CN116348064A - 用于分析髋臼杯位置的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种识别、传达和降低髋关节置换手术后髋关节脱位风险的系统和方法。使用术前图像来识别当患者处于坐姿位、站立位和仰卧位时该患者的骨盆倾斜度。基于该术前图像中所描绘的该骨盆倾斜度和骨盆活动度，该系统可识别当该患者为坐姿、站立和躺卧时，髋关节脱位的定量和/或定性风险。在外科手术期间，一旦植入髋臼杯，术中图像可确认该髋臼杯的取向，并且该系统可确定当患者处于该仰卧位时髋关节脱位的风险。该系统还可基于该术中图像中描绘的髋臼杯位置和取向推断当该患者为坐姿和站立时的该脱位风险。

Description

用于分析髋臼杯位置的系统和方法
相关申请的交叉引用
本继续申请要求同一发明人于2021年1月8日提交的名称为“用于分析髋臼杯位置的系统和方法(System and Method for Analyzing Acetabular Cup Position)”的非临时申请号17/144,611的优先权，并要求同一发明人于2020年6月24日提交的名称为“用于分析髋臼杯位置的系统和方法(System and Method for Analyzing Acetabular CupPosition)”临时申请号63/043，166的优先权。该非临时申请还要求同一发明人于2020年8月24日提交的名称为“用于分析髋臼杯位置的系统和方法(System and Method forAnalyzing Acetabular Cup Position)”的临时申请号63/069,176的优先权。该非临时申请还要求同一发明人于2020年12月11日提交的名称为“用于分析髋臼杯位置的系统和方法(System and Method for Analyzing Acetabular Cup Position)”的临时申请号63/124,272的优先权。
背景技术
1.技术领域
本发明总体上涉及髋臼杯植入。更具体地，本发明涉及用于确定和传达进行髋关节置换手术的患者的髋关节脱位风险的系统和方法。
2.现有技术的简要描述
髋关节置换手术需要将髋臼杯植入骨盆的髋臼中。髋臼杯容纳人工髋关节中股骨植入物的股骨头。传统上，执行髋关节置换手术的外科医生在外科手术期间，基于前倾度(anteversion)和外展度(inclination)的可接受值的标准范围(称为Lewinnek“安全区”)来定位髋臼杯部件。此安全区为臼杯外展度为40°±10°，且臼杯前倾度为15°±10℃。传统上，放置在Lewinnek安全区内的髋臼杯被认为相对安全，不会发生术后脱位。多年来，许多外科医生已确定，更理想的定位包括髋臼杯以大约43度的外展角和大约23度的前倾角插入。然而，存在许多术后脱位的示例，其中髋臼部件定位在Lewinnek安全区内。该术后数据识别出目标Lewinnek安全区内的脱位，这使得认识到髋关节植入物的稳定性是多因素的，并且需要更多的数据来提供更完整的脱位风险分析。
据了解，影响稳定性的因素之一是意识到患者的有效髋臼前倾度和外展度会随着坐姿、站立和仰卧等各种位置的移动而发生变化。这是由于患者的骨盆位置的变化，称为“骨盆倾斜度”，当患者改变他/她的位置时会发生这种情况。骨盆倾斜度的变化直接影响功能性前倾度和外展度，这意味着在单个位置进行髋臼分析呈现不完整的数据图片并可能导致严重的脱位风险，因为它并未考虑到在不同位置出现的骨盆倾斜度引起的潜在变化。
值得注意的是，对用于指导髋臼部件放置的术中外展度和前倾度数据的分析通常是在患者处于仰卧位时执行的，仰卧位恰恰是脱位风险最低的位置。如果了解患者处于坐姿位或站立位时臼杯位置如何变化，外科医生将受益匪浅，这两种功能性位置实际上会带来更高的脱位风险。这将需要一个系统来整合有关骨盆倾斜度在这些功能性位置如何变化的信息，这将允许计算前倾度和外展度如何相应地变化。提供有关髋臼位置如何因骨盆倾斜度在不同功能性位置的变化而变化的数据，将为外科医生提供一组更完整的数据，供他们评估在脱位风险时使用。
因此，需要一种通过术前分析当患者处于多个解剖位置时患者的骨盆来更好地识别、分析和传达髋关节脱位的风险的系统和方法。然而，考虑到在做出本发明时作为整体考虑的技术，如何克服现有技术的不足对于本发明领域的普通技术人员来说并非显而易见的。
所有参考出版物均全文以引用方式并入本文中。此外，如果以引用方式并入本文的参考文献中术语的定义或使用与本文提供的术语的定义不一致或相反，则本文提供的该术语的定义适用，而参考文献中的该术语定义不适用。
虽然已讨论常规技术的某些方面以促进本发明的公开，但申请人绝不否认这些技术方面，并且可以设想的是，所要求保护的发明可涵盖本文讨论的常规技术方面中的一个或多个常规技术方面。
本发明可以解决上述现有技术的问题和缺陷中的一个或多个问题和缺陷。然而，可以设想的是，本发明可证明在解决许多技术领域中的其他问题和缺陷方面是有用的。因此，所要求保护的发明不必被解释为限于解决本文讨论的任何特定问题或缺陷。
在本说明书中，如果引用或讨论了文件、行为或知识项，则该引用或讨论并不承认该文件、行为、知识项或其任何组合在优先权日期时是公开可用的、为公众所知的、公共常识的一部分，或其他方式构成适用法律规定下的现有技术；或已知与解决本说明书所涉及的任何问题的尝试有关。
发明内容
一项新的、有用的、非显而易见的发明现在满足了对一种系统和方法的长期但迄今尚未实现的需求，该系统和方法通过在处于多个解剖位置时对患者的骨盆的术前分析来更好地识别、分析和传达髋关节脱位的风险。
在一些实施方案中，本发明包括一种用于术前确定髋关节植入物的髋臼杯部件在若干解剖位置中的外展度和前倾度以确定在该若干解剖位置中的髋关节脱位风险的方法。在一些实施方案中，本发明包括一种具有用于执行该方法的一个或多个计算机的计算机系统。
该方法包括获取患者的骨盆区域的多个术前图像。在一些实施方案中，该多个术前图像包括：该患者的骨盆区域在第一解剖位置中的前后位图像；该患者的骨盆区域在该第一解剖位置中的侧位图像；当该患者处于该第二解剖位置时该患者的骨盆区域的前后位图像；和当该患者处于第三解剖位置时该患者的骨盆区域的图像。在一些实施方案中，当该患者处于该第三解剖位置时该患者的骨盆区域的该图像为侧位图像。另选地，在一些实施方案中，当该患者处于该第三解剖位置时该患者的骨盆区域的该图像为AP图像。
在一些实施方案中，该第一解剖位置、该第二解剖位置和该第三解剖位置彼此不同并且各自为坐姿位、站立位或仰卧位。在一些实施方案中，该第一解剖位置为该站立位，该第二解剖位置为该仰卧位，并且该第三解剖位置为该坐姿位。
本发明还包括：根据该患者的骨盆区域在该第一解剖位置中的该前后位图像确定骶骨股骨耻骨角；根据该患者的骨盆区域在该第一解剖位置中的该侧位图像确定脊柱骨盆倾斜角；以及通过将来自该患者的骨盆区域在该第一解剖位置中的该前后位图像的该骶骨股骨耻骨角与来自该患者的骨盆区域在该第一解剖位置中的该前后位图像的该脊柱骨盆倾斜角相加来确定患者特定的骶骨股骨耻骨常数。当该患者处于相同解剖位置时，确定该患者特定的骶骨股骨耻骨常数可提供前后位图像与侧位图像之间的一致关系。因此，本发明可使用AP图像或侧位图像来精确确定该患者在任何解剖位置中的骨盆倾斜度。
本发明还包括根据该患者的骨盆区域在该第二解剖位置中的该前后位图像确定骶骨股骨耻骨角。另外，本发明通过从该患者特定的骶骨股骨耻骨常数中减去来自该患者的骨盆区域在该第二解剖位置中的该前后位图像的骶骨股骨耻骨角来确定该患者的骨盆在该第二解剖位置中的脊柱骨盆倾斜角。最后，本发明根据该患者的骨盆区域在该第三解剖位置时的该图像确定骨盆倾斜角。一旦每个解剖位置的骨盆倾斜度数据已知，该坐姿位、该站立位和该仰卧位的所计算的骨盆倾斜角允许外科医生确定该髋关节植入物的该髋臼杯部件的该外展度和该前倾度在该坐姿位、该站立位和该仰卧位中的每一个中将如何变化。
在一些实施方案中，该多个术前图像包括当该患者处于坐姿位时该患者的骨盆区域的侧位图像、当该患者处于站立位时该患者的骨盆区域的侧位图像、当该患者处于站立位时该患者的骨盆区域的前后位图像以及该患者在仰卧位的前后位图像。
然后，本发明直接地或通过骶骨斜率间接地确定坐姿脊柱骨盆倾斜角。此外，当该患者处于该站立位置时，本发明根据该患者的骨盆区域的术前侧位图像和前后位图像确定患者特定的骶骨股骨耻骨常数。
确定该骶骨股骨耻骨常数包括：直接地或通过该骶骨斜率间接地根据该侧位图像确定站立脊柱骨盆倾斜角；根据该前后位图像确定站立骶骨股骨耻骨角；以及通过将该站立骶骨股骨耻骨角与该站立脊柱骨盆倾斜角相加来计算该骶骨股骨耻骨常数。然后，本发明根据该患者在该仰卧位的前后位视角的术前图像，通过从该骶股骨耻骨常数中减去仰卧位骶股骨耻骨角来确定该患者的仰卧位骨盆倾斜角。
在一些实施方案中，直接确定任何侧位图像的脊柱骨盆倾斜角包括：识别椎骨解剖标志；识别股骨头的中心点；建立与该股骨头的该中心点垂直对准的竖直轴线；以及计算该脊柱骨盆倾斜角，该脊柱骨盆倾斜角对应于该竖直轴线与从该股骨头的该中心点延伸到该椎骨解剖标志的线之间的角度。在一些实施方案中，该椎骨解剖标志是线上对应于患者的骶骨端板的中点。
