假体翻修的配准方法及装置、存储介质和处理器与流程

1.本技术涉及医疗技术领域，具体而言，涉及一种假体翻修的配准方法、配准装置、计算机可读存储介质和处理器。


背景技术：

2.虽然现在人工关节置换术已经非常成熟，但由于假体松动（有菌性/无菌性）、假体周围骨折、假体脱位等诸多原因，在实施初次关节置换术后，仍有较大一部分患者需要进行翻修手术。
3.由于翻修手术的原因繁多，且病情复杂，执行关节翻修手术需要极高的手术技术以及丰富的手术经验。即使这样，翻修手术的满意率仍比较低。缺损部位的合理填充是关节翻修手术中的重要步骤。随着3d打印技术的发展，各种形状的补块开始发挥重要作用，病人个性化假体也开始出现，翻修手术也取得了一定进展。但是，如何将补块或假体精准地安放仍是翻修手术中始终没有解决的问题。即使是个性化定制的假体，仍然会有很大概率出现放不进去、放错位置的情况。
4.目前，使用手术导航系统对骨科翻修手术的工具、假体等进行导航，能够指导医生进行手术操作。在使用手术导航进行上述手术操作的过程中，一个重要步骤是将骨骼的数字三维模型与实际骨骼匹配到一起，即通过定位设备获得实际骨骼的位姿，并建立一系列变换，使其数字三维模型的位姿可以通过这些变换用实际骨骼的位姿表达，这个过程称为配准，实际效果相当于将数字三维模型与实际骨骼对齐。配准对手术的精度有较大影响。
5.常规的配准流程包括：低精度配准、高精度配准和配准确认。低精度配准也称为点配准，一般通过选取数字三维模型和实际骨骼上相匹配的骨性标记点来实现。高精度配准也称为面配准，实际是由定位系统连续采集多个实际骨骼表面点的位置，并自动地计算与其匹配的数字三维模型上点的位置，通过微调数字三维模型与实际骨骼实现对齐。进行高精度配准时，一般需要在实际骨骼表面采集大量的点，这使得计算量大。


技术实现要素：

6.本技术的主要目的在于提供一种假体翻修的配准方法、配准装置、计算机可读存储介质和处理器，以解决相关技术中的进行高精度配准时计算量大的问题。
7.根据本发明的一个方面，提供了一种假体翻修的配准方法，包括：将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果；将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准；其中，三维模型包括假体翻修前根据患者的影像数据得到的骨骼模型和假体模型。
8.进一步地，根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况的步骤包括：根据第一次配准结果得到位于三维模型上的第一点组以及位于已植入假体和患
者骨骼上的第二点组之间的第一位置误差；根据第二次配准结果得到位于三维模型上的第三点组之间与位于患者骨骼上的第四点组之间的第二位置误差；将第一位置误差、第二位置误差和误差阈值进行比较。
9.进一步地，在根据已植入假体的松动情况进行第三次配准的步骤中：当第一位置误差和第二位置误差均大于误差阈值且第一位置误差小于等于第二位置误差时，通过已植入假体进行配准；当第一位置误差和第二位置误差均大于误差阈值且第一位置误差大于第二位置误差时，通过患者骨骼进行配准；当第一位置误差大于误差阈值且第二位置误差小于等于误差阈值时，通过患者骨骼进行配准；当第二位置误差大于误差阈值且第一位置误差小于等于误差阈值时，通过已植入假体进行配准；当第一位置误差和第二位置误差均小于等于误差阈值时，通过已植入假体进行配准。
10.进一步地，将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果的步骤包括：在假体模型上选取多个第一提示点，并在已植入假体上选取与多个第一提示点一一对应的多个第一选取点，通过多个第一提示点和多个第一选取点进行第一次配准；将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果的步骤包括：在骨骼模型上选取多个第二提示点，并在患者骨骼上选取与多个第二提示点一一对应的多个第二选取点，通过多个第二提示点和多个第二选取点进行第二次配准。
11.进一步地，在根据第一次配准结果得到位于三维模型上的第一点组以及位于已植入假体和患者骨骼上的第二点组之间的第一位置误差的步骤中：第一点组包括多个第一提示点和位于骨骼模型上的多个第一对应点，第二点组包括多个第一选取点和位于患者骨骼上的多个第三选取点，多个第一对应点与多个第三选取点一一对应，第一位置误差为第一点组与第二点组之间的均方根误差。
12.进一步地，在根据第二次配准结果得到位于三维模型上的第三点组之间与位于患者骨骼上的第四点组之间的第二位置误差的步骤中：第三点组包括多个第二提示点和位于骨骼模型的多个第二对应点，第四点组包括多个第二选取点和位于患者骨骼上的多个第四选取点，多个第二对应点与多个第四选取点一一对应，第二位置误差为第三点组和第四点组之间的均方根误差。
