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专利名称：一种骨科关节辅助修复方法及骨科关节置换辅助装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410647620.8

专利申请（专利权）人：广东省中医院海南医院
权利人地址：海南省海口市和平北路47号

专利发明（设计）人：周理,王海刚,林明越

专利摘要：本发明提供一种骨科关节辅助修复方法及骨科关节置换辅助装置，通过核磁共振成像技术获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像，针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对原始医学图像进行逆滤波和位移纠正，得到目标医学图像，通过多层卷积神经网络中的多个卷积层和池化层提取目标医学图像中的局部特征，并通过全连接层将局部特征组成患者的骨科关节的全局特征，骨科关节的全局特征用于区分正常骨科关节和异常骨科关节，确定异常骨科关节的关节类型，若关节类型所对应的异常骨科关节符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复。

主权利要求：
1.一种骨科关节置换辅助装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于通过核磁共振成像技术获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；所述各个原始医学图像用于展示矢状面的图像、冠状面的图像和可旋转的三维立体图像；所述原始医学图像为未进行逆滤波和位移纠正的磁共振医学图像；
滤波纠正单元，用于针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正，得到目标医学图像；其中，各个原始医学图像存在运动伪影表示存在：拇殴舱癯上瘢煌ü瞿媛瞬ú僮骱退鑫灰凭勒僮飨家窖枷裰械脑硕庇，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度；
提取组成单元，用于通过多层卷积神经网络中的多个卷积层和池化层提取目标医学图像中的局部特征，并通过全连接层将所述局部特征组成患者的骨科关节的全局特征；所述骨科关节的全局特征用于区分正常骨科关节和异常骨科关节；
确定单元，用于确定异常骨科关节的关节类型；所述关节类型至少包括膝关节类型、髋关节类型、肩关节类型和肘关节类型；
置换修复单元，用于若所述关节类型所对应的异常骨科关节符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复；所述预设关节置换条件由关节损伤程度、关节畸形、临床晚期关节骨性关节炎和/或关节功能障碍确定；
所述滤波纠正单元，包括：
处理模块，用于针对各个原始医学图像存在运动伪影，通过预设均值滤波器对存在运动伪影的原始医学图像进行：，得到第一退化图像；
加入模块，用于对所述第一退化图像加入椒盐噪声，得到第二退化图像；
复原模块，用于通过逆滤波对所述第一退化图像和所述第二退化图像进行复原，得到逆滤波结果；
位移纠正模块，用于对逆滤波结果进行位移纠正，得到目标医学图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述获取单元，包括：获取模块，用于在磁场范围内获取患者体内的氢原子核；
发射模块，用于向在磁场范围内的患者发射射频脉冲；所述射频脉冲用于使所述氢原子核吸收能量来发生磁共振现象；
停止恢复模块，用于停止发射射频脉冲，使所述氢原子核恢复至平衡状态并产生各个不同信号；所述不同信号表示患者不同骨科关节的形态；
编码计算模块，用于通过将各个不同信号进行编码及计算，得到患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；所述原始医学图像为灰阶图像。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述置换修复单元，包括：第一确定模块，用于若膝关节类型对应的患者异常膝关节为膝关节严重损伤程度、膝关节畸形、临床晚期膝关节骨性关节炎和/或膝关节功能障碍，确定膝关节类型对应的异常膝关节符合预设关节置换条件；
第二确定模块，用于若髋关节类型对应的患者异常髋关节为髋关节严重损伤程度、髋关节畸形、临床晚期髋关节骨性关节炎和/或髋关节功能障碍，确定髋关节类型对应的异常髋关节符合预设关节置换条件；
第三确定模块，用于若肩关节类型对应的患者异常肩关节为肩关节严重损伤程度、肩关节畸形、临床晚期肩关节骨性关节炎和/或肩关节功能障碍，确定肩关节类型对应的异常肩关节符合预设关节置换条件；
第四确定模块，用于若肘关节类型对应的患者异常肘关节为肘关节严重损伤程度、肘关节畸形、临床晚期肘关节骨性关节炎和/或肘关节功能障碍，确定肘关节类型对应的异常肘关节符合预设关节置换条件。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述置换修复单元，还包括：第一标记模块，用于若膝关节类型对应的患者异常膝关节符合预设关节置换条件，在患者的异常膝关节的实际位置进行标记；
第五确定模块，用于根据预设膝关节手术方案确定人工膝关节的尺寸和位置，使人工膝关节的尺寸和位置与标记的患者实际的膝关节的尺寸和位置一致；
第一操作模块，用于对标记的患者实际的膝关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到膝关节待植入空间；
第一植入模块，用于将所述人工膝关节植入所述膝关节待植入空间，以完成患者异常膝关节的置换修复；
