CN113974827A - 一种手术参考方案生成方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种手术参考方案生成方法及装置,涉及数据处理技术领域,上述方法包括:识别对象体的三维骨骼透视图像中下肢的预设关节部位,依据预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染,得到下肢的三维模型;在三维模型中,识别预设关节部位的关键点;基于关键点的位置信息,确定对象体的畸变部位,并确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度;生成以畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。应用本发明实施例提供的方案生成手术参考方案,能够为医生提供参考信息。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域,特别是涉及一种手术参考方案生成方法及装置。
背景技术
现如今,医生在对对象体进行胫骨高位截骨手术之前,会获得对象体的三维骨骼透视图像,然后医生根据三维骨骼透视图像了解对象体的下肢骨结构,进而确定手术方案。
这种情况下,医生所确定的手术方案往往会受到对象体年龄、医生手术经验等人为主观因素的影响,从而导致手术方案的准确度低。因此,需要提供一种为医生提供参考信息的手术参考方案,进而提高最终所确定手术方案的准确度。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种手术参考方案生成方法及装置,以为医生提供参考信息。具体技术方案如下:
第一方面,本发明实施例提供了一种手术参考方案生成方法,所述方法包括:
识别对象体的三维骨骼透视图像中下肢的预设关节部位,依据所述预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染,得到下肢的三维模型;
在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点;
基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位,并确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度;
生成以所述畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
第二方面,本发明实施例提供了一种手术参考方案生成装置,所述装置包括:
渲染模块,用于识别对象体的三维骨骼透视图像中下肢的预设关节部位,依据所述预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染,得到下肢的三维模型;
识别模块,用于在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点;
第一确定模块,用于基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位,并确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度;
生成模块,用于生成以所述畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
第三方面,本发明实施例提供了一种电子设备,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现第一方面所述的方法步骤。
第四方面,本发明实施例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内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法步骤。
本发明实施例有益效果:
由以上可见,应用本发明实施例提供的方案生成信息时,能够依据对象体的三维骨骼透视图像中预设关节部位的数据进行三维图像渲染得到的三维模型,生成包含畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案,医生可以参考手术参考方案包含的参考信息,从而确定手术方案。因此,应用本发明实施例提供的手术参考方案生成方案,能够为医生提供参考信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明实施例提供的第一种手术参考方案生成方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的第二种手术参考方案生成方法的流程示意图;
图3为本发明实施例提供的第三种手术参考方案生成方法的流程示意图;
图4a为本发明实施例提供的一种三维模型的结构示意图;
图4b为本发明实施例提供的第一种三维模型中关键点的位置示意图;
图4c为本发明实施例提供的第二种三维模型中关键点的位置示意图;
图5a为本发明实施例提供的第四种手术参考方案生成方法的流程示意图;
图5b为本发明实施例提供的第三种三维模型中关键点的位置示意图;
图6a为本发明实施例提供的第五种手术参考方案生成方法的流程示意图;
图6b为本发明实施例提供的第四种三维模型中关键点的位置示意图;
图7为本发明实施例提供的第六种手术参考方案生成方法的流程示意图;
图8a为本发明实施例提供的第七种手术参考方案生成方法的流程示意图;
图8b为本发明实施例提供的第五种三维模型中关键点的位置示意图;
图9为本发明实施例提供的第一种手术参考方案生成装置的结构示意图;
图10为本发明实施例提供的第二种手术参考方案生成装置的结构示意图;
图11为本发明实施例提供的第三种手术参考方案生成装置的结构示意图;
图12为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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基于本发明所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,提供了第一种手术参考方案生成方法的流程示意图,上述方法包括以下步骤S101-S104。
步骤S101:识别对象体的三维骨骼透视图像中下肢的预设关节部位,依据预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染,得到下肢的三维模型。
其中,上述对象体可以是人、动物体等。
上述三维骨骼透视图像可以是CT图像,并且在对对象体进行胫骨高位截骨手术之前,为了让医生能够更好的观察对象体的骨骼结构,上述三维骨骼透视图像所展示的对象体的骨骼可以是对象体的下肢骨骼,所以,上述三维骨骼透视图像可以是对象体处于负重位的情况下的下肢力线全长CT图像。
上述预设关节部位可以是髋关节、膝关节或者踝关节等。
具体的,由于三维骨骼透视图像中对象体各关节部位的位置通常是不变的,因此可以将上述三维骨骼透视图像中预设区域中的关节部位确定为预设关节部位。
另外,还可以利用训练后的、且用于分割对象体下肢预设关节部位的分割网络对三维骨骼透视图像进行分割,从而确定三维骨骼透视图像中对象体下肢的预设关节部位。
在对上述分割网络进行训练时,可以将样本数据分成训练数据、验证数据以及测试数据。训练数据用于训练深度神经网络,验证数据用于调整深度神经网络的超参数,例如学习率、正则化参数等,测试数据用于测试深度神经网络的网络性能。
使用上述分割网络对三维骨骼透视图像进行分割之前,可以对上述三维骨骼透视图像进行预处理,预处理的具体操作可以是去除图像中的噪声,也可以是调整图像中像素点大小为预设大小。在上述三维骨骼透视图像为CT图像的情况下,还可以将上述三维骨骼透视图像中像素值大于第一像素阈值的像素点的像素值调整为第一预设像素值,将像素值小于第二像素阈值的像素点的像素值调整为第二预设像素值。除此之外,还可以对上述三维骨骼透视图像进行图像归一化处理,以加快上述深度神经网络的收敛速度。
依据预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染,得到下肢的三维模型,具体可以应用现有技术实现,这里不再详述。
步骤S102:在三维模型中,识别预设关节部位的关键点。
其中,上述关键点为三维模型中位于对象体预设关节部位中的点。
由于不同关节部位所包含的骨骼往往不同,并且不同的形状往往不同,因此,可以基于预设关节部位中骨骼的形状特征,识别预设关节部位的关键点。
例如,对象体的髋关节包含股骨头,而股骨头的形状可以近似看做球形,因此,可以首先确定髋关节中的球形区域,并将该球形区域的中心确定为股骨头中心。
