CN107106104B - 用于骨科分析和治疗设计的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涵盖用于改进用于骨科疾病的治疗计划的效率的系统和方法。本发明提供了多种分析工具。一个这样的分析工具允许使用相关骨科结构的定量测量以及与患者相关的信息来设计个性化治疗计划，其中该定量测量从使用所述结构的射线照相图像构建的骨科结构的3D模型中获得。另一个分析工具允许基于患者的测量设计个性化植入物模型。可以通过使用另一个分析工具基于生物力学分析来评估个性化治疗计划和植入物模型。该系统可以使用评估结果来修改和改善治疗计划和植入物模型。一个构建工具可以被用来通过例如3D打印来构建植入物模型。该系统还具有为治疗计划生成报告的能力。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2015年1月23日在美国专利商标局(USPTO)提交的美国临时专利申请No.62107296的优先权。
背景技术
无论是对于外科手术治疗还是对于非外科手术治疗，骨科治疗都需要大量的治疗前计划。在此公开的发明通过考虑到了每个个体患者的骨科轮廓和其他相关信息的个性化步骤来使精确的治疗计划过程自动化。它为内科医师提供一套包括所有的解决方案。已经使用来自不同来源的患者信息结合3D打印实施了该发明，以促进患者/内科医师教育和理解，以及为了更好的患者护理提供精确的治疗解决方案。为了最佳的临床工作流程，该系统将骨科护理的所有方面做成流线型：诊断、治疗计划和评估、外科手术前计划以及治疗后跟进和评估。
发明内容
本发明的一种形式是一种用于计划骨科治疗的系统。这样的系统的一个基本实施方案包括两个主要部件：一个建模模块，其由射线照相图像来构建与计划的治疗相关的身体区段的3D模型；以及一个分析模块，其包括以下分析工具：(1)一个交互式可视化工具，其允许所述系统的用户可视化和编辑该3D模型，(2)一个量化工具，用于获得与治疗相关的3D模型的测量，(3)一个计划工具，用于根据所述测量生成个性化的外科手术计划，以及(4)一个评估工具，用于使用一个或多个生物力学分析来评估该外科手术计划。在本发明的这个基本实施方案中，所述计划工具允许使用该评估工具的输出来修改该外科手术计划。
在另一个实施方案中，该系统包括：一个植入物设计工具，用于根据从患者的3D模型获得的测量来设计植入物模型；一个评估工具，其允许使用一个或多个生物力学分析来评估所述植入物模型；以及一个计划工具，其允许使用该评估工具的输出来修改所述植入物模型。
本发明的一个实施方案包括一个用于非外科手术治疗评估和治疗后评估的评估工具。所述系统还可以包括其他分析工具，包括：(1)一个诊断工具，其根据预定义的标准基于射线照相图像和其他相关信息给出骨科诊断，以及(2)一个构建工具，其允许基于患者的3D模型或植入物模型构建一个物理物体。
该系统还可以包括一个疾病模块，该疾病模块允许用户为一个特定骨科疾病选择一个预定义的工作流程，所述预定义的工作流程以适合于所述疾病的治疗计划的预定义顺序自动地调用一个或多个分析工具。
本发明还涵盖多种用于骨科疾病的计算机辅助治疗计划的方法，以及此发明内容部分不涵盖的许多其它变型。本发明的确切范围在权利要求书中阐述。
附图说明
图1描绘了本发明的一个实施方案的高级系统结构。
图2示出了用于本发明的获取部件的实施方式的一种形式。
图3例示了本发明的3D建模功能的示例性部件。
图4例示了本发明的一个具体实施方式的疾病类型线程和分析功能线程。
图5例示了本发明的可视化部件——交互式可视化320——的多个示例性部分。
图6示出了本发明的外科手术计划部件——外科手术前计划330——的一个实施方案的多个示例性部分。
图7示出了本发明的评估部件——生物力学分析340——的一个实施方案的多个示例性部分。
图8示出了本发明的植入物设计部件——个性化350——的一个实施方案的多个示例性部分。
图9示出了本发明的构建部件——3D打印360——的一个实施方案的多个示例性部分。
