一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法技术

本发明专利技术属于医疗技术技术领域，公开了一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，步骤A：对患者进行体位固定并在患者体表标记目标区域；同时录入患者信息、标识号，制定手术计划，步骤B：获取患者目标区域的影像检查数据，将影像检查数据导入处理系统进行维度重建，步骤C：将病体模型导入计算机三维治疗计划系统中进行维度开发，确定并添加钻骨信息，步骤D：将导出的三维数据包导入钻骨设备和轨道设备，调整轨道设备的操作原点与三维数据包中三维坐标的原点重合，步骤E：沿着激光射线对准并进行钻骨。本发明专利技术当需要对骨进行固定时，通过钻骨设备在骨头上打洞，便于后期骨钉的植入，从而提高了骨钉植入的精度。

An Orthopaedic Drilling Method Guided by Three-dimensional Modeling of Medical Images

The invention belongs to the technical field of medical treatment, and discloses a method of guiding orthopaedic drilling through three-dimensional modeling and positioning of medical images. Step A: fixing the patient's body position and marking the target area on the patient's body surface; at the same time, inputting patient's information and identification number, formulating operation plan; Step B: acquiring the image examination data of the patient's target area and importing the image examination data into processing. The system carries out dimension reconstruction. Step C: Import the patient model into the computer three-dimensional treatment planning system for dimension development, determine and add drilling information. Step D: Import the derived three-dimensional data package into the drilling equipment and track equipment, adjust the operation origin of the track equipment and coincide with the origin of the three-dimensional coordinates in the three-dimensional data package. Step E: align and drill along the laser ray. Bone. When the bone needs to be fixed, a hole is made in the bone through a drilling device to facilitate the later implantation of the bone nail, thereby improving the accuracy of the bone nail implantation.

