CN113919020A - 单髁置换用导板设计方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种单髁置换用导板设计方法及相关设备。该方法包括：获取目标部位的医学图像；基于所述医学图像确定所述目标部位的三维图像；基于所述三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型；生成与所述单髁假体模型适配的导板模型，获得导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。本申请能够提高导板设计效率。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种单髁置换用导板设计方法及相关设备。
背景技术
单髁置换术(unicompartmental knee arthroplasty，简称UKA)是治疗终末期膝关节骨关节炎的一种重要的外科手段，其对假体位置和角度的精准度要求较高。三维打印导板应用于UKA可以提高手术精准性，术中操作便捷，安全性高。传统方式中，是利用mimics软件，做术前假体规划和设计导板，但是该方式需要经验丰富的专家来操作，导板设计效率较低，也不适于广泛普及。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种能够提高导板设计效率的单髁置换用导板设计方法及相关设备。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种单髁置换用导板设计方法。
根据本申请的单髁置换用导板设计方法包括：
获取目标部位的医学图像；
基于所述医学图像确定所述目标部位的三维图像；
基于所述三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型；
生成与所述单髁假体模型适配的导板模型，获得导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。
进一步的，所述生成与所述单髁假体模型适配的导板模型，包括：
根据所述单髁假体模型和所述三维图像，规划所述目标部位的截骨线和截骨角度；
根据所述截骨线和所述截骨角度确定所述目标部位的截骨面；
根据所述目标部位的截骨面生成对应的导板规划文件；
根据所述导板规划文件生成对应的导板模型。
进一步的，所述导板规划文件包括基于所述目标部位的截骨面确定的导板模型的定位钉孔和基于预先确定的目标部位的力线确定的导板模型的力线杆插孔；
所述力线杆插孔在所述导板模型的位置满足在将力线杆安装于所述力线杆插孔时，使所述力线杆、所述力线在平行于所述力线的平面的投影重合。
进一步的，所述获得导板设计数据，包括：
将所述导板模型放置于所述目标部位的三维图像进行骨面拟合，获得所述导板设计数据。
进一步的，所述目标部位包括膝关节的胫骨，所述目标部位的三维图像包括胫骨三维图像，所述导板模型包括胫骨侧导板模型；
所述将所述导板模型放置于所述目标部位的三维图像进行骨面拟合包括将所述胫骨侧导板模型与胫骨前侧表面拟合，以及与胫骨平台内侧前方边缘拟合。
进一步的，所述目标部位包括膝关节的股骨，所述目标部位的三维图像包括股骨三维图像，所述导板模型包括股骨侧导板模型；
将所述导板模型放置于所述目标部位的三维图像进行骨面拟合，包括：将所述股骨侧导板模型与股骨前侧进行骨面拟合，以及与股骨远端前侧进行拟合。
进一步的，所述基于所述三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型，包括：
识别并标记所述三维图像的关键解剖参数；
根据所述关键解剖参数在预先存储的假体数据库中确定适配型号的假体模型，作为单髁假体模型。
进一步的，所述基于所述医学图像确定所述目标部位的三维图像，包括：
将所述医学图像输入至预先训练的图像分割模型中，通过所述图像分割模型对所述医学图像进行分割处理，输出分割结果；
对所述分割结果进行三维重建，得到所述目标部位的三维图像。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种单髁置换用导板设计装置，包括：
图像获取模块，用于获取目标部位的医学图像；
三维重建模块，用于基于所述医学图像确定所述目标部位的三维图像；
假体确定模块，用于基于所述三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型；
单髁置换用导板设计模块，用于生成与所述单髁假体模型适配的导板模型，获取导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。