在一些实施方案中，针对任何侧位图像直接确定该脊柱骨盆倾斜角包括在该侧位图像上数字地配准该椎骨解剖标志、在该侧位图像上数字地配准该股骨头的该中心点以及在该侧位图像上数字地配准该竖直轴线。
在一些实施方案中，通过该骶骨斜率针对任何侧位图像间接确定该脊柱骨盆倾斜角包括：识别椎骨解剖标志；形成与该线上对应于该患者的骶骨端板的上侧点水平地对准的水平轴线；确定骶骨斜角，该骶骨斜角对应于该水平轴线与该椎骨解剖标志之间的角度；以及通过从该患者的骨盆入射角中减去该骶骨斜角来计算该脊柱骨盆倾斜角。在一些实施方案中，该椎骨解剖标志是对应于该患者的骶骨端板的线。
在一些实施方案中，通过该骶骨斜率针对任何侧位图像间接确定该脊柱骨盆倾斜角包括在该侧位图像上数字地配准椎骨解剖标志以及在该侧位图像上数字地配准水平轴线。
在一些实施方案中，根据任何前后位图像确定骶骨股骨耻骨角包括：识别椎骨解剖标志；识别股骨头的中心点；识别耻骨联合上的上侧点的位置；形成从该股骨头的该中心点延伸到该耻骨联合上的该上侧点的该位置的股骨耻骨线；以及计算该骶骨股骨耻骨角，该骶骨股骨耻骨角对应于该股骨耻骨线与从该股骨头的该中心点延伸到该椎骨解剖标志的线之间的角度。
在一些实施方案中，根据任何前后位图像确定骶骨股骨耻骨角包括：在该前后位图像上数字地配准椎骨解剖标志；在该前后位图像上数字地配准该股骨头的该中心点；在该前后位图像上数字地配准耻骨联合上的上侧点的位置；以及在该前后位图像上数字地配准从该股骨头的该中心点延伸到该耻骨联合上的该上侧点的该位置的股骨耻骨线。
一旦确定了每个解剖位置的骨盆倾斜值，本发明计算该髋臼杯部件的针对该坐姿位的坐姿前倾度、该髋臼杯部件的针对该站立位的站立前倾度、该髋臼杯部件的针对该坐姿位的坐姿外展度和该髋臼杯部件的针对该站立位的站立外展度。
基于下式计算该髋臼杯部件的针对该坐姿位的该坐姿前倾度：
前倾度坐姿＝前倾度仰卧+(SPT仰卧-SPT坐姿)*AntCo
前倾度仰卧为该预定仰卧前倾度值，SPT仰卧为该仰卧骨盆倾斜角，SPT坐姿为该坐姿骨盆倾斜角，并且AntCo为前倾度度系数。
基于下式计算该髋臼杯部件的针对该站立位的该站立前倾度：
前倾度站立＝前倾度仰卧+(SPT仰卧-SPT站立)*AntCo
前倾度仰卧为该预定仰卧前倾度值，SPT仰卧为该仰卧骨盆倾斜角，SPT站立为该站立骨盆倾斜角，并且AntCo为该前倾度度系数。
基于下式计算该髋臼杯部件的针对该坐姿位的该坐姿外展度：
外展度坐姿＝外展度仰卧+(SPT仰卧-SPT坐姿)*IncCo
外展度仰卧为预定仰卧外展度值，SPT仰卧为该仰卧骨盆倾斜角，SPT站立为该站立骨盆倾斜角，并且InCCo为外展度系数。
基于下式计算该髋臼杯部件的针对该站立位的该站立外展度：
外展度站立＝外展度仰卧+(SPT仰卧-SPT站立)*IncCo
外展度仰卧为该预定仰卧外展度值，SPT仰卧为该仰卧骨盆倾斜角，SPT站立为该站立骨盆倾斜角，并且IncCo为该外展度系数。
在一些实施方案中，本发明向用户显示该髋臼杯部件的所计算的站立外展度、该髋臼杯部件的所计算的站立前倾度、该髋臼杯部件的所计算的坐姿外展度和该髋臼杯部件的所计算的坐姿前倾度。一些实施方案还包括定性地传达该髋臼杯部件的所计算的站立外展度、该髋臼杯部件的所计算的站立前倾度、该髋臼杯部件的所计算的坐姿外展度和该髋臼杯部件的所计算的坐姿前倾度各自是处于髋关节脱位的低风险区、中等风险区还是高风险区。
在一些实施方案中，该前倾度度系数在0.7和0.8之间。在一些实施方案中，该外展度系数在0.2和0.4之间。
在一些实施方案中，该预定仰卧外展度值初始设定为40。在一些实施方案中，该预定仰卧外展度值可由用户调整。在一些实施方案中，该预定仰卧前倾度值初始设定为20。在一些实施方案中，该预定仰卧前倾度值可由用户调整。
一些实施方案还包括检索描绘患者体内的植入的髋臼杯部件的术中图像；确定该植入的髋臼杯部件的术中外展度和术中前倾度；以及计算该髋臼杯部件的术中站立外展度、该髋臼杯部件的术中站立前倾度、该髋臼杯部件的术中坐姿外展度和该髋臼杯部件的术中坐姿前倾度。所描绘的植入的髋臼杯部件可以是要永久植入的最终髋臼杯部件，或者它可以是设计成模仿最终髋臼杯部件的引导件。
随着本公开的进行，本发明的这些和其他重要目的、优点和特征将变得清楚。
因此，本发明包括将在下文阐述的公开内容中举例说明的结构特征、元件组合和部件布置，并且本发明的范围将在权利要求中指明。
附图说明
本专利或专利申请文件包含至少一张绘制成彩色的附图。在提出请求并且支付必要的费用后，美国专利和商标局将会提供本专利或专利申请公开的带彩图副本。
为了更全面地理解本发明，应参考以下结合附图的详细描述，附图中：
图1是示出骨盆倾斜度、骶骨斜率和骨盆入射角之间的关系的代表图。
图2是骨盆的前后位视图，其中对应的X轴、Y轴和Z轴显示为与骨盆相邻。
图3是本发明的实施方案的流程图。
图4是术前模块的实施方案和术中模块的实施方案的系统图。
图5是捕获术前分析的步骤的实施方案的流程图。
图6是当患者处于坐姿位时患者的骨盆区域的示例性术前侧位图像。该图描绘了围绕股骨头中的一个股骨头绘制圆圈的步骤。
图7是当患者处于坐姿位时患者的骨盆区域的示例性术前侧位图像。该图描绘了围绕股骨头中的另一个股骨头绘制圆圈的步骤。
图8是当患者处于坐姿位时患者的骨盆区域的示例性术前侧位图像。该图描绘了相对于骶骨绘制线的步骤。
图9是当患者处于坐姿位时患者的骨盆区域的示例性术前侧位图像。该图描绘了绘制第一中性轴线并计算第一中性轴线与骶骨线之间的角度以识别脊柱骨盆倾斜度的步骤。
图10是当患者处于坐姿位时患者的骨盆区域的示例性术前侧位图像。该图描述了从髂前上棘(ASIS)到耻骨联合绘制线的步骤。
图11是当患者处于坐姿位时患者的骨盆区域的示例性术前侧位图像。该图描绘了绘制第二中性轴线并计算第二中性轴线与ASIS线之间的角度以识别骨盆前倾斜度的步骤。
图12是患者的骨盆区域的示例性术前仰卧前后位图像，描绘了跨S1上端板绘制线的步骤。
图13是患者的骨盆区域的示例性术前仰卧前后位图像，描绘了围绕对侧股骨头绘制圆圈的步骤。
图14是患者的骨盆区域的示例性术前仰卧前后位图像，描绘了计算骶骨股骨耻骨角的步骤。
图15是患者的骨盆区域的示例性术前站立前后位图像，描绘了跨S1上端板绘制线的步骤。
图16是患者的骨盆区域的示例性术前站立前后位图像，描绘了从S1上端板上的后点绘制水平轴线以计算骶骨斜率的步骤。
图17是患者的骨盆区域的示例性术前站立前后位图像，描绘了跨S1上端板绘制线的步骤。
图18是患者的骨盆区域的示例性术前站立前后位图像，描绘了围绕对侧股骨头绘制圆圈的步骤。
图19是患者的骨盆区域的示例性术前站立前后位图像，描绘了计算骶骨股骨耻骨角的步骤。
图20A是基于术前分析的站立、坐姿和躺卧取向下髋关节脱位风险的图形显示的实施方案。
图20B是基于术前分析的站立、坐姿和躺卧取向下髋关节脱位风险的图形显示的实施方案。
图20C是基于术前分析的站立、坐姿和躺卧取向下髋关节脱位风险的图形显示的实施方案。
图21是捕获术前分析的步骤的实施方案的流程图。
图22是患者的骨盆区域的示例性术中仰卧前后位图像，描绘了跨骨盆绘制中性轴线的步骤。
图23是患者的骨盆区域的示例性术中仰卧前后位图像，描绘了跨骨盆绘制泪滴边缘线的步骤。
图24是患者的骨盆区域的示例性术中仰卧前后位图像，描绘了跨S1上端板绘制线的步骤。
图25是患者的骨盆区域的示例性术中仰卧前后位图像，描绘了围绕对侧股骨头绘制圆圈的步骤。
图26是患者的骨盆区域的示例性术中仰卧前后位图像，描绘了计算并显示SFP角的步骤。
图27是患者的骨盆区域的示例性术中仰卧前后位图像，描绘了显示髋臼杯部件的术中图像的步骤。
图28是基于术中分析的站立、坐姿和躺卧取向下髋关节脱位风险的图形显示的实施方案。
具体实施方式
在优选实施方案的以下详细描述中，参考了附图，附图构成本公开的一部分，并且其中以图示的方式示出了可实践本发明的特定实施方案。应当理解，在不脱离本发明的范围的前提下，可利用其他具体实施并进行结构改变。
如本说明书和所附权利要求中所用，除非内容另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代。除非上下文另有明确规定，否则本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”的含义通常包括“和/或”。
短语“在一些实施方案中”、“根据一些实施方案”、“在所示实施方案中”、“在其他实施方案中”等通常意味着该短语之后的特定特征、结构或特性被包括在至少一个具体实施中。另外，此类短语不一定是指相同的实施方案或不同的实施方案。
如本文所用，术语“术前图像”是指在预期手术之前显示患者的医学图像。虽然某些实施方案可使用任何形式的医学成像、射线照相或x射线成像，但可使用替代成像系统来捕获患者的解剖特征。一些实施方案使用2D医学成像。此外，本发明适于接收任何格式的图像文件，包括但不限于.png、.bmp、.jpg和DICOM格式。在一些实施方案中，系统被配置为访问一个或多个数据库以检索所需的图像。
