明还提供一种电子设备，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如上述任一种用于人工全髋关节置换的个性化导板设计方法的步骤。
本发明还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如上述任一种用于人工全髋关节置换的个性化导板设计方法的步骤。
本发明提供的用于人工全髋关节置换的个性化导板设计方法、设备及存储介质中，在选择与全髋关节目标部位医学影像的三维图像对应的假体模型后，基于假体模型，生成与之匹配的全髋关节导板模型；最后采用增材制造(例如，3D打印)的方法，将导板模型转化为导板实物，以引导人工全髋关节置换手术中的操作。
相对于相关技术而言，无需借助专业技术人员，通过计算机辅助设计创建组件来进行个性化导板的设计和制作，缩短相关人员的学习曲线，降低了全髋关节导板的设计难度、缩短了导板的设计周期，并且，使得导板对设计人员专业程度的依赖也大大减弱，显著提高人工全髋关节置换手术所用导板的设计和加工效率，辅助术者更精确、高效地完成手术，提高手术的临床效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，进行假体模型匹配的步骤流程示意图；
图3是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，与假体模型适配的仿真导板生成的步骤流程示意图之一；
图4是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，与假体模型适配的仿真导板生成的步骤流程示意图之二；
图5是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，与髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板生成的流程示意图；
图6是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，基于髋臼侧假体模型和手术规划参数放置髋臼侧导板模型的示意图；
图7是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，将髋臼侧导板模型固定的步骤流程示意图；
图8a是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，髋臼侧导板模型固定时第一角度示意图；
图8b是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，髋臼侧导板模型固定时第二角度示意图；
图9是本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，与股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板生成的流程示意图；
图10a是本发明提供的股骨侧导板模型通过克氏针固定在股骨转子间嵴的示意图；
图10b是本发明提供的转子间嵴贴合部位于固定部的下方，转子间嵴贴合部的下表面适于与股骨转子间嵴表面相贴合的示意图；
图10c是本发明提供的股骨侧导板模型调整至合适位置后的状态示意图；
图11a是本发明提供的导板后续链接的磨挫环的示意图；
图11b是本发明提供的导板后续链接的压配环的示意图；
图12是本发明提供的用于人工全髋关节置换的导板生成方法流程示意图之二；
图13是本发明提供的导板生成装置的结构示意图；
图14是本发明提供的导板生成装置中，仿真导板生成模块的结构框图；
图15是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1描述全髋关节置换用导板设计方法的各个实施例。
参照图1，本实施例提供的全髋关节置换用导板设计方法，包括如下步骤：
步骤S110，基于目标部位的医学影像数据确定所对应的三维图像；
步骤S120，在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择适配的假体模型；
步骤S130，生成与假体模型适配的仿真导板，获得导板设计数据；导板设计数据用于全髋关节假体的加工制造。
本实施例在选择与全髋关节目标部位医学影像的三维图像对应的假体模型后，基于假体模型，生成与之匹配的全髋关节导板模型；最后采用增材制造(例如，3D打印)的方法，将导板模型转化为导板实物，以引导人工全髋关节置换手术中的操作。相对于相关技术而言，无需借助专业技术人员通过计算机辅助设计创建组件来进行个性化导板的设计和制作，缩短相关人员的学习曲线，降低了人工全髋关节导板的设计难度、缩短了导板的设计周期，并且，使得导板对设计人员专业程度的依赖也大大减弱，显著提高人工全髋关节置换手术所用导板的设计和加工效率，辅助术者更精确、高效地完成手术，提高手术的临床效果。
