CN115919517A - 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法 - Google Patents

骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115919517A
CN115919517A CN202211106267.XA CN202211106267A CN115919517A CN 115919517 A CN115919517 A CN 115919517A CN 202211106267 A CN202211106267 A CN 202211106267A CN 115919517 A CN115919517 A CN 115919517A
Authority
CN
China
Prior art keywords
axis
rotating shaft
bone
knee joint
far
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.)
Pending
Application number
CN202211106267.XA
Other languages
English (en)
Inventor
郑力文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Second Xiangya Hospital of Central South University
Original Assignee
Second Xiangya Hospital of Central South University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Second Xiangya Hospital of Central South University filed Critical Second Xiangya Hospital of Central South University
Priority to CN202211106267.XA priority Critical patent/CN115919517A/zh
Publication of CN115919517A publication Critical patent/CN115919517A/zh
Priority to PCT/CN2023/117233 priority patent/WO2024051735A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/46—Special tools or methods for implanting or extracting artificial joints, accessories, bone grafts or substitutes, or particular adaptations therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11—Region-based segmentation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/20—Analysis of motion
    • G06T7/246—Analysis of motion using feature-based methods, e.g. the tracking of corners or segments
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开了一种骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法，能够有效改善膝关节置换手术的效果，通过本发明来在术前测量a‑MSA或i‑MSA来确定旋转轴的位置，然后在术中将假体旋转轴安装到该位置，能够有效降低膝关节置换病人的不满意率。且本发明易于实施，适于大规模推广。

Description

骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法
技术领域
本发明涉及生物力学和外科学领域，具体涉及一种骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法。
背景技术
全膝关节置换术(Total knee arthroplast，TKA)是目前实施数量非常大的骨科手术，主要用来治疗终末期膝关节骨性关节炎(Osteoarthritis，OA)的病人。但根据调查显示，目前有8-25％的病人对手术效果不满意。为了改善手术效果，研究者们近二十多年进行了许多研究，膝关节旋转轴被认为是一个影响手术效果的重要因素，TKA人工关节的设计和术中安装都要建立在正确定位膝关节旋转轴的基础上。
为了定位这个轴线，则需要先给膝关节旋转轴做出明确的定义。但如果直接套用旋转轴的传统定义到膝关节的应用场景，会产生如下问题：对于严格的枢轴运动，旋转轴的定义是清晰的，因为严格的枢轴运动存在一个绝对稳定的旋转轴；但是膝关节运动是以枢轴运动(屈伸运动)为主，同时合并有内外旋和内外翻的多种运动，这些运动同时还存在个体差异。换句话说，膝关节的运动是复杂的，不存在一个绝对稳定的旋转轴，所以不能直接把传统的旋转轴定义套用到膝关节上。当前有许多论文以膝关节旋转轴为研究对象，但没有研究者清晰描述过膝关节旋转轴的精确定义，进而导致在进行手术时，人工关节的设计及安装都存在无法准确适配个体的问题。
发明内容
为了解决目前关节旋转轴不能准确定位，导致关节置换手术效果不佳的技术问题，本发明提供一种骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，
一种骨骼相对运动测量方法，包括以下步骤：
步骤一，基于磁共振成像即MRI对运动前的骨骼进行第一次成像，得到第一图像；
步骤二，基于MRI对运动后的骨骼进行第二次成像得到第二图像，然后旋转第二图像，使第二图像中的骨骼成像的朝向与第一图像中相同；其中用于判断朝向是否相同的依据是对比特征区域框架是否一致，所述的特征区域框架是基于骨骼内的多个特征区域构成，特征区域为骨骼的骨皮质下血管；