【技术实现步骤摘要】
一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法
本专利技术属于医疗技术
，具体涉及一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法。
技术介绍
随着科学技术的发展和进步，骨科学在诊断、治疗方面有了很大的进展。手外科的建立和发展，使手外伤的诊治技术迅速得到普及和提高；显微外科手术的广泛开展，使多趾游离再造手、神经束的吻合及松解，0.2mm的小动脉间的吻合已不再是神话；采用新的术式治疗脊柱侧凸、颈椎病及颈椎狭窄等疾病都取得了较好的骨科学效果；对关节炎患者采取的各种有效的术式，使得多年卧床的患者从新站立起来；对恶性骨肿瘤的治疗已从单一的截肢发展到综合的治疗，提高了手术的治愈率和存活率；膝关节镜的临床应用，不仅解决了一些疑难关节病的诊断，而且实现了诊断及治疗同步进行；随着材料科学的发展，使得一些复杂的骨折同样也能行内固定治疗；人工关节、人工椎体的功能及性能也更趋完善。总之，骨科学的发展与基础医学，特别是实验医学及材料科学的发展是分不开的。在骨科治疗时，常常需要钻骨，然而，现有的钻骨方法在使用过程中存在一些缺陷，例如，需要医务人员通过经验来定位钻孔位置，存在钻孔有偏差的可能性。对于初学者或者是经验不足的医务人员，在使用过程中常常会出现钻孔过深的问题，从而损伤到组织，非常危险。所以，如何设计一种稳定高效的钻骨方法，成为我们当前要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，通过增加钻骨设备，使得骨钉植入的过程更加便捷、同时骨钉植入的精度更高。为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，包括以下步骤：步骤A：对患者进行体位固定并在患者体表标记目标区域；同时录入患者信息、标识号，制定手术计划；步骤B：获取患者目标区域的影像检查数据，将影像检查数据导入处理系统进行维度重建，生成带有三维坐标系的病体模型；步骤C：将病体模型导入计算机三维治疗计划系统中进行维度开发，确定并添加钻骨信息，将带有钻骨信息的病体模型以三维数据包的形式导出，所述钻骨信息为在病体模型上的三维坐标向量；步骤D：将导出的三维数据包导入钻骨设备和轨道设备，调整轨道设备的操作原点与三维数据包中三维坐标的原点重合，通过轨道设备按照钻骨信息的三维坐标向量发射激光射线；步骤E：沿着激光射线对准并进行钻骨。当需要对骨头进行固定时，通过钻骨设备在骨头上打洞，便于后期骨钉的植入，从而提高了骨钉植入的精度。进一步的，所述步骤B中，所述影像检查数据为通过超声、CT或MRI对目标区域的影像检查结果。进一步的，所述步骤B中，所述病体模型通过患者目标区域范围内的影像检查数据叠加合成，包括患者目标区域内的体表轮廓数据、体内器官轮廓数据以及骨骼轮廓数据。进一步的，此处的超声、CT或MRI的影像检查均采用造影增强扫描技术，临床试验充分证明，造影增强扫描技术相比于普通平扫可以显著地改善器官以及肿瘤的影响的分辨率以及诊断准确度，以椎体CT检查为例，平扫CT的准确率为91％，造影增强CT扫描的准确率可以达到94-98％。进一步的，所述步骤B中，所述维度重建的步骤为：步骤B1：在患者目标区域上做一个体表标记点OO；步骤B2：对病体模型建立三维坐标系，所述三维坐标系以体表标记点OO作为坐标原点，以经过体表标记点OO的竖直线为z轴，并根据坐标原点和z轴确定x轴和y轴；步骤B3：在三维坐标系中对患者目标区域内的体表轮廓、体内器官轮廓以及骨骼轮廓进行三维坐标编辑。进一步的，所述步骤B中，所述处理系统采用Arigin3D或Mimics。下面以Mimics为例进行操作步骤说明：第一步，将上述影像检查数据导入到Mimics中，通过Mimics观察并调整原影像检查数据的阈值；第二步，根据阈值的调整，获得血管造影的清晰三维图像后选中所需图像内容，确定需要进行后续建模的全部造影影像；第三步，将选中的所有造影影像中存在的空洞或者缺失的地方全部填满，避免因为阈值设置误差导致模型存在缺陷；第四步，建立三维模型，通常情况下，在Mimics中运行Calculate命令即可生成三维图形的位图，根据图片清晰情况和实际需求决定是否需要对图片进行处理；第五步，导出ansys文件并按照ansysareafiles方式划分网格，通过Mimics进行赋值，设定好单位密度(HU)和e模量后(MPa)后自动生成三维模型，即病体模型。值得说明的是，上述是以Mimics为例对建立医学数据模型进行的说明，包含但不限于采用Mimics以外的软件实现。进一步的，所述步骤C中，所述钻骨信息包括钻骨编号、钻骨起点坐标、钻骨终点坐标、钻骨深度及钻骨角度。进一步的，通过钻骨编号，可以按照顺序逐个钻孔，避免出现遗漏，通过设置钻骨起点坐标和钻孔终点坐标，不仅能够保证钻孔的角度，还控制了钻孔的深度。进一步的，所述步骤D中，轨道设备根据三维数据包中的坐标信息调整激光发射头移动，轨道设备发射激光射线的步骤为：步骤D1：调整轨道设备的激光发射头与三维数据包中三维坐标原点重合。步骤D2：根据三维数据包中每个钻骨信息，按照钻骨编号依次调整轨道设备的激光发射头的位置和方向，使激光发射头的激光发射方向与钻骨起点坐标、钻骨终点坐标所构成的三维坐标向量重合。进一步的，所述步骤E中，所述钻骨的步骤包括：步骤E1：将钻骨设备连接于轨道设备。步骤E2：将两个对准板与套筒闭合，使激光的光束穿过对准孔，通过调节使得两个瞄准孔中心的连线、对准孔的轴线以及激光的射线重合。步骤E3：将连接架连接于安装板，并使电机轴的轴线与限位孔的轴线共线。步骤E4：打开两个对准板，电机带动钻头转动，实现对骨头的钻孔，同时液压缸负责钻头的轴向推进，使得钻头持续钻孔，激光测距对钻骨深度进行测量和显示。步骤E5：同时在钻头靠近电机的一端注入保护液，对骨屑进行冲洗。进一步的，为了保证钻骨的过程中不发生倾斜的情况，可以选择用辅助定位装置来提高钻骨的精确定位。进一步的，在后期辅助定位装置可以固定在病床上或者患者身上(比如铅套)，作为本领域技术人员所熟知的，目前的辅助定位装置有CT连床式体部定位支架，可以与CT机床无缝连接，CT扫描确定层面和倾角后，通过调节万向杆，可以使其与CT机床三轴直角坐标系完全融合，满足临床治疗上不同方向和角度的需求，做到三维立体的精确定向，极大地提高骨钉植入的精准度。进一步的，步骤E4中，激光测距对钻骨深度进行测量和显示包括：步骤E41：在钻骨之前，将三维数据的病体模型包转换成3D视图；步骤E42：钻骨设备开始运行，在钻骨的同时，3D视图上同步显示钻骨的情况；步骤E43：在轨道设备归于自身轨道的操作原点时，关闭3D视图。进一步的，所述步骤E42中，还包括在3D场景中对钻孔情况进行语音播报提示，当钻孔深度到达预定深度后发出确认语音提示。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术当需要对骨头进行固定时，通过钻骨设备在骨头上打洞，便于后期骨钉的植入，从而提高了骨钉植入的精度。(2)本专利技术通过钻骨编号，可以按照顺序逐个钻孔，避免出现遗漏，通过设置钻骨起点坐标和钻孔终点坐标，能够保证钻孔的角度。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为本专利技术的结构示意图；图3为图2中连接机构的结构示意图；图4为图3中B-B方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：对患者进行体位固定并在患者体表标记目标区域；同时录入患者信息、标识号，制定手术计划；步骤B：获取患者目标区域的影像检查数据，将影像检查数据导入处理系统进行维度重建，生成带有三维坐标系的病体模型；步骤C：将病体模型导入计算机三维治疗计划系统中进行维度开发，确定并添加钻骨信息，将带有钻骨信息的病体模型以三维数据包的形式导出，所述钻骨信息为在病体模型上的三维坐标向量；步骤D：将导出的三维数据包导入钻骨设备和轨道设备，调整轨道设备的操作原点与三维数据包中三维坐标的原点重合，通过轨道设备按照钻骨信息的三维坐标向量发射激光射线；步骤E：沿着激光射线对准并进行钻骨。

