医用螺钉的参数确定方法和医用螺钉的置入规划方法与流程

1.本技术涉及医学技术领域，特别是涉及一种医用螺钉的参数确定方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，以及一种医用螺钉的置入规划方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。


背景技术：

2.随着医学技术的发展，脊柱椎弓根螺钉内固定技术逐步成为脊椎外科手术的常规操作，可以提供有效且十分牢靠的固定，其关键环节是将固定用的椎弓根螺钉穿过椎弓根植入脊柱的椎体。
3.在相关的脊柱椎弓根螺钉内固定技术中，医生会在操作前制定详细的术前规划，受限于影像技术的限制，需要根据患者的ct(computed tomography，电子计算机断层扫描)影像，在二维横轴位测量置钉参数。然而脊柱解剖结构复杂，患者往往存在脊柱侧弯状况或者影像采集时头颈摆放不正的情况，导致在原始ct影像的横轴位无法观测到锥体自然摆正下的椎弓根解刨结构，从而导致无法准确估算椎弓根螺钉的置入参数。
4.因此，相关技术中存在着医用螺钉的置入参数准确性低的问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高医用螺钉的置入参数的准确性的医用螺钉的参数确定方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，以及一种医用螺钉的置入规划方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
6.第一方面，本技术提供了一种医用螺钉的参数确定方法。所述方法包括：
7.获取目标椎体对应的实际椎体点云，以及与所述目标椎体相匹配的模板椎体网格模型所对应的模板椎体点云；所述目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体；所述模板椎体网格模型置入有模板螺钉网格模型；
8.根据所述实际椎体点云与所述模板椎体点云之间的配准关系，对所述模板螺钉网格模型对应的模板螺钉点云进行调整，得到与所述目标椎体相匹配的目标螺钉点云；
9.根据所述目标螺钉点云确定所述目标椎体对应的螺钉置入参数。
10.在其中一个实施例中，所述目标螺钉点云位于所述目标椎体对应的实际椎体点云中；所述根据所述目标螺钉点云确定所述目标椎体对应的螺钉置入参数，包括：
11.获取所述目标螺钉点云对应的候选钉道中心线；
12.根据所述候选钉道中心线上的点与所述实际椎体点云之间的距离，对所述候选钉道中心线进行调整，得到目标钉道中心线；
13.根据所述目标钉道中心线，确定所述目标椎体对应的螺钉置入参数。
14.在其中一个实施例中，所述根据所述候选钉道中心线上的点与所述实际椎体点云之间的距离，对所述候选钉道中心线进行调整，得到目标钉道中心线，包括：
15.获取所述实际椎体点云所在的三维空间对应的三维直角坐标系；
16.在所述三维直角坐标系中获取所述候选钉道中心线的中心点；
17.以所述候选钉道中心线的中心点为原点，分别在所述三维直角坐标系的各坐标轴方向上对所述候选钉道中心线的中心点进行偏移，并调整所述候选钉道中心线在所述三维空间中的角度，得到调整后的候选钉道中心线；
18.当所述调整后的候选钉道中心线上的点与所述实际椎体点云之间的最小距离满足预设的调整结束条件时，将所述调整后的候选钉道中心线作为所述目标钉道中心线。
19.在其中一个实施例中，所述根据所述目标钉道中心线，确定所述目标椎体对应的螺钉置入参数，包括：
20.根据所述目标钉道中心线的方向确定所述目标椎体对应的置钉方向；
21.根据所述目标钉道中心线构造与所述实际椎体点云相交的目标圆柱体，以根据所述目标圆柱体的直径确定所述目标椎体对应的置钉直径阈值；
22.根据所述目标钉道中心线与所述目标椎体对应的三维椎体掩膜图像的交点，确定所述目标椎体对应的置钉长度阈值；
23.根据所述置钉方向、所述置钉直径阈值和所述置钉长度阈值确定所述螺钉置入参数。
24.在其中一个实施例中，所述根据所述目标钉道中心线构造与所述实际椎体点云相交的目标圆柱体，以根据所述目标圆柱体的直径确定所述目标椎体对应的置钉直径阈值，包括：
25.以所述目标钉道中心线为中心线，构造待调整圆柱体；
26.增大所述待调整圆柱体的半径，当半径增大后的待调整圆柱体与所述实际椎体点云相交，得到所述目标圆柱体；
27.将所述目标圆柱体的直径作为所述目标椎体对应的置钉直径阈值。
28.在其中一个实施例中，所述根据所述目标钉道中心线与所述目标椎体对应的三维椎体掩膜图像的交点，确定所述目标椎体对应的置钉长度阈值，包括：
29.将所述实际椎体点云转换为所述目标椎体对应的三维椎体掩膜图像；
30.延长所述目标钉道中心线，当延长后的目标钉道中心线与所述三维椎体掩膜图像相交，得到螺钉入钉点和螺钉出钉点；
31.根据所述螺钉入钉点和所述螺钉出钉点之间的距离，确定所述目标椎体对应的置钉长度阈值。
32.在其中一个实施例中，所述方法还包括：
33.对所述实际椎体点云进行网格重建处理，得到所述目标椎体对应的网格重建结果；
34.分别对所述网格重建结果以及所述模板椎体网格模型进行网格重划分处理，得到所述目标椎体对应的降采样实际椎体点云，以及所述模板椎体网格模型对应的降采样模板椎体点云；