第二标记模块，用于若髋关节类型对应的患者异常髋关节符合预设关节置换条件，在患者的异常髋关节的实际位置进行标记；
第六确定模块，用于根据预设髋关节手术方案确定人工髋关节的尺寸和位置，使人工髋关节的尺寸和位置与标记的患者实际的髋关节的尺寸和位置一致；
第二操作模块，用于对标记的患者实际的髋关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到髋关节待植入空间；
第二植入模块，用于将所述人工髋关节植入所述髋关节待植入空间，以完成患者异常髋关节的置换修复；
第三标记模块，用于若肩关节类型对应的患者异常肩关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肩关节的实际位置进行标记；
第七确定模块，用于根据预设肩关节手术方案确定人工肩关节的尺寸和位置，使人工肩关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肩关节的尺寸和位置一致；
第三操作模块，用于对标记的患者实际的肩关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肩关节待植入空间；
第三植入模块，用于将所述人工肩关节植入所述肩关节待植入空间，以完成患者异常肩关节的置换修复；
第四标记模块，用于若肘关节类型对应的患者异常肘关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肘关节的实际位置进行标记；
第八确定模块，用于根据预设肘关节手术方案确定人工肘关节的尺寸和位置，使人工肘关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肘关节的尺寸和位置一致；
第四操作模块，用于对标记的患者实际的肘关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肘关节待植入空间；
第四植入模块，用于将所述人工肘关节植入所述肘关节待植入空间，以完成患者异常肘关节的置换修复。 说明书 : 一种骨科关节辅助修复方法及骨科关节置换辅助装置技术领域[0001] 本发明涉及骨科关节修复技术领域，具体涉及一种骨科关节辅助修复方法及骨科关节置换辅助装置。背景技术[0002] 骨科关节置换是指采用金属、高分子聚乙烯、陶瓷等材料，根据人体关节的形态、构造及功能制成人工关节假体，通过外开云优惠体育网页版入口术植入人体内，代替患病关节功能，达到缓解关节疼痛，恢复关节功能的目的。[0003] 在进行骨科关节置换之前，先获取到需要置换骨科关节的图像，并根据骨科关节的图像得到需要置换的患者骨科关节位置，通过对机械臂及手术器械将人工关节植入需要置换的患者骨科关节位置中。[0004] 但是，现有骨科关节的图像在采集的过程中，会受到外界、患者本身所处的位置和形态的影响，导致骨科关节的图像：惹榭龀鱿，从而最终导致因骨科关节的：玫叫枰没坏幕颊吖强乒亟谖恢玫淖既沸越档。[0005] 因此，如提高得到需要置换的患者骨科关节位置的准确性，是本申请亟需解决的问题。发明内容[0006] 鉴于此，本发明的目的在于提供一种骨科关节辅助修复方法及骨科关节置换辅助装置，通过消除原始医学图像中的运动伪影，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度，从而提高得到需要置换的患者骨科关节位置的准确性。[0007] 为实现上述发明目的，本发明提供一种骨科关节辅助修复方法及骨科关节置换辅助装置，所述方法包括：[0008] 一种骨科关节辅助修复方法，所述方法包括：[0009] 通过核磁共振成像技术获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；所述各个原始医学图像用于展示矢状面的图像、冠状面的图像和可旋转的三维立体图像；所述原始医学图像为未进行逆滤波和位移纠正的磁共振医学图像；[0010] 针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正，得到目标医学图像；其中，各个原始医学图像存在运动伪影表示存在：拇殴舱癯上瘢煌ü瞿媛瞬ú僮骱退鑫灰凭勒僮飨家窖枷裰械脑硕庇，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度；[0011] 通过多层卷积神经网络中的多个卷积层和池化层提取目标医学图像中的局部特征，并通过全连接层将所述局部特征组成患者的骨科关节的全局特征；所述骨科关节的全局特征用于区分正常骨科关节和异常骨科关节；[0012] 确定异常骨科关节的关节类型；所述关节类型至少包括膝关节类型、髋关节类型、肩关节类型和肘关节类型；[0013] 若所述关节类型所对应的异常骨科关节符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复；所述预设关节置换条件由关节损伤程度、关节畸形、临床晚期关节骨性关节炎和/或关节功能障碍确定。[0014] 可选的，所述通过核磁共振成像技术获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像，包括：[0015] 在磁场范围内获取患者体内的氢原子核；[0016] 向在磁场范围内的患者发射射频脉冲；所述射频脉冲用于使所述氢原子核吸收能量来发生磁共振现象；[0017] 停止发射射频脉冲，使所述氢原子核恢复至平衡状态并产生各个不同信号；所述不同信号表示患者不同骨科关节的形态；[0018] 通过将各个不同信号进行编码及计算，得到患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；所述原始医学图像为灰阶图像。