术中图像类似于术前图像，不同之处在于术中图像是在患者在手术室(“OR”)或外科手术进行时拍摄的。一些实施方案使用2D术中医学成像。
如本文所用，术语“骨盆倾斜度”是指骨盆向前或向后旋转/斜靠度。图1中描绘了骨盆倾斜度的示例。
如本文所用，“骶骨斜率”是指水平轴线与骶骨端板之间的角度。在一些实施方案中，可通过依赖于其他椎骨解剖标志来确定骶骨斜率，然而，不同的椎骨解剖标志会改变常数和骨盆入射角。为确保准确性，在整个术前和术中分析过程中应使用相同的椎体解剖标志。
如本文所用，“骶骨-股骨-耻骨角”(“SFP角”)是在从椎骨解剖标志的中点延伸到股骨头的中心的线与从耻骨联合的上侧点延伸到股骨头的中心的线之间计算的，如前后位视图所示。在一些实施方案中，“骶骨-股骨-耻骨角”(“SFP角”)是在从骶骨端板的中点延伸到股骨头的中心的线与从耻骨联合的上侧点延伸到股骨头的中心的线之间计算的，如前后位视图所示。
如本文所用，“脊柱骨盆倾斜角”(“SPT角”)是骨盆向前或向后斜靠量的参考，如侧位图像所示。SPT角可被计算为从椎骨解剖标志中点延展到股骨头的中心的线与竖直轴线之间的角度。在一些实施方案中，SPT角被计算为从骶骨端板中点延展到股骨头的中心的线与竖直轴线之间的角度。
如本文所用，“骨盆入射角”是指在其中点处垂直于骶骨板的线与将此点连接到股骨头轴线的线之间的角度。骨盆入射角形成骨盆倾斜角与骶骨斜率之间的关系。倾斜度和斜率成反比。更具体地，骨盆入射角等于骶骨斜角和SPT角的总和。因此，如果知道任何视图的骨盆入射角(始终相同)，则知道骶骨斜角或SPT角。因此，骨盆入射角可用于确定骶骨斜率或SPT角的缺失值。
如本文所用，术语“仰卧”是指患者以大致平坦取向躺卧的位置。通常，在为髋关节置换手术捕获图像时，患者背朝下躺卧。
了解对应于本文将讨论的各种视图和轴线的不同术语也很重要。前后位(AP)视图或图像是从患者正面拍摄的图像。应当指出的是，AP图像可用后前位图像代替，然而，从AP角度对患者成像更为常见。为了便于描述和清楚，具体实施方式部分和示例性附图将重点介绍AP图像的使用。
术语“AP仰卧图像”是指当患者处于仰卧位或躺位时从患者正面拍摄的图像。虽然AP图像也可以是后前位图像，但从AP角度对仰卧位患者成像更为常见。为了便于描述和清楚，结合示例性附图描述的本发明的实施方案将使用AP仰卧图像。
同样，术语“AP站立图像”是指当患者处于站立位时从患者正面拍摄的图像。同样，AP图像也可以是后前位图像，但从AP角度对患者成像更为常见。
如本文所用，术语“侧位图像”是指从患者侧面拍摄的图像。本领域普通技术人员将理解，完美的侧位视图可能难以捕获，并且与完美的侧位图像的微小角度偏移仍然可用于本发明，如将在下面更详细地解释的。
因此，术语“侧位坐姿图像”是指当患者处于坐姿位时从患者侧面拍摄的图像。术语“侧位放松坐姿图像”是指当患者处于放松坐姿时从患者侧面拍摄的图像。当患者处于深屈坐姿位置而不是放松坐姿位置时，一些实施方案使用术前侧位图像。为了便于描述和清楚，关于示例性附图描述的本发明的实施方案仅包括侧位放松坐姿图像。
最后，术语“侧位站立图像”是指当患者处于站立姿势时从患者侧面拍摄的图像。
理解涉及髋臼杯取向的术语也很重要。当从AP视图查看骨盆时，臼杯的外展角(也称为“展角”)是围绕X轴(侧向延伸穿过骨盆)的旋转程度。换句话讲，外展角表示髋臼部件在冠状平面内的外展度。
从AP视图，前倾角是臼杯围绕Z轴的旋转程度(当从AP视图查看时，垂直于骨盆所在的平面延伸)。换句话讲，前倾度是矢状面内髋臼外展度的量度。图2中示出从AP视角来看骨盆的X轴、Y轴和Z轴。
现在参考本发明的细节，一些实施方案包括一种系统，该系统具有存储器、具有视觉显示器的用户界面以及用于执行至少执行本文所述步骤的程序的处理器。在一些实施方案中，本发明是一种计算机可执行方法，或者是一种体现在用于执行本文所述步骤的软件中的方法。硬件和软件的进一步解释可在下面的硬件和软件基础结构示例部分中找到。
本发明包括识别、传达和降低髋关节置换手术后髋关节脱位风险的系统和/或方法。为此，本发明使用患者至少处于以下解剖位置时的术前图像：坐姿、站立和躺卧(即，仰卧)。术前模块使用术前图像的集合来识别患者处于坐姿位、站立位和仰卧位中的每个位置时的骨盆取向。本发明被配置为使用该信息来确定髋关节植入物的髋臼杯部件的前倾角和外展角的理想范围，以降低在这些解剖位置中的每个解剖位置脱位的风险。一些实施方案还包括术中模块，该术中模块使用术中图像来确定髋关节植入物的髋臼杯部件的术中前倾角和外展角，以识别在坐姿位、站立位和仰卧位中的每个位置脱位的风险。
图3提供了总体上由附图标号10表示的本发明的实施方案的工作流的概括概述。该系统或方法在步骤12处发起，并且术前模块在步骤14处执行一系列过程。在步骤16处，该系统基于患者解剖结构的术前分析显示术前骨盆倾斜度数据以及髋关节植入物的髋臼杯部件的前倾角和外展角的目标范围。本发明的一些实施方案还在步骤18处发起术中模块。该术中模块确定植入的髋臼杯的前倾角和外展角，并且分析在坐姿位、站立位和仰卧位中的每个位置中的髋关节脱位的风险。然后，在步骤20处，该系统在用户界面上显示结果。当结果令人满意时，用户可在步骤22处结束该程序。
图4提供了本发明的系统的实施方案的架构的总体概述。术前模块200包括图像获取模块202、图像注释模块204、计算引擎206、骨盆位置分析模块208和骨盆位置输出模块210。术中模块300包括图像获取模块302、图像注释模块304、计算引擎306、髋臼部件分析模块308和髋臼部件位置输出模块310。下面将更详细地解释各种模块的操作细节。
术前模块
如本文将更详细解释的，术前模块及其对应的工作流提供识别患者特定的SFP常数的独特能力。SFP常数提供如侧位图像中所示的患者的SPT角与如AP图像中所示的患者的SFP角之间的相关性。该组图像(AP图像和侧位图像)之间的相关性保持恒定，而不管该组图像是捕获坐姿位、站立位还是仰卧位的患者。此相关性在以下等式1中提供：
SPT角＝SFP常数-SFP角 (等式1)
过去的研究已确定SFP常数的值应为75度。然而，SFP常数75仅适用于一部分人群，依赖该值最终可能会对髋关节置换手术对应的髋关节脱位风险产生巨大影响。因此，术前模块的一些实施方案被配置为确定患者特定的SFP常数，从而允许外科医生根据需要从AP图像确定患者的骨盆倾斜度。
因此，本发明的一些实施方案包括分析以下项的步骤：(1)当患者处于第一解剖位置时的术前AP图像和；(2)处于相同解剖位置的术前侧位图像，以计算患者特定的SFP常数，这改善了分析的精度。可在任何解剖位置收集这组两幅图像，AP图像和侧位图像。本公开将该组图像描述为侧位站立图像和AP站立图像，因为站立位置是最容易清晰地捕获侧位图像和AP图像的位置。然而，一些实施方案可使用一组侧位和AP仰卧图像或一组侧位和AP坐姿图像来确定患者特定的SFP常数。
现在参考图5，术前模块200的实施方案执行流程图400中所示的步骤。术前模块200在步骤402处发起，在具有或不具有用户输入的情况下执行以下步骤。在一些实施方案中，术前模块200引导用户通过以术前射线照相图像的接收/获取开始的预定工作流。应当指出的是，在不脱离本发明的情况下，可重新布置如图5所示的针对各种解剖位置的图像获取的顺序和分析所述图像的顺序。
术前模块200至少获取坐姿、站立和仰卧术前图像。在一些实施方案中，术前模块200获取侧位坐姿图像、AP仰卧图像、侧位站立图像和/或AP站立图像。在一些实施方案中，侧位坐姿图像是侧位放松坐姿图像，其在形成脊柱倾斜度时有时是优选的。
另外，如前所述，该组侧位图像和AP图像可以是坐姿图像或仰卧图像而不是站立图像。类似地，坐姿图像可以是AP图像，并且仰卧图像可以是侧位图像。在一些实施方案中，处于站立、坐姿和仰卧取向的患者的术前图像是从AP视角或侧位视角捕获的。在一些实施方案中，处于站立、坐姿和仰卧取向的患者的术前图像是从AP视角和侧位视角两者捕获的。然而，为了简洁和清楚起见，本部分将重点介绍侧位坐姿图像、AP仰卧图像、侧位站立图像和AP站立图像的使用。
另外，一些实施方案包括图像取向步骤以修改一个或多个图像以更好地捕获实际存在的患者的骨盆位/取向。另选地，在捕获图像之前首先正确地取向图像捕获设备，以确保图像以与实际存在相同的位置/取向描绘骨盆。在一些实施方案中，为用户提供了根据需要手动旋转术前图像的选项，以更好地捕获现实中患者骨盆的真实取向。
如前所述，术前图像用于识别骨盆倾斜度以及骨盆倾斜度在坐姿位、站立位和躺卧位中的每个位置如何变化，这用于确定髋关节植入物的髋臼杯部件的前倾角和外展角的理想范围。因此，术前模块200被配置为根据术前图像确定各种解剖位置的骨盆倾斜度。
在一些实施方案中，通过根据侧位视图测量脊柱骨盆倾斜(SPT)角来直接确定骨盆倾斜度。在一些实施方案中，通过依赖于骨盆入射角根据侧位视图通过骶骨斜率的角度来间接测量骨盆倾斜度。一些实施方案通过测量如在AP视图中所见的骶骨股骨耻骨(SFP)角来间接确定骨盆倾斜度。将结合特定图像和特定解剖位置讨论不同的方法；然而，应当指出的是，可根据(1)使用SPT角和/或骶骨斜率的侧位图像；或(2)使用SFP角的AP图像确定任何解剖位置(坐姿位、站立位和仰卧位)的骨盆倾斜度。