35.根据所述降采样实际椎体点云与所述降采样模板椎体点云之间的配准关系，确定所述实际椎体点云与所述模板椎体点云之间的配准关系。
36.第二方面，本技术还提供了一种医用螺钉的置入规划方法。所述方法包括：
37.响应于对置钉手术规划界面的获取请求，显示所述置钉手术规划界面；
38.响应于针对目标椎体的螺钉置入规划请求，在所述置钉手术规划界面中显示所述目标椎体对应的螺钉置入参数；所述目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体；所述螺钉置入参数为根据权利要求1至7中任一项所述的方法确定得到的。
39.第三方面，本技术还提供了一种医用螺钉的参数确定装置。所述装置包括：
40.获取模块，用于获取目标椎体对应的实际椎体点云，以及与所述目标椎体相匹配的模板椎体网格模型所对应的模板椎体点云；所述目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体；所述模板椎体网格模型置入有模板螺钉网格模型；
41.调整模块，用于根据所述实际椎体点云与所述模板椎体点云之间的配准关系，对所述模板螺钉网格模型对应的模板螺钉点云进行调整，得到与所述目标椎体相匹配的目标螺钉点云；
42.确定模块，用于根据所述目标螺钉点云确定所述目标椎体对应的螺钉置入参数。
43.第四方面，本技术还提供了一种医用螺钉的置入规划装置。所述装置包括：
44.第一显示模块，用于响应于对置钉手术规划界面的获取请求，显示所述置钉手术规划界面；
45.第二显示模块，用于响应于针对目标椎体的螺钉置入规划请求，在所述置钉手术规划界面中显示所述目标椎体对应的螺钉置入参数；所述目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体；所述螺钉置入参数为根据权利要求1至7中任一项所述的方法确定得到的。
46.第五方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面的任一种实施例所述的医用螺钉的参数确定方法，或者，如第二方面所述的医用螺钉的置入规划方法。
47.第六方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任一种实施例所述的医用螺钉的参数确定方法，或者，如第二方面所述的医用螺钉的置入规划方法。
48.第七方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任一种实施例所述的医用螺钉的参数确定方法，或者，如第二方面所述的医用螺钉的置入规划方法。
49.上述医用螺钉的参数确定方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过获取目标椎体对应的实际椎体点云，以及与目标椎体相匹配的模板椎体网格模型所对应的模板椎体点云；其中，目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体；其中，模板椎体网格模型置入有模板螺钉网格模型；根据实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系，对模板螺钉网格模型对应的模板螺钉点云进行调整，得到与目标椎体相匹配的目标螺钉点云；根据目标螺钉点云确定目标椎体对应的螺钉置入参数；如此，通过实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系，将模板椎体的置钉规则应用于目标椎体，可以在三维视角下准确得到与目标椎体的三维解剖结构相匹配的目标螺钉点云，以准确预测出目标椎体对应的置钉结果；从而实现了在三维空间内预测目标椎体对应的螺钉置入参数，解决了相关技术中仅基于ct影像的二维横轴面测量螺钉置钉参数，由于无法准确观测到椎体结构所导
致的测量结果不准确的问题；进而提高了医用螺钉的置入参数的准确性。
附图说明
50.图1为一个实施例中一种医用螺钉的参数确定方法的流程示意图；
51.图2为一个实施例中一种候选钉道中心线和目标钉道中心线的示意图；
52.图3为一个实施例中一种置钉直径阈值与置钉长度阈值的示意图；
53.图4为一个实施例中一种医用螺钉的置入规划方法的流程示意图；
54.图5为另一个实施例中一种医用螺钉的参数确定方法的流程示意图；
55.图6(a)为一个实施例中一种椎体ct图像的横轴位视图；
56.图6(b)为一个实施例中一种椎体ct图像的失状位视图；
57.图6(c)为一个实施例中一种椎体ct图像的冠状位视图；
58.图6(d)为一个实施例中一种目标对象的三维椎体ct图像；
59.图7为一个实施例中一种置入有模板螺钉网格模型的模板椎体网格模型的示意图；
60.图8为一个实施例中一种椎弓根螺钉手术的置钉模拟生成实例示意图；
61.图9为一个实施例中一种医用螺钉的参数确定装置的结构框图；
62.图10为一个实施例中一种医用螺钉的置入规划装置的结构框图；
63.图11为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
