(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210721367.7 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 上海昕健医疗技 术有限公司 地址 201203 上海市浦东 新区中国 （上海） 自由贸易试验区龙东大道3000号 1幢A 楼408室 (72)发明人 刘非　程咏华　 (51)Int.Cl. G16H 50/50(2018.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于计算机程序的骨折术前计划辅助 方法 (57)摘要 本申请公开了一种基于计算机程序的骨折 术前计划辅助方法， 包括： 获取模型步骤： 通过医 学影像数据获取骨折部位的三维模 型， 包括缺损 骨骼的三维模 型以及骨折碎片的三维模型； 粗匹 配步骤： 求解将第二模型进行位置变换到第一模 型处的粗匹配变换矩阵； 将粗匹配变换矩阵应用 于第二模型， 得到第三模 型； 精匹配步骤： 给 予第 三模型随机扰动， 然后求解将第三模 型进行位置 变换到第一模 型处的精匹配变换矩阵； 将精匹配 变换矩阵应用于第三模型， 得到第四模型； 展示 结果步骤： 测量第四模型与第一模型之间的误 差， 并计算和展示辅助数据。 本方法能够为用户 展示骨折碎片复位后的效果， 以及提供辅助数 据。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115312197 A 2022.11.08 CN 115312197 A 1.一种基于计算机程序的骨折 术前计划辅助方法， 其特 征在于， 具体包括以下步骤： 步骤1、 获取模型步骤： 通过医学影像数据获取骨折部位的三维模型， 包括缺损骨骼 的 三维模型以及骨折碎片的三维模型， 其中所述缺损骨骼的三维模型作为第一模型， 所述骨 折碎片的三维模型作为第二模型； 步骤2、 粗匹配步骤： 求解将所述第 二模型进行位置变换到所述第一模型处 的粗匹配变 换矩阵； 将所述 粗匹配变换矩阵应用于所述第二模型， 得到第三模型； 步骤3、 精匹配步骤： 给予所述第三模型随机扰动， 然后求解将所述第三模型进行位置 变换到所述第一模型处的精匹配变换矩阵； 将所述精匹配变换矩阵应用于所述第三模型， 得到第四模型； 步骤4、 展示结果步骤： 测量所述第 四模型与所述第一模型之间的误差， 并计算和展示 辅助数据。 2.如权利要求1所述的基于计算机程序的骨折术前计划辅助方法， 其特征在于， 步骤1 中， 所述第二模型的数量与所述骨折碎片的数量 一致。 3.如权利要求1所述的基于计算机程序的骨折术前计划辅助方法， 其特征在于， 步骤2 具体包括以下步骤： 步骤2.1、 由用户在所述第一模型和所述第二模型的对应位置选取一定数量的粗匹配 点； 步骤2.2、 根据 所述粗匹配点的位置坐标， 计算将所述第 二模型进行位置变换到所述第 一模型位置处的粗匹配 变换矩阵； 步骤2.3、 将所述粗匹配变换矩阵应用于所述第二模型， 得到所述第三模型， 并测量所 述第三模型与所述第一模型之间的误差 。 4.如权利要求3所述的基于计算机程序的骨折术前计划辅助方法， 其特征在于， 在步骤 2.1中， 位于所述第一模型上的所述粗匹配点与位于所述第二模型上对应位置的所述粗匹 配点形成粗匹配点组， 所述 粗匹配点组的数量 不小于4。 5.如权利要求3所述的基于计算机程序的骨折术前计划辅助方法， 其特征在于， 步骤 2.2中， 定义位于所述第一模型上的所述粗匹配点p的位置坐标a满足 其中x、 y、 z为 三维坐标系中的坐标值， 定义位于所述第二模型上的所述粗匹配点p ’的位置坐标a ’满足 其中x’、 y’、 z’为三维坐标系中的坐标值， 将所述粗匹配点p ’进行位置变换的第一坐标变换矩阵M为4*4矩阵， 其左上角的3*3矩 阵为旋转矩阵， 右侧4*1矩阵为平 移矩阵； 通过求解矛盾方程组(MT)Ma＝(MT)a′求解所述第一 坐标变换矩阵M 。 6.如权利要求5所述的基于计算机程序的骨折术前计划辅助方法， 其特征在于， 步骤 2.2中， 采用最小二乘法求解得到粗匹配偏 差D最小的所述第一坐标变换矩阵M， 即为所述粗 匹配变换矩阵， 所述 粗匹配偏差D满足：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115312197 A 2D＝∑(M00*x+M01*y+M02*z+M03‑x′)2+(M10*x+M11*y+M12*z+M13‑y′)2+(M20*x+M21*y+M22*z+ M23‑z′)2， 其中， M00、 M01等为所述第一 坐标变换矩阵M中的元 素， x、 y、 z以及x ′、 y′、 z′为坐标值。 7.如权利要求6所述的基于计算机程序的骨折术前计划辅助方法， 其特征在于， 步骤3 具体包括以下步骤： 步骤3.1、 在所述第一模型 上定义精匹配曲面； 步骤3.2、 在所述第三模型 上随机选取若干精匹配点； 步骤3.3、 对于每一个所述精匹配点， 在所述精匹配曲面上寻找对应的就近匹配点； 步骤3.4、 根据所述精匹配点以及对应的所述就近匹配点， 采用步骤2.2的方式计算将 所述第三模型进行位置变换到所述第一模型位置处的第二 坐标变换矩阵； 步骤3.5、 将所述第二 坐标变换矩阵应用于所述第三模型， 并计算精匹配偏差； 步骤3.6、 读取预设的精匹配偏差阈值以及预设循环次数并进行条件判定， 符合条件则 执行下一步， 否则回到步骤3.2循环； 步骤3.7、 将最后一次计算得到的所述第二 坐标变换矩阵确定为精匹配 变换矩阵。 8.如权利要求7所述的基于计算机程序的骨折术前计划辅助方法， 其特征在于， 步骤 3.2中， 所述精匹配点的数量 为不少于500个。 9.如权利要求7所述的基于计算机程序的骨折术前计划辅助方法， 其特征在于， 步骤 3.5中， 所述精匹配偏差阈值d满足 d＝∑((pa‑pb)*nb)2 其中， pa为所述精匹配点的位置向量， pb为所述就近匹配点的位置向量， nb为所述就近 匹配点处的法向量。 10.如权利要求7所述的基于计算机程序的骨折术前计划辅助方法， 其特征在于， 所述 预设循环次数为 不少于10 0次。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115312197 A 3