图10示出了本发明的输出部件的多个示例性部分。
图11例示了本发明的一个实施方案。
具体实施方式
本发明是一种交互式定量分析系统，该交互式定量分析系统为骨科医生提供用于给出(render)患者的特定治疗决定和解决方案的自动或半自动工具。图1中的系统100例示了用于本发明的部件的一个实施方案。该系统由一个用于获取骨科图像的获取模块110、一个存档模块120和一个用于处理患者输入信息以用于作进一步处理的患者记录模块130组成。通过相关输入信息模块140、射线照相图像模块150和建模模块160完成输入信息的预处理。个性化的决定和治疗解决方案是基于来自两个线程(疾病类型线程173和分析功能线程175)之一的用户选择模块170。输出是从输出180机制和报告模块190生成的。
用户可以例如从疾病类型线程173中选择骨科疾病，以基于疾病类型来开启交互式工作流程，该工作流程已经被开发用以确保最佳临床工作流程。每个疾病类型选择通常对应于存储在工作流程库中的一个工作流程。预定义的工作流程以适合于疾病的顺序自动地调用分析模块中的一个或多个分析功能或工具。可替代地，用户可以从分析功能线程175中选择一个功能或工具，以针对不同类型的疾病执行一个特定分析。内科医师可以从任一线程中进行选择，以达到针对患者的个性化的决定和治疗解决方案。内科医师可以利用输出180来帮助内科医师/患者教导和理解，以及促成精确的治疗解决方案。报告模块190将使用存档120和患者记录130机制来生成报告并且将数据存档。报告功能还可以被设计成分析模块的一个工具。
图2例示了描绘用于从不同来源访问和检索患者信息以供进一步处理的一般方法的一个示例性实施方案的示意图。该实施方案由三个主要部件组成：获取110、存档120和患者记录130。获取110是获取患者输入数据以供进一步处理。患者输入数据(诸如，医学图像)是从不同的获取程式中获取的，所述获取程式包括但不限于，X射线、CT、MR成像、功能MRI、灌注MRI、骨密度测量和肌电描记术(EMG)。还可以从存档或其他数据库检索患者数据。存档120可以包括互联网云123存储、本地离线存档125和/或图片存档与通信系统(PACS)127，其中可以检索和存档患者射线照相信息以用于分析。内科医师还可以使用来自互联网云123的数据来进行合作研究。患者记录模块130可以包括若干个患者记录系统，包括例如医院信息系统(HIS)133、电子医疗记录(EMR)135、放射学信息系统(RIS)137、和/或实验室信息系统(LIS)139。可以从这些数据库中的一个或多个检索患者临床数据，以协助分析过程。可以使用输入设备(诸如，条形码阅读器131)来促进数据检索过程。获取模块还可以促进由所述系统生成的新的患者数据(例如，个性化3D模型或植入物模型)存储回患者数据库。
图3例示了用于建模模块160的一个示例性实施方案。该建模模块为所选择的骨结构创建一个3D数字模型270。除非另有说明，否则在此专利中使用术语“3D模型”是指骨科结构的3D数字模型、计算机模型或虚拟模型。通过使用模块自动模型处理210可以自动地创建3D模型。出于此目的，该系统基于患者的射线照相图像自动地分割和标记3D模型。在此“分割(segmenting)”意思是通过对3D模型的感兴趣区域(ROI)进行勾画或描画轮廓来将2D图像划分成不同区域的过程。“标记(labeling)”意思是标记所勾画的形成3D模型的结构的不同部分的区域。这里有用于本发明目的多种不同的分割算法，包括例如阈值化、区域生长法、聚类算法、边缘检测和基于模型的分割。通过使用不同优化技术的连通区域分析(connected-component analysis)来实现标记。
还可以通过使用模块半自动模型处理230半自动地创建3D模型，所述模块半自动模型处理230允许用户选择用于自动地分割的ROI或(借助于系统)手动分割2D图像。例如，该系统可以将2D图像投射到触摸屏幕上，并且用户可以使用记录笔(stylus)在视觉上描画骨段的轮廓。在该系统完成分割之后，用户可以手动地或自动地标记3D模型的分段。