64.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
65.需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
66.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种医用螺钉的参数确定方法，应用于计算机设备。实际应用中，计算机设备可以是用户终端，也可以是用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。其中，用户终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、平板电脑和便携式可穿戴设备。本实施例中，该方法包括以下步骤：
67.步骤s110，获取目标椎体对应的实际椎体点云，以及与目标椎体相匹配的模板椎体网格模型所对应的模板椎体点云。
68.其中，目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体，如腰3、腰4、腰5等椎体。
69.其中，医用螺钉可以为椎弓根螺钉。
70.其中，模板椎体网格模型置入有模板螺钉网格模型。
71.其中，目标椎体对应的实际椎体点云为基于目标椎体对应的三维椎体掩膜图像得
到的。
72.其中，模板椎体网格模型用于表征目标椎体对应的标准椎体网格模型。
73.其中，模板螺钉网格模型用于表征该标准椎体网格模型的标准螺钉置入结果。
74.其中，实际椎体点云、模板椎体点云、目标螺钉点云、模板椎体网格模型、模板螺钉网格模型为三维模型。
75.其中，点云为在三维直角坐标系下表现目标空间分布和目标表面特性的海量点集合。
76.其中，网格模型由网格片面组成。
77.具体实现中，计算机设备可以根据目标对象的锥体ct图像，该锥体ct图像包括了对应的椎体的掩膜图像的可视化展示，计算机设备可以对锥体ct图像中的椎体的掩膜图像进行三维重建，得到目标对象的三维椎体ct图像，并采用分割模型(例如基于深度学习的目标分割模型，如三维锥体分割模型)从三维椎体ct图像中抽取出目标椎体，得到目标椎体对应的三维椎体掩膜图像。
78.然后，计算机设备可以基于目标椎体对应的三维椎体掩膜图像，得到目标椎体对应的点云，作为目标椎体对应的实际椎体点云。同时，计算机设备可以针对目标椎体(如腰3)，在椎体模板库中获取到与目标椎体相匹配的模板椎体网格模型，该模板椎体网格模型置入有模板螺钉网格模型，即腰3对应的标准椎体网格模型，以及该标准椎体网格模型对应的标准螺钉置入结果。
79.计算机设备可以将目标椎体对应的模板椎体网格模型转换为点云，得到目标椎体对应的模板椎体点云。
80.步骤s120，根据实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系，对模板螺钉网格模型对应的模板螺钉点云进行调整，得到与目标椎体相匹配的目标螺钉点云。
81.具体实现中，计算机设备可以确定目标椎体对应的实际椎体点云与模板椎体网格模型对应的模板椎体点云之间的配准关系。同时，计算机设备可以将模板螺钉网格模型转换为点云，得到模板螺钉网格模型对应的模板螺钉点云；然后，基于该配准关系对模板螺钉点云进行调整，以将模板螺钉点云转换为与目标椎体相匹配的点云，得到位于实际椎体点云中的目标螺钉点云，以确定待置入医用螺钉的目标椎体对应的初始置入位置。可以理解的是，该步骤可以通过预先训练得到的螺钉置入模型实现。
82.步骤s130，根据目标螺钉点云确定目标椎体对应的螺钉置入参数。
83.具体实现中，计算机设备可以根据目标螺钉点云计算出目标椎体对应的螺钉置入参数。
84.上述医用螺钉的参数确定方法中，通过获取目标椎体对应的实际椎体点云，以及与目标椎体相匹配的模板椎体网格模型所对应的模板椎体点云；其中，目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体；其中，模板椎体网格模型置入有模板螺钉网格模型；根据实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系，对模板螺钉网格模型对应的模板螺钉点云进行调整，得到与目标椎体相匹配的目标螺钉点云；根据目标螺钉点云确定目标椎体对应的螺钉置入参数；如此，通过实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系，将模板椎体的置钉规则应用于目标椎体，可以在三维视角下准确得到与目标椎体的三维解剖结构相匹配的目标螺钉点云，以准确预测出目标椎体对应的置钉结果；从而实现了在三维空间内预测目
标椎体对应的螺钉置入参数，解决了相关技术中仅基于ct影像的二维横轴面测量螺钉置钉参数，由于无法准确观测到椎体结构所导致的测量结果不准确的问题；进而提高了医用螺钉的置入参数的准确性。
85.在一个实施例中，根据目标螺钉点云确定目标椎体对应的螺钉置入参数，包括：获取目标螺钉点云对应的候选钉道中心线；根据候选钉道中心线上的点与实际椎体点云之间的距离，对候选钉道中心线进行调整，得到目标钉道中心线；根据目标钉道中心线，确定目标椎体对应的螺钉置入参数。
86.其中，目标螺钉点云位于目标椎体对应的实际椎体点云中，即实际椎体点云置入有目标螺钉点云。