【技术特征摘要】
1.一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：对患者进行体位固定并在患者体表标记目标区域；同时录入患者信息、标识号，制定手术计划；步骤B：获取患者目标区域的影像检查数据，将影像检查数据导入处理系统进行维度重建，生成带有三维坐标系的病体模型；步骤C：将病体模型导入计算机三维治疗计划系统中进行维度开发，确定并添加钻骨信息，将带有钻骨信息的病体模型以三维数据包的形式导出，所述钻骨信息为在病体模型上的三维坐标向量；步骤D：将导出的三维数据包导入钻骨设备和轨道设备，调整轨道设备的操作原点与三维数据包中三维坐标的原点重合，通过轨道设备按照钻骨信息的三维坐标向量发射激光射线；步骤E：沿着激光射线对准并进行钻骨。2.根据权利要求1所述的一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，其特征在于：所述步骤B中，所述影像检查数据为通过超声、CT或MRI对目标区域的影像检查结果。3.根据权利要求1所述的一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，其特征在于：所述步骤B中，所述病体模型通过患者目标区域范围内的影像检查数据叠加合成，包括患者目标区域内的体表轮廓数据、体内器官轮廓数据以及骨骼轮廓数据。4.根据权利要求1所述的一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，其特征在于：所述步骤B中，所述维度重建的步骤为：步骤B1：在患者目标区域上做一个体表标记点OO；步骤B2：对病体模型建立三维坐标系，所述三维坐标系以体表标记点OO作为坐标原点，以经过体表标记点OO的竖直线为z轴，并根据坐标原点和z轴确定x轴和y轴；步骤B3：在三维坐标系中对患者目标区域内的体表轮廓、体内器官轮廓以及骨骼轮廓进行三维坐标编辑。5.根据权利要求1所述的一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，其特征在于：所述步骤B中，所述处理系统采用Arigin3D或Mimics。6.根据权利要求1所述的一种通过医学影像三维建模定位引导骨科钻孔方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德伟，曲飞寰，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