本技术涉及智能医疗领域,具体一种骨折复位路径的规划方法、设备、程序产品及计算机可读存储介质。
背景技术:
1、术中导航技术是在现代医疗手术中应用的一项重要技术,它通过结合术前获得的影像(如ct、mri等)与术中实时的患者解剖位置信息,为外科医生提供精确的三维空间引导,从而提高手术的精准度、安全性和效率。这项技术尤其在神经外科、骨科、胸外科等领域展现出了巨大的价值,比如传统骨折手术依赖于外科医生的经验和二维影像引导(如x光片),这在定位骨折部位、确定植入物位置以及避免周围重要结构损伤方面存在局限性。随着计算机技术、成像技术以及机器人技术的进步,术中导航系统应运而生,为骨科手术提供了更为精确的三维可视化和定位手段。在骨折手术中,术中导航能够帮助医生实时监控手术器械的位置,精确复位骨折端,优化内固定植入,减少手术并发症,缩短康复周期。术前规划是术中导航流程的关键步骤之一,这一阶段通常会利用患者的影像学资料进行三维重建,以创建患者解剖结构的高精度虚拟模型。这个模型不仅能够帮助外科医生在手术前就对手术区域有深入的了解,还能够用于模拟手术路径、评估手术风险、设计个性化的手术方案等,从而优化手术策略并提高手术成功率。然而,骨折三维重建技术在其实现过程中仍面临诸多挑战,比如,将术前的三维重建模型与患者实际解剖结构精确配准是一大挑战。手术过程中的体位变化、组织变形等因素可能导致术前计划与实际情况之间出现偏差。软组织影响:骨折周围的软组织(如肌肉、血管、神经)在二维或三维图像中难以清晰显示,影响手术规划的全面性,尤其是在需要考虑这些结构保护的情况下。
2、特别是对于骨折部位通过术前规划髓内钉安装路径,在规划髓内钉路径时,必须确保路径不会穿过或靠近重要的神经、血管和其他敏感结构,这对于减少手术并发症至关重要。这需要对局部解剖结构有深入了解,并在三维模型上进行精确标注和避让规划。另外还需要对软组织的状态加以考量:软组织状态(如肿胀、炎症、疤痕组织)和手术入路的选择也会影响髓内钉的植入路径。规划时需要综合考虑如何最小化对软组织的损伤,以促进术后恢复。
技术实现思路
1、针对上述问题,本发明提出一种骨折复位路径的规划方法,具体包括:
2、获取患者骨折部位的ct影像;
3、基于所述影像进行骨骼三维重建得到近端三维骨骼和远端三维骨骼;
4、对所述近端三维骨骼和远端三维骨骼进行骨骼复位模拟得到骨折复位规划路径;具体为:当一端三维骨骼静止时,另一端三维骨骼通过调整角度和距离进行复位的复位路径为复位规划路径;或当两端三维骨骼分别通过调整角度和距离后进行复位的复位路径为复位规划路径。
5、进一步,所述复位路径中通过先调整角度再调整距离进行复位;或通过先调整距离再调整角度进行复位;
6、可选地,当骨折为不完全骨折时,通过先调整角度再调整距离进行复位;当骨折为完全骨折时,通过先调整距离再调整角度进行复位;
7、可选地,所述三维重建的部位还包括骨折节段的血管、神经、肌肉、组织;
8、可选地,所述骨折节段包括下列的一种或几种:胫骨骨干节段、股骨骨干节段、腓骨骨干节段、肱骨骨干节段、尺骨骨干节段、桡骨骨干节段;
9、可选地,所述三维重建包括面绘制和\或体绘制;
10、可选地,所述三维重建的方法采用下列的一种或几种:sift、surf、fast、orb、deepmvs、point mvsnet、mvsnet、r-mvsnet。
11、所述方法还包括影像剪裁,所示影像剪裁对三维骨骼的影像进行裁剪去除多余部位得到裁剪后的三维骨骼,对裁剪后的三维骨骼进行骨骼复位模拟;
12、可选地,所述方法还包括影像分割,所述影像分割对三维骨骼的影像进行分割得到分割后的三维骨骼,对所述分割后的三维骨骼进行骨骼复位模拟。
13、本发明的目的在于提供一种规划髓内钉安装路径的方法,包括:所述方法基于上述的骨折复位路径的规划方法得到复位规划路径,基于所述复位规划路径得到三维复位骨骼;再基于所述三维复位骨骼进行髓内钉安装路径的规划,包括开口位置、开口深度、开口方向;
14、可选地,所述髓内钉安装路径的规划步骤为:先获取所述复位骨骼的近端骨与远端骨位置;再连接所述近端骨与远端骨位置生成n条路径,n为大于等于1的自然数。
15、所述方法还包括路径导入,所述路径导入是将规划的安装路径导入导航后进行影像配准得到配准影像,再基于所述配准影像中的安装路径进行髓内钉安装;
16、可选地,所述配准是将患者术中影像与规划路径中的影像进行配准得到配准影像。
17、本发明的目的在于提供一种规划髓内钉安装路径的系统,包括:
18、影像导入模块:用于获取患者骨折部位的ct影像;
19、三维重建模块:用于基于所述影像进行骨骼三维重建得到三维骨骼;
20、骨骼复位模块:用于对所述三维骨骼进行骨骼复位模拟得到复位骨骼;
21、路径规划模块:用于基于所述复位骨骼规划髓内钉安装路径。
