[發(fā)明專利]人工骨快速成型方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410216147.4
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103971372A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李林升;謝家龍;林國湘;邱長軍;薛順
• 申請（專利權(quán)）人: 南華大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/60;A61F2/28
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種人工骨快速成型方法。

背景技術(shù)

隨著醫(yī)療科學(xué)、材料科學(xué)、先進(jìn)制造技術(shù)的快速發(fā)展，人們對骨折缺損的修復(fù)和置換要求日益提高，人工骨制造技術(shù)得到了充分的應(yīng)用。但人體骨骼種類繁多，外觀形狀復(fù)雜，且用于替代的人工骨外觀形狀大小必須與原骨一樣，傳統(tǒng)的制造技術(shù)已不能滿足要求。激光快速成型技術(shù)是近年來新興的一門技術(shù)，它是在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)物體的CAD模型、CT或MRI等數(shù)據(jù)，采用堆積成型的原理得到產(chǎn)品的外形。激光快速成型技術(shù)可以制造任意復(fù)雜形狀的產(chǎn)品。

近十年來，基于CT的激光快速成型技術(shù)得到了廣泛的研究。由于CT掃描層厚通常為0.5-1mm，遠(yuǎn)大于激光快速成型層厚。此時(shí)，若直接由圖像邊緣提取及跟蹤得到的輪廓數(shù)據(jù)生成STL模型，將導(dǎo)致成型得到的人工骨表面出現(xiàn)明顯的階梯狀及斷層現(xiàn)象，為提高人工骨表面的精確度及光滑度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種人工骨快速成型方法，以提高人工骨表面的精確度及光滑度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種人工骨快速成型方法，人工骨快速成型方法包括：步驟S1：獲取原骨的多個(gè)切片圖像；步驟S2：確定每個(gè)切片圖像的切片輪廓；步驟S3：在相鄰的兩個(gè)切片輪廓之間建立中間過渡輪廓；步驟S4：將切片圖像的切片輪廓和中間過渡輪廓轉(zhuǎn)化為加工設(shè)備可以接受的信息，并將轉(zhuǎn)化后的信息輸送至加工設(shè)備。

進(jìn)一步地，切片圖像的切片輪廓和中間過渡輪廓構(gòu)成人工骨的基礎(chǔ)外輪廓，將基礎(chǔ)外輪廓三角化以得到人工骨的STL實(shí)體模型。

進(jìn)一步地，步驟S2包括：子步驟S21：對每個(gè)切片圖像進(jìn)行邊緣檢測以確定切片圖像的原始輪廓；子步驟S22：對原始輪廓做跟蹤處理以獲取切片輪廓。

進(jìn)一步地，在子步驟S21中，采用canny邊緣檢測算法對切片圖像進(jìn)行邊緣檢測；和/或，在子步驟S22中，采用八鄰域跟蹤算法對原始輪廓進(jìn)行邊緣跟蹤。

進(jìn)一步地，步驟S3包括：子步驟S31：建立相鄰的兩個(gè)切片圖像的切片輪廓的匹配點(diǎn)對；子步驟S32：對相鄰的兩個(gè)切片圖像的切片輪廓基于匹配點(diǎn)對進(jìn)行插值以獲得離散的中間過渡輪廓。

進(jìn)一步地，在相鄰的兩個(gè)切片圖像的切片輪廓之間插值出多個(gè)離散的中間過渡輪廓。

進(jìn)一步地，插值為線性插值。

進(jìn)一步地，步驟S3還包括子步驟S33：對中間過渡輪廓和/或相鄰的兩個(gè)切片圖像的切片輪廓進(jìn)行擬合。

進(jìn)一步地，采用三次B樣條曲線對插值出的中間過渡輪廓和/或相鄰的兩個(gè)切片圖像的切片輪廓進(jìn)行擬合。

進(jìn)一步地，子步驟S31包括：分步驟S311：在相鄰的兩個(gè)切片圖像中的第一切片圖像的切片輪廓上取多個(gè)第一匹配點(diǎn)；分步驟S312：在相鄰的兩個(gè)切片圖像中的第二切片圖像的切片輪廓上取與多個(gè)第一匹配點(diǎn)一一對應(yīng)的多個(gè)第二匹配點(diǎn)以建立匹配點(diǎn)對。

進(jìn)一步地，分步驟S311包括：以相鄰的兩個(gè)切片圖像中的第一切片圖像的切片輪廓的形心作為第一參考點(diǎn)，多個(gè)第一匹配點(diǎn)在第一切片圖像的切片輪廓上的位置基于第一參考點(diǎn)設(shè)置；分步驟S312包括：以相鄰的兩個(gè)切片圖像中的第二切片圖像的切片輪廓的形心作為第二參考點(diǎn)，多個(gè)第二匹配點(diǎn)在第二切片圖像的切片輪廓上的位置基于第二參考點(diǎn)設(shè)置，其中，每個(gè)第一匹配點(diǎn)與第一參考點(diǎn)的連線和與該第一匹配點(diǎn)對應(yīng)的第二匹配點(diǎn)與第二參考點(diǎn)的連線平行。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，人工骨快速成型方法為：首先獲取原骨的多個(gè)切片圖像，然后確定每個(gè)切片圖像的切片輪廓，再后在相鄰的兩個(gè)切片圖像的輪廓之間建立中間過渡輪廓，最后將切片圖像的輪廓和中間過渡輪廓的信息轉(zhuǎn)化為加工設(shè)備可以接受的數(shù)據(jù)類型，并將轉(zhuǎn)化后的信息輸送至加工設(shè)備。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，在相鄰的兩個(gè)切片圖像的輪廓之間插值出中間過渡輪廓，緩解了人工骨表面出現(xiàn)明顯的階梯狀及斷層現(xiàn)象，提高了人工骨表面的精確度及光滑度。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施例的人工骨快速成型方法的流程圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例的最短對角線法三角網(wǎng)格劃分的示意圖；

圖3示出了本發(fā)明的實(shí)施例的邊緣檢測后的切片輪廓示的原始輪廓；

圖4示出了本發(fā)明的實(shí)施例的跟蹤后的輪廓示意圖；

圖5示出了本發(fā)明的實(shí)施例的起始輪廓及位于起始輪廓上匹配點(diǎn)；

圖6示出了本發(fā)明的實(shí)施例的目標(biāo)輪廓及位于目標(biāo)輪廓上匹配點(diǎn)；