CN113066109B - 骨盆配准方法、骨盆配准装置和骨盆配准系统 - Google Patents
骨盆配准方法、骨盆配准装置和骨盆配准系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113066109B CN113066109B CN202110490778.5A CN202110490778A CN113066109B CN 113066109 B CN113066109 B CN 113066109B CN 202110490778 A CN202110490778 A CN 202110490778A CN 113066109 B CN113066109 B CN 113066109B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mark
- point
- points
- point group
- mark point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 210000004197 pelvis Anatomy 0.000 title claims abstract description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 39
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 24
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 11
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 9
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 206010069135 Periprosthetic fracture Diseases 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 210000001624 hip Anatomy 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10004—Still image; Photographic image
- G06T2207/10012—Stereo images
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10072—Tomographic images
- G06T2207/10081—Computed x-ray tomography [CT]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30004—Biomedical image processing
- G06T2207/30008—Bone
Abstract
本申请提供了一种骨盆配准方法、骨盆配准装置和骨盆配准系统，该方法包括：根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，第一标记点为三维模型的任意一点；根据一次配准模型确定多个标记点组，任意一个标记点组包括第一标记点和第二标记点，第二标记点为第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个标记点组；计算各标记点组中第一标记点和对应的第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；根据误差确定至少一个优选点组；根据优选点组确定标记点的优选区域；在优选区域内选取至少三个第三标记点；根据第三标记点对一次配准模型与实际骨盆进行配准，得到二次配准模型。
Description
技术领域
本申请涉及骨盆配准技术领域，具体而言，涉及一种骨盆配准方法、骨盆配准装置、计算机可读存储介质、处理器和骨盆配准系统。
背景技术
虽然现在人工关节置换术已经非常成熟，但由于假体松动(有菌性/无菌性)，假体周围骨折、假体脱位等等诸多原因，在实施初次关节置换术后的患者中仍有较大一部分需要进行翻修手术。
由于翻修手术的原因繁多，且病情复杂，执行关节翻修手术需要极高的手术技术以及丰富的手术经验。即使这样，翻修手术的满意率仍比较低。缺损部位的合理填充是关节翻修手术中的重要步骤。随着3D打印技术的发展，各种形状的补块开始发挥重要作用，病人个性化假体也开始出现，翻修手术也取得了一定进展。但是，有一个翻修手术中始终没有解决的问题是如何将补块或假体精准地安放。即使是个性化定制地假体，仍然会有很大概率出现放不进去，放错位置的问题。
在进行骨科翻修手术操作中，一个重要步骤是将骨骼的数字三维模型与实际骨骼匹配到一起，即通过定位设备获得实际骨骼的位姿，并建立一系列变换，使其数字三维模型的位姿可以通过这些变换用实际骨骼的位姿表达，这个过程称为配准，实际效果相当于将数字三维模型与实际骨骼对齐。配准对手术的精度有较大影响。
常规的配准流程包括：低精度配准、高精度配准和配准确认。低精度配准也称为点配准，一般通过选取数字三维模型和实际骨骼上相匹配的骨性标记点来实现。高精度配准也称为面配准，实际是由定位系统连续的、采集多个实际骨骼表面点的位置，并自动的计算与其匹配的数字三维模型上点的位置，通过微调数字三维模型与实际骨骼的对齐。常规的配准流程中，对实际骨骼表面点的准确采集尤为重要。
髋关节翻修手术中骨盆配准的难点在于，此时骨盆的数字三维模型和实际骨骼可能存在差异，需要确定准确的骨性标记点和骨骼表面点来保证配准流程的顺利实施。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种骨盆配准方法、骨盆配准装置、计算机可读存储介质、处理器和骨盆配准系统，以解决现有技术中骨盆配准精度低的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种骨盆配准方法，所述方法包括：根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，所述第一标记点为所述三维模型的任意一点，至少三个所述第一标记点不位于同一条直线；根据所述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个所述标记点组包括所述第一标记点和第二标记点，所述第二标记点为所述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个所述标记点组；计算各所述标记点组中所述第一标记点和对应的所述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；根据所述误差确定至少一个优选点组，所述优选点组为多个所述标记点组中的一个或者多个，所述优选点组至少包括最小的所述误差对应的所述标记点组；根据所述优选点组确定标记点的优选区域；在所述优选区域内选取至少三个第三标记点；根据所述第三标记点对所述一次配准模型与所述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个所述第三标记点不位于同一条直线。
