專利名稱：基于正側(cè)位相的脊柱側(cè)凸三維重構(gòu)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于正側(cè)位相的脊柱側(cè)凸三維重構(gòu)方法，開發(fā)了一種脊柱側(cè)凸輔助診斷系統(tǒng)。人體脊柱的三維成像技術(shù)在現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中起著越來越重要的作用，通過基于正側(cè)位相的三維重構(gòu)方法在計算機中重構(gòu)出脊柱側(cè)凸的三維模型并顯示在屏幕上，通過人機交互，醫(yī)生可以方便地對重構(gòu)的脊柱進行諸如平移，旋轉(zhuǎn)，縮放等操作，使醫(yī)生能夠更精確地了解脊柱病變的詳細情況，從而幫助醫(yī)生做出準確的診斷和制定正確的手術(shù)方案。
背景技術(shù)：
目前，公知的國內(nèi)外有關(guān)人體組織與器官的三維重構(gòu)都是直接從患者身上獲得脊柱的斷層二維圖像序列，胸椎和腰椎完整的斷層二維圖像序列大約有600張，因為不同年齡的脊柱大小和獲取斷層二維圖像序列所設(shè)置的尺寸都會影響最終的斷層二維圖像序列的數(shù)量，要獲得這么多的斷層二維圖像序列，需要長時間對人體進行X線斷層掃描，這種方法不僅效率低，更重要的是長時間對人體進行X線掃描不僅損傷人體組織與器官，更有可能引起細胞癌變。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的三維重構(gòu)方法效率低和可能引起人體傷害的缺點，本發(fā)明提出了一種新的方法，本方法不需要獲取病人的斷層二維圖像序列，只需兩張患者的正位相和側(cè)位相X線片與一個標準脊柱模型，就可以重構(gòu)出患者的三維脊柱模型，和以前需要幾百張斷層二維圖像序列進行的三維重構(gòu)算法相比，該算法進行了很好的改進。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是首先，分別在正位相和側(cè)位相X線片中第一塊胸椎和最后一塊腰椎重心處設(shè)定首尾種子點，然后通過橫向和縱向推理獲取其它脊椎骨的重心點(人體胸椎有12塊脊椎骨組成、腰椎有5塊脊椎骨組成)。其次，利用曲線擬合算法把所有重心點擬合成曲線，然后計算每個重心點在曲線上的法線與水平線之間的夾角以及每個重心點相對第一個重心點的偏移量，同一脊椎骨的正位相和側(cè)位相的兩個重心點的夾角和偏移量組成一個空間三維參數(shù)。最后，根據(jù)每個脊椎骨的空間三維參數(shù)，分別使標準脊柱模型中對應(yīng)脊椎骨按照三維參數(shù)進行平移和旋轉(zhuǎn)，形成脊柱側(cè)凸患者病變的脊柱空間三維模型。本發(fā)明縮短了對人體進行X射線掃描的時間。


下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明
圖1是本發(fā)明具體步驟流程圖。
圖2是脊柱側(cè)凸正位相參數(shù)圖。
圖3是脊柱側(cè)凸側(cè)位相參數(shù)圖。
圖4是脊柱側(cè)凸空間模型正位相。
圖5是脊柱側(cè)凸空間模型側(cè)位相。
圖2中共顯示了 17塊正位相脊椎骨，其中包括12塊胸椎和5塊腰椎。L1代表第 1塊脊椎骨重心點的下垂線^代表正位相曲線，也就是正位相所有脊椎骨重心點的擬合曲線；dn代表第11塊脊椎骨重心點到L1的水平距離，d12代表第12塊脊椎骨重心點到L1的水平距離，d17代表第17塊脊椎骨(最后一塊)重心點到L1的水平距離；α 13代表第13塊脊椎骨重心點在S1上的法線與水平線之間的夾角。圖2中只列舉了部分脊椎骨的參數(shù)，其它脊椎骨沒有在圖中顯示出來。
圖3中共顯示了 17塊側(cè)位相脊椎骨，其中包括12塊胸椎和5塊腰椎。L2代表第 1塊脊椎骨重心點的下垂線成代表側(cè)位相曲線，也就是側(cè)位相所有脊椎骨重心點的擬合曲線；dn代表第11塊脊椎骨重心點到L2的水平距離，d12代表第12塊脊椎骨重心點到L2的水平距離，d17代表第17塊脊椎骨(最后一塊)重心點到L2的水平距離；β 13代表第13塊脊椎骨重心點在&上的法線與水平線之間的夾角。圖3中只列舉了部分脊椎骨的參數(shù)，其它脊椎骨沒有在圖中顯示出來。
