[发明专利]膝关节置换的三维术前规划系统及假体模型匹配方法

权利要求书

1.一种膝关节置换的三维术前规划系统，其特征在于，包括：

图像预处理单元，被配置成在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；

假体确定单元，被配置成基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号，包括从假体库中获取智能化推荐的假体型号；其中，所述三维骨骼模型包括三维股骨模型；所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型；所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；

植入单元，被配置成将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型，将三维骨骼假体模型和三维骨骼模型通过三维模型重合显示的方式，实现三维骨骼假体模型的模拟安装；

调整单元，被配置成基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度；其中，调整单元包括：股骨假体位置调整子单元，被配置为基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整所述三维股骨假体模型的放置位置；股骨假体角度调整子单元，被配置为调整所述三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使所述三维股骨假体模型的横截面与所述股骨机械轴垂直；所述股骨假体角度调整子单元还被配置为调整所述三维股骨假体模型的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的膝关节置换的三维术前规划系统，其特征在于，所述三维骨骼模型还包括三维胫骨模型，所述三维骨骼假体模型还包括三维胫骨假体模型；所述骨骼关键参数还包括胫骨关键参数，所述胫骨关键参数包括胫骨机械轴、胫骨左右径和胫骨前后径；

所述调整单元还包括：

胫骨假体位置调整子单元，被配置为基于所述胫骨左右径和胫骨前后径，调整三维胫骨假体模型的安放位置；

胫骨假体角度调整子单元，被配置为调整三维胫骨假体的内翻角或外翻角，使所述胫骨机械轴与所述三维胫骨假体的横截面垂直。

3.根据权利要求2所述的膝关节置换的三维术前规划系统，其特征在于，所述膝关节置换的三维术前规划系统还包括：运动模拟单元：

所述运动模拟单元配置为：基于三维骨骼假体模型与三维骨骼模型的匹配关系进行模拟截骨，得到三维股骨术后模拟模型；

对所述三维股骨术后模拟模型进行包括伸直位和屈曲位的运动模拟；

在伸直位状态确定伸直间隙，在屈曲状态确定屈曲间隙；

对比所述伸直间隙与所述屈曲间隙，对所述三维骨骼假体模型进行匹配性验证。

4.根据权利要求1所述的膝关节置换的三维术前规划系统，其特征在于，所述膝关节置换的三维术前规划系统还包括：髓内定位模拟杆创建单元；

所述髓内定位模拟杆创建单元配置为：基于所述三维股骨模型确定股骨髓腔中心点的三维坐标；

通过圆形拟合法创建髓内定位模拟杆；

由所述髓内定位模拟杆确定股骨开髓点。

5.一种膝关节三维骨骼模型的假体模型匹配方法，其特征在于，包括：

在获取到膝关节的医学图像后，对所述医学图像进行分割和三维重建，得到膝关节的三维骨骼模型；

基于所述三维骨骼模型，确定骨骼关键参数；基于所述骨骼关键参数确定三维骨骼假体模型的类型和型号；包括从假体库中获取智能化推荐的假体型号；其中，所述三维骨骼模型包括三维股骨模型；所述三维骨骼假体模型包括三维股骨假体模型；所述骨骼关键参数包括股骨关键参数，所述股骨关键参数包括股骨机械轴、股骨通髁线、后髁连线、股骨左右径和股骨前后径；

将选择的三维骨骼假体模型植入所述三维骨骼模型，包括：将三维骨骼假体模型和三维骨骼模型通过三维模型重合显示的方式，实现三维骨骼假体模型的模拟安装；

在三维可视化显示中，基于所述骨骼关键参数和所述三维骨骼假体模型的类型和型号调整所述三维骨骼假体模型的安放位置和安放角度；其中，基于所述股骨左右径和股骨前后径，调整所述三维股骨假体模型的放置位置；股骨假体角度调整子单元，被配置为调整所述三维股骨假体模型的内翻角或外翻角，使所述三维股骨假体模型的横截面与所述股骨机械轴垂直；所述股骨假体角度调整子单元还被配置为调整所述三维股骨假体模型的内旋角或外旋角，使股骨后髁角在预设范围内。