CN113842211B - 膝关节置换的三维术前规划系统及假体模型匹配方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了膝关节置换的三维术前规划系统及假体模型匹配方法，包括：首先对医学图像进行处理得到三维骨骼模型，而后基于三维骨骼模型确定三维骨骼假体模型，最后对两模型进行模拟安装，实现了假体置换的术前可视化模拟，有助于提高膝关节置换手术的精度，解决相关技术中膝关节置换术前规划依赖人工经验而导致的手术精度低、安全性差的缺陷。

Description

膝关节置换的三维术前规划系统及假体模型匹配方法
技术领域
本公开涉及数据处理技术领域，具体涉及到一种膝关节置换的三维术前规划系统。
背景技术
传统TKA手术(全膝关节置换术)采用截骨板进行模块截骨，主要参考患者术前的影像学X线片，术中骨性标志进行测量后手动放置截骨板进行操作，此类方法主要依靠手术医生的技术与经验，对间隙平衡和假体位置的安装等指标完全凭借主观感觉进行评估。且由于截骨板型号固定，一旦放置完成截骨量无法进行调整，易导致截骨量不当造成的间隙不平衡，具有较低的可重复性。
发明内容
本公开的主要目的在于提供一种膝关节置换的三维术前规划系统及假体模型匹配方法。
为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供了一种膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法，包括：在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号；将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型；基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度。
可选地，三维骨骼模型包括三维股骨模型，所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型，所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整所述三维股骨假体模型的放置位置；调整所述三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使所述三维股骨假体模型的横截面与所述股骨机械轴垂直；调整所述三维股骨假体的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。
可选地，三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，所述三维股骨假体模型还包括三维胫骨假体模型；所述骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，所述胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：基于所述胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使所述胫骨机械轴与所述三维胫骨假体的横截面垂直
可选地，在调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤之后，所述方法还包括：基于三维骨骼假体模型与三维骨骼模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维骨骼术后模拟模型；对所述三维股骨术后模拟模型进行包括伸直位和屈曲位的运动模拟；在伸直位状态确定伸直间隙，在屈曲状态确定屈曲间隙；对比所述伸直间隙与所述屈曲间隙，对所述三维骨骼假体模型进行匹配性验证。
可选地，方法还包括：基于所述三维股骨模型确定股骨髓腔中心点的三维坐标；通过圆形拟合法创建髓内定位模拟杆；由所述髓内定位模拟杆确定股骨开髓点。
根据本公开的第二方面，提供了一种膝关节置换的三维术前规划系统，包括：图像预处理单元，被配置成在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；假体确定单元，被配置成基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号；植入单元，被配置成将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型；调整单元，被配置成基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度。
可选地，三维骨骼模型包括三维股骨模型，所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型，所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；
调整单元包括：
股骨假体位置调整子单元，被配置为基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整所述三维股骨假体模型的放置位置；
股骨假体角度调整子单元，被配置为调整所述三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使所述三维股骨假体模型的横截面与所述股骨机械轴垂直；
股骨假体角度调整子单元，被配置为调整所述三维股骨假体的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。
可选地，三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，所述三维股骨假体模型还包括三维胫骨假体模型；所述骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，所述胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；
所述调整单元包括：
胫骨假体位置调整子单元，被配置为基于所述胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；
胫骨假体角度调整子单元，被配置为调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使所述胫骨机械轴与所述三维胫骨假体的横截面垂直。