如果是必要的或期望的，可以使用来自交互式模型处理250和模块3D模型的工具手动地编辑如此生成的3D模型。交互式模型处理模块被提供给用户，以确保构建的模型是逼真的和准确的。该模块包括用于手动编辑以在实时交互式环境中改进3D模型的一组编辑工具。这是通过交互式模型处理模块和3D模型270之间的相互作用实现的，其中3D模型实时显示编辑的3D模型。该过程可以迭代地继续，直到达到令人满意的结果。
交互式模型处理模块允许在2D、3D或更高维度空间中编辑3D模型。有各种不同的编辑工具，包括例如但不限于，用于添加或移除轮廓的工具、用于连接或断开轮廓的工具、用于在轮廓上编辑点的工具、用于自动地蔓延曲线的工具、用于使曲线平滑的工具以及用于手动标记的工具。
图1中的用户选择模块170是一个重要的工作流程方向模块。图4例示了用户(即，内科医师或临床医生)可以选择的模块的多种示例性部件以执行多种临床工作流程。疾病类型线程173由若干预先确定的临床工作流程组成，每个所述临床工作流程被设计用于一种特定疾病，从骨科疾病1至骨科疾病N，从而为患者提供个性化治疗解决方案。骨科疾病的实例包括但不限于，骨坏死、骨关节炎、不同类型的骨折和脊柱侧凸。预先确定的临床工作流程可以包括来自分析功能线程175的一个或多个分析功能以及针对疾病特定的其它定制功能。分析功能线程使得内科医师能够从一系列特定分析工具中选择，所述特定分析工具包括但不限于，诊断310、交互式可视化320、外科手术前计划330、生物力学分析340、个性化350和3D打印360，它们可以被应用到患者信息，以便针对某一患者的数据或某一疾病状况执行某一(某些)特定分析功能。
图4中的诊断工具310是用于检测和区别与多种疾病相关联的骨科异常的2D诊断工具。这样的诊断是基于从射线照相图像150检索的患者的成像数据，具有或不具有来自相关输入信息140的其它临床数据。使用多种类型的技术工具来检测和突出骨组织的疾病区域，所述疾病区域被称为“显著区域”。这样的技术工具的实例包括人工智能算法，诸如用于计算机视觉的人工神经网络、机器学习、以及统计模式识别和数字图像处理。采用这些技术来提取与骨疾病相关联的显著区域的特性和特征，以用于诊断。诊断工具可以使用整个图像或从图像中选择的ROI。显著区域可以永久地保存在存档120和/或患者记录130中；并且在被内科医师核准为疾病相关的异常之后可以被用于将来的机器诊断。
出于诊断目的，可以分析显著区域的许多特性，诸如(1)定量测量、(2)织构描述符、(3)解剖空间描述符和(4)其他特定域信息描述符。定量测量是可以被用来评定骨异常的存在或程度的一组可定量的特征(诸如，尺寸、形状、密度以及这样的测量的多种统计)。织构描述符表征可以被用作诊断指标(例如退化或硬化)的一个区域的同质性。解剖空间描述符可以被用来指示解剖结构的精确的相对位置。例如，骨坏死治疗随着位置而变化，并且坏死病变的尺寸和位置是被用来在疾病的早期阶段预测股骨头塌陷的重要因素。
图4中的交互式可视化工具320允许用户执行3D模型和/或2D图像的实时交互式可视化和编辑。图5中例示了用于交互式可视化工具的一个示例性实施方案。它包括一个操纵模块470，该操纵模块470允许可视化和操纵从射线照相图像150检索的2D图像和多种3D模型，诸如给出3D表面的模型410、3D解剖模型430和给出3D体积的模型450。它还允许用户将3D模型与2D图像相关联。出于多种目的，如果需要，交互式模型编辑模块490还允许编辑3D模型。
外科手术计划是本发明的一个重要方面，其中一个实施方案是图4中的外科手术前计划工具330。外科手术前计划330是用于实时交互式外科手术前计划的平台。图6例示了外科手术前计划模块330的一个示例性实施方案，该实施方案包括建模160、定量500、自动计划510、交互式个性化计划520和生物力学分析340。