13.进一步地，在根据第一次配准结果得到位于三维模型上的第一点组以及位于已植入假体和患者骨骼上的第二点组之间的第一位置误差的步骤中：多个第三选取点位于患者骨骼上未受植入影响的区域内；在根据第二次配准结果得到位于三维模型上的第三点组之间与位于患者骨骼上的第四点组之间的第二位置误差的步骤中：多个第二提示点和多个第二对应点位均位于骨骼模型上未受植入影响的区域内。
14.进一步地，在通过已植入假体进行配准的步骤中：选择已植入假体上的特征点和/或非特征点进行配准。
15.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种假体翻修的配准装置，包括：第一配准单元，用于将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果；第二配准单元，用于将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；判断单元，用于根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；第三配准单元，用于根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准；其中，三维模型包括假体翻修前根据患者的影像数据得到的骨
骼模型和假体模型。
16.根据本发明的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述的配准方法。
17.根据本发明的另一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的配准方法。
18.根据本发明的另一方面，还提供了一种配准系统，包括假体翻修的配准装置，假体翻修的配准装置用于执行上述的配准方法。
19.应用本发明的技术方案，首先将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果并将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；然后，根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；最后，根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准。该方法分别通过已植入假体和患者骨骼与三维模型进行第一次配准和第二次配准，然后根据两次低精度配准结果确定已植入假体与患者骨骼之间的松动情况，并基于上述的松动情况判断是否可以通过已植入假体进行第三次配准，当可以通过已植入假体进行第三次配准时，则优先选用已植入假体进行后续的精配准，由于假体的结构较患者骨骼的构造更为简单且假体上有较多的特征点，通过已植入假体进行精配准所需要选取的点的数量相较于使用患者骨骼进行精配准所需要选取的点的数量更少，进而计算量也就更小。因此，本技术的技术方案能够有效地解决相关技术中的进行高精度配准时计算量大的问题。
附图说明
20.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本技术的实施例的一种假体翻修的配准方法的流程示意图；图2示出了根据本技术的实施例的一种假体翻修的配准装置的结构示意图；图3示出了根据本技术的实施例的一种假体翻修的配准方法的流程示意图；图4示出了根据本技术的实施例的一种假体翻修的配准方法应用于盆骨侧骨骼的选点示意图；图5示出了根据本技术的实施例的一种假体翻修的配准方法应用于股骨侧骨骼的选点示意图。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
23.需要说明的是，本技术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，以便这里描述的本技术的实施例。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。
24.应该理解的是，当元件（诸如层、膜、区域、或衬底）描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
25.根据本技术的实施例，提供了一种假体翻修的配准方法。
26.图1是根据本技术实施例的假体翻修的配准方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤s101，将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果；步骤s102，将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；步骤s103，根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；步骤s104，根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准。
27.其中，三维模型包括假体翻修前根据患者的影像数据得到的骨骼模型和假体模型。
