CN117694911A - 术后假体位置和角度的确定方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种术后假体位置和角度的确定方法、装置及电子设备。该方法包括：获取手术部位在假体植入手术前的三维医学图像，并获取手术部位在假体植入手术后的二维医学图像，其中，三维医学图像包含手术部位的图像信息，二维医学图像包含手术部位和假体的图像信息；根据三维医学图像中的图像信息建立手术部位的三维模型；根据三维模型以及二维医学图像中的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度，其中，位置和角度用于术后评价。本发明解决了相关技术确定术后假体位置和角度的准确性低的技术问题。

Description

术后假体位置和角度的确定方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种术后假体位置和角度的确定方法、装置及电子设备。

背景技术

随着医疗技术的不断发展，假体植入手术(如：全髋关节置换术、全膝关节置换术等)在众多方面取得了长足进步，术后患者的情况也受到了广泛的关注。无论是髋关节还是膝关节，假体植入的效果和准确性很大程度上影响患者关节的稳定性，影响假体寿命以及存在术后并发症等风险。在传统的假体植入手术中，医生根据经验以及术中的辅助工具来确定假体植入的角度、位置等在合理范围内，但是经验性的操作和辅助工具精度以及使用的误差往往无法保证假体植入的准确性，所以评估术后假体安放的准确性，对积累经验、术后评价等方面显得非常有意义。

目前，在相关技术中，通常使用二维的X光片测量术后假体的位置和角度，例如，在X光片中识别骨骼的解剖特征点，对这些特征点进行划线分析测量角度。然而，应用X光片测量评估存在一定的局限性，例如，在拍摄X光片时无法保证骨盆或双腿是否在正位，角度相对于平片有偏差就会导致测量的角度、长度发生测量畸变，从而产生策略误差，且测量的划线方式较为主观，因此，用二维X光片进行测量的误差是比较大的，测量准确性相对较低。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种术后假体位置和角度的确定方法、装置及电子设备，以至少解决相关技术确定术后假体位置和角度的准确性低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种术后假体位置和角度的确定方法，包括：获取手术部位在假体植入手术前的三维医学图像，并获取手术部位在假体植入手术后的二维医学图像，其中，三维医学图像包含手术部位的图像信息，二维医学图像包含手术部位和假体的图像信息；根据三维医学图像中的图像信息建立手术部位的三维模型；根据三维模型以及二维医学图像中的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度，其中，位置和角度用于术后评价。

进一步地，术后假体位置和角度的确定方法还包括：依据三维模型和二维医学图像中手术部位的图像信息，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度，其中，二维医学图像由真实射线源穿过手术部位和假体形成；根据假体的规格型号，确定假体三维模型；依据相对位置、相对角度、假体三维模型以及二维医学图像中假体的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度。

进一步地，术后假体位置和角度的确定方法还包括：通过虚拟射线源在N个位置的M个角度下对三维模型进行模拟成像，得到至少一个第一二维模拟图像，其中，N、M为正整数；依据至少一个第一二维模拟图像和二维医学图像，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

进一步地，术后假体位置和角度的确定方法还包括：从二维医学图像中识别骨骼轮廓线，得到第一轮廓线；对于至少一个第一二维模拟图像中的第一二维模拟图像，从第一二维模拟图像中识别骨骼轮廓线，得到第二轮廓线；判断第一轮廓线与第二轮廓线的形状和长度是否相同；在第一轮廓线与第二轮廓线的形状和长度均相同的情况下，确定第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源，得到目标虚拟射线源；将目标虚拟射线源与三维模型之间的相对位置和相对角度确定为真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

进一步地，术后假体位置和角度的确定方法还包括：在判断第一轮廓线与第二轮廓线的形状和长度是否相同之后，在第一轮廓线与第二轮廓线的形状相同，第一轮廓线与第二轮廓线的长度不同的情况下，保持第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的角度，并对第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整；通过调整后的虚拟射线源对三维模型进行模拟成像，得到第二二维模拟图像；在第二二维模拟图像中的骨骼轮廓线与第一轮廓线的长度不同的情况下，重复执行对第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整的步骤，直至得到的第二二维模拟图像与第一轮廓线相同，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