另外,还可以通过后续图2所示实施例中步骤S102A-S102B识别预设关节部位的关键点,这里暂不详述。
步骤S103:基于关键点的位置信息,确定对象体的畸变部位,并确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。
上述关键点的位置信息,也就是,上述关键点在上述三维模型中的位置信息。基于关键点的位置信息,可以获得不同关键点之间的相对位置。
具体的,可以根据对象体骨骼的形状确定对象体的畸变部位,若对象体的骨骼相比于正常情况下的骨骼在形状上有较大差异,则可以确定对象体的骨骼发生畸变,畸变骨骼所在部位即为畸变部位。
在上述三维模型中,由于对象体预设关节部位的关键点可以是预设关节部位所包含的骨骼中的点,因此对象体的骨骼可以以该骨骼中的关键点表示,对象体骨骼的形状特征可以以该骨骼中的多个关键点之间的相对位置关系表示。因此,可以通过确定不同关键点之间的相对位置,并基于不同关键点之间的相对位置获得特定参数,例如,上述特定参数可以是不同关键点之间的距离,或者利用不同关键点获得的角度,判断上述特定参数的参数值是否在预设的参数值范围内,从而确定关键点对应的骨骼是否发生畸变,进而确定对象体的畸变部位。若上述特定参数的参数值不在预设的参数值范围内,则确定关键点对应的骨骼发生畸变。
对象体的畸变部位可能是胫骨,也可能是股骨。因此可以通过三维模型中胫骨的关键点之间的相对位置关系来确定对象体的畸变部位是否为胫骨,也可以通过股骨的关键点之间的相对位置关系来确定对象体的畸变部位是否为股骨。
一种情况下,可以在确定对象体的畸变部位之后,基于畸变部位的骨骼中的关键点的位置信息,确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。
这种情况下,可以通过后续图3所示实施例中步骤S103A-S103C确定上述矫正角度、截骨线长度和截骨高度,这里暂不详述。
另一种情况下,由于对象体的畸变部位可能是胫骨,也可能是股骨,因此,可以假定对象体的畸变部位为胫骨,基于胫骨中的关键点的位置信息,确定对胫骨进行矫正的第一矫正角度、第一截骨线长度和第一截骨高度。然后再假定对象体的畸变部位为股骨,基于股骨中的关键点的位置信息,确定对股骨进行矫正的第二矫正角度、第二截骨线高度和第二截骨高度。
这种情况下,由于对象体的畸变部位是假定已知的,因此,也可以通过后续图3所示实施例中步骤S103A-S103C确定上述第一矫正角度、第一截骨线长度、第一截骨高度、第二矫正角度、第二截骨线高度以及第二截骨高度,这里暂不详述。
进一步的,还可以将第一矫正角度、第一截骨线长度和第一截骨高度作为第一组参数,将第二矫正角度、第二截骨线长度和第二截骨高度作为第二组参数,在这两组参数之间选择一组参数,作为对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。
例如,可以选择这两组参数中矫正角度的参数值大的一组参数,也可以选择这两组参数中截骨线长度的参数值大的一组参数,还可以选择这两组参数中截骨高度的参数值大的一组参数。
步骤S104:生成以畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
本发明实施例中所获得的畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度均可以作为参考信息,为医生提供参考。医生在阅览上述手术参考方案时,可以获得上述参考信息。
医生在确定手术方案时,可以直接将上述手术参考方案中包含的参考信息作为所确定的手术方案中的信息,也可以在上述参考信息的基础上依据自身的手术经验调整上述参考信息,从而确定手术方案。
由以上可见,应用本发明实施例提供的方案生成信息时,能够依据对象体的三维骨骼透视图像中预设关节部位的数据进行三维图像渲染得到的三维模型,生成包含畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案,医生可以参考手术参考方案包含的参考信息,从而确定手术方案。因此,应用本发明实施例提供的手术参考方案生成方案,能够为医生提供参考信息。
本发明的一个实施例中,参见图2,提供了第二种手术参考方案生成方法的流程示意图,与前述图1所示实施例相比,本实施例中,可以通过以下步骤S102A-S102B实现上述步骤S102。
步骤S102A:识别三维骨骼透视图像中预设关节部位的候选关键点。
其中,上述候选关键点为三维骨骼透视图像中位于对象体预设关节部位中的像素点。
一种实现方式中,可以在三维骨骼透视图像中预设关节部位所在区域中基于预设关节部位中不同骨骼的形状特征,识别对象体预设关节部位的候选关键点。
另一种实现方式中,还可以对上述三维骨骼透视图像进行特征提取,确定三维骨骼透视图像中对象体预设关节部位的候选关键点。
上述对三维骨骼透视图像进行特征提取可以基于训练后的、且用于识别三维骨骼透视图像中对象体预设关节部位的关键点的深度神经网络实现。
在对上述深度神经网络进行训练时,可以将样本数据分成训练数据、验证数据以及测试数据。训练数据用于训练深度神经网络,验证数据用于调整深度神经网络的超参数,例如学习率、正则化参数等,测试数据用于测试深度神经网络的网络性能。
使用上述深度神经网络识别二维骨骼透视图像中关键点之前,可以对上述二维骨骼透视图像进行如上述步骤S101提到的预处理,这里不再赘述。
本发明的一个实施例中,上述深度神经网络可以是ResNet 3D(残差3D网络),上述深度神经网络的网络层数可以是102层。
步骤S102B:根据三维骨骼透视图像与三维模型之间的映射关系,确定三维模型中与候选关键点对应的点,作为预设关节部位的关键点。
本发明的一个实施例中,三维骨骼透视图像可以由对对象体进行断层扫描获得的多张X光图像确定得到。一种情况下,上述多张X光图像可以按照断层扫描的层序排列,排列后的X光图像形成三维骨骼透视图像,其中,每一张X光图像对应一层,这样三维骨骼透视图像中包含各张X光图像所包含的像素点。基于此,三维骨骼透视图像中像素点的位置可以由该像素点在其所在X光图像上的像素行和像素列,以及该像素点所在X光图像位于三维骨骼透视图像中的层数表示。
基于上述情况,在基于预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染时,可以建立三维模型所在的三维空间坐标系,渲染后的三维模型位于该三维空间坐标系的空间中。该三维空间坐标系的一个坐标轴的单位长度可以对应三维骨骼透视图像中的一个像素点,另一个坐标轴的单位长度也可以对应三维骨骼透视图像中的一个像素点,第三个坐标轴的单位长度可以对应三维骨骼透视图像中X光图像的层数。
这种情况下,可以根据上述候选关键点在上述三维骨骼透视图像中的位置,找到三维模型中与上述候选关键点对应的点,并将所对应的点作为预设关节部位的关键点。
由以上可见,应用本发明实施例提供的方案,首先在三维骨骼透视图像中找到预设关节部位的候选关键点,再根据三维骨骼透视图像与三维模型之间的映射关系,从而确定三维模型中与候选关键点对应的点为预设关节部位的关键点。由于通常三维模型的数据量较大,直接在三维模型中识别预设关节部位的关键点的计算量也就较大,而三维骨骼透视图像的数据量比三维模型的数据量小,基于三维骨骼透视图像获得预设关节部位的关键点的计算量也就较小。因此,应用本发明实施例提供的方案识别关键点的效率较高,进而能够提高生成手术参考方案的效率。
本发明的一个实施例中,参见图3,提供了第三种手术参考方案生成方法的流程示意图,与前述图1所示实施例相比,本实施例中,可以通过以下步骤S103A-S103C实现上述步骤S103。
步骤S103A:基于关键点的位置信息,确定对象体的畸变部位。
具体的,本步骤与上述步骤S103相似,均可以基于关键点的位置信息,确定对象体的畸变部位,这里不再赘述。
步骤S103B:根据畸变部位,获得关键点中用于进行骨骼矫正的目标关键点。
上述步骤S102所识别的关键点可能为多个预设关节部位的多个关键点,然而对象体的畸变部位不同,所需矫正的骨骼也就不同,因此,可能只需关键点中的部分关键点的位置信息即可确定上述矫正角度、截骨线高度和截骨长度,因此,需要根据对象体的畸变部位,确定关键点中用于进行骨骼矫正的目标关键点。
具体的,在畸变部位为股骨的情况下,可以通过后续图5a所示实施例中步骤S103B1确定上述目标关键点,这里暂不详述。
在畸变部位为胫骨的情况下,可以通过后续图6a所示实施例中步骤S103B2确定上述目标关键点,这里暂不详述。
步骤S103C:基于目标关键点的位置信息,确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。