28.在上述方法中，首先将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果并将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；然后，根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；最后，根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准。该方法分别通过已植入假体和患者骨骼与三维模型进行第一次配准和第二次配准（在本实施例中，第一次配准和第二次配准均为低精度配准），然后根据两次低精度配准结果确定已植入假体与患者骨骼之间的松动情况，并基于上述的松动情况判断是否可以通过已植入假体进行第三次配准（在本实施例中，第三次配准为精配准），当可以通过已植入假体进行第三次配准时，则优先选用已植入假体进行后续的精配准，由于假体的结构较患者骨骼的构造更为简单且假体上有较多的特征点（例如假体上的孔、边界端点等），通过已植入假体进行精配准所需要选取的点的数量相较于使用患者骨骼进行精配准所需要选取的点的数量更少，进而计算量也就更小。因此，本实施例的技术方案能够有效地解决相关技术中的进行高精度配准时计算量大的问题。
29.应用本实施例的技术方案，通过对已植入假体的松动情况进行预判，以决策已植入假体上的特征点或非特征点是否纳入后续配准选取点的考量之中，使术者在关节翻修手术术前或术中对后续的高精度配准所需的标记点有所预知。
30.需要说明的是，在本实施例中，第一次配准和第二次配准均为低精度配准，第三次配准为精配准，具体可以采用icp算法进行配准。上述的“松动情况”包括已植入假体相较于患者骨骼发生松动以及已植入假体相较于患者骨骼未发生松动两种情况。已植入假体之所以会相较于患者骨骼发生松动的原因在于：为了进行配准以及后续的手术，需要在患者皮
肤上进行切口以露出患者骨骼和已植入假体，如果已植入假体与患者骨骼没有形成刚性连接，已植入假体在此过程中极容易相较于患者骨骼发生位移，即已植入假体和患者骨骼的相对位置关系与三维模型中的骨骼模型和假体模型之间的相对位置关系不一致。
31.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。
32.本技术的一种实施例中，根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况的步骤包括：根据第一次配准结果得到位于三维模型上的第一点组以及位于已植入假体和患者骨骼上的第二点组之间的第一位置误差；根据第二次配准结果得到位于三维模型上的第三点组之间与位于患者骨骼上的第四点组之间的第二位置误差；将第一位置误差、第二位置误差和误差阈值进行比较。在该实施例中，通过已植入假体进行第一次配准之后，计算位于三维模型上的第一点组以及位于已植入假体和患者骨骼上的第二点组之间的第一位置误差，第一位置误差包括配准误差，如果已植入假体确实相对于患者骨骼发生松动的话，第一位置误差还包括已植入假体松动所带来的误差；通过患者骨骼进行第二次配准之后，计算位于三维模型上的第三点组之间与位于患者骨骼上的第四点组之间的第二位置误差，第二位置误差仅包括配准误差。得到第一位置误差和第二位置误差之后，将第一位置误差和第二位置误差进行比较，并分别将第一位置误差和第二位置误差与误差阈值进行比较，就能够判断出已植入假体是否相对于患者骨骼发生松动。
33.具体地，在根据已植入假体的松动情况进行第三次配准的步骤中：当第一位置误差和第二位置误差均大于误差阈值且第一位置误差小于等于第二位置误差时，通过已植入假体进行配准；当第一位置误差和第二位置误差均大于误差阈值且第一位置误差大于第二位置误差时，通过患者骨骼进行配准；当第一位置误差大于误差阈值且第二位置误差小于等于误差阈值时，通过患者骨骼进行配准；当第二位置误差大于误差阈值且第一位置误差小于等于误差阈值时，通过已植入假体进行配准；当第一位置误差和第二位置误差均小于等于误差阈值时，通过已植入假体进行配准。
34.当第一位置误差和第二位置误差均大于误差阈值且第一位置误差小于等于第二位置误差时，则说明两次低精度配准的配准准确度均较低且第一位置误差中未包含已植入假体松动所带来的误差，即已植入假体未相对于患者骨骼发生松动，此时选择已植入假体上的点进行后续的精配准操作，能够有效地减少选取的点的数量以及计算量。
35.当第一位置误差和第二位置误差均大于误差阈值且第一位置误差大于第二位置误差时，则说明两次低精度配准的配准准确度均较低且第一位置误差中包含了已植入假体松动所带来的误差，即已植入假体相对于患者骨骼发生了松动，在这种情况下就不能选择已植入假体进行后续的精配准，而是需要通过患者骨骼进行配准。
36.当第一位置误差大于误差阈值且第二位置误差小于等于误差阈值时，则说明第一次配准的配准准确度均较低且第一位置误差中包含已植入假体松动所带来的误差，即已植入假体相对于患者骨骼发生了松动，此时选择患者骨骼上的点进行后续的精配准操作。
