CN109859213B - 关节置换手术中骨骼关键点检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的关节置换手术中骨骼关键点检测方法及装置，所述方法包括：获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像，从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，并获得所述待确定关键点的位置信息，实现精准、高效的自动检测出CT等医学图像中的骨骼关键点，从而辅助手术规划和导航，提高手术质量。

Description

关节置换手术中骨骼关键点检测方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及信息处理技术领域，尤其涉及一种关节置换手术中骨骼关键点检测方法及装置。
背景技术
关节置换手术是目前治疗骨关节疾病的有效手段，可以有效地根除关节病痛，恢复关节功能以及提高患者生活质量。在手术规划过程中，需要根据CT等医学影像确定骨骼的关键点，进一步生成解剖轴线和力线。
传统的人体骨骼关键点检测是自动或者半自动的，需要依靠医生自身的先验知识手动勾画，这种选取关键节点的方法效率低，且会带来观测者间差异和观测者自身差异。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种关节置换手术中骨骼关键点检测方法及装置。
本发明实施例提供一种关节置换手术中骨骼关键点检测方法，包括：
获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像；
从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，所述标准参考图像中标注有关键点，每个视角分割图像所对应的标准参考图像为多幅；
根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，并获得所述待确定关键点的位置信息。
本发明实施例提供一种关节置换手术中骨骼关键点检测装置，包括：
获取模块，用于获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像；
筛选模块，用于从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，所述标准参考图像中标注有关键点，每个视角分割图像所对应的标准参考图像为多幅；
检测模块，用于根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，并获得所述待确定关键点的位置信息。
本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述关节置换手术中骨骼关键点检测方法的步骤。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述关节置换手术中骨骼关键点检测方法的步骤。
本发明实施例提供的关节置换手术中骨骼关键点检测方法及装置，通过获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像，从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，并获得所述待确定关键点的位置信息，实现精准、高效的自动检测出CT等医学图像中的骨骼关键点，从而辅助手术规划和导航，提高手术质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明关节置换手术中骨骼关键点检测方法实施例流程图；
图2为本发明关节置换手术中骨骼关键点检测装置实施例结构示意图；
图3为本发明电子设备实施例结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的一种关节置换手术中骨骼关键点检测方法，包括：
S11、获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像。
针对步骤S11，需要说明的是，在本发明实施例中，利用CT设备对病人的预定的目标部位(如人体上肢、下肢等)进行术前扫描，以获取术前CT影像。然后在CT三维影像中对骨骼进行分割。例如针对下肢，可采用GraphCut算法对腿骨CT影像数据进行分割重建，得到腿骨三维模型上的多个视角分割图像。如俯视图、左右视图、立体图等。
S12、从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，所述标准参考图像中标注有关键点，每个视角分割图像所对应的标准参考图像为多幅。
针对步骤S12，需要说明的是，在本发明实施例中，预先针对骨骼上的不同部位准备大量高质量的骨骼CT图像进行骨骼分割，然后由专家划定出具有临床意义的关键点，将处理后且标注有关键点的图像作为标准参考图像，所有标准参考图像存在在一个数据库中作为骨骼图谱库。
在本实施例中，在获取到多个视角分割图像后，需从骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像。为了更精确的检测到患者人体骨骼上的关键点，每个视角分割图像所对应的标准参考图像为多幅。
S13、根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，并获得所述待确定关键点的位置信息。
针对步骤S13，需要说明的是，在本发明实施例中，根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，具体如下：
1)将各个视角分割图像分别与各自对应的多幅标准参考图像进行匹配，获得匹配成功的标准参考图像；
2)将所述视角分割图像与对应的且匹配成功的标准参考图像进行比对，在各个视角分割图像中标注待确定关键点，其中，相同位置上的待确定关键点存在多个。
针对步骤1)和步骤2)，需要说明的是，在本发明实施例中，由于骨骼图谱库包含的是不同年龄段下患者骨骼的不同部位的标准参考图像。因此，需要将各个视角分割图像分别与各自对应的多幅标准参考图像进行匹配，以骨骼图像的形状大小作出近似匹配，将匹配成功的标准参考图像选出来，一般选出来的标准参考图像同样是多幅，为了更加精确检测，匹配成功的标准参考图像至少8幅。然后所述视角分割图像与对应的且匹配成功的标准参考图像进行比对，这种比对是将采集到的视角分割图像与各个标准参考图像进行对齐后，将标准参考图像上的关键点位置对应标注在视角分割图像上，作为待确定关键点。
