一种基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法，包括以下步骤：步骤S1、获取股骨全长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包括股骨全长的三维模型；步骤S3、对三维模型进行图像分割，提取股骨全长三维模型；步骤S4、在股骨全长三维模型上选择解剖标识点；步骤S5、基于股骨全长三维模型，通过三维空间点、线、平面三元素组合式测量模式，获取股骨形态学参数。本发明专利技术基于CT数据的三维重建图像，直观的、便捷的解剖标识点，根据股骨形态学参数的定义和简单的几何学原理，对解剖标识点进行处理，获取股骨形态学参数。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法
本专利技术涉及股骨测量
，尤其涉及一种基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法。
技术介绍
股骨近端骨折包括股骨颈骨折、股骨转子间骨折及股骨转子下骨折，发生率约占成人全身骨折的7.3％，而在老年骨折患者中比例可达23.8％。随着全球人口老龄化的进程，股骨近端骨折发生率随年龄增加而升高，据报道，全球每年新发老年股骨近端骨折约450万例。股骨近端骨折日益增高的治疗需求及患者对生活质量的高要求已成为骨科医师面临的一项挑战。股骨近端骨折精准的术前计划，术后复位情况的影像学评估，以及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。过去，股骨髓腔内形态学特征的测量技术手段可分为三类：①基于尸体标本的解剖学测量，由于获取尸体标本较为困难，难以开展大样本的分组研究；②基于X线片的二维测量，因下肢摆放体位、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；③基于CT图像后处理技术的二维测量，由于临床专科医生对疾病的认知需求和深度与影像科医生之间存在差异，目前多数临床医生仍仅能观察二维输出，并非都是最佳视角的基于螺旋CT扫描的多平面重组和三维重建图像，即使部分医院的PACS系统可输出动态三维容积重建图像，但也无法进行基于三维表面重建图像的三维测量。如此现状造成了关节内骨折临床研究影像学资料凌乱，难以进行不同医院之间、同一医院术前术后影像学参数标准化比较，导致相关研究结果可靠性及可重复性较低，研究结论应用价值较为局限。既往有学者对股骨近端解剖学参数进行了测量研究，例如专利CN102151141A的专利文件公开了一种股骨头颈空间角度的测量方法，但其仍是将三维重建图像进行二维输出后，在二维图像上进行的测量，未体现出三维测量的技术内涵。此外，在临床中，股骨近端内固定系统设计上存在诸多问题。国际上知名的内固定器械制造商研发生产的股骨近端内固定器械外形均为针对欧美人种设计，与国人股骨近端髓腔匹配度更是欠佳；而国内的内固定器械厂商多以模仿国外相同系列内固定的外形为主，缺乏基于国人骨骼形态学特征开发的具有自主知识产权的内固定产品系列。总体上，因受限于解剖学研究手段的局限性和形态学参数测量方式的技术瓶颈，国内外股骨近端内固定系统研发设计均缺乏大样本的骨骼解剖形态学数据支撑。综上所述，基于现有技术手段的股骨髓腔内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股骨近端形态学参数的三维测量方法。
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CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法，包括以下步骤：步骤S1、获取股骨全长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包括所述股骨全长的三维模型；步骤S3、对所述三维模型进行图像分割，提取股骨全长三维模型；步骤S4、在所述股骨全长三维模型上选择解剖标识点；步骤S5、基于所述股骨全长三维模型，通过三维空间点、线、平面三元素组合式测量模式，获取股骨形态学参数。优选地，所述股骨形态学参数包括：股骨颈长轴的距离、股骨头长度、股骨颈长度、偏心距、股骨近段髓腔长度和股骨远段髓腔长度。优选地，所述股骨形态学参数还包括：股骨前弓角、颈干角、前倾角和股骨近端外展角。优选地，所述解剖标识点包括股骨头最宽径最高点、股骨头最宽径最低点、股骨头最宽径最前缘点、股骨颈最小径最高点、股骨颈最小径最低点、股骨颈最小径最前缘点、近端弧度与内侧弧度交界点、近端弧度与外侧弧度交界点、远端弧度与内侧弧度交界点、远端弧度与外侧弧度交界点、股骨头-颈交界处最高点、股骨颈-体交界处最高点、髓腔最长径第一端点、髓腔最长径第二端点、股骨转子间嵴最后侧缘点、股骨内侧髁最后侧缘点、股骨外侧髁最后侧缘点、小转子最内侧缘点和大转子顶点。优选地，所述面包括：所述股骨头最宽径最高点、所述股骨头最宽径最低点和所述股骨头最宽径最前缘点形成的第一剖面；所述股骨颈最小径最高点、所述股骨颈最小径最低点和所述股骨颈最小径最前缘点形成的第二剖面；小转子最内侧缘点下方2cm处垂直于骨干的第三剖面；所述小转子最内侧缘点下方5cm处垂直于骨干的第四剖面；股骨干与股骨外侧髁交界处上方6cm处垂直于骨干的第五剖面；所述股骨干与股骨外侧髁交界处上方3cm处垂直于骨干的第六剖面；所述股骨转子间嵴最后侧缘点、所述股骨内侧髁最后侧缘点和所述股骨外侧髁最后侧缘点形成股骨冠状平面；过所述小转子最内侧缘点垂直于股骨干近段髓腔轴线的小转子平面；过股骨前弓转折点垂直于股骨干近段髓腔轴线的股骨前弓转折点水平剖面。优选地，所述解剖标识点还包括：股骨头中心点、股骨颈中心点、股骨头-颈交界处中点、股骨颈-体交界处中点、股骨颈中轴线-股骨头内侧缘交点、股骨颈中轴线-股骨外侧皮质交点、第一近段髓腔最长径中点、第二近段髓腔最长径中点、第一远段髓腔最长径中点、第二远段髓腔最长径中点、股骨头中心点投影点、小转子平面髓腔中点和股骨前弓转折处髓腔最长径中点。优选地，所述线包括：股骨颈中轴线，所述股骨头中心点和所述股骨颈中心点连接形成的直线；股骨干近段髓腔轴线，所述第一近段髓腔最长径中点和所述第二近段髓腔最长径中点连接形成的直线；股骨干远段髓腔轴线，所述第一远段髓腔最长径中点和所述第二远段髓腔最长径中点连接形成的直线。优选地，所述股骨头中心点，为所述股骨头最宽径最高点至所述股骨头最宽径最低点形成的线段的中垂面、所述股骨头最宽径最低点至所述股骨头最宽径最前缘点形成的线段的中垂面和所述第一剖面的交点；所述股骨颈中心点，在所述第二剖面上，所述近端弧度与内侧弧度交界点至所述近端弧度与外侧弧度交界点距离的中点为上底边中点，所述远端弧度与内侧弧度交界点至远端弧度与外侧弧度交界点距离的中点为下底边中点，所述上底边中点至下底边中点距离的中点为所述股骨颈中心点；所述股骨头-颈交界处中点，为所述股骨头-颈交界处最高点在所述股骨颈中轴线的投影点；所述股骨颈-体交界处中点，为所述股骨颈-体交界处最高点在所述股骨颈中轴线的投影点；所述股骨颈中轴线-股骨头内侧缘交点，为股骨颈中轴线与股骨头内侧缘的交点；所述股骨颈中轴线-股骨外侧皮质交点，为股骨颈中轴线与股骨外侧皮质的交点；所述第一近段髓腔最长径中点，所述第三剖面上髓腔切迹的最长径的中点；所述第二近段髓腔最长径中点，所述第四剖面上髓腔切迹的最长径的中点；所述第一远段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1、获取股骨全长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包括所述股骨全长的三维模型；/n步骤S3、对所述三维模型进行图像分割，提取股骨全长三维模型；/n步骤S4、在所述股骨全长三维模型上选择解剖标识点；/n步骤S5、基于所述股骨全长三维模型，通过三维空间点、线、平面三元素组合式测量模式，获取股骨形态学参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、获取股骨全长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包括所述股骨全长的三维模型；
步骤S3、对所述三维模型进行图像分割，提取股骨全长三维模型；
步骤S4、在所述股骨全长三维模型上选择解剖标识点；
步骤S5、基于所述股骨全长三维模型，通过三维空间点、线、平面三元素组合式测量模式，获取股骨形态学参数。