87.其中，候选钉道中心线由一组点构成。
88.具体实现中，计算机设备在根据目标螺钉点云确定目标椎体对应的螺钉置入参数的过程中，计算机设备可以获取目标螺钉点云对应的候选钉道中心线。在获取候选钉道中心线的过程中，计算机设备可以将位于实际椎体点云中的目标螺钉点云转换为三维掩膜图像，得到三维螺钉掩膜图像；然后，计算机设备可以通过骨架化算法(skeletonization方法)在三维螺钉掩膜图像抽取出目标螺钉点云的中心线；最后，通过直线拟合法拟合该中心线，将拟合后的中心线作为目标螺钉点云对应的候选钉道中心线，该候选钉道中心线由一组点构成。
89.然后，计算机设备可以根据候选钉道中心线上的点与实际椎体点云之间的距离，对候选钉道中心线进行调整，当调整后的候选钉道中心线上的点与实际椎体点云之间的距离满足预设的调整结束条件时，得到目标钉道中心线，从而可以根据该目标钉道中心线确定目标椎体对应的螺钉置入参数。
90.本实施例的技术方案，目标螺钉点云位于目标椎体对应的实际椎体点云中；通过获取目标螺钉点云对应的候选钉道中心线；根据候选钉道中心线上的点与实际椎体点云之间的距离，对候选钉道中心线进行调整，得到目标钉道中心线；根据目标钉道中心线，确定目标椎体对应的螺钉置入参数；如此，在得到位于实际椎体点云中，且与目标椎体相匹配的目标螺钉点云后，可以确定待置入医用螺钉的目标椎体对应的初始置入位置，而通过对目标螺钉点云对应的候选钉道中心线进行进一步调整，最终可以得到目标钉道中心线，实现了对初始置入位置地进一步调整，从而可以基于目标钉道中心线进一步提升医用螺钉的置入参数的准确性。
91.在一个实施例中，根据候选钉道中心线与实际椎体点云之间的距离，对候选钉道中心线上的点进行调整，得到目标钉道中心线，包括：获取实际椎体点云所在的三维空间对应的三维直角坐标系；在三维直角坐标系中获取候选钉道中心线的中心点；以候选钉道中心线的中心点为原点，分别在三维直角坐标系的各坐标轴方向上对候选钉道中心线的中心点进行偏移，并调整候选钉道中心线在三维空间中的角度，得到调整后的候选钉道中心线；当调整后的候选钉道中心线上的点与实际椎体点云之间的最小距离满足预设的调整结束条件时，将调整后的候选钉道中心线作为目标钉道中心线。
92.其中，候选钉道中心线由一组点构成。
93.其中，预设的调整结束条件可以为调整后的候选钉道中心线上的点与实际椎体点云之间的最小距离最大。
94.具体实现中，计算机设备在根据候选钉道中心线上的点与实际椎体点云之间的距离，对候选钉道中心线进行调整，得到目标钉道中心线的过程中，计算机设备可以获取实际椎体点云所在的三维空间对应的三维直角坐标系；同时，候选钉道中心线由一组点构成，计算机设备可以在三维直角坐标系中获取候选钉道中心线的中心点，以候选钉道中心线的中心点为原点，分别在三维直角坐标系的各坐标轴方向上对候选钉道中心线的中心点进行偏移，即分别在x坐标轴、y坐标轴和z坐标轴三个方向上对候选钉道中心线的中心点进行偏移，并调整候选钉道中心线在三维空间中的角度，得到调整后的候选钉道中心线，当调整后的候选钉道中心线上的点与实际椎体点云之间的最小距离满足预设的调整结束条件，即该最小距离在每次调整后对应的最小距离中最大时，则将该调整后的候选钉道中心线作为目标钉道中心线，得到医用螺钉在目标椎体中最合适的位置。具体来说，每一次调整后得到的候选钉道中心线都对应一个最小距离，当某一调整后的候选钉道中心线在所有可能的调整后的候选钉道中心线中对应的最小距离最大时，将该调整后的候选钉道中心线作为目标钉道中心线。
95.为了便于本领域技术人员理解，图2提供了一种候选钉道中心线和目标钉道中心线的示意图。如图2所示，候选钉道中心点为候选钉道中心线的中心点；目标钉道中心点为目标钉道中心线的中心点。
96.本实施例的技术方案，通过获取实际椎体点云所在的三维空间对应的三维直角坐标系；在三维直角坐标系中获取候选钉道中心线的中心点；以候选钉道中心线的中心点为原点，分别在三维直角坐标系的各坐标轴方向上对候选钉道中心线的中心点进行偏移，并调整候选钉道中心线在三维空间中的角度，得到调整后的候选钉道中心线；当调整后的候选钉道中心线上的点与实际椎体点云之间的最小距离满足预设的调整结束条件时，将调整后的候选钉道中心线作为目标钉道中心线；如此，通过对目标螺钉点云对应的候选钉道中心线在目标椎体对应的实际椎体点云中进行自适应定位调整，可以得到最适应于目标椎体的三维解剖结构的目标钉道中心线，从而可以基于目标钉道中心线确定与目标椎体的三维解剖结构最匹配的螺钉置入参数。
97.在一个实施例中，根据目标钉道中心线，确定目标椎体对应的螺钉置入参数，包括：根据目标钉道中心线的方向确定目标椎体对应的置钉方向；根据目标钉道中心线构造与实际椎体点云相交的目标圆柱体，以根据目标圆柱体的直径确定目标椎体对应的置钉直径阈值；根据目标钉道中心线与目标椎体对应的三维椎体掩膜图像的交点，确定目标椎体对应的置钉长度阈值；根据置钉方向、置钉直径阈值和置钉长度阈值确定螺钉置入参数。
98.其中，置钉方向用于确定目标夹角。
99.其中，目标夹角为目标钉道中心线与目标椎体的椎体横切面的垂直纵方向之间的夹角；其中，该夹角为锐角。
100.具体实现中，计算机设备在根据目标钉道中心线，确定目标椎体对应的螺钉置入参数的过程中，计算机设备可以根据目标钉道中心线的方向确定待置入医用螺钉的目标椎体对应的置钉方向。