37.当第二位置误差大于误差阈值且第一位置误差小于等于误差阈值时，则说明第一次配准的配准准确度均较高且第一位置误差中未包含已植入假体松动所带来的误差，即已植入假体未相对于患者骨骼发生松动，此时选择已植入假体上的点进行后续的精配准操
作，能够有效地减少选取得点的数量以及计算量。
38.当第一位置误差和第二位置误差均小于等于误差阈值时，则说明两次低精度配准的配准精度较高且第一位置误差中未包含已植入假体松动所带来的误差，即已植入假体未相对于患者骨骼发生松动，此时选择已植入假体上的点进行后续的精配准操作，能够有效地减少选取得点的数量以及计算量。
39.具体地，上述的误差阈值可以根据实际情况进行设置。
40.需要说明的是，虽然第一次配准和第二次配准为两次配准过程，两次低精度配准的配准误差极大情况下是不一致的，然而考虑到由同一个人进行两次低精度配准的选点操作，两次低精度配准的配准误差即使不同，也是十分接近的。因此，可以通过第一次配准的位置误差和第二次配准的位置误差之间的比较判断出已植入假体是否发生松动。
41.将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果的步骤包括：在假体模型上选取多个第一提示点，并在已植入假体上选取与多个第一提示点一一对应的多个第一选取点，通过多个第一提示点和多个第一选取点进行第一次配准；将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果的步骤包括：在骨骼模型上选取多个第二提示点，并在患者骨骼上选取与多个第二提示点一一对应的多个第二选取点，通过多个第二提示点和多个第二选取点进行第二次配准。具体地，操作者（例如医生）可以先在假体模型上预选多个第一提示点，然后利用可定位的选点工具在已植入假体上选取与多个第一提示点一一对应的多个第一选取点（手术导航系统能够追踪选点工具并指导操作者在已植入假体上选点），通过多个第一提示点和多个第一选取点进行第一次配准，即能够实现三维模型与已植入假体和患者骨骼之间的初步对位。第二次配准的过程中也是先在骨骼模型上选取多个第二提示点，然后利用可定位的选点工具在患者骨骼上选取与多个第二提示点一一对应的多个第二选取点，实现三维模型与已植入假体和患者骨骼之间的初步对位。
42.在根据第一次配准结果得到位于三维模型上的第一点组以及位于已植入假体和患者骨骼上的第二点组之间的第一位置误差的步骤中：第一点组包括多个第一提示点和位于骨骼模型上的多个第一对应点，第二点组包括多个第一选取点和位于患者骨骼上的多个第三选取点，多个第一对应点与多个第三选取点一一对应，第一位置误差为第一点组与第二点组之间的均方根误差。具体地，完成第一次配准之后，操作者使用可定位的选点工具在患者骨骼上选取第三选取点之后，系统在第一次配准结果的基础上根据第三选取点在三维模型的点云中找到与其最接近的第一对应点。
43.在根据第二次配准结果得到位于三维模型上的第三点组之间与位于患者骨骼上的第四点组之间的第二位置误差的步骤中：第三点组包括多个第二提示点和位于骨骼模型的多个第二对应点，第四点组包括多个第二选取点和位于患者骨骼上的多个第四选取点，多个第二对应点与多个第四选取点一一对应，第二位置误差为第三点组和第四点组之间的均方根误差。具体地，完成第二次配准之后，操作者使用可定位的选点工具在患者骨骼上选取第四选取点之后，系统在第二次配准结果的基础上根据第四选取点在三维模型的点云中找到与其最接近的第二对应点。
44.其中，在根据第一次配准结果得到位于三维模型上的第一点组以及位于已植入假体和患者骨骼上的第二点组之间的第一位置误差的步骤中：多个第三选取点位于患者骨骼上未受植入影响的区域内；在根据第二次配准结果得到位于三维模型上的第三点组之间与
位于患者骨骼上的第四点组之间的第二位置误差的步骤中：多个第二提示点和多个第二对应点位均位于骨骼模型上未受植入影响的区域内。由于假体植入之后会与患者骨骼之间发生摩擦等，在已植入假体和患者骨骼接触面之间以及周围选点会影响配准精度，因此在患者骨骼上选点时需要避开已植入假体周围的区域，在患者骨骼上未受植入影响的范围内进行选点。对应地，在骨骼模型上进行选点时也需要在未受植入影响的范围内进行选点。
45.进一步地，在通过已植入假体进行配准的步骤中：选择已植入假体上的特征点和/或非特征点进行配准。其中，已植入假体上的特征点可以为在假体上提前加工的点，或借用假体上现有的孔、边界端点等；已植入假体的非特征点可以为假体上的曲面上的点。选择已植入假体上的点进行后续的精配准步骤，能够减少选取的点的数量以及计算量。
46.图3示出了根据本发明的实施例的一种假体翻修的配准方法的流程示意图，首先获取患者骨骼和已植入假体的ct断层扫描医学影像数据，具体包括获取关节翻修手术患者的ct断层扫描医学影像并得到二维医学影像dicom数据（例如针对髋关节翻修手术患者，获取患者的骨盆的ct数据）；然后根据上述的ct断层扫描医学影像数据对患者骨骼和已植入假体进行三维重建，得到上述的三维模型，具体包括将二维医学影像dicom数据导入医学影像处理软件中，在医学影像处理软件中进行一系列操作将dicom数据构建为数字三维模型；之后分别进行两次低精度配准（上述的第一次配准和第二次配准），然后将两次低精度配准之后得到的第一位置误差和第二位置误差进行比较并将第一位置误差和第二位置误差分别与误差阈值进行比较，确定已植入假体的松动情况；得到已植入假体的松动情况之后确定配准优先区域（即选择患者骨骼作为配准优选区域还是选择已植入假体作为配准优选区域）；之后在配准优选区域内选点进行高精度配准；最终将配准结果进行保存，并形成数据库，以为后续的数据分析提供积累。
