本發(fā)明涉及數(shù)字化分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及的是一種髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ环椒跋到y(tǒng)。

背景技術(shù)：

微創(chuàng)治療髖臼骨折特別是髖臼前柱骨折具有明顯優(yōu)勢，如經(jīng)皮螺釘固定具有縮小手術(shù)切口、減少術(shù)中出血以及降低切口相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率等優(yōu)點(diǎn)。但是，骨盆內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，解讀透視圖像以及螺釘置入頗富挑戰(zhàn)性，要想使骨折完全復(fù)位以及安全準(zhǔn)確的置入螺釘，必須熟悉不同方位透視圖像。二維透視圖像是骨科醫(yī)生置入螺釘?shù)幕据o助方法，但是無法通過二維透視圖像實(shí)現(xiàn)術(shù)中顯示前柱真實(shí)通道，或通過患者的個(gè)體化影像信息在術(shù)前規(guī)劃螺釘置入的最優(yōu)釘?shù)?。逆行拉力螺釘固定由于在同?cè)的恥骨結(jié)節(jié)處進(jìn)釘，位置表淺，相對容易；順行螺釘進(jìn)釘點(diǎn)位于髖臼上方、臀中肌附著處，且周圍結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此對螺釘置入的準(zhǔn)確性要求較高，二維透視圖像輔助置入螺釘?shù)姆绞絼t更有難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ环椒跋到y(tǒng)，通過三維數(shù)字化分析確定釘?shù)?，?shí)現(xiàn)方式簡單，減少輻射傷害。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ环椒ǎㄒ韵虏襟E：

S1：接收至少包含髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的髖臼CT掃描數(shù)據(jù)；

S2：根據(jù)所述髖臼CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行髖臼的三維重建，得到三維髖臼；

S3：透明化顯示三維髖臼，形成透明三維髖臼；

S4：以三維髖臼處于人體站立時(shí)的姿態(tài)為準(zhǔn)，將三維髖臼繞豎直方向旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行投影方向垂直于豎直方向的投影，旋轉(zhuǎn)至髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面最大程度地重合，確定重合部分的位置，從而定位螺釘固定通道。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟S4中，根據(jù)初始面中髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的其中一水平段的原長度L_O和旋轉(zhuǎn)面時(shí)的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)該一水平段的斜透視長度L，確定從初始面到旋轉(zhuǎn)面的旋轉(zhuǎn)角度，所述旋轉(zhuǎn)面為旋轉(zhuǎn)至髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面最大程度地重合的面，所述旋轉(zhuǎn)角度α的計(jì)算公式如下：

α＝arcsin(L/L_O)×(180/π)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，輸出初始面、圍繞旋轉(zhuǎn)的軸線及旋轉(zhuǎn)角度，并輸入到透視系統(tǒng)的控制器中，用以控制透視系統(tǒng)的透視部分的旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括：

S5：以一定間距對三維髖臼進(jìn)行矢狀位多層剖分，獲得三維髖臼從一側(cè)至另一側(cè)的多層剖分面；

S6：確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，根據(jù)全部幾何邊界優(yōu)化定位螺釘固定通道。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟S6包括：

S61：確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，提取各幾何邊界上的相關(guān)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)；

S62：根據(jù)各幾何邊界的圖像坐標(biāo)擬合出相應(yīng)幾何邊界的最大內(nèi)切圓，計(jì)算獲得各最大內(nèi)切圓的圓心坐標(biāo)；

S63：利用最小二乘法根據(jù)全部圓心坐標(biāo)擬合出一條距離各圓心點(diǎn)最近的空間直線段，將所述空間直線段作為螺釘固定通道中軸線，用于優(yōu)化定位螺釘固定通道。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟S63之后還包括S64，根據(jù)所述空間直線段確定螺釘固定通道的深度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界后，在透明三維髖臼中，對至少最外兩側(cè)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界進(jìn)行標(biāo)記；