进一步地，术后假体位置和角度的确定方法还包括：根据假体三维模型以及二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度；依据真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度、真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度，确定假体相对于手术部位的位置和角度。

进一步地，术后假体位置和角度的确定方法还包括：通过虚拟射线源对处于I个位置的J个角度下的假体三维模型进行模拟成像，得到至少一个二维假体图像，其中，I、J为正整数；依据至少一个二维假体图像和二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种术后假体位置和角度的确定装置，包括：获取模块，用于获取手术部位在假体植入手术前的三维医学图像，并获取手术部位在假体植入手术后的二维医学图像，其中，三维医学图像包含手术部位的图像信息，二维医学图像包含手术部位和假体的图像信息；建立模块，用于根据三维医学图像中的图像信息建立手术部位的三维模型；第一确定模块，用于根据三维模型以及二维医学图像中的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度，其中，位置和角度用于术后评价。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述的术后假体位置和角度的确定方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，电子设备包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现用于运行程序，其中，程序被设置为运行时执行上述的术后假体位置和角度的确定方法。

在本发明实施例中，采用结合患者的手术部位在术前的三维医学图像以及手术部位在术后的二维医学图像测量假体角度和位置的方式，通过获取手术部位在假体植入手术前的三维医学图像，并获取手术部位在假体植入手术后的二维医学图像，然后根据三维医学图像中的图像信息建立手术部位的三维模型，从而根据三维模型以及二维医学图像中的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度。其中，三维医学图像包含手术部位的图像信息，二维医学图像包含手术部位和假体的图像信息，位置和角度用于术后评价。

在上述过程中，通过获取三维医学图像，并根据三维医学图像建立手术部位的三维模型，实现了对患者的手术部位的三维信息的有效确定，通过根据三维模型以及所获取的二维医学图像确定假体相对于手术部位的位置和角度，实现了结合术前三维信息和术后二维信息确定假体相对于手术部位的位置和角度，从而提高了确定的假体位置和角度的准确性，一方面避免了采用术后X光测量时，由于只使用二维信息导致测量存在误差的问题，另一方面避免了采用术后CT测量时，由于在假体处于非受力状态时进行测量导致测量存在误差的问题。

由此可见，本申请所提供的方案达到了结合患者的手术部位在术前的三维医学图像以及手术部位在术后的二维医学图像测量假体角度和位置的目的，从而实现了提高确定的假体位置和角度的准确性的技术效果，进而解决了相关技术确定术后假体位置和角度的准确性低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种可选的术后假体位置和角度的确定方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的确定假体相对于手术部位的位置和角度的流程图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的术后假体位置和角度的确定装置的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的电子设备的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关地区的相关法律法规和标准，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种术后假体位置和角度的确定方法的实施例，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。

图1是根据本发明实施例的一种可选的术后假体位置和角度的确定方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101，获取手术部位在假体植入手术前的三维医学图像，并获取手术部位在假体植入手术后的二维医学图像，其中，三维医学图像包含手术部位的图像信息，二维医学图像包含手术部位和假体的图像信息。

其中，在相关技术中，还存在使用术后CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)测量术后假体的位置和角度的方式，但是，这种方式同样存在一定的缺陷，例如，拍摄CT是在平卧位，即在植入假体后没有在假体处于受力状态时进行测量，没有在患者真实状态下测量假体的植入效果，导致测量准确性低，又例如，若要在术后拍摄CT，对于患者的身体会带来很大的负担，对身体造成的辐射量增多，会使人免疫力下降，容易对肾脏、血液等器官造成损伤。

因此，在本实施例中，结合患者的手术部位在假体植入手术前的三维医学图像以及手术部位在假体植入手术后的二维医学图像测量假体角度和位置，以避免基于术后X光或术后CT进行测量时存在的缺陷。