2.根据权利要求1所述的基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法，其特征在于，所述股骨形态学参数包括：股骨颈长轴的距离、股骨头长度、股骨颈长度、偏心距、股骨近段髓腔长度和股骨远段髓腔长度。


3.根据权利要求2所述的基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法，其特征在于，所述股骨形态学参数还包括：股骨前弓角、颈干角、前倾角和股骨近端外展角。


4.根据权利要求1所述的基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法，其特征在于，所述解剖标识点包括股骨头最宽径最高点、股骨头最宽径最低点、股骨头最宽径最前缘点、股骨颈最小径最高点、股骨颈最小径最低点、股骨颈最小径最前缘点、近端弧度与内侧弧度交界点、近端弧度与外侧弧度交界点、远端弧度与内侧弧度交界点、远端弧度与外侧弧度交界点0、股骨头-颈交界处最高点1、股骨颈-体交界处最高点2、髓腔最长径第一端点3、髓腔最长径第二端点4、股骨转子间嵴最后侧缘点5、股骨内侧髁最后侧缘点6、股骨外侧髁最后侧缘点7、小转子最内侧缘点8和大转子顶点9。


5.根据权利要求4所述的基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法，其特征在于，所述面包括：
所述股骨头最宽径最高点、所述股骨头最宽径最低点和所述股骨头最宽径最前缘点形成的第一剖面；
所述股骨颈最小径最高点、所述股骨颈最小径最低点和所述股骨颈最小径最前缘点形成的第二剖面；
小转子最内侧缘点下方2cm处垂直于骨干的第三剖面；
所述小转子最内侧缘点下方5cm处垂直于骨干的第四剖面；
股骨干与股骨外侧髁交界处上方6cm处垂直于骨干的第五剖面；
所述股骨干与股骨外侧髁交界处上方3cm处垂直于骨干的第六剖面；
所述股骨转子间嵴最后侧缘点5、所述股骨内侧髁最后侧缘点6和所述股骨外侧髁最后侧缘点7形成股骨冠状平面；
过所述小转子最内侧缘点8垂直于股骨干近段髓腔轴线的小转子平面；
过股骨前弓转折点垂直于股骨干近段髓腔轴线的股骨前弓转折点水平剖面。


6.根据权利要求5所述的基于CT三维重建图像的股骨髓腔内形态学参数三维测量方法，其特征在于，所述解剖标识还包括：股骨头中心点、股骨颈中心点、股骨头-颈交界处中点、股骨颈-体交界处中点、股骨颈中轴线-股骨头内侧缘交点、股骨颈中轴线-股骨外侧皮质交点、第一近段髓腔最长径中点、第二近段髓腔最长径中点、第一远段髓腔最长径中点、第二远段髓腔最长径中点0、股骨头中心点投影点1、小转子平面髓腔中点2和股骨前弓转折处髓腔最长径中点3。


7.根据权利要求6所...

【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