医生在对对象体进行胫骨高位截骨手术时,通常需要对对象体畸变部位的骨骼进行切锯,切锯后所形成的缺口可以被称为骨缺口,然后将上述骨缺口撑开一定的角度,以实现对畸变部位进行矫正。其中,上述骨缺口撑开的角度为矫正角度,上述骨缺口的深度,也就是切锯的深度,为截骨线长度。由于骨骼被切锯后,能够形成两个切面,这两个切面之间的最大距离,也就是上述截骨高度。
一种情况下,可以预设手术后对象体预设关节部位的目标关键点在三维模型中的位置,根据手术前目标关键点的位置信息和手术后目标关键点的位置信息,确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。
另一种情况下,在畸变部位为股骨的情况下,可以通过后续图5a所示实施例中步骤S103C1-S103C5确定上述矫正角度、截骨线长度和截骨高度,这里暂不详述。
在畸变部位为胫骨的情况下,可以通过后续图6a所示实施例中步骤S103C6-S103C10确定上述矫正角度、截骨线长度和截骨高度,这里暂不详述。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,首先基于关键点的位置信息,确定对象体的畸变部位,再根据畸变部位,确定关键点中的目标关键点,最后基于目标关键点的位置信息,确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。由于三维模型中关键点对应对象体的预设关节部位,因此关键点的位置信息也就反映了预设关节部位相对于对象体下肢骨骼的位置信息,因此基于关键点的位置信息能够准确确定对象体的畸变部位,同理,根据由畸变部位确定的目标关键点的位置信息,能够准确确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度,从而能够使得最终手术参考方案中参考信息更加准确。
本发明的一个实施例中,参见图4a,提供了一种三维模型的结构示意图,由图4a可以看出,点A1-点A12为对象体预设关节部位的关键点。
点A1对应对象体股骨头中心,点A2对应对象体合页位置,点A3、点A5分别对应对象体膝关节上侧两个端点,点A4对应对象体膝关节中心,点A6、点A8分别对应对象体膝关节下侧两个端点,点A7对应对象体下肢中心,点A9对应对象体胫骨中距离胫骨外侧平台10mm至15mm的范围内的任一位置,点A10对应对象体踝关节中心,点A11对应对象体胫骨中距离胫骨内侧平台30mm的位置,点A12对应对象体股骨中距离股骨内侧平台30mm的位置。
上述10mm、15mm和30mm均为实际场景中的长度。
本发明的一个实施例中,可以确定关键点中对应对象体的股骨头中心的第一关键点和对应对象体的膝关节中心的第二关键点所在的第一直线,并确定关键点中分别对应对象体的膝关节上侧两个端点的第三关键点、第四关键点所在的第二直线,判断第一夹角的角度是否为第一预设角度范围中的角度,若为否,则确定对象体的畸变部位为股骨,其中,第一夹角为:由第一直线与第二直线形成的、且靠近对象体大腿外侧的夹角。
上述第一预设角度范围可以是84°-90°。
在上述三维模型中,由于对象体预设关节部位可以是对象体下肢中的关节部位,因此,所识别的关键点也可以是对象体下肢关节部位的关键点,根据关键点的位置信息,可以确定三维模型中预设关节部位所属的对象体的身体部位。例如,在图4a中,根据点A1-点A12的位置信息,可以确定三维模型中预设关节部位为对象体右腿中的关节部位。基于对象体右腿所在区域,可以确定上述三维模型中大腿外侧区域、大腿内侧区域、小腿外侧区域以及小腿内侧区域。
参见图4b,示出了第一种三维模型中关键点的位置示意图。在图4b中,上述第一关键点为点A1,上述第二关键点为点A4,上述第一直线为L1,第一关键点A1和第二关键点A4位于第一直线L1上,上述第三关键点和第四关键点分别为点A3和点A5,上述第二直线为L2,第三关键点A3和第四关键点A5位于第二直线L2上,上述第一夹角为D1,第一夹角D1为由第一直线L1和第二直线L2形成的夹角。
当D1的角度属于上述第一预设角度范围中的角度时,则说明第一夹角处于正常范围以内,此时,对象体的股骨可以看做未发生畸变;当D1的角度不属于上述第一预设角度范围中的角度时,则说明第一夹角处于正常范围以外,此时,对象体的股骨可以看做发生畸变,则确定对象体的畸变部位为股骨。
本发明的另一个实施例中,可以确定关键点中对应对象体的下肢中点的第五关键点和对应对象体的踝关节中心的第六关键点所在的第三直线,并确定关键点中分别对应对象体的膝关节下侧两个端点的第七关键点、第八关键点所在的第四直线,判断第二夹角的角度是否为第二预设角度范围中的角度,若为否,则确定对象体的畸变部位为胫骨,其中,第二夹角为:由第三直线与第四直线形成的、且靠近对象体小腿内侧的夹角。
上述第二预设角度范围可以与上述第一预设角度范围相同,也可以与上述第一预设角度范围不同。
参见图4c,示出了第二种三维模型中关键点的位置示意图。在图4c中,上述第五关键点为点A7,上述第六关键点为点A10,上述第三直线为L3,第五关键点A7和第六关键点A10位于第三直线L3上,上述第七关键点和第八关键点分别为点A6和点A8,上述第四直线为L4,第七关键点A6和第八关键点A8位于第四直线L4上,上述第二夹角为D2,第二夹角D2为由第三直线L3和第四直线L4形成的夹角。
当D2的角度属于上述第二预设角度范围中的角度时,则说明第二夹角处于正常范围以内,此时,对象体的胫骨可以看做未发生畸变;当D2的角度不属于上述第二预设角度范围中的角度时,则说明第二夹角处于正常范围以外,此时,对象体的胫骨可以看做发生畸变,则确定对象体的畸变部位为胫骨。
本发明的一个实施例中,可以确定上述第一直线、第二直线、第三直线和第四直线共计四条直线,判断第一夹角的角度是否为第一预设角度范围中的角度,并判断第二夹角的角度是否为第二预设角度范围中的角度,从而确定对象体的畸变部位。
若第一夹角的角度属于第一预设角度范围中的角度,且第二夹角的角度不属于第二预设角度范围中的角度,则可以确定对象体的畸变部位为胫骨;若第一夹角的角度不属于第一预设角度范围中的角度,且第二夹角的角度属于第二预设角度范围中的角度,则可以确定对象体的畸变部位为股骨;若第一夹角的角度不属于第一预设角度范围中的角度,且第二夹角的角度不属于第二预设角度范围中的角度,则可以确定对象体的畸变部位为胫骨和股骨。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,根据不同关键点所在的不同直线能够形成第一夹角或第二夹角,通过分别判断第一夹角的角度是否为第一预设角度范围中的角度,第二夹角的角度是否为第二预设角度范围中的角度,可以确定对象体的畸变部位,相比于现有技术中需要医生根据自身经验判断畸变部位,本方案中,只要第一夹角的角度不是第一预设角度范围中的角度,即可确定畸变部位为股骨,只要第二夹角的角度不是第二预设角度范围中的角度,即可确定畸变部位为胫骨,因此,应用本发明实施例提供的方案能够更加快速、准确的确定对象体的畸变部位,避免人为主观因素干扰,从而能够提高手术参考方案的准确度。
本发明的一个实施例中,参见图5a,提供了第四种手术参考方案生成方法的流程示意图,与前述图3所示实施例相比,本实施例中,在畸变部位为股骨的情况下,可以通过以下步骤S103B1实现上述步骤S103B。
步骤S103B1:将关键点中对应对象体的股骨头中心的第一关键点、对应对象体的下肢中点的第五关键点、对应对象体的踝关节中心的第六关键点、对应对象体的合页位置的第九关键点以及对应对象体的股骨中第一预设位置的第十关键点确定为目标关键点。
上述第一预设位置可以是股骨中距离股骨内侧平台30mm的位置。
在上述图4a中,上述第一关键点为点A1,上述第五关键点为点A7,上述第六关键点为点A10,上述第九关键点为点A2,上述第十关键点为点A12。
本发明实施例中,还可以通过以下步骤S103C1-S103C5实现上述步骤S103C。
参见图5b,提供了第三种三维模型中关键点的位置示意图。下面将结合图5b,对步骤S103C1-S103C5进行说明。
步骤S103C1:确定第五关键点和第六关键点所在的第五直线,并确定以第一关键点和第九关键点为端点的第一线段。
在图5b中,上述第五直线为L5,上述第五关键点A7和第六关键点A10位于第五直线L5上,上述第一线段为X1,第一线段X1的两个端点分别为第一关键点A1和第九关键点A2。
步骤S103C2:确定与第一线段等长度的第二线段,其中,第二线段的一个端点为第九关键点、且另一个端点位于第五直线上,第二线段相比于第一线段靠近对象体的大腿内侧。
在图5b中,上述第二线段为X2,第二线段X2的两个端点分别为第九关键点A2和位于第五直线L5上的点AC1。
