[發(fā)明專利]一種三維髖臼指數(shù)的自動(dòng)計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410206419.2
• 申請(qǐng)日: 2014-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103976754A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉欣;盧虹冰;趙黎;梁正榮;史正星;孟杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B6/03
• 分類號(hào): A61B6/03;A61B5/055
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三維髖臼指數(shù)的自動(dòng)計(jì)算方法。

背景技術(shù)

髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良(Developmental?Dysplasia?of?the?Hip，DDH)是指由于髖臼發(fā)育缺陷造成髖臼對(duì)股骨頭的覆蓋不良，是兒童肢體畸形的常見(jiàn)病。主要表現(xiàn)為髖臼外上方和前方缺損，髖臼變淺，髖關(guān)節(jié)中心外移，還可伴有髖關(guān)節(jié)不同程度的半脫位，脫位或錯(cuò)位變化。DDH是當(dāng)今骨科領(lǐng)域的常見(jiàn)疾病，不同遺傳背景以及不同種族的發(fā)病率有所不同，總體上新生兒發(fā)病率為1.5～5‰，在美國(guó)新生兒DDH的平均發(fā)病率大致在1.5‰；在我國(guó)發(fā)病率為0.91‰～8.2‰，平均為3.5‰。DDH患者多為嬰幼兒和學(xué)齡兒童，該類疾病嚴(yán)重影響患者的肢體發(fā)育和功能以及患者的生活質(zhì)量。

雖然針對(duì)髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良存在多種診斷及治療方式，但由于缺陷類型及治療方式復(fù)雜且小兒病變特征具有個(gè)體性，僅靠傳統(tǒng)的二維(2D)圖像及二維指數(shù)，難以準(zhǔn)確反映患者病變部位的空間位置和解剖信息，因此手術(shù)優(yōu)良率不高(約為60～70％)，股骨頭再脫位、股骨頭骺壞死和髖關(guān)節(jié)僵直等并發(fā)癥的發(fā)生率較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1、一種三維髖臼指數(shù)的自動(dòng)計(jì)算方法，其特征在于，包括以下操作：

1)處理器根據(jù)髖關(guān)節(jié)的CT或MRI數(shù)據(jù)，基于PV-MAP方法提取骨信息，并生成相應(yīng)的三維圖像；

2)在三維空間中，對(duì)髂骨兩側(cè)內(nèi)壁的Y狀軟骨的中心點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，然后把連接兩個(gè)中心點(diǎn)的水平線Y-Y作為旋轉(zhuǎn)軸，穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸，建立一個(gè)與髖臼邊緣相交的剪切面；隨后在剪切面內(nèi)，將Y狀軟骨中心點(diǎn)與髖臼邊緣點(diǎn)構(gòu)成的直線A-B與Y-Y水平連線組成的角度θ，進(jìn)行斜率計(jì)算得到該剪切面的髖臼指數(shù)AI測(cè)量值，即得到二維髖臼指數(shù)；

3)在三維圖像空間內(nèi)，當(dāng)繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)形成的每個(gè)旋轉(zhuǎn)剪切面重復(fù)步驟2)的計(jì)算，可得到0°～180°旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的所有旋轉(zhuǎn)剪切面的AI測(cè)量值，即得到三維髖臼指數(shù)；

4)將在不同旋轉(zhuǎn)剪切面計(jì)算所得到的AI測(cè)量值映射到二維直角坐標(biāo)系中，得到環(huán)繞髖臼半球面邊緣的AI分布曲線，并將其輸出。

所述將AI測(cè)量值映射到二維直角坐標(biāo)系為：X軸從小到大依次描述旋轉(zhuǎn)角度；Y軸描述各個(gè)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算所得到的三維髖臼指數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明通過(guò)對(duì)患者髖關(guān)節(jié)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出一種新的三維髖臼指數(shù)，并建立了相應(yīng)的三維定量測(cè)量方法，以更準(zhǔn)確地反映DDH的病變位置及程度，輔助提高髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良的檢測(cè)。

本發(fā)明將二維AI指數(shù)測(cè)量擴(kuò)展到三維，允許獲取環(huán)繞整個(gè)髖臼半球面邊緣的所有AI指數(shù)，從而能夠更準(zhǔn)確地表現(xiàn)其發(fā)育狀態(tài)特征。

本發(fā)明建立的3D?AI指數(shù)的自動(dòng)計(jì)算方式，避免了傳統(tǒng)2D?AI指數(shù)測(cè)量過(guò)程中主觀性帶來(lái)的計(jì)算差異，能夠提供更具有客觀性的信息。

附圖說(shuō)明

圖1是Y狀軟骨示意圖；

圖2是三維AI指數(shù)計(jì)算流程圖；

圖3是基于PV-MAP算法的骨分割結(jié)果。(a)-(c)為原始CT圖像；(d)-(f)為骨分割結(jié)果；

圖4是三維AI指數(shù)的定量測(cè)量。(a)為Y-Y點(diǎn)確定；(b)為正交平面的AI測(cè)量值；(c)為3D?AI指數(shù)分布曲線(上部曲線表示左側(cè)指數(shù)分布，下部曲線表示右側(cè)指數(shù)分布)；

圖5是正常人與DDH患者三維AI指數(shù)分布示意圖(20°-150°)。(a)為正常組(N＝13)；(b)為異常組(N＝15)。

具體實(shí)施方式