不管如何确定骨盆倾斜角，本发明都使用解剖标志来确定相关角度和骨盆倾斜度。解剖标志可以是对应于患者解剖结构的一个或多个方面的点、线、圆圈或其他类型的可数字配准注释。在一些实施方案中，解剖标志由用户手动确定，而在一些实施方案中，图像注释模块204通过图像识别软件或机器学习算法来自动识别解剖标志。一些实施方案采用解剖标志的自动识别和手动识别的混合。此外，一些实施方案允许用户修改视觉上显示的解剖标志点的位置以解决成像或位置误差。
在一些实施方案中，解剖标志中的一些或全部解剖标志被数字地插入或覆盖到图像上以提供解剖标志的位置的视觉指示。虽然可使用视觉上显示标志的不同的方法，但本文将使用术语“数字地配准”来指代用于在数字图像上视觉地描绘解剖标志的任何方法。在一些实施方案中，类似于图6至图19，术前模块200在视觉上向用户显示其中解剖标志被数字地配准在术前图像中的一个术前图像上的每个实例。
一些实施方案可以执行确定SPT角、骶骨斜率和/或SFP角的步骤，而无需在视觉上显示解剖标志或其他视觉标记。一些实施方案可仅在视觉上显示解剖标志或其他视觉标记的子集。然而，具体实施方式部分和示例性图像将重点介绍其中在视觉上显示每个步骤以更好地传达本发明的步骤的实施方案。
确定各种解剖位置的骨盆倾斜度
现在结合参考图4和图5，术前模块200的实施方案包括图像获取模块202，该图像获取模块在步骤404、418、426和432处获取多个术前图像。在不脱离本发明的情况下，可重新布置如图5所示的针对各种解剖位置的图像获取的顺序和分析所述图像的顺序。例如，一些实施方案执行步骤426-440以便在诸如在步骤424中根据AP图像确定骨盆倾斜度之前确定患者特定的SFP常数。
另外，确定每个解剖位置中的骨盆倾斜度的方法可根据图像是AP图像还是侧位图像而有所不同。此外，用于根据侧位图像确定骨盆倾斜度的方法可根据能够识别某些解剖特征的难易程度而有所不同。下文将关于图4和图5的示例性流程图以及图6至图19的示例性图像更详细地描述这些各种方法。为了简洁和清楚起见，在图5中的步骤406-412中相对于获取的侧位坐姿术前图像描述了通过依赖于股骨头来确定侧位图像中的骨盆倾斜度；并且在图5的步骤428-430中相对于获取的侧位站立术前图像描述了通过依赖于骶骨斜率来确定侧位图像中的骨盆倾斜度；并且在图5的步骤420-424中相对于术前仰卧AP图像描述了根据AP图像确定骨盆倾斜度。然而，确定每个解剖位置中的骨盆倾斜度的方法可根据图像是AP图像还是侧位图像而有所不同。
坐姿骨盆倾斜度
返回参考图4和图5的组合，术前模块200的实施方案包括图像获取模块202，该图像获取模块在步骤404处获取侧位坐姿术前图像。然后，图像注释模块204执行在图6至图9中例示的步骤406至410，以便直接确定SPT角。如前所述，一些实施方案替代地计算坐姿侧位图像中的骶骨斜率，并且一些实施方案通过坐姿AP图像中示出的SFP角计算SPT角。
如在图5中的步骤406中所解释的以及如在图6中所示的，本发明通过首先在术前图像中以围绕股骨头104的圆圈102的形式数字地配准解剖标志来根据侧位图像直接计算SPT角。解剖标志可手动地或自动地数字配准。在一些实施方案中，在术前图像上而不是使用圆圈来确定和/或数字地配准股骨头的中心点。类似地，实施方案可识别髋臼的中心点，而不是依赖于股骨头的位置。
在一些实施方案中，侧位图像并非精确的侧位图像，因此，患者的股骨头未侧位对准。在这种情况下，如图5中的步骤408中所解释的以及如图7中所示的，患者的另一侧位头106或髋臼的中心由解剖标志(诸如图7中所描绘的中心点或圆圈108)来标识。每个股骨头的中心点间的中点成为脊柱倾斜角的顶点(参见图9)。
然后，在步骤410处，系统自动地或指示用户手动地数字地配准与骶骨相关的解剖标志。如图8所示，所描绘的解剖标志是从前边界到后边界(即，从一端到另一端)勾勒出S1椎骨的上端板112的线段110。在识别出解剖标志的情况下，计算引擎206可在步骤412处计算SPT角。如前所述，可使用不同的椎骨和椎骨的不同结构特征作为解剖标志，只要使用适当的校正因子。不管使用哪种椎骨解剖标志，对其他图像的分析都应保持相同以维持精度。
为了在步骤412中计算SPT角，识别线段110的中点114并将其用作用于确定SPT角的端点之一。在一些实施方案中，骶骨板的中点是在视觉上确定的，而无需首先用线段勾勒出骶骨。
从股骨头之间的顶点118延伸到骶骨线的中点114的线116形成限定SPT角的第一向量。然后，系统数字地配准从顶点118垂直延伸的第一中性轴线120，该第一中性轴线为定义SPT角的第二向量。然后，计算引擎206可使用这两个向量来计算SPT角。
一旦计算出SPT角，则骨盆位置显示模块208可显示第一向量和第二向量之间的角度，如图9中所描绘的，以在患者处于坐姿位时在视觉上传达SPT角。另选地，系统可放弃一个向量或两个向量的数字配准，并简单地计算两者之间的SPT角。
应当指出的是，第一中性轴线平行于垂直于地球表面的线，即平行于重力方向的线。在一些实施方案中，首先对术前图像进行取向/重新取向，以确保竖直中性轴线与垂直于地球表面的线对准。另选地，成像捕获系统初始取向成确保所捕获的图像将以预期取向示出患者的解剖结构，使得竖直中性轴线与垂直于地球表面的线对准。在一些实施方案中，向用户提供根据需要手动旋转术前图像以更好地实时捕获患者骨盆的真实取向的选项。
在一些实施方案中，该系统还确定患者处于坐姿位时的骶骨斜率。由于SPT角的确定已需要勾勒出S1端板的步骤，因此系统可使用该相同的解剖标志来轻松计算骶骨斜率。为此，图像注释模块204从S1端板标志的较高端点数字地配准水平线。然后，计算引擎206可计算骶骨斜率，即勾勒出S1端板的线与水平线之间的角度。在一些实施方案中，系统向用户显示骶骨斜角。在一些实施方案中，计算但不显示骶骨斜率。最终，骶骨斜率的角度加上SPT角提供骨盆入射角，其在每个解剖位置中都是一致的。
在一些实施方案中，骶骨斜率基于S1椎骨的端板。然而，可使用替代椎骨，包括但不限于其他骶椎和腰椎。此外，可依赖椎骨的结构特征而不是端板。如先前所解释的，不管使用哪种椎骨解剖标志，对其他图像的分析都应保持相同以维持精度。
在一些实施方案中，来自侧位图像的骨盆倾斜度始终使用骶骨斜率来确定。骶骨斜率不依赖于医学成像中难以准确识别的股骨头。此外，骶骨斜率基于骨盆入射角，以1∶1的速率随SPT角的变化而变化。因此，测量的骶骨斜率是确定骨盆倾斜度的另一种更简单的方法。
在一些实施方案中，系统还确定骨盆前倾斜(APT)角，以在图20中描绘的植入物分析界面中的患者骨盆的显示中提供更大的清晰度。为了确定APT角度，系统自动地或指示用户手动地执行以下步骤。首先，如图5中的步骤414所解释的和如图10中所示的，图像注释模块204数字地配准从髂前上棘(ASIS)到耻骨联合上的上侧点的线122(参见图5)。然后在步骤416处，从耻骨联合上的上侧点竖直地数字配准第二中性轴线124(参见图11)。计算引擎206确定第二中性轴线124与在ASIS和耻骨联合上的上侧点之间延伸的线122之间的APT角。类似于SPT角的确定，系统可放弃一条线或两条线的数字配准，并简单地计算两者之间的APT角。在一些实施方案中，骨盆位置显示模块208在用户界面上向用户显示APT角，如图11中所例示的。
APT角的符号(+或-)取决于ASIS比耻骨联合更靠近还是更远离骶骨(或股骨头中心)。如果ASIS更近，则角度为负，如果ASIS更远，则角度为正。此外，术前图像可以是身体两侧的左侧或右侧。在计算角度之前需要执行检查。如果耻骨联合“X”值小于股骨头中心，则图像将留在最前面。如果耻骨联合“X”值大于股骨头中心，则图像正好在最前面。
仰卧骨盆倾斜度
如前所述，在绝大多数情况下，AP图像是在患者处于仰卧位时捕获的。因此，虽然可根据上述步骤或根据对应于骶骨斜率确定的步骤(如站立骨盆倾斜度部分中所描述)使用侧位图像，但本部分将重点介绍当患者处于仰卧位时使用AP图像确定SPT角的步骤。这些步骤在图5的流程图中描述并在图12至图14中示出。
如图5所示，在步骤418处，图像获取模块202获取术前仰卧AP图像。然后，在步骤420处，图像注释模块204数字地配准跨S1椎骨的上端板的线126(参见图12)。在步骤422处，图像注释模块204使用圆圈130数字地配准对侧股骨头的中心点128，如图13所示。股骨头的中心点128被识别为SFP角的顶点。第一线132在顶点128与S1椎骨线126的中点134之间延伸，并且第二线136在顶点128与耻骨联合上的上侧点138之间延伸。两条线132和136之间的角度是SFP角。计算引擎206在步骤424处确定SFP角并且骨盆位置显示模块208显示该角度，如图14所示。确定了SFP角后，系统然后基于等式1计算SPT角：
SPT角＝SFP常数-SFP角 (等式1)
