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专利名称：用于确定股骨滑车沟曲线的方法与装置

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202210449759.2

专利申请（专利权）人：杭州素问九州医疗开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：浙江省杭州市余杭区五常街道高顺路8号2幢4楼4010室

专利发明（设计）人：林必贵,M·杰森,王浩

专利摘要：一种用于确定股骨滑车沟曲线的方法与装置、存储介质和电子设备，可基于由CT图片重建的股骨三维模型自动识别滑车沟曲线，包括：生成经过点PLCP、PMCP且平行于力线的平面UPF；生成经过在股骨内上髁、外上髁面上AP线方向上的最高点PLHP、PMHP且垂直于平面UPF的平面UVH，再与股骨远端表面截交得到的曲线LVH中y值最小点为点PVHL；生成经过点PFK、点PVHL且垂直于平面UPF的平面UHL，再与股骨远端表面截交得到曲线LWS；利用经由最高点PLHP、PMHP在平面UPF的投影点PLHP’和投影点PMHP’及曲线LWS上任一点所确定的各个平面UWSCi，提取与股骨远端表面的截交轮廓曲线LWSCi，求取该曲线LWSCi上沿滑车沟分布的各个最低点PWSi；由各个最低点PWSi平面拟合获得拟合平面UWS，再与股骨远端表面截交得到沟曲线LWSF。

主权利要求：
1.一种用于确定股骨滑车沟曲线的方法，基于所获取的股骨的成像数据，通过虚拟重建股骨的三维模型，来识别并输出滑车沟曲线，其特征在于，包括步骤：基于所述三维模型的数据，确定所述股骨的力线与作为矢状轴线的AP线、以及用于标记股骨膝盖中心的点PFK、标记外后髁的点PLCP、标记内后髁的点PMCP；
生成经过点PLCP、PMCP且平行于力线的第二平面UPF；
在股骨内上髁、外上髁面上确定AP线方向上的第一最高点PLHP、第二最高点PMHP，生成经过所述第一最高点PLHP、所述第二最高点PMHP且垂直于所述第二平面UPF的第三平面UVH，获取所述第三平面UVH与股骨远端表面进行截交得到的第一曲线LVH中的y值最小点PVHL，与该y值对应的Y轴通过将AP线投影至第三平面UVH上而生成；
生成经过点PFK、点PVHL且垂直于所述第二平面UPF的第四平面UHL，获取该第四平面UHL与股骨远端表面进行截交得到的第二曲线LWS；
利用经由所述第一最高点PLHP和所述第二最高点PMHP在所述第二平面UPF的第一投影点PLHP’和第二投影点PMHP’、以及所述第二曲线LWS上任一点所确定的各个平面UWSCi，提取与股骨远端表面的截交轮廓曲线LWSCi，求取该曲线LWSCi上沿滑车沟分布的各个最低点PWSi，其中i=1，2，3…n，n为自然数；
由各个最低点PWSi平面拟合获得第五拟合平面UWS，获取使用该第五拟合平面UWS与股骨远端表面截交得到的曲线，即滑车沟的沟曲线LWSF。
2.根据权利要求1所述的用于确定股骨滑车沟曲线的方法，其特征在于，还包括：基于所述三维模型的数据，确定用于标记髋关节中心的点PHP，通过连接点PHP和点PFK，得到作为所述力线的直线LHF。
3.根据权利要求1或所述的用于确定股骨滑车沟曲线的方法，其特征在于，还包括：生成经过点PFK的且垂直于所述力线的第一平面UVF，然后生成经过点PLCP、点PMCP且垂直于所述第一平面UVF的第二平面UPF；或者生成经过点PLCP和点PMCP且平行于所述力线的第二平面UPF，然后生成经过点PFK且垂直于所述力线的第一平面UVF。
4.根据权利要求3所述的用于确定股骨滑车沟曲线的方法，其特征在于，还包括：基于所述三维模型的数据，确定用于标记外上髁的点PLE、标记内上髁的点PME，生成作为所述AP线的直线LAP，该直线LAP经过点PFK且垂直于所述力线和将点PLE和点PME投影至所述第一平面UVF所得到的投影点PLE’和投影点PME’的连线LLM’。
5.根据权利要求4所述的用于确定股骨滑车沟曲线的方法，其特征在于，还包括：通过将所述直线LAP和点PFK投影至所述第三平面UVH上，分别作为所述第三平面UVH中的XOY坐标系下的Y轴与原点O，找到所述第一曲线LVH中位于所述第一最高点PLHP和所述第二最高点PMHP之间的Y坐标值最小点PVHL。
6.根据权利要求1所述的用于确定股骨滑车沟曲线的方法，其特征在于，还包括：通过将所述第二曲线LWS等分n段来确定所述各个平面UWSCi。
7.根据权利要求1或6所述的用于确定股骨滑车沟曲线的方法，其特征在于，还包括：对每个平面UWSCi，做AP线和点PFK的投影，并分别将其作为此平面中坐标系X’O’Y’的Y’轴和原点O’；
对每个平面UWSCi中的曲线LWSCi，找到对应内上髁、外上髁的部分的Y’坐标值y’的最大点PLHPi和最大点PMHPi，判断两最大点的y’值之差Δy’，若Δy’>e，其中e为预设值，则将曲线LWSCi绕坐标系原点O’进行旋转，将点PLHPi和点PMHPi保持为y’值相等，获取此时所得到的新曲线LWSCi’的y’值最小点PWSi作为更新的最低点，找到新曲线LWSCi’上对应内上髁、外上髁的部分的y’值最大点PLHPi和最大点PMHPi，判断两最大点的y’值之差Δy’，若Δy’>e，则重复上述旋转和判断直到Δy’≤e。
8.根据权利要求1所述的用于确定股骨滑车沟曲线的方法，其特征在于，还包括：对所述曲线LWSCi适用基于7次多项式和范德蒙矩阵的拟合，以得到该曲线LWSCi的最低点PWSi。
9.一种装置，基于所获取的股骨的成像数据，通过虚拟重建股骨的三维模型，来识别并输出滑车沟曲线，通过使用股骨的滑车沟曲线数据来辅助手术规划，其特征在于，包括：第一模块：基于所述三维模型的数据，确定所述股骨的力线与作为矢状轴线的AP线、以及用于标记股骨膝盖中心的点PFK、标记外后髁的点PLCP、标记内后髁的点PMCP；
第二模块：生成经过点PLCP、PMCP且平行于力线的第二平面UPF；
第三模块：在股骨内上髁、外上髁面上确定AP线方向上的第一最高点PLHP、第二最高点PMHP，生成经过所述第一最高点PLHP、所述第二最高点PMHP且垂直于所述第二平面UPF的第三平面UVH，获取所述第三平面UVH与股骨远端表面进行截交得到的第一曲线LVH中的y值最小点PVHL，与该y值对应的Y轴通过将AP线投影至第三平面UVH上而生成；
第四模块：生成经过点PFK、点PVHL且垂直于所述第二平面UPF的第四平面UHL，获取该第四平面UHL与股骨远端表面进行截交得到的第二曲线LWS；
第五模块：利用经由所述第一最高点PLHP和所述第二最高点PMHP在所述第二平面UPF的第一投影点PLHP’和第二投影点PMHP’、以及所述第二曲线LWS上任一点所确定的各个平面UWSCi，提取与股骨远端表面的截交轮廓曲线LWSCi，求取该曲线LWSCi上沿滑车沟分布的各个最低点PWSi，其中i=1，2，3…n，n为自然数；
第六模块：由各个最低点PWSi平面拟合获得第五拟合平面UWS，获取使用该第五拟合平面UWS与股骨远端表面截交得到的曲线，即滑车沟的沟曲线LWSF。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行权利要求
1 8中任一项所述的方法。
~
11.一种电子设备，包括：处理器和用于存储所述处理器可执行的指令的存储器，所述处理器用于从所述存储器中读取所述指令，并执行所述指令以实现权利要求1 8中任一项~所述的方法。 说明书 : 用于确定股骨滑车沟曲线的方法与装置技术领域[0001] 本发明涉及一种用于确定股骨滑车沟曲线的方法与装置、存储介质和电子设备。背景技术[0002] 全膝关节置换术(TKA)是一种置换膝关节表面的外科手术。在TKA中，股骨位置的正确性，是术前规划的一个重要的步骤。因为股骨组件的正确放置，对于确保髌骨在股骨植入物上的正确对准至关重要。为了确定正确的髌骨旋转对准，必须确定股骨滑车沟最深点的滑车沟曲线(以下亦简称沟曲线)。[0003] 该沟曲线不仅对于髌骨的旋转对齐非常有用，而且对于确定白塞线(whiteside)非常有用。白塞线是指从垂直于力线轴向的平面观察股骨时，连接滑车沟最深点和股骨髁间切迹最前点的线。[0004] 然而，滑车沟曲线的确定精度依然是TKA中最具挑战性的问题之一，因为通常无法达到令人满意的准确性和安全性水平，而且，它需要训练有素的医师和消耗很长时间。发明内容[0005] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于确定股骨滑车沟曲线的方法与装置、存储介质和电子设备，通过使用一种新颖的计算方法，能够自动识别滑车沟曲线，从而可用来辅助手术规划。[0006] 根据本发明的一方面，提供一种用于确定股骨滑车沟曲线的方法，基于所获取的股骨的成像数据，通过虚拟重建股骨的三维模型，来识别并输出滑车沟曲线，其特征在于，包括步骤：[0007] 基于三维模型的数据，确定股骨的力线与作为矢状轴线的AP线、以及用于标记股骨膝盖中心的点PFK、标记外后髁的点PLCP、标记内后髁的点PMCP；[0008] 生成经过点PLCP、PMCP且平行于力线的第二平面UPF；[0009] 在股骨内上髁、外上髁面上确定AP线方向上的第一最高点PLHP、第二最高点PMHP，生成经过第一最高点PLHP、第二最高点PMHP且垂直于第二平面UPF的第三平面UVH，获取第三平面UVH与股骨远端表面进行截交得到的第一曲线LVH中的y值最小点PVHL，与该y值对应的Y轴通过将AP线投影至第三平面UVH上而生成；[0010] 生成经过点PFK、点PVHL且垂直于第二平面UPF的第四平面UHL，获取该第四平面UHL与股骨远端表面进行截交得到的第二曲线LWS；[0011] 利用经由第一最高点PLHP和第二最高点PMHP在第二平面UPF的第一投影点PLHP’和第二投影点PMHP’、以及第二曲线LWS上任一点所确定的各个平面UWSCi，提取与股骨远端表面的截交轮廓曲线LWSCi，求取该曲线LWSCi上沿滑车沟分布的各个最低点PWSi，其中i＝1，2，3…n，n为自然数；[0012] 由各个最低点PWSi平面拟合获得第五拟合平面UWS，获取使用该第五拟合平面UWS与股骨远端表面截交得到的曲线，即滑车沟的沟曲线LWS。[0013] 优选地，还包括：基于三维模型的数据，确定用于标记髋关节中心的点PHP，通过连接点PHP和点PFK，得到作为力线的直线LHF。[0014] 优选地，还包括：生成经过点PFK的且垂直于力线的第一平面UVF，然后生成经过点PLCP、点PMCP且垂直于第一平面UVF的第二平面UPF；或者生成经过点PLCP和点PMCP且平行于力线的第二平面UPF，然后生成经过点PFK且垂直于力线的第一平面UVF。[0015] 优选地，还包括：基于三维模型的数据，确定用于标记外上髁的点PLE、标记内上髁的点PME，生成作为AP线的直线LAP，该直线LAP经过点PFK且垂直于力线和将点PLE和点PME投影至第一平面UVF所得到的投影点PLE’和投影点PME’的连线LLM’。[0016] 优选地，还包括：通过将AP线LAP和点PFK投影至第三平面UVH上，分别作为第三平面UVH中的XOY坐标系下的Y轴与原点O，找到第一曲线LVH中位于第一最高点PLHP和第二最高点PMHP之间的Y坐标值最小点PVHL。[0017] 优选地，还包括：通过将第二曲线LWS等分n段来确定各个平面UWSCi。[0018] 优选地，还包括：对每个平面UWSCi，做AP线LAP和点PFK的投影，并分别将其作为此平面中坐标系X’O’Y’的Y’轴和原点O’；对每个平面UWSCi中的曲线LWSCi，找到对应内上髁、外上髁的部分的Y’坐标值y’的最大点PLHPi和最大点PMHPi，判断两最大点的y’值之差Δy，若Δy’>e，其中e为预设值，则将曲线LWSCi绕坐标系原点O’进行旋转，将点PLHPi和点PMHPi保持为y’值相等，获取此时所得到的新曲线LWSCi’的y’值最小点PWSi作为更新的最低点，找到新曲线LWSCi’上对应内上髁、外上髁的部分的y’值最大点PLHPi和最大点PMHPi，判断两最大点的y’值之差Δy’，若Δy’>e，则重复上述旋转和判断直到Δy’≤e。[0019] 优选地，还包括：对曲线LWSCi适用基于7次多项式和范德蒙矩阵的拟合，以得到该曲线LWSCi的最低点PWSi。[0020] 根据本发明的另一方面，提供一种装置，通过使用股骨的滑车沟曲线数据来辅助手术规划，其包括能够实行上述任一方法的步骤的模块或单元。[0021] 根据本发明的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序用于执行上述任一方法。[0022] 根据本发明的又一方面，提供一种电子设备，包括：处理器和用于存储处理器可执行的指令的存储器，处理器用于从存储器中读取指令，并执行指令以实现上述任一方法。[0023] 根据本发明的另一方面，还提供一种植入物，其构成为具有将利用上述任一方法所确定的股骨滑车沟曲线数据作为患者的解剖学数据而制造的人工膝关节假体。[0024] 根据本发明的另一方面，还提供一种白塞线的识别方法，其基于利用上述任一方法所确定的股骨滑车沟曲线而确定白塞线。[0025] 根据本发明的方法与系统可基于对髁间窝鞍形的几何分析，提取矢状轴方向的沟曲线，从而允许自动识别滑车沟沿线的沟曲线。滑车沟可用于股骨植入物和髌骨的旋转对准，并可用于确定白塞线，进而可用于确定股骨假体安放的外旋角度等辅助规划工作。附图说明[0026] 图1?3为根据本发明示例性实施例的用于确定股骨滑车沟曲线的方法的提取股骨标记点的示意图；[0027] 图4?12示意性地示出滑车沟曲线的识别过程；[0028] 图13是根据本发明示例性实施例的用于确定股骨滑车沟曲线的方法的流程示意图；[0029] 图14是根据本发明示例性实施例提供的电子设备的结构。具体实施方式[0030] 下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。下文描述的和附图示出的示例性实施例旨在教导本发明的原理，使本领域技术人员能够在若干不同环境中和对于若干不同应用实施和使用本发明。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求来限定，示例性实施例并不意在、并且不应该被认为是对本发明保护的范围的限制性描述。而且，“S1”～“S7”、“步骤”等术语旨在区别不同对象而非特定顺序。[0031] 在TKA中将膝关节的原关节表面用假体组件来替换时，要在股骨远端和胫骨近端上截除磨损或损坏的软骨和骨骼，然后用人造的植入物替换被截除的软骨和骨骼。该植入物通常为钛合金或者钴铬钼合金等生物相容性较好的金属材料，以及高分子聚乙烯材料，以产生新的接合表面。[0032] 作为术前规划的一个主要目标，要确保髌骨在股骨植入物上的正确对准，从而为后续的手术提供指导。为此，本发明人通过认真研究，得出一种新的拟合方案，用于查找股骨的滑车沟曲线。[0033] 根据本发明示例性实施例的方法，可用于在TKA前确定髌骨在股骨植入物上正确拟合的位置，尤其可以应用于术前规划以及髌骨的旋转对齐，从而改善长期的临床结果并提高假体的存活率。[0034] <三维图像重建>[0035] 在例如要置换股骨的远端部分、以及髌骨的至少一部分的TKA的情况下，有用的是具有股骨远端和髌骨的3D虚拟显示。[0036] 为此，在术前规划中，可以通过传统的交互式术前规划软件，使用诸如CT(ComputedTomography，计算机断层扫描)、一系列X射线、超声、或磁共振成像(MRI)的成像模态获得患者的股骨的成像数据，以数字化成像传输到计算机系统后，生成骨骼的3D图像模型。在特定实施例中，患者的骨骼可以由用户手动、半手动或自动分割以生成骨骼的3D模型。[0037] 例如，CT影像常被用来作为手术规划的参考。CT影像可以被搬入虚拟空间，通过相同特征点提。珻T影像中的骨头与真实骨头的结构可以进行重合，从而将CT影像中骨头的整个结构搬入虚拟空间中，代替真实骨头结构在虚拟空间中的位姿。这一过程的主要目的有：1，在虚拟坐标系中展示骨头整体结构；2，协助医生做手术规划，允许医生将植入物放置到骨骼解剖结构的3D模型中，以指定在骨骼上的植入物的最佳位置和对齐。还可进一步地辅助手术机器人进行膝关节假体股骨部件与股骨之间的准确拟合，即假体的模拟装配。[0038] 由此得出的术前规划数据还可以用于制造患者特异性仪器，或者由手术设备加载和读。园镏缴谑质踔兄葱泄婊，甚至定位手术机器人，以便确保机器人的空间进入所需的手术区域。[0039] 关于三维图像重建以及建立股骨坐标系的方法、设备不是本发明的重点，在此不再赘述，可以利用上述等现有的手段来实现。[0040] 下面以CT扫描为例从重建三维图像开始，对根据本发明的用于确定股骨滑车沟曲线的方法进行说明。[0041] 例如，作为图像数据，对CT扫描的dicom文件序列进行重组并且可重新划分，从而将CT文件序列组合成一张完整的三维图像。[0042] <曲线识别过程>[0043] 图13是本发明一示例性实施例提供的用于确定股骨滑车沟曲线的方法的流程示意图。本实施例可应用在电子设备上，如图13所示，沟曲线识别过程包括以下步骤：[0044] 步骤S1：基于所获取的包括股骨远端的三维模型，确定股骨标记点，包括：标记股骨膝盖中心的点PFK、标记外上髁的点PLE、标记内上髁的点PME、标记外后髁的点PLCP、标记内后髁的点PMCP；[0045] 步骤S2：确定经过点PFK的力线，生成经过点PFK的且垂直于力线的平面UVF、以及经过点PLCP、点PMCP且垂直于平面UVF的平面UPF；[0046] 步骤S3：生成对应于矢状轴线AP线的直线LAP，该直线LAP经过点PFK且垂直于力线和将点PLE和点PME投影至平面UVF所得到的投影点PLE’和PME’的连线LLM’；[0047] 步骤S4：在股骨内、外上髁面上确定AP线方向上的最高点PLHP、最高点PMHP，生成经过最高点PLHP、最高点PMHP且垂直于平面UPF的平面UVH，获取平面UVH与股骨远端表面进行截交得到的曲线LVH中的y值最小点PVHL，与该y值对应的Y轴通过将AP线LAP投影至平面UVH上而生成；[0048] 步骤S5：生成经过点PFK、PVHL且垂直于平面UPF的第四平面UHL，获取第四平面UHL与股骨远端表面进行截交得到的曲线LWS；[0049] 步骤S6：利用经由最高点PLHP和最高点PMHP在平面UPF的投影点PLHP’和投影点PMHP’、以及曲线LWS上任一点所确定的各个平面UWSCi，提取与股骨远端表面的截交轮廓曲线LWSCi，求取该曲线LWSCi上沿滑车沟分布的各个最低点PWSi(i＝1，2，3…n，n为自然数)；[0050] 步骤S7：由各个最低点PWSi平面拟合获得第五拟合平面UWS，使用第五拟合平面UWS与股骨远端表面截交得到的曲线，即滑车沟的沟曲线LWSF。[0051] 关于步骤S1，为找到滑车沟的沟曲线，需要先找到股骨远端三维模型和其对应的若干标记点。[0052] 具体地，可从基于CT图像的三维模型中提取以下股骨标记点：[0053] ?髋关节中心(HP,hipjointcenter)：点PHP；[0054] ?股骨膝盖中心(FK,femurkneecenter)：点PFK；[0055] ?外上髁(LE,lateralepicondyle)：点PLE；[0056] ?内上髁(ME,medialepicondyle)：点PME；[0057] ?外后髁(LCP,lateralcondyleposterior)：点PLCP；[0058] ?内后髁(MCP,medialcondyleposterior)：点PMCP。[0059] 如此，可在股骨三维模型的近、远端表面上找到点PHP、PFK、PLE、PME、PLCP、PMCP。[0060] 具体如图1～3所示，在用以标示股骨三维模型的位姿的坐标系xyz中，x方向为冠状面冠状轴方向，y方向为矢状面矢状轴方向，z方向为垂直于横断面的垂直轴方向。[0061] 关于步骤S2，如图4所示，可通过连接点PHP和点PFK，得到作为力线的直线LHF；过点PFK做垂直于直线LHF的平面UVF；过点PLCP和点PMCP生成垂直于平面UVF的平面UPF。[0062] 关于步骤S2，也可基于股骨三维模型的数据通过其它已知方式来确定力线。例如将通过CT扫描自动生成的STL(STereoLithography)格式的3D模型分解成点云图像，对点云数据进行拟合，将连接所得到的股骨两个远端、近端点的直线确定为力线。例如，将所有的CT扫描结果在z轴上进行堆叠(即，将平行于横断面的x轴长、y轴宽的二维图片沿z轴堆叠，此时呈现出的3D图片以z轴为高)，便得到了一个STL格式的3D模型。相应地，此模型可分解成点云图像，并可容易地获知其中每个点的x轴与y轴坐标。当然还可采用分割用神经网络与数值算法等来确定力线，还可从点云数据中计算出其他的关键点，在此不再赘述。[0063] 关于步骤S2，还可先生成经过点PLCP和点PMCP且平行于力线的平面UPF，然后生成经过点PFK且垂直于力线的平面UVF。[0064] 关于步骤S3，如图5所示，可将点PLE和PME投影至平面UVF，得到投影点PLE’，PME’和其连线LLM’；过点PFK做垂直于直线LHF和直线LLM’的直线LAP，即矢状轴线AP线(anteriorposteriorline)。[0065] 关于步骤S4，如图6所示，在股骨内、外上髁表面上找到AP线方向上的最高点PLHP和最高点PMHP，过两点做垂直于平面UPF的平面UVH；使用平面UVH对股骨远端表面进行截交，得到包含最高点PLHP和最高点PMHP的曲线LVH；将AP线LAP和点PFK投影至平面UVH上，分别作为平面UVH中的XOY坐标系下的Y轴与原点O，找到曲线LVH中的Y坐标值最小点PVHL。[0066] 在此，最高点是指股骨内、外上髁表面轮廓上的沿AP线方向距离冠状面最远的点，而且这些最高点并不限于二者在AP线方向上的Y坐标值彼此相等，也可以分别对应于两个不同的高度值。[0067] 在此，曲线LVH中的Y坐标值最小点PVHL，优选是指位于最高点PLHP和最高点PMHP之间的点。[0068] 关于步骤S4，也可基于股骨三维模型的数据通过其它已知方式来确定AP线，在此不再赘述。[0069] 关于步骤S5，如图6所示，过点PFK和点PVHL做垂直于平面UPF的平面UHL；使用平面UHL对股骨远端表面进行截交，得到曲线LWS。[0070] 在此，曲线LWS两端终止于股骨远端表面的边界处，而构成下述用以分段的区间。[0071] 关于步骤S6，如图7所示，可将曲线LWS等分20段(也可以是其他数值，例如10、30，并无限制)，得到若干点PWSi(i＝1，2，3…20等自然数)；[0072] 将点PLHP和点PMHP投影至平面UPF上，对应得到投影点PLHP’和点PMHP’；[0073] 由于三个点可以确定出一个平面，所以，过点PLHP’、点PMHP’和点PWSi，可生成若干平面UWSCi(下标C在此意指横截面)，并依次用平面UWSCi截交股骨远端表面，得到若干曲线LWSCi，相应地，在图8中示出了平面UWSCi与股骨远端表面的截交轮廓，图9中示出了部分轮廓形成的曲线LWSCi；[0074] 对每个平面UWSCi，做AP线LAP和点PFK的投影，并分别将其作为此平面中的Y’轴和原点O’，在此平面上建立坐标系X’O’Y’；[0075] 对每个平面UWSCi中的曲线LWSCi，根据其面内坐标系X’O’Y’，找到当前曲线上对应内上髁、外上髁的部分的Y’坐标值y’的最大点PLHPi和PMHPi，判断两者y’值之差Δy，若Δy’>e(设定阈值)，则将曲线LWSCi绕坐标系原点O’进行旋转，将PLHPi和PMHPi两点保持水平(y’值相当)，得到此时新曲线LWSCi’的y’值最小点(最低点)PWSi。对新曲线LWSCi’进行分析，找到曲线上对应内上髁，外上髁的部分的y’值最大点PLHPi和PMHPi，判断两者y’值之差Δy’，若Δy’>e(设定阈值)，则重复上述步骤，若Δy’[0076] 如此通过步骤S6，可得到股骨远端表面沿滑车沟分布的若干最低点PWSi。其中，在图10示出了转动轮廓得到的更新的曲线LWSCi’和更新的最低点PWSi。[0077] 关于步骤S7，对沿滑车沟分布的若干最低点PWSi做平面拟合，拟合平面为UWS，使用平面UWS与股骨远端表面截交，即可得到滑车沟的沟曲线LWSF(F在此指代最终的曲线)，如图11所示。[0078] 此外，在上述步骤S6中，关于每个平面UWSCi中的作为外形轮廓的部分曲线的曲线LWSCi，为了优化因为该曲线也包括了内侧髁和外侧髁的最高点PLHP和PMHP而带来的收敛困难以及计算繁琐度，以更好地得到轮廓曲线LWSCi的最低点PWSi，可优选地使用高阶多项式对齐进行拟合，拟合的轮廓可近似为拟合曲线公式如下：[0079] y＝anxn+an?1xn?1+…+a1x+a0……(式1)，[0080] 其中，n为自然数，a0，a1，……an分别为拟合曲线公式中每个变量或其高幂次方的系数，在每条拟合曲线确定后均为具体数值而非变量。[0081] 在所进行的试验中，发现7次多项式足以很好地模拟曲线LWSCi。[0082] 该多项式的拟合过程采用范德蒙矩阵。该矩阵由一个通用矩阵获得，该矩阵表示轮廓各点处7次多项式模型的评估，如下所示。[0083] 每一点P，从P1到Pk下式成立：[0084][0085] 其中，原轮廓为离散值，P为截切后轮廓曲线上离散的点，k为点的个数。[0086] 将两边乘以第一个矩阵的转置，就得到了范德蒙矩阵，系统的解给出了所求多项式的系数。[0087] 另外，在步骤S6中，可使曲线LWSCi绕坐标系原点进行旋转，也可将空间三角形旋转方法与平面三角形旋转方法相结合。[0088] 此外，上述步骤中的XOY、X’O’Y’用以标示当前步骤中的面内坐标系，在每一步骤中都可能因重新建立而不相同。[0089] 示例性装置[0090] 根据本发明一示例性实施例，还提供可用于确定股骨滑车沟曲线的装置，其包括能够实行上述的方法的步骤的相应模块或单元。[0091] 示例性电子设备[0092] 图14是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。图14图示了根据本公开实施例的电子设备的框图。如图14所示，电子设备包括一个或多个处理器51和存储器52。[0093] 处理器51可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。[0094] 存储器52可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器51可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本公开的各个实施例的页面处理的方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置53和输出装置54，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。[0095] 此外，该输入装置53还可以包括例如键盘、鼠标等等。