在本实施例中，由于标准参考图像上关键点的标注不同，势必会在相同位置上获取多个待确定关键点的位置信息，然后根据多个待确定关键点的位置信息求取平均值，最终获得所述待确定关键点的位置信息，并在视角分割图像上显示。
本发明实施例提供的一种关节置换手术中骨骼关键点检测方法，通过获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像，从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，并获得所述待确定关键点的位置信息，实现精准、高效的自动检测出CT等医学图像中的骨骼关键点，从而辅助手术规划和导航，提高手术质量。
图2示出了本发明一实施例提供的一种关节置换手术中骨骼关键点检测装置，包括获取模块21、筛选模块22和检测模块23，其中：
获取模块21，用于获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像；
筛选模块22，用于从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，所述标准参考图像中标注有关键点，每个视角分割图像所对应的标准参考图像为多幅；
检测模块23，用于根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，并获得所述待确定关键点的位置信息。
所述检测模块具体用于：
将各个视角分割图像分别与各自对应的多幅标准参考图像进行匹配，获得匹配成功的标准参考图像；
将所述视角分割图像与对应的且匹配成功的标准参考图像进行比对，在各个视角分割图像中标注待确定关键点，其中，相同位置上的待确定关键点存在多个。
获取相同位置上的多个待确定关键点的位置信息；
根据多个待确定关键点的位置信息求取平均值，获得所述待确定关键点的位置信息。
由于本发明实施例所述装置与上述实施例所述方法的原理相同，对于更加详细的解释内容在此不再赘述。
需要说明的是，本发明实施例中可以通过硬件处理器(hardware processor)来实现相关功能模块。
本发明实施例提供的一种关节置换手术中骨骼关键点检测装置，通过获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像，从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，并获得所述待确定关键点的位置信息，实现精准、高效的自动检测出CT等医学图像中的骨骼关键点，从而辅助手术规划和导航，提高手术质量。
图3示例了一种服务器的实体结构示意图，如图3所示，该服务器可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行如下方法：获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像，从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，并获得所述待确定关键点的位置信息。
此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种关节置换手术中骨骼关键点检测方法，其特征在于，包括：
获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像；
从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，所述标准参考图像中标注有关键点，每个视角分割图像所对应的标准参考图像为多幅；
根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注多个待确定关键点，并基于多个待确定关键点的位置信息获得所述待确定关键点的位置信息；
所述根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注待确定关键点，包括：
将各个视角分割图像分别与各自对应的多幅标准参考图像进行匹配，获得匹配成功的标准参考图像；
将所述视角分割图像与对应的且匹配成功的标准参考图像进行比对，在各个视角分割图像中标注待确定关键点，其中，相同位置上的待确定关键点存在多个；
获得所述待确定关键点的位置信息，包括：
获取相同位置上的多个待确定关键点的位置信息；
根据多个待确定关键点的位置信息求取平均值，获得所述待确定关键点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述匹配成功的标准参考图像至少8幅。
3.一种关节置换手术中骨骼关键点检测装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取患者身体上目标部位的骨骼CT图像，根据所述骨骼CT图像获得多个视角分割图像；
筛选模块，用于从预存的骨骼图谱库中获取对应于所述多个视角分割图像中各个视角分割图像的标准参考图像，所述标准参考图像中标注有关键点，每个视角分割图像所对应的标准参考图像为多幅；
检测模块，用于根据各个视角分割图像和各自对应的多幅标准参考图像在各个视角分割图像中标注多个待确定关键点，并基于多个待确定关键点的位置信息获得所述待确定关键点的位置信息；
所述检测模块具体用于：
将各个视角分割图像分别与各自对应的多幅标准参考图像进行匹配，获得匹配成功的标准参考图像；
将所述视角分割图像与对应的且匹配成功的标准参考图像进行比对，在各个视角分割图像中标注待确定关键点，其中，相同位置上的待确定关键点存在多个；
所述检测模块具体用于：
获取相同位置上的多个待确定关键点的位置信息；
根据多个待确定关键点的位置信息求取平均值，获得所述待确定关键点的位置信息。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述匹配成功的标准参考图像至少8幅。
5.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至2任一项所述关节置换手术中骨骼关键点检测方法的步骤。
6.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至2任一项所述关节置换手术中骨骼关键点检测方法的步骤。
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