本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種模擬骨折鋼板預(yù)彎折的方法。

背景技術(shù)：

目前，骨折發(fā)生率很高，在其內(nèi)固定治療中，解剖型接骨板的應(yīng)用較廣泛。目前針對(duì)骨折的治療防范主要采用人工復(fù)位與傷肢內(nèi)固定相結(jié)合的方法，也就是采用人工首段使用斷骨恢復(fù)到健康時(shí)的解剖形態(tài)，然后利用醫(yī)用螺絲釘和鋼板將兩截?cái)喙枪潭āＪ中g(shù)中，醫(yī)生將患者骨折部位的肌肉等組織切開(kāi)，漏出斷骨，然后根據(jù)人工復(fù)位后的骨骼性狀對(duì)鋼板進(jìn)行手工折彎。折彎過(guò)程中醫(yī)生需反復(fù)對(duì)鋼板進(jìn)行處理并與復(fù)位后的骨骼進(jìn)行對(duì)比，以便于彎折后的鋼板能夠與骨骼良好的貼合，然而這類手術(shù)的缺點(diǎn)是創(chuàng)傷大、手術(shù)過(guò)程中出血多，手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種手術(shù)前模擬骨折鋼板預(yù)彎折的方法，旨在解決傳統(tǒng)手術(shù)需要完全暴露骨折部位，完成復(fù)位后，在術(shù)中進(jìn)行內(nèi)固定鋼板造型，延長(zhǎng)了手術(shù)時(shí)間，造成了不必要的損傷和失血的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種模擬骨折鋼板預(yù)彎折的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、通過(guò)CT掃描獲取骨折部位序列斷層圖像；

S2、將CT序列圖像進(jìn)行去噪處理并建立三維模型；

S3、提取兩個(gè)斷骨的軸線進(jìn)行空間配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型預(yù)配準(zhǔn)；

S4、獲取兩個(gè)斷骨截面進(jìn)行配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型配準(zhǔn)；

S5、擬合出預(yù)彎折的形態(tài)，測(cè)量其參數(shù)；

S6、根據(jù)其參數(shù)提供一個(gè)手術(shù)前參考數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述步驟S3中斷骨的軸線進(jìn)行空間配準(zhǔn)采用斷骨線的預(yù)配準(zhǔn)方法。

優(yōu)選的，所述S3中包括如下步驟：

S31、提取兩個(gè)斷骨的軸線；

S32、對(duì)兩條軸線實(shí)施配準(zhǔn)操作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨改變空間位置，實(shí)現(xiàn)預(yù)配準(zhǔn)。

優(yōu)選的，所述步驟S31中斷骨軸線的提取是利用網(wǎng)絡(luò)模型頂點(diǎn)進(jìn)行三維空間直線擬合的過(guò)程。

優(yōu)選的，，所述步驟S2中去噪處理包括如下步驟：

S21、通過(guò)對(duì)圖像f作小波變換將其分解為多個(gè)子帶分量：

S22、將每個(gè)子帶分量在進(jìn)行處理前都被窗口函數(shù)平滑分塊；

S23、對(duì)每個(gè)分塊進(jìn)行定義；

S24、對(duì)分割得到的每個(gè)子塊做局部Ridgelet變換，獲得該子帶 圖像Curvelet系數(shù)矩陣。

S25、設(shè)定Curvelet閾值，將小于閾值的系數(shù)置零，得到估計(jì)系數(shù)，根據(jù)估計(jì)系數(shù)進(jìn)行Curvelet重構(gòu)。

優(yōu)選的，所述步驟S2中還包括：

S11、獲取去噪后的受傷骨折部位的圖像；

S12、將受傷骨折圖像導(dǎo)入3D醫(yī)學(xué)有限元仿真軟件中處理得到骨折部位的3D立體圖形；

S13、在3D醫(yī)學(xué)有限元仿真軟件中對(duì)骨折部位的3D立體圖形進(jìn)行處理，將受傷骨折部位進(jìn)行醫(yī)學(xué)三維重建復(fù)位，并得到醫(yī)學(xué)三維重建復(fù)位后的3D圖形數(shù)據(jù)；

