[发明专利]基于CT值椎弓根钉置钉钉道选择方法、装置和设备

说明书

本申请提供的一种基于CT值椎弓根钉置钉钉道选择方法、装置和设备。通过对所述CT数据进行数据处理并建模以得到单节段实心的目标腰椎模型；所述目标腰椎模型包括椎弓根和椎体；将构建的虚拟螺钉分别模拟置入预设的多个位于椎弓根内但呈不同位置和角度的钉道，分析对比各钉道中置入的螺钉所在骨质的平均CT值大小，选择平均CT值最大的钉道以作为椎弓根钉最优钉道。本申请以通过分析不同位置和角度的钉道所在骨质的平均CT值，以选择螺钉与腰椎之间的把持力最大(平均CT值最大)的钉道，以增强椎弓根钉固定强度；并且还可依据该钉道设计原则来3D打印椎体模型和导航模块以用于术前规划，降低手术风险。

技术领域

本发明涉及医学数据处理技术领域，特别是涉及一种基于CT值椎弓根钉置钉钉道选择方法、装置和设备。

背景技术

目前在脊柱外科领域椎弓根钉内固定系统已被广泛应用于治疗脊柱退行性变、骨折、畸形及肿瘤等疾病，并取得了良好疗效。椎弓根钉固定强度直接决定内固定系统稳定性、脊柱稳定性及融合成功率，若螺钉松动则会严重影响脊柱内固定手术的效果，甚至导致瘫痪、死亡。因此，对钉道的选择尤为重要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种基于CT值椎弓根钉置钉钉道选择方法、装置和设备，以解决上述至少一个问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种基于CT值椎弓根钉置钉钉道选择方法，所述方法包括：获取患者脊柱的CT数据并导入三维软件；对所述CT数据进行数据处理并建模以得到单节段实心的目标腰椎模型；所述目标腰椎模型包括椎弓根和椎体；将构建的虚拟螺钉分别模拟置入预设的多个位于椎弓根内但呈不同位置和角度的钉道，分析对比各钉道中置入的螺钉所在骨质的平均CT值大小，选择平均CT值最大的钉道以作为椎弓根钉最优钉道。

于本申请的一实施例中，所述将构建的虚拟螺钉分别模拟置入预设的多个位于椎弓根内但呈不同位置和角度的钉道，包括：选择所述目标腰椎模型的俯视图视角，在二维横断位视图上选取所述椎弓根和椎体连接的两端端点；依据两端点连接的线段创建垂直于俯视图视角的第一平面，并将所述椎弓根投影至所述第一平面，以在所述第一平面上得到弓根的截面图形；根据所述截面图形的周长和面积拟合出一椭圆，并定位出所述椭圆的中心点；经中心点并垂直于所述第一平面的直线作为螺钉的轴线；将所述轴线延长至椎弓根关节突外侧表面并交于一点，以将该点作为螺钉置入的起始点；基于所述起始点，设置螺钉半径，以将螺钉沿垂直于所述第一平面的方向置入。

于本申请的一实施例中，所述多个位于椎弓根内但呈不同位置和角度的钉道的预设方法，包括：依据所述起始点建立与所述第一平面平行的第二平面，基于所述第二平面以所述椭圆的长轴和短轴分别为x轴和y轴建立直角坐标系；将所述直角坐标系中的所述起始点为圆心，设置一置钉范围值为半径，以形成一置钉圆；在所述置钉圆上选取一或多个点作为新起始点，以供形成不同位置的钉道；和/或，依据所述起始点或各新起始点为旋转中心设置偏转角，以使螺钉沿旋转中心分别向上下左右任意一方向偏转，以供形成不通过角度的钉道。

于本申请的一实施例中，所述将构建的虚拟螺钉分别模拟植入多个位于椎弓根内但呈不同位置和角度的钉道，分析对比各不同位置和角度的钉道中置入的螺钉所在骨质的平均CT 值大小，包括：通过软件自动规划形成多个在椎弓根内呈不同位置和角度的钉道；采用圆柱构建虚拟的螺钉并模拟置入不同的位置和角度的钉道；各所述钉道中置入的螺钉在腰椎内相交得到钉道所在骨质部分的平均CT值，对比各平均CT值，以得到平均CT值最大的钉道。

于本申请的一实施例中，所述平均CT值与把持力呈正相关关系；其中，平均CT值最大的钉道为螺钉与腰椎之间把持力最大的位置和角度。

于本申请的一实施例中，所述对所述CT数据进行数据处理并建模以得到单节段实心的目标腰椎模型，包括：调整窗宽窗位并选择易于区分CT数据中骨骼区域的窗宽窗位；根据阈值分割及形态学插值算法对所述CT数据进行预处理；逐个对脊柱进行建模，并通过划分得到单节段实心的目标腰椎模型。