根据本公开的第三方面，提供了一种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第一方面任意一项实现方式所述的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法
根据本公开的第四方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行第一方面任意一项所述的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法。
在本公开实施例膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法及系统中，首先对医学图像进行处理得到三维骨骼模型，而后基于三维骨骼模型确定三维骨骼假体模型，最后对两模型进行模拟安装实现了假体置换后的效果模拟，有助于提高膝关节置换手术的精度，解决相关技术中膝关节置换术前规划依赖人工经验而导致的手术精度低、安全性差的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施方式，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是根据本公开实施例的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法的流程图；
图2是根据本公开实施例的中识别并标记关键参数后的三维骨骼模型的示意图；
图3是根据本公开实施例的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法的一个应用场景图；
图4是根据本公开实施例的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法的另一个应用场景图；
图5是根据本公开实施例的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法的再一个应用场景图；
图6是根据本公开实施例的膝关节置换的三维术前规划系统的结构示意图。
图7是根据本公开实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都应当属于本公开保护的范围。
需要说明的是，本公开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，以便这里描述的本公开的实施例。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，本公开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公开。
根据本公开实施例，提供了一种膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法，如图1所示，该方法包括如下的步骤101至步骤104：
步骤101：在获取到膝关节的医学图像后，对医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型。
在本实施例中，在获取到目标用户的膝关节CT或者核磁图像数据后，可以通过神经网络模型对扫描图像进行图像分割，可以按需分割成不同粒度的区域，例如股骨区域和胫骨区域，或者还可以按需分割成股骨区域、胫骨区域、腓骨区域和髌骨区域；而后可以对分割后各个区域图像进行三维重建，得到各个骨骼区域的三维图像，参考图2，基于CT或者核磁数据，所得到的三维骨骼模型。
步骤102：基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号；
在本实施例中，在得到各个骨骼区域的三维骨骼模型后，骨骼关键参数可包括骨骼关键解剖点、骨骼关键轴线和骨骼尺寸参数，骨骼关键解剖点可基于深度学习算法，例如神经网络模型，进行识别，并在三维骨骼模型上将识别的骨骼关键解剖点进行标记。
图像的分割、重建所采用的神经网络模型、骨骼关键解剖点的识别所采用的神经网络模型均可为现有技术中已知的神经网络模型，关于神经网络模型的建立、训练，此处不再赘述。
骨骼尺寸可包括股骨左右径、股骨前后径、胫骨左右径和胫骨前后径，股骨左右径根据股骨内外侧缘连线，股骨前后径根据股骨前皮质切线和股骨后髁切线确定，胫骨左右径根据胫骨内外侧缘连线确定，胫骨前后径根据胫骨前后缘连线确定。
骨骼关键轴线基于骨骼关键解剖点确定，基于骨骼关键轴线确定骨骼关键角度。而基于骨骼关键轴线、骨骼关键角度有助于确定三维骨骼假体模型的类型和型号。膝关节的三维骨骼假体模型一般性地包括三维股骨假体模型、三维胫骨假体和连接三维胫骨假体模型和三维股骨假体模型的垫片模型。
三维骨骼假体模型可为目前市场上已有的全膝关节置换用的假体模型，三维骨骼假体模型有多种类型，每种类型的三维骨骼假体模型有多种型号。例如，三维股骨假体模型的类型有ATTUNE-PS、ATTUNE-CR、SIGMA-PS150等，ATTUNE-PS的型号有1、2、3、3N、4、4N、5、5N、6、6N。
术前规划系统可以智能化的从假体库中推荐假体型号，用户也可以基于骨骼关键轴线和骨骼关键角度，通过交互界面从假体库中选择骨骼假体模型的类型和型号，调整骨骼假体模型的安放位置和安放角度。
示例性地，在骨骼关键轴线、骨骼关键角度的可通过以下方式确定：
胫骨机械轴为胫骨膝关节中心(髁间棘的中心)到胫骨踝关节中心(内外踝外侧骨皮质连线的中点)确定；胫骨解剖轴为胫骨的骨干的中心线确定，胫骨机械轴与胫骨解剖轴两条线平行。
基于股骨解剖轴的一个端点为位于股骨远端(股骨头最上面的点)和近端(股骨内侧髁远端的部分)的股骨干内外侧宽度的中间的股骨干中心点，另一端点在膝关节面上10㎝处，平分内外侧骨皮质处；股骨机械轴的一个断电位于髋关节中心，另一端点位于股骨的膝关节中心点(股骨髁间窝顶点)。
基于股骨内外后髁最低点之间的连线得到后髁连线，基于股骨内髁凹与股骨外髁最高点之间的连线得到通髁线。
基于股骨机械轴和胫骨机械轴二者形成的夹角得到胫骨角；基于股骨机械轴和解剖轴的夹角得到远端股骨角。根据股骨通髁线与后髁连线在横断面的投影线之间的夹角得到股骨后髁角PCA。
示例性地，系统通过交互界面确定假体型号的实现方式可以包括：可以在界面设置各个三维骨骼假体模型的配置项，例如，可以是三维股骨假体模型配置项、三维胫骨假体模型配置项和三维垫片模型的配置项，当某一个配置项被触发后(例如，选定方式触发配置项)，可以自动匹配对应的假体库，而后检测假体库中哪一个假体模型被触发，将被触发的假体信号作为置换假体。例如，当股骨假体模型配置项被触发后，可以与股骨假体库建立关联，而后在界面显示股骨假体库中的所有假体模型的类型和型号，之后检测哪一个类型的股骨假体模型和该类型下的哪一个型号的股骨假体模型被触发，从而选定被触发的股骨假体模型作为股骨假体模型。
