CN113545848B - 导航导板的配准方法及配准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导航导板的配准方法及配准装置，该配准方法包括：获取患者的目标部位的影像信息；通过所述影像信息生成适配的假体模型；生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板；通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准。如此设置，当实施手术时，将导航导板接触于患者术前规划的部位，利用导板上骨面拟合，完成光学导航系统配准，配准精度高,使手术操作的精准性和安全性大大提高，可以减小因手术时患者体位的变化导致术前采集的影像资料与术中的实际情况存在差异而造成的误差。还能够避免二次CT检查，使患者再次受到辐射伤害。

Description

导航导板的配准方法及配准装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种导航导板的配准方法及配准装置。

背景技术

随着医学影像技术和计算机技术的发展，计算机辅助骨科手术系统应运而生，同时影像辅助手术的技术已逐渐在外科领域得到应用，在外科手术中，图像引导系统给医生提供一个虚拟的、非侵入式的界面窗口，使医生能够看到肉眼无法直接看到的解剖结构与手术器械的三维空间相对位置关系，由于导航技术的引入，提高了手术的精确性、操作稳定性、降低辐射，但也增加了配准的环节，配准实现了模型空间中的位置与实际位置一一对应。

在手术过程中，患者体位的变化经常使手术目标的位置改变，例如骨位置改变，以致术前采集的影像资料与术中的实际情况常常存在差异。如果依据术前影像资料辅助手术，那么很有可能会在手术操作时带来一定的误差，从而会影响配准精度以及对患者造成不必要的伤害。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中存在的依据术前影像资料辅助手术，在手术操作时带来一定的误差，从而会影响配准精度以及对患者造成不必要的伤害的问题。从而提供一种导航导板的配准方法及配准装置。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种导航导板的配准方法，该配准方法包括：获取患者的目标部位的影像信息；通过所述影像信息生成适配的假体模型；生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板；通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准。

可选地，通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准，包括：利用所述假体模型和所述导板模型，建立图像空间坐标系；通过光学定位仪获取术前规划的髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标；利用所述髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标，建立世界坐标系；将所述导航导板的拟合面接触于术前规划的所述髋关节的目标区域，进行骨面拟合；基于所述图像空间坐标系和所述世界坐标系之间的映射关系，利用所述配准数据将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

可选地，所述配准数据包括标志点集，所述标志点集中包括若干个标志点，利用所述配准数据将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系，包括：获取所述导航导板与所述髋关节的目标区域的接触面上分布的若干个标志点的空间坐标信息；根据所述若干个标志点的空间坐标信息，将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

可选地，通过所述影像信息生成适配的假体模型，包括：通过对所述影像信息进行图像分割识别和三维重建，以得到髋关节三维图像；在预先存储的髋关节假体数据库中，选取与所述髋关节三维图像相适配的髋关节假体模型。

可选地，生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板，包括：根据所述假体模型和术前规划的手术方案，生成导板模型；放置所述导板模型，并对所述导板模型的型号大小、位置中的至少之一进行调整，直至所述导板模型与所述假体模型相适配；基于相适配的导板模型获取导板设计数据，并通过3D打印方式生成所述导航导板。

可选地，所述假体模型包括髋臼侧假体模型、股骨侧假体模型，所述生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板，包括：生成与所述髋臼侧假体模型相适配的髋臼侧导板模型，并获得导板设计数据以用于生成髋臼侧导航导板；以及生成与所述股骨侧假体模型相适配的股骨侧导板模型，并获得导板设计数据以用于生成股骨侧导航导板。

本发明实施例还提供了一种导航导板的配准装置，该配准装置包括：影像信息获取模块，被配置为获取患者的目标部位的影像信息；假体模型生成模块，被配置为通过所述影像信息生成适配的假体模型；导板生成模块，被配置为生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板；配准模块，被配置为通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准。

可选地，所述配准模块，包括：图像空间坐标系构建单元，被配置为利用所述假体模型和所述导板模型，建立图像空间坐标系；位置坐标获取单元，被配置为通过光学定位仪获取术前规划的髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标；世界坐标系构建单元，被配置为利用所述髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标，建立世界坐标系；骨面拟合单元，被配置为将所述导航导板的拟合面接触于术前规划的所述髋关节的目标区域，进行骨面拟合；配准单元，被配置为基于所述图像空间坐标系和所述世界坐标系之间的映射关系，利用所述配准数据将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