可选的，可以将电子设备、应用系统、服务器等装置作为本申请的执行主体，在本实施例中，将目标处理系统作为执行主体以获取前述的三维医学图像和二维医学图像。其中，手术部位是指患者需要植入假体的部位，三维医学图像可以是CT\MRI(Magneticresonance imaging，磁共振成像)\CBCT(锥形束CT)\(Positron Emission Tomography，正电子发射断层成像术)等图像，二维医学图像可以是X光等图像。

步骤S102，根据三维医学图像中的图像信息建立手术部位的三维模型。

其中，三维模型可以是指手术部位中骨骼的三维模型。例如，目标处理系统可以根据骨质密度的阈值，从三维医学图像中识别手术部位中骨骼所对应的图像区域，从而依据骨骼所对应的图像区域的图像信息建立骨骼的三维模型。其中，在三维医学图像为CT的情况下，可以选择CT片数量较多且层厚较薄的一组CT进行建模，以避免CT片断层严重，骨骼解剖特征点模糊，影响三维建模的精准性。

可选的，在三维模型建立的过程中，目标处理系统也可以先根据三维医学图像中的图像信息建立手术部位的初始三维模型，然后在接收到人工对初始三维模型的修正指令的情况下，依据修正指令中的修正信息对初始三维模型进行修正，得到三维模型。

步骤S103，根据三维模型以及二维医学图像中的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度，其中，位置和角度用于术后评价。

可选的，目标处理系统可以根据三维模型和二维医学图像中手术部位的图像信息，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度，并根据假体三维模型和二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度，从而根据真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度以及真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度，确定假体相对于手术部位的位置和角度。其中，二维医学图像由真实射线源穿过手术部位和假体形成。

可选的，目标处理系统也可以将三维模型的模型数据、假体三维模型的模型数据、二维医学图像输入至预先训练好的第一神经网络模型中，然后由第一神经网络模型输出假体相对于手术部位的位置和角度。其中，第一神经网络模型由第一训练样本集训练得到的，第一样本训练集可以包含样本手术部位对应的样本三维模型的模型数据、样本假体对应的样本假体三维模型的模型数据、样本二维医学图像以及第一真实标签，第一真实标签表征样本假体相对于样本手术部位的位置和角度。其中，模型数据用于表征模型的尺寸信息。

可选的，上述的术后评价可以是指根据假体相对于手术部位的位置和角度评估假体植入的准确性等。

基于上述步骤S101至步骤S103所限定的方案，可以获知，在本发明实施例中，采用结合患者的手术部位在术前的三维医学图像以及手术部位在术后的二维医学图像测量假体角度和位置的方式，通过获取手术部位在假体植入手术前的三维医学图像，并获取手术部位在假体植入手术后的二维医学图像，然后根据三维医学图像中的图像信息建立手术部位的三维模型，从而根据三维模型以及二维医学图像中的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度。其中，三维医学图像包含手术部位的图像信息，二维医学图像包含手术部位和假体的图像信息，位置和角度用于术后评价。

在上述过程中，通过获取三维医学图像，并根据三维医学图像建立手术部位的三维模型，实现了对患者的手术部位的三维信息的有效确定，通过根据三维模型以及所获取的二维医学图像确定假体相对于手术部位的位置和角度，实现了结合术前三维信息和术后二维信息确定假体相对于手术部位的位置和角度，从而提高了确定的假体位置和角度的准确性，一方面避免了采用术后X光测量时，由于只使用二维信息导致测量存在误差的问题，另一方面避免了采用术后CT测量时，由于在假体处于非受力状态时进行测量导致测量存在误差的问题。

由此可见，本申请所提供的方案达到了结合患者的手术部位在术前的三维医学图像以及手术部位在术后的二维医学图像测量假体角度和位置的目的，从而实现了提高确定的假体位置和角度的准确性的技术效果，进而解决了相关技术确定术后假体位置和角度的准确性低的技术问题。

在一种可选的实施例中，图2是根据本发明实施例的一种可选的确定假体相对于手术部位的位置和角度的流程图，如图2所示，在根据三维模型以及二维医学图像中的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度的过程中，目标处理系统可以执行以下步骤：

步骤S201，依据三维模型和二维医学图像中手术部位的图像信息，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度，其中，二维医学图像由真实射线源穿过手术部位和假体形成。

