[发明专利]关节置换手术导航系统及方法

说明书

本发明实施例公开了一种关节置换手术导航系统及方法，所述系统包括：术前规划模块，用于根据获取的髋关节医学图像数据进行分割重建得到髋关节三维模型，并进行术前规划，确定假体安放的位置、大小和角度；导航配准模块，用于根据骨盆参考架和股骨参考架确定骨盆和股骨的空间位置，以及，根据手术探针与骨盆参考架和股骨参考架的空间位置关系，对髋关节三维模型进行配准，得到髋关节实体模型，根据所述髋关节实体模型，控制夹持假体的手术器械将假体安放在髋关节中。通过术前规划手术入路及假体安放位置等信息，术中利用空间定位方法，对手术器械进行追踪，提高手术的精确度的同时还为医生提供导航支持，使手术更加安全高效。

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种关节置换手术导航系统及方法。

背景技术

近年来，髋关节置换术作为治疗严重髋关节疼痛、畸形、功能障碍的一种有效的临床术式，在国内外得到了广泛的开展。医学影像技术的发展(如CT、MRI等可以显示结构复杂部位的三维结构)虽然使医生对病人的情况做出比以前更充分、精确的评估，然而这些图像特征并不适用于手术过程中，术中医生仍是主要靠二维的X光图像，根据临床经验进行局部分析和诊断，对于病变区域的精确定位和定量分析远远不够，而现有的术前根据CT图像数据重建的三维模型在术中与患者解剖结构之间的配准精度较低，实时性较差，手术时间较长，从而严重影响了医生使用的积极性。此外，传统的关节置换手术，主要依靠医生的手术经验，通过传统的手术工具与器械进行人工关节的安放与植入，可重复性低，精准度差，手术的风险性大，术后并发症多。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提供一种关节置换手术导航系统及方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种关节置换手术导航系统，包括：

术前规划模块，用于根据获取的髋关节医学图像数据进行髋关节的分割和重建得到髋关节三维模型，并根据所述髋关节三维模型进行术前规划，确定假体安放的位置、大小和角度；

导航配准模块，用于根据光学定位仪，骨盆参考架和股骨参考架确定骨盆和股骨的空间位置，以及，根据手术探针与骨盆参考架和股骨参考架的空间位置关系，对所述髋关节三维模型进行配准，得到髋关节实体模型，将髋关节实体模型与术前规划模型相匹配；

手持控制模块，根据术前规划方案与髋关节实体配准结果，通过手持控制模块器械将髋臼假体安放在髋关节中，实时在术中监测假体的位置，通过手持控制设备手动调节髋臼安放假体的旋转中心，髋臼假体前倾角，髋臼假体外展角，髋臼假体打入深度，将术前计划在术中精准实现。

进一步地，所述术前规划模块包括：数据获取子模块、三维模型重建子模块、髋臼侧计划确定子模块、股骨侧计划确定子模块和计划方案确认子模块；

其中，所述数据获取子模块，用于获取髋关节医学图像数据；

所述三维模型重建子模块，用于根据获取的髋关节医学图像数据进行髋关节的分割和重建得到髋关节三维模型；

所述髋臼侧计划确定子模块，用于根据所述髋关节三维模型确定髋臼旋转中心，髋臼直径，髋臼前倾角，髋臼外展角，并根据髋臼旋转中心，髋臼直径，髋臼前倾角以及髋臼外展角，综合考虑髋臼杯覆盖率，确定髋臼侧植入假体的大小型号以及位置；

所述股骨侧计划确定子模块，用于根据所述髋关节三维模型确定股骨头旋转中心，股骨髓腔形态，股骨髓腔解剖轴以及股骨颈干角，并根据股骨头旋转中心，股骨髓腔形态，股骨髓腔解剖轴以及股骨颈干角确定股骨侧假体植入大小型号及位置，同时考虑腿长差和股骨联合偏心距；