101.同时，计算机设备可以根据目标钉道中心线构造与实际椎体点云相交的目标圆柱体，从而可以根据目标圆柱体的直径确定目标椎体对应的置钉直径阈值；同时，计算机设备可以根据目标钉道中心线与目标椎体对应的三维椎体掩膜图像的交点，确定目标椎体对应
的置钉长度阈值；最后，计算机设备可以根据置钉方向、置钉直径阈值和置钉长度阈值确定螺钉置入参数。其中，螺钉置入参数包括医用螺钉的方向参数、直径参数、长度参数。
102.在实际应用中，可以基于该置钉方向确定目标夹角，即确定目标钉道中心线与目标椎体的椎体横切面的垂直纵方向之间的夹角，得到医用螺钉的方向参数；其中，该夹角为锐角。
103.为了便于本领域技术人员理解，图3提供了一种置钉直径阈值与置钉长度阈值的示意图。在图3中，置钉直径阈值即钉道直径上限为7.36毫米(mm)，置钉长度阈值即钉道长度上限为8.12厘米(cm)。
104.本实施例的技术方案，通过根据目标钉道中心线的方向确定目标椎体对应的置钉方向；根据目标钉道中心线构造与实际椎体点云相交的目标圆柱体，以根据目标圆柱体的直径确定目标椎体对应的置钉直径阈值；根据目标钉道中心线与目标椎体对应的三维椎体掩膜图像的交点，确定目标椎体对应的置钉长度阈值；根据置钉方向、置钉直径阈值和置钉长度阈值确定螺钉置入参数；如此，基于目标钉道中心线以及目标椎体对应的实际椎体点云、目标椎体对应的三维椎体掩膜图像确定的螺钉置入参数，可以适应于目标椎体的三维解剖结构，实现了在三维视角下模拟医用螺钉在目标椎体中的置入效果，从而可以提升医用螺钉的置入参数的准确性。
105.在一个实施例中，根据目标钉道中心线构造与实际椎体点云相交的目标圆柱体，以根据目标圆柱体的直径确定目标椎体对应的置钉直径阈值，包括：以目标钉道中心线为中心线，构造待调整圆柱体；增大待调整圆柱体的半径，当半径增大后的待调整圆柱体与实际椎体点云相交，得到目标圆柱体；将目标圆柱体的直径作为目标椎体对应的置钉直径阈值。
106.其中，置钉直径阈值为待置入医用螺钉的目标椎体对应的置钉直径最大值。实际应用中，医用螺钉的直径参数需小于或等于该置钉直径最大值。
107.具体实现中，计算机设备在根据目标钉道中心线构造与实际椎体点云相交的目标圆柱体，以根据目标圆柱体的直径确定目标椎体对应的置钉直径阈值的过程中，计算机设备可以以目标钉道中心线为中心线，构造待调整圆柱体；然后，计算机设备可以增大待调整圆柱体的半径，当半径增大后的待调整圆柱体与实际椎体点云相交时，得到目标圆柱体；最后，计算机设备可以确定该目标圆柱体的直径，作为目标椎体对应的置钉直径阈值。
108.本实施的技术方案，通过以目标钉道中心线为中心线，构造待调整圆柱体；增大待调整圆柱体的半径，当半径增大后的待调整圆柱体与实际椎体点云相交，得到目标圆柱体；将目标圆柱体的直径作为目标椎体对应的置钉直径阈值；如此，在目标钉道中心线所在的方向上，以目标钉道中心线为中心线构造圆柱体，当半径增大后的待调整圆柱体与实际椎体点云相交时，可以准确确定在目标钉道中心线所在的方向上目标椎体对应的置钉直径阈值，准确得到待置入医用螺钉的目标椎体对应的置钉直径最大值，使得该置钉直径阈值适配于目标椎体的三维解剖结构，从而可以准确确定医用螺钉的直径参数。
109.在一个实施例中，根据目标钉道中心线与目标椎体对应的三维椎体掩膜图像的交点，确定目标椎体对应的置钉长度阈值，包括：将实际椎体点云转换为目标椎体对应的三维椎体掩膜图像；延长目标钉道中心线，当延长后的目标钉道中心线与三维椎体掩膜图像相交，得到螺钉入钉点和螺钉出钉点；根据螺钉入钉点和螺钉出钉点之间的距离，确定目标椎
体对应的置钉长度阈值。
110.其中，置钉长度阈值为待置入医用螺钉的目标椎体对应的置钉长度最大值。实际应用中，医用螺钉的长度参数需小于或等于该置钉长度最大值。
111.具体实现中，计算机设备在根据目标钉道中心线与目标椎体对应的三维椎体掩膜图像的交点，确定目标椎体对应的置钉长度阈值的过程中，计算机设备可以将实际椎体点云转换为目标椎体对应的三维椎体掩膜图像；然后，计算机设备可以延长目标钉道中心线，当延长后的目标钉道中心线与三维椎体掩膜图像相交时，即延长后的目标钉道中心线触及目标椎体在三维椎体掩膜图像中对应的锥体皮层和椎弓板皮层时，可以得到两个触点，作为螺钉入钉点和螺钉出钉点；计算机设备可以根据螺钉入钉点和所述螺钉出钉点之间的距离，确定目标椎体对应的置钉长度阈值。
112.本实施例的技术方案，通过将实际椎体点云转换为目标椎体对应的三维椎体掩膜图像；延长目标钉道中心线，当延长后的目标钉道中心线与三维椎体掩膜图像相交，得到螺钉入钉点和螺钉出钉点；根据螺钉入钉点和螺钉出钉点之间的距离，确定目标椎体对应的置钉长度阈值；如此，目标椎体对应的实际椎体点云是根据目标椎体对应的三维椎体掩膜图像得到的，当确定了目标钉道中心线后，则通过目标钉道中心线与三维椎体掩膜图像相交的两个触点可以直接确定螺钉入钉点和螺钉出钉点，以高效确定目标椎体对应的置钉长度阈值，从而提高了医用螺钉的长度参数的确定效率。