可选的，目标处理系统可以依据二维医学图像的成像原理，对三维模型进行模拟成像，得到至少一个第一二维模拟图像，从而根据手术部位在至少一个二维模拟图像中的图像信息以及二维医学图像中手术部位的图像信息，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

可选的，目标处理系统也可以将三维模型的模型数据、二维医学图像输入至预先训练好的第二神经网络模型中，然后由第二神经网络模型输出真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。其中，第二神经网络模型由第二训练样本集训练得到的，第二样本训练集可以包含样本手术部位对应的样本三维模型的模型数据、样本二维医学图像以及第二真实标签，第二真实标签表征样本真实射线源与样本手术部位之间的相对位置和相对角度。

步骤S202，根据假体的规格型号，确定假体三维模型。

可选的，目标处理系统可以从假体植入手术的手术信息中获取到假体的规格型号，从而根据假体的规格型号确定假体三维模型。

步骤S203，依据相对位置、相对角度、假体三维模型以及二维医学图像中假体的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度。

可选的，目标处理系统可以根据假体三维模型以及二维医学图像中假体的图像信息确定真实射线源与假体之间的相对位置和角度，然后根据真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度以及真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度，确定假体相对于手术部位的位置和角度。

可选的，目标处理系统也可以利用对应的神经网络模型对真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度、假体三维模型的模型数据以及二维医学图像进行处理，得到假体相对于手术部位的位置和角度。

需要说明的是，通过上述过程，便于实现对假体相对于手术部位的位置和角度的准确确定。

在一种可选的实施例中，在依据三维模型和二维医学图像中手术部位的图像信息，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度的过程中，目标处理系统可以通过虚拟射线源在N个位置的M个角度下对三维模型进行模拟成像，得到至少一个第一二维模拟图像，从而依据至少一个第一二维模拟图像和二维医学图像，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。其中，N、M为正整数。

其中，真实射线源穿过假体和手术部位后会投射到X光感应器或X光胶片上，以形成二维医学图像。因此，在本实施例中，设置一虚拟射线源以模拟前述的真实射线源，并可以依据真实射线源与X光感应器或X光胶片的相对位置和角度设置与虚拟射线源对应的虚拟X光感应器或虚拟X光胶片，从而用于确定虚拟射线源的成像效果。其中，真实射线源与X光感应器或X光胶片的相对位置和相对角度可以从假体植入手术的手术信息中获取。

例如，目标处理系统可以在第一三维坐标系下设置一个虚拟射线源，并将三维模型导入第一三维坐标系。进一步地，目标处理系统可以调整虚拟射线源在第一三维坐标系下的位置和/或角度，并在每次调整后得到对应位置和角度下的第一二维模拟图像，由此，得到至少一个第一二维模拟图像。之后，目标处理系统可以将得到的至少一个第一二维模拟图像中的骨骼特征信息与二维医学图像中的骨骼特征信息进行比对，直至找到一个骨骼特征信息与二维医学图像中的骨骼特征信息相同的第一二维模拟图像，从而依据该第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源与三维模型之间的相对位置和相对角度确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。前述的骨骼特征信息可以是以下至少之一：骨骼特征点、骨骼轮廓线。

其中，若从至少一个第一二维模拟图像中未找到骨骼特征信息与二维医学图像中的骨骼特征信息相同的第一二维模拟图像，则可以继续生成新的第一二维模拟图像，直至找到骨骼特征信息与二维医学图像中的骨骼特征信息相同的第一二维模拟图像。

需要说明的是，通过模拟成像得到至少一个第一二维模拟图像，实现了对手术部位在不同射线源环境下的二维成像效果的有效确定，由于二维医学图像表征了手术部位在真实射线源环境下的二维成像效果，因此，基于至少一个第一二维模拟图像和二维医学图像，可以准确确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