可选地，所述第一标记点有三个，根据所述一次配准模型确定多个标记点组，包括：根据所述第一标记点确定三个平移方向，所述平移方向为重心朝向的任意一个所述第一标记点的方向，所述重心为三个所述第一标记点构成的三角形的重心；将所述第一标记点沿所述平移方向平移预定距离后投影在一次配准模型上，得到所述第二标记点；所述第一标记点和对应的所述第二标记点形成所述标记点组，一个所述平移方向对应一个所述标记点组。
可选地，计算各所述标记点组中所述第一标记点和对应的所述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差，包括：根据所述第一标记点确定第一对照点，根据所述第二标记点确定第二对照点，所述第一对照点为位于实际骨盆上且与所述第一标记点对应的点，所述第二对照点为位于所述实际骨盆上且与所述第二标记点对应的点；计算第一距离与第二距离的均方根误差，得到多个误差，所述第一距离为任意一个所述标记点组中所述第一标记点与对应的所述第二标记点的距离，所述第二距离为对应的所述第一对照点与对应的所述第二对照点的距离。
可选地，根据所述误差确定至少一个优选点组，包括：在至少一个所述误差小于或者等于预定误差的情况下，确定第一误差对应的所述标记点组为所述优选点组，所述第一误差为小于或者等于所述预定误差的所述误差；在多个所述误差均大于所述预定误差的情况下，确定第二误差对应的所述标记点组为所述优选点组，所述第二误差为最小的所述误差。
可选地，所述方法还包括：记录所述优选区域形成数据库。
根据本申请的另一方面，提供了一种骨盆配准装置，所述装置包括：第一配准单元，用于根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，所述第一标记点为所述三维模型的任意一点，至少三个所述第一标记点不位于同一条直线；第一确定单元，用于根据所述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个所述标记点组包括所述第一标记点和第二标记点，所述第二标记点为所述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个所述标记点组；计算单元，用于计算各所述标记点组中所述第一标记点和对应的所述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；第二确定单元，用于根据所述误差确定至少一个优选点组，所述优选点组为多个所述标记点组中的一个或者多个，所述优选点组至少包括最小的所述误差对应的所述标记点组；第三确定单元，用于根据所述优选点组确定标记点的优选区域；处理单元，用于在所述优选区域内选取至少三个第三标记点；第二配准单元，用于根据所述第三标记点对所述一次配准模型与所述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个所述第三标记点不位于同一条直线。
根据本申请的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行任意一种所述的方法。
根据本申请的又一方面，提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的方法。
根据本申请的再一方面，提供了一种骨盆配准系统，包括骨盆配准装置，所述骨盆配准装置用于执行任意一种所述的方法。
可选地，所述骨盆配准系统还包括翻修策划模块，所述翻修策划模块与记录单元通信连接，所述翻修策划模块用于根据所述记录单元记录的数据策划翻修方案。
应用本申请的技术方案，上述骨盆配准方法中，首先，根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，上述第一标记点为上述三维模型的任意一点，至少三个上述第一标记点不位于同一条直线；然后，根据上述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个上述标记点组包括上述第一标记点和第二标记点，上述第二标记点为上述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个上述标记点组；之后，计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；之后，根据上述误差确定至少一个优选点组，上述优选点组为多个上述标记点组中的一个或者多个，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组；根据上述优选点组确定标记点的优选区域；之后，在上述优选区域内选取至少三个第三标记点；最后，根据上述第三标记点对上述一次配准模型与上述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个上述第三标记点不位于同一条直线。该骨盆配准方法通过误差确定优选点组，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组，即选择较小的误差对应的标记点组作为优选点组，从而通过优选点组划分优选区域，在优选区域内选择第三标记点，使得二次配准选择的标记点位于与实际骨骼的差异相对较小的区域，进而提高了骨盆配准精度，解决了现有技术中骨盆配准精度低的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种实施例的骨盆配准方法的流程图；
图2示出了根据本申请的一种实施例的优选区域的示意图；
