基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法及系统，方法包括术前检查步骤和术中对位步骤；术中对位步骤包括以下子步骤：S21：将患者平置放在手术台上；S22：通过三维C型臂机，对待进行的部位即患者骨折侧股骨进行扫描；S23：对扫描的股骨薄层扫描图像，进行多维成像；S24：得到A线长度α‑2和夹角角度β‑2；S25：分别将术前α值α‑1、β值β‑1与术中α值α‑2和β值β‑2值进行比较，判断是否因患者体位和/或位移导致股骨位置变化；S26：根据股骨位置变化，调整骨折侧需要调整正位的实际值。本发明专利技术可以在手术开始之前同时调整手术计划，还可以减少患者及医护人员暴露在射线下的时间。

Multi tissue alignment method and system for intraoperative imaging based on 3D C arm machine

The present invention discloses a multi tissue alignment method and system for intraoperative imaging based on a three-dimensional C brachial machine. The method includes preoperative examination steps and intraoperative alignment; the intraoperative alignment steps include the following steps: S21: placing the patient on the operating table; S22: treatment of the fractured side of the patient through a three-dimensional C arm machine. Bone scan; S23: multidimensional imaging of scanned TLC images; S24: A line length alpha 2 and angle angle beta 2; S25: compare the preoperative alpha value 1, beta value beta 1 to the intraoperative alpha value 2 and beta beta 2 value, to determine whether the position and / or displacement of the patient result in the change of the position of the femur. S26: according to the position of the femur, it is necessary to adjust the actual value of the position of the fracture side by adjusting the fracture side. The invention can adjust the operation plan at the same time before the operation starts, and can also reduce the time when the patients and medical personnel are exposed to the rays.

【技术实现步骤摘要】
基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法及系统
本专利技术基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法及系统。
技术介绍
股骨颈骨折是指由于骨质疏松、髋周肌肉群退变、反应迟钝或遭受严重外伤所致的股骨颈断裂。该部位血运较差，若骨折处理不及时、不适当，都会导致骨折不愈合或并发股骨头缺血性坏死，创伤性关节炎，严重地影响生活。股骨颈骨折部的形态分为嵌入型和错位型骨折。这两型股骨颈骨折的骨折线可表现为致密线和/或透亮线。致密骨折线表示两骨折端的骨小梁有重叠嵌插，而透亮骨折线则意味着两骨折端有分离。（1）嵌入型股骨颈骨折无明显错位，通常股骨颈可见模糊的致密骨折线，局部骨小梁中断，局部骨皮质出现小的成角或凹陷，股骨干的外旋畸形小明显。此型骨折属较稳定性骨折。由于骨折发生时外力作用的不同，股骨头可发生不同程度的内收、外旋。前倾或后倾的成角畸形。如出现嵌入端成角畸形较明显，或骨折线的斜度较大、骨折端部分有分离，或股骨干外旋明显时，提示骨折不稳定。（2）错位型股骨颈骨折较常见，亦称为内收型股骨颈骨折。两折端出现旋转和错位。股骨头向后倾骨折端向前成角，股骨干外旋向上错位，骨折线分离明显。目前，骨科医学领域中，股骨颈闭合复位术中判断骨折复位情况主要基于C型臂机。普通C臂机虽然可以在术中随时现场获取患者解剖图像，但是无法进行术前术中配准，也无法提供具有重要参考价值的横断面图像。