113.在一个实施例中，方法还包括：对实际椎体点云进行网格重建处理，得到目标椎体对应的网格重建结果；分别对网格重建结果以及模板椎体网格模型进行网格重划分处理，得到目标椎体对应的降采样实际椎体点云，以及模板椎体网格模型对应的降采样模板椎体点云；根据降采样实际椎体点云与降采样模板椎体点云之间的配准关系，确定实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系。
114.其中，实际椎体点云实际应用中可以命名为原始椎体密集点云。
115.其中，模板椎体点云实际应用中可以命名为原始模板密集点云。
116.其中，降采样实际椎体点云与降采样模板椎体点云为三维模型。
117.具体实现中，计算机设备在获取到模板椎体对应的实际椎体点云后，可以对实际椎体点云进行网格重建(mesh重建)处理，得到实际椎体点云的重建结果，作为目标椎体对应的网格重建结果，计算机设备可以对网格重建结果进一步做网格重划分处理(remesh处理)，以降低实际椎体点云中的点的规模，得到较实际椎体点云规模较小的点云即目标椎体对应的降采样实际椎体点云；同时，计算机设备也可以对模板椎体网格模型进行网格重划分处理(remesh处理)，以降低模板椎体点云中的点的规模，得到较模板椎体点云规模较小的点云即模板椎体网格模型对应的降采样模板椎体点云。实际应用中，降采样模板椎体点云相较于模板椎体点云可以降低一个数量级；降采样实际椎体点云相较于实际椎体点云可以降低一个数量级。
118.然后，计算机设备可以采用点云配准方法(例如cpd(coherent point drift,一致性点漂移)点云配准方法)，确定降采样实际椎体点云与降采样模板椎体点云之间的配准关系，从而可以将降采样实际椎体点云与降采样模板椎体点云之间的配准关系，作为实际椎体点云(即原始椎体密集点云)与模板椎体点云(即原始模板密集点云)之间的配准关系，以高效获取实际椎体点云(即原始椎体密集点云)与模板椎体点云(即原始模板密集点云)之
间的配准关系。
119.实际应用中，计算机设备还可以利用降采样实际椎体点云与降采样模板椎体点云之间的配准关系计算出实际椎体点云(即原始椎体密集点云)与模板椎体点云(即原始模板密集点云)之间的配准关系，以准确地获取实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系。
120.此外，计算机设备也可以通过点云配准方法直接确定实际椎体点云(即原始椎体密集点云)与模板椎体点云(即原始模板密集点云)之间的配准关系，以更加准确地获取实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系。
121.本实施例的技术方案，通过对实际椎体点云进行网格重建处理，得到目标椎体对应的网格重建结果；分别对网格重建结果以及模板椎体网格模型进行网格重划分处理，得到目标椎体对应的降采样实际椎体点云，以及模板椎体网格模型对应的降采样模板椎体点云；根据降采样实际椎体点云与降采样模板椎体点云之间的配准关系，确定实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系；如此，通过降低实际椎体点云与模板椎体点云中的点的规模，得到降采样实际椎体点云以及降采样模板椎体点云，从而可以快速确定降采样实际椎体点云与降采样模板椎体点云之间的配准关系，以确定实际椎体点云与模板椎体点云之间的配准关系，从而提高了获取配准关系的效率，进一步提高了医用螺钉的置入参数的获取效率。
122.在一个实施例中，如图4所示，提供了一种医用螺钉的置入规划方法，以该方法应用于计算机设备为例进行说明，包括以下步骤：
123.步骤s410，响应于对置钉手术规划界面的获取请求，显示置钉手术规划界面。
124.具体实现中，用户可以在计算机设备上进行针对置钉手术规划界面的获取操作，如用户可以针对置钉手术规划界面对应的界面获取控件进行触发操作，以供计算机设备可以获取针对置钉手术规划界面的获取请求，并响应于该获取请求，显示置钉手术规划界面。
125.步骤s420，响应于针对目标椎体的螺钉置入规划请求，在置钉手术规划界面中显示目标椎体对应的螺钉置入参数。
126.其中，目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体。
127.其中，医用螺钉可以为椎弓根螺钉。
128.其中，螺钉置入参数为根据上述一种医用螺钉的参数确定方法得到的。
129.具体实现中，用户可以在置钉手术规划界面上进行针对目标椎体的螺钉置入规划的获取操作，如用户可以针对置钉手术规划界面中目标椎体对应的规划控件进行触发操作，以供计算机设备可以获取针对目标椎体的螺钉置入规划请求，并响应于该螺钉置入规划请求，在置钉手术规划界面中显示目标椎体对应的螺钉置入参数。
130.实际应用中，用户还可以在置钉手术规划界面上进行针对目标椎体对应的螺钉置入参数的修改操作。例如，置钉手术规划界面还可以包括针对螺钉置入参数的参数调整控件；用户可以针对该参数调整控件进行触发操作，计算机设备响应于该触发操作，在置钉手术规划界面中生成针对螺钉置入参数的参数调整窗口。计算机设备可以响应于用户实施于参数调整窗口的参数调整操作，确定螺钉置入参数对应的参数修改目标，得到修改后的螺钉置入参数，以对目标椎体对应的螺钉置入参数进行更新。
131.本实施例的技术方案，通过响应于对置钉手术规划界面的获取请求，显示置钉手术规划界面；响应于针对目标椎体的螺钉置入规划请求，在置钉手术规划界面中显示目标