在一种可选的实施例中，在依据至少一个第一二维模拟图像和二维医学图像，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度的过程中，目标处理系统可以从二维医学图像中识别骨骼轮廓线，得到第一轮廓线，然后对于至少一个第一二维模拟图像中的第一二维模拟图像，从第一二维模拟图像中识别骨骼轮廓线，得到第二轮廓线，接着判断第一轮廓线与第二轮廓线的形状和长度是否相同，从而在第一轮廓线与第二轮廓线的形状和长度均相同的情况下，确定第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源，得到目标虚拟射线源，并将目标虚拟射线源与三维模型之间的相对位置和相对角度确定为真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

其中，对于二维医学图像或第一二维模拟图像，目标处理系统可以根据图像中各像素的像素值大小从图像中识别骨骼轮廓线，可选的，目标处理系统也可以利用图像识别系统对图像进行识别，以得到骨骼轮廓线。

可选的，目标处理系统可以判断第一轮廓线与某一第一二维模拟图像的第二轮廓线的形状和长度是否相同，若第一轮廓线与该第二轮廓线的形状和长度均相同，则可以确定形成二维医学图像的射线源环境与形成该第一二维模拟图像的射线源环境相同，因此，目标处理系统可以将该第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源与三维模型之间的相对位置和相对角度确定为真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

可选的，若第一轮廓线与某一第一二维模拟图像的第二轮廓线的形状和长度均不同，则可以确定形成二维医学图像的射线源环境与形成该第一二维模拟图像的射线源环境不同，即此时无法确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度，需要将其它的第一二维模拟图像中的第二轮廓线与第一轮廓线进行比对。

需要说明的是，通过判断第一轮廓线与第二轮廓线之间的形状关系和长度关系，相当于判断形成二维医学图像的射线源环境与形成第一二维模拟图像的射线源环境是否相同，从而使得在前述的形状和长度相同的情况下，将目标虚拟射线源与三维模型之间的相对位置和相对角度确定为真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度，实现了对真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度的有效确定。

在一种可选的实施例中，在判断第一轮廓线与第二轮廓线的形状和长度是否相同之后，目标处理系统可以在第一轮廓线与第二轮廓线的形状相同，第一轮廓线与第二轮廓线的长度不同的情况下，保持第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的角度，并对第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整，通过调整后的虚拟射线源对三维模型进行模拟成像，得到第二二维模拟图像，在第二二维模拟图像中的骨骼轮廓线与第一轮廓线的长度不同的情况下，重复执行对第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整的步骤，直至得到的第二二维模拟图像与第一轮廓线相同，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

可选的，若第一轮廓线与某一第一二维模拟图像的第二轮廓线的形状相同，但长度不同，则在此情况下，可以确定虚拟射线源的角度准确，更具体地，可以确定是虚拟射线源与三维模型之间的相对角度准确，虚拟射线源与三维模型之间仅需调整距离。

因此，目标处理系统可以保持第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的角度，并对第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整，更具体地，目标处理系统可以保持第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源与三维模型之间的相对角度，并对第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源与三维模型之间的相对距离进行调整。

可选的，目标处理系统可以通过调整后的虚拟射线源对三维模型进行模拟成像，得到第二二维模拟图像。然后在第二二维模拟图像中的骨骼轮廓线与第一轮廓线的长度不同的情况下，确定形成二维医学图像的射线源环境与形成该第二二维模拟图像的射线源环境不同。此时，目标处理系统可以再次对前述的第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整，并根据再次调整后的虚拟射线源对三维模型进行模拟成像，得到新的第二二维模拟图像，由此，不断重复上述过程，直至得到的第二二维模拟图像与第二轮廓线相同，将得到的第二二维模拟图像对应的虚拟射线源与三维模型之间的相对位置和相对角度确定为真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

其中，若第一轮廓线与第二轮廓线的形状不同，第一轮廓线与第二轮廓线的长度相同，则确定该第二轮廓线无效，需要将其它的第一二维模拟图像中的第二轮廓线与第一轮廓线进行比对。

需要说明的是，通过上述过程，实现了在第一轮廓线与第二轮廓线不完全相同的情况下，先根据第一轮廓线和第二轮廓线之间的相同信息确定射线源环境中的射线角度信息，再对射线源环境中的射线位置进行确定，有利于提高对形成二维医学图像的射线源环境的确定效率。

