(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211120783.8 (22)申请日 2022.09.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115205293 A (43)申请公布日 2022.10.18 (73)专利权人 博志生物科技 （深圳） 有限公司 地址 518000 广东省深圳市前海深港合作 区南山街道月亮湾大道鲤鱼门前海青 年梦工场5号楼104 (72)发明人 黄冕　齐欢　杨柯笛　吴天驰　 (74)专利代理 机构 深圳汉林汇融知识产权代理 事务所(普通 合伙) 44850 专利代理师 吴洪波 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01)G06F 30/28(2020.01) G16H 20/17(2018.01) G06T 17/00(2006.01) 审查员 张笑迪 (54)发明名称 骨水泥流动预测方法、 装置、 设备及存储介 质 (57)摘要 本发明涉及人工智能领域， 公开了一种骨水 泥流动预测方法、 装置、 设备及存储介质， 用于提 高骨水泥流动预测的准确率和效率。 所述方法包 括： 对椎体影像数据进行自动图像 分割和三维重 建， 得到椎骨初始三维结构， 并根据椎体骨质量 分布参数对椎骨初始三维结构进行松质骨空洞 重建， 得到目标三维结构； 根据骨水泥参数和目 标三维结构 对骨水泥进行流动分布计算， 得到流 动分布计算结果； 基于计算流体力学的数值模拟 规则分别计算多个骨水泥流动分布形态， 得到每 个数值模拟规则对应的流动分布； 根据流动分布 计算结果和每个数值模拟规则对应的流动分布 对骨水泥的设计变量进行变量优化， 得到目标设 计变量。 权利要求书3页 说明书11页 附图7页 CN 115205293 B 2022.12.09 CN 115205293 B 1.一种骨水泥流动预测方法， 其特 征在于， 所述骨水泥流动预测方法包括： 获取目标用户的椎体 影像数据， 并获取 所述目标用户的椎体骨质量分布参数； 对所述椎体影像数据进行自动图像分割和三维重建， 得到椎骨初始三维结构， 并根据 所述椎体骨质量分布参数对所述椎骨初始三 维结构进 行松质骨空洞重 建， 得到目标三维结 构； 其中， 所述对所述椎体影像数据进行自动图像分割和三维重建， 得到椎骨初始三维结 构， 并根据所述椎体骨质量分布参数对所述椎骨初始三维结构进行松质骨空洞重建， 得到 目标三维结构， 包括： 对所述椎体影像数据进行自动图像分割， 得到多个椎体图像； 将所述 多个椎体图像输入预置的三维重建模型进行椎体三维重建， 得到椎骨初始三维结构； 根据 所述椎体骨质量分布参数对所述椎骨初始三维结构进行椎体三维结构重建和松质骨空洞 三维结构重建， 得到目标三维结构； 具体的， 服务器获取椎体影像数据， 将椎体影像数据输 入预设的图像分割网络进 行自动图像分割处理， 得到椎体影像数据的目标分割结果， 其中， 图像分割网络是基于训练样本图像的主体损失和边缘损失训练得到的， 主体损失为训练样 本图像针对目标对象的主体区域的分割标注结果与分割预测结果之 间的损失， 边缘损失为 训练样本图像针对目标对象的边缘区域的分割标注结果与分割预测结果之 间的损失， 根据 目标分割结果从椎体影像数据中分割出针对目标对象的椎体图像， 服务器将多个椎体图像 输入预置的三维重建模型进行椎体三维重建， 得到椎骨初始三维结构； 根据椎体骨质量分 布参数对椎骨初始 三维结构进 行椎体三 维结构重建和松质骨空洞三 维结构重建， 得到目标 三维结构； 根据椎体骨质量分布参数查找骨质减少区域； 根据所述骨质减少区域， 调用所述 三维重建模型构建所述 目标用户对应的椎体和松质骨空洞结构； 其中， 从目标用户的CT中 自动分割椎体并重建椎体三维结构， 基于该椎体的骨质量三维分布检测结果， 根据椎体骨 质减少区域， 构建出椎体内松质骨空洞三 维结构， 最后基于计算流体力学技术， 利用数值模 拟方法预测骨水泥注射后在椎体内的流动分布； 获取骨水泥对应的骨水泥参数， 并根据所述骨水泥参数和所述目标三维结构对所述骨 水泥进行流动分布计算， 得到流动分布计算结果， 其中， 所述流动分布计算结果用于指示所 述骨水泥注射到椎体内的流动分布； 基于计算流体力学的数值模拟规则分别计算多个骨水泥流动分布形态， 得到每个数值 模拟规则对应的流动分布； 其中， 所述基于计算流体力学 的数值模拟规则 分别计算多个骨 水泥流动分布形态， 