可选地，所述配准数据包括标志点集，所述标志点集中包括若干个标志点，所述配准单元包括：

空间坐标信息获取子单元，被配置为获取所述导航导板与所述髋关节的目标区域的接触面上分布的若干个标志点的空间坐标信息；

配准子单元，被配置为根据所述若干个标志点的空间坐标信息，将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

可选地，所述假体模型生成模块，包括：

分割和三维重建单元，被配置为通过对所述影像信息进行图像分割识别和三维重建，以得到髋关节三维图像；

假体模型选取单元，被配置为在预先存储的髋关节假体数据库中，选取与所述髋关节三维图像相适配的髋关节假体模型。

本发明技术方案与现有技术相比，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种导航导板的配准方法，该配准方法包括：获取患者的目标部位的影像信息；通过所述影像信息生成适配的假体模型；生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板；通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准。如此设置，当实施手术时，将导航导板接触于患者术前规划的部位，利用导板上骨面拟合，完成光学导航系统配准。导航导板的光学手术导航系统能够精确引导手术路径方向和深度,使手术操作的精准性和安全性大大提高，从而在便于手术的同时，减小因手术时患者体位的变化导致术前采集的影像资料与术中的实际情况存在差异而造成的误差。还能够避免二次CT检查，使患者再次受到辐射伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通工人来讲，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为本发明实施例配准方法的一种示意图；

图2为本发明实施例配准方法的另一种示意图；

图3为本发明实施例导航导板配准用于髋关节置换的示意图；

图4为本发明实施例导航导板的配准过程；

图5为本发明实施例CT数据生成导航导板的示意图；

图6为本发明实施例导航导板的拟合面在配准过程中的示意图；

图7为本发明实施例导航导板的拟合面拟合示意图；

图8为本发明实施例导航导板的拟合面配准示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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，本领域普通工人在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通工人而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

随着医学影像技术和计算机技术的发展，计算机辅助骨科手术系统应运而生，同时影像辅助手术的技术已逐渐在外科领域得到应用，在外科手术中，图像引导系统给医生提供一个虚拟的、非侵入式的界面窗口，使医生能够看到肉眼无法直接看到的解剖结构与手术器械的三维空间相对位置关系，由于导航技术的引入，提高了手术的精确性、操作稳定性、降低辐射，但也增加了配准的环节，配准实现了模型空间中的位置与三维空间实际位置一一对应，正是通过配准建立了手术对象与医学图像的映射关系。

根据目前术前图像空间与术中实际空间配准的方法有：标记对应法、特征点对应法、探针采点的曲面对应法，其中标记对应法在骨科应用中标记点容易出现移位导致误差，特征点对应法以人工方式选择影像上的特征点，但是特征点通常在一个范围内，很难在影像中与病人身上定义相同的点，探针采点的曲面对应法通常利用导航软件系统下的探针工具获取世界坐标系下的基准点坐标，使用点迭代算法，采用粗精配准策略完成配准，通过点迭代算法来完成手术对象与医学图像的映射的方法在骨科领域广泛应用，但手术时人体体位的变化经常使骨位置改变，以致术前采集的影像资料与术中的实际情况常常存在差异，所以依据术前影像辅助手术会在手术操作时带来误差。

为提高传统医学图像配准精度，本发明实施例提出一种导航导板的配准方法及配准装置，导航导板是三维打印技术与光学导航技术的交叉融合,导航导板上设置有虚拟配准标志点，针对在特定条件下完成应用于骨科的配准手术，患者仅需在初诊时根据医生的要求，拍摄一次影像学检查，可避免二次辐射伤害，该导航导板是一种新颖的导板，结合了计算机辅助设计技术、三维打印技术及导航技术，其相应的配准方法利用虚拟设计的配准标志点完成系统配准。

实施例1

如图1至图8所示，本发明实施例提供了一种导航导板的配准方法，该配准方法包括：

S1.获取患者的目标部位影像信息；

先获取患者目标部位的影像信息，例如髋关节的影像信息。具体地，可以利用数字化扫描技术得到患者的术前影像信息，再根据所述术前影像信息得到所述髋关节的影像信息。数字化扫描技术可以包括CT、MRL、C型臂影像等。