椎体对应的螺钉置入参数；目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体；螺钉置入参数为根据上述一种医用螺钉的参数确定方法确定得到的；如此，可以可视化展示目标椎体对应的置钉规划，以供用户更直观准确地确定目标椎体对应的螺钉置入参数，从而提高了目标椎体对应的置钉规划的获取效率。
132.在另一个实施例中，如图5所示，提供了一种医用螺钉的参数确定方法，以该方法应用于计算机设备为例进行说明，包括以下步骤：
133.步骤s510，获取目标椎体对应的实际椎体点云，以及与目标椎体相匹配的模板椎体网格模型所对应的模板椎体点云。
134.其中，在基于目标椎体对应的三维椎体掩膜图像获取实际椎体点云的过程中，为了便于本领域技术人员理解，图6(a)提供了一种椎体ct图像的横轴位视图，包括了对应的椎体的掩膜图像的可视化展示；图6(b)提供了一种锥体ct图像的失状位视图，包括了对应的椎体的掩膜图像的可视化展示；图6(c)提供了一种锥体ct图像的冠状位视图，包括了对应的椎体的掩膜图像的可视化展示；图6(d)提供了一种目标对象的三维椎体ct图像。
135.其中，在获取与目标椎体相匹配的模板椎体网格模型时，为了便于本领域技术人员理解，图7提供了一种置入有模板螺钉网格模型的模板椎体网格模型的示意图。
136.步骤s520，对实际椎体点云进行网格重建处理，得到目标椎体对应的网格重建结果。
137.步骤s530，分别对网格重建结果以及模板椎体网格模型进行网格重划分处理，得到目标椎体对应的降采样实际椎体点云，以及模板椎体网格模型对应的降采样模板椎体点云。
138.步骤s540，根据降采样实际椎体点云与降采样模板椎体点云之间的配准关系，对模板螺钉网格模型对应的模板螺钉点云进行调整，得到与目标椎体相匹配的目标螺钉点云。
139.其中，为了便于本领域技术人员理解，图8提供了一种椎弓根螺钉手术的置钉模拟生成实例示意图。如图8所示，计算机设备可以获取待手术规划的目标椎体对应的实际椎体点云，以及置入有模板螺钉网格模型的模板椎体网格模型，通过螺钉置入模型，得到手术规划结果：模拟螺钉置入(即置入有目标螺钉点云的实际椎体点云)，并将该结果与目标椎体对应的临床置钉结果比较。
140.步骤s550，根据目标螺钉点云对应的目标钉道中心线的方向确定目标椎体对应的置钉方向。
141.步骤s560，根据目标钉道中心线构造与实际椎体点云相交的目标圆柱体，以根据目标圆柱体的直径确定目标椎体对应的置钉直径阈值。
142.步骤s570，根据目标钉道中心线与目标椎体对应的三维椎体掩膜图像的交点，确定目标椎体对应的置钉长度阈值。
143.步骤s580，根据置钉方向、置钉直径阈值和置钉长度阈值确定目标椎体对应的螺钉置入参数。
144.需要说明的是，上述步骤的具体限定可以参见上文对一种医用螺钉的参数确定方法的具体限定。
145.如此，通过获取目标椎体对应的降采样实际椎体点云，以及模板椎体网格模型对
应的降采样模板椎体点云，由于点云规模较小，可以高效确定降采样实际椎体点云与降采样模板椎体点云之间的配准关系，从而可以基于该配准关系，得到与目标椎体相匹配的目标螺钉点云，从而提高了目标螺钉点云的获取效率。
146.同时，基于目标螺钉点云对应的目标钉道中心线以及目标椎体对应的实际椎体点云、目标椎体对应的三维椎体掩膜图像确定螺钉置入参数，可以使得该螺钉置入参数适应于目标椎体的三维解剖结构，实现了在三维视角下模拟医用螺钉在目标椎体中的置入效果，从而可以提升医用螺钉的置入参数的准确性。
147.应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
148.基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的医用螺钉的参数确定方法的一种医用螺钉的参数确定装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个医用螺钉的参数确定装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于一种医用螺钉的参数确定方法的限定，在此不再赘述。
149.在一个实施例中，如图9所示，提供了一种医用螺钉的参数确定装置，包括：获取模块910、调整模块920和确定模块930，其中：
150.获取模块910，用于获取目标椎体对应的实际椎体点云，以及与所述目标椎体相匹配的模板椎体网格模型所对应的模板椎体点云；所述目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体；所述模板椎体网格模型置入有模板螺钉网格模型。
151.调整模块920，用于根据所述实际椎体点云与所述模板椎体点云之间的配准关系，对所述模板螺钉网格模型对应的模板螺钉点云进行调整，得到与所述目标椎体相匹配的目标螺钉点云。
152.确定模块930，用于根据所述目标螺钉点云确定所述目标椎体对应的螺钉置入参数。
153.在其中一个实施例中，所述目标螺钉点云位于所述目标椎体对应的实际椎体点云中；所述确定模块930，具体用于获取所述目标螺钉点云对应的候选钉道中心线；根据所述候选钉道中心线上的点与所述实际椎体点云之间的距离，对所述候选钉道中心线进行调整，得到目标钉道中心线；根据所述目标钉道中心线，确定所述目标椎体对应的螺钉置入参数。