图3示出了根据本申请的一种实施例的骨盆配准装置的示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术中所说的，现有技术中骨盆配准精度低，为了解决上述问题，本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种骨盆配准方法、骨盆配准装置、计算机可读存储介质、处理器和骨盆配准系统。
根据本申请的实施例，提供了一种骨盆配准方法。
图1是根据本申请实施例的骨盆配准方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，上述第一标记点为上述三维模型的任意一点，至少三个上述第一标记点不位于同一条直线；
步骤S102，根据上述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个上述标记点组包括上述第一标记点和第二标记点，上述第二标记点为上述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个上述标记点组；
步骤S103，计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；
步骤S104，根据上述误差确定至少一个优选点组，上述优选点组为多个上述标记点组中的一个或者多个；
步骤S105，根据上述优选点组确定标记点的优选区域；
步骤S106，在上述优选区域内选取至少三个第三标记点；
步骤S107，根据上述第三标记点对上述一次配准模型与上述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个上述第三标记点不位于同一条直线。
上述骨盆配准方法中，首先，根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，上述第一标记点为上述三维模型的任意一点，至少三个上述第一标记点不位于同一条直线；然后，根据上述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个上述标记点组包括上述第一标记点和第二标记点，上述第二标记点为上述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个上述标记点组；之后，计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；之后，根据上述误差确定至少一个优选点组，上述优选点组为多个上述标记点组中的一个或者多个，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组；根据上述优选点组确定标记点的优选区域；之后，在上述优选区域内选取至少三个第三标记点；最后，根据上述第三标记点对上述一次配准模型与上述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个上述第三标记点不位于同一条直线。该骨盆配准方法通过误差确定优选点组，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组，即选择较小的误差对应的标记点组作为优选点组，从而通过优选点组划分优选区域，在优选区域内选择第三标记点，使得二次配准选择的标记点位于与实际骨骼的差异相对较小的区域，进而提高了骨盆配准精度，解决了现有技术中骨盆配准精度低的问题。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请的一种实施例中，在获取上述三维模型的观察图像之前，上述方法还包括：获取上述骨盆的断层扫描图像；根据上述断层扫描图像构建上述三维模型。具体地，获取骨盆的CT断层扫描医学影像并得到二维医学影像DICOM数据，将二维医学影像DICOM数据导入医学影像处理软件中，医学影像处理软件将DICOM数据构建为数字三维模型。
本申请的一种实施例中，如图2所示，上述第一标记点有三个，根据上述一次配准模型确定多个标记点组，包括：根据上述第一标记点确定三个平移方向，上述平移方向为重心朝向的任意一个上述第一标记点的方向，上述重心为三个上述第一标记点构成的三角形的重心；将上述第一标记点沿上述平移方向平移预定距离后投影在一次配准模型上，得到上述第二标记点；上述第一标记点和对应的上述第二标记点形成上述标记点组，一个上述平移方向对应一个上述标记点组。具体地，如图2所示，实线三角形的三个顶点即为三个上述第一标记点，虚线三角形的三个顶点即为三个上述第二标记点，椭圆形区域即为优选区域，上述平移方向为重心朝向的任意一个上述第一标记点的方向，上述第一标记点有三个，则上述平移方向有三个，三个上述第一标记点沿一个上述平移方向平移预定距离后投影在一次配准模型上的三个上述第二标记点，这三个上述第一标记点和者三个上述第二标记点形成一个上述标记点组，则三个平移方向即可形成三个上述标记点组。
需要说明的是，上述第一标记点有四个及以上，找出上述第一标记点中至少三个位于同一平面的第一标记点，位于同一平面的第一标记点构成多边形，上述重心为多边形的重心，平移方向与位于同一平面的第一标记点一一对应，当然，也不限于通过重心确定平移方向，还可以通过垂心、内心等。
本申请的一种实施例中，计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差，包括：根据上述第一标记点确定第一对照点，根据上述第二标记点确定第二对照点，上述第一对照点为位于实际骨盆上且与上述第一标记点对应的点，上述第二对照点为位于上述实际骨盆上且与上述第二标记点对应的点；计算第一距离与第二距离的均方根误差，得到多个误差，上述第一距离为任意一个上述标记点组中上述第一标记点与对应的上述第二标记点的距离，上述第二距离为对应的上述第一对照点与对应的上述第二对照点的距离。具体地，上述第一标记点有三个的情况下，三个上述第一标记点和对应的三个上述第二标记点形成一个上述标记点组，则一个上述标记点组对应三个第一距离和三个第二距离，计算三个第一距离与对应的三个第二距离的均方根误差，即可得到上述误差，上述误差与上述标记点组一一对应。
本申请的一种实施例中，根据上述误差确定至少一个优选点组，包括：在至少一个上述误差小于或者等于预定误差的情况下，确定第一误差对应的上述标记点组为上述优选点组，上述第一误差为小于或者等于上述预定误差的上述误差；在多个上述误差均大于上述预定误差的情况下，确定第二误差对应的上述标记点组为上述优选点组，上述第二误差为最小的上述误差。具体地，上述误差小于或者等于预定误差的上述标记点组都是上述优选点组，多个上述误差均大于上述预定误差，则最小的上述误差对应的上述标记点组为上述优选点组，以确保优选点组对应的误差较小，从而确保优选点组划分的区域与实际骨骼的差异较小。