S2.通过所述影像信息生成适配的假体模型；

步骤S2具体包括：

S21.通过对所述影像信息进行图像分割识别和三维重建，以得到髋关节三维图像；

再通过媒介体将所述髋关节的三维图像输入到系统工作站中进行图像分割识别和建模实现空间定位，媒介体可以包括M0磁光盘、CD光盘、DAT磁带、DIC0M医院网络等。然后将所述影像信息的图像数据输入到系统工作站，从而得到DICOM图像和重建的髋关节三维立体图像。

S22.在预先存储的髋关节假体数据库中，选取与所述髋关节三维图像相适配的髋关节假体模型。

在预先存储的髋关节假体数据库中具有髋关节三维图像和髋关节假体模型的映射关系，根据术前规划方案确认所述髋关节三维图像与所述髋关节假体模型的第一映射关系。所述术前规划方案包括髋臼侧计划或股骨侧计划。

对于髋臼侧计划，是根据髋关节三维模型确定髋臼旋转中心，髋臼直径，髋臼前倾角，髋臼外展角，并根据髋臼旋转中心，髋臼直径，髋臼前倾角以及髋臼外展角，综合考虑髋臼杯覆盖率，确定髋臼侧植入假体模型的大小型号以及位置。对于股骨侧计划，是根据髋关节三维模型确定股骨头旋转中心，股骨髓腔形态，股骨髓腔解剖轴以及股骨颈干角，并根据股骨头旋转中心，股骨髓腔形态，股骨髓腔解剖轴以及股骨颈干角确定股骨侧假体植入大小型号及位置，同时考虑腿长差和股骨联合偏心距。根据以上髋臼侧计划和股骨侧计划确定髋臼侧的假体模型植入计划和股骨侧的假体模型植入计划作为术前规划方案。

由于所述数据库中有大量的不同种类的假体模型，又因为所述三维图像与所述假体模型之间有第一映射关系，所以可以根据所述第一映射关系从所述数据库中初步筛选出与所述三维图像有一定对应关系的假体模型。

通过从所述数据库中初步筛选出的假体模型，可以进一步对初步筛选出的假体模型进行进一步筛选。具体地，选取与所述三维图像相适配的所述假体模型包括：计算所述三维图像与所述假体模型的匹配率，再判断所述匹配率是否到达预设阈值。

如果所述匹配率已经达到预设阈值，则说明所述假体模型与所述三维图像相适配；如果所述匹配率没有达到预设阈值，则说明所述假体模型与所述三维图像不适配，那么选取其他假体模型，并继续判断所述匹配率是否达到预设阈值，直到选取到与所述髋关节的三维图像相适配的假体模型为止。

S3.生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板；

步骤S3具体包括：

S31.根据所述假体模型和术前规划的手术方案，生成导板模型；

根据所述假体模型和术前规划的手术方案，生成导板数字文件。假体模型可以包括髋臼侧假体模型和股骨侧假体模型。术前规划的手术方案包括步骤S22中描述的髋臼侧计划或股骨侧计划。再基于所述导板数字文件直接生成与所述假体模型相适配的导板模型。

S32.放置所述导板模型，并对所述导板模型的型号大小、位置中的至少之一进行调整，直至所述导板模型与所述假体模型相适配；

将导板模型直接放置在所述假体模型上，并细微地对所述导板模型的型号、大小、位置中的至少之一进行调整，直至所述导板模型与所述假体模型相适配。从而保证导板模型能够与患者的术前规划部位一致。

S33.基于相适配的导板模型获取导板设计数据，并通过3D打印方式生成所述导航导板。

具体地，在本发明实施例中，所述假体模型可以包括髋臼侧假体模型和股骨侧假体模型，在此基础上，可以先生成与所述髋臼侧假体模型相适配的髋臼侧导板模型之后，再通过髋臼侧导板模型获得导板设计数据以用于生成髋臼侧导航导板；同样地，可以先生成与所述股骨侧假体模型相适配的股骨侧导板模型之后，再通过髋臼侧导板模型获得导板设计数据以用于生成股骨侧导航导板。