本发明的一个实施例中,可以以第九关键点A2为原点,靠近对象体的大腿内侧方向上旋转第一线段X1,直至第一线段X1的另一端点,也就是,第一关键点A1旋转至第五直线L5上,确定旋转后的第一线段X1为第二线段X2。
步骤S103C3:将第一线段和第二线段所形成夹角的角度确定为矫正角度。
在图5b中,上述矫正角度为D3,矫正角度D3为由第一线段X1和第二线段X2构成的夹角。
步骤S103C4:根据第九关键点和第十关键点之间的距离和预设比例,确定对畸变部位的骨骼进行矫正的截骨线长度,其中,预设比例表示:三维模型中的单位长度与实际场景中单位长度之间的比例。
由于三维模型通常为预设三维空间坐标系中的模型,因此三维模型中的单位长度可以为上述预设三维空间坐标系中坐标轴的单位长度。上述预设比例可以表示为预设三维空间坐标系中坐标轴的单位长度与实际场景中单位长度之间的比例。
例如,若上述预设比例为3:1,则可以表示为同一物体在三维模型中的长度为3,在实际场景中的长度为1cm。
在图5b中,可以确定第九关键点A2和第十关键点A12之间的距离,上述第十关键点A12未在图5b示出,将该距离与上述预设比例相乘,相乘所得结果即为对畸变部位的骨骼进行矫正的截骨线长度。
步骤S103C5:基于矫正角度和截骨线长度,按照矫正角度、截骨线长度与截骨高度之间的预设对应关系,确定对畸变部位的骨骼进行矫正的截骨高度。
上述矫正角度、截骨线长度与截骨高度之间的预设对应关系可以表示为下表1。
表1
4° | 5° | 6° | 7° | 8° | 9° | 10° | 11° | 12° | |
50mm | 3mm | 4mm | 5mm | 6mm | 7mm | 8mm | 9mm | 10mm | 10mm |
55mm | 4mm | 5mm | 6mm | 7mm | 8mm | 9mm | 10mm | 10mm | 11mm |
60mm | 4mm | 5mm | 6mm | 7mm | 8mm | 9mm | 10mm | 11mm | 12mm |
65mm | 5mm | 6mm | 7mm | 8mm | 9mm | 10mm | 11mm | 12mm | 14mm |
70mm | 5mm | 6mm | 7mm | 8mm | 10mm | 11mm | 12mm | 13mm | 15mm |
75mm | 5mm | 6mm | 8mm | 9mm | 10mm | 12mm | 13mm | 14mm | 16mm |
80mm | 5mm | 6mm | 8mm | 9mm | 10mm | 12mm | 13mm | 14mm | 16mm |
其中,上述表1中第一行中的参数为矫正角度,第一列中的参数为截骨线长度,除此之外,其他行、其他列中的参数均为截骨高度。
通过查阅上述表1,即可确定与上述矫正角度和截骨线长度对应的截骨高度。
例如,若矫正角度为6°,截骨线长度为65mm,则可以确定截骨高度为7mm。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,在畸变部位为股骨的情况下,可以确定上述第一关键点、第五关键点、第六关键点、第九关键点和第十关键点为目标关键点,并基于上述目标关键点确定第五直线、第一线段和第二线段,从而确定矫正角度,并根据第九关键点和第十关键点之间的距离和预设比例,能够得到截骨线长度,最后根据矫正角度、截骨线长度和截骨高度之间的预设对应关系,获得截骨高度。由此可见,本方案只需利用上述目标关键点的位置信息、预设比例和预设对应关系即可获得矫正角度、截骨线长度和截骨高度,并且确定了对象体的畸变部位,也就确定了目标关键点,因此应用本发明实施例提供的方案,能够快速确定矫正角度、截骨线长度和截骨高度,提高生成手术参考方案的效率。
本发明的一个实施例中,参见图6a,提供了第五种手术参考方案生成方法的流程示意图,与前述图3所示实施例相比,本实施例中,在畸变部位为胫骨的情况下,可以通过以下步骤S103B2实现上述步骤S103B。
步骤S103B2:将关键点中对应对象体的股骨头中心的第一关键点、对应对象体的膝关节中心的第二关键点、对应对象体的踝关节中心的第六关键点、对应对象体的胫骨中第二预设位置的第十一关键点以及对应对象体的胫骨中第三预设位置的第十二关键点确定为目标关键点。
上述第二预设位置可以是距离胫骨外侧平台10mm至15mm的位置范围内任一位置。
上述第三预设位置可以是距离胫骨内侧平台30mm的位置。
在上述图4a中,上述第一关键点为点A1,上述第二关键点为点A4,上述第六关键点为点A10,上述第十一关键点为点A9,上述第十二关键点为点A11。
本发明实施例中,还可以通过以下步骤S103C6-S103C10实现上述步骤S103C。
参见图6b,提供了第四种三维模型中关键点的位置示意图。下面将结合图6b,对步骤S103C6-S103C10进行说明。
步骤S103C6:确定第一关键点和第二关键点所在的第六直线,并确定以第六关键点和第十一关键点为端点的第三线段。
在图6b中,上述第六直线为L6,上述第一关键点A1和第二关键点A4位于第六直线L6上,上述第三线段为X3,第三线段X3的两个端点分别为第六关键点A10和第十一关键点A9。
步骤S103C7:确定与第三线段等长度的第四线段,其中,第四线段的一个端点为第十一关键点、且另一个端点位于第六直线上,第四线段相比于第三线段靠近对象体的小腿外侧。
在图6b中,上述第四线段为X4,第四线段X4的两个端点分别为第十一关键点A9和位于第六直线L6上的点AC2。
本发明的一个实施例中,可以以第十一关键点A9为原点,靠近对象体的小腿外侧方向上旋转第三线段X3,直至第三线段X3的另一端点,也就是,第六关键点A10旋转至第六直线L6上,确定旋转后的第三线段X3为第四线段X4。
步骤S103C8:将第三线段和第四线段所形成夹角的角度确定为矫正角度。
在图6b中,上述矫正角度为D4,矫正角度D4为由第三线段X3和第四线段X4形成的夹角。
步骤S103C9:根据第十一关键点和第十二关键点之间的距离和预设比例,确定对畸变部位的骨骼进行矫正的截骨线长度,其中,预设比例表示:三维模型中的单位长度与实际场景中单位长度之间的比例。
本步骤与上述步骤S103C4相似,区别仅在于本步骤使用的是第十一关键点和第十二关键点之间的距离,上述步骤S103C4使用的是第九关键点和第十关键点之间的距离,这里不再赘述。
步骤S103C10:基于矫正角度和截骨线长度,按照矫正角度、截骨线长度与截骨高度之间的预设对应关系,确定对畸变部位的骨骼进行矫正的截骨高度。
本步骤与上述步骤S103C5相似,这里不再赘述。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,在畸变部位为胫骨的情况下,可以确定上述第一关键点、第二关键点、第六关键点、第十一关键点和第十二关键点为目标关键点,并基于上述目标关键点确定第六直线、第三线段和第四线段,从而确定矫正角度,并根据第十一关键点和第十二关键点之间的距离和预设比例,能够得到截骨线长度,最后根据矫正角度、截骨线长度和截骨高度之间的预设对应关系,获得截骨高度。由此可见,本方案只需利用上述目标关键点的位置信息、预设比例和预设对应关系即可获得矫正角度、截骨线长度和截骨高度,并且确定了对象体的畸变部位,也就确定了目标关键点,因此应用本发明实施例提供的方案,能够快速确定矫正角度、截骨线长度和截骨高度,提高生成手术参考方案的效率。
本发明的一个实施例中,参见图7,提供了第六种手术参考方案生成方法的流程示意图,与前述图1所示实施例相比,本实施例中,在上述步骤S102在三维模型中,识别预设关节部位的关键点之后,还包括以下步骤S105。
步骤S105:基于关键点的位置信息,确定对象体的畸变类型。
具体的,对象体的畸变类型可能是膝内翻,也可能是膝外翻。可以通过判断对象体膝关节中心与机械轴线之间的相对位置以及距离来判断对象体畸变类型,其中,上述机械轴线为对象体股骨头中心和踝关节中心所在的直线。
在三维模型中,对象体预设关节部位的关键点可以是对应对象体膝关节中心的第一像素点、对应对象体股骨头中心的第二像素点和对应对象体踝关节中心的第三像素点,因此,基于关键点的位置信息,可以在上述三维模型中确定上述机械轴线,并确定对象体膝关节中心与机械轴线之间的相对位置以及距离,从而确定对象体的畸变类型。
本发明实施例中,还可以通过以下步骤S104A实现上述步骤S104。
步骤S104A:生成以畸变类型、畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
