【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医学影像处理，尤其涉及一种半规管正中矢状面的建立方法、空间姿态分析方法及系统。
技术介绍
1、半规管(semicircular canals)是维持姿势和平衡有关的内耳感受装置，内耳的组成部分。由上、后和外三个相互垂直的环状管，即上半规管、后半规管和外侧半规管组成，连结内耳与前庭。良性阵发性位置性眩晕(benign paroxysmal positional vertigo，bbpv)是一种临床上常见的周围性前庭疾病，是最常见的源于内耳的眩晕病，常累及后半规管、外半规管和上半规管。临床中通过头位改变判断耳石位置，并使移位的耳石重新回到椭圆囊中，即可治愈。通过建立空间立体坐标系确定内耳空间方向，测算半规管与空间坐标系中各坐标平面的夹角可以便于设计个体化诊疗手法。半规管空间姿态，也就是半规管的形态和在空间中的方向，对于前庭功能检查和bppv的诊疗，都非常重要。
2、目前学术研究中完整的半规管空间姿态研究很少，多数研究仅测量单侧半规管平面之间的夹角，其中部分还会测量双侧半规管之间的夹角或者半规管和矢状面之间的夹角；由于受到数据质量、测量方法等因素影响，文献报道数据相互不一致甚至自身矛盾，包括常被用来参造的不同半规管空间方向数学模型之间也存在不一致的情况。
3、现有研究通过和头颅空间坐标系研究数据进行校准的方式间接确定半规管平面在头颅空间坐标系中的方向，校准方法不准确。bradshaw2010使用的校准技术是ifediba2007在研究膜半规管空间方向的时候所使用，将骨半规管空间方向和santina
4、根据专利技术人对现有文献的研究发现，构建正中矢状面(median sagittal plane，msp)是造成误差较大的关键内容，目前大多采用特征点构建法；公告号为cn110969698a的中国专利技术专利公开了一种颞骨空间坐标系的构建方法，其中通过获取左侧外半规管骨管结构对应的对称特征点和右侧外半规管骨管结构对应的对称特征点连线的中点；根据中点，确定双侧外半规管骨管结构的坐标原点；将过坐标原点，且与左侧外半规管骨管结构对应的对称特征点和右侧外半规管骨管结构对应的对称特征点连线垂直的面作为所述正中矢状面。但是靠肉眼选取解剖标记点的精度和重复性均较低；其次，世界上没有完全对称的头颅，基于中线结构的点构建的msp具有一定片面性，可能给诊断和手术设计带来干扰。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的一是提供一种半规管正中矢状面的建立方法。
2、本专利技术的目的一是通过如下技术方案实现的，一种半规管正中矢状面的建立方法，包括如下步骤：
3、a、模型镜像；扫描原始三维头颅得到左右三半规管的本体模型，对左右三半规管的本体模型水平镜像得到左右三半规管的镜像模型；
4、b、通过三维重叠算法将本体模型与镜像模型关联；将本体模型、镜像模型通过三维重叠算法变换三维空间坐标，使本体模型、镜像模型间达到最小平均空间距离，得到三维重叠算法处理后的所述本体模型、镜像模型为完全对称的关联模型；
5、c、计算正中矢状面；计算三维重叠算法处理后的所述本体模型、镜像模型的唯一对称平面，即得所述正中矢状面。
6、优选地，步骤b具体包括如下步骤：
7、a1、取左右三半规管的本体模型平面单位法向量为数组a；
8、b1、建立左右三半规管的镜像模型数组b；
9、c1、采用最小二乘原理校准，使双侧半规管平面单位法向量和参照半规管平面单位法向量对应点的距离最小，得到三维重叠算法处理后的所述本体模型、镜像模型为完全对称的关联模型。
10、优选地，设置右手笛卡尔坐标系，以平视头颅为参照，y轴正向向左，x轴正向向前，z轴正向向上，外半规管平面法向量方向向下，后半规管平面法向量方向向外，上半规管平面法向量方向向内。
11、优选地，步骤c具体包括如下步骤：取三维重叠算法处理后的所述本体模型、镜像模型的左右对应点连线中点拟合平面为正中矢状面，所述正中矢状面将身体分为互相镜像关系的两个部分。
12、本专利技术的目的二是提供一种半规管空间姿态分析方法。本专利技术的目的二是通过如下技术方案实现的，一种半规管空间姿态分析方法，包括如下步骤：a2、构建参考空间坐标系；基于半规管左右对称性，先确立正中矢状面，然后取左右总管顶端连线的中点和眼球底部最低点构建横断面，所述横断面垂直于正中矢状面据此构建出参考空间坐标系；b2、构建半规管空间姿势数学模型；获取各半规管平面方程，计算所述外半规管、后半规管、上半规管的平面法向量在所述参考空间坐标系中的单位向量。
13、优选地，步骤a2中确立正中矢状面的具体实现方法为取左右三半规管平面单位法向量为数组a；建立矢状面镜像数组b；采用最小二乘原理校准，使双侧半规管平面单位法向量和参照半规管平面单位法向量对应点的距离最小，得到三维重叠算法处理后的所述本体模型、镜像模型为完全对称的关联模型，基于本体模型、镜像模型的完全对称性找到正中矢状面。
14、优选地，步骤b2中所述人体半规管空间姿势数学模型包括外半规管、后半规管、上半规管各平面的平均单位法向量；
15、所述平均单位法向量通过以下步骤获得：获取至少100例分割后的双侧内耳模型，分别计算所述双侧内耳模型中每个半规管平面与所述空间坐标系中各坐标轴的方向角，根据方向角余弦建立其单位法向量；计算所述单位法向量的矢量和的单位向量，该单位向量即为平均单位法向量。
