側(cè)凸脊柱X線片三維重建和輔助測量.pdf

1、醫(yī)學(xué)圖像三維重建是可視化技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要應(yīng)用，是目前臨床診斷和治療不可或缺的輔助手段。當前許多青少年受多種因素影響出現(xiàn)了脊柱病變，因其復(fù)雜和高難度的治療，脊柱病已成為骨科手術(shù)中的難點問題。基于CT圖像的脊柱三維重構(gòu)需大量完整的脊柱CT切片，青少年身體尚未發(fā)育成熟，獲取CT切片需長時間接受X光照射。這個過程會給身體組織帶來損傷?；谶@個問題，本文以青少年側(cè)凸脊柱三維重建為研究對象，在深入研究醫(yī)學(xué)圖像三維重建算法的基礎(chǔ)上，提出了基于重心

2、點和正側(cè)位相匹配兩種三維重建方法。這兩種方法只需脊柱正面和側(cè)面兩張 X線片，通過對X線片中每一塊脊椎的計算分析獲得三維參數(shù)，利用這些參數(shù)擬合正常脊柱模型，從而獲得畸變脊柱三維模型。通過對畸變脊柱三維模型的人機交互及Cobb角輔助測量結(jié)果的分析，醫(yī)生可進行更準確的診斷和治療。
　　本文研究內(nèi)容主要包括：
　　1.提出了基于重心點的脊柱三維重構(gòu)方法。該方法首先獲取脊柱中每塊脊椎骨的重心點，并利用三次樣條插值方法把重心點擬合成一條

3、曲線；然后計算重心點在曲線上的偏移量及法線與水平線的夾角；最后將正側(cè)位相中對應(yīng)重心點的偏移量和夾角值組合成三維平移和旋轉(zhuǎn)參數(shù)來擬合正常脊柱模型，從而獲得脊柱的側(cè)凸模型。
　　2.提出了基于正側(cè)位相匹配的脊柱三維重構(gòu)方法。該方法建立在MC(Marching Cubes)算法基礎(chǔ)之上，通過對每一塊脊椎3D模型進行旋轉(zhuǎn)變換和透視投影變換，生成與脊柱 X片中對應(yīng)脊椎相近的投影圖；然后使投影圖與脊柱X片中對應(yīng)脊椎進行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果調(diào)整旋

4、轉(zhuǎn)參數(shù)直至匹配成功；最后記錄下匹配成功后的旋轉(zhuǎn)參數(shù)α、β和平移參數(shù) h、v，根據(jù)每塊脊椎骨的旋轉(zhuǎn)和平移參數(shù)調(diào)整標準脊柱模型中相應(yīng)的脊椎模型參數(shù)，通過可視化技術(shù)重構(gòu)脊柱模型。實驗表明，重構(gòu)出的三維模型與真實脊柱之間具有較好的匹配性和準確性，對質(zhì)量較差的脊柱 X片也能進行較好的匹配并能重構(gòu)出精確的脊柱模型。該方法與重心點三維重構(gòu)方法相比，過程更加直觀，計算較為簡單，三維參數(shù)具有可控性。
　　3.提出了兩種脊柱Cobb角的計算機輔助測量