本发明实施例中所获得的畸变类型、畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度均可以作为参考信息,为医生提供参考。医生在阅览上述手术参考方案时,可以获得上述参考信息。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,能够确定对象体的畸变类型,并生成生成以畸变类型、畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。相比于上述以畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案,本方案中的手术参考方案增加了畸变类型作为参考信息,使得所生成的手术参考方案更加详细,从而能够为医生提供更多参考信息。
本发明的一个实施例中,参见图8a,提供了第七种手术参考方案生成方法的流程示意图,与前述图7所示实施例相比,本实施例中,可以通过以下步骤S105A-S105E实现上述步骤S105。
参见图8b,提供了第五种三维模型中关键点的位置示意图。下面将结合图8b,对步骤S105A-S105E进行说明。
步骤S105A:确定关键点中对应对象体的股骨头中心的第一关键点和对应对象体的踝关节中心的第六关键点所在的第七直线,若对应对象体的膝关节中心的第二关键点相比于第七直线靠近膝关节内侧,则执行步骤S105B,若第二关键点与第七直线之间的距离大于第一预设距离,则执行步骤S105D。
由于在正常情况下,对象体的膝关节中心、股骨头中心以及踝关节中心通常位于同一直线上,若对象体的膝关节中心相比于上述机械轴线靠近膝关节内侧,则说明对象体的畸变类型可能为膝外翻,若对象体的膝关节中心相比于上述机械轴线靠近膝关节外侧,则说明对象体的畸变类型可能是膝内翻。
在图8b中,上述第七直线为L7,也就是,对象体的机械轴线,上述第一关键点A1和第六关键点A10位于第七直线L7上。若第二关键点A4相比于第七直线L7靠近膝关节内侧,则说明对象体的畸变类型可能为膝外翻,此时执行步骤S105B,若第二关键点A4相比于第七直线L7靠近膝关节外侧,则说明对象体的畸变类型可能为膝内翻,此时执行步骤S105D。
步骤S105B:判断第二关键点与第七直线之间的距离是否大于第一预设距离,若为是,则执行步骤S105C。
上述第一预设距离可以是10mm。
由于不同对象体的骨骼情况不同,因此可以认为若对象体的膝关节中心、股骨头中心以及踝关节中心近似在一条直线上,则说明对象体的下肢骨骼发生畸变的畸变程度较轻,对对象体的影响较小,可以不进行胫骨高位截骨手术,也就是,若第二关键点与第七直线之间的距离小于第一预设距离,则说明对象体的下肢骨骼发生畸变的畸变程度较轻,此时,不需要确定对象体的畸变部位。若第二关键点与第七直线之间的距离大于第一预设距离,则说明对象体的下肢骨骼发生畸变的畸变程度较重,此时,需要确定对象体的畸变部位。
步骤S105C:确定对象体的畸变类型为膝外翻。
第二关键点与第七直线之间的距离大于第一预设距离,并且第二关键点相比于第七直线靠近膝关节内侧,则确定对象体的畸变类型为膝外翻。
步骤S105D:判断第二关键点与第七直线之间的距离是否大于第二预设距离,若为是,则执行步骤S105E。
上述第二预设距离可以是15mm。
本步骤与上述步骤S105B相似,区别仅在于第二关键点与第七直线之间的相对位置不同,预设的距离不同,这里不再赘述。
步骤S105E:确定对象体的畸变类型为膝内翻。
第二关键点与第七直线之间的距离大于第二预设距离,并且第二关键点相比于第七直线靠近膝关节外侧,则确定对象体的畸变类型为膝内翻。
本发明的一个实施例中,还可以确定以第二关键点和第一关键点为端点的第五线段,并确定以第二关键点和第六关键点为端点的第六线段。判断第五线段和第六线段所形成的、靠近大腿外侧的第五夹角的角度是否大于180°。
在图8b中,上述第五线段为X5,第五线段X5的两个端点为第一关键点A1和第二关键点A4,上述第六线段为X6,第六线段X6的两个端点为第二关键点A4和第六关键点A10,上述第五夹角为D5。
若第五夹角的角度大于180°,则判断第五夹角的角度是否为第一预设角度范围中的角度,若为否,则确定对象体的畸变类型为膝内翻。
若第五夹角的角度小于或者等于180°,则判断第五夹角的角度是否为第二预设角度范围中的角度,若为否,则确定对象体的畸变类型为膝外翻。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,通过判断第二关键点和第七直线之间的相对位置以及距离即可确定对象体的畸变类型,相比于医生根据经验判断畸变类型,本方案判断对象体畸变类型的速度更快,因此,应用本发明实施例提供的方案能够提高生成手术参考方案的效率。
与上述手术参考方案生成方法相对应,本发明实施例还提供了一种手术参考方案生成装置。
参见图9,提供了第一种手术参考方案生成装置的结构示意图,所述装置包括:
渲染模块901,用于识别对象体的三维骨骼透视图像中下肢的预设关节部位,依据所述预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染,得到下肢的三维模型;
识别模块902,用于在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点;
第一确定模块903,用于基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位,并确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度;
生成模块904,用于生成以所述畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
由以上可见,应用本发明实施例提供的方案生成信息时,能够依据对象体的三维骨骼透视图像中预设关节部位的数据进行三维图像渲染得到的三维模型,生成包含畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案,医生可以参考手术参考方案包含的参考信息,从而确定手术方案。因此,应用本发明实施例提供的手术参考方案生成方案,能够为医生提供参考信息。
本发明的一个实施例中,所述识别模块902,具体用于:
识别所述三维骨骼透视图像中所述预设关节部位的候选关键点;
根据所述三维骨骼透视图像与所述三维模型之间的映射关系,确定所述三维模型中与所述候选关键点对应的点,作为所述预设关节部位的关键点。
由以上可见,应用本发明实施例提供的方案,首先在三维骨骼透视图像中找到预设关节部位的候选关键点,再根据三维骨骼透视图像与三维模型之间的映射关系,从而确定三维模型中与候选关键点对应的点为预设关节部位的关键点。由于通常三维模型的数据量较大,直接在三维模型中识别预设关节部位的关键点的计算量也就较大,而三维骨骼透视图像的数据量比三维模型的数据量小,基于三维骨骼透视图像获得预设关节部位的关键点的计算量也就较小。因此,应用本发明实施例提供的方案识别关键点的效率较高,进而能够提高生成手术参考方案的效率。
本发明的一个实施例中,参见图10,提供了第二种手术参考方案生成装置结构示意图,与前述图9所示实施例相比,本实施例中,所述第一确定模块903,包括:
第一确定子模块903A,用于基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位;
目标获得子模块903B,用于根据所述畸变部位,获得所述关键点中用于进行骨骼矫正的目标关键点;
第二确定子模块903C,用于基于所述目标关键点的位置信息,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,首先基于关键点的位置信息,确定对象体的畸变部位,再根据畸变部位,确定关键点中的目标关键点,最后基于目标关键点的位置信息,确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。由于三维模型中关键点对应对象体的预设关节部位,因此关键点的位置信息也就反映了预设关节部位相对于对象体下肢骨骼的位置信息,因此基于关键点的位置信息能够准确确定对象体的畸变部位,同理,根据由畸变部位确定的目标关键点的位置信息,能够准确确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度,从而能够使得最终手术参考方案中参考信息更加准确。
本发明的一个实施例中,所述第一确定子模块903A,具体用于:
确定所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点和对应所述对象体的膝关节中心的第二关键点所在的第一直线,并确定所述关键点中分别对应所述对象体的膝关节上侧两个端点的第三关键点、第四关键点所在的第二直线,判断第一夹角的角度是否为第一预设角度范围中的角度,若为否,则确定所述对象体的畸变部位为股骨,其中,所述第一夹角为:由所述第一直线与所述第二直线形成的、且靠近所述对象体大腿外侧的夹角;
