[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于參數(shù)化模板的受損骨骼模型復(fù)原方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610179053.3
• 申請(qǐng)日: 2016-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105653887A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何坤金;張榮麗;嚴(yán)雪君;鄒澤宇;陳正鳴;王淋;陳小中
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F19/00
• 分類(lèi)號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 常州市科誼專(zhuān)利代理事務(wù)所 32225
• 代理人: 袁興隆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)字骨骼模型重建技術(shù)，具體涉及一種基于參數(shù)化模板的受損骨骼模型復(fù)原方法，本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和骨科數(shù)字化技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助骨科手術(shù)成為發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域。利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行受損骨骼復(fù)原及其后期的個(gè)性化接骨板設(shè)計(jì)等研究在國(guó)內(nèi)外收到廣泛重視。骨骼的骨折和受損是骨科外科手術(shù)中最常見(jiàn)病例，其帶有自由曲面的骨骼形狀多樣且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，骨骼復(fù)原是數(shù)字化骨科技術(shù)研究的重要問(wèn)題之一。常見(jiàn)的重建方法是：首先對(duì)獲取的CT/MRI數(shù)據(jù)塊進(jìn)行三維重建；然后對(duì)各數(shù)據(jù)塊進(jìn)行幾何或人工方式拼接；最后對(duì)配準(zhǔn)拼接后的模型生成骨骼模型。其缺點(diǎn)主要包括：它是幾何操作，計(jì)算量大且缺乏語(yǔ)義信息；同時(shí)對(duì)具有缺失的受損骨骼數(shù)據(jù)難以復(fù)原，且難以對(duì)受損的變形數(shù)據(jù)塊進(jìn)行精確配準(zhǔn)拼接。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于參數(shù)化模板的受損骨骼模型復(fù)原方法，基于參數(shù)化模板直觀快捷地復(fù)原出骨骼模型的形狀。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種基于參數(shù)化模板的受損骨骼模型復(fù)原方法，包括如下步驟：

步驟一：構(gòu)建具有層次結(jié)構(gòu)的參數(shù)化骨骼模板，參數(shù)包括：模型參數(shù)、特征參數(shù)、局部細(xì)節(jié)參數(shù)。

步驟1a：建立模型參數(shù)，模型參數(shù)是多個(gè)特征間的參數(shù)，用于描述骨骼模型的整體形狀；

步驟1b：建立特征參數(shù)，特征參數(shù)是一特征內(nèi)的參數(shù)，用于描述特征的形狀；

步驟1c：建立局部細(xì)節(jié)參數(shù)，局部細(xì)節(jié)參數(shù)是用于描述特征的細(xì)節(jié)形狀。

步驟二：提取受損骨骼塊的測(cè)量參數(shù)和相應(yīng)幾何信息。

步驟2a：獲取測(cè)量參數(shù)是對(duì)受損骨骼進(jìn)行測(cè)量的語(yǔ)義參數(shù)和對(duì)應(yīng)幾何信息；

步驟2b：根據(jù)步驟2a中測(cè)量參數(shù)包括受損骨骼的模型參數(shù)以及受損骨骼塊的特征參數(shù)、局部細(xì)節(jié)參數(shù)。

步驟三：建立步驟一的參數(shù)間的約束關(guān)系，將步驟二的測(cè)量參數(shù)輸入到對(duì)應(yīng)的參數(shù)化骨骼模板后，生成骨骼復(fù)原模型。

步驟3a：步驟一的參數(shù)間的約束關(guān)系包括：模型參數(shù)與模型參數(shù)間的約束關(guān)系，模型參數(shù)與特征參數(shù)間的約束關(guān)系，以及特征間的參數(shù)約束關(guān)系；

步驟3b：局部細(xì)節(jié)參數(shù)具有相對(duì)獨(dú)立性，對(duì)其他參數(shù)沒(méi)有約束關(guān)系，僅用于描述自身局部細(xì)節(jié)。

前述步驟1a中，所述模型參數(shù)是建立在骨骼特征模型的分塊基礎(chǔ)上，即一個(gè)模型由多個(gè)特征組成；模型參數(shù)定義在兩個(gè)特征或兩個(gè)特征以上的語(yǔ)義參數(shù)。

前述步驟2a中，所述語(yǔ)義參數(shù)和對(duì)應(yīng)幾何信息是指：測(cè)量受損骨骼中具有醫(yī)學(xué)意義的參數(shù)及其該參數(shù)在受損骨骼中的所在塊、幾何位置等信息。

前述步驟3a中，所述參數(shù)間的約束關(guān)系是指各層參數(shù)間的相互關(guān)系，模型參數(shù)位于高層并對(duì)其特征參數(shù)產(chǎn)生影響；特征參數(shù)位于中間層，同時(shí)影響模型參數(shù)；局部細(xì)節(jié)參數(shù)位于底層，對(duì)特征參數(shù)與模型參數(shù)沒(méi)有影響。

本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明的一種基于參數(shù)化模板的受損骨骼模型復(fù)原方法，系統(tǒng)運(yùn)行效率高，通過(guò)測(cè)量受損骨骼塊的部分參數(shù)，直觀快捷地復(fù)原出骨骼模型的形狀。本發(fā)明應(yīng)用于醫(yī)學(xué)骨科手術(shù)與醫(yī)藥器材制造領(lǐng)域，能夠通過(guò)參數(shù)直觀、準(zhǔn)確地復(fù)原骨骼曲面形態(tài)，對(duì)骨骼受損患者進(jìn)行術(shù)前手術(shù)具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中一種基于參數(shù)化模板的受損骨骼模型復(fù)原方法流程圖；

圖2是本發(fā)明中骨骼模板模型參數(shù)化識(shí)別示意圖；

圖3是本發(fā)明中骨骼模板特征參數(shù)化第一個(gè)識(shí)別示意圖；

圖4是本發(fā)明中骨骼模板特征參數(shù)化第二個(gè)識(shí)別示意圖；

圖5是本發(fā)明中骨骼模板特征參數(shù)化第三個(gè)識(shí)別示意圖；

圖6是本發(fā)明中骨骼模板局部細(xì)節(jié)參數(shù)化識(shí)別示意圖；

圖7是本發(fā)明中提取受損骨骼塊的測(cè)量參數(shù)示意圖；

圖8是本發(fā)明中提取受損骨骼塊的相應(yīng)幾何信息示意圖；

圖9是本發(fā)明中受損骨骼復(fù)原模型示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。

參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明一種基于參數(shù)化模板的受損骨骼模型復(fù)原方法，包括如下步驟：

步驟一：構(gòu)建具有層次結(jié)構(gòu)的參數(shù)化骨骼模板，參數(shù)包括：模型參數(shù)、特征參數(shù)、局部細(xì)節(jié)參數(shù)。

步驟二：提取受損骨骼塊的測(cè)量參數(shù)和相應(yīng)幾何信息。