假体数据治理方法及系统与流程

1.本公开涉及机器人数据处理技术领域，尤其涉及一种假体数据治理方法及系统。


背景技术：

2.骨科关节置换手术后，假体要在患者体内使用可达十年。但是，目前约有25％的假体植入存在各种不良事件与医疗事故，如过早老化、假体脱落、假体异响等情况，导致患者需要二次手术，对患者生活质量以及医保支付造成沉重负担。因此，分析假体植入手术事故的成因极为迫切。但由于成因复杂，导致实施起来非常困难，其主要原因包括：手术方案不合理、手术操作不规范、患者生活习惯差异以及假体本身质量问题。随着手术导航以及手术机器人一类计算机辅助手术系统的出现，使得详细高效记录高质量的数据成为可能。但是目前临床应用中，仍然对大量的不同来源、不同类型的数据，缺少一种科学有效的数据治理与分析方法。对于关节假体，通常能获得到的只有假体的计算机三维模型(cad)，难以被计算机辅助系统直接使用。主要问题在于：一是计算机辅助系统需要分析手术的效果主要包括1)关节的稳定性2)术后下肢力线及倾斜角度3)手术的截骨量；二是医生希望假体具有互换性。医生确定手术方案后，可以调整假体选型，而无需根据新的假体重新计算手术方案。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本公开实施例提供一种假体数据治理方法及系统，以至少部分解决现有技术中存在的问题。
4.第一方面，本公开实施例提供了一种假体数据治理方法，包括：
5.通过设置三维空间坐标系，将不同型号的假体统一对齐到所述坐标系下；
6.在所述坐标系下，对所述假体的截骨面位置和接触点进行空间信息采集，形成所述假体的截骨面数据和接触点数据，所述截骨面数据包括平面元点相对骨头的坐标、股骨前端切平面、股骨后端切平面、股骨远端切平面和胫骨切平面，所述接触点是内外侧关节的接触处，包括内髁配准点和外髁配准点；
7.获取所述假体的元信息数据和其他属性数据，以便于基于所述截骨面数据、所述接触点数据、所述元信息数据以及其他属性数据，共同形成所述假体的治理数据。
8.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述通过设置三维空间坐标系，将不同型号的假体统一对齐到所述坐标系下，包括：
9.针对股骨假体，定义股骨假体远端截骨平面为水平面；以此为标准，可以对齐假体的力线，当更换假体时，可以保持力线不变，远端截骨量不变。
10.在水平面内，两根股骨假体髓内柄轴线与水平面交点分别标为a和b，定义线段ab中点为坐标原点cso；
11.定义过坐标原点cso且垂直于ab的直线为y轴，正方向指向股骨假体前方；
12.定义过坐标原点cso且垂直于水平面的直线为z轴，正方向指向股骨假体上方；根据右手定则确定x轴。
13.以此坐标系，更换假体时不会改变内外旋角。
14.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述通过设置三维空间坐标系，将不同型号的假体统一对齐到所述坐标系下，包括：
15.针对胫骨假体，定义胫骨托截骨平面为水平面；以此为标准，不会改变力线，不会改变截骨量，也不会改变股骨与胫骨间的间隙。
16.在水平面内，定义胫骨托髓内柄轴线与水平面交点为坐标原点cso；定义胫骨托髓内柄轴线在水平面内的投影为y轴，正方向指向前方；
17.定义过坐标原点cso且垂直于水平面的直线为z轴，正方向指向上方；
18.根据右手定则确定x轴。
19.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述在所述坐标系下，对所述假体的截骨面位置和接触点进行空间信息采集，形成所述假体的截骨面数据和接触点数据，包括：
20.针对股骨假体，选择股骨前端切平面、股骨后端切平面、股骨远端切平面、胫骨切平面作为股骨的截骨面进行数据采集，形成所述股骨的截骨面数据。
21.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述在所述坐标系下，对所述假体的截骨面位置和接触点进行空间信息采集，形成所述假体的截骨面数据和接触点数据，包括：
22.对股骨假体内外侧关节的接触处的内髁配准点和外髁配准点进行数据采集，形成所述股骨假体的接触点数据。接触点用于计算内外侧的间隙，评估关节的稳定性。
23.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取所述假体的元信息数据和其他属性数据，包括：
24.基于所述假体的厂商信息、型号信息以及认证上市信息，形成所述假体的元信息数据。
25.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取所述假体的元信息数据和其他属性数据，包括：
26.基于所述假体关节的材料、色彩及外观信息，形成所述假体的其他属性数据。
27.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述截骨面数据、所述接触点数据、所述元信息数据以及其他属性数据，共同形成所述假体的治理数据，包括：
28.针对股骨假体模型，在治理数据中包含股骨假体的前端切平面法线、股骨后端切平面法线、前端切平面的元点坐标、颜色、内髁配准点、股骨三维假体模型包含多个三角形平面顶点坐标和其平面索引、外髁配准点、后端切平面的元点坐标以及假体型号。