[0019] 可选的，所述针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正，得到目标医学图像，包括：[0020] 针对各个原始医学图像存在运动伪影，通过预设均值滤波器对存在运动伪影的原始医学图像进行：，得到第一退化图像；[0021] 对所述第一退化图像加入椒盐噪声，得到第二退化图像；[0022] 通过逆滤波对所述第一退化图像和所述第二退化图像进行复原，得到逆滤波结果；[0023] 对逆滤波结果进行位移纠正，得到目标医学图像。[0024] 可选的，所述若所述关节类型所对应的异常骨科关节符合预设关节置换条件，包括：[0025] 若膝关节类型对应的患者异常膝关节为膝关节严重损伤程度、膝关节畸形、临床晚期膝关节骨性关节炎和/或膝关节功能障碍，确定膝关节类型对应的异常膝关节符合预设关节置换条件；[0026] 若髋关节类型对应的患者异常髋关节为髋关节严重损伤程度、髋关节畸形、临床晚期髋关节骨性关节炎和/或髋关节功能障碍，确定髋关节类型对应的异常髋关节符合预设关节置换条件；[0027] 若肩关节类型对应的患者异常肩关节为肩关节严重损伤程度、肩关节畸形、临床晚期肩关节骨性关节炎和/或肩关节功能障碍，确定肩关节类型对应的异常肩关节符合预设关节置换条件；[0028] 若肘关节类型对应的患者异常肘关节为肘关节严重损伤程度、肘关节畸形、临床晚期肘关节骨性关节炎和/或肘关节功能障碍，确定肘关节类型对应的异常肘关节符合预设关节置换条件。[0029] 可选的，所述通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复，包括：[0030] 若膝关节类型对应的患者异常膝关节符合预设关节置换条件，在患者的异常膝关节的实际位置进行标记；[0031] 根据预设膝关节手术方案确定人工膝关节的尺寸和位置，使人工膝关节的尺寸和位置与标记的患者实际的膝关节的尺寸和位置一致；[0032] 对标记的患者实际的膝关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到膝关节待植入空间；[0033] 将所述人工膝关节植入所述膝关节待植入空间，以完成患者异常膝关节的置换修复；[0034] 若髋关节类型对应的患者异常髋关节符合预设关节置换条件，在患者的异常髋关节的实际位置进行标记；[0035] 根据预设髋关节手术方案确定人工髋关节的尺寸和位置，使人工髋关节的尺寸和位置与标记的患者实际的髋关节的尺寸和位置一致；[0036] 对标记的患者实际的髋关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到髋关节待植入空间；[0037] 将所述人工髋关节植入所述髋关节待植入空间，以完成患者异常髋关节的置换修复；[0038] 若肩关节类型对应的患者异常肩关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肩关节的实际位置进行标记；[0039] 根据预设肩关节手术方案确定人工肩关节的尺寸和位置，使人工肩关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肩关节的尺寸和位置一致；[0040] 对标记的患者实际的肩关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肩关节待植入空间；[0041] 将所述人工肩关节植入所述肩关节待植入空间，以完成患者异常肩关节的置换修复；[0042] 若肘关节类型对应的患者异常肘关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肘关节的实际位置进行标记；[0043] 根据预设肘关节手术方案确定人工肘关节的尺寸和位置，使人工肘关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肘关节的尺寸和位置一致；[0044] 对标记的患者实际的肘关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肘关节待植入空间；[0045] 将所述人工肘关节植入所述肘关节待植入空间，以完成患者异常肘关节的置换修复。[0046] 一种骨科关节置换辅助装置，所述装置包括：[0047] 获取单元，用于通过核磁共振成像技术获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；所述各个原始医学图像用于展示矢状面的图像、冠状面的图像和可旋转的三维立体图像；所述原始医学图像为未进行逆滤波和位移纠正的磁共振医学图像；[0048] 滤波纠正单元，用于针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正，得到目标医学图像；其中，各个原始医学图像存在运动伪影表示存在：拇殴舱癯上瘢煌ü瞿媛瞬ú僮骱退鑫灰凭勒僮飨家窖枷裰械脑硕庇，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度；[0049] 提取组成单元，用于通过多层卷积神经网络中的多个卷积层和池化层提取目标医学图像中的局部特征，并通过全连接层将所述局部特征组成患者的骨科关节的全局特征；所述骨科关节的全局特征用于区分正常骨科关节和异常骨科关节；[0050] 确定单元，用于确定异常骨科关节的关节类型；所述关节类型至少包括膝关节类型、髋关节类型、肩关节类型和肘关节类型；[0051] 置换修复单元，用于若所述关节类型所对应的异常骨科关节符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复；所述预设关节置换条件由关节损伤程度、关节畸形、临床晚期关节骨性关节炎和/或关节功能障碍确定。