步骤103：将选择的三维骨骼假体模型植入三维骨骼模型。
在本实施例中，可以将三维骨骼假体模型和三维骨骼模型通过三维模型重合显示的方式，实现三维骨骼假体的模拟安装。
步骤104：基于骨骼关键参数和三维骨骼假体模型的类型和型号调整三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度。
在本实施例中，实现了三维可视化显示三维骨骼模型与三维假体模型的匹配调节过程、匹配效果。在得到植入三维骨骼假体模型后的三维骨骼模型后，可以基于股骨外翻角、股骨内翻角、股骨外旋角、股骨内旋角、股骨左右径、股骨前后径确定股骨假体模型是否与三维股骨模型已安装适配。
可以基于胫骨内翻角、股骨外翻角、胫骨左右径、胫骨前后径确定胫骨假体模型是否与三维胫骨模型已安装适配。
作为本实施例一种可选的实现方式，三维骨骼模型包括三维股骨模型，所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型，所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；基于骨骼关键参数和三维骨骼假体模型的类型和型号调整三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整三维股骨假体模型的放置位置；调整三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使三维股骨假体模型的横截面与股骨机械轴垂直；调整三维股骨假体的内旋角或外旋角，使股骨后髁角PCA(股骨通髁线与后髁连线在横断面的投影线之间的夹角)在预设范围内。
在本可选的实现方式中，当股骨假体模型的放置位置满足股骨假体模型能覆盖股骨左右、股骨前后，则安装位置合适。
可以基于股骨假体模型的当前位置，根据股骨假体模型在冠状面上下方向上的中轴线与股骨力线的相对角度确定股骨外翻角和股骨内翻角，根据股骨假体模型的横轴和通髁线的相对角度确定外旋角和内旋角；通过股骨机械轴和股骨假体模型在矢状面前后方向上的中轴线的角度确定股骨屈曲角。通过调整上述角度，可以确定三维股骨假体模型的安装角度是否合适，例如，当内/外翻角被调整为0°时，PCA被调整为3°时，则认定为股骨假体模型的安放位置和安放角度调整到合适的位置。
作为本实施例一种可选的实现方式，三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，三维股骨假体模型还包括三维胫骨假体模型；骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；基于骨骼关键参数和三维骨骼假体模型的类型和型号调整三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤还可包括：基于胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使胫骨机械轴与三维胫骨假体的横截面垂直。
在本可选的实现方式中，除通过上述方式确定安装位置和角度外，还可以根据胫骨假体的设计原则确定胫骨假体的后倾角，胫骨假体的屈曲角的调整大小可以基于患者生理特性确定，调整为0°或其他，避免出现notch(缺口)、Over。
作为本实施例一种可选的实现方式，在调整三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤之后，本实施例的方法还包括：基于三维骨骼假体模型与三维假体模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维骨骼术后模拟模型；对三维股骨术后模拟模型进行包括伸直位和屈曲位的运动模拟；在伸直位状态确定伸直间隙，在屈曲状态确定屈曲间隙；对比伸直间隙与屈曲间隙，对三维骨骼假体模型进行匹配性验证。
在本可选的实现方式中，根据骨骼假体模型设计原则确定骨骼截骨厚度，不同的骨骼假体模型可能对应不同的截骨厚度；骨骼假体模型与骨骼匹配后，便可确定骨骼截骨平面。
骨骼截骨平面可以包括股骨截骨平面和胫骨截骨平面，对于胫骨截骨平面，参考图3a，其数量可以是1个平面区域。对于股骨截骨平面，参考图3b，其数量可以包括5个平面区域，该5个平面区域分别包括股骨前端截骨平面、股骨前斜截骨平面、股骨后髁截骨平面、股骨后斜截骨平面、胫骨截骨平面、股骨远端截骨平面。
在调整好三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度之后，基于三维骨骼假体模型与三维骨骼模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维骨骼术后模拟模型。参考图4(a)至图4(c),阴影部分为胫骨假体，图4(a)至图4(c)为匹配胫骨假体后的胫骨模型在不同视角下的参考图。参考图4(d)-图4(f)，阴影部分为股骨假体，图4(d)至图4(f)为匹配股骨假体模型后的股骨模型在不同视角下的参考图。
在得到三维骨骼术后模拟模型后，可以通过如图5(a)的伸直位模拟图确定伸直间隙；通过如图5(b)的屈曲位模拟图，确定屈曲间隙。基于伸直间隙和屈曲间隙，确定三维骨骼假体模型是否与截骨后的三维骨骼模型适配。通过对假体的安装效果进行模拟可从不同角度观察假体大小、位置是否合适，是否出现假体碰撞、异位，进而能够精确地确定假体与骨骼是否适配。用户可通过该最终的模拟图像，确定是否需要对骨骼假体模型进行调整，如果更换骨骼假体的类型和型号，则可重新调用假体库，基于新的骨骼假体模型生成置换后的三维骨骼术后模拟模型。通过对术后的预期效果进行模拟，可以使最终得到的骨骼假体模型与患者的膝关节更加匹配。
本实施例通过对安装假体模型的骨骼模型进行术后模拟，能够准确地确定间隙，进而克服了相关技术中依靠手术医生的技术与经验，对间隙平衡和假体位置的安装等指标完全凭借主观感觉进行评估，进而导致的手术精度低的缺陷。
在一些实施例中，膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法还可包括：基于三维股骨模型确定股骨髓腔中心点的三维坐标；通过圆形拟合法创建髓内定位模拟杆；由髓内定位模拟杆确定股骨开髓点。
在可选的实现方式中，在膝关节置换术中还需要确定股骨髓内定位模拟杆入针点的位置，其中髁间窝的顶点可作为髓内定位模拟杆的入针点位置，入针点的位置即可作为股骨开髓点。在术中，三维骨骼模型上可视化显示髓内定位模拟杆和股骨开髓点，引导医生开髓。