47.图4示出了根据本发明的实施例的一种假体翻修的配准方法应用于盆骨侧骨骼的选点示意图。定义第一点组为p1、第二点组为q1、第三点组为p2、第四点组为q2。其中，p
11
、p
21
、p
31
为位于髋臼杯假体模型上的三个第一提示点，其与位于髋臼杯假体（即已植入假体）上的q
11
、q
21
、q
31
三个第一选取点一一对应，实现第一次配准；p
12
、p
22
、p
32
为位于盆骨模型上的三个第二提示点，其与位于患者盆骨上的q
12
、q
22
、q
32
三个第二选取点一一对应，实现第二次配准；q4、q5、q6为位于患者盆骨上的三个第三选取点（在本实施例中，第三选取点和第四选取点共用q4、q5、q6三个点，当然在其他可行的实施方式中，也可以再额外选取三个点作为第四选取点），参照患者盆骨上点的位置通过icp算法在三维模型上找到与q4、q5、q6一一对应的p4、p5、p6。此时p1=｛p
11
,p
21
,
…
,p6｝，p2=｛p
12
,p
22
,
…
,p6｝，q1=｛q
11
,q
21
,
…
,q6｝，q2=｛q
12
,q
22
,
…
,q6｝；通过icp算法计算p1与q1的均方根误差e1并计算p2与q2的均方根误差e2，即得到了第一位置误差和第二位置误差。
48.之后就可以进行位置误差判断髋臼杯假体的松动情况，如果误差e1、e2均大于给定的误差阈值，且误差e1小于等于e2，则说明原有髋臼杯假体在实际骨骼（患者盆骨）上未松动，此时可通过髋臼杯假体上的特征点（在髋臼杯假体上提前加工特征点，或借用髋臼杯假体上现有的孔、边界端点等）或非特征点（借助髋臼杯假体上的曲面）进行高精度配准，定义髋臼杯假体上的区域为配准优选区域；如过误差e1、e2均大于给定的误差阈值，且误差e1大于e2，则说明原有髋臼杯假体在实际骨骼上已松动，此时可通过骨骼表面的点进行高精度配准，定义髋臼杯假体外的区域（即患者盆骨上未受髋臼杯假体影响的区域）为配准优选区
域；如果误差e1大于给定的误差阈值且误差e2小于等于给定的误差阈值，则说明原有髋臼杯假体在实际骨骼上已松动，此时可通过骨骼表面的点进行高精度配准，定义髋臼杯外的区域为配准优选区域；如果误差e2大于给定的误差阈值且误差e1小于等于给定的误差阈值，则说明原有髋臼杯假体在实际骨骼上未松动，此时可通过髋臼杯假体上的特征点或非特征点进行高精度配准，定义髋臼杯假体上的区域为配准优选区域；如果误差e1、e2均小于等于给定的误差阈值，则说明原有髋臼杯假体在实际骨骼上未松动，此时可通过髋臼杯假体上的特征点或非特征点进行高精度配准，定义髋臼杯假体上的区域为配准优选区域。
49.图5示出了根据本发明的实施例的一种假体翻修的配准方法应用于股骨侧骨骼的选点示意图。定义第一点组为m1、第二点组为n1、第三点组为m2、第四点组为n2。其中，m
11
、m
21
、m
31
为位于股骨柄假体模型上的三个第一提示点，其与位于股骨柄假体（即已植入假体）上的n
11
、n
21
、n
31
三个第一选取点一一对应，实现第一次配准；m
12
、m
22
、m
32
为位于股骨模型上的三个第二提示点，其与位于患者股骨上的n
12
、n
22
、n
32
三个第二选取点一一对应，实现第二次配准；n4、n5、n6为位于患者股骨上的三个第三选取点（在本实施例中，第三选取点和第四选取点共用n4、n5、n6三个点，当然在其他可行的实施方式中，也可以再额外选取三个点作为第四选取点），参照患者股骨上点的位置通过icp算法在三维模型上找到与n4、n5、n6一一对应的m4、m5、m6。此时m1=｛m
11
,m
21
,
…
,m6｝，m2=｛m
12
,m
22
,
…
,m6｝，n1=｛n
11
,n
21
,
…
,n6｝，n2=｛n
12
,n
22
,
…
,n6｝；通过icp算法计算m1与n1的均方根误差e1并计算m2与n2的均方根误差e2，即得到了第一位置误差和第二位置误差。
50.之后就可以进行位置误差判断股骨柄假体的松动情况，如果误差e1、e2均大于给定的误差阈值，且误差e1小于等于e2，则说明原有股骨柄假体在实际骨骼（患者股骨）上未松动，此时可通过股骨柄假体上的特征点（在股骨柄假体上提前加工特征点，或借用股骨柄假体上现有的孔、边界端点等）或非特征点（借助股骨柄假体上的曲面）进行高精度配准，定义股骨柄假体上的区域为配准优选区域；如过误差e1、e2均大于给定的误差阈值，且误差e1大于e2，则说明原有股骨柄假体在实际骨骼上已松动，此时可通过骨骼表面的点进行高精度配准，定义股骨柄假体外的区域（即患者股骨上未受股骨柄假体影响的区域）为配准优选区域；如果误差e1大于给定的误差阈值且误差e2小于等于给定的误差阈值，则说明原有股骨柄假体在实际骨骼上已松动，此时可通过骨骼表面的点进行高精度配准，定义股骨柄假体外的区域为配准优选区域；如果误差e2大于给定的误差阈值且误差e1小于等于给定的误差阈值，则说明原有股骨柄假体在实际骨骼上未松动，此时可通过股骨柄假体上的特征点或非特征点进行高精度配准，定义股骨柄假体上的区域为配准优选区域；如果误差e1、e2均小于等于给定的误差阈值，则说明原有股骨柄1假体在实际骨骼上未松动，此时可通过股骨柄假体上的特征点或非特征点进行高精度配准，定义股骨柄假体上的区域为配准优选区域。