外科手术计划的一个重要方面是获得正在为其计划外科手术的患者的特定定量测量。出于此目的，在如图6中示出的一个实施方案中，外科手术计划模块含有一个定量工具500，该定量工具500从针对患者由建模160生成的3D模型中提取外科手术所需要的定量测量。在其他实施方案中，这样的定量工具可以是可以被外科手术计划和其他工具利用的独立工具。然后，定量测量和3D模型被使用于自动计划510。该自动计划510根据标准护理协议生成外科手术前计划。交互式个性化计划520为用户提供交互式编辑工具，以根据患者特定数据将外科手术前计划修改为更精确的个性化外科手术前计划。生物力学分析340将为外科手术前计划提供评估。这使得内科医师能够评估外科手术的精确度，例如THE外科手术(参见下文)的稳定性标准。
图6中的自动计划工具510是基于由建模模块160建立的3D模型和由定量500提取的定量测量的计划工具。然后该自动计划工具510根据标准护理协议自动地生成外科手术前计划。例如，在用于全髋置换(THR)外科手术的一个具体实施方案中，在植入物的类型和尺寸、部件的定位和定向以及患者的腿长和其他尺寸测量方面，在植入物和患者的解剖结构之间需要精确的匹配。对于THR外科手术，自动计划510从建模160取得患者的髋和腿部的3D模型，并且基于3D模型提取患者的相关定量测量。然后，自动计划工具使用标准THE协议生成用于THR的外科手术前计划，所述外科手术前计划包括标准植入物模型和外科手术程序。然后，系统的内科医师用户使用交互式个性化计划520来检查外科手术前计划，并且如果需要则编辑外科手术前计划，以生成用于患者的精确的且个性化的外科手术前计划。然后使用生物力学分析340模拟和测试精确的个性化外科手术前计划，特别是植入物模型。生物力学分析工具可以基于生物力学测试来生成用于外科手术前计划的修改推荐。交互式个性化计划520可以使用来自生物力学分析340的反馈以进一步修改个性化外科手术前计划。
图4中的生物力学分析工具340是评估由系统生成的治疗计划(包括植入物设计)的可靠性(soundness)的评估工具的一个实施方案。生物力学分析340所采用的分析的种类可以包括骨结构/假体结构、骨科固定设备和其他组织的骨科应力分析。图7例示了用于生物力学分析340的一个示例性实施方案。数值分析610功能可以包括有限元分析(FEA)和其他功能，该有限元分析评估骨解剖的结构稳定性，在骨解剖处应力分布被用来与骨的材料属性进行比较。使用不同的数值分析方法来评定骨科植入物的结构完整性。例如，髋关节植入物的应力和位移分布的分析被用来评定THR外科手术计划的完整性。数值分析610的分析结果可以被用来协助用于患者的外科手术治疗和非外科手术治疗。数值分析模型库630是存储参考模型(例如FEA参考模型)的库，以为外科手术前计划和个性化植入物设计提供实时分析和评估。非外科手术治疗评估650使用评估结果以在非外科手术治疗计划中进行协助。例如，基于患者的3D模型，内科医师使用FEA分析，以评估患者的状况，以及基于结果决定合适的非外科手术治疗，并且利用治疗后评估690，在治疗评估之前和之后来跟进。例如，坏死区域的FEA应力和位移分布可以被用来预测早期阶段骨坏死的股骨头塌陷，因此，它可以被用来协助非外科手术治疗中，诸如药物治疗、减轻关节重量、活动度锻炼和电刺激。外科手术前计划评估670提供交互式分析，以确保来自外科手术前计划330的外科手术前计划以及来自数值分析模型库630的参考模型的稳定性标准，从而实现实时分析和评估。例如，髋臼杯的正确定位确保植入物稳定性，以及支承表面磨损和寿命。治疗后评估690为非外科手术治疗和外科手术治疗提供了治疗之前和治疗之后的评估。这是为跟进提供评估以监控治疗结果的进展。
本发明的分析模块可以包括用于设计个性化植入物和外科手术附件(诸如导向板)的3D模型的植入物设计工具。图4中的个性化工具350是个性化植入物设计工具的实施方案的一种形式。为了方便起见，除非另有说明，在此专利的书面的说明书和权利要求中广泛地使用词语“植入物”，以涵盖植入物、用于植入物的模具、用于植入物的外科手术附件(诸如导向板)和用于这样的外科手术附件的模具。