在一种可选的实施例中，对于二维医学图像或第一二维模拟图像，目标处理系统也可以不从图像中识别出骨骼轮廓线，而是识别出多个骨骼特征点，然后顺次连接多个骨骼特征点形成特征线，从而对二维医学图像中的特征线与第一二维模拟图像中的特征线的形状和长度进行比较，以确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

需要说明的是，通过上述过程，提高了本申请中确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度的灵活性。

在一种可选的实施例中，在依据相对位置、相对角度、假体三维模型以及二维医学图像中假体的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度的过程中，目标处理系统可以根据假体三维模型以及二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度，从而依据真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度、真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度，确定假体相对于手术部位的位置和角度。

可选的，目标处理系统可以依据二维医学图像的成像原理，对假体三维模型进行模拟成像，得到至少一个二维假体图像，从而根据假体在至少一个二维假体图像中的图像信息以及二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度。

可选的，目标处理系统也可以通过对应的神经网络模型对假体三维模型的模型数据以及二维医学图像进行处理，从而得到真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度。

可选的，在确定了真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度、真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度之后，相当于确定了手术部位、假体分别相对于同一参考物(即真实射线源)的位置信息和角度信息，从而便可以确定假体相对于手术部位的位置和角度。

例如，目标处理系统可以将三维模型、假体三维模型以及虚拟射线源设置于同一三维坐标系下，并将虚拟射线源固定在该三维坐标系下某一位置的某一角度，然后根据真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度确定三维模型在该三维坐标系下的坐标信息和角度信息，并根据真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度确定假体三维模型在该三维坐标系下的坐标信息和角度信息，由此，便可以根据三维模型在该三维坐标系下的坐标信息和角度信息以及假体三维模型在该三维坐标系下的坐标信息和角度信息确定假体相对于手术部位的位置和角度。

需要说明的是，通过上述过程，实现了对手术部位、假体分别相对于同一参考物(即真实射线源)的位置信息和角度信息的确定，从而提高了确定的假体相对于手术部位的位置和角度的准确性。

在一种可选的实施例中，在根据假体三维模型以及二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度的过程中，目标处理系统可以通过虚拟射线源对处于I个位置的J个角度下的假体三维模型进行模拟成像，得到至少一个二维假体图像，依据至少一个二维假体图像和二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度。其中，I、J为正整数。

例如，目标处理系统可以在第二三维坐标系下设置一个虚拟射线源，并将假体三维模型导入第二三维坐标系。进一步地，目标处理系统可以调整假体三维模型在第二三维坐标系下的位置和/或角度，并在调整后得到对应位置和角度下的二维假体图像，由此，得到至少一个二维假体图像。之后，目标处理系统可以将得到的至少一个二维假体图像中的假体特征信息与二维医学图像中的假体特征信息进行比对，直至找到一个假体特征信息与二维医学图像中的假体特征信息相同的二维假体图像，从而依据该二维假体图像匹配的虚拟射线源与假体之间的相对位置和相对角度确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度。其中，第一三维坐标系与第二三维坐标系相同，或者，第一三维坐标系与第二三维坐标系的原点位置不同，坐标轴方向、坐标轴长度单位相同，假体特征信息可以是以下至少之一：假体特征点、假体轮廓线。

其中，依据至少一个二维假体图像和二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度的具体方式与依据至少一个第一二维模拟图像和二维医学图像，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度的具体方式相同，故此处不再赘述。

需要说明的是，通过上述过程，提高了确定的真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度的准确性。

由此可见，本申请所提供的方案达到了结合患者的手术部位在术前的三维医学图像以及手术部位在术后的二维医学图像测量假体角度和位置的目的，从而实现了提高确定的假体位置和角度的准确性的技术效果，进而解决了相关技术确定术后假体位置和角度的准确性低的技术问题。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种术后假体位置和角度的确定装置的实施例，其中，图3是根据本发明实施例的一种可选的术后假体位置和角度的确定装置的示意图，如图3所示，该装置包括：

获取模块301，用于获取手术部位在假体植入手术前的三维医学图像，并获取手术部位在假体植入手术后的二维医学图像，其中，三维医学图像包含手术部位的图像信息，二维医学图像包含手术部位和假体的图像信息；

