一种畸形颅骨的数字化模拟修复方法及修复导板与流程

[0001]
本说明书涉及颅骨修复领域，特别涉及一种畸形颅骨的数字化模拟修复方法及修复导板。


背景技术：

[0002]
小儿颅骨畸形是由于新生儿在生长发育过程中颅缝过早闭合，以至于颅腔狭小不能适应脑的正常发育，可表现为颅内压升高，发育迟缓，智能低下，并且从外观上与正常人群显著不同，给患者带来极大压力。因此患者除了功能诉求，更对外观形态提出了更高的要求。
[0003]
传统手术主要依赖术者经验，术前通过患者ct影像资料做出判断，术中实施颅骨分块，拼合，主观判断拼合效果后，使用内固定材料进行固定。
[0004]
使用传统手术存在以下缺点：术前仅通过患者ct影像进行判断并定制手术方案，由于ct影像是二维信息，并不能直观反映颅骨的三维形态，因此仅靠二维ct影像制定有手术方案可能并不完美；术中主要依赖术者的经验及熟练度进行切割，有可能产生切割骨块过多，大小不合适等风险；骨块拼合效果也主要依赖患者的主观意见，缺乏效果评价依据；术者为了达到外观效果，需要在术中进行多次调整，增加了手术时间，而手术经常为小儿全麻手术，增加手术时间则意味着给患者增加了手术风险，术后效果如果不好，只能进行二次手术，为患者带来较大痛苦。