和/或
确定所述关键点中对应所述对象体的下肢中点的第五关键点和对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点所在的第三直线,并确定所述关键点中分别对应所述对象体的膝关节下侧两个端点的第七关键点、第八关键点所在的第四直线,判断第二夹角的角度是否为第二预设角度范围中的角度,若为否,则确定所述对象体的畸变部位为胫骨,其中,所述第二夹角为:由所述第三直线与所述第四直线形成的、且靠近所述对象体小腿内侧的夹角。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,根据不同关键点所在的不同直线能够形成第一夹角或第二夹角,通过分别判断第一夹角的角度是否为第一预设角度范围中的角度,第二夹角的角度是否为第二预设角度范围中的角度,可以确定对象体的畸变部位,相比于现有技术中需要医生根据自身经验判断畸变部位,本方案中,只要第一夹角的角度不是第一预设角度范围中的角度,即可确定畸变部位为股骨,只要第二夹角的角度不是第二预设角度范围中的角度,即可确定畸变部位为胫骨,因此,应用本发明实施例提供的方案能够更加快速、准确的确定对象体的畸变部位,避免人为主观因素干扰,从而能够提高手术参考方案的准确度。
本发明的一个实施例中,在所述畸变部位为股骨的情况下,所述目标获得子模块903B,具体用于:
将所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点、对应所述对象体的下肢中点的第五关键点、对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点、对应所述对象体的合页位置的第九关键点以及对应所述对象体的股骨中第一预设位置的第十关键点确定为目标关键点;
所述第二确定子模块903C,具体用于:
确定所述第五关键点和所述第六关键点所在的第五直线,并确定以所述第一关键点和所述第九关键点为端点的第一线段;
确定与所述第一线段等长度的第二线段,其中,所述第二线段的一个端点为所述第九关键点、且另一个端点位于所述第五直线上,所述第二线段相比于所述第一线段靠近所述对象体的大腿内侧;
将所述第一线段和所述第二线段所形成夹角的角度确定为矫正角度;
根据所述第九关键点和第十关键点之间的距离和预设比例,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨线长度,其中,所述预设比例表示:所述三维模型中的单位长度与实际场景中单位长度之间的比例;
基于所述矫正角度和截骨线长度,按照所述矫正角度、截骨线长度与截骨高度之间的预设对应关系,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨高度。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,在畸变部位为股骨的情况下,可以确定上述第一关键点、第五关键点、第六关键点、第九关键点和第十关键点为目标关键点,并基于上述目标关键点确定第五直线、第一线段和第二线段,从而确定矫正角度,并根据第九关键点和第十关键点之间的距离和预设比例,能够得到截骨线长度,最后根据矫正角度、截骨线长度和截骨高度之间的预设对应关系,获得截骨高度。由此可见,本方案只需利用上述目标关键点的位置信息、预设比例和预设对应关系即可获得矫正角度、截骨线长度和截骨高度,并且确定了对象体的畸变部位,也就确定了目标关键点,因此应用本发明实施例提供的方案,能够快速确定矫正角度、截骨线长度和截骨高度,提高生成手术参考方案的效率。
本发明的一个实施例中,在所述畸变部位为胫骨的情况下,所述目标获得子模块903B,具体用于:
将所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点、对应所述对象体的膝关节中心的第二关键点、对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点、对应所述对象体的胫骨中第二预设位置的第十一关键点以及对应所述对象体的胫骨中第三预设位置的第十二关键点确定为目标关键点;
所述第二确定子模块903C,具体用于:
确定所述第一关键点和所述第二关键点所在的第六直线,并确定以所述第六关键点和所述第十一关键点为端点的第三线段;
确定与所述第三线段等长度的第四线段,其中,所述第四线段的一个端点为所述第十一关键点、且另一个端点位于所述第六直线上,所述第四线段相比于所述第三线段靠近所述对象体的小腿外侧;
将所述第三线段和所述第四线段所形成夹角的角度确定为矫正角度;
根据所述第十一关键点和第十二关键点之间的距离和预设比例,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨线长度,其中,所述预设比例表示:所述三维模型中的单位长度与实际场景中单位长度之间的比例;
基于所述矫正角度和截骨线长度,按照所述矫正角度、截骨线长度与截骨高度之间的预设对应关系,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨高度。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,在畸变部位为胫骨的情况下,可以确定上述第一关键点、第二关键点、第六关键点、第十一关键点和第十二关键点为目标关键点,并基于上述目标关键点确定第六直线、第三线段和第四线段,从而确定矫正角度,并根据第十一关键点和第十二关键点之间的距离和预设比例,能够得到截骨线长度,最后根据矫正角度、截骨线长度和截骨高度之间的预设对应关系,获得截骨高度。由此可见,本方案只需利用上述目标关键点的位置信息、预设比例和预设对应关系即可获得矫正角度、截骨线长度和截骨高度,并且确定了对象体的畸变部位,也就确定了目标关键点,因此应用本发明实施例提供的方案,能够快速确定矫正角度、截骨线长度和截骨高度,提高生成手术参考方案的效率。
本发明的一个实施例中,参见图11,提供了第三种手术参考方案生成装置的结构示意图,与前述图9所示实施例相比,本实施例中,所述装置还包括:
第二确定模块905,用于在所述在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点之后,基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变类型;
所述生成模块904,具体用于:
生成以所述畸变类型、畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,能够确定对象体的畸变类型,并生成生成以畸变类型、畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。相比于上述以畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案,本方案中的手术参考方案增加了畸变类型作为参考信息,使得所生成的手术参考方案更加详细,从而能够为医生提供更多参考信息。
本发明的一个实施例中,所述第二确定模块905,具体用于:
确定所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点和对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点所在的第七直线;
若对应所述对象体的膝关节中心的第二关键点相比于所述第七直线靠近膝关节内侧,则判断所述第二关键点与所述第七直线之间的距离是否大于第一预设距离;
若所述第二关键点与所述第七直线之间的距离大于所述第一预设距离,则确定所述对象体的畸变类型为膝外翻;
若所述第二关键点相比于所述第七直线靠近膝关节外侧,则判断所述第二关键点与所述第七直线之间的距离是否大于第二预设距离;
若所述第二关键点与所述第七直线之间的距离大于所述第二预设距离,则确定所述对象体的畸变类型为膝内翻。
由以上可见,本发明实施例提供的方案中,通过判断第二关键点和第七直线之间的相对位置以及距离即可确定对象体的畸变类型,相比于医生根据经验判断畸变类型,本方案判断对象体畸变类型的速度更快,因此,应用本发明实施例提供的方案能够提高生成手术参考方案的效率。
本发明实施例还提供了一种电子设备,如图12所示,包括处理器1201、通信接口1202、存储器1203和通信总线1204,其中,处理器1201,通信接口1202,存储器1203通过通信总线1204完成相互间的通信,
存储器1203,用于存放计算机程序;
处理器1201,用于执行存储器1203上所存放的程序时,实现如下步骤:
