一種關(guān)節(jié)圖像處理方法、裝置和計算設(shè)備制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種關(guān)節(jié)圖像處理方法，適于在計算設(shè)備中執(zhí)行，該計算設(shè)備中存儲有每種關(guān)節(jié)所對應(yīng)的假體模型庫，每個假體模型庫包含該關(guān)節(jié)所需要的多類假體，且每類假體均有多個假體型號，該方法包括步驟：獲取關(guān)節(jié)區(qū)域的原始圖像，該原始圖像包括成片區(qū)域和邊界區(qū)域；對該成片區(qū)域進(jìn)行圖像截取和矩形轉(zhuǎn)換，得到傾斜矯正后的關(guān)節(jié)圖像；在關(guān)節(jié)圖像中生成該關(guān)節(jié)所需要的各類假體的最大指示線；根據(jù)關(guān)節(jié)圖像的縮放比例分別計算每類假體的多個型號在關(guān)節(jié)圖像中的假體圖像；以及選取與各類假體的最大指示線最適配的假體圖像，得到包含有該最適配假體圖像的關(guān)節(jié)圖像。本發(fā)明專利技術(shù)一并公開了對應(yīng)的關(guān)節(jié)圖像處理裝置和計算設(shè)備。

A joint image processing method, device and computing equipment

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種關(guān)節(jié)圖像處理方法、裝置和計算設(shè)備
本專利技術(shù)涉及圖像處理
，尤其涉及一種關(guān)節(jié)圖像處理方法、裝置和計算設(shè)備。
技術(shù)介紹
隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在外科手術(shù)中的應(yīng)用越來越重要，數(shù)字化的手術(shù)規(guī)劃克服了外科醫(yī)生的視覺局限，使數(shù)據(jù)測量更加精準(zhǔn)，診斷更為精確，手術(shù)更加精準(zhǔn)、更加高效。對于骨科手術(shù)，例如，髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)，傳統(tǒng)的術(shù)前規(guī)劃主要通過人工判斷對比來選擇手術(shù)方案。這種方式受限于醫(yī)生的專業(yè)水平，可能所選取的方案并不是最優(yōu)方案，而且人工選擇也會出現(xiàn)圖像對比誤差等問題，影響判斷的準(zhǔn)確性。因此，需要一種對關(guān)節(jié)圖像的處理方案，來提供準(zhǔn)確的針對關(guān)節(jié)圖像的術(shù)前信息，以更好地輔助專業(yè)醫(yī)生制定手術(shù)方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為此，本專利技術(shù)提供了對髖關(guān)節(jié)圖像的處理方法及計算設(shè)備，以力圖解決或者至少緩解上面存在的至少一個問題。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提供了一種關(guān)節(jié)圖像處理方法，適于在計算設(shè)備中執(zhí)行，計算設(shè)備中存儲有每種關(guān)節(jié)所對應(yīng)的假體模型庫，每個假體模型庫包含該關(guān)節(jié)所需要的多類假體，且每類假體均有多個假體型號，該方法包括步驟：獲取關(guān)節(jié)區(qū)域的原始圖像，該原始圖像包括成片區(qū)域和邊界區(qū)域；對成片區(qū)域進(jìn)行圖像截取和矩形轉(zhuǎn)換，得到傾斜矯正后的關(guān)節(jié)圖像；在關(guān)節(jié)圖像中生成該關(guān)節(jié)所需要的各類假體的最大指示線；根據(jù)關(guān)節(jié)圖像的縮放比例分別計算每類假體的多個型號在關(guān)節(jié)圖像中的假體圖像；以及選取與各類假體的最大指示線最適配的假體圖像，得到包含有該最適配假體圖像的關(guān)節(jié)圖像。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，對成片區(qū)域進(jìn)行圖像截取和矩形轉(zhuǎn)換的步驟包括：確定成片區(qū)域的四個角點(diǎn)，以及該成片區(qū)域的外接矩形的四個頂點(diǎn)；根據(jù)四個角點(diǎn)和四個頂點(diǎn)計算變換矩陣，并將該成片區(qū)域投射變換為矩形圖像。