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本发明公开一种用于下肢骨折复位手术的规划导航系统。该系统包括医学图像处理模块，用于从下肢骨折图像中分割出近端骨和远端骨，并重建出断骨三维表面模型；手术规划模块，用于对所述断骨三维表面模型进行点云采样，获得对应的点云模型；从所述点云模型中提取骨折断面；通过对所述骨折断面进行点云配准，得到远端骨初始位置与其复位后目标位置的坐标变换矩阵；基于所述坐标变换矩阵，进行骨折复位路径规划，该骨折复位路径规划用于指引在保持近端骨固定情况下对远端骨进行平移旋转得到远端骨目标位置；导航模块，用于可视化显示基于所述骨折复位路径规划进行手术的过程。本发明能够提高复位精度、降低复位力，减少患者骨折处肌肉等软组织损伤。

1.一种用于下肢骨折复位手术的规划导航系统，包括医学图像处理模块、手术规划模块和导航模块，其中： 所述医学图像处理模块用于从下肢骨折图像中分割出近端骨和远端骨，并重建出断骨三维表面模型，包含远端骨三维表面模型和近端骨三维表面模型； 所述手术规划模块用于：对所述断骨三维表面模型进行点云采样，获得对应的点云模型；从所述点云模型中提取骨折断面；通过对所述骨折断面进行点云配准，得到远端骨初始位置与其复位后目标位置的坐标变换矩阵；基于所述坐标变换矩阵，进行骨折复位路径规划，该骨折复位路径规划用于指引在保持近端骨固定情况下对远端骨进行平移旋转得到远端骨目标位置； 所述导航模块用于可视化显示基于所述骨折复位路径规划进行手术的过程。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，提取所述骨折断面包括： 对已经获取的点云模型进行kd-tree相邻点搜索，通过选取kd-tree搜索半径获得各点的邻近点集；

基于医学图像的手术导航是指利用术前或术中获得的患者医学影像和计算机图形学以及其他的传感器设备，完成对患者虚拟图像的重建、对手术的规划、跟踪手术执行等一系列流程的技术。得益于CT和MRI等医学图像在临床的大规模使用以及现代个人计算机储存模式的进步，计算机手术规划导航系统目前已经得到了巨大的发展和应用。

中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。

与现有技术相比，本发明的优点在于，患者下肢骨折发生后，目前临床上通常需要将患者的断骨以某种复位方法进行手术恢复到原有位置，再加以固定愈合，而本发明提供的手术规划导航系统是以下肢骨折患者术前图像作为输入，完成骨折处医学图像三维重建、骨折断面提取、骨折复位规划等，并结合复位过程中可能发生的骨间碰撞、复位软组织被动受力等因素，得到骨折复位的最佳路径，以此引导医师或者手术机器人顺利完成下肢骨折精准复位手术。相比于依靠医生经验的传统骨折复位手术，本发明可以实现更高的复位精度、对骨折附近的肌肉等软组织伤害更低，并且能够大幅减轻医生的体力、精力负担。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术合作

本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。