本發(fā)明涉及醫(yī)療，尤其是涉及一種股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法、裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、股骨頸骨折是髖部骨折中的常見疾病，由于其骨折線與水平線夾角大于70度，因此具有較大的剪切力和不穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致這類骨折的治療具有較高的難度，其復(fù)位和內(nèi)固定的失敗率較高。

2、目前，相關(guān)技術(shù)提出，可以根據(jù)骨折類型和位置，選擇合適的內(nèi)固定物，并將內(nèi)固定物植入骨折端，以提供足夠的固定強(qiáng)度，并通過x光透視或術(shù)中c臂檢查內(nèi)固定物的安裝位置和骨折對(duì)位情況，確保骨折端對(duì)齊并固定穩(wěn)固。

3、但由于該方案在復(fù)位過程中需要采用c型臂透視經(jīng)皮穿刺徒手定位或股骨大轉(zhuǎn)子部小切口暴露定位，經(jīng)驗(yàn)需求較高、復(fù)位難度較大，且術(shù)中需要反復(fù)穿刺透視調(diào)整進(jìn)釘點(diǎn)和方向，從而會(huì)導(dǎo)致輻射損害增加、局部骨質(zhì)破壞、螺釘把持力弱甚至醫(yī)源性骨折。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法、裝置及電子設(shè)備，可以顯著降低股骨頸骨折復(fù)位難度，并提升復(fù)位精確度，從而減少?gòu)?fù)位過程中造成的損傷。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法，方法包括：獲取患者股骨頸骨折部位的三維圖像數(shù)據(jù)，并針對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像預(yù)處理，得到去除噪聲后的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)；通過預(yù)設(shè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取處理，確定各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的局部特征，并根據(jù)局部特征、骨折類型和骨折位置，確定內(nèi)固定物的目標(biāo)植入路徑；實(shí)時(shí)獲取手術(shù)過程中手術(shù)區(qū)域的第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)處理，使第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)與第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)重合，以使內(nèi)固定物延目標(biāo)植入路徑植入，完成股骨頸骨折復(fù)位。

3、在一種實(shí)施方式中，針對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像預(yù)處理，得到去除噪聲后的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)的步驟，包括：利用預(yù)設(shè)閾值分割算法對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分割處理，將三維圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維網(wǎng)格模型，其中，三維網(wǎng)格模型由多個(gè)三角形面片構(gòu)成；針對(duì)三維網(wǎng)格模型中由各項(xiàng)三角形面片的三角形頂點(diǎn)組成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行去噪聲處理，確定去除噪聲后的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

4、在一種實(shí)施方式中，預(yù)設(shè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割網(wǎng)絡(luò)包括：采樣層、分組層和提取層，通過預(yù)設(shè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取處理，確定各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的局部特征的步驟，包括：通過采樣層對(duì)第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣，并通過分組層將降采樣后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為局部區(qū)域集合，其中，降采樣包括：最遠(yuǎn)點(diǎn)采樣和隨機(jī)采樣，局部區(qū)域集合包括：多個(gè)局部區(qū)域，各項(xiàng)局部區(qū)域中的點(diǎn)云共享相似的局部特征；通過提取層分別對(duì)各項(xiàng)局部區(qū)域進(jìn)行特征提取處理，確定目標(biāo)局部特征集合，其中，各項(xiàng)目標(biāo)局部特征包括：局部點(diǎn)的幾何分布、局部表面形狀、局部密度和局部法向量。

5、在一種實(shí)施方式中，根據(jù)局部特征、骨折類型和骨折位置，確定內(nèi)固定物的目標(biāo)植入路徑的步驟，包括：通過預(yù)設(shè)多層感知器和預(yù)設(shè)對(duì)稱函數(shù)，對(duì)各項(xiàng)目標(biāo)局部特征進(jìn)行特征融合處理，確定全局特征；通過預(yù)設(shè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割網(wǎng)絡(luò)，對(duì)全局特征進(jìn)行分類識(shí)別處理，確定骨折類型和骨折位置，并根據(jù)全局特征、骨折類型和骨折位置，規(guī)劃內(nèi)固定物的目標(biāo)植入路徑。

6、在一種實(shí)施方式中，通過預(yù)設(shè)多層感知器和預(yù)設(shè)對(duì)稱函數(shù)，對(duì)各項(xiàng)目標(biāo)局部特征進(jìn)行特征融合處理，確定全局特征的步驟，包括：通過預(yù)設(shè)多層感知器，對(duì)各項(xiàng)目標(biāo)局部特征中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的特征進(jìn)行非線性變換處理，提取逐點(diǎn)特征；通過預(yù)設(shè)對(duì)稱函數(shù)將逐點(diǎn)特征進(jìn)行聚合處理，聚合為一個(gè)固定維度的特征向量，確定全局特征，其中，預(yù)設(shè)對(duì)稱函數(shù)包括：最大池化和平均池化。