S14、將醫(yī)學(xué)三維重建復(fù)位后的3D圖形數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維工業(yè)設(shè)計(jì)軟件中，根據(jù)手術(shù)要求及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)初步骨科植入物，并得到該初步骨科植入物的3D圖形數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述3D醫(yī)學(xué)有限元仿真軟件為Mimics14.0。

優(yōu)選的，所述的三維工業(yè)設(shè)計(jì)軟件為PRO-E軟件或UG或CATIA軟件。

本方法通過(guò)CT掃描獲取骨折部位序列斷層圖像，然后根據(jù)將CT序列圖像進(jìn)行去噪處理并建立三維模型；這樣通過(guò)去燥處理以后建立的三維模型更加清晰，建立的三維模型更加精確，其次兩個(gè)斷骨的軸線進(jìn)行空間配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型預(yù)配準(zhǔn)；這樣為之后的精確配準(zhǔn)提供了一個(gè)基礎(chǔ)，通過(guò)先將斷骨軸向配準(zhǔn)，這樣在之后的配準(zhǔn)過(guò)程中調(diào)整的范圍較小，這樣能夠節(jié)省配準(zhǔn)的時(shí)間，然后獲取兩個(gè)斷 骨截面進(jìn)行配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型配準(zhǔn)；這樣在軸向配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行截面的配準(zhǔn)，這樣使得整個(gè)配準(zhǔn)過(guò)程既快速又精確，最后根據(jù)骨骼模型上的控制點(diǎn)擬合出鋼板的預(yù)彎狀態(tài)，從而讓醫(yī)生在手術(shù)前得到鋼板的集合數(shù)據(jù)，該方法節(jié)約了手術(shù)時(shí)間，縮短療程，減少并發(fā)癥的發(fā)生，提高了治愈率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一種模擬骨折鋼板預(yù)彎折的方法。

具體實(shí)施方式

參考并且結(jié)合附圖的下面的詳細(xì)說(shuō)明描述并且示意本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例。被提供用于非限制目的的而是僅僅示例和教導(dǎo)本發(fā)明的這些實(shí)施例被足夠詳細(xì)地示出和描述以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。

下面結(jié)合附圖和較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明提高了一種模擬骨折鋼板預(yù)彎折的方法，，包括如下步驟：

S1、通過(guò)CT掃描獲取骨折部位序列斷層圖像；

S2、將CT序列圖像進(jìn)行去噪處理并建立三維模型；

S3、提取兩個(gè)斷骨的軸線進(jìn)行空間配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型預(yù)配準(zhǔn)；

S4、獲取兩個(gè)斷骨截面進(jìn)行配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型配準(zhǔn)；

S5、擬合出預(yù)彎折的形態(tài)，測(cè)量其參數(shù)；

S6、根據(jù)其參數(shù)提供一個(gè)手術(shù)前參考數(shù)據(jù)。

本方法通過(guò)CT掃描獲取骨折部位序列斷層圖像，然后根據(jù)將CT序列圖像進(jìn)行去噪處理并建立三維模型；這樣通過(guò)去燥處理以后建立的三維模型更加清晰，建立的三維模型更加精確，其次兩個(gè)斷骨的軸線進(jìn)行空間配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型預(yù)配準(zhǔn)；這樣為之后的精確配準(zhǔn)提供了一個(gè)基礎(chǔ)，通過(guò)先將斷骨軸向配準(zhǔn)，這樣在之后的配準(zhǔn)過(guò)程中調(diào)整的范圍較小，這樣能夠節(jié)省配準(zhǔn)的時(shí)間，然后獲取兩個(gè)斷骨截面進(jìn)行配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型配準(zhǔn)；這樣在軸向配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行截面的配準(zhǔn)，這樣使得整個(gè)配準(zhǔn)過(guò)程既快速又精確，最后根據(jù)骨骼模型上的控制點(diǎn)擬合出鋼板的預(yù)彎狀態(tài)，從而讓醫(yī)生在手術(shù)前得到鋼板的集合數(shù)據(jù)，該方法節(jié)約了手術(shù)時(shí)間，縮短療程，減少并發(fā)癥的發(fā)生，提高了治愈率。