步骤三，测量旋转后和旋转前的第二图像的角度差，以及旋转后的第二图像与第一图像之间的位移距离，并基于角度差和位移距离来计算骨骼的相对运动值。
所述的一种基于MRI技术的骨骼相对运动测量方法，所述的步骤二中，所述的特征区域，是紧贴在骨皮质下方，与骨皮质相交的血管所在区域。
所述的一种基于MRI技术的骨骼相对运动测量方法，所述的步骤二中，特征区域框架包括至少两个处于MRI图像中不同层面的特征区域，且各个特征区域之间的间隔不小于预设的MRI层数；每个特征区域的大小不超过预设的尺寸限制。
一种个体最稳定旋转轴获取方法，包括以下步骤：
步骤1，基于前述的方法，或者以影像学技术为基础测量关节运动的传统测量方法，获取个体目标关节的骨骼在不同弯曲角度下的6自由度相对运动值；
步骤2，将骨骼以预设网格大小进行三维网格划分，并在每个网格中任取一点，形成候选点集；
步骤3，以步骤1中获得的相对运动值为依据定量评估步骤2中候选点集合里每个点的稳定性，选出最稳定的预设数量的点作为最稳定点群；
步骤4，用最小二乘法或梯度下降法找到一条最靠近最稳定点群中所有点的直线，即为该个体目标关节的个体最稳定旋转轴。
所述的方法，所述的步骤3中，点的稳定性基于以下方法评估：
以待评估稳定性的点作为目标点，根据关节在各个不同角度下的骨骼相对运动值，得出目标点在每个角度下的位置坐标；然后计算这些位置坐标的平均坐标，再测量平均坐标到每个位置坐标的距离，然后计算这些距离的均方差或算术平均值；均方差或算数平均值越大，目标点的稳定性越差，反之则越好。
所述的方法，所述的步骤3中，最稳定点群中点的预设数量是通过以下方式确定：
当步骤2中所有网格所拼合的总网格为标准体时，则选取稳定性最好的预设比例的点作为最稳定点群；其中标准体是指能容纳关节靠近人体头部一侧的骨骼的远端全部骨骼的最小正方体；当总网格的体积与标准体不同时，则按照总网格与标准体的体积反比例来调整点的选取预设比例。
一种适用于膝关节和肘关节的人群平均最稳定旋转轴的获取方法，包括以下步骤：
步骤1)，获取多个目标的受试关节的通髁轴即TEA；
步骤2)，基于前述的方法，获取步骤1中所有受试关节的个体最稳定旋转轴；
步骤3)，确定关节所在立体空间坐标系：以TEA所在直线为X轴；然后在TEA近侧以标准长度的水平高度画出股骨/肱骨骨干髓腔内接圆，从圆心向X轴做一条垂线作为Z轴；Y轴方向同时垂直于X轴和Z轴。
步骤4)，确定内外侧矢状面坐标系：以垂直于X轴且经过股骨/肱骨內髁的平面为内侧矢状面，垂直于X轴且经过股骨/肱骨外髁的平面为外侧矢状面；在内侧矢状面上，以股骨/肱骨內髁为原点，Y轴和Z轴为坐标轴方向建立二维坐标系，称为内侧矢状面坐标系；在外侧矢状面上，以股骨/肱骨外髁为原点，Y轴和Z轴为坐标轴方向建立二维坐标系，称为外侧矢状面坐标系；
步骤5)，每个受试关节的个体最稳定旋转轴与内侧矢状面有一个交点，交点在内侧矢状面坐标系中的前后位置即Y轴坐标用参数内侧-前后M-AP表示，近远位置即Z轴坐标用参数内侧-近远M-PD表示；个体最稳定旋转轴与外侧矢状面交点的前后位置即Y轴上的位置用参数外侧-前后L-AP表示，近远位置即Z轴上的位置用参数外侧-近远L-PD表示；四个参数各自取人群平均值，即为个体最稳定旋转轴与TEA的人群平均相对位置关系，从而获取人群平均最稳定旋转轴。
所述的方法，所述的步骤3中，标准长度是TEA内外髁距离×a，其中a为系数，取值为0.44～1.0。
一种膝关节旋转轴在真实世界定位方法，包括以下步骤：
步骤①，对目标受试膝关节，首先拍摄膝关节CT或MRI，并基于前述的方法获取个体最稳定旋转轴、或者基于前述的的方法获取人群平均最稳定旋转轴、或者以传统方法获得旋转轴来作为目标旋转轴，然后在水平面/冠状面上定位目标旋转轴在此方向上的投影；
步骤②，找到影像学图像上的后髁轴即PCA，然后测量目标旋转轴的水平面投影与骨皮质的内外侧两个交点与PCA的距离，分别作为内侧前-后距离，外侧前-后距离；
步骤③，找到影像学图像上的股骨内侧和外侧的骨骼远端边界的公共切线作为下髁轴，然后测量目标旋转轴的冠状面投影与骨皮质的内外侧两个交点与下髁轴的距离，分别作为内侧近-远距离和外侧近-远距离；
步骤④，找到真实膝关节的PCA，并基于步骤②中获得的内侧前-后距离，找到PCA前方该距离对应的平行线，经过该平行线与膝关节内侧骨骼表面的交点，做一条近远方向的直线作为内侧的近远走行直线；同时基于步骤②中获得的外侧前-后距离找到PCA前方该距离对应的平行线，经过该平行线与膝关节外侧骨骼表面的交点，做一条近远方向的直线作为外侧的近远走行直线；然后找到真实膝关节的下髁轴，并根据步骤③中获得的内侧近-远距离和外侧近-远距离，找到下髁轴上方这两个距离分别对应的平行线，然后分别经过这两条平行线与膝关节内侧和外侧骨骼表面的交点，做两条前后方向的直线作为内侧和外侧的前后走行直线；则膝关节内侧的远近走行直线和前后走行直线的交点即为目标旋转轴穿出膝关节内侧骨皮质的位置；膝关节外侧的远近走行直线和前后走行直线即为目标旋转轴穿出膝关节外侧骨皮质的位置；以这两个交点作为膝关节假体旋转轴的安装位置。
本发明的技术效果在于，本发明能够有效提高膝关节置换手术假体的旋转稳定性，从而改善手术效果。通过本发明来在术前测量a-MSA或i-MSA来确定旋转轴的位置，然后在术中将假体旋转轴安装到该位置，能够有效降低膝关节置换病人的不满意率。且本发明易于实施，适于大规模推广。
附图说明
图1为本发明中描述膝关节附近旋转轴空间位置的标准化方法示意图，其中A-D是基于股骨远端解剖结构确定内外侧矢状面的三维方向示意图，E-F是在内侧和外侧矢状面上建立二维坐标系用于描述旋转轴位置示意图。图中的TEA为X轴，Z轴为TEA中点与股骨远端髓腔内接圆圆心的连线，Y轴垂直于X轴和Z轴；TEA內髁和外髁尽端所在的矢状面分别为内侧和外侧矢状面。
图2为终末期OA病人的膝关节MRI图，其中图A为水平面，图B为冠状面。
图3为本发明中相对运动测量原理示意图，其中A为刚体的运动初始状态；B为刚体的运动终末状态，图C和E为二维刚体的相对运动测量原理；图C、D、E为三维刚体的测量原理。图中M为运动刚体，F为固定刚体，P、P'为运动刚体上运动前后的某个点。V，V'表示点的位移矢量，θ为运动刚体M的旋转角度。
