一种基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，包括以下步骤：步骤S1、获取踝关节的薄层电子计算机断层扫描数据；步骤S2、采用表面遮盖重建法根据薄层电子计算机断层扫描数据重建踝关节的三维模型；步骤S3、对三维图像进行图像分割，将踝关节分割成三部分，分别为胫骨、腓骨、距骨及其以远的骨骼结构；步骤S4、在分割后的三维图像上选择解剖标识点；步骤S5、基于三维图像，通过三维空间点、线、平面、曲面四元素组合式测量模式，获取踝关节形态学参数。其优点在于，解剖标识点选取精准，一致性好，不同观察者可在三维图像直视下进行统一的解剖标识点选取；对骨骼进行分割，充分暴露踝关节骨性结构相关区域；解剖标识点选取快速精准，使得本测量方法高效、便捷、可靠以及进行重复性测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法
本专利技术涉及踝关节测量
，尤其涉及一种基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法。
技术介绍
踝关节骨折精准的术前计划、解剖复位的影像学评估、解剖型内固定器械的设计等，均依赖于大量准确、详实的形态学量化指标。现有的踝关节骨性结构相关参数测量方法大致包括：1)基于尸体标本的解剖学测量；2)基于X线片的二维测量；3)基于电子计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)图像及其后处理技术的二维测量。但上述三种测量方法均具有一定的缺陷。首先，基于尸体标本的解剖学测量模式，因尸体样本获取较为困难，难以进行大样本的测量。其次，基于X线片的测量模式，因不同患者的足部体位、球管投射角度差异、骨性结构重叠、人工测量误差等因素，导致X线片测量存在较大的局限性。第三，基于多平面重组CT图像的二维测量模式，存在以下缺陷：(1)行CT扫描时的肢体位置摆放存在差异，且CT多平面重组图像的层面选取受主观因素影响较大，较难在不同样本上选择完全一致的层面；(2)即使是相邻层面CT多平面重组图像的骨性解剖结构亦存在一定差异；(3)二维CT图像上相关解剖标识点不明显，参考点的选择较难统一；(4)无法选择处于不同二维层面的解剖标识点进行三维空间的测量。最后，基于二维输出的CT三维重建图像的测量模式，由于无法由医生自主选择图像的最佳视角，无法同时选择处于不同视角的解剖标识点，且同样无法在二维输出的图像上实现三维空间的测量。综上所述，基于现有技术手段的踝关节骨骼形态学参数的测量方法难以自由选择观察角度、精准选择解剖标识点、测量结果的可靠性和可重复性较低，致测量结果参考价值有限。因此，亟需一种能解决上述诸多不足的高精度、高可靠性和高可重复性的踝关节骨骼形态学参数测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，包括以下步骤：步骤S1、获取踝关节的薄层电子计算机断层扫描数据；步骤S2、采用表面遮盖重建法根据所述薄层电子计算机断层扫描数据重建所述踝关节的三维模型；步骤S3、对所述三维模型进行分割，将所述踝关节分割成三部分，分别为胫骨、腓骨、距骨及其以远的骨骼结构；步骤S4、在分割后的所述三维模型上选择解剖标识点；步骤S5、基于所述三维模型，通过三维空间点、线、平面、曲面四元素组合式测量模式，获取踝关节骨骼形态学参数。优选地，所述踝关节骨骼形态学参数包括：腓骨切迹高度、腓骨切迹最远端宽度、胫骨前结节-后结节最外侧缘距离、胫骨切迹最远端宽度、内踝前丘尖-外踝尖距离、内踝前丘尖-胫骨远端关节面平面距离、外踝尖-胫骨远端关节面平面距离、胫骨前结节-胫骨远端关节面平面距离、胫骨后结节-胫骨远端关节面平面距离、第一下胫腓联合前缘距离、第一下胫腓联合后缘距离、第二下胫腓联合前缘距离、第二下胫腓联合后缘距离、胫骨前结节平面腓骨切迹深度、胫骨后结节平面腓骨切迹深度。优选地，所述踝关节骨骼形态学参数还包括：内踝前丘尖-外踝尖与胫骨远端关节面平面之间的夹角、内踝关节面与胫骨远端关节面平面之间的夹角、内踝关节面与双踝轴之间的夹角。优选地，所述踝关节骨骼形态学参数还包括：胫骨远端关节面面积。