术前CT可以提供的解剖信息丰富，但存在术前CT3D重建模型与术中患骨解剖结构之间的配准精度有待提高、配准实时性较差、无法术中获取患者解剖图像、增加患者的经济负担等一系列问题。于此同时，目前C型臂机透视引导经皮植钉的技术存在明显缺点，由于C型臂机透视一次只能获得单个平面的图像，为确保复位的正确性，手术者不可避免的需要多次调整内固定物安放位置，多次改变透视的位置和角度，不断地进行X线照射，使患者及医护人员长时间暴露在射线下，对人体损害较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法及系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法，包括术前检查步骤和术中对位步骤；所述的术前检查步骤包括以下子步骤：S11：分别获取患者股骨颈骨折侧的原始CT图像和健康侧的原始CT图像；S12：分别对骨折侧的原始CT图像和健康侧的原始CT图像进行三维建模；S13：分别对骨折侧和健康侧的股骨三维建模图像执行如下操作：S131：在三维重建的模型上分别寻找两个骨性标志点，所述的两个骨性标志点为大粗隆顶点P1、股骨头中心点P2；S132：将大粗隆顶点P1和股骨头中心点P2连接，得到A线，并计算A线长度α；S133：延长A线，在所有的垂直于A线在股骨头上的切面中，找到其中一个a切面，所述的a切面包含股骨头凹点P3，所述的股骨头凹点P3为股骨头上部的小凹处骨性标志点；S134：将大粗隆顶点P1和股骨头凹点P3进行连接，得到B线；S135：计算B线在a切面的投影与B线的夹角角度β；S14：根据步骤S3获得的正常侧的α值α-0/β值β-0、以及创伤侧的α值α-1和β值β-1，计算出骨折侧需要调整正位的实际值；所述的术中对位步骤包括以下子步骤：S21：将患者平置放在手术台上；S22：通过三维C型臂机，对待进行的部位即患者骨折侧股骨进行扫描；S23：对扫描的股骨薄层扫描图像，进行多维成像；S24：采用步骤S131~S135的方法，得到A线长度α-2和夹角角度β-2；S25：分别将术前α值α-1、β值β-1与术中α值α-2和β值β-2值进行比较，判断是否因患者体位和/或位移导致股骨位置变化；S26：根据股骨位置变化，调整骨折侧需要调整正位的实际值。进一步地，在步骤S14计算骨折侧需要调整正位的实际值和步骤S26调整骨折侧需要调整正位的实际后，设计导针的植入角度。进一步地，所述的股骨头中心点P2的寻找方式为：在股骨头中填充球体，当在股骨头外侧与所述球体边界进行重合对比，嵌套面积能达到N%，则为拟合成功，此时将所述球体球心作为股骨头中心点P2。进一步地，所述的嵌套面积需达到95%。进一步地，所述的原始CT图像以.dicom格式存储。进一步地，所述的三维建模采用Mimics软件进行构建。本专利技术还提供基于三维C型臂机的术中成像多组织对位系统，包括术前检查模块和术中对位模块；所述的术前检查模块包括：原始CT图像采集子模块：用于分别获取患者股骨颈骨折侧的原始CT图像和健康侧的原始CT图像；三维重建子模块：用于分别对骨折侧的原始CT图像和健康侧的原始CT图像进行三维建模；三维建模图像处理子模块：用于分别对骨折侧和健康侧的股骨三维建模图像进行处理，包括：骨性标志点寻找单元：用于在三维重建的模型上分别寻找两个骨性标志点，所述的两个骨性标志点为大粗隆顶点P1、股骨头中心点P2；A线长度计算单元：用于将大粗隆顶点P1和股骨头中心点P2连接，得到A线，并计算A线长度α；a切面寻找单元：用于延长A线，在所有的垂直于A线在股骨头上的切面中，找到其中一个a切面，所述的a切面包含股骨头凹点P3，所述的股骨头凹点P3为股骨头上部的小凹处骨性标志点；B线获取单元：用于将大粗隆顶点P1和股骨头凹点P3进行连接，得到B线；夹角角度β计算单元：用于B线在a切面的投影与B线的夹角角度β；正位计算子模块：用于根据三维建模图像处理子模块获得的正常侧的α值α-0/β值β-0、以及创伤侧的α值α-1和β值β-1，计算出骨折侧需要调整正位的实际值；所述的术中对位模块包括：扫描子模块：用于通过三维C型臂机，对待进行的部位即患者骨折侧股骨进行扫描；成像子模块：用于对扫描的股骨薄层扫描图像，进行多维成像；A线长度和夹角角度计算子模块：采用三维建模图像处理子模块的方式，得到A线长度α-2和夹角角度β-2；位移比较与判断子模块：分别将术前α值α-1、β值β-1与术中α值α-2和β值β-2值进行比较，判断是否因患者体位和/或位移导致股骨位置变化；正位调整子模块：根据股骨位置变化，调整骨折侧需要调整正位的实际值。进一步地，在正位计算子模块计算骨折侧需要调整正位的实际值和正位调整子模块调整骨折侧需要调整正位的实际后，设计导针的植入角度。进一步地，所述的股骨头中心点P2的寻找方式为：在股骨头中填充球体，当在股骨头外侧与所述球体边界进行重合对比，嵌套面积能达到N%，则为拟合成功，此时将所述球体球心作为股骨头中心点P2。进一步地，所述的嵌套面积需达到95%。进一步地，所述的原始CT图像以.dicom格式存储，所述的三维建模采用Mimics软件进行构建。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用术前设计的方式，根据骨折侧与健康侧股骨颈区域进行比较，判断患者股骨颈骨折区域的骨折类型及旋转程度，主要包括嵌插/分离的长度、以及骨折旋转的角度；之后在术中，通过三维C型臂机，对待进行的部位即患者骨折侧股骨进行扫描及多维成像，并采用同样的方式进行嵌插/分离的长度、以及骨折旋转的角度的处理。