本申请的一种实施例中，上述方法还包括：记录上述优选区域形成数据库。具体地，将标记剔除区的骨盆的三维模型记录在数据库，以便于后续采用大数据分析直接确定待配准骨盆的三维模型的优选区域，代替计算误差来确定优选区域，减小工作量。
本申请实施例还提供了一种骨盆配准装置，需要说明的是，本申请实施例的骨盆配准装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于骨盆配准方法。以下对本申请实施例提供的骨盆配准装置进行介绍。
图3是根据本申请实施例的骨盆配准装置的示意图。如图3所示，该装置包括：
第一配准单元10，用于根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，上述第一标记点为上述三维模型的任意一点，至少三个上述第一标记点不位于同一条直线；
第一确定单元20，用于根据上述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个上述标记点组包括上述第一标记点和第二标记点，上述第二标记点为上述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个上述标记点组；
计算单元30，用于计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；
第二确定单元40，用于根据上述误差确定至少一个优选点组，上述优选点组为多个上述标记点组中的一个或者多个；
第三确定单元50，用于根据上述优选点组确定标记点的优选区域；
处理单元60，用于在上述优选区域内选取至少三个第三标记点；
第二配准单元70，用于根据上述第三标记点对上述一次配准模型与上述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个上述第三标记点不位于同一条直线。
上述骨盆配准装置中，第一配准单元根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，上述第一标记点为上述三维模型的任意一点，至少三个上述第一标记点不位于同一条直线；第一确定单元根据上述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个上述标记点组包括上述第一标记点和第二标记点，上述第二标记点为上述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个上述标记点组；计算单元计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；第二确定单元根据上述误差确定至少一个优选点组，上述优选点组为多个上述标记点组中的一个或者多个，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组；第三确定单元根据上述优选点组确定标记点的优选区域；处理单元在上述优选区域内选取至少三个第三标记点；第二配准单元根据上述第三标记点对上述一次配准模型与上述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个上述第三标记点不位于同一条直线。该骨盆配准装置通过误差确定优选点组，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组，即选择较小的误差对应的标记点组作为优选点组，从而通过优选点组划分优选区域，在优选区域内选择第三标记点，使得二次配准选择的标记点位于与实际骨骼的差异相对较小的区域，进而提高了骨盆配准精度，解决了现有技术中骨盆配准精度低的问题。
本申请的一种实施例中，上述装置还包括获取单元和构建单元，其中，上述获取单元用于在获取上述三维模型的观察图像之前，获取上述骨盆的断层扫描图像；上述构建单元用于根据上述断层扫描图像构建上述三维模型。具体地，获取骨盆的CT断层扫描医学影像并得到二维医学影像DICOM数据，将二维医学影像DICOM数据导入医学影像处理软件中，医学影像处理软件将DICOM数据构建为数字三维模型。
本申请的一种实施例中，如图2所示，上述第一标记点有三个，上述第一确定单元包括第一确定模块、处理模块和生成模块，其中，上述第一确定模块用于根据上述第一标记点确定三个平移方向，上述平移方向为重心朝向的任意一个上述第一标记点的方向，上述重心为三个上述第一标记点构成的三角形的重心；上述处理模块用于将上述第一标记点沿上述平移方向平移预定距离后投影在一次配准模型上，得到上述第二标记点；上述生成模块用于上述第一标记点和对应的上述第二标记点形成上述标记点组，一个上述平移方向对应一个上述标记点组。具体地，如图2所示，实线三角形的三个顶点即为三个上述第一标记点，虚线三角形的三个顶点即为三个上述第二标记点，椭圆形区域即为优选区域，上述平移方向为重心朝向的任意一个上述第一标记点的方向，上述第一标记点有三个，则上述平移方向有三个，三个上述第一标记点沿一个上述平移方向平移预定距离后投影在一次配准模型上的三个上述第二标记点，这三个上述第一标记点和者三个上述第二标记点形成一个上述标记点组，则三个平移方向即可形成三个上述标记点组。
需要说明的是，上述第一标记点有四个及以上，找出上述第一标记点中至少三个位于同一平面的第一标记点，位于同一平面的第一标记点构成多边形，上述重心为多边形的重心，平移方向与位于同一平面的第一标记点一一对应，当然，也不限于通过重心确定平移方向，还可以通过垂心、内心等。
本申请的一种实施例中，上述计算单元包括第二确定模块和计算模块，其中，上述第二确定模块用于根据上述第一标记点确定第一对照点，根据上述第二标记点确定第二对照点，上述第一对照点为位于实际骨盆上且与上述第一标记点对应的点，上述第二对照点为位于上述实际骨盆上且与上述第二标记点对应的点；上述计算模块用于计算第一距离与第二距离的均方根误差，得到多个误差，上述第一距离为任意一个上述标记点组中上述第一标记点与对应的上述第二标记点的距离，上述第二距离为对应的上述第一对照点与对应的上述第二对照点的距离。具体地，上述第一标记点有三个的情况下，三个上述第一标记点和对应的三个上述第二标记点形成一个上述标记点组，则一个上述标记点组对应三个第一距离和三个第二距离，计算三个第一距离与对应的三个第二距离的均方根误差，即可得到上述误差，上述误差与上述标记点组一一对应。