以透明三維髖臼的正面為初始面，將三維髖臼繞豎直方向旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行相對顯示界面的正投影，旋轉(zhuǎn)至各幾何邊界的投影面最大程度地重合，確定重合部分的位置，從而定位螺釘固定通道。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，確定重合部分的位置后，在重合部分的投影面上作出長短軸，獲得長短軸連接交點(diǎn)，作為螺釘固定通道的螺釘置入點(diǎn)位置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)確定的螺釘固定通道，在三維盆骨上模擬置入螺釘，按照螺釘固定通道將螺釘置入到三維髖臼中，輸出模擬結(jié)果。

本發(fā)明還提供一種髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ幌到y(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)接收模塊，用以接收至少包含髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的髖臼CT掃描數(shù)據(jù)；

三維重建模塊，用以根據(jù)所述髖臼CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行髖臼的三維重建，得到三維髖臼；

透明化處理模塊，用以透明化顯示三維髖臼，形成透明三維髖臼；

重合調(diào)整模塊，用以：以三維髖臼處于人體站立時(shí)的姿態(tài)為準(zhǔn)，將三維髖臼繞豎直方向旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行投影方向垂直于豎直方向的投影，旋轉(zhuǎn)至髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面最大程度地重合，確定重合部分的位置，從而定位螺釘固定通道。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括：

數(shù)據(jù)輸出模塊，用以輸出初始面、圍繞旋轉(zhuǎn)的軸線及旋轉(zhuǎn)角度，并輸入到透視系統(tǒng)的控制器中，用以控制透視系統(tǒng)的透視部分的旋轉(zhuǎn)；

其中，所述重合調(diào)整模塊還用以根據(jù)初始面中髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的其中一水平段的原長度L_O和旋轉(zhuǎn)面時(shí)的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的該一水平段的斜透視長度L，確定從初始面到旋轉(zhuǎn)面的旋轉(zhuǎn)角度，所述旋轉(zhuǎn)面為旋轉(zhuǎn)至髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面最大程度地重合的面，所述旋轉(zhuǎn)角度α的計(jì)算公式如下：

α＝arcsin(L/L_O)×(180/π)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括：

矢狀位剖分模塊，用以：以一定間距對三維髖臼進(jìn)行矢狀位多層剖分，獲得三維髖臼從一側(cè)至另一側(cè)的多層剖分面；

通道優(yōu)化模塊，用以確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，根據(jù)全部幾何邊界優(yōu)化定位螺釘固定通道。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述通道優(yōu)化模塊包括：

幾何邊界確定模塊，用以確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，提取各幾何邊界上的相關(guān)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)；

圓心坐標(biāo)確定模塊，用以根據(jù)各幾何邊界的圖像坐標(biāo)擬合出相應(yīng)幾何邊界的最大內(nèi)切圓，計(jì)算獲得各最大內(nèi)切圓的圓心坐標(biāo)；

擬合模塊，用以利用最小二乘法根據(jù)全部圓心坐標(biāo)擬合出一條距離各圓心點(diǎn)最近的空間直線段，將所述空間直線段作為螺釘固定通道中軸線，用于優(yōu)化定位螺釘固定通道。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：采用數(shù)字化分析方法，首先接收到髖臼CT掃描數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)能夠用來還原掃描對象的髖臼，并且髖臼中包含了髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)，接著將髖臼CT掃描數(shù)據(jù)用三維重建方式進(jìn)行三維重建，得到一個(gè)三維髖臼，該三維髖臼可以以圖像或數(shù)據(jù)的形式存在，接著將三維髖臼進(jìn)行透明化處理，呈現(xiàn)為圖像，將透明三維髖臼擺正后旋轉(zhuǎn)尋找髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的重影區(qū)，作為螺釘固定通道，實(shí)現(xiàn)定位。本發(fā)明可以快速定位螺釘固定通道，操作方式簡單，精度高，減少輻射危害。當(dāng)確定螺釘固定通道的數(shù)據(jù)用于醫(yī)療器械中指導(dǎo)動(dòng)作時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位螺釘固定通道，使得手術(shù)變得簡單。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ环椒ǖ牧鞒淌疽鈭D；

圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ环椒ǖ牧鞒淌疽鈭D；

圖3是圖2的步驟S6進(jìn)一步的流程示意圖；

圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的三維重建的示意圖；

圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ缓蟮氖疽鈭D；

圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的髖臼前柱順行螺釘置入后的示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)X線透視設(shè)備透視顯示釘?shù)赖耐刚瘴恢玫氖疽鈭D。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。

本發(fā)明中，用于獲得髖臼CT掃描數(shù)據(jù)的掃描對象可以是骨骼發(fā)育健全，且無腫瘤、無嚴(yán)重骨性畸形的人體髖臼，至少在髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)內(nèi)還具有置入螺釘?shù)尼數(shù)腊踩珔^(qū)。釘?shù)腊踩珔^(qū)是指髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的中能夠用來容置螺釘且不會(huì)造成傷害的區(qū)域。

參看圖1，本實(shí)施例的髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ环椒?，包括以下步驟：

S1：接收至少包含髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的髖臼CT掃描數(shù)據(jù)；

S2：根據(jù)所述髖臼CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行髖臼的三維重建，得到三維髖臼；

S3：透明化顯示三維髖臼，形成透明三維髖臼；

S4：以三維髖臼處于人體站立時(shí)的姿態(tài)為準(zhǔn)，將三維髖臼繞豎直方向旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行投影方向垂直于豎直方向的投影，旋轉(zhuǎn)至髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面最大程度地重合，確定重合部分的位置，從而定位螺釘固定通道。

下面對結(jié)合圖1對髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ环椒ㄟM(jìn)行具體的描述，但不作為限制。

在步驟S1中，接收髖臼CT(電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù))掃描數(shù)據(jù)，該髖臼至少包含髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)。每一份髖臼CT掃描數(shù)據(jù)為關(guān)于一髖臼掃描對象所獲得的掃描數(shù)據(jù)，能夠用來三維重現(xiàn)髖臼，后期針對該份髖臼CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化分析處理。

在一個(gè)實(shí)施例中，可以在人體腹部部位連續(xù)螺旋CT掃描，掃描設(shè)備的電壓為120kV。將掃描獲得的原數(shù)據(jù)以.dicom格式，導(dǎo)入Simpleware 6.0軟件或者M(jìn)aterialise Mimics Innovation Suite 16.0軟件(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)中心提供)，作為髖臼CT掃描數(shù)據(jù)接收，當(dāng)然還可以通過其他方式獲得髖臼CT掃描數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的X線片僅能提供二維平面信息，對認(rèn)識(shí)三維空間位置意義有限，二維CT可從軸面觀察形態(tài)變化，但不能提供立體結(jié)構(gòu)，有一定局限性。而螺旋CT可對掃描的二維圖像進(jìn)一步處理，通過其擁有的表面遮蓋法和多平面重建技術(shù)對觀察對象進(jìn)行立體重建和在不同角度對立體重建后的圖像進(jìn)行觀察，以及從軸面、冠狀面和矢狀面全方位、多角度進(jìn)行觀察，彌補(bǔ)二維CT觀察的局限性，滿足觀察空間位置的要求，對于術(shù)者在術(shù)前全面認(rèn)識(shí)髖臼的形態(tài)結(jié)構(gòu)，制定科學(xué)合理的術(shù)中髖臼重建具有重要意義。

在步驟S2中，根據(jù)接收的髖臼CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行髖臼的三維重建，得到三維髖臼。三維重建的方式可以采用現(xiàn)有的三維重建方式實(shí)現(xiàn)。例如在步驟S1中，數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Simpleware 6.0軟件中后，通過Simpleware 6.0軟件進(jìn)行三維重建髖臼，三維髖臼以.stl文件格式存儲(chǔ)。

在步驟S3中，透明化顯示三維髖臼，形成透明三維髖臼?？梢圆捎矛F(xiàn)有的醫(yī)學(xué)圖象三維透明可視化處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)透明化顯示三維髖臼。透明性是三維可視化的最高要求，該技術(shù)最先進(jìn)的算法是三維體素渲染(3DVR)算法，其主要技術(shù)為：體素的數(shù)據(jù)管理、參數(shù)渲染、和圖像顯示。