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，關(guān)節(jié)圖像為膝關(guān)節(jié)圖像，對應(yīng)的膝關(guān)節(jié)假體包括股骨髁假體和脛骨假體；股骨髁假體的最大指示線為股骨前皮質(zhì)和股骨髁部的邊緣線，所述脛骨假體的最大指示線為脛骨平臺下方區(qū)域的邊緣線。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，膝關(guān)節(jié)圖像包括側(cè)位圖像，此時選取與股骨髁假體的最大指示線最適配的假體圖像的步驟包括：生成該膝關(guān)節(jié)側(cè)位圖像的膝關(guān)節(jié)輔助線，膝關(guān)節(jié)輔助線為H型線，H型線的其中一條縱線與股骨前皮質(zhì)相貼，另一條縱線與股骨后髁最外點(diǎn)相切，橫線與股骨髁底部相切；以及結(jié)合膝關(guān)節(jié)輔助線的位置和股骨髁假體的最大指示線，選取與該股骨髁假體的最大指示線最適配的假體圖像；其中，在該最適配的假體圖像中，假體前髁的內(nèi)面與股骨前皮質(zhì)相貼合，假體后髁的輪廓線與股骨后髁最大程度貼合，假體遠(yuǎn)髁的外輪廓線與股骨外邊緣最大程度貼合。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，膝關(guān)節(jié)的正位圖像和側(cè)位圖像中都生成有對應(yīng)膝關(guān)節(jié)假體的最大指示線，該方法還包括步驟：從膝關(guān)節(jié)的側(cè)位圖像選取與各假體的最大指示線相適配的多個候選假體圖像，該多個候選假體圖像按照適配度降序排序；將該多個候選假體圖像依次代入到正位圖像中進(jìn)行匹配，從中選取與正位圖像的最大指示線最匹配的假體圖像，得到包含有該最適配假體圖像的關(guān)節(jié)正位圖像。可選地，根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，關(guān)節(jié)圖像為髖關(guān)節(jié)圖像，對應(yīng)的髖關(guān)節(jié)假體包括髖臼杯假體和股骨柄假體；股骨柄假體的最大指示線為股骨髓腔的邊緣線，所述髖臼杯假體的最大指示線為髖臼月狀面的邊緣線向外擴(kuò)展預(yù)定距離。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，還包括步驟：生成髖關(guān)節(jié)圖像的髖關(guān)節(jié)輔助線，并根據(jù)該輔助線測量圖像距離參數(shù)；其中，髖關(guān)節(jié)輔助線包括一條水平線和兩條豎直線，水平線位于髖關(guān)節(jié)小轉(zhuǎn)子的上緣位置，兩條豎直線分別穿過股骨頭的中心點(diǎn)。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，圖像縮放比例指每像素圖像所對應(yīng)的實際尺寸，該縮放比例根據(jù)關(guān)節(jié)圖像中的標(biāo)識物的實際長度和圖像長度計算得到。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，圖像長度通過圓形比例尺標(biāo)注得到，所述圓形比例尺的直徑兩側(cè)端點(diǎn)、以及每種輔助線內(nèi)的線段端點(diǎn)和交點(diǎn)都具有放大器，該放大器能夠以彈層方式放大顯示各點(diǎn)區(qū)域的圖像內(nèi)容。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，計算設(shè)備中訓(xùn)練有每種關(guān)節(jié)所對應(yīng)的特征點(diǎn)計算模型，該模型適于自動生成關(guān)節(jié)圖像中各假體待植入?yún)^(qū)的多個特征點(diǎn)，所述生成各類假體的最大指示線的步驟包括：將傾斜矯正后的關(guān)節(jié)圖像輸入到該關(guān)節(jié)所對應(yīng)的特征點(diǎn)計算模型中，得到該圖像中各假體待植入?yún)^(qū)的多個特征點(diǎn)，并基于該多個特征點(diǎn)擬合出各類假體的最大指示線。