[0052] 可选的，所述获取单元，包括：[0053] 获取模块，用于在磁场范围内获取患者体内的氢原子核；[0054] 发射模块，用于向在磁场范围内的患者发射射频脉冲；所述射频脉冲用于使所述氢原子核吸收能量来发生磁共振现象；[0055] 停止恢复模块，用于停止发射射频脉冲，使所述氢原子核恢复至平衡状态并产生各个不同信号；所述不同信号表示患者不同骨科关节的形态；[0056] 编码计算模块，用于通过将各个不同信号进行编码及计算，得到患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；所述原始医学图像为灰阶图像。[0057] 可选的，所述滤波纠正单元，包括：[0058] 处理模块，用于针对各个原始医学图像存在运动伪影，通过预设均值滤波器对存在运动伪影的原始医学图像进行：，得到第一退化图像；[0059] 加入模块，用于对所述第一退化图像加入椒盐噪声，得到第二退化图像；[0060] 复原模块，用于通过逆滤波对所述第一退化图像和所述第二退化图像进行复原，得到逆滤波结果；[0061] 位移纠正模块，用于对逆滤波结果进行位移纠正，得到目标医学图像。[0062] 可选的，所述若关节类型所对应的异常骨科关节符合预设关节置换条件的置换修复单元，包括：[0063] 第一确定模块，用于若膝关节类型对应的患者异常膝关节为膝关节严重损伤程度、膝关节畸形、临床晚期膝关节骨性关节炎和/或膝关节功能障碍，确定膝关节类型对应的异常膝关节符合预设关节置换条件；[0064] 第二确定模块，用于若髋关节类型对应的患者异常髋关节为髋关节严重损伤程度、髋关节畸形、临床晚期髋关节骨性关节炎和/或髋关节功能障碍，确定髋关节类型对应的异常髋关节符合预设关节置换条件；[0065] 第三确定模块，用于若肩关节类型对应的患者异常肩关节为肩关节严重损伤程度、肩关节畸形、临床晚期肩关节骨性关节炎和/或肩关节功能障碍，确定肩关节类型对应的异常肩关节符合预设关节置换条件；[0066] 第四确定模块，用于若肘关节类型对应的患者异常肘关节为肘关节严重损伤程度、肘关节畸形、临床晚期肘关节骨性关节炎和/或肘关节功能障碍，确定肘关节类型对应的异常肘关节符合预设关节置换条件。[0067] 可选的，所述置换修复单元，包括：[0068] 第一标记模块，用于若膝关节类型对应的患者异常膝关节符合预设关节置换条件，在患者的异常膝关节的实际位置进行标记；[0069] 第五确定模块，用于根据预设膝关节手术方案确定人工膝关节的尺寸和位置，使人工膝关节的尺寸和位置与标记的患者实际的膝关节的尺寸和位置一致；[0070] 第一操作模块，用于对标记的患者实际的膝关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到膝关节待植入空间；[0071] 第一植入模块，用于将所述人工膝关节植入所述膝关节待植入空间，以完成患者异常膝关节的置换修复；[0072] 第二标记模块，用于若髋关节类型对应的患者异常髋关节符合预设关节置换条件，在患者的异常髋关节的实际位置进行标记；[0073] 第六确定模块，用于根据预设髋关节手术方案确定人工髋关节的尺寸和位置，使人工髋关节的尺寸和位置与标记的患者实际的髋关节的尺寸和位置一致；[0074] 第二操作模块，用于对标记的患者实际的髋关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到髋关节待植入空间；[0075] 第二植入模块，用于将所述人工髋关节植入所述髋关节待植入空间，以完成患者异常髋关节的置换修复；[0076] 第三标记模块，用于若肩关节类型对应的患者异常肩关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肩关节的实际位置进行标记；[0077] 第七确定模块，用于根据预设肩关节手术方案确定人工肩关节的尺寸和位置，使人工肩关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肩关节的尺寸和位置一致；[0078] 第三操作模块，用于对标记的患者实际的肩关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肩关节待植入空间；[0079] 第三植入模块，用于将所述人工肩关节植入所述肩关节待植入空间，以完成患者异常肩关节的置换修复；[0080] 第四标记模块，用于若肘关节类型对应的患者异常肘关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肘关节的实际位置进行标记；[0081] 第八确定模块，用于根据预设肘关节手术方案确定人工肘关节的尺寸和位置，使人工肘关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肘关节的尺寸和位置一致；[0082] 第四操作模块，用于对标记的患者实际的肘关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肘关节待植入空间；[0083] 第四植入模块，用于将所述人工肘关节植入所述肘关节待植入空间，以完成患者异常肘关节的置换修复。[0084] 综上，本发明具有以下有益效果：针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正得到目标医学图像，消除原始医学图像中的运动伪影，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度，通过多层卷积神经网络提取目标医学图像中区分正常骨科关节和异常骨科关节的全局特征，判定异常骨科关节的关节类型所对应的异常骨科关节是否符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复，从而提高得到需要置换的患者骨科关节位置的准确性。