本申请的一种实施例中，上述第二确定单元包括第三确定模块和第四确定模块，其中，上述第三确定模块用于在至少一个上述误差小于或者等于预定误差的情况下，确定第一误差对应的上述标记点组为上述优选点组，上述第一误差为小于或者等于上述预定误差的上述误差；上述第四确定模块用于在多个上述误差均大于上述预定误差的情况下，确定第二误差对应的上述标记点组为上述优选点组，上述第二误差为最小的上述误差。具体地，上述误差小于或者等于预定误差的上述标记点组都是上述优选点组，多个上述误差均大于上述预定误差，则最小的上述误差对应的上述标记点组为上述优选点组，以确保优选点组对应的误差较小，从而确保优选点组划分的区域与实际骨骼的差异较小。
本申请的一种实施例中，上述装置还包括记录单元，上述记录单元用于记录上述优选区域形成数据库。具体地，将标记剔除区的骨盆的三维模型记录在数据库，以便于后续采用大数据分析直接确定待配准骨盆的三维模型的优选区域，代替计算误差来确定优选区域，减小工作量。
本申请实施例还提供了一种骨盆配准系统，包括骨盆配准装置，上述骨盆配准装置用于执行任意一种上述的方法。
上述骨盆配准系统中，包括骨盆配准装置，第一配准单元根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，上述第一标记点为上述三维模型的任意一点，至少三个上述第一标记点不位于同一条直线；第一确定单元根据上述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个上述标记点组包括上述第一标记点和第二标记点，上述第二标记点为上述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个上述标记点组；计算单元计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；第二确定单元根据上述误差确定至少一个优选点组，上述优选点组为多个上述标记点组中的一个或者多个，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组；第三确定单元根据上述优选点组确定标记点的优选区域；处理单元在上述优选区域内选取至少三个第三标记点；第二配准单元根据上述第三标记点对上述一次配准模型与上述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个上述第三标记点不位于同一条直线。该骨盆配准装置通过误差确定优选点组，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组，即选择较小的误差对应的标记点组作为优选点组，从而通过优选点组划分优选区域，在优选区域内选择第三标记点，使得二次配准选择的标记点位于与实际骨骼的差异相对较小的区域，进而提高了骨盆配准精度，解决了现有技术中骨盆配准精度低的问题。
本申请的一种实施例中，上述骨盆配准系统包括翻修策划模块，上述翻修策划模块与记录单元通信连接，上述翻修策划模块用于根据上述记录单元记录的数据策划翻修方案。具体地，相关人员根据记录的剔除区，确定合适的翻修方案，确保补块或假体精准地安放。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的骨盆配准方法中，首先，根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，上述第一标记点为上述三维模型的任意一点，至少三个上述第一标记点不位于同一条直线；然后，根据上述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个上述标记点组包括上述第一标记点和第二标记点，上述第二标记点为上述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个上述标记点组；之后，计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；之后，根据上述误差确定至少一个优选点组，上述优选点组为多个上述标记点组中的一个或者多个，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组；根据上述优选点组确定标记点的优选区域；之后，在上述优选区域内选取至少三个第三标记点；最后，根据上述第三标记点对上述一次配准模型与上述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个上述第三标记点不位于同一条直线。该骨盆配准方法通过误差确定优选点组，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组，即选择较小的误差对应的标记点组作为优选点组，从而通过优选点组划分优选区域，在优选区域内选择第三标记点，使得二次配准选择的标记点位于与实际骨骼的差异相对较小的区域，进而提高了骨盆配准精度，解决了现有技术中骨盆配准精度低的问题。
2)、本申请的骨盆配准装置中，第一配准单元根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，上述第一标记点为上述三维模型的任意一点，至少三个上述第一标记点不位于同一条直线；第一确定单元根据上述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个上述标记点组包括上述第一标记点和第二标记点，上述第二标记点为上述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个上述标记点组；计算单元计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；第二确定单元根据上述误差确定至少一个优选点组，上述优选点组为多个上述标记点组中的一个或者多个，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组；第三确定单元根据上述优选点组确定标记点的优选区域；处理单元在上述优选区域内选取至少三个第三标记点；第二配准单元根据上述第三标记点对上述一次配准模型与上述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个上述第三标记点不位于同一条直线。该骨盆配准装置通过误差确定优选点组，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组，即选择较小的误差对应的标记点组作为优选点组，从而通过优选点组划分优选区域，在优选区域内选择第三标记点，使得二次配准选择的标记点位于与实际骨骼的差异相对较小的区域，进而提高了骨盆配准精度，解决了现有技术中骨盆配准精度低的问题。
