[發明專利]一種韌帶長度量化方法

有效

• 申請號: 201811149558.0
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109523625B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 蔡宗遠;王中正;鄒第洋
• 申請（專利權）人: 上海濤影醫療科技有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/60
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

一種韌帶長度量化方法，包括步驟：獲取STL格式的三維骨骼表面模型；在三維骨骼表面模型上標記感興趣韌帶的起始點坐標和終止點坐標；利用穿過起始點和終止點連線的一個平面截取三維骨骼表面模型，獲得骨骼橫截面；計算骨骼橫截面中起始點和終止點之間的骨骼表面最短路徑；設定穿過起始點和終止點的平面旋轉角度為變化量、起始點和終止點之間的骨骼表面最短路徑為最佳化目標，使用最佳化手段自動調整旋轉角度，求取通過韌帶的起始點坐標和終止點的三維最短路徑，并考慮此路徑長度為韌帶長度量化值。通過該韌帶長度的量化值能實現運動狀態下關節韌帶生物力學特性的評估，以及在韌帶重建術中通過改變起始點和終止點，對韌帶長度量化值的影響給出一定的指導意見，指導手術規則。

技術領域

本發明涉及韌帶長度計算技術領域，具體涉及一種韌帶長度量化方法。

背景技術

韌帶是連接骨骼的軟組織，或附于骨的表面或與關節囊的外層融合，在骨肌生物力學系統中起到了重要作用，包括加強關節的穩固性，避免損傷。在骨科臨床中，影像學檢查是最為常見的檢查手段之一，其中X光與CT均無法對韌帶進行清晰的成像，MRI盡管可以對韌帶這類軟組織清晰成像，但是具有成像時間長、無法做到動態測量這樣的局限性。而實際應用中，需要獲得動態的在體韌帶長度信息，一方面可以應用于一般臨床檢查的功能評估中，結合CT與動態X光影像學數據，實現快速在體動態韌帶長度信息評估，另一方面可以應用于手術規劃。但是，目前還沒有發現計算韌帶長度的方法，因此，急需要提供韌帶長度的計算方法。

發明內容

為了將韌帶長度量化，本申請提供一種韌帶長度量化方法，包括步驟：

獲取STL格式的三維骨骼表面模型；

在所述三維骨骼表面模型上標記感興趣韌帶的起始點和終止點，將所述三維骨骼表面模型的所有三角網格的頂點坐標與所述起始點和終止點的空間坐標轉換至同一個全局坐標系上，結合所述全局坐標系中的起始點、終止點和頂點坐標建立韌帶局部坐標系，根據全局坐標系與韌帶局部坐標系之間的轉換關系將所有三角網格的頂點坐標轉換至所述韌帶局部坐標系中；

利用穿過所述起始點和終止點連線的一個平面截取所述三維骨骼表面模型，獲得一骨骼橫截面；

計算骨骼橫截面中起始點和終止點之間的骨骼表面最短路徑；

設定穿過起始點和終止點的平面旋轉角度為變化量、起始點和終止點之間的骨骼表面最短路徑為最優目標，使用最優算法自動調整旋轉角度，求取通過韌帶的起始點和終止點的三維最短路徑，所述三維最短路徑的長度為韌帶長度量化值。

一種實施例中，計算各個骨骼橫截面中起始點和終止點之間的骨骼表面最短路徑之前，還包括對各個所述骨骼橫截面的凹陷邊界進行補充，使補充后的骨骼橫截面邊界形成最小集合的封閉區域，且所述封閉區域呈凸包狀。

一種實施例中，計算各個骨骼橫截面中起始點和終止點之間的骨骼表面最短路徑，具體為：計算所述封閉區域的邊界上連接起始點和終止點之間的骨骼表面最短路徑。

依據上述實施例的韌帶長度量化方法，通過采用過感興趣韌帶的起始點和終止點的平面截取STL格式的三維骨骼表面模型得到橫截面，不同的截面截取三維骨骼表面模型得到的起始點和終止點之間的骨骼表面最短路徑不同，以該骨骼表面最短路徑為目標函數，通過最優化算法得到最短的骨骼表面最短路徑，該骨骼表面最短路徑即為韌帶長度的量化值，通過該韌帶長度的量化值能實現運動狀態下關節韌帶生物力學特性的評估，以及在韌帶重建術中通過改變起始點和終止點，對韌帶長度量化值的影響給出一定的指導意見，指導手術規則。

附圖說明

圖1為韌帶長度量化流程圖；

圖2為骨骼橫截面的最小凸包形成示意圖；

圖3為前叉韌帶示意圖；

圖4為利用平面截取三維骨骼表面模型示意圖；