技术实现要素：

[0005]
本说明书实施例的目的在于，提供了一种畸形颅骨的数字化模拟修复方法及修复导板，直观反映畸形颅骨的三维形态，降低修复手术风险。
[0006]
为达到上述目的，本说明书实施例提供了一种畸形颅骨的数字化模拟修复方法，包括：
[0007]
基于畸形颅骨的ct数据，对所述畸形颅骨进行三维多平面重建和表面重建；
[0008]
基于所述三维多平面重建和表面重建数据进行三维测量，获取所述畸形颅骨的第一指数数据；
[0009]
重建脑组织，并计算第一脑容积；
[0010]
基于患者信息，获取与所述患者信息相匹配的正常颅骨的数据；
[0011]
基于所述畸形颅骨的数据和与所述患者信息相匹配的正常颅骨的数据，模拟切割替换所述畸形颅骨的待切割替换骨块，并获取截骨线；
[0012]
对数字化模拟修复的颅骨进行三维测量，获取所述数字化模拟修复的颅骨的第二指数数据，并计算所述数字化模拟修复的颅骨的第二脑容积；
[0013]
验证所述第二指数数据和所述第二脑容积是否处于预设的正常范围；
[0014]
若所述第二指数数据和所述第二脑容积均处于所述预设的正常范围，基于数字化模拟修复的过程和结果，制备修复导板。
[0015]
由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本发明直观反映了畸形颅骨的三维形态，降低了修复手术风险。
附图说明
[0016]
图1为本说明书一些实施例的畸形颅骨的数字化模拟修复方法的流程图。
具体实施方式
[0017]
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
[0018]
如图1所示，本说明书一些实施例中提供了一种畸形颅骨的数字化模拟修复方法，该方法包括以下步骤:
[0019]
s102、基于畸形颅骨的ct数据，对畸形颅骨进行三维多平面重建和表面重建；
[0020]
s104、基于三维多平面重建和表面重建数据进行三维测量，获取畸形颅骨的第一指数数据；重建脑组织，并计算第一脑容积；
[0021]
s106、基于患者信息，获取与患者信息相匹配的正常颅骨的数据；基于畸形颅骨的数据和与患者信息相匹配的正常颅骨的数据，模拟切割替换畸形颅骨的待切割替换骨块，并获取截骨线；
[0022]
s108、对数字化模拟修复的颅骨进行三维测量，获取数字化模拟修复的颅骨的第二指数数据，并计算数字化模拟修复的颅骨的第二脑容积；验证第二指数数据和第二脑容积是否处于预设的正常范围；
[0023]
s110、若第二指数数据和第二脑容积均处于预设的正常范围，基于数字化模拟修复的过程和结果，制备修复导板。
[0024]
在本说明书一些实施例中，基于畸形颅骨的ct数据，对畸形颅骨进行三维多平面重建和表面重建，具体为，获取畸形颅骨的ct数据，其中ct层厚不小于1.5mm，并基于骨骼阈值范围，对畸形颅骨进行三维多平面重建及表面重建。
[0025]
在本说明书一些实施例中，基于三维多平面重建和表面重建数据进行三维测量，获取畸形颅骨的第一指数数据，具体为，在三维多平面重建及表面重建数据上选取标志点进行三维测量，获取前颅不对称指数和/或前颅窝偏斜角和/或鸡冠前点、蝶鞍点及蝶骨小翼后缘点成角和/或蝶骨小翼后缘点、蝶鞍点、内耳点成角和/或内耳点、蝶鞍点、颇后点成角和/或鸡冠前点与蝶骨小翼后缘点距离和/或内耳点与蝶骨小翼后缘点距离和/或内耳点与颅后点距离。
[0026]
在本说明书一些实施例中，基于患者信息，获取与患者信息相匹配的正常颅骨的数据，具体为，通过患者性别、患者年龄及畸形颅骨的形态，在正常颅骨数据库中查找相匹配的正常颅骨。
[0027]
在本说明书一些实施例中，基于畸形颅骨的数据和与患者信息相匹配的正常颅骨的数据，模拟切割替换畸形颅骨的待切割替换骨块，并获取截骨线，具体为，基于ipc算法
(iterative closest point，迭代最近点算法)将畸形颅骨的数据与匹配到的正常颅骨的数据进行配准，基于多平面重建，获取畸形颅骨与正常颅骨在冠状面和/或矢状面和/或轴状面的切面，基于表面重建，获取畸形颅骨与正常颅骨的三维差异数据；计算三维差异数据的曲度分布，基于曲度分布，模拟切割替换畸形颅骨的待切割替换骨块，并获取截骨线。
[0028]
在本说明书一些实施例中，基于曲度分布，模拟切割替换畸形颅骨的待切割替换骨块，具体包括，首先在畸形颅骨上获取和正常颅骨的额结节曲度最接近的第一骨块，将第一骨块切割并移动替换；然后在畸形颅骨上获取和正常颅骨的顶结节曲度最接近的第二骨块，将第二骨块切割并移动替换。
[0029]
在本说明书一些实施例中，对数字化模拟修复的颅骨进行三维测量，获取数字化模拟修复的颅骨的第二指数数据，并计算数字化模拟修复的颅骨的第二脑容积，具体为，获取数字化模拟修复的颅骨的前颅不对称指数和/或前颅窝偏斜角和/或鸡冠前点、蝶鞍点及蝶骨小翼后缘点成角和/或蝶骨小翼后缘点、蝶鞍点、内耳点成角和/或内耳点、蝶鞍点、颇后点成角和/或鸡冠前点与蝶骨小翼后缘点距离和/或内耳点与蝶骨小翼后缘点距离和/或内耳点与颅后点距离，并计算数字化模拟修复的颅骨的第二脑容积。
[0030]
在本说明书一些实施例中，基于数字化模拟修复的过程和结果，制备修复导板，具体为，将修复导板设置为镂空结构，将镂空结构的形状和数量分别设置为与待切割替换骨块的形状和数量相一致。
[0031]
在本说明书一些实施例中，将镂空结构的形状设置为类半圆形。
[0032]
另一方面，本发明实施例还公开了一种修复导板，修复导板基于前述畸形颅骨的数字化模拟修复方法制备，修复导板为镂空结构，镂空结构的形状和数量分别与畸形颅骨的待切割替换骨块的形状和数量相一致。
[0033]
在本说明书一些实施例中，镂空结构的形状为类半圆形。
[0034]
下面具体解释畸形颅骨的数字化模拟修复方法如下：
[0035]
获取患者ct数据，ct层厚不小于1.5mm，根据骨骼阈值范围，对患者的畸形颅骨进行三维多平面重建及表面重建。
[0036]
在三维多平面及表面重建数据上选取标志点进行相关数据三维测量，前述相关数据包含但不限于前颅不对称指数，前颅窝偏斜角，鸡冠前点、蝶鞍点及蝶骨小翼后缘点成角，蝶骨小翼后缘点、蝶鞍点、内耳点成角，内耳点、蝶鞍点、颇后点成角，鸡冠前点与蝶骨小翼后缘点距离，内耳点与蝶骨小翼后缘点距离，内耳点与颅后点距离。
[0037]
重建脑组织，并计算容积。
[0038]
通过患者性别，年龄及头颅形态，与正常头颅数据库进行对比，查找与该患者最匹配的正常头型。
[0039]
通过ipc算法(iterative closest point，迭代最近点算法)将患者头颅数据与匹配正常头颅数据进行配准，在多平面重建中，可以得到患者头颅与正常头颅在冠状面、矢状面、轴状面的切面；在表面重建数据中，可以得到患者头颅与正常头颅在三维上的差异。
[0040]
通过计算患者头颅与正常头颅的差异数据的曲度分布，首先在患者颅骨上找到和正常颅骨额结节曲度最一致的骨块，将其切割，移动替换患者额结节部分骨块；然后根据同样原理，替换患者顶结节部分骨块；最后进行数次同样操作，直至使得患者颅骨的其他骨块经移动后和正常头颅保持一致，最终确定手术所需要的截骨线。
[0041]
对于完成骨块替换后方案的三维数据重新进行三维测量，验证再次测量的相关数据是否恢复正常，并进行术后脑容积模拟计算，确保容积满足功能需求。
[0042]
最后可根据数字化模拟完成的修复手术方案，进行切割导板(等同上文的修复导板)制备。该切割导板由类半圆形镂空结构构成,镂空形状与切割骨块形状一致，镂空数量与切割骨块数量一致。在使用该切割导板时，术者可将切割导板固定在颅骨上，根据镂空形状边缘，即可进行切割。
[0043]
综上，本发明实施例采用数字化模拟修复的手段，直观反映了畸形颅骨的三维形态，避免了切割骨块过多的风险，提高了修复手术的效率并降低了修复手术的风险。
[0044]
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。本发明是参照根据本发明实施例的方法的流程图和/或方框图来描述的。
[0045]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
[0046]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。以上仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。