图4为冠状面、矢状面和水平面旋转的正反方向，以及由多个骨皮质下血管SCVS组成的特征区域框架CAF。其中A-D为冠状面，E-H为矢状面，I-L为水平面。图中小圆圈为被选择作为特征区域的SCVS，T为胫骨，P为髌骨，Fm为股骨，Fb为腓骨。
图5为骨皮质下血管SCVS在运动之后的变化示意图，其中A展示了膝关节MRI在旋转/平移之前的冠状面图像，其中用小圆圈标出的为骨皮质下血管SCVS，B展示了将图A在矢状面上旋转0.5°后的冠状面图像，此时SCVS已经发生了变化。C展示了通过将图A垂直于冠状面位移0.5mm后获得的图像，此时SCVS也发生了变化。图D-F与图A-C相似，只是胫骨和股骨变成了水族馆石。0.5°的旋转或0.5mm的位移会造成特征区域发生显著改变。
图6为网格体的设置示意图，其中A-C是在股骨远端建立边长为双髁宽度的正方体网格示意图，网格间距为1mm，所有网格交点为候选点。D和E中白色星号代表PC值最小的前0.2％的候选点，用于确定i-MSA。
具体实施方式
本发明全文中所用的方向概念(内、外、近、远、前、后)均为相关专业的常识。本发明是在解剖学姿势下描述关节方向，内/外侧为靠近/远离人体纵向中心轴线的一侧，近/远侧为靠近头/足的一侧。
首先，本发明在寻找膝旋转轴时不再追求绝对稳定，而是为稳定程度设计一种量化的指标，从而可以(1)根据该指标比较不同旋转轴的稳定程度；(2)根据该指标找到最稳定的旋转轴。理论上，膝关节置换手术(包括TKA和单髁膝关节置换术(Unicompartmentalknee arthroplasty，UKA))假体的旋转轴越稳定，则术后的膝关节运动越接近于自然膝关节，患者不适感越轻，手术效果越好。
那么为了实现对膝关节旋转轴稳定性的评估，逻辑上需要下列步骤：(1)测量关节弯曲不同角度时关节两侧骨骼的相对运动值；(2)把关节一侧骨骼作为固定骨骼，另一侧作为运动骨骼，根据相对运动值计算运动骨骼上某个点在关节弯曲任一角度时的位置坐标，获得这个点的运动轨迹，运动轨迹的位置坐标越分散，这个点的稳定性越差，反之越好；分散程度用位置改变量(PC值)代表；重复这一步骤，获得运动骨骼上每个点的PC值；(3)如果一条直线上所有的点都很稳定(PC值很小)，那么这条直线代表的旋转轴也很稳定；(4)因为骨骼上两个点靠得越近，它们的运动轨迹也越相似，PC值也会越接近，所以旋转轴上不同点的PC值是连续变化的，因此可以取两个标准位置的点(旋转轴与经过股骨内/外髁的两个矢状面的交点)，以它们的PC值反映整个旋转轴的稳定性。可以预见，以上述逻辑构建的稳定性评估方法，其精度主要取决于关节两侧骨骼相对运动的测量精度。
而当前学术论文中对相对运动测量结果的要求是要有6个自由度(degree offreedom,DOF)，其中3个自由度用来描述三维空间的3个旋转方向，另外3个自由度用来描述三维空间的3个平移方向。所以，测量精度的评估也需要相应分为平移精度和旋转精度两个方面。当前最流行的技术是以X线摄影为基础的2D-3D图像匹配技术，其平移精度<1mm，旋转精度<1°[“Accuracy of mobile biplane X-ray imaging in measuring 6-degree-of-freedom patellofemoral kinematics during overground gait(用移动双平面X线成像法测量地上行走步态的6自由度髌股运动学的精度)”(Journal of Biomechanics),生物力学杂志,第24卷，第57期，第152–156页，2017年)]。同样，CT测量技术的精度也不亚于X线摄影技术[“Implant placement accuracy in total knee arthroplasty:validation of aCT-based measurement technique(全膝关节置换术中的植入物放置精度：基于CT的测量技术的验证)”(Quant Imaging Med Surg),定量影像学,第2卷，第10期，第475–484页，2020年)]。这两类技术的精度都很好，但因为辐射剂量大，难以大规模应用于临床，多用于科学研究。MRI技术没有辐射，但是文献中的测量精度只有3-7mm，3-4°[“Development andValidation of aSubject-specifific Moving-axis Tibiofemoral Joint Model UsingMRI and EOS Imaging during aQuasi-Static Lunge(构建和验证一种用MRI和EOS成像技术建立的用于评估静态弓步期间个体胫股关节运动轴模型的方法)”(Journal ofBiomechanics),生物力学杂志,第27卷，第72期，第71–80页，2018年)]。本发明以骨皮质下血管段(SCVS)组成特征区域框架(CAF)来提高MRI的测量精度到<1mm和<1°，从而提供了一种无放射性测量手段。
目前文献中主要的传统膝关节旋转轴概念有通髁轴(transepicondylar axis，TEA),几何中心轴(geometric center axis，GCA),后髁轴(posterior condylar axis，PCA)和Whiteside氏线(Whiteside’s line，WSL)。根据定义可以分为2D旋转轴(PCA和WSL)以及3D旋转轴(GCA和TEA)。但2D旋转轴定义不充分，因为其没有定义旋转轴在冠状面上的位置，而且还只定义了旋转轴在水平面上的方向，没有定义前后位置，所以不能确定旋转轴的空间位置，导致无法评估它的稳定性。而3D旋转轴定义充分，故本发明通过测算它们的稳定性，并与本发明提出的旋转轴i-MSA和a-MSA相比较。
