[发明专利]用于关节手术导航的下肢负重位三维信息生成方法及装置

说明书

本申请提供一种用于关节手术导航的下肢负重位三维信息的生成方法、生成装置、电子设备以及计算机存储介质。所述生成方法包括：对关节部位的三维影像进行图像分割处理，获得股骨三维图像和胫骨三维图像；将下肢负重位的第一二维图像和第二二维图像映射到预定三维空间，从而获得下肢负重位的三维力线信息；将所述股骨三维图像和所述胫骨三维图像映射到所述预定三维空间，从而获得下肢负重位的三维图像信息。通过二维、三维图像配准与三维重建相结合，生成的下肢负重位三维信息更加完整和精确。

技术领域

本申请涉及人工关节置换技术领域，具体地，涉及一种用于关节手术导航的下肢负重位三维信息生成方法及装置、电子设备及计算机可读介质。

背景技术

手术导航系统是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，手术中跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示，使医生对手术器械相对病人解剖结构的位置一目了然，使外科手术更快速、更精确、更安全。

手术导航系统越来越多地应用在关节手术中，其可以让医生在术前根据患者的影像数据进行手术规划，术中将患者的影像数据与患者生理解剖结构通过配准进行准确关联，获取患者下肢力线以辅助医生调整手术规划，引导医生操作器械完成手术。手术导航系统使得关节手术更加精准、迅速和安全。

在关节导航手术中，一般采用术前影像。术前影像分为三维影像和二维影像。其中，三维影像一般为CT影像，二维影像一般为负重位下肢全长X光片。出于对患者的保护，术前CT影像通常仅扫描术区部位(例如膝关节)，并不包括下肢全长影像，且CT影像采集过程中患者处于仰卧位，其下肢状态与负重状态并不相同。二维的负重位下肢全长X光片可以为医生提供冠状面或矢状面上的下肢力线信息。基于负重位下肢全长X光片虽然可以通过三维重建技术提供三维的下肢力线信息模型，但重建的三维模型无法呈现术区的准确解剖结构，使得手术规划存在一定的局限性。此外，X光片或三维重建模型在术中无法方便的建立与患者生理解剖结构的准确映射，因此无法将术前规划引入到术中执行阶段。

发明内容

为了解决了现有关节导航手术中使用的下肢三维信息不完整问题，本申请提供了一种用于关节手术导航的下肢负重位三维信息的生成方法，包括：

对关节部位的三维影像进行图像分割处理，获得股骨三维图像和胫骨三维图像；

将下肢负重位的第一二维图像和第二二维图像映射到预定三维空间，从而获得下肢负重位的三维力线信息；

将所述股骨三维图像和所述胫骨三维图像映射到所述预定三维空间，从而获得下肢负重位的三维图像信息。

根据本申请一些实施例，所述三维力线信息包括：所述预定三维空间下的股骨中心点三维坐标、胫骨中心点三维坐标和膝关节中心点三维坐标；所述三维图像信息包括：所述预定三维空间下的股骨图像和胫骨图像。

根据本申请一些实施例，所述预定三维空间包括：指定基准坐标系下的三维空间；或所述股骨三维图像的三维空间；或所述胫骨三维图像的三维空间。

根据本申请一些实施例，所述预定三维空间为指定基准坐标系下的三维空间时，将下肢负重位的第一二维图像和第二二维图像映射到预定三维空间，从而获得下肢负重位的三维力线信息，包括：

分别建立所述第一二维图像、第二二维图像与所述预定三维空间的第一映射关系和第二映射关系；

根据所述第一映射关系和所述第二映射关系，分别对所述第一二维图像、第二二维图像进行坐标变换，获得所述指定基准坐标系下的对应的第三二维图像、第四二维图像；

根据所述第一映射关系和所述第二映射关系，对所述第一二维图像和所述第二二维图像中的特征点二维坐标进行坐标变换，获得所述股骨中心点三维坐标、胫骨中心点三维坐标和膝关节中心点三维坐标。