得到每个数值模拟规则对应的流动分布， 包括： 基于预设的多种注射方 式生成多个数值模拟规则； 通过预置的流体体积模型分别计算所述骨水泥每个数值模拟规 则的流动分布形态， 得到每个数值模拟规则对应的流动分布； 具体的， 基于数值仿 真模型及 骨水泥参数， 采用计算流体力学， 计算骨水泥注 射后在椎体内流动及其分布， 数值模拟出骨 水泥在椎体及其松质骨内流动过程， 预测出骨水泥的流动分布， 其中， 椎体内骨水泥与椎体 内空气的两相交界面被定义为骨水泥体积分数为0.5的网格点所形成的表面， 采用计算流 体力学描述骨水泥注射后在椎体内流动过程， 模拟计算骨水泥的流动分布， 包括： 使用VOF 模型模拟椎体松质骨区域对骨水泥流动的作用， 将重建出的松质骨空洞连通域三 维结构设 置为流体域， 通过流体域的连续性方程、 动量守恒方程和能量方程， 采用数值求解方法在三 维空间内求解上述方程， 计算出骨水泥在每一个网格点的速度、 压强和体积分数 的数值结 果， 最终获得每个数值模拟规则对应的流动分布； 根据所述流动分布计算结果和每个数值模拟规则对应的流动分布对所述骨水泥的设权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115205293 B 2计变量进 行变量优化， 得到目标设计变量， 其中， 所述目标设计变量包括： 骨水泥的注射量、 注射速率和注射 位置。 2.根据权利要求1所述的骨水泥流动预测方法， 其特征在于， 所述获取骨水泥对应的骨 水泥参数， 并根据所述骨水泥参数和所述 目标三维结构对所述骨水泥进行流动分布计算， 得到流动分布计算结果， 其中， 所述流动分布计算结果用于指示所述骨水泥注射到椎体内 的流动分布， 包括： 获取骨水泥对应的骨水泥参数， 其中， 所述骨水泥参数包括： 骨水泥材料属性和骨水泥 注射参数； 根据所述骨水泥参数和所述目标三维结构， 并通过计算流体力学对所述骨水泥进行流 动分布计算， 得到流动分布计算结果， 其中， 所述流动分布计算结果用于指示所述骨水泥注 射到椎体内的流动分布。 3.根据权利要求1所述的骨水泥流动预测方法， 其特征在于， 所述根据 所述流动分布计 算结果和每个数值模拟规则对应的流动分布对所述骨水泥的设计变量进 行变量优化， 得到 目标设计变量， 其中， 所述目标设计变量包括： 骨水泥的注射量、 注射速率和注射位置， 包 括： 对所述流动分布计算结果和每个数值模拟规则对应的流动分布进行比较， 得到比较结 果； 根据所述比较结果对所述骨水泥的设计变量进行变量优化， 得到目标设计变量， 其中， 所述目标设计 变量包括： 骨水泥的注射 量、 注射速率和注射 位置。 4.根据权利要求1所述的骨水泥流动预测方法， 其特征在于， 所述获取目标用户的椎体 影像数据， 并获取 所述目标用户的椎体骨质量分布参数， 包括： 对目标用户进行CT影 像采集， 得到所述目标用户的椎体 影像数据； 调用预置的骨质量检测模型对所述目标用户进行椎体骨质量检测， 得到所述目标用户 的椎体骨质量分布参数。 5.一种骨水泥流动预测装置， 其特 征在于， 所述骨水泥流动预测装置包括： 获取模块， 用于获取目标用户的椎体影像数据， 并获取所述目标用户的椎体骨质量分 布参数； 三维重建模块， 用于对所述椎体影像数据进行自动图像分割和三维重建， 得到椎骨初 始三维结构， 并根据所述椎体骨质量分布参数对所述椎骨初始 三维结构进 行松质骨空洞重 建， 得到目标三维结构； 其中， 所述对所述椎体影像数据进行自动图像分割和三维重建， 得 到椎骨初始 三维结构， 并根据所述椎体骨质量分布参数对所述椎骨初始 三维结构进行松质 骨空洞重建， 得到目标三维结构， 包括： 对所述椎体影像数据进行自动图像分割， 得到多个 椎体图像； 将所述多个椎体图像输入预置的三维重建模型进行椎体三维重建， 得到椎骨初 始三维结构； 根据所述椎体骨质量分布参数对所述椎骨初始 三维结构进 行椎体三 维结构重 建和松质骨空洞三维结构重建， 得到目标三维结构； 具体的， 服务器获取椎体影像数据， 将 椎体影像数据输入预设的图像分割网络进 行自动图像分割处理， 得到椎体影像数据的目标 分割结果， 其中， 图像 分割网络是基于训练样 本图像的主体损失和边缘损失训练得到的， 主 体损失为训练样本图像针对目标对 象的主体区域的分割标注结果与分割预测结果之间的 损失， 边缘损失为训练样本图像针对目标对象的边缘区域的分割标注结果与分割预测结果权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115205293 B 3