下面对图1所示的实施例的各个步骤做进一步的说明。
步骤S110，基于目标部位的医学影像数据确定所对应的三维图像。
该步骤中，目标部位的医学影像，可以理解为诸如全髋关节相关部位的X光片、CT等影像照片。
步骤S120，在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择适配的假体模型。
在一个具体实施例中，可以通过如图2所示的步骤流程图，进行假体模型的匹配：
步骤S1201，基于目标部位的医学影像，通过三维重建获得目标部位对应的三维图像。
步骤S1202，基于三维图像，进行术前规划，选择与三维图像适配的假体模型。
可选地，术前规划包括：从患者的髋关节及股骨扫描数据中，通过基于机器学习的图像分割算法，分割出骨盆图像、左侧股骨图像与右侧股骨图像。
然后，通过三维重建技术，获得目标部位的三维图像，结合二维影像(这里的“二维图像”可以包括：横断面影像、矢状面影像、冠状面影像，以及基于横断面影像、矢状面影像和冠状面影像的三轴联动图像等)，调整骨盆和/或股骨的观察角度，识别包括髂前上棘、耻骨联合、小转子、股骨头中心、髓腔轴线中至少之一在内的关键点。并且，观察所识别关键点是否正确，并将需要调整的部分再进行手动标记。
在一个实施例中，选择适配的假体模型的方式可以为：
首先，将可选的髋臼侧假体模型和股骨侧假体模型以可视化的方式呈现在屏幕上；然后，根据步骤S1201所获得的三维图像，选择髋臼侧假体模型和股骨侧假体模型，包括选择假体模型的类型、型号、三维空间位置。最后，将选择的假体模型与三维图像进行匹配。
步骤S130，生成与假体模型适配的仿真导板，获得导板设计数据，导板设计数据用于全髋关节假体的加工制造。
该步骤在全髋关节假体数据库中，选择匹配的假体模型后，需要依据假体模型，匹配与其适配的导板模型。在一个具体的实施例中，参照图3，可以包括如下步骤：
步骤S1301，基于假体模型和手术规划参数，自动放置导板模型。
步骤S1303，确定导板模型的定位方式，将导板模型固定；
步骤S1305，检验导板模型的位置是否合适？若导板模型的位置不合适，执行步骤S1307，若导板模型的位置合适，执行步骤S1309。
步骤S1307，接收位置调整信息，对导板模型进行重定位，直至位置合适；
步骤S1309，基于导板模型以及导板模型的定位方式，生成仿真导板。
参照图4，在一个更加优选的实施例中，在步骤S1301和步骤S1303之间，还设置有：
步骤S1302，将导板模型与目标部位的三维图像进行骨质拟合，并基于拟合结果对导板模型的大小及位置进行修正。
在具体实施时，与医学影像与三维图像适配的假体模型包括：髋臼侧假体模型和股骨侧假体模型。生成与假体模型适配的仿真导板包括：
(1)生成与髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板；以及
(2)生成与股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板。
下面，对上述两个方面做进一步地说明与解释。
参照图5，图5为本发明全髋关节置换用导板设计方法实施例中，与髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板生成的流程示意图，包括如下步骤：
步骤S510，基于髋臼侧假体模型和手术规划参数，自动放置髋臼侧导板模型。
参照图6，示出了在一个实施例中，基于髋臼侧假体模型和手术规划参数放置髋臼侧导板模型的示意图。其中，图6中，右下角“枪状”结构为髋臼侧导板模型。
步骤S520，将髋臼侧假体模型与目标部位的三维图像进行骨质拟合，并基于拟合结果对导板模型进行修正，包括大小、位置和厚度。
步骤S530，确定髋臼侧导板模型的定位方式，将髋臼侧导板模型固定。
步骤S540，检测髋臼侧导板模型位置是否合适，若髋臼侧导板模型位置不合适，则执行步骤S550，若髋臼侧导板模型位置合适，则执行步骤S560；
步骤S550，接收位置调整信息，对髋臼侧导板模型进行重定位，直至位置合适，然后执行步骤S560；
步骤S560，基于髋臼侧导板模型以及导板模型的定位方式，生成髋臼侧仿真导板。
其中的步骤S530，将髋臼侧导板模型固定包括可以参照如图7所示的步骤：
步骤S5301，在髋臼内选定第一固定点和第二固定点，在髋臼盂唇处选定第三固定点；
步骤S5302，基于第一固定点、第二固定点和第三固定点对髋臼侧导板模型进行三点固定。
具体来说，可以采用如下方式进行固定：髋臼侧导板模型设置有第一定位部，第一定位部设置有克氏针孔，通过克氏针，基于第一固定点、第二固定点和第三固定点将定位部进行三点固定。
参照图8a和图8b，示出了将髋臼侧导板模型固定不同角度的示意图。
从图8a和图8b可以看出，导板模型根据髋臼内两处与髋臼盂唇选定的一处完成三点固定；导板固定部设有克氏针孔，通过克氏针将导板固定在髋臼侧。