29.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述截骨面数据、所述接触点数据、所述元信息数据以及其他属性数据，共同形成所述假体的治理数据，还包括：
30.针对胫骨假体模型，在治理数据中包含胫骨切平面法线、胫骨假体切平面的元点坐标、颜色、胫骨三维假体模型包含的多个三角形平面顶点坐标和其平面索引以及假体型号。
31.第二方面，本公开实施例提供了一种假体数据治理系统，包括：
32.设置模块，用于通过设置三维空间坐标系，将不同型号的假体统一对齐到所述坐标系下；
33.采集模块，用于在所述坐标系下，对所述假体的截骨面位置和接触点进行空间信息采集，形成所述假体的截骨面数据和接触点数据，所述截骨面数据包括平面元点相对骨
头的坐标、股骨前端切平面、股骨后端切平面、股骨远端切平面和胫骨切平面，所述接触点是内外侧关节的接触处，包括内髁配准点和外髁配准点；
34.治理模块，用于获取所述假体的元信息数据和其他属性数据，以便于基于所述截骨面数据、所述接触点数据、所述元信息数据以及其他属性数据，共同形成所述假体的治理数据。
35.第三方面，本公开实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的假体数据治理方法。
36.第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的假体数据治理方法。
37.本公开实施例中的假体数据治理方案，包括通过设置三维空间坐标系，将不同型号的假体统一对齐到所述坐标系下；在所述坐标系下，对所述假体的截骨面位置和接触点进行空间信息采集，形成所述假体的截骨面数据和接触点数据，所述截骨面数据包括平面元点相对骨头的坐标、股骨前端切平面、股骨后端切平面、股骨远端切平面和胫骨切平面，所述接触点是内外侧关节的接触处，包括内髁配准点和外髁配准点；获取所述假体的元信息数据和其他属性数据，以便于基于所述截骨面数据、所述接触点数据、所述元信息数据以及其他属性数据，共同形成所述假体的治理数据。通过本公开的处理方案，能够对假体中包含的异种数据进行采集，便于后续的查询和管理。
附图说明
38.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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它的附图。
39.图1为本公开实施例提供的假体数据治理方法流程图；
40.图2为本公开实施例提供的股骨假体空间坐标系；
41.图3为本公开实施例提供的胫骨假体空间坐标系；
42.图4为本公开实施例提供的一种接触点示意图；
43.图5为本公开实施例提供的另一种接触点示意图。
具体实施方式
44.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
45.以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
46.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
47.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
48.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
49.本公开实施例提供一种假体数据治理方法。本实施例提供的假体数据治理方法可以由一计算装置来执行，该计算装置可以实现为软件，或者实现为软件和硬件的组合，该计算装置可以集成设置在服务器、客户端等中。
50.参见图1，本公开实施例中的假体数据治理方法，可以包括如下步骤：
51.s101，通过设置三维空间坐标系，将不同型号的假体统一对齐到所述坐标系下。
52.股骨假体空间坐标系如图2所示，所有的不同型号的假体，都要将其对齐到统一的坐标系下。之后在统一的坐标系下，数据库记录其三维模型的数据。假体空间坐标系说明如下：
53.表1股骨假体空间坐标系
[0054][0055]
除此之外，还需要建立胫骨假体空间坐标系，如图3所示。
[0056]
表2胫骨假体空间坐标系
[0057][0058]
s102，在所述坐标系下，对所述假体的截骨面位置和接触点进行空间信息采集，形
成所述假体的截骨面数据和接触点数据，所述截骨面数据包括平面元点相对骨头的坐标、股骨前端切平面、股骨后端切平面、股骨远端切平面和胫骨切平面，所述接触点是内外侧关节的接触处，包括内髁配准点和外髁配准点。
[0059]
不同型号以及不同尺寸的截骨面位置(包括平面元点相对骨头的坐标，及平面的法线)，分为股骨前端切平面、股骨后端切平面、股骨远端切平面、胫骨切平面，被记录在假体信息中，如图4和图5所示。
[0060]
接触点是内外侧关节的接触处，分为内髁配准点和外髁配准点，被记录在假体信息中，如图4所示。
[0061]
s103，获取所述假体的元信息数据和其他属性数据，以便于基于所述截骨面数据、所述接触点数据、所述元信息数据以及其他属性数据，共同形成所述假体的治理数据。
[0062]
假体的信息对手术效果与安全分析极为重要，在本数据库中，假体信息主要包括以下内容：1)假体元信息，包括假体的厂商、型号以及认证上市的相关信息。2)其它属性，如关节的材料、色彩外观等，也会被记录在假体信息中。
[0063]
