骨科手术导航系统的制作方法

本发明属于骨科手术技术领域，更具体地说，是涉及一种骨科手术导航系统。

背景技术：

在传统的骨科手术中，骨科医生通常根据人体骨骼解剖特点、术前患者的影像资料和术中患者的x线透视图像进行定位，但是人体骨骼解剖图标志的局限性，往往会导致术中的定位出现大的偏差，给手术进行造成较大的障碍，即使实践经验丰富的骨科医生，也不能从根本上确定术中定位的精度，而对于一般经验的骨科医生，这个问题会愈加严重，因为如果定位不准确，很可能会导致手术失败，甚至会对患者产生二次伤害。因此，如何避开错综复杂的神经、血管，使骨科医生能够更精确、更安全的进行复杂的骨科手术是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种骨科手术导航系统，以解决现有技术中存在的骨科手术定位不准确的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种骨科手术导航系统，包括：

选择身体健康的目标人群，在计算机上建立数据库，数据源包括年龄、性别和身高；

采集目标人群中每个个体的骨骼x线、cta动脉造影技术、mra磁共振血管成像技术，计算分析个体数据，建立不同性别和身高个体的标准骨骼、神经和血管的三维模型；

采集患者的骨骼x线、cta动脉造影、mra磁共振血管成像，利用标准三维模型，根据患者的特征制作个体化手术区骨骼、神经和血管的三维模型作为参照，手术时，投影到大屏幕上，即可实时对比，实现精确定位。

进一步地，按所述目标人群年龄从小到大的顺序，划分为多个年龄段。

进一步地，多个所述年龄段包括：

第一段：20-29岁；

第二段：30-39岁；

第三段：40-49岁；

第四段：50-59岁；

第五段：60-69岁；

第六段：70-79岁；

第七段：≥80岁。

进一步地，每个年龄段的目标人群，均按性别不同进行归类，不同性别的人数相同。

进一步地，每个年龄段中的不同性别，按身高分为多组。

进一步地，所述按身高分为多组包括：

第一组：＜150cm；

第二组：150-159cm；

第三组：160-169cm；

第四组：170-179cm；

第五组：≥180cm。

进一步地，所述第七段中选定的目标人群的年龄大于≥80岁，按80-85岁的年龄段和86-90岁的年龄段划分。

进一步地，所述年龄段中，小于20岁的未成年人的数据，根据日常体检及入院检查时留存的x线资料，形成该年龄段的数据源，建立该年龄段标准的骨骼、神经和血管的三维模型。

本发明提供的骨科手术导航系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明骨科手术导航系统,是选择健康的目标人群，收集每个个体的年龄、性别和身高作为数据源，输入计算机系统，建立数据库，对这些个体进行骨骼x线、cta动脉造影技术、mra磁共振血管成像技术，建立每个个体的骨骼、神经和血管的三维模型，在骨科手术时，采集患者的骨骼x线、cta动脉造影、mra磁共振血管成像，根据患者的年龄、性别和身高，选择与患者各参数指标匹配的个体，导出其三维模型作为标准参照，根据标准参照，可精确判断患者骨折的位置和偏移的程度，进而实施手术，因此通过利用本导航系统，无需依靠医生的经验手术，减少了人为误差造成的失误，大大提高了手术的精准性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的骨科手术导航系统的结构示意图；

图2为利用本发明实施手术时的状态图；

图中标记：1-投影仪；2-人体。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的骨科手术导航系统进行说明。所述骨科手术导航系统，包括选择身体健康的目标人群，在计算机上建立数据库，数据源包括年龄、性别、身高和体重；

采集目标人群中每个个体的骨骼x线、cta动脉造影、mra磁共振血管成像，建立每个个体的骨骼、神经和血管的三维模型，计算分析个体数据，建立不同性别和身高个体的标准骨骼、神经和血管的三维模型；

采集患者的骨骼x线、cta动脉造影、mra磁共振血管成像，利用标准三维模型，根据患者的特征制作个体化手术区骨骼、神经和血管的三维模型作为参照，手术时，投影到大屏幕上，即可实时对比，实现精确定位。

本发明提供的骨科手术导航系统，与现有技术相比，本发明骨科手术导航系统,是选择健康的目标人群，收集每个个体的年龄、性别、身高和体重作为数据源，输入计算机系统，建立数据库，对这些个体进行骨骼x线、cta动脉造影技术、mra磁共振血管成像技术，建立每个个体的骨骼、神经和血管的三维模型，在骨科手术时，采集患者的骨骼x线、cta动脉造影、mra磁共振血管成像，根据患者的年龄、性别、身高和体重，选择与患者各参数指标匹配的个体，导出标准的三维模型作为标准参照，根据标准参照，可精确判断患者骨折的位置和偏移的程度，避开血管和神经，进而实施手术，因此通过利用本导航系统，无需依靠医生的经验手术，减少了人为误差造成的失误，大大提高了手术的精准性。参见图2，手术时，用投影仪1将手术部位内部重要解剖结构投照于人体2体表，指导手术操作，实现手术切口的标准化、微创化，避免神经血管损伤。