建立模块302，用于根据三维医学图像中的图像信息建立手术部位的三维模型；

第一确定模块303，用于根据三维模型以及二维医学图像中的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度，其中，位置和角度用于术后评价。

需要说明的是，上述获取模块301、建立模块302以及第一确定模块303对应于上述实施例中的步骤S101至步骤S103，三个模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。

可选的，第一确定模块303还包括：第一确定子模块，用于依据三维模型和二维医学图像中手术部位的图像信息，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度，其中，二维医学图像由真实射线源穿过手术部位和假体形成；第二确定子模块，用于根据假体的规格型号，确定假体三维模型；第三确定子模块，用于依据相对位置、相对角度、假体三维模型以及二维医学图像中假体的图像信息，确定假体相对于手术部位的位置和角度。

可选的，第一确定子模块还包括：处理单元，用于通过虚拟射线源在N个位置的M个角度下对三维模型进行模拟成像，得到至少一个第一二维模拟图像，其中，N、M为正整数；第一确定单元，用于依据至少一个第一二维模拟图像和二维医学图像，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

可选的，第一确定单元还包括：第一识别子单元，用于从二维医学图像中识别骨骼轮廓线，得到第一轮廓线；第二识别子单元，用于对于至少一个第一二维模拟图像中的第一二维模拟图像，从第一二维模拟图像中识别骨骼轮廓线，得到第二轮廓线；判断子单元，用于判断第一轮廓线与第二轮廓线的形状和长度是否相同；第一确定子单元，用于在第一轮廓线与第二轮廓线的形状和长度均相同的情况下，确定第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源，得到目标虚拟射线源；第二确定子单元，用于将目标虚拟射线源与三维模型之间的相对位置和相对角度确定为真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

可选的，术后假体位置和角度的确定装置还包括：调整模块，用于在第一轮廓线与第二轮廓线的形状相同，第一轮廓线与第二轮廓线的长度不同的情况下，保持第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的角度，并对第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整；处理模块，用于通过调整后的虚拟射线源对三维模型进行模拟成像，得到第二二维模拟图像；第二确定模块，用于在第二二维模拟图像中的骨骼轮廓线与第一轮廓线的长度不同的情况下，重复执行对第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整的步骤，直至得到的第二二维模拟图像与第一轮廓线相同，确定真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度。

可选的，第三确定子模块还包括：第二确定单元，用于根据假体三维模型以及二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度；第三确定单元，用于依据真实射线源与手术部位之间的相对位置和相对角度、真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度，确定假体相对于手术部位的位置和角度。

可选的，第二确定单元还包括：处理子单元，用于通过虚拟射线源对处于I个位置的J个角度下的假体三维模型进行模拟成像，得到至少一个二维假体图像，其中，I、J为正整数；第三确定子单元，用于依据至少一个二维假体图像和二维医学图像中假体的图像信息，确定真实射线源与假体之间的相对位置和相对角度。

实施例3

根据本发明实施例的另一方面，还提供了计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述的术后假体位置和角度的确定方法。

实施例4

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，其中，图4是根据本发明实施例的一种可选的电子设备的示意图，如图4所示，电子设备包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现用于运行程序，其中，程序被设置为运行时执行上述的术后假体位置和角度的确定方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种术后假体位置和角度的确定方法，其特征在于，包括：

获取手术部位在假体植入手术前的三维医学图像，并获取所述手术部位在所述假体植入手术后的二维医学图像，其中，所述三维医学图像包含所述手术部位的图像信息，所述二维医学图像包含所述手术部位和假体的图像信息；

根据所述三维医学图像中的图像信息建立所述手术部位的三维模型；

根据所述三维模型以及所述二维医学图像中的图像信息，确定所述假体相对于所述手术部位的位置和角度，其中，所述位置和角度用于术后评价。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述三维模型以及所述二维医学图像中的图像信息，确定所述假体相对于所述手术部位的位置和角度，包括：