根据本申请的再一方面，本申请还提供了一种计算机设备、一种计算机可读存储介质。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。
上述单髁置换用导板设计方法及装置，基于目标部位的医学图像确定三维图像，并基于三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型，生成与单髁假体模型适配的导板模型，获得导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。由于单髁置换用导板是基于大数据和人工智能对三维图像进行术前规划，个体化定制的，且具备单髁置换用导板一键生成功能，可以不依赖术者经验，实现精准定位，能够安全、有效地提高无经验医师在UKA术中的假体安放精准度，保证了手术的时效性和精准性。同时也能够降低手术难度，减少术中出血量，降低医生的学习曲线，帮助低年资医生快速成长，助力TKA手术朝均质化的方向发展。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图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是一个实施例中单髁置换用导板设计方法的流程示意图；
图2为一个实施例中生成与单髁假体模型适配的导板模型步骤的流程示意图；
图3(a)为一个实施例中骨面拟合过程中胫骨前皮质拟合的示意图；
图3(b)为一个实施例中胫骨导板拟合俯视图；
图3(c)为一个实施例中胫骨导板拟合侧视图之一；
图3(d)为一个实施例中胫骨导板拟合侧视图之二；
图4为另一个实施例中单髁置换用导板设计方法的流程示意图；
图5为一个实施例中单髁置换用导板设计装置的结构示意图；
图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
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，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。
单髁置换术(unicompartmental knee arthroplasty，简称UKA)的成功与否取决于膝关节的定位、间隙以及软组织平衡，而三者均依赖于安放假体的正确位置。传统方式中，是利用mimics软件，做术前假体规划和设计导板，但是该方式需要经验丰富的专家来操作，主要依赖于人工经验，导板设计准确性较低，致使假体安放的位置不够准确，影响手术精准性。为了提高导板设计准确性，以准确安放假体，从而提高手术精度，本申请提出了一种单髁置换用导板设计方法，能够一键生成导板，从获取到患者的医学医学图像，到规划完成，生成导板。仅需1小时，打印导板6小时。检验、入库、发货1小时。48小时内医院就可以获取到手术导板，安排消毒进行手术，可以保证手术时效性和精准性。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种单髁置换用导板设计方法，包括如下的步骤102至步骤108：
步骤102，获取目标部位的医学图像。
目标部位的医学图像是指膝关节相关部位的医学图像。
在UKA手术前，获取患者的目标部位的医学图像，其中，医学图像可以是通过数字扫描技术得到的，如通过CT扫描技术得到膝关节相关部位的CT扫描图像。
步骤104，基于医学图像确定目标部位的三维图像。
对目标部位的医学图像进行图像分割，得到膝关节的相应骨骼区域，例如，股骨和胫骨。对分割后的图像进行三维重建，得到目标部位对应的三维图像。例如，胫骨三维图像。在其中一个实施例中，可以通过AI(Artificial Intelligence，人工智能)算法对医学图像进行图像分割和三维重建，以得到目标部位的三维图像。
具体的，步骤104，基于医学图像确定目标部位的三维图像，包括：将医学图像输入至预先训练的图像分割模型中，通过图像分割模型对医学图像进行分割处理，输出分割结果；对分割结果进行三维重建，得到目标部位的三维图像。其中，预先训练的图像分割模型是通过大量的图像样本训练得到的。在获取到患者目标部位的医学图像后，调用预先训练的图像分割模型，将该医学图像输入至图像分割模型中，输出分割结果。分割结果包括膝关节的各骨骼区域。从而对分割结果进行三维重建，得到各骨骼区域的三维图像，进而得到目标部位的三维图像，如胫骨三维图像。例如，图像分割模型可以是HipNet、2D Dense-Unet、FCN、SegNet、Unet、3D-Unet、Mask-RCNN、空洞卷积、ENet、CRFasRNN、PSPNet、ParseNet、RefineNet、ReSeg、LSTM-CF、DeepMask、DeepLabV1、DeepLabV2、DeepLabV3中的至少一种。通过图像分割，可以将膝关节的股骨和胫骨完美分割，从而对分割后的图像进行三维重建，能够得到各骨骼的三维图像。