附图说明[0085] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0086] 图1为本发明实施例提供的一种骨科关节辅助修复方法的流程示意图；[0087] 图2为本发明实施例提供的获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像的流程示意图；[0088] 图3为本发明实施例提供的得到目标医学图像的流程示意图；[0089] 图4为本发明实施例提供的一种骨科关节置换辅助装置的结构示意图。具体实施方式[0090] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。[0091] 结合背景技术可见，现有骨科关节的图像在采集的过程中，会受到外界、患者本身所处的位置和形态的影响，导致骨科关节的图像：惹榭龀鱿，从而最终导致因骨科关节的：玫叫枰没坏幕颊吖强乒亟谖恢玫淖既沸越档。因此，如提高得到需要置换的患者骨科关节位置的准确性，是本申请亟需解决的问题。[0092] 为解决上述问题，本发明实施例提出一种骨科关节辅助修复方法及骨科关节置换辅助装置，针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正得到目标医学图像，消除原始医学图像中的运动伪影，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度，通过多层卷积神经网络提取目标医学图像中区分正常骨科关节和异常骨科关节的全局特征，判定异常骨科关节的关节类型所对应的异常骨科关节是否符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复，从而提高得到需要置换的患者骨科关节位置的准确性。[0093] 参见图1，示出了本发明实施例提供的一种骨科关节辅助修复方法，该骨科关节辅助修复方法主要包括如下步骤：[0094] S101：通过核磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)技术获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；各个原始医学图像用于展示矢状面的图像、冠状面的图像和可旋转的三维立体图像；原始医学图像为未进行逆滤波和位移纠正的磁共振医学图像。[0095] 通过核磁共振成像技术获取患者关节疼痛明显的不同角度的原始医学图像。[0096] 通过核磁共振成像技术获取的图像具有丰富的灰度信息，不仅对于骨骼等硬组织，同时对于脑白质等软组织也有很好的分辨能力。[0097] MRI是一种非侵入性的医学影像技术，它利用强磁场和无害的无线电波来生成高分辨率的人体内部图像。MRI扫描广泛应用于神经学、骨科学等领域。MRI可用于检测和评估骨骼系统中的损伤、骨折、关节炎等病变，以及评估软组织结构如韧带、肌肉和滑囊等的健康状况。[0098] 关节的冠状面和矢状面是指在解剖学上，从不同方向对关节进行切分而得到的两个平面。下面以膝关节为例进行说明：[0099] 冠状面：即从身体的前后面进行切分，将膝关节分为上下两部分。膝关节的冠状面也被称为额状面或水平面，它与地面平行。在膝关节的冠状面上，可以看到股骨(大腿骨)的内外课，以及胫骨(小腿骨)的内外侧平台。[0100] 矢状面：即从身体的左右侧进行切分，将膝关节分为左右两部分。膝关节的矢状面也被称为"纵切面"，它与地面垂直。在膝关节的矢状面上，可以看到股骨和胫骨的关节面，以及半月板等结构。[0101] 通过认识膝关节的冠状面和矢状面，可以更好地理解膝关节的解剖结构，从而更好地进行相关疾病的诊断和治疗。[0102] 具体通过核磁共振成像技术获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像的过程，如图2所示，图2示出了通过核磁共振成像技术获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像的流程示意图。[0103] S201：在磁场范围内获取患者体内的氢原子核。[0104] 其中，磁场范围即为强外磁场范围。人体的氢原子核在强外磁场范围内产生纵向磁矢量和氢原子核进动：氢原子核在绕自身轴旋转的同时，还围绕外磁场方向做锥形运动，即为进动，进动的频率与外磁场场强呈正比。[0105] S202：向在磁场范围内的患者发射射频(RadioFrequency，RF)脉冲；射频脉冲用于使氢原子核吸收能量来发生磁共振现象。[0106] 其中，向磁场范围内的患者发射特定频率的RF脉冲，患者体内的氢原子核吸收能量而发生磁共振现象。[0107] S203：停止发射射频脉冲，使氢原子核恢复至平衡状态并产生各个不同信号(即MR信号)；不同信号表示患者不同骨科关节的形态。[0108] 停止发射射频脉冲，氢原子核迅速恢复至原有的平衡状态，这一过程称为弛豫过程，弛豫过程所需时间为弛豫时间。[0109] 弛豫时间包括纵向弛豫时间和横向弛豫时间。纵向弛豫时间表示纵向磁矢量恢复的时间，即T1弛豫时间；横向弛豫时间表示横向磁矢量的衰减和消失时间，即T2弛豫时间。[0110] S204：通过将各个不同信号进行编码及计算，得到患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；原始医学图像为灰阶图像。[0111] 对于反映患者的组织结构T1和T2的MR信号经采集、编码、计算等处理后，得到患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像，即MRI灰阶图像。[0112] MRI灰阶图像上的黑白灰度对比，反映的是组织间弛豫时间的差异。