S4.通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准。

在本发明实施例中，步骤S4具体包括：

S41.利用所述假体模型和所述导板模型，建立图像空间坐标系；

在配准过程中，先获取假体模型和导板模型的三维图像数据，然后再通过媒介体将三维图像数据输入到系统工作站中进行分割和建模实现空间定位，媒介体可以包括M0磁光盘、CD光盘、DAT磁带、DIC0M医院网络等。然后获取DIC0M重建的三维立体图像，根据三维立体图像中导板模型的位置信息，建立图像空间坐标系。

S42.通过光学定位仪获取术前规划的髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标；

然后，再利用术前规划的所述髋关节的目标区域和所述导航导板建立空间位置坐标系，并形成各自的空间位置坐标。在空间位置坐标系中，可以先获取患者固定的髋关节预设位置，以使导航相机能够同时检测到参照物、待测目标以及具有若干个标志点的配准物，再通过光学检测获取待测物的实物空间位置点集。

在本实施例中，参照物可以是医疗环境中的任意物体，待测目标即为患者的髋关节，配准物即为具有若干个标志点的导航导板。

S43.利用所述髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标，建立世界坐标系；

在形成所述髋关节的目标区域和所述导航导板各自的空间位置坐标之后，根据各自的空间位置坐标建立统一的世界坐标系。从而能够更加统一髋关节和导航导板的各自坐标，方便后续的配准工作。

S44.将所述导航导板的拟合面接触于术前规划的所述髋关节的目标区域，进行骨面拟合；

然后，将所述导航导板的拟合面接触于术前规划的所述髋关节的目标区域，进行骨面拟合。将上述导航导板安放于所述髋关节进行骨面拟合之后，需要获取导航导板和所述髋关节之间的配准数据，所述配准数据包括所述导航导板与所述髋关节解剖结构的接触面上分布的标志点集，标志点集中包括若干个标志点。

本领域技术人员可根据实际情况对导航导板与所述髋关节解剖结构的接触面上分布的标志点集进行调整。然后可以基于配准数据对导航导板进行修正，包括大小、位置和厚度等方面。

如此设置，当实施手术时，将导航导板接触于患者术前规划的部位，利用导板上骨面拟合，完成光学导航系统配准。导航导板的光学手术导航系统能够精确引导手术路径方向和深度,使手术操作的精准性和安全性大大提高，从而在便于手术的同时，减小因手术时患者体位的变化导致术前采集的影像资料与术中的实际情况存在差异而造成的误差。还能够避免二次CT检查，使患者再次受到辐射伤害。

S45.基于所述图像空间坐标系和所述世界坐标系之间的映射关系，利用所述配准数据将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

在本发明实施例中，具体地，所述配准数据包括标志点集，所述标志点集中包括若干个标志点，步骤S45可以包括以下过程：

S451.获取所述导航导板与所述髋关节的目标区域的接触面上分布的若干个标志点的空间坐标信息；

首先，先获取所述导航导板与所述髋关节的目标区域的接触面上分布的若干个标志点在世界坐标系中的空间坐标信息。

S452.根据所述若干个标志点的空间坐标信息，将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

由于所述图像空间坐标系和所述世界坐标系之间具有第二映射关系，所以可以基于所述图像空间坐标系和所述世界坐标系之间的第二映射关系，以及上述步骤中的若干个标志点在世界坐标系中的空间坐标信息，将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系，从而能够对导航导板进行术中配准。

当然，本领域技术人员可以根据实际情况对所述实物空间坐标系以及图像空间坐标系的建立方式进行改变，本实施例仅仅是举例说明，并不加以限制，能够起到相同的技术效果即可。

在目前的配准过程中，由于受到测量设备和临床环境等因素的限制和影响，使得每次可得到的点数据只是髋关节骨表面的一部分，为了保证配准精度，必须对手术规划区域进行多次不同角度、不同位置的取点，并将从各个视角得到的点集合并到一个统一的坐标系下，形成一个完整的数据点云。而在实际临床手术过程中，术中不可能将所有拟取点区域全部剥离显露，必须经皮穿刺取点，会造成取点区域选择不当以及增加点云探针与骨面直接接触的难度，从而影响配准精度。

