多模态骨关节数字化3D打印方法技术

本发明专利技术公开了一种多模态骨关节数字化3D打印方法，涉及关节数字化3D打印领域。主要包括：获取患者的待建模关节的侧面X光图像并进行预处理获得外部边缘轮廓图像；向外部边缘轮廓图像中插入各水平直线段，并分别确定每一水平直线段对应的重要性系数；对患者的待建模关节进行螺旋CT扫描，根据每一水平直线段对应的重要性系数确定螺旋CT扫描过程中每一水平直线段的关节处对应的螺距，且水平直线段的重要性系数越大其对应的关节处的螺距越小，获得扫描后的各CT切片图像；对扫描后的各CT切片图像进行多层面重建并进行3D打印获得实物模型。本发明专利技术实施例中所获得的患者的关节实物模型能够有效呈现关节中的细节部分。够有效呈现关节中的细节部分。够有效呈现关节中的细节部分。

【技术实现步骤摘要】
多模态骨关节数字化3D打印方法


[0001]本申请涉及关节数字化3D打印领域，具体涉及一种多模态骨关节数字化3D打印方法。

技术介绍

[0002]在进行骨骼手术的过程中，可以通过对螺旋CT扫描图像进行三维重建获得三维模型，并通过3D打印获得三维模型对应的实物模型，从而通过所获得的实物模型全面且直观地展示患者的受损关节。
[0003]专利技术人在实现本专利技术实施例的过程中，发现
技术介绍
中至少存在以下缺陷：现有技术中对螺旋CT扫描图像进行三维重建获得三维模型的过程中，所获得的三维模型无法有效呈现关节的细节部位，从而使得根据三维模型打印获得的实物模型无法有效呈现关节中的细节部分。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种多模态骨关节数字化3D打印方法，根据患者关节每一水平位置的变化程度，分别确定每一水平位置的重要性系数，从而在螺旋CT扫描过程中分别采用与每一水平位置相适应的螺距，使重要性系数较大的关节水平位置所保留的细节更完整，使得三维重构后获得的三维模型中能够保留关节的更多细节，进而使得根据三维模型打印获得的实物模型有效呈现关节中的细节部分。
[0005]本专利技术实施例提出了一种多模态骨关节数字化3D打印方法，包括：获取患者的待建模关节的侧面X光图像并进行预处理获得外部边缘轮廓图像。
[0006]向外部边缘轮廓图像中插入各水平直线段，且任意两相邻水平直线段的间隔为预设间隔，将每一水平直线段与外部边缘轮廓图像中外部边缘轮廓相交的两点之间的距离，分别作为每一水平直线段的特征距离。
[0007]获得每一水平直线段的特征距离的变化程度，并根据每一水平直线段的特征距离的变化程度以及每一水平直线段的特征距离与最大的特征距离的差值，分别确定每一水平直线段对应的重要性系数。
[0008]根据每一水平直线段对应的重要性系数确定待建模关节在螺旋CT扫描过程中每一水平直线段的关节处的螺距，利用所得到的每一直线段的关节处的螺距对关节进行螺旋CT扫描获得扫描后的各CT切片图像，其中水平直线段的重要性系数越大其对应的关节处的螺距越小。
[0009]对扫描后的各CT切片图像进行多层面重建，并利用重建后获得的模型数据进行3D打印获得实物模型。
[0010]进一步的，多模态骨关节数字化3D打印方法中，获得每一水平直线段的特征距离的变化程度，包括：分别获取与水平直线段相邻的预设数量的各水平直线段的特征距离的平均值。
[0011]分别计算每一水平直线段与其相邻的任一水平直线段之间特征距离的差值与所述平均值相除，并将除法运算结果作为水平直线段的特征距离的变化程度。
[0012]进一步的，多模态骨关节数字化3D打印方法中，根据每一水平直线段的特征距离的变化程度以及每一水平直线段的特征距离与最大的特征距离的差值，分别确定每一水平直线段对应的重要性系数，包括：将水平直线段的特征距离的变化程度与直线段的特征距离与最大的特征距离的差值相除，获得水平直线段对应的重要性系数。
[0013]进一步的，多模态骨关节数字化3D打印方法中，预处理的过程包括：根据预设灰度阈值对侧面X光图像进行二值化。
[0014]对二值化后的侧面X光图像进行边缘检测获得外部边缘轮廓图像。
[0015]进一步的，多模态骨关节数字化3D打印方法中，根据预设灰度阈值对侧面X光图像进行二值化前，所述方法还包括：对侧面X光图像进行中值滤波去噪。