[0113] S102：针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对原始医学图像进行逆滤波和位移纠正，得到目标医学图像；其中，各个原始医学图像存在运动伪影表示存在：拇殴舱癯上瘢煌ü媛瞬ú僮骱臀灰凭勒僮飨家窖枷裰械脑硕庇，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度。[0114] 需要说明的是，由于自助运动、器官搏动等原因，在磁共振程序过程中会造成运动伪影。运动伪影是指MRI图像中与实际解剖结构不相符的信号，可以表现为图像变形、缺失、重叠、：。每一个原始医学图像都存在不同程度的伪影。[0115] 运动伪影是由人体无规则或者无意识的运动引起的，主要包括人体器官的周期性运动和非周期性生理移动等因素，由于在MRI成像过程中相位编码与采样存在一段时间间隔，因此运动会使信号的定位产生误差，从而导致叠加的信号在傅立叶变换时发生数据的空间错位，在相位编码方向上产生间断的条纹或半弧形阴影，运动组织的高强度信号重叠，也会使得相位编码方向连续边缘不清晰，产生运动伪影。针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正，可消除原始医学图像中的运动伪影，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度。[0116] 具体得到目标医学图像的过程，如图3所示，图3示出了得到目标医学图像的流程示意图。[0117] S301：针对各个原始医学图像存在运动伪影，通过预设均值滤波器(如3*3均值滤波器)对存在运动伪影的原始医学图像进行：，得到第一退化图像。[0118] 预设均值滤波器包括但不限于3*3均值滤波器。[0119] S302：对第一退化图像加入椒盐噪声(或高斯噪声)，得到第二退化图像。[0120] 噪声包括但不限于椒盐噪声、高斯噪声。[0121] S303：通过逆滤波对第一退化图像和第二退化图像进行复原，得到逆滤波结果。[0122] S304：对逆滤波结果进行位移纠正，得到目标医学图像。[0123] 针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正得到目标医学图像，可消除原始医学图像中的运动伪影，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度。[0124] S103：通过多层卷积神经网络(CNN)中的多个卷积层和池化层提取目标医学图像中的局部特征，并通过全连接层将局部特征组成患者的骨科关节的全局特征；骨科关节的全局特征用于区分正常骨科关节和异常骨科关节。[0125] 通过使用多层卷积神经网络提取患者的骨科关节的全局特征，可以获得更准确和有意义的特征表示，从而提高医学图像中骨科关节的分析和诊断的准确性。例如，在骨科关节异常的检测中，通过多层卷积神经网络提取的全局特征可以更准确的区分正常骨科关节和异常骨科关节，从而帮助医生更准确地诊断患者的骨科关节疾病。[0126] S104：确定异常骨科关节的关节类型；关节类型至少包括膝关节类型、髋关节类型、肩关节类型和肘关节类型。[0127] 在S104中，根据异常骨科关节的形状、关节的运动方式等方式确定异常骨科关节的关节类型。[0128] S105：若关节类型所对应的异常骨科关节符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复；预设关节置换条件由关节损伤程度、关节畸形、临床晚期关节骨性关节炎和/或关节功能障碍确定。[0129] 判定关节类型所对应的异常骨科关节是否符合预设关节置换条件的过程如(1)至(4)所示。[0130] (1)若膝关节类型对应的患者异常膝关节为膝关节严重损伤程度、膝关节畸形、临床晚期膝关节骨性关节炎和/或膝关节功能障碍，确定膝关节类型对应的异常膝关节符合预设关节置换条件。[0131] (2)若髋关节类型对应的患者异常髋关节为髋关节严重损伤程度、髋关节畸形、临床晚期髋关节骨性关节炎和/或髋关节功能障碍，确定髋关节类型对应的异常髋关节符合预设关节置换条件。[0132] (3)若肩关节类型对应的患者异常肩关节为肩关节严重损伤程度、肩关节畸形、临床晚期肩关节骨性关节炎和/或肩关节功能障碍，确定肩关节类型对应的异常肩关节符合预设关节置换条件。[0133] (4)若肘关节类型对应的患者异常肘关节为肘关节严重损伤程度、肘关节畸形、临床晚期肘关节骨性关节炎和/或肘关节功能障碍，确定肘关节类型对应的异常肘关节符合预设关节置换条件。[0134] 骨科关节置换辅助技术包括膝关节置换技术、髋关节置换技术、肩关节置换技术和肘关节置换技术。[0135] 具体通过骨科关节置换辅助技术对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复的过程如A1?A16所示。[0136] A1：若膝关节类型对应的患者异常膝关节符合预设关节置换条件，在患者的异常膝关节的实际位置进行标记。[0137] 在手术的过程中，通过智能定位设备确保机器人臂按照术前计划精确移动。智能定位设备识别患者的异常膝关节上的实际位置的标记点，帮助机器人系统校准其位置。[0138] A2：根据预设膝关节手术方案确定人工膝关节的尺寸和位置，使人工膝关节的尺寸和位置与标记的患者实际的膝关节的尺寸和位置一致。[0139] 通过预设膝关节手术方案可通过医生根据患者的膝关节的目标医学图像设计。预设膝关节手术方案，即膝关节置换手术，在进行机器人辅助膝关节置换手术时，术前医生通过获得患者膝部的目标医学图像中的全局特征，并在此基础上设计个性化的手术计划。手术时，机器人臂按照膝关节置换手术计划指示切除膝关节骨头，并协助安装人工膝关节假体。[0140] 人工关节是用于替代，植入人体关节的材料，主要由聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯、陶瓷、水凝胶等材料制作而成。人工关节是一种用于替代人体关节的医疗器械，可以代替、植入人体关节，能够恢复关节的正常功能，缓解疼痛，是一种常见的关节重建材料。[0141] A3：对标记的患者实际的膝关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到膝关节待植入空间。[0142] 通过智能机器人臂在医生的监督下对标记的患者实际的膝关节的骨头进行切割操作和钻孔操作。智能机器人臂的高精度导航和稳定的操作可以减少人为错误，确：笮斯す亟谥踩氪踩肟占涓泳。[0143] A4：将与标记的患者实际的膝关节的尺寸和位置一致的人工膝关节植入膝关节待植入空间，以完成患者异常膝关节的置换修复。[0144] A5：若髋关节类型对应的患者异常髋关节符合预设关节置换条件，在患者的异常髋关节的实际位置进行标记。[0145] A6：根据预设髋关节手术方案确定人工髋关节的尺寸和位置，使人工髋关节的尺寸和位置与标记的患者实际的髋关节的尺寸和位置一致。[0146] A7：对标记的患者实际的髋关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到髋关节待植入空间。[0147] A8：将与标记的患者实际的髋关节的尺寸和位置一致的人工髋关节植入髋关节待植入空间，以完成患者异常髋关节的置换修复。[0148] A9：若肩关节类型对应的患者异常肩关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肩关节的实际位置进行标记。[0149] A10：根据预设肩关节手术方案确定人工肩关节的尺寸和位置，使人工肩关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肩关节的尺寸和位置一致。[0150] A11：对标记的患者实际的肩关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肩关节待植入空间。[0151] A12：将与标记的患者实际的肩关节的尺寸和位置一致的人工肩关节植入肩关节待植入空间，以完成患者异常肩关节的置换修复。[0152] A13：若肘关节类型对应的患者异常肘关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肘关节的实际位置进行标记。[0153] A14：根据预设肘关节手术方案确定人工肘关节的尺寸和位置，使人工肘关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肘关节的尺寸和位置一致。[0154] A15：对标记的患者实际的肘关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肘关节待植入空间。[0155] A16：将与标记的患者实际的肘关节的尺寸和位置一致的人工肘关节植入肘关节待植入空间，以完成患者异常肘关节的置换修复。[0156] 具体A5?A16的执行过程和执行原理，与上述A1?A4的执行过程和执行原理一致，可参考A1?A4，此处不再进行赘述。[0157] 本发明实施例具有以下有益效果：针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正得到目标医学图像，消除原始医学图像中的运动伪影，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度，通过多层卷积神经网络提取目标医学图像中区分正常骨科关节和异常骨科关节的全局特征，判定异常骨科关节的关节类型所对应的异常骨科关节是否符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复，从而提高得到需要置换的患者骨科关节位置的准确性。[0158] 与上述本发明实施例提供的一种骨科关节辅助修复方法相对应，参见图4，本发明实施例还提供了一种骨科关节置换辅助装置的结构示意图，该骨科关节置换辅助装置包括：[0159] 获取单元401，用于通过核磁共振成像技术获取患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；各个原始医学图像用于展示矢状面的图像、冠状面的图像和可旋转的三维立体图像；原始医学图像为未进行逆滤波和位移纠正的磁共振医学图像；[0160] 滤波纠正单元402，用于针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对原始医学图像进行逆滤波和位移纠正，得到目标医学图像；其中，各个原始医学图像存在运动伪影表示存在：拇殴舱癯上瘢煌ü媛瞬ú僮骱臀灰凭勒僮飨家窖枷裰械脑硕庇，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度；[0161] 提取组成单元403，用于通过多层卷积神经网络中的多个卷积层和池化层提取目标医学图像中的局部特征，并通过全连接层将局部特征组成患者的骨科关节的全局特征；骨科关节的全局特征用于区分正常骨科关节和异常骨科关节；[0162] 确定单元404，用于确定异常骨科关节的关节类型；关节类型至少包括膝关节类型、髋关节类型、肩关节类型和肘关节类型；[0163] 置换修复单元405，用于若关节类型所对应的异常骨科关节符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复；预设关节置换条件由关节损伤程度、关节畸形、临床晚期关节骨性关节炎和/或关节功能障碍确定。