而为了能够在术中准确实施，仅在MRI上定位旋转轴还不够，还要能在术中简单而精确的找到目标旋转轴。术中常用的解剖定位标志有TEA，PCA和WSL。许多研究表明，不同术者在手术中定位结果的主观差异以PCA最小，TEA次之，WSL最大[“Femoral ComponentRotation in Total Knee Arthroplasty:An MRI-Based Evaluation of our Options(TKA手术中股骨假体的旋转：用MRI评估我们的各种选择)”，The Journal ofArthroplasty(关节置换杂志)，第29卷，第8期，第1666-70页，2014年][“Transepicondylaraxis accuracy in computer assisted knee surgery:a comparison of the CT-basedmeasured axis versus the CAS-determined axis(TEA在计算机辅助手术中的精度：CT测量轴线与计算机辅助手术轴线之比较)”，Computer Aided Surgery(计算机辅助手术杂志)，第31卷，第4期，第200-206页，2008年]，所以PCA是相对准确的术中参考物。如前所述PCA的定义不充分，不足以描述3D旋转轴的位置，故本发明还补充提出下髁轴(inferiorcondylar axis，ICA)，内/外侧前-后距离，内/外侧近-远距离的概念来充实定义，这样就能在术中找到任意目标旋转轴的位置。
下面以具体实施例的方式来阐述本发明的内容。
1.骨骼相对运动值的获取
X摄影、CT和MRI这三种影像学技术都可以用来测量骨骼相对运动，获取6DOF骨骼相对运动值。X线摄影和CT的测量技术早已存在并大量应用于科研领域，在此不作赘述。这里主要阐明本实施例所使用的MRI测量法(下文简称新MRI测量法)。
为了帮助理解新MRI测量法的原理，这里先看二维刚体的情况。参见图3，两个刚体之间的相对运动可以用两个参数描述：(1)刚体的旋转角度θ(2)刚体上任意一个点P的位移V。由于二维刚体的旋转角度θ和位移V可以直接在图像上测量，故可以比较方便的获得两个刚体之间的相对运动情况。在完成了θ和V的测量后，刚体上任一其他点P’的位移V’可以通过公式(1)计算。
Figure BDA0003841754510000071
那么对于骨骼这种三维刚体来说，由于在MRI图像上不能获得刚体的全貌，所以不能像二维刚体那样直接测量θ和V。故本实施例是通过旋转运动后骨骼的MRI图像，使运动前后的图像中骨骼的朝向相同，也就是将两张图像中的骨骼移动到相同位置后能重合，那么对于图像的旋转角度也就等效于二维刚体中的θ。当然，这个方法的测量精度取决于如何尽可能精确地确定旋转前与旋转后的骨骼朝向完全相同。参见图4，本实施例中是采用多个SCVS组成CAF作为确认三维旋转对齐精度的工具。在确定θ之后，可以经过一些简单的操作测得V，因为经过θ旋转后，那么两个图像中相同一点的平移距离也就是二维刚体中的V。在完成了θ和V的测量后，刚体上任一其他点P’的位移V’可以通过公式(2)计算。
V'＝(P'-P)RxRyRz+V (2)
其中
Figure BDA0003841754510000072
θ＝[a,b,c]
因为CAF对测量精度有明显影响，本实施例中对CAF采用统一的标准：(1)每个特征区域(SCVS)的长度/宽度<＝5像素(2.5mm)；(2)在每个坐标轴方向，特征区域要分布在两个间隔超过80层(4cm)的不同MRI层面。参见图5，在这样的标准下，CAF对刚体的微小旋转是敏感的，刚体旋转0.5°即能造成CAF发生肉眼可见的明显改变，其中通过图5的A-C表明，只要有一个特征区域(SCVS)不同，就可以确定刚体要么发生了轻微的旋转，要么发生了轻微的平移。所以如果在两个刚体的MRI图像上找到了相同的CAF，那么这两个刚体的方向差别将小于0.5°。故依靠CAF，结合原理部分的说明，可以精确测量刚体的旋转参数θ。类似地，CAF对刚体的微小平移也是敏感的(0.5mm平移就可以引起CAF发生肉眼可见的明显改变)，所以刚体的平移参数V也可以精确测量。
对于上述CAF标准的补充说明如下。根据经验，一般来说，特征区域越小，则平移定位精度越高，但是人工比对难度越大；特征区域框架越大，则旋转精度越高，但找到符合该标准的SCVS难度越大。本实施例中采用的CAF标准是根据经验做出的综合优选，但修改标准中特征区域的尺寸参数和特征区域框架大小参数也能达到相近的测量精度。
具体来说，本实施例所提供的基于MRI技术的骨骼相对运动测量方法(即新MRI测量法)，包括以下步骤：
步骤一，基于磁共振成像即MRI对运动前的骨骼进行第一次成像，得到第一图像；
步骤二，基于MRI对运动后的骨骼进行第二次成像得到第二图像，然后旋转第二图像，使第二图像中的骨骼成像的朝向与第一图像中相同；其中用于判断朝向是否相同的依据是对比特征区域框架是否一致，特征区域框架是基于骨骼内的多个特征区域构成，特征区域为骨骼的骨皮质下血管。其中特征区域，是紧贴在骨皮质下方，与骨皮质相交的血管所在区域。特征区域框架包括至少两个处于MRI图像中不同层面的特征区域，且各个特征区域之间的间隔不小于80个MRI层面；每个特征区域的长度/宽度不大于5像素。
步骤三，测量旋转后和旋转前的第二图像的角度差，以及旋转后的第二图像与第一图像之间的位移距离，并基于角度差和位移距离来计算骨骼的相对运动值。
本实施例在体外测量实验中验证了刚体整体的旋转精度，以及三维网格交点的平移精度如表1所示。结果显示，所有被检验的网格交点平移精度均<1mm，刚体旋转精度<1°。本实施例中验证了0-150°旋转和0-100mm平移的测量范围，该范围对膝关节测量已经足够。
表1.测量精度检验
Figure BDA0003841754510000091
其中表中*号表示空间三个不同方向的测量结果用符号“/”分开，表示冠状面/矢状面/水平面的测量结果；
表中#号表示测量精度是测量得到的长度/角度减去真实值；两位测量者分别测两次，共四次测量结果；用四个测量值来计算测量精度的平均值和标准差；
表中^号表示在被测刚体及周围空间，建立一个网格间距为1cm，边长为14cm的正方体网格，共有153＝3375个网格交点；以网格中心点为P，其他3374个网格交点为P’；P’有4*3374＝13496个测量结果，用来计算测量精度的平均值和标准差。
2.一种膝关节旋转轴稳定性评估方法
为单个受试者拍摄膝关节屈曲0-130°的多个MRI(每间隔10°拍摄一次，共14个MRI)，通过前面的方法，可以获得股骨上任意点相对于胫骨的运动轨迹(轨迹由14个坐标组成，分别代表该点在该受试者屈膝0-130°时所处的位置)。这些坐标与平均坐标的距离的均方差被用来衡量屈膝过程中该点位置变化的大小(本实施例中称为位置改变量，positional change，PC)。显然，若一个点的PC值越小，则该点的运动轨迹越聚拢，则该点在膝关节活动过程中越稳定。对于旋转轴，参见图1的E、F，本实施例首先确定内外侧两个矢状面，旋转轴与这两个矢状面有内侧和外侧2个交点，它们的PC值被用来评估旋转轴的稳定性。