依据所述三维模型和所述二维医学图像中手术部位的图像信息，确定真实射线源与所述手术部位之间的相对位置和相对角度，其中，所述二维医学图像由真实射线源穿过所述手术部位和所述假体形成；

根据所述假体的规格型号，确定假体三维模型；

依据所述相对位置、所述相对角度、所述假体三维模型以及所述二维医学图像中假体的图像信息，确定所述假体相对于所述手术部位的位置和角度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，依据所述三维模型和所述二维医学图像中手术部位的图像信息，确定真实射线源与所述手术部位之间的相对位置和相对角度，包括：

通过虚拟射线源在N个位置的M个角度下对所述三维模型进行模拟成像，得到至少一个第一二维模拟图像，其中，N、M为正整数；

依据所述至少一个第一二维模拟图像和所述二维医学图像，确定所述真实射线源与所述手术部位之间的相对位置和相对角度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，依据所述至少一个第一二维模拟图像和所述二维医学图像，确定所述真实射线源与所述手术部位之间的相对位置和相对角度，包括：

从所述二维医学图像中识别骨骼轮廓线，得到第一轮廓线；

对于所述至少一个第一二维模拟图像中的第一二维模拟图像，从所述第一二维模拟图像中识别骨骼轮廓线，得到第二轮廓线；

判断所述第一轮廓线与所述第二轮廓线的形状和长度是否相同；

在所述第一轮廓线与所述第二轮廓线的形状和长度均相同的情况下，确定所述第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源，得到目标虚拟射线源；

将所述目标虚拟射线源与所述三维模型之间的相对位置和相对角度确定为所述真实射线源与所述手术部位之间的相对位置和相对角度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在判断所述第一轮廓线与所述第二轮廓线的形状和长度是否相同之后，所述方法还包括：

在所述第一轮廓线与所述第二轮廓线的形状相同，所述第一轮廓线与所述第二轮廓线的长度不同的情况下，保持所述第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的角度，并对所述第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整；

通过调整后的虚拟射线源对所述三维模型进行模拟成像，得到第二二维模拟图像；

在所述第二二维模拟图像中的骨骼轮廓线与所述第一轮廓线的长度不同的情况下，重复执行对所述第一二维模拟图像匹配的虚拟射线源的位置进行调整的步骤，直至得到的第二二维模拟图像与所述第一轮廓线相同，确定所述真实射线源与所述手术部位之间的相对位置和相对角度。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，依据所述相对位置、所述相对角度、所述假体三维模型以及所述二维医学图像中假体的图像信息，确定所述假体相对于所述手术部位的位置和角度，包括：

根据所述假体三维模型以及所述二维医学图像中假体的图像信息，确定所述真实射线源与所述假体之间的相对位置和相对角度；

依据所述真实射线源与所述手术部位之间的相对位置和相对角度、所述真实射线源与所述假体之间的相对位置和相对角度，确定所述假体相对于所述手术部位的位置和角度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述假体三维模型以及所述二维医学图像中假体的图像信息，确定所述真实射线源与所述假体之间的相对位置和相对角度，包括：

通过虚拟射线源对处于I个位置的J个角度下的假体三维模型进行模拟成像，得到至少一个二维假体图像，其中，I、J为正整数；

依据所述至少一个二维假体图像和所述二维医学图像中假体的图像信息，确定所述真实射线源与所述假体之间的相对位置和相对角度。

8.一种术后假体位置和角度的确定装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取手术部位在假体植入手术前的三维医学图像，并获取所述手术部位在所述假体植入手术后的二维医学图像，其中，所述三维医学图像包含所述手术部位的图像信息，所述二维医学图像包含所述手术部位和假体的图像信息；

建立模块，用于根据所述三维医学图像中的图像信息建立所述手术部位的三维模型；

第一确定模块，用于根据所述三维模型以及所述二维医学图像中的图像信息，确定所述假体相对于所述手术部位的位置和角度，其中，所述位置和角度用于术后评价。

9.一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中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至7任一项中所述的术后假体位置和角度的确定方法。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现用于运行程序，其中，所述程序被设置为运行时执行所述权利要求1至7任一项中所述的术后假体位置和角度的确定方法。