一方面，可以在手术开始之前同时调整手术计划；而另一方面，术中对位步骤还可适用于将患者进行一定闭合复位后，为确保复位的正确性，进行扫描以及再复位调整，因此可以减少患者及医护人员暴露在射线下的时间。附图说明图1本专利技术方法流程图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法，其特征在于：包括术前检查步骤和术中对位步骤；所述的术前检查步骤包括以下子步骤：S11：分别获取患者股骨颈骨折侧的原始CT图像和健康侧的原始CT图像；S12：分别对骨折侧的原始CT图像和健康侧的原始CT图像进行三维建模；S13：分别对骨折侧和健康侧的股骨三维建模图像执行如下操作：S131：在三维重建的模型上分别寻找两个骨性标志点，所述的两个骨性标志点为大粗隆顶点P1、股骨头中心点P2；S132：将大粗隆顶点P1和股骨头中心点P2连接，得到A线，并计算A线长度α；S133：延长A线，在所有的垂直于A线在股骨头上的切面中，找到其中一个a切面，所述的a切面包含股骨头凹点P3，所述的股骨头凹点P3为股骨头上部的小凹处骨性标志点；S134：将大粗隆顶点P1和股骨头凹点P3进行连接，得到B线；S135：计算B线在a切面的投影与B线的夹角角度β；S14：根据步骤S3获得的正常侧的α值α‑0/β值β‑0、以及创伤侧的α值α‑1和β值β‑1，计算出骨折侧需要调整正位的实际值；所述的术中对位步骤包括以下子步骤：S21：将患者平置放在手术台上；S22：通过三维C型臂机，对待进行的部位即患者骨折侧股骨进行扫描；S23：对扫描的股骨薄层扫描图像，进行多维成像；S24：采用步骤S131~S135的方法，得到A线长度α‑2和夹角角度β‑2；S25：分别将术前α值α‑1、β值β‑1与术中α值α‑2和β值β‑2值进行比较，判断是否因患者体位和/或位移导致股骨位置变化；S26：根据股骨位置变化，调整骨折侧需要调整正位的实际值。...

【技术特征摘要】
1.基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法，其特征在于：包括术前检查步骤和术中对位步骤；所述的术前检查步骤包括以下子步骤：S11：分别获取患者股骨颈骨折侧的原始CT图像和健康侧的原始CT图像；S12：分别对骨折侧的原始CT图像和健康侧的原始CT图像进行三维建模；S13：分别对骨折侧和健康侧的股骨三维建模图像执行如下操作：S131：在三维重建的模型上分别寻找两个骨性标志点，所述的两个骨性标志点为大粗隆顶点P1、股骨头中心点P2；S132：将大粗隆顶点P1和股骨头中心点P2连接，得到A线，并计算A线长度α；S133：延长A线，在所有的垂直于A线在股骨头上的切面中，找到其中一个a切面，所述的a切面包含股骨头凹点P3，所述的股骨头凹点P3为股骨头上部的小凹处骨性标志点；S134：将大粗隆顶点P1和股骨头凹点P3进行连接，得到B线；S135：计算B线在a切面的投影与B线的夹角角度β；S14：根据步骤S3获得的正常侧的α值α-0/β值β-0、以及创伤侧的α值α-1和β值β-1，计算出骨折侧需要调整正位的实际值；所述的术中对位步骤包括以下子步骤：S21：将患者平置放在手术台上；S22：通过三维C型臂机，对待进行的部位即患者骨折侧股骨进行扫描；S23：对扫描的股骨薄层扫描图像，进行多维成像；S24：采用步骤S131~S135的方法，得到A线长度α-2和夹角角度β-2；S25：分别将术前α值α-1、β值β-1与术中α值α-2和β值β-2值进行比较，判断是否因患者体位和/或位移导致股骨位置变化；S26：根据股骨位置变化，调整骨折侧需要调整正位的实际值。2.根据权利要求1所述的基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法，其特征在于：在步骤S14计算骨折侧需要调整正位的实际值和步骤S26调整骨折侧需要调整正位的实际后，设计导针的植入角度。3.根据权利要求1所述的基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法，其特征在于：所述的股骨头中心点P2的寻找方式为：在股骨头中填充球体，当在股骨头外侧与所述球体边界进行重合对比，嵌套面积能达到N%，则为拟合成功，此时将所述球体球心作为股骨头中心点P2。4.根据权利要求3所述的基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法，其特征在于：所述的嵌套面积需达到95%。5.根据权利要求1所述的基于三维C型臂机的术中成像多组织对位方法，其特征在于：所述的原始CT图像以.dicom格式存储，所述的三维建模采用Mimics软件进行构建。6.基于三维C型臂机的术中成像多组织对位系统，其特征在于：包括术前检查模块和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德伟，曲飞寰，王本杰，赵振华，
申请(专利权)人：成都真实维度科技有限公司，大连大学附属中山医院，
类型：发明
国别省市：四川,51