3)、本申请的骨盆配准系统中，包括骨盆配准装置，第一配准单元根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，上述第一标记点为上述三维模型的任意一点，至少三个上述第一标记点不位于同一条直线；第一确定单元根据上述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个上述标记点组包括上述第一标记点和第二标记点，上述第二标记点为上述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个上述标记点组；计算单元计算各上述标记点组中上述第一标记点和对应的上述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；第二确定单元根据上述误差确定至少一个优选点组，上述优选点组为多个上述标记点组中的一个或者多个，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组；第三确定单元根据上述优选点组确定标记点的优选区域；处理单元在上述优选区域内选取至少三个第三标记点；第二配准单元根据上述第三标记点对上述一次配准模型与上述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个上述第三标记点不位于同一条直线。该骨盆配准装置通过误差确定优选点组，上述优选点组至少包括最小的上述误差对应的上述标记点组，即选择较小的误差对应的标记点组作为优选点组，从而通过优选点组划分优选区域，在优选区域内选择第三标记点，使得二次配准选择的标记点位于与实际骨骼的差异相对较小的区域，进而提高了骨盆配准精度，解决了现有技术中骨盆配准精度低的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种骨盆配准方法，其特征在于，所述方法包括：
根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，所述第一标记点为所述三维模型的任意一点，至少三个所述第一标记点不位于同一条直线；
根据所述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个所述标记点组包括所述第一标记点和第二标记点，所述第二标记点为所述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个所述标记点组；
计算各所述标记点组中所述第一标记点和对应的所述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；
根据所述误差确定至少一个优选点组，所述优选点组为多个所述标记点组中的一个或者多个，所述优选点组至少包括最小的所述误差对应的所述标记点组；
根据所述优选点组确定标记点的优选区域；
在所述优选区域内选取至少三个第三标记点；
根据所述第三标记点对所述一次配准模型与所述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个所述第三标记点不位于同一条直线，计算各所述标记点组中所述第一标记点和对应的所述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差，包括：根据所述第一标记点确定第一对照点，根据所述第二标记点确定第二对照点，所述第一对照点为位于实际骨盆上且与所述第一标记点对应的点，所述第二对照点为位于所述实际骨盆上且与所述第二标记点对应的点；计算第一距离与第二距离的均方根误差，得到多个误差，所述第一距离为任意一个所述标记点组中所述第一标记点与对应的所述第二标记点的距离，所述第二距离为对应的所述第一对照点与对应的所述第二对照点的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一标记点有三个，根据所述一次配准模型确定多个标记点组，包括：
根据所述第一标记点确定三个平移方向，所述平移方向为重心朝向的任意一个所述第一标记点的方向，所述重心为三个所述第一标记点构成的三角形的重心；
将所述第一标记点沿所述平移方向平移预定距离后投影在一次配准模型上，得到所述第二标记点；
所述第一标记点和对应的所述第二标记点形成所述标记点组，一个所述平移方向对应一个所述标记点组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述误差确定至少一个优选点组，包括：
在至少一个所述误差小于或者等于预定误差的情况下，确定第一误差对应的所述标记点组为所述优选点组，所述第一误差为小于或者等于所述预定误差的所述误差；
在多个所述误差均大于所述预定误差的情况下，确定第二误差对应的所述标记点组为所述优选点组，所述第二误差为最小的所述误差。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
记录所述优选区域形成数据库。
5.一种骨盆配准装置，其特征在于，所述装置包括：
第一配准单元，用于根据至少三个第一标记点对骨盆的三维模型与实际骨盆进行配准，得到一次配准模型，所述第一标记点为所述三维模型的任意一点，至少三个所述第一标记点不位于同一条直线；
第一确定单元，用于根据所述一次配准模型确定多个标记点组，任意一个所述标记点组包括所述第一标记点和第二标记点，所述第二标记点为所述第一标记点平移预定距离后投影在一次配准模型上得到的，一次平移对应一个所述标记点组；
计算单元，用于计算各所述标记点组中所述第一标记点和对应的所述第二标记点的距离与实际距离的均方根误差，得到多个误差；
第二确定单元，用于根据所述误差确定至少一个优选点组，所述优选点组为多个所述标记点组中的一个或者多个，所述优选点组至少包括最小的所述误差对应的所述标记点组；
第三确定单元，用于根据所述优选点组确定标记点的优选区域；
处理单元，用于在所述优选区域内选取至少三个第三标记点；