参照图9，图9为本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法中，与股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板生成的流程示意图，包括如下步骤：
步骤S910，基于髋臼侧假体模型和手术规划参数，放置髋臼侧导板模型。
可选地，手术规划参数可以包括髋臼侧假体模型的位置、前倾角和外展角的角度。
步骤S920，将髋臼侧假体模型与目标部位的三维图像进行骨质拟合，并基于拟合结果对导板模型进行修正，包括大小，位置和薄厚。在一个实施例中，“目标部位”可以是患者的髋臼侧需要进行手术治疗的部位。
步骤S930，确定髋臼侧导板模型的定位方式，将髋臼侧导板模型固定。
步骤S940，检测髋臼侧导板模型位置是否合适，若否，则执行步骤S950，若是，则执行步骤S960；
步骤S950，接收位置调整信息，对髋臼侧导板模型进行重定位，直至位置合适，然后执行步骤S960。
步骤S960，基于髋臼侧导板模型以及导板模型的定位方式，生成髋臼侧仿真导板。
该实施例中，步骤S930实现了将股骨侧导板模型固定，具体实施时，可以采用如下步骤：将股骨侧导板模型放置于术前规划的截骨线；在股骨侧导板模型设置一个定位部，可以称为“第二固定部”，在第二定位部上设置有克氏针孔，通过克氏针将股骨侧导板模型固定在股骨转子间嵴；其中，转子间嵴贴合部位于第二定位部的下方，转子间嵴贴合部的下表面与股骨转子间嵴表面相贴合。
参照图10a、图10b和图10c。其中图10a示出了股骨侧导板模型通过克氏针固定在股骨转子间嵴的示意图，图10b示出了转子间嵴贴合部位于固定部的下方，转子间嵴贴合部的下表面适于与股骨转子间嵴表面相贴合的示意图；图10c为股骨侧导板模型调整至合适位置后的状态示意图，即可导出对应的股骨侧导板STL(sterelithography，立体光固化)文件，通过3D打印，生成实体导板。
参照图11a和图11b，图11a示出了导板(导向杆)后续链接的磨挫环的示意图，用于磨挫方向和角度的导向。图11b示出了导板(导向杆)后续链接的压配环的示意图，用于压配方向和角度的导向。
参照图12，图12为本发明提供的全髋关节置换用导板设计方法流程示意图之二，包括如下步骤：
步骤a，由用户导入工程文件。
这里的工程文件可以为基于术前规划确定，包括根据医学影像及基于医学影像重建的三维图像所匹配的髋臼侧假体模型与股骨侧假体模型。
步骤b，根据手术规划参数，以及导入的工程文件中的髋臼侧假体模型，在屏幕呈现的髋臼侧由计算设备自动放置髋臼侧导板模型；
步骤c，由计算设备根据髋臼内两处与髋臼盂唇选定的一处完成三点固定；导板固定部设有克氏针孔，通过克氏针将导板模型固定在髋臼侧；
步骤d，由用户检查髋臼侧导板位置，若位置不合适，通过手动调整髋臼侧导板位置，回到步骤c再次进行固定；若位置合适，则执行步骤e。
步骤e，由计算设备生成髋臼侧仿真导板STL文件。
步骤f，根据手术规划参数，以及导入的工程文件中的股骨侧假体模型，在股骨侧由计算设备放置股骨侧导板模型；
步骤g，由用户检查股骨侧导板位置，若位置不合适，进行手动调整，确保与术前规划股骨截骨线一致；若位置合适，则执行步骤h。
步骤h，由计算设备生成股骨侧仿真导板STL文件。
本实施例基于全髋关节置换术前规划，智能一键生成可调节的人工全髋关节置换个性化定制手术导板，快速并精确拟合手术部位骨质，进行在术中相应操作的定位模拟。髋臼侧个性化手术导板采用三点固定，以髋臼内侧两处与髋臼盂唇某处为支点，避开横韧带与髋臼内软骨影响生成髋臼侧稳定拟合导板。股骨侧个性化截骨导板根据术前规划截骨线放置，确保与术前规划一致。一键生成个性化手术导板可调整钉孔位置以完美适配各种手术规划参数方式。确定导板方案后可直接导出STL文件，以供下一步3D打印，显著提高导板的设计与生产效率，辅助术者更精确、高效地完成手术，缩短学习曲线，提高手术的临床效果。
下面对本发明提供的一种全髋关节置换用导板设计装置进行描述，下文描述的一种全髋关节置换用导板设计装置与上文描述的导板生成方法可相互对应参照。
参照图13，本发明的全髋关节置换用导板设计装置包括：
三维图像生成模块1301、选择模块1302和仿真导板生成模块1303。其中，
三维图像生成模块1301用于基于目标部位的医学影像数据确定所对应的三维图像。选择模块1302用于在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择适配的假体模型。仿真导板生成模块1303用于生成与假体模型适配的仿真导板，获得导板设计数据；导板设计数据用于全髋关节假体的加工制造。
通过增材制造生成导板实物，导板实物用于引导人工全髋关节置换手术中的操作。