步骤106，基于三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型。
可以对三维图像进行解剖点位识别，确定三维图像中的关键解剖参数，从而基于关键解剖参数进行单髁假体模型的选取。
在其中一个实施例中，步骤106，基于三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型可以包括如下步骤：识别并标记三维图像中的关键解剖参数；根据关键解剖参数在预先存储的假体数据库中确定适配型号的假体模型，作为单髁假体模型。
在其中一个实施例中，可以通过AI(Artificial Intelligence，人工智能)算法对三维图像进行解剖点位识别，以确定目标部位的关键解剖参数。
具体的，识别并标记三维图像中的关键解剖参数可以包括如下步骤：将三维图像输入至预先训练的解剖识别模型，通过解剖识别模型输出三维图像中的关键解剖参数；标记三维图像中的关键解剖参数。其中，预先训练的解剖识别模型是通过大量标注有关键解剖参数的图像样本训练得到的。在获取到目标部位的三维图像后，调用预先训练的解剖识别模型，例如，解剖识别模型可以是AnatomyDet。关键解剖参数包括关键解剖点、关键轴线、尺寸参数和角度参数等。通过将该三维图像输入至解剖识别模型中，以识别出目标部位的关键解剖点、关键轴线、尺寸参数和角度参数等关键解剖参数，并将关键解剖参数标记在三维图像中。解剖识别模型输出的关键解剖参数的识别误差小于1mm。
目标部位包括膝关节的胫骨和/或股骨。对于胫骨，关键解剖点可以包括胫骨髓腔不同层面上的中心点、胫骨平台最低点、胫骨内侧缘、胫骨外侧缘、胫骨结节内侧缘等。关键轴线可以包括股骨解剖轴和股骨机械轴，股骨解剖轴与股骨机械轴共线，股骨机械轴即为力线。尺寸参数可以包括内侧胫骨平台的宽度和长度、外侧胫骨平台的宽度和长度等。角度参数可以包括胫骨平台后倾角。对于股骨，关键解剖点可包括股骨远端最低点，关键轴线可包括股骨解剖轴和股骨机械轴，股骨机械轴即为股骨的力线，尺寸参数可包括股骨前后径、股骨髁内外径，角度参数可包括股骨机械轴与胫骨机械轴的夹角、股骨解剖轴与胫骨解剖轴的夹角。本实施例的方法通过解剖识别模型识别三维图像中的多个关键解剖参数，提高了关键解剖参数的识别效率以及识别准确性。
假体数据库中存储有大量的假体模型。具体的，可以通过大数据搜索引擎基于关键解剖点、关键轴线、尺寸参数和角度参数等关键解剖参数在预先存储的假体数据库中进行检索，从而确定适配型号的假体模型。例如，可以根据关键轴线确定预设角度(可以包括胫骨外翻角)，从而根据该角度确定适配型号的假体模型。还可以根据上述参数确定适配大小或者位置等参数的假体模型。将确定的适配型号、大小、位置中的至少一种的假体模型作为单髁假体模型。通过大数据搜索引擎确定单髁假体模型，能够提高假体的规划效率，从而根据规划的假体，一键生成单髁置换用导板，大大提高了导板设计效率。
步骤108，生成与单髁假体模型适配的导板模型，获得导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。
单髁假体模型是指与关键解剖参数相适配的假体模型。单髁假体模型包括假体的型号、大小、位置等参数。导板模型是指预先规划的初始导板。导板模型中可以包括导板规划文件。其中，导板规划文件可以包括导板模型的定位部、指示部、导板拟合区域等。
目标部位可包括膝关节的胫骨，单髁假体模型包括膝关节的胫骨侧的单髁假体模型，例如，在胫骨侧单髁置换时，胫骨的内侧髁被截骨，安装胫骨侧的内侧髁假体。
目标部位可包括膝关节的股骨，单髁假体模型包括股骨侧的单髁假体模型，例如，在股骨侧单髁置换时，股骨的内侧髁被截骨，安装股骨侧的内侧髁假体。
在其中一个实施例中，如图2所示，生成与单髁假体模型适配的导板模型，包括如下步骤：
步骤202，根据单髁假体模型和三维图像，规划目标部位的截骨线和截骨角度。
步骤204，根据截骨线和截骨角度确定目标部位的截骨面。
步骤206，根据目标部位的截骨面生成对应的导板规划文件。
步骤208，根据导板规划文件生成对应的导板模型。
三维图像是通过对目标部位的医学图像进行图像分割和三维重建得到的。例如，三维图像可以是胫骨三维图像和/或股骨三维图像。本实施例的方法通过预先训练的解剖识别模型对三维图像进行解剖点位识别，将识别的关键解剖参数，如关键解剖点、关键轴线、尺寸参数和角度参数等标注在三维图像中。从而可以基于单髁假体模型以及关键解剖参数规划目标部位的截骨线和截骨角度，根据规划的截骨线和截骨角度确定目标部位的截骨面。例如，截骨面可以是胫骨截骨面和/或股骨截骨面。本实施例的方法还包括：基于单髁假体模型以及关键解剖参数规划目标部位的截骨量，用于确保在预设截骨量内进行截骨操作，减少手术风险。