51.在上述两个实施例中，分别选用三点进行第一次配准和第二次配准，在其他可行的实施方式中，也可以选用五点、六点或者其他的多点形式进行第一次配准和第二次配准。同理，第三选取点和第四选取点的数量也不限于三个。
52.在其他可行的实施方式中，本技术的配准方法也可以应用于其他假体翻修的场景中，而不限于应用于髋臼杯假体翻修或者股骨柄假体翻修的场景中。
53.本技术实施例还提供了一种假体翻修的配准装置，需要说明的是，本技术实施例的假体翻修的配准装置可以用于执行本技术实施例所提供的假体翻修的配准方法。以下对
本技术实施例提供的假体翻修的配准装置进行介绍。
54.图2是根据本技术实施例的假体翻修的配准装置的示意图。如图2所示，该装置包括：第一配准单元10，用于将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果；第二配准单元20，用于将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；判断单元30，用于根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；第三配准单元40，用于根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准；其中，三维模型包括假体翻修前根据患者的影像数据得到的骨骼模型和假体模型。
55.上述的装置中，第一配准单元10用于将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果；第二配准单元20用于将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；判断单元30用于根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；第三配准单元40用于根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准。该装置分别通过已植入假体和患者骨骼与三维模型进行第一次配准和第二次配准（在本实施例中，第一次配准和第二次配准均为低精度配准），然后根据两次低精度配准结果确定已植入假体与患者骨骼之间的松动情况，并基于上述的松动情况判断是否可以通过已植入假体进行第三次配准（在本实施例中，第三次配准为精配准），当可以通过已植入假体进行第三次配准时，则优先选用已植入假体进行后续的精配准，由于假体的结构较患者骨骼的构造更为简单且假体上有较多的特征点（例如假体上的孔、边界端点等），通过已植入假体进行精配准所需要选取的点的数量相较于使用患者骨骼进行精配准所需要选取的点的数量更少，进而计算量也就更小。因此，本实施例的技术方案能够有效地解决相关技术中的进行高精度配准时计算量大的问题。
56.本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述假体翻修的配准方法。
57.本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述假体翻修的配准方法。
58.本发明还提供了一种配准系统，该系统包括假体翻修的配准装置，上述假体翻修的配准装置用于执行任意一种上述的方法。
59.本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：步骤s101，将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果；步骤s102，将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；步骤s103，根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；步骤s104，根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植
入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准。
60.其中，三维模型包括假体翻修前根据患者的影像数据得到的骨骼模型和假体模型。
61.本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