本实施例中的骨骼上的某个具体的点(被当作评估目标的点，以下称目标点)的稳定性评估方法，包括以下步骤：
步骤1，对单个被评估者的关节两侧骨骼，获取关节在不同角度下的MRI成像；
步骤2，再根据前述的骨骼相对运动测量方法，获取关节在不同角度下的骨骼相对运动值；
步骤3，根据骨骼的相对运动值，计算目标点在屈膝不同角度(0-130°，以10°为间隔)时对应的14个位置坐标，并计算它们的平均坐标。该平均坐标与14个运动轨迹坐标有14个距离，计算这些距离的均方差(也可以是算术平均值，实验结果差别很小)，作为PC值，来评估目标点的稳定性。
本实施例中某个具体的旋转轴(被当作评估目标的旋转轴，以下称目标旋转轴)的稳定性评估方法，包括以下步骤：
步骤1，确定一个经过膝关节内髁且垂直于内外髁连线(即TEA)的平面，称为内侧矢状面；类似地，通过膝关节外髁确定外侧矢状面；
步骤2，目标旋转轴与内/外侧矢状面有内外侧两个交点，用前述方法计算它们的PC值，来评估目标旋转轴的稳定性。
需要指出的是，虽然上述实例使用MRI技术获取PC值来评估旋转轴稳定性，但用CT替换MRI也可以达到相同技术效果，因为CT也能获取三维影像学图像。另外X线摄影的二维图像可以通过加拍一张MRI转变成三维影像学资料[“Posterolateral structures of theknee in posterior cruciate ligament defificiency(后交叉韧带缺损的膝关节后外侧结构)”(Am J Sports Med),美国运动医学杂志,第37期，第534–541页，2009年)]，继而也获得相同的技术效果。另外，将本实例中的膝关节改成其他关节，也能获得骨骼上每个点的稳定性。
3.个体最稳定旋转轴(i-MSA)、人群平均最稳定旋转轴(a-MSA)的概念以及它们在影像学图像中的定位方法：
在膝关节MRI图像中，建立一个包含整个股骨远端的三维网格，网格间距1mm，把所有网格交点作为候选点集合，计算每个点的PC值。从中选择PC值最小的0.2％的一部分点作为最稳定点群，然后用最小二乘法(也可以用梯度下降法，两者结果差别很小)拟合一条穿过点群的直线作为i-MSA(图6)。i-MSA是个体最稳定的旋转轴，理论上说，把膝关节置换(TKA或UKA)假体的旋转轴安装在这里，手术效果最好。因为i-MSA的测量耗时(40-50分钟)，不便于临床大规模应用，故本实施例中提出a-MSA的概念。在本实施例中首先完成了36个健康受试者的i-MSA测量，然后用(图1A-D)所示方法建立内侧矢状面坐标系和外侧矢状面坐标系(本实施例中坐标系的单位长度是双髁宽度(股骨内髁和外髁距离)，但也可以用毫米，身高，腿长等其他单位替代)。所有i-MSA用(图1E,F)的方法转变为四个参数：内侧-近远(M-PD),内侧-前后(M-AP),外侧-近远(L-PD),外侧-前后(L-AP)。四个参数分别取36个健康受试者i-MSA对应参数的平均值，得到a-MSA的四个对应参数：M-PD＝22.2,M-AP＝15.2,L-PD＝20.3,L-AP＝17.7(图1E,F)。对于一个新的受试者，只需要拍摄一次MRI，就能通过内外侧矢状面坐标系确定a-MSA的位置，这避免了i-MSA繁琐的测量过程，测量时间缩短为4-5分钟。
本实施例提供的i-MSA获取方法，包括以下步骤：
步骤1，用前述方法拍摄受试者关节不同角度的MRI并获取骨骼在不同弯曲角度下的6自由度相对运动值；
步骤2，参见图6，将骨骼以预设网格大小进行三维网格划分，并在每个网格中任取一点，形成候选点集；用前述方法依据步骤1中获得的相对运动值计算候选点集中所有点的PC值，从中选出PC最小的前预设比例的点作为最稳定点群。其中当所有网格所拼合的总网格为标准体时，则预设比例可取0.2％。这里标准体是指能容纳关节靠近人体头部一侧的骨骼的远端全部骨骼的最小正方体；当总网格的体积与标准体不同时，则按照总网格与标准体的体积反比例来调整点的选取预设比例。
步骤3，用最小二乘法或梯度下降法确定一条最靠近最稳定点群中所有点的直线，作为i-MSA。
本实施例提供的a-MSA获取方法，包括以下步骤：
步骤1，根据前述方法，获取多个受试者的关节的i-MSA。然后获取相应受试者的关节的通髁轴即TEA。
步骤2，参见图1，确定关节所在立体空间坐标系：以TEA所在直线为X轴；然后在TEA近侧以标准长度的水平高度画出股骨/肱骨骨干髓腔内接圆，从圆心向X轴做一条垂线作为Z轴；Y轴方向同时垂直于X轴和Z轴。然后确定内侧和外侧矢状面：以垂直于X轴且经过股骨/肱骨內髁的平面为内侧矢状面，垂直于X轴且经过股骨/肱骨外髁的平面为外侧矢状面；在内侧矢状面上，以股骨/肱骨內髁为原点，Y轴和Z轴为坐标轴方向建立二维坐标系，称为内侧矢状面坐标系；在外侧矢状面上，以股骨/肱骨外髁为原点，Y轴和Z轴为坐标轴方向建立二维坐标系，称为外侧矢状面坐标系。i-MSA与内外侧矢状面的交点的位置用坐标系描述，共有四个参数：内侧-近远(M-PD)，内侧-前后(M-AP)，外侧-近远(L-PD)，外侧-前后(L-AP)。四个参数各自取平均值作为a-MSA的对应参数。即为个体最稳定旋转轴与TEA的人群平均相对位置关系，从而获取人群平均最稳定旋转轴。其中图1D中TEA与股骨髓腔内接圆心的距离可以是双髁宽度的0.44～1倍中的任一值，只要在所有受试者中取值相同即可。该倍数小于0.44则可能出现内接圆仍在膝关节/肘关节内部，未到骨干的问题；该倍数大于1.0则实用价值减小，因为手术中需要向上暴露更多骨干来定位，加大手术创伤。
36个健康受试者的i-MSA和a-MSA的稳定性如表2所示。可以看到i-MSA的PC值显著小于a-MSA，且a-MSA的PC值显著小于TEA，而GCA与a-MSA的PC值没有显著差异。这说明，i-MSA比GCA更稳定，GCA比TEA更稳定，a-MSA与GCA稳定性接近。另外，因为OA引起的骨质缺损会影响GCA的定位，所以膝关节置换病人一般无法找到GCA，故GCA不具手术实用价值。综上述，i-MSA和a-MSA在稳定性上均优于传统旋转轴，且a-MSA测量快速方便，易于大规模应用。
36个受试者的传统3D旋转轴(TEA和GCA)的稳定性如下表2所示。