在得到截骨面后，可以根据截骨面生成对应的导板规划文件。在其中一个实施例中，步骤206中生成的导板规划文件包括基于目标部位的截骨面和确定的导板模型的定位部和基于预先确定的目标部位的力线确定的导板模型的指示部。
定位部包括定位钉孔，定位钉孔在所述导板模型的位置基于目标部位的截骨面确定；在应用于借助截骨器械进行截骨操作的手术时，定位钉孔可基于目标部位的截骨器械的定位孔和目标部位的截骨面的相对位置确定。指示部包括力线杆插孔，力线杆插孔在导板模型的位置满足在将力线杆安装于力线杆插孔时，使力线杆、力线在平行于力线的平面的投影重合，以使力线杆可精确指示力线的位置。
具体的，获取预先存储的导板标准模型，其中，导板标准模型包括截骨面导板、截骨定位钉孔、力线杆插孔。根据截骨面对齐原则，将导板标准模型中的截骨面导板与规划的截骨面进行对齐，从而根据基于截骨器械，确定定位部中定位钉孔在导板模型的位置，而在确定指示部中的力线杆插孔时，其位置需要满足将力线杆安装于力线杆插孔时，力线杆、力线在平行于力线的平面的投影重合。进而根据导板规划文件生成对应的导板模型。
进一步的，在生成导板规划文件的过程中，还可以根据单髁假体模型适用的截骨器械的定位钉孔与截骨面之间的相对位置，在截骨面确定的情况下，自动生成导板的两个定位钉孔。力线杆插孔在矢状面上平行于截骨面，在插孔中插入力线杆可模拟使用导板截骨后目标部位的力线的恢复情况。根据截骨器械的各项参数确定导板模型的定位钉孔位置，还可以根据测量的胫骨平台后倾角，精准规划导板模拟截骨槽的位置和角度。另外，经过上述生成导板规划文件中的操作可以识别导板模型与目标部位之间的拟合区。
通过规划骨线位置和截骨角度以生成截骨面，能够提高截骨面的准确性，之后，根据截骨面生成导板规划文件，并生成导板模型，有效提高了导板模型的准确性。
在生成与单髁假体模型适配的导板模型之后，在获得导板设计数据之前，本实施例的方法还可包括：将导板模型放置于目标部位的三维图像进行骨面拟合，获得导板拟合区。
在其中一个实施例中，将导板模型放置于目标部位的三维图像进行骨面拟合，包括：将导板模型放置于目标部位的三维图像进行骨面拟合；基于骨面拟合结果对导板模型的规划参数进行调整，直至导板模型与目标部位相适配；基于相适配的导板模型获取导板设计数据，通过3D打印方式生成单髁置换用导板。
当目标部位包括膝关节的胫骨时，目标部位的三维图像包括胫骨三维图像，导板模型包括胫骨侧导板模型。将导板模型放置于目标部位的三维图像进行骨面拟合，包括：将胫骨侧导板模型与胫骨前侧进行骨面拟合，以及与胫骨平台内侧前方边缘进行骨面拟合，得到胫骨侧导板模型的拟合区。
当目标部位包括膝关节的股骨时，目标部位的三维图像包括股骨三维图像，导板模型包括股骨侧导板模型，将导板模型放置于目标部位的三维图像进行骨面拟合，包括：将股骨侧导板模型与股骨前侧进行骨面拟合，以及与股骨远端前侧进行拟合，得到股骨侧导板模型的拟合区。
若胫骨侧导板模型与胫骨前侧表面拟合，或者与胫骨平台内侧前方边缘拟合不合适，基于骨面拟合结果对导板模型的规划参数进行调整，直至导板模型与目标部位相适配。导板模型的规划参数可以包括导板模型的大小、型号、位置等参数。当导板模型的拟合位置确定后，生成导板模型连同定位孔、力线杆插孔对应的导板规划文件，并保存。通过单髁置换用导板规划文件进行3D打印，生成单髁置换用导板。通过对导板的拟合区进行调整，使得生成的导板模型能够与目标部位更好的配合，从而得到准确的单髁置换用导板，有利于提高手术精准性。
本实施例中，基于目标部位的医学图像确定三维图像，并基于三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型，生成与单髁假体模型适配的导板模型，获得导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。由于单髁置换用导板是基于大数据和人工智能对三维图像进行术前规划，个体化定制的，且具备单髁置换用导板一键生成功能，可以不依赖术者经验，实现精准定位，能够安全、有效地提高无经验医师在UKA术中的假体安放精准度，保证了手术的时效性和精准性。同时也能够降低手术难度，减少术中出血量，降低医生的学习曲线，帮助低年资医生快速成长，助力TKA手术朝均质化的方向发展。
在一个实施例中，单髁假体模型包括胫骨侧单髁假体模型；上述方法还包括：生成与胫骨侧单髁假体模型适配的胫骨侧导板模型；基于胫骨侧导板模型获取胫骨侧导板设计数据，以生成胫骨侧导板。
单髁假体模型可包括股骨侧单髁假体模型；上述方法还包括：生成与股骨侧单髁假体模型适配的股骨侧导板模型；基于股骨侧导板模型获取股骨侧导板设计数据，以生成股骨侧导板。