其中，本文中的健康人群，是指未进行过骨骼手术的人群，也即骨骼未经任何手术或发生过形变。

请参阅图1，作为本发明提供的骨科手术导航系统的一种具体实施方式，按所述目标人群年龄从小到大的顺序，划分为多个年龄段。

例如，本实施例中选取的年龄段包括如下：

第一段：20-29岁；

第二段：30-39岁；

第三段：40-49岁；

第四段：50-59岁；

第五段：60-69岁；

第六段：70-79岁；

第七段：≥80岁。

上述各年龄段中，每个年龄段人数配置可以相同，且同一年龄段内的选取的个体的年龄分布均匀，例如对于30-39岁年龄段，选取100个成年人，每个年龄的人数相同，如此，在实际手术中，患者就能选择到最接近的标准进行参照，提高手术的精准性，降低手术风险。

上述各年龄段中，每个年龄段人数配置可以不同，中间的年龄段选取的人数少于两端的年龄段的人数，因为在中间年龄段的成年人，骨骼发育稳定、且骨骼有韧性，骨骼变化不明显，不易出现骨折的问题；而60岁以上的人，骨骼趋于老化严重，随年龄的变化，骨骼变化明显，所以选取的人数要多，以使不同的患者有针对性的标准参照。例如，20-29岁的年龄段，选取120个成年人，60-69岁的年龄段，选取120个成年人，70-79的年龄段，选取150人。

请参阅图1，作为本发明提供的骨科手术导航系统的一种具体实施方式，每个年龄段的目标人群，均按性别不同进行归类，不同性别的人数相同。这里是考虑到男性和女性的区别，进行分类，例如，对于20-29年龄段，男性选择60人，女性选择60人，采集每个个体的骨骼x线、cta动脉造影、mra磁共振血管成像，形成单个的三维模型，以备手术中作为标准参照对照使用。

请参阅图1，作为本发明提供的骨科手术导航系统的一种具体实施方式，每个年龄段中的不同性别，按身高分为多组。因为考虑到身高的不同，骨骼、血管和神经分布的差异性。

请参阅图1，作为本发明提供的骨科手术导航系统的一种具体实施方式，所述按身高分为多组包括：

第一组：＜150cm；

第二组：150-159cm；

第三组：160-169cm；

第四组：170-179cm；

第五组：≥180cm。

其中，身高的分类还可以以155为节点，以10为步长进行步进，例如，第一组身高＜155cm，一般身高＜155cm的成年人的数量相对较少，第二组156-165cm，依次类推，身高大于185cm的人数相对中间组的人数也较少。因为正常成年人身高的分布规律，身高较低和身高较高的人数都相对较少，大部分身高集中到二、三、四组，因此，在选择目标人群时，身高集中的三组选取的人数多一点，第一组和第五组的人数选取的少一点。

请参阅图1，作为本发明提供的骨科手术导航系统的一种具体实施方式，所述第七段中选定的目标人群的年龄大于≥80岁，按80-85岁的年龄段和86-90岁的年龄段划分。这是考虑到老年人骨骼变化的特点，老年人的骨骼疏松易骨折的特点，分类的年龄段缩短以能够准确反应这一年龄段的人群的骨骼、血管和神经的空间位置。

请参阅图1，作为本发明提供的骨科手术导航系统的一种具体实施方式，所述年龄段中，小于20岁的未成年人的数据，根据日常体检及入院检查时留存的x线资料，形成该年龄段的数据源，建立该年龄段标准的骨骼、神经和血管的三维模型。由于法定以不满18岁为未成年人，这里以小于20岁为一档，将18到20岁之间的年轻人归入到未成年人的骨骼数据之类，18岁是刚出高中校门进入大学的年龄，具有延续性。

对于医院在日常的患者，可搜集并整理身高、年龄、性别的数据，对就诊期间的骨骼x线、cta动脉造影、mra磁共振血管成像，进行收集，输入计算机系统的数据库内，作为补充的数据，以更好的服务患者。

利用本发明提供的导航系统进行手术的具体实施步骤如下：

采集患者术前手术部位骨骼的二维图像；

通过三维运动捕捉患者手术部位和手术器械的形状、位置和运动轨迹的三维运动信息；

对患者手术部位和手术器械的形状、位置和运动信息进行三维重建，选择与患者的数据匹配的个体的三维模型，将重建后的三维图像与作为标准参照的三维模型在同一坐标中配准融合；

通过智能眼镜实时显示三维导航图像，在手术中即可精准避开血管、神经等，并将骨骼矫正到原位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。