表2.a-MSA与内/外侧矢状面2个交点的PC值及它们与TEA,GCA和i-MSA的比较结果
Figure BDA0003841754510000121
*P<0.05为差异显著
需要指出的是，虽然上述实例使用MRI技术获取i-MSA和a-MSA，但用CT替换MRI也可以达到相同技术效果，因为CT也能获取三维影像学图像。另外X线摄影的二维图像可以通过加拍一张MRI转变成三维影像学资料[“Posterolateral structures of the knee inposterior cruciate ligament defificiency(后交叉韧带缺损的膝关节后外侧结构)”(Am J Sports Med),美国运动医学杂志,第37期，第534–541页，2009年)]，继而也获得相同的技术效果。另外，将本实例中的膝关节改成其他关节，也能获得骨骼上每个点的稳定性，从而获得i-MSA；肘关节也存在类似膝关节TEA的解剖结构(肱骨内外髁连线)，所以a-MSA的获取方法也适用于肘关节。
4.一种任意旋转轴(包括i-MSA和a-MSA)在真实世界的定位方法
本实施例包括以下步骤：
步骤1，用前述方法获取i-MSA或a-MSA，或用传统方法获取任一传统旋转轴作为目标旋转轴。
步骤2，参见图2A，在水平面的影像图像上定位该目标旋转轴与股骨骨皮质的内外侧两个交点，测量它们到PCA的距离(内侧前-后距离，外侧前-后距离)。
步骤3，参见图2B，类似步骤2，在冠状面的影像图像上找到该目标旋转轴与股骨骨皮质的内外侧两个交点，测量它们到下髁轴(ICA,inferior condylar axis)的距离(内侧近-远距离，外侧近-远距离)。
步骤4，在手术中，找到真实的膝关节PCA，并基于步骤2中获得的内侧前-后距离，找到PCA前方该内侧前-后距离对应的平行线，然后经过该平行线与膝关节内侧骨骼表面的交点，做一条近远方向的直线作为内侧的近远走行直线，则目标旋转轴与膝关节内侧骨皮质的交点就在这条内侧的近远走行直线上。同时基于步骤2中获得的外侧前-后距离对应的平行线，经过该平行线与膝关节外侧骨骼表面的交点，做一条近远方向的直线作为外侧的近远走行直线，则目标旋转轴与膝关节外侧骨皮质的交点就在这条外侧的近远走行直线上。然后找到真实膝关节的下髁轴即ICA，然后根据步骤3中获得的内侧近-远距离、外侧近-远距离找到ICA上方对应的平行线，经过这两条平行线与膝关节内侧和外侧骨骼表面的交点，分别做两条前后方向的直线作为内侧和外侧的前后走行直线。则膝关节内侧的远近走行直线和前后走行直线的交点即为目标旋转轴穿出膝关节内侧骨皮质的位置；膝关节外侧的远近走行直线和前后走行直线即为目标旋转轴穿出膝关节外侧骨皮质的位置；以这两个交点作为膝关节假体旋转轴的安装位置，从而实现膝关节旋转轴在真实世界的定位。
该方法依靠PCA和ICA在真实世界定位旋转轴：PCA已经被证明是一种比TEA更准确的真实世界定位解剖结构；本实施例参考PCA的概念提出了ICA，理论上具有和PCA相近的真实世界定位精度。因PCA和ICA都位于膝关节内，故不需要在术中寻找测量下肢力线。根据上述分析，以这个方法为指导设计的手术操作器械将比目前的器械更加简化，定位精度更高。
为了检验该方法的准确性，本实施例以a-MSA为目标旋转轴进行真实世界定位。取2个尸体膝关节标本，拍摄MRI并测量a-MSA的内/外侧前-后距离，内/外侧近-远距离。然后以TKA手术入路暴露膝关节。2位测量者，每人测量2次，每次测量用0.5％的碘氯仿溶液标记定位结果。完成某位测量者的2次测量后，待氯仿挥散，喷1％淀粉溶液显色，记录显色位置。一位测量者完成显色之后，用75％酒精棉球擦洗染色部位至无色，继续供第二人测量。测量者间差异和测量者内差异(ICC)分别为0.97和0.99。

Claims (9)

1.一种骨骼相对运动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，基于磁共振成像即MRI对运动前的骨骼进行第一次成像，得到第一图像；
步骤二，基于MRI对运动后的骨骼进行第二次成像得到第二图像，然后旋转第二图像，使第二图像中的骨骼成像的朝向与第一图像中相同；其中用于判断朝向是否相同的依据是对比特征区域框架是否一致，所述的特征区域框架是基于骨骼内的多个特征区域构成，特征区域为骨骼的骨皮质下血管；
步骤三，测量旋转后和旋转前的第二图像的角度差，以及旋转后的第二图像与第一图像之间的位移距离，并基于角度差和位移距离来计算骨骼的相对运动值。
2.根据权利要求1所述的一种基于MRI技术的骨骼相对运动测量方法，其特征在于，所述的步骤二中，所述的特征区域，是紧贴在骨皮质下方，与骨皮质相交的血管所在区域。
3.根据权利要求1所述的一种基于MRI技术的骨骼相对运动测量方法，其特征在于，所述的步骤二中，特征区域框架包括至少两个处于MRI图像中不同层面的特征区域，且各个特征区域之间的间隔不小于预设的MRI层数；每个特征区域的大小不超过预设的尺寸限制。
4.一种个体最稳定旋转轴获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，基于权利要求1-3任一所述的方法，或者以影像学技术为基础测量关节运动的传统测量方法，获取个体目标关节的骨骼在不同弯曲角度下的6自由度相对运动值；
步骤2，将骨骼以预设网格大小进行三维网格划分，并在每个网格中任取一点，形成候选点集；
步骤3，以步骤1中获得的相对运动值为依据定量评估步骤2中候选点集合里每个点的稳定性，选出最稳定的预设数量的点作为最稳定点群；
步骤4，用最小二乘法或梯度下降法找到一条最靠近最稳定点群中所有点的直线，即为该个体目标关节的个体最稳定旋转轴。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤3中，点的稳定性基于以下方法评估：
以待评估稳定性的点作为目标点，根据关节在各个不同角度下的骨骼相对运动值，得出目标点在每个角度下的位置坐标；然后计算这些位置坐标的平均坐标，再测量平均坐标到每个位置坐标的距离，然后计算这些距离的均方差或算术平均值；均方差或算数平均值越大，目标点的稳定性越差，反之则越好。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤3中，最稳定点群中点的预设数量是通过以下方式确定：