对于单髁假体模型为胫骨侧单髁假体模型，本实施例的方法包括：根据胫骨侧单髁假体模型和三维图像，规划胫骨的截骨线和截骨角度，根据截骨线和截骨角度确定胫骨截骨面，进而根据胫骨截骨面生成对应的胫骨侧导板规划文件，根据胫骨侧导板规划文件生成对应的胫骨侧导板模型。将胫骨侧导板模型放置于胫骨进行骨面拟合；基于骨面拟合结果对胫骨侧导板模型的规划参数进行调整，直至胫骨侧导板模型与胫骨相适配，基于相适配的胫骨侧导板模型获取胫骨侧导板设计数据，通过3D打印方式生成胫骨侧导板。胫骨侧导板规划文件可以包括：胫骨截骨面、胫骨截骨面定位钉孔、力线杆插孔、胫骨导板拟合面、截骨量等。如图3(a)所示，为骨面拟合过程中胫骨前皮质(胫骨前侧)拟合的示意图，其中，1表示胫骨导板，2表示胫骨三维图像。如图3(b)所示，为胫骨导板拟合俯视图，图3(c)胫骨导板拟合侧视图之一，图3(d)胫骨导板拟合侧视图之二。3(a)-3(d)中的胫骨导板即为上述实施例中描述的胫骨侧导板模型。
在本实施例中，通过基于大数据和人工智能对胫骨三维图像进行术前规划，个体化定制胫骨侧导板，且具备导板一键生成功能，可以不依赖术者经验，实现精准定位，保证了手术的时效性和精准性。
在另一个实施例中，如图4所示，提供了一种单髁置换用导板设计方法，其步骤包括：
步骤402，获取目标部位的医学图像。
步骤404，将医学图像输入至预先训练的图像分割模型中，通过图像分割模型对医学图像进行分割处理，输出分割结果。
步骤406，对分割结果进行三维重建，得到目标部位的三维图像。
步骤408，识别并标记三维图像的关键解剖参数。
步骤410，根据关键解剖参数在预先存储的假体数据库中确定适配型号的假体模型，作为单髁假体模型。
步骤412，根据单髁假体模型和三维图像，规划目标部位的截骨线和截骨角度。
步骤414，根据截骨线和截骨角度确定目标部位的截骨面。
步骤416，根据目标部位的截骨面生成对应的导板规划文件；导板规划文件包括基于截骨面确定的导板模型的定位钉孔和基于预先确定的目标部位的力线确定的导板模型的力线杆插孔，力线杆插孔在导板模型的位置满足在将力线杆安装于力线杆插孔时，使力线杆、力线在平行于力线的平面的投影重合。
步骤418，根据导板规划文件生成对应的导板模型，获得导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。
本实施例中各步骤的具体描述可以参照上述实施例中的描述，此处不再赘述。
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。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种单髁置换用导板设计装置，包括：图像获取模块602、三维重建模块604、假体确定模块606和单髁置换用导板设计模块608，其中：
图像获取模块602，用于获取目标部位的医学图像。
三维重建模块604，用于基于医学图像确定目标部位的三维图像。
假体确定模块606，用于基于三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型。
单髁置换用导板设计模块608，用于生成与单髁假体模型适配的导板模型，获取导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。
在一个实施例中，单髁置换用导板设计模块608还用于根据单髁假体模型和三维图像，规划目标部位的截骨线和截骨角度；根据截骨线和截骨角度确定目标部位的截骨面；根据目标部位的截骨面生成对应的导板规划文件；根据导板规划文件生成对应的导板模型。
通过规划骨线位置和截骨角度以生成截骨面，能够提高截骨面的准确性，之后，根据截骨面生成导板规划文件，并生成导板模型，有效提高了导板模型的准确性。
在一个实施例中，导板规划文件包括基于截骨面确定的导板模型的定位钉孔和基于预先确定的目标部位的力线确定的导板模型的力线杆插孔。力线杆插孔在导板模型的位置满足在将力线杆安装于力线杆插孔时，使力线杆、力线在平行于力线的平面的投影重合。
在一个实施例中，导板规划文件还包括导板拟合面，具体地，将导板模型放置于目标部位进行骨面拟合，得到导板拟合区；基于骨面拟合结果对导板模型的规划参数进行调整，直至导板模型与目标部位相适配；基于相适配的导板模型获取导板设计数据，通过3D打印方式生成单髁置换用导板。
通过对导板的拟合区进行调整，使得生成的导板模型能够与目标部位更好的配合，从而得到准确的单髁置换用导板，有利于提高手术精准性。
在一个实施例中，假体确定模块606还用于识别并标记所述三维图像的关键解剖参数；根据关键解剖参数在预先存储的假体数据库中确定适配型号的假体模型，作为单髁假体模型。
通过标记关键解剖参数，并基于关键解剖参数确定单髁假体模型，能够提高假体搜索效率。
在一个实施例中，三维重建模块604还用于将医学图像输入至预先训练的图像分割模型中，通过图像分割模型对医学图像进行分割处理，输出分割结果；对分割结果进行三维重建，得到目标部位的三维图像。