22、所述三维重建模块重建的部位还包括骨折节段的血管、神经、肌肉、组织;
23、可选地,所述路径规划模块中路径包括入针点设计、导针的深度与角度设计;
24、可选地,所述骨骼复位模块包括骨骼显示模块,用于显示骨骼列表工具、三维影像模型、操作工具、快捷键图示工具;
25、可选地,所述快捷键图示工具包括:旋转图示、平移图示、周转图示;
26、可选地,所述操作工具包括:旋转操作、平移操作、周转操作;
27、可选地,所述骨骼复位模块包括自动复位模块与手动复位模块;当三维影像中包括健侧骨时,通过自动复位模块或手动复位模块进行复位;当三维影像中不包括健侧骨时,通过手动复位模块进行复位;
28、可选地,所述骨骼复位模块还包括放大模块,通过接受放大指令将分屏界面放大为全屏显示;
29、可选地,所述三维影像模型的显示模式包括x-ray模式、体绘制模式、面绘制模式;
30、可选地,所述系统还包括影像剪裁模块,用于对三维骨骼进行剪裁得到裁剪后的三维骨骼,对裁剪后的三维骨骼进行骨骼复位模拟;
31、可选地,所述影像剪裁模块包括剪裁区域框选模块,用于选择目标区域与非目标区域;
32、可选地,所述剪裁区域框选模块通过接收放置锚点指令放置m个锚点,由m个锚点形成的区域为目标区域,m为大于等于3的自然数;
33、可选地,所述影像剪裁模块还包括位姿标定模块,用于标定位姿;
34、可选地,所述影像剪裁模块还包括自动剪裁模块,用于自动计算目标区域及剪裁;
35、可选地,所述影像剪裁模块还包括重置模块,用于恢复至剪裁前的状态;
36、可选地,所述影像剪裁模块还包括切除模块,通过接受切除指令切除选定部位;
37、可选地,所述影像剪裁模块还包括撤销模块,通过接受撤销指令撤销上一步的操作;
38、可选地,所述撤销连续执行k次,k为小于等于4的自然数;
39、可选地,所述系统还包括影像分割模块,所述影像分割模块对三维骨骼的影像进行分割得到分割后的三维骨骼,对所述分割后的三维骨骼进行骨骼复位模拟;
40、可选地,所述影像分割模块包括选择模块,用于选择要分割的骨骼、分割工具;
41、可选地,所述影像分割模块还包括分割模块,通过接收分割指令进行分割;
42、可选地,所述影像分割模块包括显示模块,用于显示信息,所述信息包括三维影像、骨骼序列工具、分割工具;
43、可选地,所述骨骼序列工具包括添加工具、清除工具、隐藏工具、颜色工具、删除工具;
44、可选地,所述分割工具包括勾画工具、切除工具、孤岛工具、体绘制工具;
45、可选地,所述路径规划模块包括规划显示模块,所述规划显示模块显示三维影像模型、二维影像;
46、可选地,所述路径规划模块通过接受路径添加指令添加两个端点,并连接端点生成路径和路径信息模块;
47、可选地,所述路径规划模块通过接受路径添加指令生成s条路径,s为小于等于10的自然数;
48、可选地,所述路径信息模块包括手术路径添加部位模块、添加路径模块、删除路径模块、颜色路径模块、路径隐藏或显示模块、路径名称模块、路径长度模块、路径直径模块、路径间距离模块;
49、可选地,所述系统还包括手术预览模块,用于预览手术规划路径。
50、可选地,所述系统还包括病例管理模块,用于显示病例;
51、可选地,所述病例管理模块还包括添加病例模块、删除病例模块、查询病例模块、修改病例模块、恢复病例模块;
52、可选地,所述系统还包括影像设备选择模块,用于选择影像设备,所述影像设备包括影增设备、平板设备,当影像设备为影增设备时,跳转至影像矫正模块,当影像设备为平板设备时,跳转至影像标定模块;
53、可选地,所述影像矫正模块用于二维影像的畸形矫正,包括:影像导入模块、编辑模块、下一步模块、工具标定模块、更换影像设备模块、激光定位模块;
54、可选地,所述影像标定模块用于标定影像,包括标定影像导入模块,标定编辑模块、标定下一步模块;
55、可选地,所述系统还包括影像注册模块,用于影像注册,包括位姿采集模块,所述位姿采集模块用于记录术区参考架和影像注册器的相对位姿信息;
56、可选地,所述影像注册模块还包括影像注册器识别状态模块,所述影像注册器识别状态模块用于显示影像注册器的状态,当显示绿色时,表示影像注册器识别正常,当显示红色时,表示影像注册器识别异常;
57、可选地,所述影像注册模块还包括参考架识别模块,用于显示参考架种类名称及其当前识别状态,其中,当参考架的识别状态为绿色时,表示参考架识别正常,当参考架的识别状态为红色时,表示参考架识别异常;
58、可选地,所述位姿采集模块采集信息前先进行影像注册器识别模块与参考架识别模块模式确认,当确认识别正常时进行位姿采集;
59、可选地,所述影像注册模块还包括注册影像导入模块、注册影像删除模块;
60、可选地,所述影像注册模块还包括影像注册编辑模块,用于添加、修改、删除影像注册器的识别点;