具體實施方式
首先計算出正位相和側(cè)位相中17塊脊椎骨的重心點，然后把正位相所有重心點擬合成曲線S1，把側(cè)位相所有重心點擬合成曲線&，分別從正位相與側(cè)位相的第1塊脊椎骨的重心點處做一條下垂線，分別記作Li、L2。其次計算每個脊椎骨的空間三維參數(shù)，而每個脊椎骨的空間三維參數(shù)都有4個參數(shù)組成(正位相偏移量dx和夾角α χ、側(cè)位相偏移量dx 和夾角βχ，χε 1、2…17)，正位相偏移量4通過每個脊椎骨的重心點與第1塊脊椎骨的重心點之間的水平距離求出(等同于dx到L1的水平距離)，正位相夾角α χ通過每個脊椎骨的重心點在曲線31上的法線與水平線之間的夾角求出；側(cè)位相偏移量4通過每個脊椎骨的重心點與第1塊脊椎骨的重心點之間的水平距離求出(等同于dx到L2的水平距離)，側(cè)位相夾角βχ通過每個脊椎骨的重心點在曲線&上的法線與水平線之間的夾角求出。最后把正位相中每個脊椎骨的偏移量和夾角與側(cè)位相中對應(yīng)脊椎骨的偏移量和夾角分別相結(jié)合， 組成17個空間三維參數(shù)，利用這17個空間三維參數(shù)分別使標準脊柱模型中對應(yīng)脊椎骨按照空間三維參數(shù)進行平移和旋轉(zhuǎn)，形成脊柱側(cè)凸患者病變的脊柱空間三維模型。
權(quán)利要求
1.一種基于正側(cè)位相的脊柱側(cè)凸三維重構(gòu)方法，由正位相、側(cè)位相X線片，標準脊柱模型組成，其特征是利用正位相和側(cè)位相X線片中的脊柱三維參數(shù)，驅(qū)動標準脊柱模型，使之擬合成脊柱側(cè)凸患者病變的脊柱空間三維模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正側(cè)位相的脊柱側(cè)凸三維重構(gòu)方法，其特征是提取正位相、側(cè)位相中每塊脊椎骨的重心點，利用所有重心點擬合出2條曲線，正位相1條、側(cè)位相 1條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正側(cè)位相的脊柱側(cè)凸三維重構(gòu)方法，其特征是計算每個重心點在曲線上的法線與水平線之間的夾角以及每個重心點相對第一個重心點的偏移量，同一脊椎骨的正位相和側(cè)位相的兩個重心點的夾角和偏移量組成此脊椎骨的一個空間三維參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正側(cè)位相的脊柱側(cè)凸三維重構(gòu)方法，其特征是根據(jù)每個脊椎骨的空間三維參數(shù)，驅(qū)動標準脊柱模型中對應(yīng)的脊椎骨使之按照測量的空間三維參數(shù)進行平移和旋轉(zhuǎn)，所有脊椎骨平移和旋轉(zhuǎn)以后，形成脊柱側(cè)凸患者病變的脊柱空間三維模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于正側(cè)位相的脊柱側(cè)凸三維重構(gòu)方法，屬計算機輔助測量領(lǐng)域。本發(fā)明的具體步驟為首先，分別在正位相和側(cè)位相X線片中第一塊胸椎和最后一塊腰椎重心處設(shè)定首尾種子點，然后通過橫向和縱向推理獲取其它脊椎骨的重心。其次，利用曲線擬合算法把所有重心點擬合成曲線，然后計算每個重心點在曲線上的法線與水平線之間的夾角以及每個重心點相對第一個重心點的偏移量，同一脊椎骨的正位相和側(cè)位相的兩個重心點的夾角和偏移量組成一個空間三維參數(shù)。最后，根據(jù)每個脊椎骨的空間三維參數(shù)，分別使標準脊柱模型中對應(yīng)脊椎骨按照三維參數(shù)進行平移和旋轉(zhuǎn)，形成脊柱側(cè)凸患者病變的脊柱空間三維模型。本發(fā)明縮短了對人體進行X射線掃描的時間。
文檔編號G06T17/00GK102509352SQ20111036055
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者錢勇 申請人:云南瑞誠科技有限公司