优选地，所述解剖标识点包括：腓骨切迹近端顶点、腓骨切迹远端前缘边界点、腓骨切迹远端后缘边界点、后踝-内踝转折点、内踝-胫骨前缘转折点、腓骨切迹最远端外侧点、第一内踝-胫骨远端关节面转折点、胫骨远端前结节最外侧缘点、胫骨远端后结节最外侧缘点、胫骨切迹远端前缘边界点、胫骨切迹远端后缘边界点、内踝前丘尖、外踝尖、胫骨穹窿外侧缘顶点、第二内踝-胫骨远端关节面转折点、内踝丘间沟顶点、内踝关节面最前侧点、内踝关节面最后侧点、内踝最边界点、外踝最边界点；其中，所述后踝-内踝转折点、所述内踝-胫骨前缘转折点与所述胫骨穹窿外侧缘顶点形成胫骨远端关节面平面；优选地，所述腓骨切迹远端前缘边界点与所述腓骨切迹远端后缘边界点之间的距离为腓骨切迹最远端宽度；所述胫骨远端前结节最外侧缘点与所述胫骨远端后结节最外侧缘点之间的距离为胫骨前结节-后结节最外侧缘距离；所述胫骨切迹远端前缘边界点与所述胫骨切迹远端后缘边界点之间的距离为胫骨切迹最远端宽度；所述内踝前丘尖与所述外踝尖之间的距离为内踝前丘尖-外踝尖距离。优选地，所述腓骨切迹近端顶点至所述腓骨切迹最远端外侧点与第一内踝-胫骨远端关节面转折点形成的线段的垂直线段的距离为腓骨切迹高度；所述内踝前丘尖至所述胫骨远端关节面平面的垂直线段的距离为内踝前丘尖-胫骨远端关节面平面距离；所述外踝尖至所述胫骨远端关节面平面的垂直线段的距离为外踝尖-胫骨远端关节面平面距离；所述胫骨远端前结节最外侧缘点至所述胫骨远端关节面平面的垂直线段的距离为胫骨前结节-胫骨远端关节面平面距离；所述胫骨远端后结节最外侧缘点至所述胫骨远端关节面平面的垂直线段的距离为胫骨后结节-胫骨远端关节面平面距离。优选地，所述内踝前丘尖与所述外踝尖形成的直线与所述直线在所述胫骨远端关节面平面上形成的投影直线的夹角为内踝前丘尖-外踝尖与胫骨远端关节面平面之间的夹角；所述内踝前丘尖与所述第二内踝胫骨远端关节面转折点形成的直线与所述胫骨远端关节面平面之间的夹角为内踝关节面与胫骨远端关节面平面之间的夹角；所述内踝关节面最前侧点和所述内踝关节面最后侧点形成的直线与所述内踝最边界点和所述外踝最边界点形成的直线之间的夹角为内踝关节面与双踝轴之间的夹角。优选地，所述解剖标识点还包括：腓骨切迹后缘边界点，所述腓骨切迹后缘边界点为经过所述胫骨远端前结节最外侧缘点且平行于所述胫骨远端关节面平面上的第一腓骨切迹的后缘最外侧边界点；腓骨切迹前缘边界点，所述腓骨切迹前缘边界点为经过所述胫骨远端后结节最外侧缘点且平行于所述胫骨远端关节面平面上的第二腓骨切迹的前缘最外侧边界点；第一腓骨切面前缘点，所述第一腓骨切面前缘点为经过所述胫骨远端前结节最外侧缘点且平行于所述胫骨远端关节面平面的第一腓骨切面上距离所述胫骨远端前结节最外侧缘点最近的点；第一腓骨切面后缘点，所述第一腓骨切面后缘点为经过所述胫骨远端前结节最外侧缘点且平行于所述胫骨远端关节面平面的第一腓骨切面上距离所述腓骨切迹后缘边界点最近的点；第二腓骨切面前缘点，所述第二腓骨切面前缘点为经过所述胫骨远端后结节最外侧缘点且平行于所述胫骨远端关节面平面的第二腓骨切面上距离所述腓骨切迹前缘边界点最近的点；第二腓骨切面后缘点，所述第二腓骨切面后缘点为经过所述胫骨远端后结节最外侧缘点且平行于所述胫骨远端关节面平面的第二腓骨切面上距离所述胫骨远端后结节最外侧缘点最近的点；第一腓骨切迹点，所述第一腓骨切迹点为第一腓骨切迹上距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1、获取踝关节的薄层电子计算机断层扫描数据；/n步骤S2、采用表面遮盖重建法根据所述薄层电子计算机断层扫描数据重建所述踝关节的三维模型；/n步骤S3、对所述三维模型进行分割，将所述踝关节分割成三部分，分别为胫骨、腓骨、距骨及其以远的骨骼结构；/n步骤S4、在分割后的所述三维模型上选择解剖标识点；/n步骤S5、基于所述三维图像，通过三维空间点、线、平面、曲面四元素组合式测量模式，获取踝关节骨骼形态学参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、获取踝关节的薄层电子计算机断层扫描数据；
步骤S2、采用表面遮盖重建法根据所述薄层电子计算机断层扫描数据重建所述踝关节的三维模型；
步骤S3、对所述三维模型进行分割，将所述踝关节分割成三部分，分别为胫骨、腓骨、距骨及其以远的骨骼结构；
步骤S4、在分割后的所述三维模型上选择解剖标识点；
步骤S5、基于所述三维图像，通过三维空间点、线、平面、曲面四元素组合式测量模式，获取踝关节骨骼形态学参数。