对于大多数患者，SFP常数设定为75，然而，如前所述，可通过比较术前AP站立图像和术前侧位站立图像来确定患者特定的SFP常数，这将在下文站立骨盆倾斜度部分中描述。此外，在步骤420中，本发明的实施方案可依赖于不同的椎骨作为解剖标志，包括但不限于骶骨和腰椎中的任一者。然而，使用不同的椎骨将得到不同的SFP常数，并且椎骨解剖标志点应与其他图像的分析保持恒定。
在一些实施方案中，识别或数字地配准SFP角的顶点的步骤包括识别(通过最终用户手动识别或使用软件自动识别)非手术股骨头。通常，手术股骨头需要手术，因为其位置或解剖结构已受到损害。因此，对手术头的依赖可能得到并非患者原始未受损解剖结构的真实表示的顶点位置(以及因此SFP角)。为此，识别与非手术股骨头相关的顶点，在大多数情况下，这将提供对患者的真实原始解剖结构的更准确表示，并产生更好的结果。因此，一些实施方案包括用户输入步骤，其中用户识别哪个髋关节是手术髋关节和/或哪个髋关节不是手术髋关节。
在一些实施方案中，基于股骨头圆圈的中心的“Y”坐标以及椎骨线的中点的“X”坐标来估计耻骨联合上的上侧点的位置。此外，像其他解剖标志一样，可通过图像识别软件或通过用户输入来完成耻骨联合上的上侧点的数字配准。
如上所述，本发明可在患者处于仰卧位时，使用骨盆的侧位图像来确定患者的骨盆倾斜度。这可通过计算SPT角来实现，如坐姿骨盆倾斜度部分中所描述，和/或可基于骶骨斜率确定骨盆倾斜度，如站立骨盆倾斜度部分中所描述。
站立骨盆倾斜度
重申一下，本部分描述了用于使用骶骨斜率根据侧位图像确定骨盆倾斜度的步骤。骶骨斜率不依赖于医学成像中难以准确识别的股骨头。此外，骶骨斜率基于骨盆入射角，以1∶1的速率随SPT角的变化而变化。因此，如果已知骨盆入射角，则测量的骶骨斜率是确定骨盆倾斜度的另一种更简单的方法。然而，骨盆倾斜度可基于计算SPT角来确定，如坐姿骨盆倾斜度部分中所描述的。
本部分还描述了包括以下步骤的实施方案：(1)使用如根据侧位图像确定的骶骨斜率来确定患者处于站立位时的骨盆倾斜度；以及(2)当患者处于站立位时，根据AP图像确定SFP角；以及(3)计算患者特定的SFP常数。然而，一些实施方案仅使用侧位图像或仅使用AP图像来确定患者处于站立位时的骨盆倾斜度。
现在参考图5以及图15至图16，在步骤426处，图像获取模块202获取术前侧位站立图像。在步骤428处，图像注释模块204数字地配准从S1端板的前边界到后边界的线140，如图15所示。然后，图像注释模块204可数字地配准来自S1端板标志140的较高端点的水平线142。在步骤430处，计算引擎206计算勾勒出骶骨端板的线140与水平线142之间的角度，并且骨盆位置显示模块208显示骶骨斜率。图16中示出骶骨斜角的显示。
虽然所描述的实施方案使用S1椎骨的端板来确定骶骨斜率，但可使用替代椎骨，包括但不限于其他骶椎和腰椎。此外，可依赖椎骨的结构特征而不是端板。然而，椎骨解剖标志与其他图像分析中使用的椎骨解剖标志应一致。
一些实施方案还包括用于当患者处于站立位时从AP视图确定SFP角的步骤。使用侧位图像和AP图像的原因是计算患者特定的SFP常数，而不是依赖于较不精确的值75。无论患者的解剖位置如何，患者的SFP常数的值都保持恒定，并且在术中图像为AP图像时对于生成更准确的数据很有价值。
当患者处于站立位时使用AP图像确定SFP角的步骤与图5中的420-424中所述的那些步骤相同。参考图5和图17至图19，在步骤432处，当患者处于站立位时，图像获取模块202获取患者骨盆区域的术前AP图像。然后，在步骤434处，图像注释模块204跨S1椎骨上的端板数字地配准线142(参见图17)。在步骤436处，图像注释模块204使用围绕对侧股骨头的圆圈146数字地配准中心点144，如图18所示。股骨头的中心点144被识别为SFP角的顶点。第一线148在顶点144与S1椎骨线的中点150之间延伸，并且第二线152在顶点144与耻骨联合上的上侧点154之间延伸。两条线之间的角度为SFP角。计算引擎206在步骤438处确定SFP角并且骨盆位置显示模块208显示该角度，如图19所示。
在根据AP图像确定SFP角并根据侧位图像知道SPT角之后，系统然后使用等式1计算SFP常数。一些实施方案使用患者特定的SFP常数来根据仰卧AP图像更精确地计算患者的骨盆倾斜度。
同样，椎骨解剖标志可以是任何骶椎和腰椎。然而，使用不同的椎骨将导致不同的SFP常数。因此，必须在每个步骤中使用相同的椎骨解剖标志，以确保SFP常数保持准确。
虽然说明书描述了其中在患者处于站立位时捕获AP图像和侧位图像以计算患者特定的SFP常数的一个实施方案，但其他实施方案可使用坐姿位或仰卧位来捕获侧位图像和AP图像两者以计算患者特定的SFP常数。
术前分析
术前分析很重要，因为不同功能位置的不同参数可能会带来不同的脱位风险。例如，考虑到站立患者通常会向前脱位，因此在站立姿势下更多的前倾会带来额外的风险。另一方面，深屈坐姿位会增加后脱位的风险。因此，了解每个位置的风险如何随髋臼杯部件的取向/位置而变化非常重要。
一般来讲，对于坐姿位，安全区的前倾度值为19度以上，中等风险区的前倾度值为10度至19度之间，并且高风险区的前倾度值为小于10度。对于站立位，安全区的前倾度值为10至25度之间，中等风险区的前倾度值为25至35度之间，并且高风险区的前倾度值为小于10度且大于35度。系统使用这些值来评估术前分析中的脱位风险。在一些实施方案中，限定风险区的值可由用户调整。
在确定患者在坐姿位、仰卧位和站立位的骨盆倾斜度数据之后，系统在步骤440处向最终用户(通常是矫形外科医生)显示骨盆位置分析数据，以允许用户确定植入物的髋臼杯部件的优选取向。图20中可以找到如何传达术前骨盆位置分析数据的示例。如图20A所示，显示500的实施方案包括在屏幕的左手侧上的一系列框中针对每个解剖位置的与骨盆倾斜相关联的数据，该框通常由参考数字508标识。
显示500还优选地显示患者骨盆或代表性骨盆的一个或多个三维图像，其中在显示窗口502中具有位于髋臼中的髋臼杯部件的数字表示。优选地，显示500允许用户在每个解剖位置看到骨盆：坐姿位、站立位和躺卧位。这可以如图20A所描绘的视频类型格式或以如图20B至图20C所示的并排方式来完成。
此外，为最终用户提供使用图形界面504(描绘为“+”和“-”按钮)调整髋臼杯在每个代表性图像中的位置和取向以改变髋臼杯部件的前倾度和外展度数据的能力。外展度和前倾度可在正方向和负方向上调整。
仰卧位是优选的可改变的位置，因为这是患者在手术期间所处的位置。因此，外科医生将清楚地了解外科医生在外科手术期间对髋臼杯部件的修改将如何影响患者在外科手术完成后的脱位风险，尤其是当患者处于较高风险位置(坐姿位和站立位)时。
在一些实施方案中，仰卧前倾度值和外展度值设定为默认值。优选地，默认值位于Lewinnek安全区内。所描绘的示例性实施方案使用20度的默认前倾角和40度的默认外展角。在一些实施方案中，预定仰卧前倾度值初始设定为20度和30度之间的值。
基于患者的骨盆倾斜度以及代表性臼杯的外展角和前倾角，该系统计算并显示患者为坐姿、站立或躺卧时假体髋关节的脱位风险。风险可显示在汇总框506中和/或以图形表示(诸如倾斜条510)提供。
在一些实施方案中，风险汇总框506基于针对最小和最大前倾度和脊柱活动度的配置的范围参数。如果放松坐姿前倾度小于已知最小安全前倾度(可配置)并且站立前倾度大于已知最大安全前倾度(可配置)，则系统显示“风险评估：前后位脱位风险”。如果放松坐姿前倾度小于已知最小安全前倾度，则系统显示“风险评估：后脱位风险”。如果坐姿前倾度大于已知最大安全前倾度，则系统显示“风险评估：前脱位风险”。否则，系统显示“正常脱位风险”。
如果术前坐姿位骶骨斜率减去术前站立位骶骨斜率小于脊柱活动度阈值(可配置)，则系统显示“脊柱活动度：脊柱活动度降低”。否则，系统显示“脊柱活动度：正常脊柱活动度”。
在一些实施方案中，倾斜条510对应于髋臼杯部件的前倾度值。在一个实施方案中，倾斜条510将具有指示高风险区域的红色部分、指示中等风险区域的黄色部分以及指示安全区域的绿色部分。因此，前倾度值落在高风险/红色部分中的臼杯位置有脱位的危险。中等风险/黄色部分的脱位风险较小，但仍令人担忧，最后，最安全/绿色部分是理想区域。
优选地，显示500包括各种解剖位置的前倾度值和外展度值的定量测量。一些实施方案还包括定性指标(用于识别安全区、中等脱位风险区和高脱位风险区的颜色)以在患者处于各种解剖位置时传达脱位风险。
为了正确传达髋臼杯部件在这些解剖位置中的一个解剖位置中的外展度和前倾度的改变如何改变患者在其他解剖位置中的脱位风险，系统采用以下等式：
前倾度坐姿＝前倾度仰卧+(SPT仰卧-SPT坐姿)*AntCo(等式2)
外展度坐姿＝外展度仰卧+(SPT仰卧-SPT坐姿)*IncCo(等式3)
前倾度站立＝前倾度仰卧+(SPT仰卧-SPT站立)*AntCo(等式4)
外展度站立＝外展度仰卧+(SPT仰卧-SPT站立)*IncCo(等式5)
其中AntCo为前倾度度系数，并且IncCo为外展度系数。在一些实施方案中，前倾度度系数为0.75。在一些实施方案中，前倾度度系数为0.7-0.8范围内的值。在一些实施方案中，前倾度度系数为0.6-1范围内的值。在一些实施方案中，外展度系数为0.29。在一些实施方案中，外展度系数为0.2-0.4范围内的值。