基于生物力学模拟和测试，上文所讨论的评估工具可以被用来评估通过植入物设计工具设计的植入物模型，以确保所述评估工具满足植入物的资格认证要求。用于植入物模型的评估结果可以被反馈到植入物设计工具以改善植入物模型。生物力学分析工具还充当对用于个性化植入物设计的要求资格认证过程的评估，以满足植入物的要求标准。
图8例示了个性化350的一些示例性部件。个性化350通过建模160生成的3D模型来设计个性化植入物模型。个性化350可以包括标准植入物选择710、个性化植入物设计730、个性化资格认证过程750、定制/个性化植入物模型770和定制/个性化导向板模型790。标准植入物选择710使用患者特定3D模型来选择最紧密匹配的标准植入物模型。然后，系统的内科医师用户使用个性化植入物设计730来检查标准植入物模型，并且如果需要则编辑标准植入物模型，以生成用于患者的精确的且个性化的植入物模型。定制/个性化植入物模型770生成用于3D打印的定制/个性化植入物模型和/或其模具。定制/个性化导向板模型790允许用户创建将在外科手术期间使用的用于3D打印的导向板模型(或其模具)。
在一个具体实施方案中，用于生成定制/个性化植入物模型的过程包括以下步骤：基于外科手术的类型，标准植入物选择710自动地选择最紧密匹配的标准植入物；提供一组编辑工具以修改该标准植入物从而经由个性化植入物设计730生成最好地适合特定患者的3D模型的定制/个性化植入物模型；通过个性化资格认证过程750验证满足标准植入物要求的定制/个性化植入物模型。基于从测试(诸如生物力学测试或其他要求测试)生成的测试结果，该资格认证过程可以生成用于个性化植入物设计的修改推荐。个性化植入物设计730可以使用来自测试结果的反馈以进一步修改个性化植入物设计。植入物的实例包括例如关节外科手术植入物、假体、销钉、杆、螺钉和板。
在另一个实施方案中，用于生成定制/个性化导向板模型的过程包括以下步骤：为外科手术选择ROI；由患者的3D模型自动生成3D模板模型；提供一组编辑工具，以将来自外科手术前计划330的外科手术前计划纳入3D模板，从而经由个性化植入物设计730生成定制/个性化导向板；通过个性化资格认证过程750验证满足稳定性要求的定制/个性化导向板模型。为了方便起见，除非另有说明，当专利使用词语“个性化”来表示3D模型、植入物模型或治疗计划时，这意味着这样的3D模型、植入物模型或治疗计划是使用患者自己的射线照相图像和其他相关信息而为患者设计的定制物(custom)。基于由测试(诸如生物力学测试或其他要求测试)生成的测试结果，该资格认证过程可以生成对个性化导向板设计的修改推荐。个性化植入物设计730可以使用来自测试结果的反馈，以进一步修改个性化导向板设计。导向板的实例包括用于椎弓根螺钉放置的导向板，其中螺钉的定位和角度来自外科手术前计划330。
3D打印模块360是负责构建与个性化350生成的虚拟模型对应的物理模型的物理构建工具的一个实施方案。图9例示了用于3D打印360的示例性部件，其中3D打印机被用来生产在治疗之前、治疗期间或治疗之后使用的定制/个性化植入物810、定制/个性化植入物模具830、定制/个性化导向板模具850和/或3D模型模具870。用于物理构建功能的其他实施方案可以包括计算机化数值控制(CNC)加工和注射模塑。
图10例示了2D、3D输出180的多个实施方案。2D 181以数字182形式和/或硬拷贝183提供输出。3D 184包括但不限于：使用/不使用3D眼镜的3D显示器185、谷歌眼镜186、虚拟显示器187、触觉显示器188和3D打印模型189。2D和3D输出可以被显示在硬件上，所述硬件包括但不限于：监控显示器190、平板电脑/手机191、智能设备192。3D眼镜185和谷歌眼镜186仅仅是可以部署用于本发明的显示模块的可穿戴技术的实例。