而本发明实施例，通过将定位架和骨盆的拟合面进行贴合实现配准定位，从而在配准的过程中，不需要采集较多源点集数据，解决了术中不能将所有拟取点区域全部剥离显露的情况，从而提高了配准精度。

并且，现有技术中通常利用定位探针获取点选位置该处的坐标，而配准时利用定位探针顶点采集位置数据，不在同一位置，使用前需要对定位探针进行标定，标定的目标是求出探针针尖相对于接收器的偏移量，定位器及定位探针的精度是决定系统整体精度的关键因素，定位探针的标定存在一定的误差，这部分误差就通过探针取点时引入系统。

而在本发明实施例中，通过分别利用所述影像信息和所述配准标志点集建立图像空间坐标系，再利用所述髋关节和所述导航导板建立实物空间坐标系，可以基于所述图像空间坐标系和所述实物空间坐标系之间的第二映射关系，将所述实物空间坐标系配准到所述图像空间坐标系，并获取配准数据。从而不会因为定位探针的标定误差从而影响系统整体误差，并且精准度可控。

在确定出配准数据和导板数字文件之后，可以通过配准数据对导板数字文件进行修改，从而可以对导航导板进行修正，包括大小、位置和厚度，在对导航导板进行修正之后，可以通过生成的制备数据输入到3D打印机中，通过3D打印来制备出与患者相适配的导航导板。

如此设置，在制备出导航导板之后，当实施手术时，将导航导板接触于患者术前规划的部位，利用导板上骨面拟合，完成光学导航系统配准。导航导板的光学手术导航系统能够精确引导手术路径方向和深度,使手术操作的精准性和安全性大大提高，从而在便于手术的同时，减小因手术时患者体位的变化导致术前采集的影像资料与术中的实际情况存在差异而造成的误差。还能够避免二次CT检查，使患者再次受到辐射伤害。

实施例2

本发明实施例还提供了一种导航导板的配准装置，该配准装置包括：

影像信息获取模块，被配置为获取患者的目标部位的影像信息；

假体模型生成模块，被配置为通过所述影像信息生成适配的假体模型；

导板生成模块，被配置为生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板；

配准模块，被配置为通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准。

在一些实施例中，所述配准模块，包括：

图像空间坐标系构建单元，被配置为利用所述假体模型和所述导板模型，建立图像空间坐标系；

位置坐标获取单元，被配置为通过光学定位仪获取术前规划的髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标；

世界坐标系构建单元，被配置为利用所述髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标，建立世界坐标系；

骨面拟合单元，被配置为将所述导航导板的拟合面接触于术前规划的所述髋关节的目标区域，进行骨面拟合；

配准单元，被配置为基于所述图像空间坐标系和所述世界坐标系之间的映射关系，利用所述配准数据将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

在一些实施例中，所述配准数据包括标志点集，所述标志点集中包括若干个标志点，所述配准单元包括：

空间坐标信息获取子单元，被配置为获取所述导航导板与所述髋关节的目标区域的接触面上分布的若干个标志点的空间坐标信息；

配准子单元，被配置为根据所述若干个标志点的空间坐标信息，将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

在一些实施例中，所述假体模型生成模块，包括：

分割和三维重建单元，被配置为通过对所述影像信息进行图像分割识别和三维重建，以得到髋关节三维图像；

假体模型选取单元，被配置为在预先存储的髋关节假体数据库中，选取与所述髋关节三维图像相适配的髋关节假体模型。

详细内容可参见上述方法实施例的相关描述，在此不再赘述。

如此设置，在制备出导航导板之后，当实施手术时，将导航导板接触于患者术前规划的部位，利用导板上骨面拟合，完成光学导航系统配准。导航导板的光学手术导航系统能够精确引导手术路径方向和深度,使手术操作的精准性和安全性大大提高，从而在便于手术的同时，减小因手术时患者体位的变化导致术前采集的影像资料与术中的实际情况存在差异而造成的误差。还能够避免二次CT检查，使患者再次受到辐射伤害。

实施例3

本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，执行如上述任一实施例所述的导航导板的配准方法。

处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、图形处理器(GraphicsProcessing Unit，GPU)、嵌入式神经网络处理器(Neural-network Processing Unit，NPU)或者其他专用的深度学习协处理器、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的导航导板的配准方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的导航导板的配准方法，或/和导航导板的制备方法。