每次用户修改仰卧位前倾度值和外展度值时，系统都自动将这些值输入到等式2-5中，以确定髋臼杯部件的站立和坐姿前倾度值和外展度值。其中站立前倾度值和外展度值和/或坐姿前倾度值和外展度值可调的实施方案包括系统根据等式2-5的代数重组表达式自动计算未调整的前倾度值和外展度值。
在一些实施方案中，该系统为用户提供了视图修改元素，以允许外科医生操纵骨盆的取向，进而操纵髋臼杯部件。视图修改元素包括但不限于AP视图切换、侧位视图切换和围绕其Z轴旋转骨盆的滑块样式控件。可提供替代控件以使用户能够修改骨盆/髋臼杯部件的视图。
术中分析
一些实施方案包括由术中模块300执行的术中分析。术中分析依赖于骨盆位置数据来计算手术期间的外展度和前倾度数据。为此，术中模块300的实施方案执行图21的流程图中详述的步骤。
在步骤602处，自动地或响应于用户指示术中模块300执行术中分析而发起术中分析。在步骤604处，在患者在手术台上处于仰卧位时，图像获取模块302获取患者骨盆区域的术中AP图像。在大多数情况下，术中图像将使用荧光镜c型臂来拍摄。然而，可以本领域普通技术人员已知的任何方式检索术中图像。此外，可通过直接电缆连接或任何其他通信方法将图像加载到系统中。
一些实施方案包括图像取向步骤以修改一个或多个图像，以更好地捕获手术中存在的患者的骨盆位置/取向。另选地，在捕获图像之前首先正确地取向图像捕获设备，以确保图像以与实际存在相同的位置/取向描绘骨盆。在一些实施方案中，为用户提供了根据需要手动旋转术中图像的选项，以更好地捕获现实中患者骨盆的真实取向。在一些实施方案中，系统将使用骨盆位置变化数据作为髋臼部件定位术中模块的输入，以在计算前倾度和外展度时考虑骨盆位置和/或c型臂位置变化。
一旦获取了术中AP图像，则在步骤606处，图像注释模块304以线160的形式跨中性轴线数字地配准解剖标志(参见图22)。中性轴线(又名“跨泪滴轴线”)是在两个骨盆泪滴上的下侧点之间延伸的线。在一些实施方案中，中性轴线是延伸到坐骨结节结构上的一致点的线。
类似于术前分析，术中分析中使用的解剖标志可以是对应于患者解剖结构的一个或多个方面的点、线、圆圈或其他类型的数字可配准注释。在一些实施方案中，解剖标志由用户手动确定。在一些实施方案中，图像注释模块304通过图像识别软件或机器学习算法自动识别解剖标志。一些实施方案采用解剖标志的自动识别和手动识别的混合。此外，一些实施方案允许用户修改视觉上显示的解剖标志点的位置以解决成像或位置误差。
在一些实施方案中，解剖标志中的一些或全部解剖标志被数字地插入或覆盖到图像上以提供解剖标志的位置的视觉指示。虽然可使用视觉上显示标志的不同的方法，但本文将使用术语“数字地配准”来指代用于在数字图像上视觉地描绘解剖标志的任何方法。在一些实施方案中，类似于图22至图28，术中模块300在视觉上向用户显示其中解剖标志被数字地配准在术中图像中的一个术中图像上的每个实例。
返回参考图21，在步骤608处，用户或系统识别手术髋关节，并且注释模块304数字地配准骨盆泪滴边缘线162，如图23所示。骨盆泪滴边缘线162在手术髋关节上的骨盆泪滴之间延伸，并跨骨盆边缘延展。由于泪滴边缘线162与骨盆边缘相切地延展，因此不需要用于线的上侧端的特定端点。
在步骤610处，用户和/或系统确定用于计算术前图像中的SFP角的同一椎骨解剖标志(上述示例中的S1端板)在骨盆的AP术中图像中是否可见/可识别。根据所使用的荧光镜c型臂，术中骨盆图像中可能无法清晰识别椎骨解剖标志。如果发生这种情况，则系统可跳过步骤612-618，并且替代地使用来自术前AP仰卧图像的SFP角，并移动到步骤620。术前SFP角与术中SFP角应非常接近。为获得最佳准确性，外科医生应检查闭孔开口并确认它们在术前图像和术中图像之间是一致的。这将确保术前和术中AP仰卧图像中的SFP角大致一致。
如果椎骨解剖标志在术中骨盆图像中清晰可辨，则在步骤612处，图像注释模块304将数字线164跨与术前分析中使用椎骨解剖标志的一致的椎骨解剖标志定位(参见图24)。然后在步骤614处，图像注释模块304使用数字配准的圆圈168来识别对侧股骨头的中心点166，如图25所示。在步骤616处，图像注释模块304数字地配准耻骨联合上的上侧点170。然后，计算引擎306可基于在对侧股骨头的中心166与椎骨解剖标志线的中点174之间延伸的第一线176与在对侧股骨头的中心166与耻骨联合上的上侧点170之间延伸的第二线172来确定SFP角。两条线之间的角度为SFP角。计算引擎306在步骤618处确定SFP角并且骨盆位置显示模块308显示该角度，如图26所示。
在一些实施方案中，如果术中图像中的SFP角与术前仰卧图像中所计算的SFP角相差超过5度，将显示警告消息。这是一个提示，用于验证在计算SFP角时是否使用了相同的椎骨解剖标志。如果差异小于5度，则术中模块移动到步骤620。
如果在术中骨盆图像中不能清楚地识别椎骨解剖标志，则系统提供另选地使用在术前仰卧图像中计算的SFP角的选项，并且移到步骤620。术前SFP角与术中仰卧图像中显示的术中SFP角应非常接近。外科医生应通过术前和术中射线照相图像中闭孔开口的目视检查，目视确认骨盆看起来一致。
在步骤620处，图像获取模块302获取植入的髋臼杯部件的术中图像。在大多数情况下，术中图像将使用荧光镜c型臂来拍摄。然而，可以本领域普通技术人员已知的任何方式检索术中图像。此外，可通过直接电缆连接或任何其他通信方法将图像加载到系统中。
在步骤622处，图像注释模块304在植入的髋臼杯部件的术中图像上数字地配准泪滴边缘线162，如图27所示。泪滴边缘线162与骨盆边缘相切地延展，因此不需要用于线的上侧端的特定端点。该软件使用这条线将骨盆的术中图像上的中性轴线与植入的髋臼杯部件的图像相关联。需注意，使用两幅图像(其中髋臼在屏幕上居中)是为了最大限度地减少任何视差效应。
在步骤624处，用户手动地或图像注释模块304自动地在髋臼杯部件的边缘上数字地配准跟踪椭圆164，如图28所示。数字跟踪椭圆164的术中放置有助于基于骨盆倾斜度的变化计算手术位置以及坐姿位和站立位的前倾度和外展度。
绘制椭圆，使得椭圆的长轴表示相对于中性轴线的外展角。因此，增加/减少前倾度将适当地增加/减少数字跟踪椭圆短轴的大小，与计算一致。类似地，用户可通过识别每个图像中的骨盆边缘线来增加/减小椭圆的外展度，这将适当地增加/减小数字跟踪椭圆的长轴相对于中性轴线的角度，并且与骨盆图像中的中性轴线相关联。
换句话讲，调整外展度将旋转椭圆，并且调整前倾度将扩大或缩小椭圆开口。在一些实施方案中，可使用解剖模式或射线照相模式来显示椭圆角数据。建议使用解剖模式，因为可以校正3-d到2-d图像差异，并且因此其可更准确地描述前倾度和外展度。在一些实施方案中，系统在小的“画中画”窗口中显示骨盆的图像并描绘“骨盆边缘”和“中性轴线”或“跨泪滴”线。
在一些实施方案中，用户可使用数字手柄手动定位椭圆，使得其覆盖正在分析的射线照相图像中的髋臼部件的开口。用户可根据需要调整椭圆的大小和位置。在一些实施方案中，外科医生可继续重新定位髋臼杯部件，并拍摄额外的图像，直到椭圆和图像表明它们已匹配期望的外展度和前倾度。
(1)骨盆和(2)居中髋臼部件的图像将在屏幕上旋转，使得中性轴线沿着屏幕的x轴对准。这将确保数字跟踪椭圆所表示的外展度始终一致地出现在屏幕上，这对用户是有益的。
一旦跟踪椭圆定位完成，系统就可使用跟踪椭圆的位置来确定术中图像中显示的髋臼杯部件的术中解剖外展度和前倾度。应当指出的是，本领域普通技术人员已知的用于跟踪植入的对象的位置和取向的其他系统和方法可用于确定术中图像中所示的髋臼杯部件的位置和取向。
在步骤626处，计算引擎306使用来自输出通信模块210的术前骨盆定位(“骨盆倾斜度”)数据和术中数据来计算髋臼杯部件的针对放松坐姿位、仰卧位和站立位的前倾度和外展度数据。这些计算结合了患者独特的SFP信息，以计算来自先前执行的术前分析的骨盆位置数据的影响。
更具体地，系统可通过以下等式6-12确定髋臼杯部件在坐姿解剖位、仰卧解剖位和站立解剖位的前倾度和外展度。等式6基于骨盆入射角、SFP常数和测量的术中SFP角来确定术中骶骨斜率。
SSI＝PI-(SFP常数-SFPI) (等式6)
其中SSI为术中骶骨斜率，PI为骨盆入射角(对于处于任何解剖位置的患者而言，其保持恒定)，SFPcostant为提供如在等式1中引入的SFP角与SPT角之间的关系的常数，并且SFPI为术中图像中的测量的SFP角。如果无法准确确定如果术中仰卧图像中的SFP角，则将等式6中的SFPI替换为术前SFP角。
然后使用等式7-12计算患者处于坐姿解剖位、仰卧解剖位和站立解剖位时的外展度值和前倾度值。
外展度坐姿＝外展度m+(SSP坐姿-SSI)*IncCo(等式7)
前倾度坐姿＝前倾度m+(SSP坐姿-SSI)*AntCo(等式8)
外展度仰卧＝外展度m+(SSP仰卧-SSI)*IncCo(等式9)
前倾度仰卧＝前倾度m+(SSP仰卧-SSI)*AntCo(等式10)
外展度站立＝外展度m+(SSP站立-SSI)*IncCo(等式11)