[0016]进一步的，多模态骨关节数字化3D打印方法中，对二值化后的侧面X光图像进行边缘检测的过程中采用的是Canny算子。
[0017]进一步的，多模态骨关节数字化3D打印方法中，根据每一水平直线段对应的重要性系数确定螺旋CT扫描过程中每一水平直线段的关节处对应的螺距，包括：将预设阈值分别除去每一水平直线段对应的重要性系数，将除法运算结果分别作为所确定的每一水平直线段对应的进床距离。
[0018]将每一水平直线段对应的进床距离除去CT扫描过程中X光线的厚度，分别获得每一水平直线段的关节处对应的螺距。
[0019]本专利技术实施例提供了一种多模态骨关节数字化3D打印方法，相比于现有技术，本专利技术实施例的有益效果在于：根据患者关节每一水平位置的变化程度，分别确定每一水平位置的重要性系数，从而在螺旋CT扫描过程中分别采用与每一水平位置相适应的螺距，使重要性系数较大的关节水平位置所保留的细节更完整，使得三维重构后获得的三维模型中能够保留关节的更多细节，进而使得根据三维模型打印获得的实物模型有效呈现关节中的细节部分。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种多模态骨关节数字化3D打印方法的流程示意图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
[0024]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0025]为解决三维模型无法有效呈现关节的细节部位，从而使得根据三维模型打印获得的实物模型无法有效呈现关节中的细节部分技术问题，本专利技术实施例提供了一种多模态骨关节数字化3D打印方法，如图1所示，包括：步骤S101、获取患者的待建模关节的侧面X光图像并进行预处理获得外部边缘轮廓图像。
[0026]步骤S102、向外部边缘轮廓图像中插入各水平直线段，且任意两相邻水平直线段的间隔为预设间隔，将每一水平直线段与外部边缘轮廓图像中外部边缘轮廓相交的两点之间的距离，分别作为每一水平直线段的特征距离。
[0027]步骤S103、获得每一水平直线段的特征距离的变化程度，并根据每一水平直线段的特征距离的变化程度以及每一水平直线段的特征距离与最大的特征距离的差值，分别确定每一水平直线段对应的重要性系数。
[0028]步骤S104、根据每一水平直线段对应的重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态骨关节数字化3D打印方法，其特征在于，包括：获取患者的待建模关节的侧面X光图像并进行预处理获得外部边缘轮廓图像；向外部边缘轮廓图像中插入各水平直线段，且任意两相邻水平直线段的间隔为预设间隔，将每一水平直线段与外部边缘轮廓图像中外部边缘轮廓相交的两点之间的距离，分别作为每一水平直线段的特征距离；获得每一水平直线段的特征距离的变化程度，并根据每一水平直线段的特征距离的变化程度以及每一水平直线段的特征距离与最大的特征距离的差值，分别确定每一水平直线段对应的重要性系数；根据每一水平直线段对应的重要性系数确定待建模关节在螺旋CT扫描过程中每一水平直线段的关节处的螺距，利用所得到的每一直线段的关节处的螺距对关节进行螺旋CT扫描获得扫描后的各CT切片图像，其中水平直线段的重要性系数越大其对应的关节处的螺距越小；对扫描后的各CT切片图像进行多层面重建，并利用重建后获得的模型数据进行3D打印获得实物模型。2.根据权利要求1所述的多模态骨关节数字化3D打印方法，其特征在于，获得每一水平直线段的特征距离的变化程度，包括：分别获取与水平直线段相邻的预设数量的各水平直线段的特征距离的平均值；分别计算每一水平直线段与其相邻的任一水平直线段之间特征距离的差值与所述平均值相除，并将除法运算结果作为水平直线段的特征距离的变化程度。3.根据权利要求1所述的多模态骨关...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦豪，黄文华，黄春明，
申请(专利权)人：高州市人民医院，
类型：发明
国别省市：