在步驟S4中，三維髖臼呈現(xiàn)為圖像，以三維髖臼處于人體站立時(shí)的姿態(tài)為準(zhǔn)，設(shè)置三維髖臼的姿態(tài)，也就是說，人體站立的方向?yàn)樨Q直方向，三維髖臼在該豎直方向上以相同于位于人體內(nèi)時(shí)的姿態(tài)呈現(xiàn)。選擇一個(gè)面作為初始面，例如可以選擇三維髖臼的正面作為初始面，將三維髖臼繞豎直方向旋轉(zhuǎn)，具體的旋轉(zhuǎn)軸線不作為限制，當(dāng)然可以選取三維髖臼中的一個(gè)點(diǎn)所處于的豎直方向線為旋轉(zhuǎn)軸線。在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行投影方向垂直于豎直方向的投影，例如當(dāng)三維髖臼正放于顯示界面時(shí)投影為正投影。投影是在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行的，由于髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面與其他部位的投影面深淺不一，因而在旋轉(zhuǎn)過程中，可以顯示釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面慢慢變化。當(dāng)旋轉(zhuǎn)至兩側(cè)髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面最大程度地重合，說明兩者重疊的釘?shù)腊踩珔^(qū)面積最大，能夠保障螺釘最安全地置入，確定該重合部分的位置，從而定位螺釘固定通道。

在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟S4中還包括旋轉(zhuǎn)角度的確定步驟，參看圖4，三維骨盤從初始面旋轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)面之后，根據(jù)初始面中髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的其中一水平段的原長度L_O和旋轉(zhuǎn)面時(shí)的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的該一水平段的斜透視長度L，確定從初始面到旋轉(zhuǎn)面的旋轉(zhuǎn)角度，旋轉(zhuǎn)面為旋轉(zhuǎn)至髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影最大程度地重合的面。具體的，原長度L_O可以為初始面中髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)最外端的連線長度，斜透度L可以為旋轉(zhuǎn)面中髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)最外端的連線長度。旋轉(zhuǎn)角度α的計(jì)算公式如下：

α＝arcsin(L/L_O)×(180/π)。

確定關(guān)聯(lián)初始面、旋轉(zhuǎn)軸線、旋轉(zhuǎn)角度這些數(shù)據(jù)之后，可以用來控制自動(dòng)化醫(yī)療器械的動(dòng)作，從而可以針對該髖臼CT掃描數(shù)據(jù)來源的人體進(jìn)行螺釘固定通道的自動(dòng)化定位，簡化手術(shù)。人體在盆骨掃描到最后螺釘固定通道的自動(dòng)化定位的過程中，相對姿態(tài)不發(fā)生變化。

可選的，輸出初始面、圍繞旋轉(zhuǎn)的軸線及旋轉(zhuǎn)角度，并將這些數(shù)據(jù)輸入到透視系統(tǒng)的控制器中，這些數(shù)據(jù)用來控制透視系統(tǒng)的透視部分的旋轉(zhuǎn)。從而實(shí)現(xiàn)了透視系統(tǒng)的自動(dòng)化旋轉(zhuǎn)及定位螺釘固定通道，當(dāng)然這些數(shù)據(jù)的使用不限于透視部分的旋轉(zhuǎn)，例如還可以用于控制持釘部分的旋轉(zhuǎn)進(jìn)釘。實(shí)現(xiàn)術(shù)中顯示前柱真實(shí)通道，及通過患者的個(gè)體化影像信息在術(shù)前確定螺釘置入的最優(yōu)釘?shù)?，再?shí)施手術(shù)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位釘?shù)馈?/p>

較佳的，參看圖2，髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ环椒ㄟ€可以包括：

S5：以一定間距對三維髖臼進(jìn)行矢狀位多層剖分，獲得三維髖臼從一側(cè)至另一側(cè)的多層剖分面；

S6：確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，根據(jù)全部幾何邊界優(yōu)化定位螺釘固定通道。