前倾度站立＝前倾度m+(SSP站立-SSI)*AntCo(等式12)
其中AntCo为前倾度度系数，IncCo为外展度系数，外展度m为术中图像中髋臼杯部件的测量的外展度，前倾度m为术中图像中的髋臼杯部件的测量的前倾度，SSI为术中骶骨斜率，并且SSP坐姿为坐姿位的术前骶骨斜率，SSP仰卧为仰卧位的术前骶骨斜率，并且SSP站立为站立位的术前骶骨斜率。
在一些实施方案中，前倾度度系数为0.75。在一些实施方案中，前倾度度系数为0.7-0.8范围内的值。在一些实施方案中，前倾度度系数为0.6-1范围内的值。在一些实施方案中，外展度系数为0.29。在一些实施方案中，外展度系数为0.2-0.4范围内的值。
在步骤628处，髋臼部件显示模块308向用户显示图像并且髋臼部件位置输出模块310在类似于图28的图形界面上向用户呈现位置数据。基于患者的术中骨盆倾斜度以及植入的臼杯部件的外展角和前倾角，系统显示当患者为坐姿、站立和躺卧时，假体髋关节的脱位风险，如屏幕左侧的示例性形式所描绘。此外，显示外展度值和前倾度值，并为最终用户提供使用图形界面按钮调整髋臼杯部件的前倾度值和外展度值的能力。外展度和前倾度可在正方向和负方向上调整。当最终用户修改髋臼杯的外展度和前倾度时，系统会重新计算每个位置的脱位风险，以确定是否需要重新调整髋臼杯部件。
优选地，该显示包括各种解剖位置的前倾度值和外展度值的定量测量结果以及定性指标(用于识别安全区、中等脱位风险区和高脱位风险区的颜色)以在患者处于各种解剖位置时传达脱位风险。如果值为绿色，则患者处于安全区。如果值为黄色，则患者处于中等风险区。并且如果数值为红色，则患者处于高风险区。类似于图20，显示可包括倾斜条，该倾斜条包括对患者为坐姿、躺卧和站立时脱位风险的定量测量和定性评估两者。
硬件和软件基础结构示例
本发明可体现在响应于基于软件的指令执行动作的各种计算系统和/或平台上。以下提供了可用于实现本发明的信息技术的先行基础。
所附权利要求中描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例(非详尽列表)将包括以下项：具有一根或多根电线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何非暂态有形介质，其可包含或存储供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
计算机可读信号介质可包括例如在基带中或作为载波的一部分的传播的数据信号，该传播数据信号具有体现在其中的计算机可读程序代码。这种传播信号可采用多种形式中的任一种形式，包括但不限于电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其并非计算机可读存储介质并且可传送、传播或传输供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
体现在计算机可读介质上的程序代码可使用任何适当的介质来传输，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、射频等，或者前述的任何合适的组合。用于执行本发明各方面的操作的计算机程序代码可使用一种或多种编程语言的任意组合来编写，包括面向对象的编程语言，诸如Java、C#、C++、Visual Basic等，以及传统的过程编程语言，诸如“C”编程语言或类似的编程语言。
可参考根据本发明的实施方案的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述本发明的各方面。应当理解，流程图图示和/或框图中的每个框以及流程图图示和/或框图中的框的组合可由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可提供给通用计算机、专用计算机的处理器或其他可编程数据处理装置，以产生机器，使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令创建用于实施流程图和/或框图一个或多个框中指定的功能/动作的工具。
这些计算机程序指令也可存储在计算机可读介质中，该计算机可读存储介质可引导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施流程图和/或框图一个或多个框中指定的功能/动作的指令的制品。
计算机程序指令还可被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以使得在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施流程图和/或框图一个或多个框中指定的功能/动作的过程。
有效地获得了上面阐述的优点，以及从前面的描述中显而易见的那些优点。由于在不脱离本发明的范围的情况下可对上述结构进行某些改变，因此上述描述中包含的或附图中所示的所有内容都应被解释为例示性的而不是限制性的。
还应理解，所附权利要求旨在涵盖本文描述的本发明的所有一般和特定特征，以及本发明范围的所有陈述，作为语言问题，这些陈述可能介于两者之间。

Claims (20)

1.一种用于术前确定髋关节植入物的髋臼杯部件在若干解剖位置中的外展度和前倾度以确定在所述若干解剖位置中的髋关节脱位风险的方法，所述方法包括：
获取患者的骨盆区域的多个术前图像，所述多个术前图像包括：
所述患者的骨盆区域在第一解剖位置中的前后位图像；
所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的侧位图像；
当所述患者处于第二解剖位置中时所述患者的骨盆区域的图像；
当所述患者处于第三解剖位置中时所述患者的骨盆区域的图像；
其中所述第一解剖位置、所述第二解剖位置和所述第三解剖位置彼此不同并且各自为坐姿位、站立位或仰卧位；
根据所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的所述前后位图像确定骶骨股骨耻骨角；
根据所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的所述侧位图像确定脊柱骨盆倾斜角；
通过将来自所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的所述前后位图像的所述骶骨股骨耻骨角与来自所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的所述前后位图像的所述脊柱骨盆倾斜角相加来确定患者特定的骶骨股骨耻骨常数；
根据所述患者的骨盆区域在所述第二解剖位置中的所述图像确定脊柱骨盆倾斜角；
根据所述患者的骨盆区域在所述第三解剖位置中的所述图像确定骨盆倾斜角；
由此在所述坐姿位、所述站立位和所述仰卧位的所计算的骨盆倾斜角允许外科医生确定所述髋关节植入物的所述髋臼杯部件的所述外展度和所述前倾度在所述坐姿位、所述站立位和所述仰卧位中的每个中将如何变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一解剖位置为所述站立位，所述第二解剖位置为所述仰卧位，并且所述第三解剖位置为所述坐姿位。
3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：
获取预定仰卧前倾度值和预定仰卧外展度值；
基于所述预定仰卧前倾度值和所述第二解剖位置的所述骨盆倾斜角以及所述第三解剖位置的所述骨盆倾斜角来计算所述髋臼杯部件的坐姿前倾度；
基于所述预定仰卧前倾度值、所述第二解剖位置的所述骨盆倾斜角和所述第一解剖位置的所述骨盆倾斜角来计算所述髋臼杯部件的站立前倾度；
基于所述预定仰卧外展度值、所述第二解剖位置的所述骨盆倾斜角和所述第三解剖位置的所述骨盆倾斜角来计算所述髋臼杯部件的坐姿外展度；
基于所述预定仰卧外展度值、所述第二解剖位置的所述骨盆倾斜角和所述第一解剖位置的所述骨盆倾斜角来计算所述髋臼杯部件的站立外展度；以及
向用户显示所述髋臼杯部件的所计算的站立外展度、所述髋臼杯部件的所计算的站立前倾度、所述髋臼杯部件的所计算的坐姿外展度和所述髋臼杯部件的所计算的坐姿前倾度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
基于下式计算所述髋臼杯部件的针对所述坐姿位的所述坐姿前倾度：
前倾度坐姿＝前倾度仰卧+(SPT仰卧-SPT坐姿)*AntCo
其中前倾度仰卧为所述预定仰卧前倾度值，SPT仰卧为所述仰卧骨盆倾斜角，SPT坐姿为所述坐姿骨盆倾斜角，并且AntCo为前倾度度系数；
基于下式计算所述髋臼杯部件的针对所述站立位的所述站立前倾度：
前倾度站立＝前倾度仰卧+(SPT仰卧-SPT站立)*AntCo
其中前倾度仰卧为所述预定仰卧前倾度值，SPT仰卧为所述仰卧骨盆倾斜角，SPT站立为所述站立骨盆倾斜角，并且AntCo为所述前倾度度系数；
基于下式计算所述髋臼杯部件的针对所述坐姿位的所述坐姿外展度：