[0164] 进一步的，获取单元401，包括：[0165] 获取模块，用于在磁场范围内获取患者体内的氢原子核；[0166] 发射模块，用于向在磁场范围内的患者发射射频脉冲；射频脉冲用于使氢原子核吸收能量来发生磁共振现象；[0167] 停止恢复模块，用于停止发射射频脉冲，使氢原子核恢复至平衡状态并产生各个不同信号；不同信号表示患者不同骨科关节的形态；[0168] 编码计算模块，用于通过将各个不同信号进行编码及计算，得到患者骨科关节的不同角度的各个原始医学图像；原始医学图像为灰阶图像。[0169] 进一步的，滤波纠正单元402，包括：[0170] 处理模块，用于针对各个原始医学图像存在运动伪影，通过预设均值滤波器对存在运动伪影的原始医学图像进行：，得到第一退化图像；[0171] 加入模块，用于对第一退化图像加入椒盐噪声，得到第二退化图像；[0172] 复原模块，用于通过逆滤波对第一退化图像和第二退化图像进行复原，得到逆滤波结果；[0173] 位移纠正模块，用于对逆滤波结果进行位移纠正，得到目标医学图像。[0174] 进一步的，若关节类型所对应的异常骨科关节符合预设关节置换条件的置换修复单元405，包括：[0175] 第一确定模块，用于若膝关节类型对应的患者异常膝关节为膝关节严重损伤程度、膝关节畸形、临床晚期膝关节骨性关节炎和/或膝关节功能障碍，确定膝关节类型对应的异常膝关节符合预设关节置换条件；[0176] 第二确定模块，用于若髋关节类型对应的患者异常髋关节为髋关节严重损伤程度、髋关节畸形、临床晚期髋关节骨性关节炎和/或髋关节功能障碍，确定髋关节类型对应的异常髋关节符合预设关节置换条件；[0177] 第三确定模块，用于若肩关节类型对应的患者异常肩关节为肩关节严重损伤程度、肩关节畸形、临床晚期肩关节骨性关节炎和/或肩关节功能障碍，确定肩关节类型对应的异常肩关节符合预设关节置换条件；[0178] 第四确定模块，用于若肘关节类型对应的患者异常肘关节为肘关节严重损伤程度、肘关节畸形、临床晚期肘关节骨性关节炎和/或肘关节功能障碍，确定肘关节类型对应的异常肘关节符合预设关节置换条件。[0179] 进一步的，骨科关节置换辅助技术包括膝关节置换技术、髋关节置换技术、肩关节置换技术和肘关节置换技术，置换修复单元405，包括：[0180] 第一标记模块，用于若膝关节类型对应的患者异常膝关节符合预设关节置换条件，在患者的异常膝关节的实际位置进行标记；[0181] 第五确定模块，用于根据预设膝关节手术方案确定人工膝关节的尺寸和位置，使人工膝关节的尺寸和位置与标记的患者实际的膝关节的尺寸和位置一致；[0182] 第一操作模块，用于对标记的患者实际的膝关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到膝关节待植入空间；[0183] 第一植入模块，用于将人工膝关节植入所述膝关节待植入空间，以完成患者异常膝关节的置换修复；[0184] 第二标记模块，用于若髋关节类型对应的患者异常髋关节符合预设关节置换条件，在患者的异常髋关节的实际位置进行标记；[0185] 第六确定模块，用于根据预设髋关节手术方案确定人工髋关节的尺寸和位置，使人工髋关节的尺寸和位置与标记的患者实际的髋关节的尺寸和位置一致；[0186] 第二操作模块，用于对标记的患者实际的髋关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到髋关节待植入空间；[0187] 第二植入模块，用于将人工髋关节植入髋关节待植入空间，以完成患者异常髋关节的置换修复；[0188] 第三标记模块，用于若肩关节类型对应的患者异常肩关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肩关节的实际位置进行标记；[0189] 第七确定模块，用于根据预设肩关节手术方案确定人工肩关节的尺寸和位置，使人工肩关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肩关节的尺寸和位置一致；[0190] 第三操作模块，用于对标记的患者实际的肩关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肩关节待植入空间；[0191] 第三植入模块，用于将人工肩关节植入所述肩关节待植入空间，以完成患者异常肩关节的置换修复；[0192] 第四标记模块，用于若肘关节类型对应的患者异常肘关节符合预设关节置换条件，在患者的异常肘关节的实际位置进行标记；[0193] 第八确定模块，用于根据预设肘关节手术方案确定人工肘关节的尺寸和位置，使人工肘关节的尺寸和位置与标记的患者实际的肘关节的尺寸和位置一致；[0194] 第四操作模块，用于对标记的患者实际的肘关节的骨头进行切割操作和钻孔操作，得到肘关节待植入空间；[0195] 第四植入模块，用于将人工肘关节植入所述肘关节待植入空间，以完成患者异常肘关节的置换修复。[0196] 本发明实施例具有以下有益效果：针对存在运动伪影的各个原始医学图像，对所述原始医学图像进行逆滤波和位移纠正得到目标医学图像，消除原始医学图像中的运动伪影，以及修复原始医学图像中的图像变形、图像：、图像缺失和图像重叠，以提高目标医学图像的精确度，通过多层卷积神经网络提取目标医学图像中区分正常骨科关节和异常骨科关节的全局特征，判定异常骨科关节的关节类型所对应的异常骨科关节是否符合预设关节置换条件，通过骨科关节置换辅助技术，对符合预设关节置换条件的异常骨科关节进行置换修复，从而提高得到需要置换的患者骨科关节位置的准确性。[0197] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：海南

专利申请日期：2024-05-23

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118356282B