具體來說，步驟S4完成定位的螺釘固定通道包含了一個(gè)相對較大的釘?shù)腊踩珔^(qū)域，因而可以對此進(jìn)行優(yōu)化。

在步驟S5中，參看圖4，以一定間距對三維髖臼進(jìn)行矢狀位多層剖分，獲得三維髖臼從一側(cè)至另一側(cè)的多層剖分面，更具體可以是僅對髖臼進(jìn)行矢狀位多層剖分。矢狀面是將人體平分為左右對稱的兩半的平面、及與該平面平行的平面，關(guān)于矢狀位多層剖分，是指對三維髖臼沿多個(gè)矢狀面進(jìn)行剖分?？蛇x的，將以.stl文件格式存儲(chǔ)的三維髖臼導(dǎo)入Imageware 12.0軟件，以1.0mm為間距對髖臼進(jìn)行矢狀位多層剖分。

在步驟S6中，確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，參看圖5，即為幾何邊界的投影(髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)該角度的投影可以根據(jù)前述的步驟S1至S4獲得，但是在本實(shí)施例中是對前述步驟的優(yōu)化，因而可以無需投影，而通過剖分獲得幾何邊界)，在獲得了幾何邊界之后便可確定螺釘置入時(shí)具體的限制范圍，根據(jù)全部幾何邊界優(yōu)化定位螺釘固定通道。

進(jìn)一步的，參看圖3，步驟S6包括：

S61：確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，提取各幾何邊界上的相關(guān)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)；

S62：根據(jù)各幾何邊界的圖像坐標(biāo)擬合出相應(yīng)幾何邊界的最大內(nèi)切圓，計(jì)算獲得各最大內(nèi)切圓的圓心坐標(biāo)；

S63：利用最小二乘法根據(jù)全部圓心坐標(biāo)擬合出一條距離各圓心點(diǎn)最近的空間直線段，將所述空間直線段作為螺釘固定通道中軸線，用于優(yōu)化定位螺釘固定通道。

具體來說，在步驟S61中，確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，提取各幾何邊界上的相關(guān)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)。三維髖臼處于三維坐標(biāo)系中，幾何邊界根據(jù)三維坐標(biāo)系中的位置而得相關(guān)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，由于幾何邊界上具有無限個(gè)點(diǎn)，因而可以選取多個(gè)能夠還原該幾何邊界的相關(guān)點(diǎn)即可。

在步驟S62中，根據(jù)各幾何邊界的圖像坐標(biāo)擬合出相應(yīng)幾何邊界的最大內(nèi)切圓，獲得各幾何邊界的最大內(nèi)切圓后，計(jì)算獲得各最大內(nèi)切圓的圓心坐標(biāo)。確定的圓心坐標(biāo)，用來擬合生成最優(yōu)的螺釘固定通道。

在S63中，利用最小二乘法根據(jù)全部圓心坐標(biāo)擬合出一條距離各圓心點(diǎn)最近的空間直線段，將空間直線段作為螺釘固定通道中軸線，將該中軸線用于優(yōu)化定位螺釘固定通道。

可選的，在步驟S63之后還包括S64，在確定空間直線段后便可確定釘?shù)赖纳疃?，因而根?jù)空間直線段確定螺釘固定通道的深度。深度數(shù)據(jù)同樣可以輸出到相應(yīng)自動(dòng)化醫(yī)療器械中進(jìn)行螺釘置入的控制。

在一個(gè)實(shí)施例中，確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界后，在透明三維髖臼中，對至少最外兩側(cè)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界進(jìn)行標(biāo)記；以透明三維髖臼的正面為初始面，將三維髖臼繞豎直方向旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行相對顯示界面的正投影，旋轉(zhuǎn)至各幾何邊界的投影最大程度地重合，確定重合部分的位置，從而定位螺釘固定通道。

