[发明专利]基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法

摘要

本发明公开了一种基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法。首先，从医学断层CT图像中提取骨骼外层轮廓，引入修补模板并根据断层层厚从修补模板中重采样轮廓线；其次，利用特征值法在修补模板中搜索出与待修补层最为匹配的模板层并建立两者对齐变换；然后，通过公共夹角法在模板层得到与待修补层断点同构的点并计算同构点间的拟合方程，反向代入拟合方程即获得待修补层插值点坐标；接着，根据给定的骨骼内外层厚生成内层轮廓；最后，利用VTK三维重建得到人造骨骼修补模型。该发明应用于人体额骨、顶骨等部位遭重创后造成头骨严重碎裂无法直接手术修复，需要植入个性化人造骨骼的实际手术操作中。

主权项

1.基于先验知识的损伤部位人造骨骼修补模型重建方法，其特征在于：以已有修补模板轮廓为先验知识作引导，自动获取用于修补人体骨骼损伤部位的人造骨骼修补模型，具体过程如下：/n(1)对从医学断层图像提取出的骨骼轮廓做预处理，并搜索所有损伤部位，即获得的轮廓为断裂状，定义这种出现损伤的轮廓线为不闭合的骨骼轮廓线，该步骤包括如下：/n步骤S01：依次读入医学断层图像，利用Canny方法获得医学断层图像的骨骼轮廓地图，结合边界跟踪算法得到每张医学断层图像若干条闭合或不闭合的骨骼轮廓线；/n步骤S02：记录第一次出现不闭合骨骼轮廓线所在层，并标记为A，同理将最后一次出现不闭合骨骼轮廓线所在层标记为Z；/n(2)建立修补模板与不闭合轮廓线的对应关系，该步骤包括如下：/n步骤S03：记录层A中断点P、Q的坐标；/n步骤S04：设定修补模板等高线间距，重采样得到一组闭合骨骼轮廓；/n步骤S05：在修补模板中找到与闭合轮廓线层A-1最匹配的修补模板层A’-1；/n(3)以修补模板为先验知识，获取断层处用于修补人体骨骼损伤部位的人造骨骼修补模型轮廓曲线，该步骤包括如下：/n步骤S06：根据步骤S05计算得到的最优匹配，获得与层A最匹配的最优匹配层A’，构建两者对齐变换方程，然后利用对齐变换方程，将层A、A’作对齐处理；/n步骤S07：利用公共夹角，在最优匹配层A’中求得与断点P同构的点P’坐标，同理求得另一个断点Q的同构的点Q’坐标，计算序列点P’到Q’的拟合方程X；/n步骤S08：利用步骤S07获得的拟合方程X计算层A中插值点坐标；/n步骤S09：根据给定骨骼厚度d，计算人造骨骼修补模型轮廓曲线的内层轮廓坐标点；/n步骤S10：将层A+1记为A；/n步骤S11：重复步骤S03到步骤S10，直至A和Z重合；/n(4)三维重建人造骨骼修补模型，该步骤包括如下：/n步骤S12：利用VTK三维重建得到人造骨骼修补模型。/n