第二配准单元，用于根据所述第三标记点对所述一次配准模型与所述实际骨盆进行配准，得到二次配准模型，至少三个所述第三标记点不位于同一条直线，所述计算单元包括第二确定模块和计算模块，其中，所述第二确定模块用于根据所述第一标记点确定第一对照点，根据所述第二标记点确定第二对照点，所述第一对照点为位于实际骨盆上且与所述第一标记点对应的点，所述第二对照点为位于所述实际骨盆上且与所述第二标记点对应的点；所述计算模块用于计算第一距离与第二距离的均方根误差，得到多个误差，所述第一距离为任意一个所述标记点组中所述第一标记点与对应的所述第二标记点的距离，所述第二距离为对应的所述第一对照点与对应的所述第二对照点的距离。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至4中任意一项所述的方法。
7.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至4中任意一项所述的方法。
8.一种骨盆配准系统，包括骨盆配准装置，其特征在于，所述骨盆配准装置用于执行权利要求1至4中任意一项所述的方法。
9.根据权利要求8所述的骨盆配准系统，其特征在于，所述骨盆配准系统还包括翻修策划模块，所述翻修策划模块与记录单元通信连接，所述翻修策划模块用于根据所述记录单元记录的数据策划翻修方案。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110490778.5A CN113066109B (zh) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 骨盆配准方法、骨盆配准装置和骨盆配准系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110490778.5A CN113066109B (zh) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 骨盆配准方法、骨盆配准装置和骨盆配准系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113066109A CN113066109A (zh) | 2021-07-02 |
| CN113066109B true CN113066109B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=76568075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110490778.5A Active CN113066109B (zh) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 骨盆配准方法、骨盆配准装置和骨盆配准系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113066109B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113616350B (zh) * | 2021-07-16 | 2022-04-19 | 元化智能科技(深圳)有限公司 | 标记点选取位置的验证方法、装置、终端设备和存储介质 |
| CN114332076B (zh) * | 2022-03-01 | 2022-06-14 | 北京壹点灵动科技有限公司 | 骨盆配准的方法、装置、计算机可读存储介质和处理器 |
| CN114983566B (zh) * | 2022-08-02 | 2022-12-13 | 北京壹点灵动科技有限公司 | 假体翻修的配准方法及装置、存储介质和处理器 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104616311A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-05-13 | 重庆大学 | 基于改进icp算法的损伤零部件精确配准方法 |
| CN109685042A (zh) * | 2019-02-03 | 2019-04-26 | 同方威视技术股份有限公司 | 一种三维图像识别装置及其识别方法 |
| CN109890281A (zh) * | 2016-08-30 | 2019-06-14 | 马科外科公司 | 用于术中骨盆配准的系统和方法 |
| WO2019148154A1 (en) * | 2018-01-29 | 2019-08-01 | Lang Philipp K | Augmented reality guidance for orthopedic and other surgical procedures |
| CN111134841A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-12 | 北京天智航医疗科技股份有限公司 | 髋关节置换术中配准骨盆的方法及配准工具 |
| CN111275811A (zh) * | 2020-01-18 | 2020-06-12 | 深圳中科智美科技有限公司 | 一种修复模型创建方法、系统及存储介质 |
| CN111476832A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-31 | 杭州柳叶刀机器人有限公司 | 一种髋臼杯配准方法 |
| CN112155734A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-01 | 苏州微创畅行机器人有限公司 | 可读存储介质、骨建模配准系统及骨科手术系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005084541A1 (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Depuy International Ltd | Pelvis registration method and apparatus |
| US20110190774A1 (en) * | 2009-11-18 | 2011-08-04 | Julian Nikolchev | Methods and apparatus for performing an arthroscopic procedure using surgical navigation |
-
2021