7、在一種實(shí)施方式中，對(duì)第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)處理，使第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)與第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)重合，以使內(nèi)固定物延目標(biāo)植入路徑植入，完成股骨頸骨折復(fù)位的步驟，包括：將第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)大小相同的體素，并獲取各體素對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布模型；針對(duì)第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行粗略配準(zhǔn)，確定初始變換矩陣；通過預(yù)設(shè)迭代優(yōu)化算法，計(jì)算第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的各點(diǎn)，與第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)中，相同體素的正態(tài)分布之間的對(duì)數(shù)似然值，并通過對(duì)初始變換矩陣進(jìn)行參數(shù)更新處理，確定對(duì)數(shù)似然值最大化時(shí)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)變換矩陣；利用目標(biāo)變換矩陣對(duì)第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，以實(shí)時(shí)追蹤骨骼位置和目標(biāo)植入路徑，使內(nèi)固定物延目標(biāo)植入路徑植入，完成股骨頸骨折復(fù)位。

8、在一種實(shí)施方式中，獲取各體素對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布模型的步驟，包括：分別計(jì)算各項(xiàng)體素中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布參數(shù)，其中，正態(tài)分布參數(shù)包括：均值和協(xié)方差矩陣，均值為體素內(nèi)全部點(diǎn)的坐標(biāo)均值，協(xié)方差矩陣為體素內(nèi)全部點(diǎn)的坐標(biāo)協(xié)方差；根據(jù)任一體素中各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的均值和協(xié)方差矩陣，確定該體素的正態(tài)分布模型。

9、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助裝置，裝置包括：數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，獲取患者股骨頸骨折部位的三維圖像數(shù)據(jù)，并針對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像預(yù)處理，得到去除噪聲后的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)；路徑規(guī)劃模塊，通過預(yù)設(shè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取處理，確定各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的局部特征，并根據(jù)局部特征、骨折類型和骨折位置，確定內(nèi)固定物的目標(biāo)植入路徑；配準(zhǔn)定位模塊，實(shí)時(shí)獲取手術(shù)過程中手術(shù)區(qū)域的第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)處理，使第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)與第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)重合，以使內(nèi)固定物延目標(biāo)植入路徑植入，完成股骨頸骨折復(fù)位。

10、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有能夠被處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以實(shí)現(xiàn)第一方面提供的任一項(xiàng)的方法。

11、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令在被處理器調(diào)用和執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令促使處理器實(shí)現(xiàn)第一方面提供的任一項(xiàng)的方法。

12、本發(fā)明實(shí)施例帶來了以下有益效果：

13、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法、裝置及電子設(shè)備，該方法首先在獲取患者股骨頸骨折部位的三維圖像數(shù)據(jù)后，針對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像預(yù)處理，得到去除噪聲后的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)，之后通過預(yù)設(shè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取處理，確定各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的局部特征，并根據(jù)局部特征、骨折類型和骨折位置，確定內(nèi)固定物的目標(biāo)植入路徑，最后實(shí)時(shí)獲取手術(shù)過程中手術(shù)區(qū)域的第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)處理，使第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)與第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)重合，以使內(nèi)固定物延目標(biāo)植入路徑植入，完成股骨頸骨折復(fù)位，本發(fā)明實(shí)施例可以顯著降低股骨頸骨折復(fù)位難度，并提升復(fù)位精確度，從而減少?gòu)?fù)位過程中造成的損傷。

14、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

15、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

技術(shù)特征：

1.一種股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法，其特征在于，所述針對(duì)所述三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像預(yù)處理，得到去除噪聲后的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)的步驟，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割網(wǎng)絡(luò)包括：采樣層、分組層和提取層，所述通過預(yù)設(shè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)所述第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取處理，確定各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的局部特征的步驟，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法，其特征在于，所述根據(jù)所述局部特征、骨折類型和骨折位置，確定內(nèi)固定物的目標(biāo)植入路徑的步驟，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法，其特征在于，所述通過預(yù)設(shè)多層感知器和預(yù)設(shè)對(duì)稱函數(shù)，對(duì)各項(xiàng)目標(biāo)局部特征進(jìn)行特征融合處理，確定全局特征的步驟，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法，其特征在于，所述對(duì)所述第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)處理，使所述第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)與所述第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)重合，以使內(nèi)固定物延所述目標(biāo)植入路徑植入，完成股骨頸骨折復(fù)位的步驟，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法，其特征在于，所述獲取各體素對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布模型的步驟，包括：

8.一種股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助裝置，其特征在于，所述裝置包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有能夠被所述處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令在被處理器調(diào)用和執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令促使處理器實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種股骨頸骨折復(fù)位的定位輔助方法、裝置及電子設(shè)備，涉及醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，包括：獲取患者股骨頸骨折部位的三維圖像數(shù)據(jù)，并針對(duì)三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像預(yù)處理，得到去除噪聲后的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)；通過預(yù)設(shè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割網(wǎng)絡(luò)對(duì)第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取處理，確定各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的局部特征，并根據(jù)局部特征、骨折類型和骨折位置，確定內(nèi)固定物的目標(biāo)植入路徑；實(shí)時(shí)獲取手術(shù)過程中手術(shù)區(qū)域的第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)處理，使第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)與第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)重合，以使內(nèi)固定物延目標(biāo)植入路徑植入，完成股骨頸骨折復(fù)位。本發(fā)明可以顯著降低股骨頸骨折復(fù)位難度，并提升復(fù)位精確度，從而減少?gòu)?fù)位過程中造成的損傷。

技術(shù)研發(fā)人員：王暉,蘇佳燦,何繼業(yè),王棟梁,李揚(yáng),李德
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19