最终将假体的数据进行治理之后，得到如表3所示的治理数据。
[0064]
表3股骨和胫骨切平面数据
[0065]
[0066][0067]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述通过设置三维空间坐标系，将不同型号的假体统一对齐到所述坐标系下，包括：
[0068]
针对股骨假体，定义股骨假体远端截骨平面为水平面，以此为标准，可以对齐假体的力线，当更换假体，保持力线不变，远端截骨量不变；
[0069]
在水平面内，两根股骨假体髓内柄轴线与水平面交点分别标为a和b，定义线段ab中点为坐标原点cso；
[0070]
定义过坐标原点cso且垂直于ab的直线为y轴，正方向指向股骨假体前方；
[0071]
定义过坐标原点cso且垂直于水平面的直线为z轴，正方向指向股骨假体上方；根据右手定则确定x轴。以此坐标系，更换假体时不会改变内外旋角。
[0072]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述通过设置三维空间坐标系，将不同型号的假体统一对齐到所述坐标系下，包括：
[0073]
针对胫骨假体，定义胫骨托截骨平面为水平面，以此为标准，不会改变力线，不会改变截骨量，也不会改变股骨与胫骨间的间隙；
[0074]
在水平面内，定义胫骨托髓内柄轴线与水平面交点为坐标原点cso；定义胫骨托髓内柄轴线在水平面内的投影为y轴，正方向指向前方；
[0075]
定义过坐标原点cso且垂直于水平面的直线为z轴，正方向指向上方；
[0076]
根据右手定则确定x轴。
[0077]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述在所述坐标系下，对所述假体的截骨面位置和接触点进行空间信息采集，形成所述假体的截骨面数据和接触点数据，包括：
[0078]
针对股骨假体，选择股骨前端切平面、股骨后端切平面、股骨远端切平面、胫骨切平面作为股骨的截骨面进行数据采集，形成所述股骨的截骨面数据。
[0079]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述在所述坐标系下，对所述假体的截骨面位置和接触点进行空间信息采集，形成所述假体的截骨面数据和接触点数据，包括：
[0080]
对股骨假体内外侧关节的接触处的内髁配准点和外髁配准点进行数据采集，形成所述股骨假体的接触点数据。接触点用于计算内外侧的间隙，评估关节的稳定性。
[0081]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取所述假体的元信息数据和其他属性数据，包括：
[0082]
基于所述假体的厂商信息、型号信息以及认证上市信息，形成所述假体的元信息数据。
[0083]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取所述假体的元信息数据和其他属性数据，包括：
[0084]
基于所述假体关节的材料、色彩及外观信息，形成所述假体的其他属性数据。
[0085]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述截骨面数据、所述接触点数据、所述元信息数据以及其他属性数据，共同形成所述假体的治理数据，包括：
[0086]
针对股骨假体模型，在治理数据中包含股骨假体的前端切平面法线、股骨后端切平面法线、前端切平面的元点坐标、颜色、内髁配准点、股骨三维假体模型包含多个三角形平面顶点坐标和其平面索引、外髁配准点、后端切平面的元点坐标以及假体型号。
[0087]
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述截骨面数据、所述接触点数据、所述元信息数据以及其他属性数据，共同形成所述假体的治理数据，还包括：
[0088]
针对胫骨假体模型，在治理数据中包含胫骨切平面法线、胫骨假体切平面的元点坐标、颜色、胫骨三维假体模型包含的多个三角形平面顶点坐标和其平面索引以及假体型号。
[0089]
与上面的方法实施例相对于，本发明还提供了一种假体数据治理系统，包括：
[0090]
设置模块，用于通过设置三维空间坐标系，将不同型号的假体统一对齐到所述坐标系下；
[0091]
采集模块，用于在所述坐标系下，对所述假体的截骨面位置和接触点进行空间信息采集，形成所述假体的截骨面数据和接触点数据，所述截骨面数据包括平面元点相对骨头的坐标、股骨前端切平面、股骨后端切平面、股骨远端切平面和胫骨切平面，所述接触点是内外侧关节的接触处，包括内髁配准点和外髁配准点；
[0092]
治理模块，用于获取所述假体的元信息数据和其他属性数据，以便于基于所述截骨面数据、所述接触点数据、所述元信息数据以及其他属性数据，共同形成所述假体的治理数据。。
[0093]
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0094]
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
[0095]
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。
[0096]
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。