当步骤2中所有网格所拼合的总网格为标准体时，则选取稳定性最好的预设比例的点作为最稳定点群；其中标准体是指能容纳关节靠近人体头部一侧的骨骼的远端全部骨骼的最小正方体；当总网格的体积与标准体不同时，则按照总网格与标准体的体积反比例来调整点的选取预设比例。
7.一种适用于膝关节和肘关节的人群平均最稳定旋转轴的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)，获取多个目标的受试关节的通髁轴即TEA；
步骤2)，基于权利要求4-6任一所述的方法，获取步骤1中所有受试关节的个体最稳定旋转轴；
步骤3)，确定关节所在立体空间坐标系：以TEA所在直线为X轴；然后在TEA近侧以标准长度的水平高度画出股骨/肱骨骨干髓腔内接圆，从圆心向X轴做一条垂线作为Z轴；Y轴方向同时垂直于X轴和Z轴。
步骤4)，确定内外侧矢状面坐标系：以垂直于X轴且经过股骨/肱骨內髁的平面为内侧矢状面，垂直于X轴且经过股骨/肱骨外髁的平面为外侧矢状面；在内侧矢状面上，以股骨/肱骨內髁为原点，Y轴和Z轴为坐标轴方向建立二维坐标系，称为内侧矢状面坐标系；在外侧矢状面上，以股骨/肱骨外髁为原点，Y轴和Z轴为坐标轴方向建立二维坐标系，称为外侧矢状面坐标系；
步骤5)，每个受试关节的个体最稳定旋转轴与内侧矢状面有一个交点，交点在内侧矢状面坐标系中的前后位置即Y轴坐标用参数内侧-前后M-AP表示，近远位置即Z轴坐标用参数内侧-近远M-PD表示；个体最稳定旋转轴与外侧矢状面交点的前后位置即Y轴上的位置用参数外侧-前后L-AP表示，近远位置即Z轴上的位置用参数外侧-近远L-PD表示；四个参数各自取人群平均值，即为个体最稳定旋转轴与TEA的人群平均相对位置关系，从而获取人群平均最稳定旋转轴。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤3中，标准长度是TEA内外髁距离×a，其中a为系数，取值为0.44～1.0。
9.一种膝关节旋转轴在真实世界定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤①，对目标受试膝关节，首先拍摄膝关节CT或MRI，并基于权利要求4-6的方法获取个体最稳定旋转轴、或者基于权利要求7-8的方法获取人群平均最稳定旋转轴、或者以传统方法获得旋转轴来作为目标旋转轴，然后在水平面/冠状面上定位目标旋转轴在此方向上的投影；
步骤②，找到影像学图像上的后髁轴即PCA，然后测量目标旋转轴的水平面投影与骨皮质的内外侧两个交点与PCA的距离，分别作为内侧前-后距离，外侧前-后距离；
步骤③，找到影像学图像上的股骨内侧和外侧的骨骼远端边界的公共切线作为下髁轴，然后测量目标旋转轴的冠状面投影与骨皮质的内外侧两个交点与下髁轴的距离，分别作为内侧近-远距离和外侧近-远距离；
步骤④，找到真实膝关节的PCA，并基于步骤②中获得的内侧前-后距离，找到PCA前方该距离对应的平行线，经过该平行线与膝关节内侧骨骼表面的交点，做一条近远方向的直线作为内侧的近远走行直线；同时基于步骤②中获得的外侧前-后距离找到PCA前方该距离对应的平行线，经过该平行线与膝关节外侧骨骼表面的交点，做一条近远方向的直线作为外侧的近远走行直线；然后找到真实膝关节的下髁轴，并根据步骤③中获得的内侧近-远距离和外侧近-远距离，找到下髁轴上方这两个距离分别对应的平行线，然后分别经过这两条平行线与膝关节内侧和外侧骨骼表面的交点，做两条前后方向的直线作为内侧和外侧的前后走行直线；则膝关节内侧的远近走行直线和前后走行直线的交点即为目标旋转轴穿出膝关节内侧骨皮质的位置；膝关节外侧的远近走行直线和前后走行直线即为目标旋转轴穿出膝关节外侧骨皮质的位置；以这两个交点作为膝关节假体旋转轴的安装位置。
CN202211106267.XA 2022-09-10 2022-09-10 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法 Pending CN115919517A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211106267.XA CN115919517A (zh) 2022-09-10 2022-09-10 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法
PCT/CN2023/117233 WO2024051735A1 (zh) 2022-09-10 2023-09-06 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211106267.XA CN115919517A (zh) 2022-09-10 2022-09-10 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115919517A true CN115919517A (zh) 2023-04-07

Family

ID=86698236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211106267.XA Pending CN115919517A (zh) 2022-09-10 2022-09-10 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115919517A (zh)
WO (1) WO2024051735A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024051735A1 (zh) * 2022-09-10 2024-03-14 中南大学湘雅二医院 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7160330B2 (en) * 2003-01-21 2007-01-09 Howmedica Osteonics Corp. Emulating natural knee kinematics in a knee prosthesis