2.根据权利要求1所述的基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，其特征在于，所述踝关节骨骼形态学参数包括：
腓骨切迹高度、腓骨切迹最远端宽度、胫骨前结节-后结节最外侧缘距离、胫骨切迹最远端宽度、内踝前丘尖-外踝尖距离、内踝前丘尖-胫骨远端关节面平面距离、外踝尖-胫骨远端关节面平面距离、胫骨前结节-胫骨远端关节面平面距离、胫骨后结节-胫骨远端关节面平面距离、第一下胫腓联合前缘距离、第一下胫腓联合后缘距离、第二下胫腓联合前缘距离、第二下胫腓联合后缘距离、胫骨前结节平面腓骨切迹深度、胫骨后结节平面腓骨切迹深度。


3.根据权利要求2所述的基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，其特征在于，所述踝关节骨骼形态学参数还包括：
内踝前丘尖-外踝尖与胫骨远端关节面平面之间的夹角、内踝关节面与胫骨远端关节面平面之间的夹角、内踝关节面与双踝轴之间的夹角。


4.根据权利要求2所述的基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，其特征在于，所述踝关节骨骼形态学参数还包括：胫骨远端关节面面积。


5.根据权利要求1所述的基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，其特征在于，所述解剖标识点包括：
腓骨切迹近端顶点、腓骨切迹远端前缘边界点、腓骨切迹远端后缘边界点、后踝-内踝转折点、内踝-胫骨前缘转折点、腓骨切迹最远端外侧点、第一内踝-胫骨远端关节面转折点、胫骨远端前结节最外侧缘点、胫骨远端后结节最外侧缘点、胫骨切迹远端前缘边界点、胫骨切迹远端后缘边界点、内踝前丘尖、外踝尖、胫骨穹窿外侧缘顶点、第二内踝-胫骨远端关节面转折点、内踝丘间沟顶点、内踝关节面最前侧点、内踝关节面最后侧点、内踝最边界点、外踝最边界点；
其中，所述后踝-内踝转折点、所述内踝-胫骨前缘转折点与所述胫骨穹窿外侧缘顶点形成胫骨远端关节面平面。


6.根据权利要求5所述的基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，其特征在于，
所述腓骨切迹远端前缘边界点与所述腓骨切迹远端后缘边界点之间的距离为腓骨切迹最远端宽度；
所述胫骨远端前结节最外侧缘点与所述胫骨远端后结节最外侧缘点之间的距离为胫骨前结节-后结节最外侧缘距离；
所述胫骨切迹远端前缘边界点与所述胫骨切迹远端后缘边界点之间的距离为胫骨切迹最远端宽度；
所述内踝前丘尖与所述外踝尖之间的距离为内踝前丘尖-外踝尖距离。


7.根据权利要求5所述的基于三维成像技术的踝关节骨骼形态学参数测量方法，其特征在于，
所述腓骨切迹近端顶点至所述腓骨切迹最远端外侧点与第一内踝-胫骨远端关节面转折点形成的线段的垂直线段的距离为腓骨切迹高度；
所述内踝前丘尖至所述胫骨远端关节面平面的垂直线段的距离为内踝前丘尖-胫骨远端关节面平面距离；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雁西，张坤，强敏菲，
申请(专利权)人：仰峰上海科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31