[发明专利]一种股骨完整度分析系统及股骨完整度分析模型构建方法

说明书

本发明涉及一种股骨完整度分析系统，至少包括三维模型创建模块、三维模型提取模块和数据分析模块，三维模型提取模块用于利用关于髋臼月状面或关于原始坏死模型A的距离阈值算法对原始坏死模型A和原始骨头模型B的三角面片网格集分别进行至少一次距离阈值迭代计算，从而依次完成空间粗配准过程和空间精配准过程，并提取得到处理后的股骨头负重精确区域和坏死负重精确区域，数据分析模块用于根据其建立的切割面分别对股骨头负重精确区域和坏死负重精确区域进行切割，以此能够得到股骨头负重精确区域和坏死负重精确区域上各自对应的负重应力集中区域，并对至少一个该负重应力集中区域进行完整率计算。

技术领域

本发明涉及医学影像技术、医学领域，尤其涉及一种股骨完整度分析系统及股骨完整度分析模型构建方法。

背景技术

股骨头坏死严重危害患者健康和生活质量，已是不争的事实，关于其治疗也成为世界性难题，难点不外乎在于：股骨头坏死患者年龄偏小不易进行关节置换，如果进行关节置换将面临多次翻修的风险；股骨头一旦塌陷，无论何种治疗都无法恢复股骨头初始形态，易继发骨关节炎；保髋治疗成功率也不能令人完全满意等。年龄偏小患者如果保髋成功就可以不必面对关节置换及多次翻修的风险；如果股骨头未发生塌陷，就可以不用面对股骨头形态改变引发的不可逆损伤以及其继发的骨关节炎的风险，因此，防治股骨头塌陷，使髋关节保持初始的形态，是保持股骨头健康的重要原则。

治疗股骨头坏死的各种方案中有临床观察数据，然而常规核磁只能从不同平面的断层来评价坏死面积，无法确定股骨头的坏死体积，治疗前后所扫平面并不一致,无法准确评价疗效。越来越多的研究者们开始使用有限元分析软件对手术方案的可行性进行验证。随着微创手术的流行，更多的人会选择新型的治疗方案。例如髓芯减压钽棒植入或钛合金支撑架植入等，经股骨头内减压通道将这些支撑器植入股骨头进行微创手术，但所有这些器械所支撑的面积太小，因此存在着一定的缺陷。王岩等设计的记忆金属镍-钛合金网球由金属丝编织而成，虽然支撑面积相对较大，但支撑力却相应较小。此外该金属网球需要打开股骨头，创伤相对较大。可见，虽然股骨头缺血性坏死的治疗方案有很多，却没有一个最可靠的方案，经过有限元分析验证，暴露出很多问题。

有限元分析方法是通过临床实验获得真实数据后，利用计算机构建股骨头三维实体模型，采用有限元分析软件进行计算分析。在有限元模型的帮助下可以无创检查体内组织，辅助外科诊疗方案的制定和定量手术的模拟，较之实验模型更大限度的减少了多因素影响，使定量实验更能说明问题。为了能够更加逼真的模拟支撑器对缺血性股骨头坏死患者的修复作用能够更加直观准确，以及完成临床用实验很难完成的研究，因此建立对缺血性坏死股骨头应用有限元分析所得到的有限元模型很有必要。

中国专利(公开号为CN107802378A)公开了一种具有多孔结构的距骨局部修复体及其设计制造方法，方法包括下述步骤：基于患者CT数据对距骨部位进行模型提取，三维模型重构,并导出stl格式文件；将stl格式文件导入三维建模软件Rhinoceros，进行逆向建模设计；对局部坏死曲面进行提取并拟合，得到与周围健康曲面曲率吻合的曲面；利用拟合曲面进行修复体设计，确定固定钉位置，并利用grasshopper插件完成多孔结构建模；利用激光选区熔化技术制备个性化局部距骨修复体；对修复体上表面曲面进行打磨抛光，对下部多孔结构进行酸蚀处理。该专利能够达到快速修复的效果，缩短病人的等待时间，提高修复假体供应的响应速度。

中国专利(公开号为CN104462636B)公开了一种基于伞状股骨头支撑器的坏死股骨头修复模型的建模方法，包括步骤：一、待修复股骨头的三维模型获取：获取待修复股骨头NURBS曲面模型，待修复股骨头为存在股组织坏死区域且预采用股骨头支撑器修复的股骨头；股骨头支撑器由伞状支撑器和支撑套筒组成；二、根据伞状支撑器形状，确定需分离坏死区域，建立坏死股骨头模型；三、股骨头支撑器模型建立；四、坏死股骨头植入模型建立：建立带植入通道的坏死股骨头植入模型和植入骨的三维模型；五、坏死股骨头修复模型建立。该专利方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速建立股骨头支撑器植入坏死股骨头的修复模型，且所建立的修复模型质量高。