確定重合部分的位置后，在重合部分的投影面上作出長短軸，獲得長短軸連接交點(diǎn)，作為螺釘固定通道的螺釘置入點(diǎn)位置。在優(yōu)化的實(shí)施例中，在確定的最大內(nèi)切圓上進(jìn)行長短軸的連接(當(dāng)然長短軸相等)，最后獲得的長短軸連接交點(diǎn)即可作為螺釘固定通道的螺釘置入點(diǎn)位置。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)確定的螺釘固定通道，在三維盆骨上模擬置入螺釘，按照螺釘固定通道將螺釘置入到三維盆骨中，輸出模擬結(jié)果。通過虛擬置入螺釘至三維髖臼的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)中以固定，可以校驗(yàn)該螺釘固定通道的定位是否正確，以防在自動(dòng)化操作過程中出現(xiàn)差錯(cuò)。參看圖6，示出三維髖臼虛擬置入拉力螺釘。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例確認(rèn)釘?shù)赖奈恢谩⒆畲笾睆胶蜕疃戎?，可以進(jìn)一步進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，形成一髖臼前柱順行螺釘固定個(gè)性化導(dǎo)航模版，用來實(shí)現(xiàn)釘?shù)赖目焖俣ㄎ?。參看圖7，示出了可供手術(shù)實(shí)施中，“C”型臂X線透視設(shè)備透視顯示釘?shù)赖耐刚瘴恢谩?/p>

本發(fā)明還提供一種髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ幌到y(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)接收模塊，用以接收至少包含髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的髖臼CT掃描數(shù)據(jù)；

三維重建模塊，用以根據(jù)所述髖臼CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行髖臼的三維重建，得到三維髖臼；

透明化處理模塊，用以透明化顯示三維髖臼，形成透明三維髖臼；

重合調(diào)整模塊，用以：以三維髖臼處于人體站立時(shí)的姿態(tài)為準(zhǔn)，將三維髖臼繞豎直方向旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行投影方向垂直于豎直方向的投影，旋轉(zhuǎn)至髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面最大程度地重合，確定重合部分的位置，從而定位螺釘固定通道。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括：

數(shù)據(jù)輸出模塊，用以輸出初始面、圍繞旋轉(zhuǎn)的軸線及旋轉(zhuǎn)角度，并輸入到透視系統(tǒng)的控制器中，用以控制透視系統(tǒng)的透視部分的旋轉(zhuǎn)；

其中，所述重合調(diào)整模塊還用以根據(jù)初始面中髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的其中一水平段的原長度L_O和旋轉(zhuǎn)面時(shí)的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的該一水平段的斜透視長度L，確定從初始面到旋轉(zhuǎn)面的旋轉(zhuǎn)角度，所述旋轉(zhuǎn)面為旋轉(zhuǎn)至髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)的釘?shù)腊踩珔^(qū)的投影面最大程度地重合的面，所述旋轉(zhuǎn)角度α的計(jì)算公式如下：

α＝arcsin(L/L_O)×(180/π)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括：

矢狀位剖分模塊，用以：以一定間距對三維髖臼進(jìn)行矢狀位多層剖分，獲得三維髖臼從一側(cè)至另一側(cè)的多層剖分面；

通道優(yōu)化模塊，用以確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，根據(jù)全部幾何邊界優(yōu)化定位螺釘固定通道。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述通道優(yōu)化模塊包括：

幾何邊界確定模塊，用以確定每一層剖分面上的髖臼前柱骨結(jié)構(gòu)釘?shù)腊踩珔^(qū)的幾何邊界，提取各幾何邊界上的相關(guān)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)；

圓心坐標(biāo)確定模塊，用以根據(jù)各幾何邊界的圖像坐標(biāo)擬合出相應(yīng)幾何邊界的最大內(nèi)切圓，計(jì)算獲得各最大內(nèi)切圓的圓心坐標(biāo)；

擬合模塊，用以利用最小二乘法根據(jù)全部圓心坐標(biāo)擬合出一條距離各圓心點(diǎn)最近的空間直線段，將所述空間直線段作為螺釘固定通道中軸線，用于優(yōu)化定位螺釘固定通道。

本發(fā)明關(guān)于髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ幌到y(tǒng)的具體內(nèi)容可以參看前述的髖臼前柱順行螺釘?shù)尼數(shù)蓝ㄎ环椒ǖ脑敿?xì)描述，相同之處在此不再贅述。

本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。