[发明专利]一种保留颌骨骨折线的3D模型重构方法

摘要

本发明公开了一种保留颌骨骨折线的3D模型重构方法，其特征是按如下步骤进行：1输入符合Dicom协议的受伤颌骨CT断层扫描数据；2使用Marching Cube等值面算法提取颌骨的表面模型；3使用结合高斯混合模型和Graph Cut的分割算法快速完成破损骨块和主骨块的分割；4基于对称性对破损骨块进行自动复位，获得由破损骨块和主骨块拼接而成的完整颌骨模型；5在拼接所得完整模型的接缝处添加由一对耦合积木装置组成的定位装置；6依据定位装置组装获得完整的3D实体模。本发明能在颌骨修复手术中，尤其是在破损骨块之间及与主骨块嵌合固定修复时，保留缺损部位的骨折线信息，从而降低手术中的误差，减少病人的创伤，加快手术进程，确保手术的效果。

主权项

一种保留颌骨骨折线的3D模型重构方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1：采集数据对患者的整个颌骨进行CT断层扫描，获得的扫描数据按DICOM协议进行保存，从而获得DICOM数据；步骤2：提取表面模型利用等值面提取算法对所述DICOM数据进行提取，获得颌骨表面模型，记为S；所述颌骨表面模型S用由三角面片所构成的网格来表示；步骤3：分割骨块利用基于笔触绘制的渐进式交互分割方法分割所述颌骨表面模型S，获得n+1个分离的部分，将所述n+1个分离的部分称为骨块集；从所述骨块集中选取处于正常位置的骨块作为主骨块，记为M，所述主骨块M有且仅有一个；其余偏离正常位置的所有骨块作为破损骨块集，记为P＝{P₁,P₂,...,P_i,...,P_n}，P_i表示所述破损骨块集P中第i个破损骨块，n表示所述破损骨块的个数，1≤i≤n；步骤4：破损骨块复位步骤4.1、采用基于对称性检测方法计算所述主骨块M的主对称面，将所述主对称面的对称变换矩阵记为主对称面矩阵H；步骤4.2、采用基于对称性检测方法计算所述第i个破损骨块P_i相对于所述主骨块M的位移，获得第i个破损骨块P_i的变换矩阵T_i；步骤4.3、利用式(1)获得所述第i个破损骨块P_i的位移矩阵Q_i；利用所述第i个破损骨块P_i的位移矩阵Q_i对所述第i个破损骨块P_i进行处理，获得所述第i个破损骨块P_i恢复正常位置时的拟正常骨块Q(P_i)；Q_i＝T_i·H      (1)步骤4.4、重复步骤4.2和步骤4.3，从而获得n个破损骨块恢复正常位置时的拟正常骨块集Q(P)＝{Q(P₁),Q(P₂),…,Q(P_i),…,Q(P_n)}；步骤4.5、由所述拟正常骨块集Q(P)和所述主骨块M重构成完整的正常颌骨模型；所述正常颌骨模型中各个拟正常骨块之间，以及各个拟正常骨块与所述主骨块M之间形成的接缝即为颌骨骨折线；步骤5：添加定位装置：在所述正常颌骨模型的颌骨骨折线处设置定位装置，从而形成具有定位装置的各个拟正常骨块和主骨块M；所述定位装置为一对相互耦合的积木式组件；步骤6：打印组装：步骤6.1、将所述具有定位装置的各个拟正常骨块和主骨块M分别转换为STL模型文件；并利用3D打印机分别进行打印，从而获得各个拟正常骨块和主骨块M的3D实体骨块模型；步骤6.2、根据所述定位装置对所述3D实体骨块模型进行组装，从而获得完整的颌骨3D实体模型；所述颌骨3D实体模型中各个3D实体骨块模型之间的接缝即为骨折线。