其中，所述步驟S2中去噪處理包括如下步驟：

S21、通過(guò)對(duì)圖像f作小波變換將其分解為多個(gè)子帶分量：

S22、將每個(gè)子帶分量在進(jìn)行處理前都被窗口函數(shù)平滑分塊；

S23、對(duì)每個(gè)分塊進(jìn)行定義；

S24、對(duì)分割得到的每個(gè)子塊做局部Ridgelet(多尺度集合分析)變換，獲得該子帶圖像Curvelet(曲波)系數(shù)矩陣。

S25、設(shè)定Curvelet(曲波)閾值，將小于閾值的系數(shù)置零，得到估計(jì)系數(shù)，根據(jù)估計(jì)系數(shù)進(jìn)行Curvelet(曲波)重構(gòu)。

S25中，在Curvelet(曲波)變換系數(shù)中，幅度較大的系數(shù)一般為實(shí)際信號(hào)為主，幅度較小的系數(shù)大多數(shù)為噪聲數(shù)據(jù)，因此根據(jù)具體的圖像質(zhì)量及其系數(shù)幅值分布情況人工設(shè)定恰當(dāng)?shù)拈撝怠⑿∮陂撝档牡南禂?shù)置零，保留大于閾值的Curvelet(曲波)系數(shù)。經(jīng)過(guò)閾值函數(shù)映射得到估計(jì)系數(shù)，最后對(duì)估計(jì)系數(shù)進(jìn)行Curvelet(曲波)重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)去噪。

因?yàn)镃urvelet變換能夠用極少的非零系數(shù)精確表達(dá)圖像邊緣，能夠在擺正較低的均方誤差基礎(chǔ)上達(dá)到比較理想的圖像數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)性與精確性的平衡，從而達(dá)到更好的去噪效果。

其中，所述步驟S2中還包括：

S11、獲取去噪后的受傷骨折部位的圖像；

S12、將受傷骨折圖像導(dǎo)入3D醫(yī)學(xué)有限元仿真軟件中處理得到骨折部位的3D立體圖形；

S13、在3D醫(yī)學(xué)有限元仿真軟件中對(duì)骨折部位的3D立體圖形進(jìn)行處理，將受傷骨折部位進(jìn)行醫(yī)學(xué)三維重建復(fù)位，并得到醫(yī)學(xué)三維重建復(fù)位后的3D圖形數(shù)據(jù)；

S14、將醫(yī)學(xué)三維重建復(fù)位后的3D圖形數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維工業(yè)設(shè)計(jì)軟件中，根據(jù)手術(shù)要求及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)初步骨科植入物，并得到該初步骨科植入物的3D圖形數(shù)據(jù)。

其中，所述步驟S1為通過(guò)CT掃描獲取骨折部位的序列斷層圖像。

其中，所述步驟S1在掃描層距≤2mm、掃描電流為100-250mAs、 掃描電壓為80-130kv、掃描矩陣為521×512的掃描條件下掃描獲得CT掃描數(shù)據(jù)。

其中，所述3D醫(yī)學(xué)有限元仿真軟件為Mimics14.0。

其中，所述的三維工業(yè)設(shè)計(jì)軟件為PRO-E軟件或UG或CATIA軟件。

實(shí)施例2

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種模擬骨折鋼板預(yù)彎折的方法，，包括如下步驟：

S1、通過(guò)CT掃描獲取骨折部位序列斷層圖像；

S2、將CT序列圖像進(jìn)行去噪處理并建立三維模型；

S3、提取兩個(gè)斷骨的軸線進(jìn)行空間配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型預(yù)配準(zhǔn)；

S4、獲取兩個(gè)斷骨截面進(jìn)行配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型配準(zhǔn)；