61、可选地,所述系统还包括影像验证模块,用于验证影像精度;
62、可选地,所述系统还包括二三维配准模块,用于影像配准;包括配准显示模块,所述配准显示模块包括普通模式、融合模式、纵向二分模式;
63、可选地,所述二三维配准模块还包括功能模块,所述功能模块包括重置位置功能模块、第一分屏显示近端功能模块、第一分屏显示远端功能模块、透明度功能模块、影像融合功能模块;
64、可选地,所述二三维配准模块还包括配准模块,通过调整二维影像与三维影像的位置得到配准影像;
65、可选地,所述系统还包括工具标定模块,用于标定工具;
66、可选地,所述工具包括套筒、髓内钉;
67、可选地,所述系统还包括路径引导模块,用于基于所述路径引导模块中的路径进行骨骼开口、植入髓内钉;
68、可选地,所述路径引导模块包括路径列表模块,用于显示规划路径的信息;
69、可选地,所述路径列表模块中包括自动选择路径模块,用于自动切换引导路径;
70、可选地,所述路径引导模块还包括导航工具模块,用于显示导航信息;
71、可选地,所述导航工具模块包括导航工具透明度模块、延长线模块;
72、可选地,所述路径引导模块还包括模型透明度模块,用于设置三维模型的透明度;
73、可选地,所述路径引导模块还包括路径引导提示信息模块,用于显示路径距离、目标距离、角度。
74、本发明的目的在于提供一种计算机程序产品,包括计算机程序/指令,所述计算机程序/指令被处理器执行实现上述的骨折复位路径的规划方法或执行实现上述的规划髓内钉安装路径的方法。
75、本发明的目的在于提供一种计算机设备,包括存储器、处理器及储存在存储器上的计算机程序包括:
76、所述处理器执行所述计算机程序实现上述的骨折复位路径的规划方法或执行实现上述的规划髓内钉安装路径的方法。
77、本发明的目的在于提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序/指令,该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述的骨折复位路径的规划方法或执行实现上述的规划髓内钉安装路径的方法。
78、本发明的优势:
79、1.针对骨折周围软组织在手术中的重要性,在进行三维重建时不仅仅是重构骨折部位的骨骼部分,同时充分考量软组织的状态,将骨折周边的肌肉、神经、血管等组织一同进行三维重建,使得术前规划的环境最大化还原患者的骨折情况,进而避免发生手术损伤,降低术中风险,提高手术效率,促进患者术后恢复。
80、2.基于术前规划的路径进行术中导航,将术前规划影像与术中采集的患者原始影像进行影像配准,其中利用参考架、注册器、坐标测量器、光学追踪器进行目标检测,并根据空间坐标转换得到患者与带有规划路径的配准影像的关系,能够通过导航系统实时查看引导路径,有助于提高髓内钉手术的准确率和效率。
1.一种骨折复位路径的规划方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的骨折复位路径的规划方法,其特征在于,所述复位路径中通过先调整角度再调整距离进行复位;或通过先调整距离再调整角度进行复位;
3.根据权利要求1所述的骨折复位路径的规划方法,其特征在于,所述方法还包括影像剪裁,所示影像剪裁对三维骨骼的影像进行裁剪去除多余部位得到裁剪后的三维骨骼,对裁剪后的三维骨骼进行骨骼复位模拟;
4.一种规划髓内钉安装路径的方法,其特征在于,包括:
5.根据权利要求4所述的规划髓内钉安装路径的方法,其特征在于,所述方法还包括路径导入,所述路径导入是将规划的安装路径导入导航后进行影像配准得到配准影像,再基于所述配准影像中的安装路径进行髓内钉安装;
6.一种规划髓内钉安装路径的系统,其特征在于,包括:
7.根据权利要求6所述的规划髓内钉安装路径的系统,其特征在于,所述三维重建模块重建的部位还包括骨折节段的血管、神经、肌肉、组织;
8.一种计算机程序产品,包括计算机程序/指令,其特征在于,所述计算机程序/指令被处理器执行实现权利要求1-3任意一项所述的骨折复位路径的规划方法或执行实现权利要求4-5任意一项所述的规划髓内钉安装路径的方法。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及储存在存储器上的计算机程序,其特征在于,包括:
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序/指令,其特征在于,该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-3任意一项所述的骨折复位路径的规划方法或执行实现权利要求4-5任意一项所述的规划髓内钉安装路径的方法。