154.在其中一个实施例中，所述调整模块920，具体用于获取所述实际椎体点云所在的三维空间对应的三维直角坐标系；在所述三维直角坐标系中获取所述候选钉道中心线的中心点；以所述候选钉道中心线的中心点为原点，分别在所述三维直角坐标系的各坐标轴方向上对所述候选钉道中心线的中心点进行偏移，并调整所述候选钉道中心线在所述三维空间中的角度，得到调整后的候选钉道中心线；当所述调整后的候选钉道中心线上的点与所
述实际椎体点云之间的最小距离满足预设的调整结束条件时，将所述调整后的候选钉道中心线作为所述目标钉道中心线。
155.在其中一个实施例中，所述确定模块930，具体用于根据所述目标钉道中心线的方向确定所述目标椎体对应的置钉方向；根据所述目标钉道中心线构造与所述实际椎体点云相交的目标圆柱体，以根据所述目标圆柱体的直径确定所述目标椎体对应的置钉直径阈值；根据所述目标钉道中心线与所述目标椎体对应的三维椎体掩膜图像的交点，确定所述目标椎体对应的置钉长度阈值；根据所述置钉方向、所述置钉直径阈值和所述置钉长度阈值确定所述螺钉置入参数。
156.在其中一个实施例中，所述确定模块930，具体用于以所述目标钉道中心线为中心线，构造待调整圆柱体；增大所述待调整圆柱体的半径，当半径增大后的待调整圆柱体与所述实际椎体点云相交，得到所述目标圆柱体；将所述目标圆柱体的直径作为所述目标椎体对应的置钉直径阈值。
157.在其中一个实施例中，所述确定模块930，具体用于将所述实际椎体点云转换为所述目标椎体对应的三维椎体掩膜图像；延长所述目标钉道中心线，当延长后的目标钉道中心线与所述三维椎体掩膜图像相交，得到螺钉入钉点和螺钉出钉点；根据所述螺钉入钉点和所述螺钉出钉点之间的距离，确定所述目标椎体对应的置钉长度阈值。
158.在其中一个实施例中，所述装置还包括：重建模块，用于对所述实际椎体点云进行网格重建处理，得到所述目标椎体对应的网格重建结果；重划分处理，用于分别对所述网格重建结果以及所述模板椎体网格模型进行网格重划分处理，得到所述目标椎体对应的降采样实际椎体点云，以及所述模板椎体网格模型对应的降采样模板椎体点云；关系确定模块，用于根据所述降采样实际椎体点云与所述降采样模板椎体点云之间的配准关系，确定所述实际椎体点云与所述模板椎体点云之间的配准关系。
159.上述一种医用螺钉的参数确定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
160.在一个实施例中，如图10所示，提供了一种医用螺钉的置入规划装置，包括：第一显示模块1010和第二显示模块1020，其中：
161.第一显示模块1010，用于响应于对置钉手术规划界面的获取请求，显示所述置钉手术规划界面；
162.第二显示模块1020，用于响应于针对目标椎体的螺钉置入规划请求，在所述置钉手术规划界面中显示所述目标椎体对应的螺钉置入参数；所述目标椎体为在目标对象中待置入医用螺钉的椎体；所述螺钉置入参数为根据权利要求1至7中任一项所述的方法确定得到的。
163.上述一种医用螺钉的置入规划装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
164.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构
图可以如图11所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、移动蜂窝网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种医用螺钉的参数确定方法以及一种医用螺钉的置入规划方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
165.本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
166.在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
167.在一个实施例中，提供了一种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上述各方法实施例中的步骤。
168.在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
169.需要说明的是，本技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
170.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
171.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛
盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
172.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。