存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行如上述实施例中的导航导板的配准方法。

实施例4

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行任一项所述的导航导板的配准方法。

其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(HardDisk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通工人来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种导航导板的配准方法，其特征在于，包括：

获取患者的目标部位的影像信息；

通过所述影像信息生成适配的假体模型；

生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板；

通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准；所述通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准，包括：

利用所述假体模型和所述导板模型，建立图像空间坐标系；

通过光学定位仪获取术前规划的髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标；

利用所述髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标，建立世界坐标系；

将所述导航导板的拟合面接触于术前规划的所述髋关节的目标区域，进行骨面拟合；

基于所述图像空间坐标系和所述世界坐标系之间的映射关系，利用所述配准数据将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

2.根据权利要求1所述的导航导板的配准方法，其特征在于，所述配准数据包括标志点集，所述标志点集中包括若干个标志点，利用所述配准数据将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系，包括：

获取所述导航导板与所述髋关节的目标区域的接触面上分布的若干个标志点的空间坐标信息；

根据所述若干个标志点的空间坐标信息，将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

3.根据权利要求1所述的导航导板的配准方法，其特征在于，通过所述影像信息生成适配的假体模型，包括：

通过对所述影像信息进行图像分割识别和三维重建，以得到髋关节三维图像；

在预先存储的髋关节假体数据库中，选取与所述髋关节三维图像相适配的髋关节假体模型。

4.根据权利要求1所述的导航导板的配准方法，其特征在于，生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板，包括：

根据所述假体模型和术前规划的手术方案，生成导板模型；

放置所述导板模型，并对所述导板模型的型号大小、位置中的至少之一进行调整，直至所述导板模型与所述假体模型相适配；

基于相适配的导板模型获取导板设计数据，并通过3D打印方式生成所述导航导板。

5.根据权利要求1至4任一项所述的导航导板的配准方法，其特征在于，所述假体模型包括髋臼侧假体模型、股骨侧假体模型，所述生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板，包括：

生成与所述髋臼侧假体模型相适配的髋臼侧导板模型，并获得导板设计数据以用于生成髋臼侧导航导板；以及

生成与所述股骨侧假体模型相适配的股骨侧导板模型，并获得导板设计数据以用于生成股骨侧导航导板。

6.一种导航导板的配准装置，其特征在于，包括：

影像信息获取模块，被配置为获取患者的目标部位的影像信息；

假体模型生成模块，被配置为通过所述影像信息生成适配的假体模型；

导板生成模块，被配置为生成与所述假体模型相适配的导板模型，并获得导板设计数据以用于生成导航导板；

配准模块，被配置为通过所述导航导板的配准数据，对所述导航导板进行术中配准；

所述配准模块，包括：

图像空间坐标系构建单元，被配置为利用所述假体模型和所述导板模型，建立图像空间坐标系；

位置坐标获取单元，被配置为通过光学定位仪获取术前规划的髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标；

世界坐标系构建单元，被配置为利用所述髋关节的目标区域和所述导航导板的空间位置坐标，建立世界坐标系；

骨面拟合单元，被配置为将所述导航导板的拟合面接触于术前规划的所述髋关节的目标区域，进行骨面拟合；

配准单元，被配置为基于所述图像空间坐标系和所述世界坐标系之间的映射关系，利用所述配准数据将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

7.根据权利要求6所述的导航导板的配准装置，其特征在于，所述配准数据包括标志点集，所述标志点集中包括若干个标志点，所述配准单元包括：

空间坐标信息获取子单元，被配置为获取所述导航导板与所述髋关节的目标区域的接触面上分布的若干个标志点的空间坐标信息；

配准子单元，被配置为根据所述若干个标志点的空间坐标信息，将所述世界坐标系配准到所述图像空间坐标系。

8.根据权利要求6所述的导航导板的配准装置，其特征在于，所述假体模型生成模块，包括：

分割和三维重建单元，被配置为通过对所述影像信息进行图像分割识别和三维重建，以得到髋关节三维图像；

假体模型选取单元，被配置为在预先存储的髋关节假体数据库中，选取与所述髋关节三维图像相适配的髋关节假体模型。

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