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。
根据本公开实施例，还提供了一种用于实施上述膝关节置换的三维术前规划系统，如图6所示，该系统包括：图像预处理单元601，被配置成在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；假体确定单元602，被配置成基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号；植入单元603，被配置成将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型；调整单元604，被配置成基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度。
作为本实施例一种可选的实现方式，三维骨骼模型包括三维股骨模型，所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型，所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径。
调整单元604包括股骨假体位置调整子单元和股骨假体角度调整子单元，股骨假体位置调整子单元被配置为基于股骨左右径和股骨前后径，调整三维股骨假体模型的放置位置。股骨假体角度调整子单元被配置为调整三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使三维股骨假体模型的横截面与股骨机械轴垂直；股骨假体角度调整子单元还被配置为调整三维股骨假体的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。
作为本实施例一种可选的实现方式，三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，所述三维股骨假体模型还包括三维胫骨假体模型；所述骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，所述胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径。
调整单元还包括胫骨假体位置调整子单元和胫骨假体角度调整子单元，胫骨假体位置调整子单元被配置为基于胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置，胫骨假体角度调整子单元被配置为调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使胫骨机械轴与三维胫骨假体的横截面垂直。
本实施例的膝关节置换的三维术前规划还包括运动模拟单元和髓内定位模拟杆创建单元。
运动模拟单元配置为：基于三维骨骼假体模型与三维骨骼模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维骨骼术后模拟模型；对三维股骨术后模拟模型进行包括伸直位和屈曲位的运动模拟；在伸直位状态确定伸直间隙，在屈曲状态确定屈曲间隙；对比伸直间隙与所述屈曲间隙，对三维骨骼假体模型进行匹配性验证。
髓内定位模拟杆创建单元配置为：基于三维股骨模型确定股骨髓腔中心点的三维坐标；通过圆形拟合法创建髓内定位模拟杆；由所述髓内定位模拟杆确定股骨开髓点。
本公开实施例提供了一种电子设备，如图7所示，该电子设备包括一个或多个处理器71以及存储器72，图7中以一个处理器71为例。
该控制器还可以包括：输入装置73和输出装置74。
处理器71、存储器72、输入装置73和输出装置74可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
处理器71可以为中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)。处理器71还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，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。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器72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，如本公开实施例中的控制方法对应的程序指令/模块。处理器71通过运行存储在存储器72中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法。
存储器72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；存储数据区可存储根据服务器操作的处理装置的使用所创建的数据等。此外，存储器72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72可选包括相对于处理器71远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至网络连接装置。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。
输入装置73可接收输入的数字或字符信息，以及产生与服务器的处理装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置74可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个模块存储在存储器72中，当被一个或者多个处理器71执行时，执行如图1所示的方法。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(HardDiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本公开的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种膝关节置换的三维术前规划系统，其特征在于，包括：
图像预处理单元，被配置成在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；