- 2021-05-06 CN CN202110490778.5A patent/CN113066109B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104616311A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-05-13 | 重庆大学 | 基于改进icp算法的损伤零部件精确配准方法 |
| CN109890281A (zh) * | 2016-08-30 | 2019-06-14 | 马科外科公司 | 用于术中骨盆配准的系统和方法 |
| WO2019148154A1 (en) * | 2018-01-29 | 2019-08-01 | Lang Philipp K | Augmented reality guidance for orthopedic and other surgical procedures |
| CN109685042A (zh) * | 2019-02-03 | 2019-04-26 | 同方威视技术股份有限公司 | 一种三维图像识别装置及其识别方法 |
| CN111134841A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-12 | 北京天智航医疗科技股份有限公司 | 髋关节置换术中配准骨盆的方法及配准工具 |
| CN111275811A (zh) * | 2020-01-18 | 2020-06-12 | 深圳中科智美科技有限公司 | 一种修复模型创建方法、系统及存储介质 |
| CN111476832A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-31 | 杭州柳叶刀机器人有限公司 | 一种髋臼杯配准方法 |
| CN112155734A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-01 | 苏州微创畅行机器人有限公司 | 可读存储介质、骨建模配准系统及骨科手术系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113066109A (zh) | 2021-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113066109B (zh) | 骨盆配准方法、骨盆配准装置和骨盆配准系统 | |
| Walch et al. | Three-dimensional planning and use of patient-specific guides improve glenoid component position: an in vitro study | |
| US9408617B2 (en) | Method for orienting an acetabular cup and instruments for use therewith | |
| WO2022161161A1 (zh) | 用于全膝关节置换手术的智能导板设计方法及装置 | |
| CN114419618B (zh) | 基于深度学习的全髋关节置换术前规划系统 | |
| US11257241B2 (en) | System and method for component positioning by registering a 3D patient model to an intra-operative image | |
| CN111476832A (zh) | 一种髋臼杯配准方法 | |
| CN115844531B (zh) | 髋关节置换手术导航系统 | |
| CN113077499B (zh) | 骨盆配准方法、骨盆配准装置和骨盆配准系统 | |
| CN113077498B (zh) | 骨盆配准方法、骨盆配准装置和骨盆配准系统 | |
| CN112826641B (zh) | 全髋关节置换用导板设计方法及相关设备 | |
| US20220192755A1 (en) | A method obtained by means of computer for checking the correct alignment of a hip prosthesis and a system for implementing said check | |
| CN114259330B (zh) | 髋臼杯假体的角度的测量方法、装置和测量系统 | |
| CN113729943B (zh) | 虚拟骨面的处理方法、装置及翻修手术机器人 | |
| CN115005987A (zh) | 髋关节翻修手术中骨盆配准的方法及系统 | |
| CN113545848A (zh) | 导航导板的配准方法及配准装置 | |
| CN116433477B (zh) | 骨盆配准方法、装置、存储介质及电子设备 | |
| CN113066110A (zh) | 骨盆配准中标记点的选取方法和选取装置 | |
| CN112754664B (zh) | 用于寻找髋关节中心的骨科手术系统 | |
| CN114983566B (zh) | 假体翻修的配准方法及装置、存储介质和处理器 | |
| CN111150527A (zh) | 一种tha手术导板 | |
| CN116784978B (zh) | 手术导航系统 | |
| Kim et al. | Deep Learning and Computer Vision Techniques for Automated Total Hip Arthroplasty Planning on 2-D Radiographs | |
| RU2749850C1 (ru) | Способ предоперационного планирования фиксации вертлужного компонента винтами с последующим эндопротезированием тазобедренного сустава | |
| US20230404671A1 (en) | Computer-assisted implant positioning system and methods |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |