[发明专利]一种下肢3D术前智能截骨矫形方法与系统

说明书

本发明提供一种下肢3D术前智能截骨矫形方法与系统，包括：特征点采集模块、机械轴构建模块、关节线构建模块、测量模块、解剖轴构建模块、切割面定位模块、截骨模块、旋转轴确定模块、矫正角度确定模块、自动矫正模块、手动调整模块。本发明通过测量模块能够实现三维精准测量；通过切割面定位模块能够提高手术过程中的定位精度，增加手术成功率和安全性；通过模拟截骨、自动矫正和手动调整模块，能够建立下肢冠状面内外翻畸形和下肢冠状面成角畸形的手术预测模型。

技术领域

本发明涉及智能诊疗技术领域，尤其涉及一种下肢3D术前智能截骨矫形方法与系统。

背景技术

下肢主要为负重及行走功能，所以保持下肢长度均衡和恢复正常下肢轴线在各种骨关节畸形或者骨折治疗中变得尤为重要。目前，临床上对于冠状面内外翻、冠状面成角等下肢长骨畸形，截骨矫形是常用的治疗方法。下肢矫形手术治疗效果的关键在于设计完善的手术方案，精确控制截骨部位、截骨角度与截骨量。但传统的截骨矫形手术很难做到从三维空间上矫形，在精确性方面存在明显不足，而且术前无法模拟出术后的组织形态。

通过上诉分析，现有技术存在的问题及缺陷为：二维平面测量方法不够全面准确、无法预测术后矫正结果、手术方案设计时间长。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种下肢3D术前智能截骨矫形方法与系统，能够实现三维精准测量与矫形。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种下肢3D术前智能截骨矫形方法，包括以下步骤：

S1、将CT数据生成的健康骨和畸形骨STL模型导入下肢3D术前智能截骨矫形系统；

S2、通过特征点采集模块，采集手动选取模型的关节中心点的空间位置信息，通过机械轴构建模块利用所采集的关节中心点的空间位置信息构建机械轴；

S3、通过所述特征点采集模块，采集所述手动选取模型的关节线构成点的空间位置信息，通过关节线构建模块利用所采集的关节线构成点的空间位置信息构建关节线；

S4、通过测量模块，自动计算矫正前畸形骨模型的关节线与畸形机械轴之间形成的骨长度、关节走行方向角及机械轴偏移值；

S5、通过特征点采集模块，采集手动选取畸形骨模型的近端骨干中线的两个骨干中点和远端骨干中线的两个骨干中点的空间位置信息，通过解剖轴构建模块利用所采集的近端骨干中线的两个骨干中点和远端骨干中线的两个骨干中点的空间位置信息在畸形骨模型上构建近端解剖轴和远端解剖轴；

S6、通过切割面定位模块在所述近端解剖轴和远端解剖轴所形成的交点的角平分线处设置切割面；通过截骨模块在切割面处进行截骨，生成近端畸形骨块和远端畸形骨块；

S7、通过旋转轴确定模块根据切割面轮廓线在最大畸形面上的两个极值点确定旋转轴，矫正角度确定模块根据旋转轴与预期关节中心点之间的夹角计算矫正角度，自动矫正模块根据矫正角度调整畸形骨块的位置，使调整后的畸形骨块处于预先设定的标准位置；

S8、通过测量模块，自动计算畸形骨模型自动矫正后的骨长度、关节走行方向角及机械轴偏移值，通过手动调整模块根据矫正后畸形骨的关节走行方向角进行手动微调角度，调整过程中系统提供矫正角度的实时数据，并生成最终矫形方案。

进一步，所述S2中，关节中心点包括股骨头中心点、膝关节中心点和踝关节中心点；

所述机械轴包括下肢正确机械轴、全下肢机械轴、股骨机械轴和胫骨机械轴，具体构建为：

S101、自动构建股骨头中心到踝关节中心的直线作为全下肢机械轴；

自动构建股骨头中心到膝关节中心的直线作为股骨机械轴；