假体确定单元，被配置成基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号，包括从假体库中获取智能化推荐的假体型号；其中，所述三维骨骼模型包括三维股骨模型；所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型；所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；
植入单元，被配置成将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型，将三维骨骼假体模型和三维骨骼模型通过三维模型重合显示的方式，实现三维骨骼假体模型的模拟安装；
调整单元，被配置成基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度；其中，调整单元包括：股骨假体位置调整子单元，被配置为基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整所述三维股骨假体模型的放置位置；股骨假体角度调整子单元，被配置为调整所述三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使所述三维股骨假体模型的横截面与所述股骨机械轴垂直；所述股骨假体角度调整子单元还被配置为调整所述三维股骨假体模型的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的膝关节置换的三维术前规划系统，其特征在于，所述三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，所述三维骨骼假体模型还包括三维胫骨假体模型；所述骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，所述胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；
所述调整单元还包括：
胫骨假体位置调整子单元，被配置为基于所述胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；
胫骨假体角度调整子单元，被配置为调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使所述胫骨机械轴与所述三维胫骨假体的横截面垂直。
3.根据权利要求2所述的膝关节置换的三维术前规划系统，其特征在于，所述膝关节置换的三维术前规划系统还包括：运动模拟单元：
所述运动模拟单元配置为：基于三维骨骼假体模型与三维骨骼模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维股骨术后模拟模型；
对所述三维股骨术后模拟模型进行包括伸直位和屈曲位的运动模拟；
在伸直位状态确定伸直间隙，在屈曲状态确定屈曲间隙；
对比所述伸直间隙与所述屈曲间隙，对所述三维骨骼假体模型进行匹配性验证。
4.根据权利要求1所述的膝关节置换的三维术前规划系统，其特征在于，所述膝关节置换的三维术前规划系统还包括：髓内定位模拟杆创建单元；
所述髓内定位模拟杆创建单元配置为：基于所述三维股骨模型确定股骨髓腔中心点的三维坐标；
通过圆形拟合法创建髓内定位模拟杆；
由所述髓内定位模拟杆确定股骨开髓点。
5.一种膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法，其特征在于，包括：
在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；
基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号；包括从假体库中获取智能化推荐的假体型号；其中，所述三维骨骼模型包括三维股骨模型；所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型；所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；
将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型，包括：将三维骨骼假体模型和三维骨骼模型通过三维模型重合显示的方式，实现三维骨骼假体模型的模拟安装；
在三维可视化显示中，基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度；其中，基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整所述三维股骨假体模型的放置位置；股骨假体角度调整子单元，被配置为调整所述三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使所述三维股骨假体模型的横截面与所述股骨机械轴垂直；所述股骨假体角度调整子单元还被配置为调整所述三维股骨假体模型的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。
6.根据权利要求5所述的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法，其特征在于，所述三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，所述三维骨骼假体模型还包括三维胫骨假体模型；所述骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，所述胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；
基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度的步骤包括：
基于所述胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；
调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使所述胫骨机械轴与所述三维胫骨假体的横截面垂直。
7.一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权利要求5-6任意一项所述的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求5-6任意一项所述的膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法。
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