S5、擬合出預(yù)彎折的形態(tài)，測(cè)量其參數(shù)；

S6、根據(jù)其參數(shù)提供一個(gè)手術(shù)前參考數(shù)據(jù)。

本方法通過(guò)CT掃描獲取骨折部位序列斷層圖像，然后根據(jù)將CT序列圖像進(jìn)行去噪處理并建立三維模型；這樣通過(guò)去燥處理以后建立的三維模型更加清晰，建立的三維模型更加精確，其次兩個(gè)斷骨的軸線進(jìn)行空間配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型預(yù)配準(zhǔn)；這樣為之后的精確配準(zhǔn)提供了一個(gè)基礎(chǔ)，通過(guò)先將斷骨軸向配準(zhǔn)，這樣在之后的配準(zhǔn)過(guò)程中調(diào)整的范圍較小，這樣能夠節(jié)省配準(zhǔn)的時(shí)間，然后獲取兩個(gè)斷骨截面進(jìn)行配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型配準(zhǔn)；這樣在軸向配準(zhǔn)的 基礎(chǔ)上進(jìn)行截面的配準(zhǔn)，這樣使得整個(gè)配準(zhǔn)過(guò)程既快速又精確，最后根據(jù)骨骼模型上的控制點(diǎn)擬合出鋼板的預(yù)彎狀態(tài)，從而讓醫(yī)生在手術(shù)前得到鋼板的集合數(shù)據(jù)，該方法節(jié)約了手術(shù)時(shí)間，縮短療程，減少并發(fā)癥的發(fā)生，提高了治愈率。

其中，所述步驟S3中斷骨的軸線進(jìn)行空間配準(zhǔn)采用斷骨線的預(yù)配準(zhǔn)方法。

其中，所述S3中包括如下步驟：

S31、提取兩個(gè)斷骨的軸線；

S32、對(duì)兩條軸線實(shí)施配準(zhǔn)操作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨改變空間位置，實(shí)現(xiàn)預(yù)配準(zhǔn)。

因?yàn)槿梭w器官手術(shù)最基本的是精確性，對(duì)于骨折手術(shù)來(lái)說(shuō)就是要求斷骨能夠精確的拼接在一起，因?yàn)橹苯优錅?zhǔn)的方法需要大量的迭代運(yùn)算，耗費(fèi)了大量的時(shí)間，所以必要采用去粗配準(zhǔn)和精確配準(zhǔn)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)斷骨配準(zhǔn)，預(yù)配準(zhǔn)方法提高了兩斷骨之間的旋轉(zhuǎn)和平移錯(cuò)位以提高精確配準(zhǔn)的效率。

其中，所述步驟S31中斷骨軸線的提取是利用網(wǎng)絡(luò)模型頂點(diǎn)進(jìn)行三維空間直線擬合的過(guò)程。

所述步驟S1在掃描層距≤1mm、掃描電流為200-250mAs、掃描電壓為80-130kv、掃描矩陣為521×512的掃描條件下掃描獲得CT掃描數(shù)據(jù)。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種模擬骨折鋼板預(yù)彎折的方法，，包括如下步 驟：

S1、通過(guò)CT掃描獲取骨折部位序列斷層圖像；

S2、將CT序列圖像進(jìn)行去噪處理并建立三維模型；

S3、提取兩個(gè)斷骨的軸線進(jìn)行空間配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型預(yù)配準(zhǔn)；

S4、獲取兩個(gè)斷骨截面進(jìn)行配準(zhǔn)，并驅(qū)動(dòng)兩個(gè)斷骨進(jìn)行模型配準(zhǔn)；

S5、擬合出預(yù)彎折的形態(tài)，測(cè)量其參數(shù)；

S6、根據(jù)其參數(shù)提供一個(gè)手術(shù)前參考數(shù)據(jù)。

其中，所述步驟S4中包括：

S41、提取特征斷骨截面的特征點(diǎn)；

S42、基于頂點(diǎn)法矢的曲面特征方法對(duì)斷骨截面的特征點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行二次分割。

其中，所述步驟S4中還包括：

S43、兩斷骨截面特征點(diǎn)集得到精確配準(zhǔn)后驅(qū)動(dòng)兩斷骨三維模型進(jìn)行精確配準(zhǔn)。

所述步驟S1在掃描層距≤1mm、掃描電流為200-250mAs、掃描電壓為80-130kv、掃描矩陣為521×512的掃描條件下掃描獲得CT掃描數(shù)據(jù)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。