用于异常骨的手术矫正的设计系统和方法_5

文档序号:9475257阅读:来源:国知局
示例中, 可以通过根据形状数据或外观数据计算分段的形状和/或强度的统计分布来创建SS模型。 可以使用例如主要成分分析、回归分析和参数化建模等其他方法来创建SS模型。
[0087] 在607中,可以将异常骨划分为不同的分段。如果没有分段可用,还可以划分SS 模型(例如在603中直接从数据库检索SS模型)。在一个示例中,可以使用与划分统计形 状数据中的图像的方法类似的方法来执行对异常骨的划分。结果,可以在SS模型的分段与 异常骨表示的分段之间建立对应关系。根据划分的异常骨的分段,可以识别无解剖异常的 配准区域。
[0088] 在608中可以对SS模型进行变换,以生成配准的SS模型。配准的SS模型可以在 与异常骨表示的坐标系类似的坐标系中。变换的示例可以包括缩放、旋转、平移、扩张、膨胀 或其他仿射变换。然后,在609中,响应于识别出异常骨的无解剖异常的配准区域,配准的 SS模型的一个或更多个分段可以与异常骨的相应配准区域相匹配。然后,至少部分基于来 自609的匹配结果,在610中,可以将配准的SS模型的剩余分段与异常骨表示的剩余分段 对齐。
[0089] 然后,在611中可以选择异常骨分段,并将其与配准的SS模型的相应分段进行比 较。在一个实施例中,可以例如由外科医生预先选择疑似畸形的异常骨分段池,并且每个疑 似畸形分段可以与配准的SS模型的相应分段进行比较。在612中可以计算异常骨分段与 相应配准的SS模型分段之间的不一致的程度。可以例如根据从异常骨分段提取出的一个 或更多个特征与从相应SS模型分段提取出的一个或更多个特征之间的统计距离来计算不 一致的程度。提取的特征的示例包括体积参数,例如面积、形状或体积。统计距离的示例包 括赋范向量空间中的L1范数、L2范数(即欧式距离)、无穷范数或其他范数、相关系数或交 互信息等。
[0090] 然后,在613中,可以将不一致的程度与指定准则(例如阈值)进行比较。如果不 一致的程度低于阈值,则在当前异常骨分段中未检测到畸形。在614中,可以例如从疑似畸 形分段池中选择不同的异常骨分段。还可以选择配准的SS模型的相应分段,并且在612中 可以针对该疑似分段计算不一致的程度。如果在613中不一致的程度满足指定准则(例如 超过阈值),则针对当前异常骨分段检测到畸形;并且在615中可以计算异常骨分段与配准 的SS模型的相应分段之间的体积差异。在一个示例中,可以从异常骨分段的相应体积参数 中减去配准的SS模型的分段的体积参数。在616处生成手术设计,包括推荐改变、修复或 移除异常骨上的削减量。手术设计还可以包括对病变股骨的第一模拟与对手术改变后的病 变股骨的模型的第二模拟的比较。该模拟可以用于评估一个或更多个生物力学参数,包括 例如相应骨的运动范围。
[0091] 然后在617中检查疑似畸形分段池。如果仍存在剩余的疑似畸形分段,则在614 中从池中选择异常骨分段,并且在612中继续执行不一致性计算。如果已经处理了所有疑 似畸形分段,则在618中可以生成综合的手术设计。在一个示例中,综合的手术设计包括推 荐的对所有异常骨分段的改变。
[0092] 图7为示出了具有计算机系统700的形式的机器的示例框图,在该计算机系统中 可以执行用于促使计算机系统执行本文讨论的一个或多个方法的指令。在各实施例中,该 机器可以作为单机装置操作或与其它机器连接(例如联网)。在联网部署中,机器可在服 务器-客户端网络环境中作为服务器或客户端机器操作,或在对等(或分布)网络环境中 作为对等机器操作。该机器可为个人计算机(PC)、平板电脑、机顶盒(STB)、PDA、移动电 话、web应用、网络路由器、交换机或桥、或任何可以执行由该机器进行具体动作的指令的机 器。而且,虽然只说明了单机,术语"机器"也应被认为包括任何独自地或联合地执行一系 列(多个系列)指令以执行任何一个或多个本文所讨论的方法的机器群。
[0093] 示例性的计算机系统700包括处理器702 (例如,中央处理单元(CPU)、图像处理 单元(GPU)或二者)、主存储704和静态存储706,它们通过总线708相互通信。计算机系 统700还包括视频显示单元710 (例如,液晶显示装置(IXD)或阴极管射线显示器(CRT))、 字母数字输入装置712(例如,键盘)、用户接口(UI)导航装置(或光标控制装置)714(例 如,鼠标)、盘驱动单元716、信号生成装置718 (例如,扬声器)和网络接口装置720。
[0094] 盘驱动单元716包括机器可读存储介质722,在其上存储一组或多组指令和数据 结构(例如软件)724,其表现本文描述的任何一种或多种方法或功能,或由本文描述的任 何一种或多种方法或功能使用。指令724也可在它被计算机系统700执行的过程中完全或 至少部分驻留在主存储704、静态存储706和/或处理器702中,其中主存储704和处理器 1102也构成机器可读介质。在一个示例中,在机器可读存储介质722中存储的指令724包 括以下指令:使得计算机系统700接收包括表示异常骨的数据集的异常骨表示,接收包括 表示具有与异常骨可比的解剖起端的正常骨的数据集的通用正常骨模型,将通用正常骨模 型与异常骨表示进行配准以创建配准的通用模型,使用配准的通用模型与异常骨表示之间 的比较来识别异常骨的一个或更多个异常区域,并生成用于改变来自一个或更多个异常区 域的异常骨部分的手术设计。