16、本专利技术的目的三是提供一种半规管空间姿态分析系统。本专利技术的目的三是通过如下技术方案实现的，一种半规管空间姿态分析系统，分割模块，用于对颞骨影像中的外半规管、后半规管、上半规管、总管、前庭、耳蜗和眼球结构进行模型分割；
17、参考空间坐标系构建模块，基于半规管左右对称性，先确立正中矢状面，取左右总管顶端连线的中点和眼球底部最低点构建横断面，根据横断面垂直于正中矢状面构建参考空间坐标系；
18、模型构建模块，用于计算外半规管、后半规管、上半规管的平面法向量在空间坐标系中的单位向量，构建半规管空间姿态数学模型。
19、优选地，所述空间坐标系通过取左右三半规管平面单位法向量为数组a；建立矢状面镜像数组b；通过使双侧半规管平面单位法向量和参照半规管平面单位法向量对应点的距离最小，得到三维重叠算法处理后的所述本体模型、镜像模型为完全对称的关联模型，得到正中矢状面，取左右总管顶端连线的中点和眼球底部最低点构建横断面，所述横断面垂直于冠状面，据此构建出参考空间坐标系。
20、优选地，所述半规管空间姿态分析系统还包括方案制定模块，用于计算人体半规管空间姿势数学模型，分析bbpv患者颞骨影像数据，制定患者的个体化bbpv诊疗方案。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
22、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半规管正中矢状面的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的半规管正中矢状面的建立方法，其特征在于，步骤b具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的半规管正中矢状面的建立方法，其特征在于，设置右手笛卡尔坐标系，以平视头颅为参照，Y轴正向向左，X轴正向向前，Z轴正向向上，外半规管平面法向量方向向下，后半规管平面法向量方向向外，上半规管平面法向量方向向内。
4.根据权利要求1所述的半规管正中矢状面的建立方法，其特征在于，步骤c具体包括如下步骤：取三维重叠算法处理后的所述本体模型、镜像模型的左右对应点连线中点拟合平面为正中矢状面，所述正中矢状面将身体分为互相镜像关系的两个部分。
5.一种根据权利要求1-4任一所述的半规管正中矢状面的建立方法的半规管空间姿态分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的半规管空间姿态分析方法，其特征在于，步骤a2中确立正中矢状面的具体实现方法为取左右三半规管平面单位法向量为数组A；建立矢状面镜像数组B；采用最小二乘原理校准，使双侧半规管平面单位法向量
7.根据权利要求5所述的半规管空间姿态分析方法，其特征在于，步骤b2中所述人体半规管空间姿势数学模型包括外半规管、后半规管、上半规管各平面的平均单位法向量；
8.一种半规管空间姿态分析系统，其特征在于：包括：
9.根据权利要求8所述的半规管空间姿态分析系统，其特征在于，所述空间坐标系通过取左右三半规管平面单位法向量为数组A；建立矢状面镜像数组B；通过使双侧半规管平面单位法向量和参照半规管平面单位法向量对应点的距离最小，得到三维重叠算法处理后的所述本体模型、镜像模型为完全对称的关联模型，得到正中矢状面，取左右总管顶端连线的中点和眼球底部最低点构建横断面，所述横断面垂直于冠状面，据此构建出参考空间坐标系。
10.根据权利要求8所述的半规管空间姿态分析系统，其特征在于，所述半规管空间姿态分析系统还包括方案制定模块，用于计算人体半规管空间姿势数学模型，分析BBPV患者颞骨影像数据，制定患者的个体化BBPV诊疗方案。
...【技术特征摘要】
1.一种半规管正中矢状面的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的半规管正中矢状面的建立方法，其特征在于，步骤b具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的半规管正中矢状面的建立方法，其特征在于，设置右手笛卡尔坐标系，以平视头颅为参照，y轴正向向左，x轴正向向前，z轴正向向上，外半规管平面法向量方向向下，后半规管平面法向量方向向外，上半规管平面法向量方向向内。
4.根据权利要求1所述的半规管正中矢状面的建立方法，其特征在于，步骤c具体包括如下步骤：取三维重叠算法处理后的所述本体模型、镜像模型的左右对应点连线中点拟合平面为正中矢状面，所述正中矢状面将身体分为互相镜像关系的两个部分。
5.一种根据权利要求1-4任一所述的半规管正中矢状面的建立方法的半规管空间姿态分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的半规管空间姿态分析方法，其特征在于，步骤a2中确立正中矢状面的具体实现方法为取左右三半规管平面单位法向量为数组a；建立矢状面镜像数组b；采用最小二乘原理校准，使双侧半规管平面单位法向量和参照半规管平面单...
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