[0096] 该输出装置54用以向外部输出各种信息，可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。[0097] 当然，为了简化，图14中仅示出了该电子设备中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。[0098] 示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质[0099] 除了上述方法和设备以外，本公开的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的用于确定股骨滑车沟曲线的方法中的步骤。[0100] 所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。[0101] 此外，本公开的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的用于确定股骨滑车沟曲线的方法中的步骤。[0102] 所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD?ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。[0103] 以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。[0104] 本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。[0105] 本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。[0106] 可能以许多方式来实现本公开的方法和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。[0107] 还需要指出的是，在本公开的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。[0108] <相关技术效果>[0109] 根据本发明，可自动输出滑车沟曲线，为计算机辅助手术系统容易地使用，从而实现可靠的植入物对齐和术后临床结果。[0110] 其中，可以首先针对股骨进行CT扫描等，建立三维模型；利用获得的空间位置参数在三维建模软件中建立虚拟成像空间；在三维模型中选取上述条件所规定的各个特征点，获得相应的位置信息；还可以获得用于规划TKA的各个平面，包括冠状面、矢状面以及轴面，并可相应地确定力线、AP线。[0111] 由此，在手术规划阶段，可以为计算机辅助导航系统或机器人手术系统提供预定的参数，尤其是关于滑车沟曲线的更为精确的数据，可以基于CT扫描等提供的信息，结合植入物，在系统中获得更佳的模拟、规划操作，可提供在临床建立的标准参考系中将植入物部件对准和定位到股骨模型的基。佣芄蛔远踩胛镉膑乒嵌云。医生只需通过术前向计算机系统导入植入物模型，提供植入物的位置和方向的数据即可，从而可以大大减少创建术前规划、以及术中截骨定位所花费的时间。[0112] 此外，本文所描述的植入物作为可用于替代骨头的整体或一部分，相当于骨科中常说的植入物或假体，即，可理解为包括用于膝关节置换的假体。该假体可用于在内部固定骨折或受损的破损部分。[0113] 尽管已经参考各种具体实施例描述了本发明，但是应当理解，可以在所描述的发明构思的精神和范围内做出变形。因此，意图是本发明不限于所描述的实施例，而是将具有由所附权利要求的语言所定义的全部范围。对于本领域技术人员不言而喻的是，根据本发明公开的内容而能够容易想到的技术方案也应当视为等同或相当而落在本发明的范围内。

专利地区：浙江

专利申请日期：2022-04-27

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN114862780B