本实施例在选择与全髋关节目标部位医学影像的三维图像对应的假体模型后，基于假体模型，生成与之匹配的全髋关节导板模型；最后采用增材制造(例如，3D打印)的方法，将导板模型转化为导板实物，以引导人工全髋关节置换手术中的操作。相对于相关技术而言，无需借助专业技术人员通过计算机辅助设计创建组件来进行个性化导板的设计和制作，缩短相关人员的学习曲线，降低了人工全髋关节导板的设计难度、缩短了导板的设计周期，并且，使得导板对设计人员专业程度的依赖也大大减弱，显著提高人工全髋关节置换手术所用导板的设计和加工效率，辅助术者更精确、高效地完成手术，提高手术的临床效果。
参照图14，示出了本发明全髋关节置换用导板设计装置中，仿真导板生成模块1303的结构框图。
在一个优选的实施例中，与医学影像及三维图像适配的假体模型包括：髋臼侧假体模型和股骨侧假体模型。仿真导板生成模块1303包括髋臼侧仿真导板生成子模块13031和股骨侧仿真导板生成子模块13032。
髋臼侧仿真导板生成子模块13031用于生成与髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板；股骨侧仿真导板生成子模块13032生成与股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板。
在一个优选的实施例中，仿真导板生成模块1303中的每一个子模块髋臼侧仿真导板生成子模块13031和股骨侧仿真导板生成子模块13032可以进一步包括：导板放置单元、固定单元、调整单元和仿真导板生成单元。其中，
导板放置单元用于基于假体模型和手术规划参数，放置导板模型；固定单元用于确定导板模型的定位方式，将导板模型固定；调整单元用于在导板模型位置不合适时，接收位置调整信息，对导板模型进行重定位，直至位置合适；仿真导板生成单元用于基于导板模型以及导板模型的定位方式，生成仿真导板。
在一个优选的实施例中，导板放置单元与固定单元之间，还可以设置有拟合单元，该拟合单元用于将导板模型与目标部位的三维图像进行骨质拟合，并基于拟合结果对导板模型的大小及位置进行修正。
在一个优选的实施例中，髋臼侧仿真导板生成子模块13031中，其固定单元用于：在髋臼内选定第一固定点和第二固定点，在髋臼盂唇处选定第三固定点；基于第一固定点、第二固定点和第三固定点对髋臼侧导板模型进行三点固定。
进一步的，基于第一固定点、第二固定点和第三固定点对导板模型进行三点固定为：髋臼侧导板模型设置有第一定位部，第一定位部设置有克氏针孔，通过克氏针，基于第一固定点、第二固定点和第三固定点将定位部进行三点固定。
在一个优选的实施例中，股骨侧仿真导板生成子模块13032中，其固定单元用于，将股骨侧导板模型放置于术前规划的截骨线；在股骨侧导板模型设置第二定位部；第二定位部设置有克氏针孔，通过克氏针将股骨侧导板模型固定在股骨转子间嵴；其中，转子间嵴贴合部位于第二定位部的下方，转子间嵴贴合部的下表面与股骨转子间嵴表面相贴合。
图15示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图15所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1510、通信接口(Communications Interface)1520、存储器(memory)1530和通信总线1540，其中，处理器1010，通信接口1520，存储器1530通过通信总线1540完成相互间的通信。处理器1510可以调用存储器1530中的逻辑指令，以执行全髋关节置换用导板设计方法，该方法包括：基于目标部位的医学影像及医学影像所对应的三维图像，在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择与医学影像及三维图像适配的假体模型；
生成与假体模型适配的仿真导板；基于仿真导板，通过增材制造生成导板实物，导板实物用于引导人工全髋关节置换手术中的操作。
此外，上述的存储器1530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的全髋关节置换用导板设计方法，该方法包括：基于目标部位的医学影像及医学影像所对应的三维图像，在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择与医学影像及三维图像适配的假体模型；生成与假体模型适配的仿真导板；基于仿真导板，通过增材制造生成导板实物，导板实物用于引导人工全髋关节置换手术中的操作
又一方面，本发明还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以执行上述各提供的全髋关节置换用导板设计方法，该方法包括：基于目标部位的医学影像及医学影像所对应的三维图像，在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择与医学影像及三维图像适配的假体模型；生成与假体模型适配的仿真导板；基于仿真导板，通过增材制造生成导板实物，导板实物用于引导人工全髋关节置换手术中的操作。