62.本技术还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：步骤s101，将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果；步骤s102，将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；步骤s103，根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；步骤s104，根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准。
63.其中，三维模型包括假体翻修前根据患者的影像数据得到的骨骼模型和假体模型。
64.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。
65.在本技术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，例如上述单元的划分，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。
66.上述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。
67.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。
68.上述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计算机可读存储介质中。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计算机可读存储介质中，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上述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质包括：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。
69.从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：1）、本技术的假体翻修的配准方法，首先将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果并将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；然后，根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；最后，根
据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准。该方法分别通过已植入假体和患者骨骼与三维模型进行第一次配准和第二次配准（在本实施例中，第一次配准和第二次配准均为低精度配准），然后根据两次低精度配准结果确定已植入假体与患者骨骼之间的松动情况，并基于上述的松动情况判断是否可以通过已植入假体进行第三次配准（在本实施例中，第三次配准为精配准），当可以通过已植入假体进行第三次配准时，则优先选用已植入假体进行后续的精配准，由于假体的结构较患者骨骼的构造更为简单且假体上有较多的特征点（例如假体上的孔、边界端点等），通过已植入假体进行精配准所需要选取的点的数量相较于使用患者骨骼进行精配准所需要选取的点的数量更少，进而计算量也就更小。因此，本实施例的技术方案能够有效地解决相关技术中的进行高精度配准时计算量大的问题。
70.2）、本技术的假体翻修的配准装置，第一配准单元10用于将已植入假体与三维模型进行第一次配准，以得到第一次配准结果；第二配准单元20用于将患者骨骼与三维模型进行第二次配准，以得到第二次配准结果；判断单元30用于根据第一次配准结果和第二次配准结果确定已植入假体的松动情况；第三配准单元40用于根据已植入假体的松动情况进行第三次配准，第三次配准为通过已植入假体进行配准或者通过患者骨骼进行配准。该装置分别通过已植入假体和患者骨骼与三维模型进行第一次配准和第二次配准（在本实施例中，第一次配准和第二次配准均为低精度配准），然后根据两次低精度配准结果确定已植入假体与患者骨骼之间的松动情况，并基于上述的松动情况判断是否可以通过已植入假体进行第三次配准（在本实施例中，第三次配准为精配准），当可以通过已植入假体进行第三次配准时，则优先选用已植入假体进行后续的精配准，由于假体的结构较患者骨骼的构造更为简单且假体上有较多的特征点（例如假体上的孔、边界端点等），通过已植入假体进行精配准所需要选取的点的数量相较于使用患者骨骼进行精配准所需要选取的点的数量更少，进而计算量也就更小。因此，本实施例的技术方案能够有效地解决相关技术中的进行高精度配准时计算量大的问题。
71.以上上述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。