膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法及系统与流程

本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法及系统。

背景技术：

1、全膝关节置换导航手术用于治疗膝关节病变、不稳、僵硬或畸形。对于恢复病变的膝关节功能，对于解决膝关节疼痛，纠正膝关节畸形，有重要的作用。膝关节配准中，需要对股骨进行粗配准和精配准，其中，相对准确的大致粗配准结果，一定程度上有效避免精配准在最小二乘法下陷入局部最优解的情形，避免股骨配准失败，提高成功率和配准精度。

2、当前市面产品中尚且没有对股骨图像粗配准结果与实物吻合程度的评价标准和对粗配准结果合法性验证的方法。

3、综上所述，需要一种膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法及系统来解决现有技术中所存在的不足之处。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法及系统，旨在解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：采集股骨头中心、股骨内髁点和股骨外髁点的坐标数据，并记作点集t1，采集图像模型中股骨头中心、股骨内髁点和股骨外髁点的坐标数据，并记作点集t2；

4、步骤s2：基于点集t1和点集t2做线性变换，通过迭代计算和收敛，进行landmark配准粗配准；

5、步骤s3：将探针放置于股骨前后轴位置，采集探针相对于股骨前后轴的位置关系；

6、步骤s4：设定距离阈值d0和角度阈值a0，计算探针到股骨前后轴的距离d以及探针轴线与股骨前后轴的角度a；

7、步骤s5：判断距离d是否小于距离阈值，角度a是否小于角度阈值，若是，则提示验证通过，应用粗配准结果，反之，则提示验证不通过，结束。

8、可选的，所述步骤s1具体为：将在ndi下采集到的探针于股骨marker下的三个点坐标，记作t1点集，为landmarksource点集，与图像模型中股骨头中心、股骨内髁点和股骨外髁点的三个点坐标，记作t2点集，为landmarktarget点集。

9、可选的，所述步骤s2粗配准的方法具体为：基于landmarksource点集和landmarktarget点集，两个点集数目相等，序号一致，做线性变换，通过不断的迭代计算和收敛，使得两个点集在配准后的平均距离最小。

10、可选的，所述步骤s4中距离d和角度a计算具体为：

11、

12、

13、dis0＝|(p′0-f0)×(f1-f0)|÷|f1-f0|

14、dis1＝|(p′1-f0)×(f1-f0)|÷|f1-f0|

15、

16、

17、

18、其中：探针尖端的位置为p0，沿着探针方向往上20mm的位置为p1；记图像中股骨前后轴前侧点为f0,后侧点为f1，记粗配准矩阵为t，探针应用配准矩阵后在图像中的坐标为p′0，p′1，记p′0，p′1到股骨前后轴f0 f1的距离为dis0，dis1，记验证探针轴线p′0p′1与股骨前后轴f0 f1的角度为ang。

19、可选的，所述步骤s5中判断具体为：

20、dis0<d0

21、dis1<d0

22、ang<a0

23、满足上述要求，则误差在允许范围，验证通过。

24、一种膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的系统，包括粗配准模块、探针配准验证模块、参数计算模块和验证结果分析模块，

25、粗配准模块，用于全膝关节置换导航手术对股骨进行粗配准；

26、探针配准验证模块，用于验证粗配准后的股骨生理标记线与实际股骨的生理线的位置关系；

27、参数计算模块，用于计算探针到股骨前后轴的距离d以及探针轴线与股骨前后轴的角度a；

28、验证结果分析模块，用于判断分析距离d是否小于距离阈值，角度a是否小于角度阈值，并根据分析结果执行相应的操作。

29、本发明的有益效果：

30、1、本发明中，利用股骨生理点，摇腿计算得到的股骨头中心点，通髁轴内髁点，通髁轴外侧点，进行粗配准，验证粗配准后的股骨生理标记线，股骨矢状轴，与实际股骨的生理线的位置关系，计算配准后生理标记线与实际生理线在三维空间下的距离、角度位置，根据预设合理的阈值范围，对粗配准结果与实物吻合程度进行定量分析，最后得到粗配准矩阵及合法性检验结果，具有一定的使用价值和推广价值。

技术特征：

1.一种膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：将在ndi下采集到的探针于股骨marker下的三个点坐标，记作t1点集，为landmarksource点集，与图像模型中股骨头中心、股骨内髁点和股骨外髁点的三个点坐标，记作t2点集，为landmarktarget点集。

3.根据权利要求1所述膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法，其特征在于，所述步骤s2粗配准的方法具体为：基于landmarksource点集和landmarktarget点集，两个点集数目相等，序号一致，做线性变换，通过不断的迭代计算和收敛，使得两个点集在配准后的平均距离最小。

4.根据权利要求1所述膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法，其特征在于，所述步骤s4中距离d和角度a计算具体为：

5.根据权利要求1所述膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法，其特征在于，所述步骤s5中判断具体为：

6.一种膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的系统，其特征在于，包括粗配准模块、探针配准验证模块、参数计算模块和验证结果分析模块，

技术总结
本发明公开了一种膝关节置换手术股骨粗配准及合法性检验的方法及系统，利用股骨生理点，摇腿计算得到的股骨头中心点，通髁轴内髁点，通髁轴外侧点，进行粗配准，验证粗配准后的股骨生理标记线，股骨矢状轴，与实际股骨的生理线的位置关系，计算配准后生理标记线与实际生理线在三维空间下的距离、角度位置，根据预设合理的阈值范围，对粗配准结果与实物吻合程度进行定量分析，最后得到粗配准矩阵及合法性检验结果，具有一定的使用价值和推广价值。

技术研发人员：杨旸,任志杰,马震川,赵文娟
受保护的技术使用者：杭州邦杰星医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15