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相关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。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种全髋关节置换用导板设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
基于目标部位的医学影像数据确定所对应的三维图像；
在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择适配的假体模型；
匹配与所述假体模型适配的导板模型，基于所述导板模型生成与所述假体模型适配的仿真导板，获得导板设计数据；所述导板设计数据用于全髋关节假体的加工制造；
其中，所述基于所述导板模型生成与所述假体模型适配的仿真导板包括如下步骤：
基于所述假体模型和手术规划参数，放置导板模型；
确定导板模型的定位方式，将导板模型固定；
在导板模型位置不合适时，接收位置调整信息，对所述导板模型进行重定位，直至位置合适；
基于所述导板模型以及导板模型的定位方式，生成所述仿真导板，获得所述导板设计数据。
2.根据权利要求1所述的全髋关节置换用导板设计方法，其特征在于，所述放置导板模型后还包括：
将导板模型与所述目标部位的三维图像进行骨质拟合，并基于拟合结果对导板模型的大小及位置进行修正。
3.根据权利要求2所述的全髋关节置换用导板设计方法，其特征在于，
所述假体模型包括：髋臼侧假体模型和股骨侧假体模型；所述生成与所述假体模型适配的仿真导板包括：
生成与所述髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板；以及
生成与所述股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板。
4.根据权利要求3所述的全髋关节置换用导板设计方法，其特征在于，
所述生成与所述髋臼侧假体模型适配的髋臼侧仿真导板中，所述将导板模型固定包括：将髋臼侧导板模型固定；所述将髋臼侧导板模型固定包括如下步骤：
在所述髋臼侧假体模型上的髋臼内选定第一固定点和第二固定点，在所述髋臼侧假体模型上的髋臼盂唇处选定第三固定点；
基于所述第一固定点、所述第二固定点和所述第三固定点对所述髋臼侧导板模型进行三点固定。
5.根据权利要求4所述的全髋关节置换用导板设计方法，其特征在于，所述髋臼侧导板模型设置有第一定位部，所述第一定位部设置有克氏针孔；
所述基于所述第一固定点、所述第二固定点和所述第三固定点对所述髋臼侧导板模型进行三点固定，包括：
通过克氏针，基于所述第一固定点、所述第二固定点和所述第三固定点将所述第一定位部进行三点固定。
6.根据权利要求3所述的全髋关节置换用导板设计方法，其特征在于，
所述生成与所述股骨侧假体模型适配的股骨侧仿真导板中，所述将导板模型固定包括：将股骨侧导板模型固定；所述将股骨侧导板模型固定包括如下步骤：
将所述股骨侧导板模型放置于术前规划的截骨线；
在所述股骨侧导板模型设置第二定位部；
所述第二定位部设置有克氏针孔，通过克氏针将股骨侧导板模型固定在所述股骨侧假体模型上的股骨转子间嵴；其中，将转子间嵴贴合部设置于所述第二定位部的下方，将转子间嵴贴合部的下表面与所述股骨侧假体模型上的股骨转子间嵴表面相贴合设置。
7.一种全髋关节置换用导板设计装置，其特征在于，该装置包括：
三维图像生成模块，被配置为基于目标部位的医学影像数据确定所对应的三维图像；
选择模块，被配置为在预先存储的全髋关节假体数据库中，选择适配的假体模型；
仿真导板生成模块，被配置为匹配与所述假体模型适配的导板模型，基于所述导板模型生成与所述假体模型适配的仿真导板，获得导板设计数据；所述导板设计数据用于全髋关节假体的加工制造；
其中，所述仿真导板生成模块中所述基于所述导板模型生成与所述假体模型适配的仿真导板进一步用于：
基于所述假体模型和手术规划参数，放置导板模型；
确定导板模型的定位方式，将导板模型固定；
在导板模型位置不合适时，接收位置调整信息，对所述导板模型进行重定位，直至位置合适；
基于所述导板模型以及导板模型的定位方式，生成所述仿真导板，获得所述导板设计数据。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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6任一项所述的全髋关节置换用导板设计方法的步骤。
9.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的全髋关节置换用导板设计方法的步骤。
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