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，還包括特征點(diǎn)計算模型的訓(xùn)練步驟：對于任一種關(guān)節(jié)，獲取多張包含該關(guān)節(jié)區(qū)域的標(biāo)注圖像，所述標(biāo)注圖像包括該關(guān)節(jié)的各假體待植入?yún)^(qū)的多個特征點(diǎn)的名稱和位置；以及采用標(biāo)注圖像對預(yù)訓(xùn)練的特征點(diǎn)計算模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的特征點(diǎn)計算模型。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，計算設(shè)備中訓(xùn)練有每種關(guān)節(jié)所對應(yīng)的指示線計算模型，該模型適于自動生成關(guān)節(jié)圖像中各類待植入假體的最大指示線，生成各類假體的最大指示線的步驟包括：將傾斜矯正后的關(guān)節(jié)圖像輸入到該關(guān)節(jié)所對應(yīng)的指示線計算模型中，得到該關(guān)節(jié)中各類假體的最大指示線。可選地，在根據(jù)本專利技術(shù)的方法中，還包括所述指示線計算模型的訓(xùn)練步驟：對于任一種關(guān)節(jié)，獲取多張包含該關(guān)節(jié)區(qū)域的標(biāo)注圖像，所述標(biāo)注圖像包括該關(guān)節(jié)的各類待植入假體的名稱和最大指示線；以及采用標(biāo)注圖像對預(yù)訓(xùn)練的指示線計算模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的指示線計算模型。根據(jù)本專利技術(shù)的又一方面，提供了關(guān)節(jié)圖像處理裝置，適于駐留在計算設(shè)備中，計算設(shè)備中存儲有每種關(guān)節(jié)所對應(yīng)的假體模型庫，每個假體模型庫包含該關(guān)節(jié)所需要的多類假體，且每類假體均有多個假體型號，該裝置包括：圖像獲取模塊，適于獲取關(guān)節(jié)區(qū)域的原始圖像，該原始圖像包括成片區(qū)域和邊界區(qū)域；圖像矯正模塊，適于對成片區(qū)域進(jìn)行圖像截取和矩形轉(zhuǎn)換，得到傾斜矯正后的關(guān)節(jié)圖像；指示線生成模塊，適于在關(guān)節(jié)圖像中生成該關(guān)節(jié)所需要的各類假體的最大指示線；圖像計算模塊，適于根據(jù)關(guān)節(jié)圖像的縮放比例分別計算每類假體的多個型號假體在所述關(guān)節(jié)圖像中的假體圖像；以及圖像匹配模塊，適于選取與各類假體的最大指示線最適配的假體圖像，得到包含有該最適配假體圖像的關(guān)節(jié)圖像。根據(jù)本專利技術(shù)的又一方面，提供了一種計算設(shè)備，包括：一個或多個處理器；和存儲器；一個或多個程序，其中一個或多個程序存儲在存儲器中并被配置為由一個或多個處理器執(zhí)行，一個或多個程序包括用于執(zhí)行如上所述方法中的任一方法的指令。根據(jù)本專利技術(shù)的再一方面，提供了一種存儲一個或多個程序的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，一個或多個程序包括指令，指令當(dāng)計算設(shè)備執(zhí)行時，使得計算設(shè)備執(zhí)行如上所述的方法中的任一方法。根據(jù)本專利技術(shù)的方案，通過對關(guān)節(jié)圖像的處理，可在圖像中顯示與髖關(guān)節(jié)或膝關(guān)節(jié)相匹配的假體信息，為假體安置提供準(zhǔn)確率高的術(shù)前規(guī)劃數(shù)據(jù)。具體地，對關(guān)節(jié)區(qū)域圖像中的成片區(qū)域進(jìn)行圖像截取和矩形轉(zhuǎn)換，得到校正后的圖像，并在該校正后的圖像中生成該關(guān)節(jié)假體的最大指示線。這樣，可以將模型庫中存儲的不同型號假體的圖像與該最大指示線進(jìn)行匹配，從而得到與之最為適配的假體圖像，也就是與該關(guān)節(jié)圖像最為匹配的假體圖像。