CA3187156A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-11 Viewray Technologies, Inc. Single- and multi-modality alignment of medical images in the presence of non-rigid deformations using phase correlation
US10561345B2 (en) * 2015-12-11 2020-02-18 Brainlab Ag Determination of center of rotation of a bone
CN112168197B (zh) * 2020-07-20 2023-07-21 北京积水潭医院 肘关节外固定旋转轴的定位方法及导航系统
CN112617816B (zh) * 2020-12-17 2021-09-21 吉林大学 一种基于运动学参数定位功能性肘关节旋转中心方法
CN112842529B (zh) * 2020-12-31 2022-02-08 北京长木谷医疗科技有限公司 全膝关节图像处理方法及装置
CN112972076B (zh) * 2021-02-07 2024-04-26 杭州素问九州医疗科技有限公司 膝关节假体股骨部件与股骨的拟合方法及机器人手术系统
CN114711760B (zh) * 2022-04-06 2023-01-24 哈尔滨工业大学 一种关节轴线计算方法
CN115919517A (zh) * 2022-09-10 2023-04-07 中南大学湘雅二医院 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024051735A1 (zh) * 2022-09-10 2024-03-14 中南大学湘雅二医院 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024051735A1 (zh) 2024-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109925055B (zh) 全数字化全膝关节置换手术机器人系统及其模拟手术方法
US10441437B2 (en) System for determining the position of a knee prosthesis
Stindel et al. Bone morphing: 3D morphological data for total knee arthroplasty
US8078254B2 (en) Virtual trial reduction system for hip arthroplasty and coordinate systems therefor
EP2227719B1 (en) Hip implant registration in computer assisted surgery
US6002859A (en) Apparatus and method facilitating the implantation of artificial components in joints
EP4275610A2 (en) Computer-implemented lower extremities leg length calculation method
US20110071537A1 (en) Intramedullary Rod for Assisting Total Knee Joint Replacing Operation and Method for Controle Operation Using the Rod
CN112998854B (zh) 胫骨假体与胫骨的拟合方法及机器人手术系统
CN108042217A (zh) 一种三维空间下肢生物力线的确定方法
CN112972076B (zh) 膝关节假体股骨部件与股骨的拟合方法及机器人手术系统
WO2024051735A1 (zh) 骨骼相对运动测量方法、关节旋转轴获取及定位方法
Barrett et al. Preoperative planning and intraoperative guidance for accurate computer-assisted minimally invasive hip resurfacing surgery
US20230404671A1 (en) Computer-assisted implant positioning system and methods
CN112263330B (zh) 传感器在膝关节假体垫片上的布局方法
Tannast et al. Computer-assisted simulation of femoro-acetabular impingement surgery
Tang et al. Validation of an MRI Technique for the 6-DOF Knee Kinematics Measurement
CN115607286A (zh) 基于双目标定的膝关节置换手术导航方法、系统及设备
Godghate et al. A Simple Device to Determine Ante-Version During Femoral Prosthesis Insertion in Total Hip Replacement
DiGioia III et al. Computer-assisted orthopaedic surgery for the hip
Ioppolo Kinematic joint measurements using radiostereometric analysis (RSA) and single-plane x-ray video fluoroscopy
Guides et al. CT-based
Arumapperuma Arachchi Validation of a navigated hip replacement surgery system

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