[发明专利]一种激光截骨手术机器人的膝关节置换方法及装置

说明书

本发明涉及人工智能领域，揭露一种激光截骨手术机器人的膝关节置换方法，包括：对用户膝关节的初始影像学图像进行图像增强，得到增强图像；利用预先在激光截骨手术机器人中训练好的区域检测模型检测增强图像中的分割区域，以利用激光截骨装置对用户膝关节进行切割，得到切割膝关节，采集切割膝关节的切割图像；利用预先在激光截骨手术机器人中训练好的目标物检测模型识别切割图像的关节置换区域，以利用激光截骨装置对切割膝关节进行截骨，得到截骨膝关节；利用激光截骨手术机器人中的定位装置定位截骨膝关节的关节置换点，以利用置换装置安装用户膝关节的关节假体。本发明可以智能化的实现膝关节置换手术，同时也能降低膝关节置换手术的风险。

技术领域

本发明涉及人工智能领域，尤其涉及一种激光截骨手术机器人的膝关节置换方法、装置、电子设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

膝关节是下肢重要的负重关节，其结构和功能是人体关节中最复杂者，目前关于膝关节置换手术通常是基于专业医生对患者切除关节内增生的骨赘和滑膜后，在胫骨前安放髓外定位杆及截骨模块，固定后按照截骨模块的设定，进行胫骨的截骨，随后在股骨上钻孔并插入髓内定位杆，安装上截骨模块并固定，以进行股骨远端的截骨后实现后续膝关节的关节假体安装。但这需要不断的对截骨位置进行反复和精确的定位，使得流程较为繁琐，耗费较大的人力和精力。

另外，目前膝关节置换手术中使用的机械截骨工具是摆锯无法实现精准的骨切割，其在切割致密硬化骨时锯片会反复研磨，这会对平整表面切割产生不利的现象；其次是截骨时会不可避免产生垂直于截骨平面的晃动，截骨的表面出现不平整，这可能会增加关节假体失败的风险；同时，摆锯反复研磨切割硬化骨时会产生过高的热量，导致骨面热坏死的现象；机械锯在切割骨组织时也会对骨造成机械损伤，破坏了骨组织的微观结构，并产生大量碎骨屑，由于这些碎骨屑是死骨，会引起无菌性坏死，增加巨噬细胞清理伤口的时间，延长了骨-假体界面愈合时间，从而会出现阻碍骨再生的现象。以上现象都会增加膝关节置换手术失败的风险。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光截骨手术机器人的膝关节置换方法、装置、电子设备以及计算机可读存储介质，可以智能化的实现膝关节置换手术，同时也能降低膝关节置换手术的风险。

第一方面，本发明提供了一种激光截骨手术机器人的膝关节置换方法，包括：

采集用户膝关节的初始影像学图像，并对所述初始影像学图像进行图像增强，得到增强图像；

利用预先在激光截骨手术机器人中训练好的区域检测模型检测所述增强图像中的分割区域；

根据所述分割区域，利用所述激光截骨手术机器人中的激光截骨装置对所述用户膝关节进行切割，得到切割膝关节，并采集所述切割膝关节的切割图像；

利用预先在激光截骨手术机器人中训练好的目标物检测模型识别所述切割图像的关节置换区域，根据所述关节置换区域，利用所述激光截骨手术机器人中的激光截骨装置对所述切割膝关节进行截骨，得到截骨膝关节；

利用所述激光截骨手术机器人中的定位装置定位所述截骨膝关节的关节置换点，并根据所述关节置换点，利用所述激光截骨手术机器人中的置换装置安装所述用户膝关节的关节假体。

在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述初始影像学图像进行图像增强，得到增强图像，包括：

对所述初始影像学图像进行灰度线性增强处理，得到标准图像；

对所述标准图像进行直方图增强，得到目标图像；

对所述目标图像进行去噪处理，得到增强图像。

在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用预先在激光截骨手术机器人中训练好的区域检测模型检测所述增强图像中的分割区域，包括：

利用所述训练好的区域检测模型中的卷积层对所述增强图像进行卷积操作，得到特征图像；

利用所述训练好的区域检测模型中的融合层将所述特征图像与所述初始影像学图像进行底层特征融合，得到融合图像；