图11例示了根据本发明的一个实施方案的系统的全部的操作。它以内科医师从用户选择线程170选择特定疾病开始。内科医师通过交互式可视化320确保3D模型的准确性，并且如果需要打印3D模型模具870。经由诊断310执行诊断和/或诊断与3D模型模具870组合以用于治疗计划。它例示了，基于不同诊断阶段，该系统如何决定是否需要外科手术。对于早期阶段——不需要外科手术的阶段1 910、阶段2 915和某个阶段3 920，该系统进一步使用生物力学分析340来分析状况，并且内科医师可以提出目标治疗935并基于评估用治疗后跟进940跟进。在治疗完成之前可以有若干跟进。当需要外科手术时，内科医师利用用于外科手术前计划的外科手术前计划330和用于个性化植入物和/或个性化导向板的个性化350以及之后的生物力学分析340，基于用户特定的标准，评估植入物的配合。3D打印360机制利用来自个性化350的个性化模型用于打印对于外科手术945所必需的定制/个性化植入物810和/或定制/个性化导向板模具850。外科手术后跟进950可涉及使用生物力学分析340进行评估。如果在外科手术后跟进950之后需要修正外科手术，则再次重复该程序。
以上描述仅仅是本发明的示例性实施方案。可以通过在本领域普通技术人员的知识内的通常利用的软件技术或硬件技术或其组合来实施上文描述的所有功能模块。
Claims (25)
1.一种用于计划骨科治疗的系统，包括：
a.一个建模模块，基于患者的身体区段的射线照相图像，该建模模块构建一个所述身体区段的与治疗相关的3D模型；以及
b.一个分析模块，包括以下预定义的分析工具：
i.一个交互式可视化工具，该交互式可视化工具允许该系统的用户可视化和编辑所述3D模型，
ii.一个量化工具，用于获得与治疗相关的所述3D模型的测量，
iii.一个计划工具，该计划工具用于鉴于所述测量和患者的其他相关信息生成一个外科手术计划，
iv.一个评估工具，用于使用生物力学分析评估该外科手术计划，以及
v.一个诊断工具，该诊断工具基于所述射线照相图像，根据预定义的标准来给出骨科诊断；
其中该计划工具允许使用该评估工具的输出修改该外科手术计划，并且其中所述系统基于所述骨科诊断的诊断阶段决定是否需要进行外科手术，在不需要进行外科手术时，该评估工具被用于使用生物力学分析进行非外科手术治疗评估；
其中该评估工具包括：
数值分析模块，该数值分析模块用于执行生物力学分析；
数值分析模型库，该数值分析模型库存储参考模型；以及
非外科手术治疗模块，该非外科手术治疗模块基于对患者的生物力学分析的结果来决定合适的非外科手术治疗。
2.根据权利要求1所述的系统，其中该分析模块还包括一个用于鉴于所述测量生成植入物模型的植入物设计工具，并且其中该评估工具还允许使用生物力学分析评估该植入物模型，并且该计划工具还允许使用该评估工具的输出修改该植入物模型。
3.根据权利要求2所述的系统，其中该评估工具还允许治疗后评估。
4.根据权利要求2所述的系统，其中该分析模块还包括以下分析工具：
一个构建工具，该构建工具允许基于一个模型构建一个物理物体。
5.根据权利要求4所述的系统，还包括一个疾病模块，该疾病模块含有指定用于特定骨科疾病的多个预定义的工作流程，该疾病模块允许用户选择一种疾病，自动地调用含有按照合适顺序的一个或多个所述分析工具的预定义工作流程以用于疾病的治疗计划。
6.根据权利要求1所述的系统，其中还可以通过用户输入手动地修改该外科手术计划。
7.根据权利要求2所述的系统，其中还能够通过用户输入手动地修改所述植入物模型。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括一个获取模块，该获取模块通过图像获取设备或通过从患者数据库检索图像来获取所述射线照相图像。
9.根据权利要求1所述的系统，其中该建模模块允许将用于患者的3D模型存储到患者数据库中，并且还允许从所述患者数据库检索3D模型。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括一个相关输入模块，该相关输入模块从患者数据库检索待由所述分析模块使用的相关患者信息。