附圖說明為了實現(xiàn)上述以及相關(guān)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種關(guān)節(jié)圖像處理方法，適于在計算設(shè)備中執(zhí)行，所述計算設(shè)備中存儲有每種關(guān)節(jié)所對應(yīng)的假體模型庫，每個假體模型庫包含該關(guān)節(jié)所需要的多類假體，且每類假體均有多個假體型號，該方法包括步驟：/n獲取關(guān)節(jié)區(qū)域的原始圖像，該原始圖像包括成片區(qū)域和邊界區(qū)域；/n對所述成片區(qū)域進(jìn)行圖像截取和矩形轉(zhuǎn)換，得到傾斜矯正后的關(guān)節(jié)圖像；/n在所述關(guān)節(jié)圖像中生成該關(guān)節(jié)所需要的各類假體的最大指示線；/n根據(jù)所述關(guān)節(jié)圖像的縮放比例分別計算每類假體的多個型號在所述關(guān)節(jié)圖像中的假體圖像；以及/n選取與各類假體的最大指示線最適配的假體圖像，得到包含有該最適配假體圖像的關(guān)節(jié)圖像。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種關(guān)節(jié)圖像處理方法，適于在計算設(shè)備中執(zhí)行，所述計算設(shè)備中存儲有每種關(guān)節(jié)所對應(yīng)的假體模型庫，每個假體模型庫包含該關(guān)節(jié)所需要的多類假體，且每類假體均有多個假體型號，該方法包括步驟：
獲取關(guān)節(jié)區(qū)域的原始圖像，該原始圖像包括成片區(qū)域和邊界區(qū)域；
對所述成片區(qū)域進(jìn)行圖像截取和矩形轉(zhuǎn)換，得到傾斜矯正后的關(guān)節(jié)圖像；
在所述關(guān)節(jié)圖像中生成該關(guān)節(jié)所需要的各類假體的最大指示線；
根據(jù)所述關(guān)節(jié)圖像的縮放比例分別計算每類假體的多個型號在所述關(guān)節(jié)圖像中的假體圖像；以及
選取與各類假體的最大指示線最適配的假體圖像，得到包含有該最適配假體圖像的關(guān)節(jié)圖像。


2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述對所述成片區(qū)域進(jìn)行圖像截取和矩形轉(zhuǎn)換的步驟包括：
確定所述成片區(qū)域的四個角點(diǎn)，以及該成片區(qū)域的外接矩形的四個頂點(diǎn)；
根據(jù)所述四個角點(diǎn)和四個頂點(diǎn)計算變換矩陣，并將該成片區(qū)域投射變換為矩形圖像。


3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，
所述關(guān)節(jié)圖像為膝關(guān)節(jié)圖像，對應(yīng)的膝關(guān)節(jié)假體包括股骨髁假體和脛骨假體；
所述股骨髁假體的最大指示線為股骨前皮質(zhì)和股骨髁部的邊緣線，所述脛骨假體的最大指示線為脛骨平臺下方區(qū)域的邊緣線。


4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述膝關(guān)節(jié)圖像包括側(cè)位圖像，此時選取與股骨髁假體的最大指示線最適配的假體圖像的步驟包括：
生成該膝關(guān)節(jié)側(cè)位圖像的膝關(guān)節(jié)輔助線，所述膝關(guān)節(jié)輔助線為H型線，所述H型線的其中一條縱線與股骨前皮質(zhì)相貼，另一條縱線與股骨后髁最外點(diǎn)相切，橫線與股骨髁底部相切；以及
結(jié)合所述膝關(guān)節(jié)輔助線的位置和所述股骨髁假體的最大指示線，選取與該股骨髁假體的最大指示線最適配的假體圖像；
其中，在該最適配的假體圖像中，假體前髁的內(nèi)面與股骨前皮質(zhì)相貼合，假體后髁的輪廓線與股骨后髁最大程度貼合，假體遠(yuǎn)髁的外輪廓線與股骨外邊緣最大程度貼合。


5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，所述膝關(guān)節(jié)的正位圖像和側(cè)位圖像中都生成有對應(yīng)膝關(guān)節(jié)假體的最大指示線，所述方法還包括步驟：
從膝關(guān)節(jié)的側(cè)位圖像選取與各假體的最大指示線相適配的多...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張逸凌，柴偉，劉星宇，安奕成，
申請(專利權(quán))人：張逸凌，北京長木谷醫(yī)療科技有限公司，長木谷醫(yī)療科技青島有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11