识别对象体的三维骨骼透视图像中下肢的预设关节部位,依据所述预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染,得到下肢的三维模型;
在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点;
基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位,并确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度;
生成以所述畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
除此之外,上述电子设备还可以实现如前方法实施例部分所述的其他手术参考方案生成方法,这里不再详述。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect,PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture,EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,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。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一手术参考方案生成方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述实施例中任一手术参考方案生成方法。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置、电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (18)
1.一种手术参考方案生成方法,其特征在于,所述方法包括:
识别对象体的三维骨骼透视图像中下肢的预设关节部位,依据所述预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染,得到下肢的三维模型;
在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点;
基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位,并确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度;
生成以所述畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点,包括:
识别所述三维骨骼透视图像中所述预设关节部位的候选关键点;
根据所述三维骨骼透视图像与所述三维模型之间的映射关系,确定所述三维模型中与所述候选关键点对应的点,作为所述预设关节部位的关键点。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位,并确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度,包括:
基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位;
根据所述畸变部位,获得所述关键点中用于进行骨骼矫正的目标关键点;
基于所述目标关键点的位置信息,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位,包括:
确定所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点和对应所述对象体的膝关节中心的第二关键点所在的第一直线,并确定所述关键点中分别对应所述对象体的膝关节上侧两个端点的第三关键点、第四关键点所在的第二直线,判断第一夹角的角度是否为第一预设角度范围中的角度,若为否,则确定所述对象体的畸变部位为股骨,其中,所述第一夹角为:由所述第一直线与所述第二直线形成的、且靠近所述对象体大腿外侧的夹角;
和/或
确定所述关键点中对应所述对象体的下肢中点的第五关键点和对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点所在的第三直线,并确定所述关键点中分别对应所述对象体的膝关节下侧两个端点的第七关键点、第八关键点所在的第四直线,判断第二夹角的角度是否为第二预设角度范围中的角度,若为否,则确定所述对象体的畸变部位为胫骨,其中,所述第二夹角为:由所述第三直线与所述第四直线形成的、且靠近所述对象体小腿内侧的夹角。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在所述畸变部位为股骨的情况下,所述根据所述畸变部位,获得所述关键点中用于进行骨骼矫正的目标关键点,包括:
将所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点、对应所述对象体的下肢中点的第五关键点、对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点、对应所述对象体的合页位置的第九关键点以及对应所述对象体的股骨中第一预设位置的第十关键点确定为目标关键点;
所述基于所述目标关键点的位置信息,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度,包括:
确定所述第五关键点和所述第六关键点所在的第五直线,并确定以所述第一关键点和所述第九关键点为端点的第一线段;
确定与所述第一线段等长度的第二线段,其中,所述第二线段的一个端点为所述第九关键点、且另一个端点位于所述第五直线上,所述第二线段相比于所述第一线段靠近所述对象体的大腿内侧;
将所述第一线段和所述第二线段所形成夹角的角度确定为矫正角度;
根据所述第九关键点和第十关键点之间的距离和预设比例,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨线长度,其中,所述预设比例表示:所述三维模型中的单位长度与实际场景中单位长度之间的比例;
基于所述矫正角度和截骨线长度,按照所述矫正角度、截骨线长度与截骨高度之间的预设对应关系,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨高度。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在所述畸变部位为胫骨的情况下,所述根据所述畸变部位,获得所述关键点中用于进行骨骼矫正的目标关键点,包括:
将所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点、对应所述对象体的膝关节中心的第二关键点、对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点、对应所述对象体的胫骨中第二预设位置的第十一关键点以及对应所述对象体的胫骨中第三预设位置的第十二关键点确定为目标关键点;
所述基于所述目标关键点的位置信息,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度,包括:
确定所述第一关键点和所述第二关键点所在的第六直线,并确定以所述第六关键点和所述第十一关键点为端点的第三线段;
确定与所述第三线段等长度的第四线段,其中,所述第四线段的一个端点为所述第十一关键点、且另一个端点位于所述第六直线上,所述第四线段相比于所述第三线段靠近所述对象体的小腿外侧;
将所述第三线段和所述第四线段所形成夹角的角度确定为矫正角度;
根据所述第十一关键点和第十二关键点之间的距离和预设比例,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨线长度,其中,所述预设比例表示:所述三维模型中的单位长度与实际场景中单位长度之间的比例;
基于所述矫正角度和截骨线长度,按照所述矫正角度、截骨线长度与截骨高度之间的预设对应关系,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨高度。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点之后,还包括:
基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变类型;
所述生成以所述畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案,包括:
生成以所述畸变类型、畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变类型,包括:
确定所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点和对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点所在的第七直线;
若对应所述对象体的膝关节中心的第二关键点相比于所述第七直线靠近膝关节内侧,则判断所述第二关键点与所述第七直线之间的距离是否大于第一预设距离;
若所述第二关键点与所述第七直线之间的距离大于所述第一预设距离,则确定所述对象体的畸变类型为膝外翻;
若所述第二关键点相比于所述第七直线靠近膝关节外侧,则判断所述第二关键点与所述第七直线之间的距离是否大于第二预设距离;
若所述第二关键点与所述第七直线之间的距离大于所述第二预设距离,则确定所述对象体的畸变类型为膝内翻。
9.一种手术参考方案生成装置,其特征在于,所述装置包括:
渲染模块,用于识别对象体的三维骨骼透视图像中下肢的预设关节部位,依据所述预设关节部位的数据进行三维图像数据渲染,得到下肢的三维模型;
识别模块,用于在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点;
第一确定模块,用于基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位,并确定对畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度;
生成模块,用于生成以所述畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述识别模块,具体用于:
识别所述三维骨骼透视图像中所述预设关节部位的候选关键点;
根据所述三维骨骼透视图像与所述三维模型之间的映射关系,确定所述三维模型中与所述候选关键点对应的点,作为所述预设关节部位的关键点。
11.根据权利要求9或10所述的装置,其特征在于,所述确定模块,包括:
第一确定子模块,用于基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变部位;
目标获得子模块,用于根据所述畸变部位,获得所述关键点中用于进行骨骼矫正的目标关键点;
第二确定子模块,用于基于所述目标关键点的位置信息,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的矫正角度、截骨线长度和截骨高度。
12.根据权利要求11所述的装置,其特征在于,所述第一确定子模块,具体用于:
确定所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点和对应所述对象体的膝关节中心的第二关键点所在的第一直线,并确定所述关键点中分别对应所述对象体的膝关节上侧两个端点的第三关键点、第四关键点所在的第二直线,判断第一夹角的角度是否为第一预设角度范围中的角度,若为否,则确定所述对象体的畸变部位为股骨,其中,所述第一夹角为:由所述第一直线与所述第二直线形成的、且靠近所述对象体大腿外侧的夹角;
和/或
确定所述关键点中对应所述对象体的下肢中点的第五关键点和对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点所在的第三直线,并确定所述关键点中分别对应所述对象体的膝关节下侧两个端点的第七关键点、第八关键点所在的第四直线,判断第二夹角的角度是否为第二预设角度范围中的角度,若为否,则确定所述对象体的畸变部位为胫骨,其中,所述第二夹角为:由所述第三直线与所述第四直线形成的、且靠近所述对象体小腿内侧的夹角。
13.根据权利要求11所述的装置,其特征在于,在所述畸变部位为股骨的情况下,所述目标获得子模块,具体用于:
将所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点、对应所述对象体的下肢中点的第五关键点、对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点、对应所述对象体的合页位置的第九关键点以及对应所述对象体的股骨中第一预设位置的第十关键点确定为目标关键点;
所述第二确定子模块,具体用于:
确定所述第五关键点和所述第六关键点所在的第五直线,并确定以所述第一关键点和所述第九关键点为端点的第一线段;
确定与所述第一线段等长度的第二线段,其中,所述第二线段的一个端点为所述第九关键点、且另一个端点位于所述第五直线上,所述第二线段相比于所述第一线段靠近所述对象体的大腿内侧;
将所述第一线段和所述第二线段所形成夹角的角度确定为矫正角度;
根据所述第九关键点和第十关键点之间的距离和预设比例,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨线长度,其中,所述预设比例表示:所述三维模型中的单位长度与实际场景中单位长度之间的比例;
基于所述矫正角度和截骨线长度,按照所述矫正角度、截骨线长度与截骨高度之间的预设对应关系,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨高度。
14.根据权利要求11所述的装置,其特征在于,在所述畸变部位为胫骨的情况下,所述目标获得子模块,具体用于:
将所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点、对应所述对象体的膝关节中心的第二关键点、对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点、对应所述对象体的胫骨中第二预设位置的第十一关键点以及对应所述对象体的胫骨中第三预设位置的第十二关键点确定为目标关键点;
所述第二确定子模块,具体用于:
确定所述第一关键点和所述第二关键点所在的第六直线,并确定以所述第六关键点和所述第十一关键点为端点的第三线段;
确定与所述第三线段等长度的第四线段,其中,所述第四线段的一个端点为所述第十一关键点、且另一个端点位于所述第六直线上,所述第四线段相比于所述第三线段靠近所述对象体的小腿外侧;
将所述第三线段和所述第四线段所形成夹角的角度确定为矫正角度;
根据所述第十一关键点和第十二关键点之间的距离和预设比例,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨线长度,其中,所述预设比例表示:所述三维模型中的单位长度与实际场景中单位长度之间的比例;
基于所述矫正角度和截骨线长度,按照所述矫正角度、截骨线长度与截骨高度之间的预设对应关系,确定对所述畸变部位的骨骼进行矫正的截骨高度。
15.根据权利要求9或10所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第二确定模块,用于在所述在所述三维模型中,识别所述预设关节部位的关键点之后,基于所述关键点的位置信息,确定所述对象体的畸变类型;
所述生成模块,具体用于:
生成以所述畸变类型、畸变部位、矫正角度、截骨线长度以及截骨高度作为参考信息的手术参考方案。
16.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,所述第二确定模块,具体用于:
确定所述关键点中对应所述对象体的股骨头中心的第一关键点和对应所述对象体的踝关节中心的第六关键点所在的第七直线;
若对应所述对象体的膝关节中心的第二关键点相比于所述第七直线靠近膝关节内侧,则判断所述第二关键点与所述第七直线之间的距离是否大于第一预设距离;
若所述第二关键点与所述第七直线之间的距离大于所述第一预设距离,则确定所述对象体的畸变类型为膝外翻;
若所述第二关键点相比于所述第七直线靠近膝关节外侧,则判断所述第二关键点与所述第七直线之间的距离是否大于第二预设距离;
若所述第二关键点与所述第七直线之间的距离大于所述第二预设距离,则确定所述对象体的畸变类型为膝内翻。
17.一种电子设备,其特征在于,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现权利要求1-8任一所述的方法步骤。
18.一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内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一所述的方法步骤。
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