11.根据权利要求5所述的系统，还包括一个报告模块，该报告模块基于所述系统的操作结果来生成报告。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括：
c.一个获取模块，用于获取患者的与疾病相关的射线照相图像，以及
d.一个检测模块，用于使用人工智能算法来检测该患者的相关骨结构的显著区域，
其中所述分析模块用于从所述显著区域提取与骨科疾病相关联的骨特征。
13.根据权利要求1所述的系统，还包括：
一个个性化模块，该个性化模块允许生成个性化3D模型或个性化植入物模型，
一个评估模块，用于使用生物力学分析评估该3D模型或该植入物模型，其中该个性化模块能够使用该评估模块的结果来修改该3D模型或该植入物模型，以及
一个输出模块，用于显示该个性化模块和该评估模块的结果。
14.根据权利要求13所述的系统，其中该输出模块利用可穿戴显示器。
15.一种用于计划骨科治疗的系统，包括：
a.一个分析模块，包括以下分析工具：
i.一个交互式可视化工具，该交互式可视化工具允许该系统的用户可视化和编辑患者的骨科结构的3D模型，
ii.一个量化工具，用于获得3D模型的测量，
iii.一个计划工具，用于生成个性化外科手术计划，
iv.一个评估工具，用于使用生物力学分析来评估该外科手术计划，
v.一个植入物设计工具，用于生成个性化植入物模型，
vi.一个评估模块，用于使用生物力学分析来评估植入物模型，以及
vii.一个诊断工具；
b.一个疾病模块，该疾病模块允许用户选择一种疾病，自动地调用对应于所述疾病、含有按照合适顺序的一个或多个所述分析工具的预定义工作流程；以及
c.一个获取模块，用于获取患者的与疾病相关的射线照相图像；
其中该诊断工具基于所述射线照相图像，根据预定义的标准来给出骨科诊断，并且其中所述系统基于所述骨科诊断的诊断阶段决定是否需要进行外科手术，在不需要进行外科手术时，该评估工具被用于使用生物力学分析进行非外科手术治疗评估；
其中该评估工具包括：
数值分析模块，该数值分析模块用于执行生物力学分析；
数值分析模型库，该数值分析模型库存储参考模型；以及
非外科手术治疗模块，该非外科手术治疗模块基于对患者的生物力学分析的结果来决定合适的非外科手术治疗。
16.根据权利要求15所述的系统，其中该分析模块还包括一个构建工具，该构建工具允许根据3D模型或植入物模型来构建物理物体。
17.根据权利要求16所述的系统，还包括一个报告工具，该报告工具可以作为一个预定义的工作流程的一部分被自动地调用。
18.根据权利要求15所述的系统，其中该植入物设计工具鉴于患者的相关骨科结构的3D模型来生成该植入物模型。
19.根据权利要求15所述的系统，其中该计划工具包括一个外科手术设计模块，该外科手术设计模块鉴于该3D模型和患者的相关信息生成用于植入物外科手术的外科手术前计划。
20.根据权利要求19所述的系统，其中该评估模块还允许评估该外科手术前计划，并且该外科手术设计模块还允许使用该评估模块的结果修改该外科手术前计划。
21.根据权利要求15所述的系统，其中该植入物设计工具鉴于该3D模型的定量测量生成该植入物模型。
22.根据权利要求15所述的系统，其中该评估模块包括一个数值分析模型库，该数值分析模型库使得能够对该植入物模型进行数值评估。
23.根据权利要求15所述的系统，还包括：
d.一个检测模块，用于使用人工智能算法来检测该患者的相关骨结构的显著区域，
所述分析模块被用于从所述显著区域提取与骨科疾病相关联的骨特征。
24.根据权利要求15所述的系统，还包括：
一个个性化模块，该个性化模块允许生成个性化3D模型或个性化植入物模型，其中该个性化模块能够使用该评估模块的结果来修改该3D模型或该植入物模型，以及
一个输出模块，用于显示该个性化模块和该评估模块的结果。
25.根据权利要求24所述的系统，其中该输出模块利用可穿戴显示器。
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