[发明专利]一种腿骨下肢力线自动检测方法及装置

说明书

一种腿骨下肢力线自动检测方法，包括：(1)获取CT影像数据；(2)对CT影像中的病人骨骼进行分割和三维重建，在模型空间中建立病人的骨骼三维模型；(3)针对股骨三维模型，通过双剖切面获取质心的方法来确定股骨头球心点位置；(4)针对股骨和胫骨三维模型，采用刚性+弹性的配准方法获取膝关节髁间凹中心点、胫骨平台中心点、踝关节中心点的坐标；(5)通过股骨头球心与膝关节髁间凹中心点的连线获得股骨机械轴线，通过胫骨平台中心点和踝关节中心点的连线获得胫骨机械轴线；(6)针对股骨或胫骨三维模型，采用迭代搜索最大距离点对的方法确定股骨或胫骨的解剖轴线。还有装置。

技术领域

本发明涉及医疗图像处理的技术领域，尤其涉及一种腿骨下肢力线自动检测方法，以及腿骨下肢力线自动检测装置。

背景技术

人工髋膝关节置换术是目前治疗骨性关节炎、重度类风湿性关节炎和软骨破坏等末期骨性疾病的最有效手段。随着我国已逐步进入老龄化社会，人工髋、膝关节置换量增长迅速，关节置换手术市场份额迅速增长。

髋膝关节置换手术的成功离不开力线的有效检测，精准找到下肢力线是保障整个手术成功的基础。下肢力线包括股骨解剖轴线、股骨机械轴线、胫骨解剖轴线、胫骨机械轴线。

其中，股骨机械轴是指股骨头球心与髁间凹中心点连线；股骨全长中点及股骨远端关节线上10cm处取两个横截面，求取这一不规则髓腔形体的中心，这两中心点的连线为股骨解剖轴。

其中，胫骨机械轴是指胫骨棘中点稍外侧及距骨中点连线为胫骨机械轴。胫骨解剖轴：胫骨全长中点及胫骨远端关节线上10cm处取两个横截面，求取这一不规则髓腔形体的中心，这两中心点的连线为胫骨解剖轴。

在临床中，常规髋膝关节置换术通过术前X光片进行解剖轴线和机械轴线的确定。医生确定解剖轴线和机械轴线的常规做法是，在病人的X光片上进行选点连线，这种确定解剖轴线和机械轴线的方式严重依赖手术者经验，可靠性差，成为制约手术效果的重要因素。

因此，解决该问题的有效方式应该是根据病人CT或X光图像自动提取下肢力线，在保证精度的前提下，减少由于医生手动取点画线造成的人为误差。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种腿骨下肢力线自动检测方法，其能够保证机械轴线和解剖轴线的精确自动检测，减少了由人为因素引起的主观误差，在减少医生工作量的同时，提高手术的可靠性。

本发明的技术方案是：这种腿骨下肢力线自动检测方法，其包括以下步骤：

(1)获取CT影像数据：利用CT设备对病人的预定部位进行术前扫描，以获取术前CT影像；

(2)对CT影像中的病人骨骼进行分割和三维重建，在模型空间中建立病人的骨骼三维模型；

(3)针对股骨三维模型，通过双剖切面获取质心的方法来确定股骨头球心点位置；

(4)针对股骨和胫骨三维模型，采用刚性+弹性的配准方法获取膝关节髁间凹中心点、胫骨平台中心点、踝关节中心点的坐标；

(5)通过股骨头球心与膝关节髁间凹中心点的连线获得股骨机械轴线，通过胫骨平台中心点和踝关节中心点的连线获得胫骨机械轴线；

(6)针对股骨或胫骨三维模型，采用迭代搜索最大距离点对的方法确定股骨或胫骨的解剖轴线。

本发明通过双剖切面获取质心的方法来确定股骨头球心点位置，采用刚性+弹性的配准方法获取膝关节髁间凹中心点、胫骨平台中心点、踝关节中心点的坐标，从而获得股骨机械轴线和胫骨机械轴线，采用迭代搜索最大距离点对的方法确定股骨或胫骨的解剖轴线，因此能够保证机械轴线和解剖轴线的精确自动检测，减少了由人为因素引起的主观误差，在减少医生工作量的同时，提高手术的可靠性。

还提供了一种腿骨下肢力线自动检测装置，该装置包括：