外展度坐姿＝外展度仰卧+(SPT仰卧-SPT坐姿)*IncCo
其中外展度仰卧为所述预定仰卧外展度值，SPT仰卧为所述仰卧骨盆倾斜角，SPT站立为所述站立骨盆倾斜角，并且IncCo为外展度系数；
基于下式计算所述髋臼杯部件的针对所述站立位的所述站立外展度：
外展度站立＝外展度仰卧+(SPT仰卧-SPT站立)*IncCo
其中外展度仰卧为所述预定仰卧外展度值，SPT仰卧为所述仰卧骨盆倾斜角，SPT站立为所述站立骨盆倾斜角，并且IncCo为所述外展度系数。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述前倾度系数在0.7和0.8之间。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述外展度系数在0.2和0.4之间。
7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预定仰卧前倾度值初始设定为20度和30度之间的值。
8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预定仰卧前倾度值能够由用户调整。
9.根据权利要求2所述的系统，所述系统还包括定性地传达所述髋臼杯部件的所计算的站立外展度、所述髋臼杯部件的所计算的站立前倾度、所述髋臼杯部件的所计算的坐姿外展度和所述髋臼杯部件的所计算的坐姿前倾度各自是处于髋关节脱位的低风险区、中等风险区还是高风险区。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述患者的骨盆区域的任何前后位图像确定所述骶骨股骨耻骨角包括：
在所述前后位图像上数字地配准椎骨解剖标志；
在所述前后位图像上数字地配准股骨头的中心点；
在所述前后位图像上数字地配准耻骨联合上的上侧点的位置；
在所述前后位图像上数字地配准从所述股骨头的所述中心点延伸到所述耻骨联合上的所述上侧点的所述位置的股骨耻骨线；以及
计算所述骶骨股骨耻骨角，所述骶骨股骨耻骨角对应于所述股骨耻骨线与从所述股骨头的所述中心点延伸到所述椎骨解剖标志的线之间的角度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，根据任何侧位图像确定所述脊柱骨盆倾斜角包括通过以下步骤直接确定所述脊柱骨盆倾斜角：
在所述侧位图像上数字地配准椎骨解剖标志，其中所述椎骨解剖标志是线上对应于患者的骶骨端板的中点；
在所述侧位图像上数字地配准股骨头的中心点；
在所述侧位图像上数字地配准竖直轴线，所述竖直轴线与所述股骨头的所述中心点竖直地对准；以及
计算所述脊柱骨盆倾斜角，所述脊柱骨盆倾斜角对应于所述竖直轴线与从所述股骨头的所述中心点延伸到所述椎骨解剖标志的线之间的角度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，根据任何侧位图像确定所述脊柱骨盆倾斜角包括通过以下步骤间接确定所述脊柱骨盆倾斜角：
在所述侧位图像上数字地配准椎骨解剖标志，其中所述椎骨解剖标志是对应于所述患者的骶骨端板的线；
在所述侧位图像上数字地配准水平轴线，所述水平轴线与所述线上对应于所述患者的骶骨端板的上侧点水平地对准；
确定骶骨斜角，所述骶骨斜角对应于所述水平轴线与所述椎骨解剖标志之间的角度；以及
通过从所述患者的骨盆入射角中减去所述骶骨斜角来计算所述脊柱骨盆倾斜角。
13.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
获取描绘患者体内的植入的髋臼杯部件的术中图像；
确定所述植入的髋臼杯部件的术中外展度和术中前倾度；以及
计算所述髋臼杯部件的术中站立外展度、所述髋臼杯部件的术中站立前倾度、所述髋臼杯部件的术中坐姿外展度和所述髋臼杯部件的术中坐姿前倾度。
14.根据权利要求1所述的方法，其中：
当所述患者处于所述第二解剖位置时所述患者的骨盆区域的所述图像为前后位图像；以及
确定所述患者的骨盆在所述第二解剖位置中的所述脊柱骨盆倾斜角包括从所述患者特定的骶骨股骨耻骨常数中减去来自所述患者的骨盆区域在所述第二解剖位置中的所述前后位图像的骶骨股骨耻骨角。
15.一种计算机系统，所述计算机系统具有一个或多个计算机，所述一个或多个计算机执行一种用于术前确定髋关节植入物的髋臼杯部件在若干解剖位置中的外展度和前倾度以确定在所述若干解剖位置中的髋关节脱位风险的方法，所述方法包括：
获取患者的骨盆区域的多个二维术前图像，所述多个术前图像包括：
所述患者的骨盆区域在第一解剖位置中的前后位图像；
所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的侧位图像；
当所述患者处于第二解剖位置中时所述患者的骨盆区域的图像；
当所述患者处于第三解剖位置中时所述患者的骨盆区域的图像；
其中所述第一解剖位置、所述第二解剖位置和所述第三解剖位置彼此不同并且各自为坐姿位、站立位或仰卧位；
根据所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的所述前后位图像确定骶骨股骨耻骨角；
根据所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的所述侧位图像确定脊柱骨盆倾斜角；
通过将来自所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的所述前后位图像的所述骶骨股骨耻骨角与来自所述患者的骨盆区域在所述第一解剖位置中的所述前后位图像的所述脊柱骨盆倾斜角相加来确定患者特定的骶骨股骨耻骨常数；
根据所述患者的骨盆区域在所述第二解剖位置中的所述图像确定脊柱骨盆倾斜角；
根据所述患者的骨盆区域在所述第三解剖位置时的所述图像确定骨盆倾斜角；
由此在所述坐姿位、所述站立位和所述仰卧位的所计算的骨盆倾斜角允许外科医生确定所述髋关节植入物的所述髋臼杯部件的所述外展度和所述前倾度在所述坐姿位、所述站立位和所述仰卧位中的每一个中将如何变化。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第一解剖位置为所述站立位，所述第二解剖位置为所述仰卧位，并且所述第三解剖位置为所述坐姿位。
17.根据权利要求16所述的系统，所述系统还包括：
获取预定仰卧前倾度值和预定仰卧外展度值；
基于所述预定仰卧前倾度值和所述第二解剖位置的所述骨盆倾斜角以及所述第三解剖位置的所述骨盆倾斜角来计算所述髋臼杯部件的坐姿前倾度；
基于所述预定仰卧前倾度值、所述第二解剖位置的所述骨盆倾斜角和所述第一解剖位置的所述骨盆倾斜角来计算所述髋臼杯部件的站立前倾度；
基于所述预定仰卧外展度值、所述第二解剖位置的所述骨盆倾斜角和所述第三解剖位置的所述骨盆倾斜角来计算所述髋臼杯部件的坐姿外展度；
基于所述预定仰卧外展度值、所述第二解剖位置的所述骨盆倾斜角和所述第一解剖位置的所述骨盆倾斜角来计算所述髋臼杯部件的站立外展度；以及
向用户显示所述髋臼杯部件的所计算的站立外展度、所述髋臼杯部件的所计算的站立前倾度、所述髋臼杯部件的所计算的坐姿外展度和所述髋臼杯部件的所计算的坐姿前倾度。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，根据所述患者的骨盆区域的任何前后位图像确定所述骶骨股骨耻骨角包括：
在所述前后位图像上数字地配准椎骨解剖标志；
在所述前后位图像上数字地配准股骨头的中心点；
在所述前后位图像上数字地配准耻骨联合上的上侧点的位置；
在所述前后位图像上数字地配准从所述股骨头的所述中心点延伸到所述耻骨联合上的所述上侧点的所述位置的股骨耻骨线；以及
计算所述骶骨股骨耻骨角，所述骶骨股骨耻骨角对应于所述股骨耻骨线与从所述股骨头的所述中心点延伸到所述椎骨解剖标志的线之间的角度。
19.根据权利要求15所述的系统，其中，根据任何侧位图像确定所述脊柱骨盆倾斜角包括通过以下步骤直接确定所述脊柱骨盆倾斜角：
在所述侧位图像上数字地配准椎骨解剖标志，其中所述椎骨解剖标志是线上对应于患者的骶骨端板的中点；
在所述侧位图像上数字地配准股骨头的中心点；
在所述侧位图像上数字地配准竖直轴线，所述竖直轴线与所述股骨头的所述中心点竖直地对准；以及
计算所述脊柱骨盆倾斜角，所述脊柱骨盆倾斜角对应于所述竖直轴线与从所述股骨头的所述中心点延伸到所述椎骨解剖标志的线之间的角度。
20.根据权利要求15所述的系统，其中，根据任何侧位图像确定所述脊柱骨盆倾斜角包括通过以下步骤间接确定所述脊柱骨盆倾斜角：
在所述侧位图像上数字地配准椎骨解剖标志，其中所述椎骨解剖标志是对应于所述患者的骶骨端板的线；
在所述侧位图像上数字地配准水平轴线，所述水平轴线与所述线上对应于所述患者的骶骨端板的上侧点水平地对准；
确定骶骨斜角，所述骶骨斜角对应于所述水平轴线与所述椎骨解剖标志之间的角度；以及
通过从所述患者的骨盆入射角中减去所述骶骨斜角来计算所述脊柱骨盆倾斜角。
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