[0095] 为了指导计算机系统700生成手术设计,机器可读存储介质722还可以存储以下 指令724 :所述指令724使得所述计算机系统700生成表示关于通用正常骨模型的体积、形 状、位置或取向中的一个或更多个的数据,以及在改变异常骨部分时为手术引导手术工具 或手术系统(例如手术导航和/或医疗机器人)。机器可读存储介质722中的指令还可以 使计算机系统700生成示出通用正常骨模型、异常骨表示和手术方案中的至少一个的图形 表示,以及从系统用户接收修改手术方案的命令。
[0096] 虽然在示例性实施例中,机器可读介质722被示出为单一的介质,然而术语"机器 可读介质"可包括存储一个或多个指令或数据结构的单一的介质或多个媒介(例如,集中的 或分布的数据库,和/或关联的缓存和服务器)。术语"机器可读存储介质"也包括能存储、 编码或携带用于由机器执行的指令的任何下述有形介质,所述有形介质使得机器执行本发 明的任一个或多个方法,或者所述有形介质可以存储、编码或携带由这些指令使用的数据 结构或与这些指令相关的数据结构。术语"机器可读介质"将相应地包括,但不限于,固态 存储和光学的和磁性介质。机器可读介质的具体的示例包括非易失性存储器,举例来说包 括半导体存储装置(例如,可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPR0M))和闪存装置;磁盘,例如内置硬盘和可移动硬盘;磁光盘;和CD-ROM和DVD-ROM 盘。"机器可读存储介质"还应包括被解释为暂时的设备,如寄存器存储器、处理器缓存和 RAM及其它装置。即使可读存储介质被进一步限定为非暂时性的,本文对机器可读介质和机 器可读存储介质的定义也是适用的。例如,任何添加了"非暂时性的",如非暂时性的机器可 读存储介质,也意在继续包含寄存器存储器、处理器缓存和RAM、以及其它存储装置。
[0097] 在各示例中,可进一步在通信网络726上使用传输介质发送或接收指令724。指 令724可使用网络接口装置720和大量已知的传输协议中的任一种(例如,HTTP)来传输。 通信网络的示例包括LAN、WAN、因特网、移动电话网络、普通老式电话(POTS)网络和无线数 据网络(例如,WiFi和WiMax网络)。术语"传输介质"包括任何可以存储、编码或携带供 机器执行的指令的无形介质,并且包括数字或模拟的通信信号或其它这些软件的通信的无 形介质。
[0098] 上述详细描述包括对形成详细说明的一部分的附图的参考。附图通过示例的方式 示出了其中可以实践本发明的具体实施例。在本文中这些实施例还可以称为"示例"。这些 示例还包括除那些所示的和所描述的单元之外的单元。然而,本发明人也考虑了其中仅提 供所示或所描述的那些单元的示例。然而,本发明人还考虑使用或者关于特定示例(或其 一个或更多个方面),或关于本文所示或描述的其他示例(或其一个或更多个方面)的那些 所示或描述的组合或排列的示例。
[0099] 在本文通过参考引入的任意文档之间存在不符的情况下,本文档中的用法起控制 作用。
[0100] 在本文中,如在专利文献中通常使用的,术语"一"(a)或"一个"(an)被用于包括 一个或多于一个的情况,与"至少一个"或"一个或多个"的任何其他实例无关。在该文档中, 除非另有明示,术语"或"、"或者"被用来指非排他性的或者诸如这样的情况:"A或者B"包 括"有A无B"、"有B无A"和"有A和B"。在本文档中,术语"包括including")和 "其中"("inwhich")被分别用作术语"包括"("comprising)和"其中"("wherein") 的通俗英语的等价表达。此外,在下面的权利要求书中,术语"包括including" 和"comprising")是开放式的;即包括除列在权利要求中的这样的术语之后的那些元素 之外的元素的系统、装置、物品或方法也被认为落在该权利要求的保护范围之内。而且,在 下面的权利要求书中,术语"第一"、"第二"、"第三"等仅用作标记,而并非意在给它们的对 象强加数量要求。
[0101] 本文所描述的方法示例可以至少部分是机器或计算机实现的。一些示例可以包括 用可操作用于配置电子设备以执行以上示例中所描述的方法的指令进行编码的计算机可 读介质或机器可读介质。这些方法的实施方式可以包括以下代码:例如微码、汇编语言代 码、较高级语言代码等。这种代码可以包括用于执行各方法的计算机可读指令。代码可以 形成计算机程序产品的部分。此外,在一个示例中,代码例如在执行期间或在其他时间,可 以在易失性、非瞬时或非易失性有形计算机可读介质上有形地存储代码。这些有形计算机 可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移除磁盘、可移除光盘(例如压缩光盘和数据 视频盘)、磁带、存储卡或棒、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
[0102] 以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如,可以彼此组合地使用上述示例 (或其一个或多个方面)。例如通过本领域技术人员在浏览上述说明时可以使用其他实施 例。提供了摘要以符合37C.F.R. § 1. 72 (b),以允许读者快速确认本公开的特征。在理解摘 要将不用于解释或限制权利要求的范围或含义的情况下,递交了摘要。此外,在以上详细描 述中,可以将各种特征组合在一起,以精简本公开。这不应当被解释为未要求包含的公开特 征对于任何权利要求是必要的。相反,发明的主题内容可以少于特定公开的实施例的所有 特征。因此,将以下权利要
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