[发明专利]一种个体化股骨骨折复位模型构建方法

说明书

本发明公开了一种个性化股骨骨折复位模型构建方法。其步骤包括：基于参数化股骨曲面模型构建技术，创建平均化股骨变形模板，定义股骨解剖特征点和解剖参考点，创建患者骨折简化模型，构建个体化近似模型；将骨折简化模型中各解剖点集配准对其至近似股骨模型中对应解剖点集，求解变形矩阵，实现骨折模型中对应骨折段自动复位；提取骨折简化模型中各骨折段骨折轮廓，投影并截取近似股骨模型中对应曲面，光滑连接相邻曲面，构建患者个体化骨折复位模型。本发明通过患者股骨骨折段复位和粉碎性部分曲面重构，直观快捷地构建个体化骨折模型，对指导医生进行股骨骨折手术治疗和骨科手术中患者接骨板个性化设计具有重要指导意义。

技术领域

本发明涉及一种数字股骨建模技术，具体涉及一种个性化股骨骨折复位模型构建方法，属于计算机辅助设计领域。

背景技术

随着全球人口老龄化和道路交通事故伤害的增加，人体股骨骨折呈逐年上升趋势，且多为复杂粉碎性骨折。手术治疗已成为当下股骨粉碎性骨折治疗的最有效方法，计算机辅助骨科手术为骨折治疗提供了有效技术保障，成为当前发展最为迅速的研究领域。有效复位患者偏移后骨折块至正常解剖位，构建个体化骨骼骨折复位模型，是计算机辅助骨科手术中最为重要的问题之一。参考文件(CN104622559A)发明公开了一种参数化股骨模板的构建方法，现有方法主要分为两类：手工拼接和统计重构。手工拼接是医生对骨折块逐一手工复位，其主要缺点包括：复位模型的精度很大程度上依赖于医生经验；同时模型构建效率低下。统计重构是利用近似骨骼模型代替患者个体模型，其主要不足包括：难以有效表示患者个体股骨外形差异特征；近似骨骼模型难以表示骨折痕迹信息，难以指导医生对患者个体的针对性手术治疗。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种个体化股骨骨折复位模型的构建方法，基于患者骨折模型和参数变形模板，实现骨折段的解剖复位与患者个体骨折痕迹的直观表示。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种个性化股骨骨折复位模型构建方法，包括如下步骤：

步骤1：创建平均化股骨变形模板，定义股骨解剖特征点和解剖参考点，基于患者骨折CT，创建患者骨折简化模型；测量骨折简化模型中正常解剖部位的有效参数，编辑修改平均化股骨变形模板，构建个体化近似模型。

步骤2：提取患者骨折简化模型和近似股骨模型中解剖特征点和解剖参考点，依据所属位置，将解剖特征点和参考点分类至对应模型的各骨折段解剖点集，将骨折简化模型中各解剖点集配准对其至近似股骨模型中对应解剖点集，依据所求解变形矩阵，对骨折模型中对应骨折段进行复位。

步骤3：提取骨折简化模型中各骨折段骨折轮廓，投影至近似股骨模型中，截取近似股骨模型中对应曲面，使用过渡曲面，光滑连接相邻曲面，构建患者个体化骨折复位模型。

前述的一种个性化股骨骨折复位模型构建方法，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1a：导入特定人群正常股骨的平均化曲面模型，创建平均化股骨解剖特征点和解剖参考点，定义股骨解剖参数，基于参数化股骨模板构建技术，创建股骨曲面变形模板。

步骤1b：提取患者骨折股骨CT外侧轮廓，创建个体骨折三维曲面模型，移除粉碎性骨折部分，创建患者骨折简化模型；

步骤1c：测量患者骨折简化模型中正常解剖位的有效参数，编辑修改平均化股骨变形曲面模板，创建个体化近似模型；

前述的一种个性化股骨骨折复位模型构建方法，所述步骤2包括以下步骤：

步骤2a：创建患者骨折简化模型和个体化近似模型中解剖特征点和解剖参考点，依据各点所属位置，分类骨折简化模型解剖特征点和解剖参考点至对应解剖点集，分类近似模型解剖特征点和解剖参考点至对应解剖点集；