图像分割模型对医学图像进行分割处理，分割准确性较高，且三维重建后得到的三维图像可以完整、全面的体现目标部位信息。
关于单髁置换用导板设计装置的具体限定可以参见上文中对于单髁置换用导板设计方法的限定，在此不再赘述。上述单髁置换用导板设计装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各实施例中的步骤。该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种单髁置换用导板设计方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各实施例中的步骤。
本领域普通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，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种单髁置换用导板设计方法，其特征在于，包括：
获取目标部位的医学图像；
基于所述医学图像确定所述目标部位的三维图像；
基于所述三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型；
生成与所述单髁假体模型适配的导板模型，获得导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成与所述单髁假体模型适配的导板模型，包括：
根据所述单髁假体模型和所述三维图像，规划所述目标部位的截骨线和截骨角度；
根据所述截骨线和所述截骨角度确定所述目标部位的截骨面；
根据所述目标部位的截骨面生成对应的导板规划文件；
根据所述导板规划文件生成对应的导板模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述导板规划文件包括基于所述目标部位的截骨面确定的导板模型的定位钉孔和基于预先确定的目标部位的力线确定的导板模型的力线杆插孔；
所述力线杆插孔在所述导板模型的位置满足在将力线杆安装于所述力线杆插孔时，使所述力线杆、所述力线在平行于所述力线的平面的投影重合。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在生成与所述单髁假体模型适配的导板模型之后，所述方法还包括：
将所述导板模型放置于所述目标部位的三维图像进行骨面拟合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标部位包括膝关节的胫骨，所述目标部位的三维图像包括胫骨三维图像，所述导板模型包括胫骨侧导板模型；
将所述导板模型放置于所述目标部位的三维图像进行骨面拟合，包括：将所述胫骨侧导板模型与胫骨前侧进行骨面拟合，以及与胫骨平台内侧前方边缘进行骨面拟合。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标部位包括膝关节的股骨，所述目标部位的三维图像包括股骨三维图像，所述导板模型包括股骨侧导板模型；
将所述导板模型放置于所述目标部位的三维图像进行骨面拟合，包括：将所述股骨侧导板模型与股骨前侧进行骨面拟合，以及与股骨远端前侧进行拟合。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型，包括：
识别并标记所述三维图像的关键解剖参数；
根据所述关键解剖参数在预先存储的假体数据库中确定适配型号的假体模型，作为单髁假体模型。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述医学图像确定所述目标部位的三维图像，包括：
将所述医学图像输入至预先训练的图像分割模型中，通过所述图像分割模型对所述医学图像进行分割处理，输出分割结果；
对所述分割结果进行三维重建，得到所述目标部位的三维图像。
9.一种单髁置换用导板设计装置，其特征在于，所述装置包括：
图像获取模块，用于获取目标部位的医学图像；
三维重建模块，用于基于所述医学图像确定所述目标部位的三维图像；
假体确定模块，用于基于所述三维图像在预先存储的假体数据库中确定单髁假体模型；
单髁置换用导板设计模块，用于生成与所述单髁假体模型适配的导板模型，获取导板设计数据，以用于单髁置换用导板的加工制造。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有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计算机程序时实现权利要求1至8任意一项所述的方法的步骤。
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