本發(fā)明涉及一種醫(yī)用圖像處理方法，是一種基于坐標(biāo)體系的骨盆ct三維重建的圖像后處理方法，特別涉及一種骨盆骨折的移位分析及其移位程度的精確定量方法。

背景技術(shù)：

骨盆骨折常由高能量損傷導(dǎo)致，不穩(wěn)定的骨盆骨折常合并各種并發(fā)癥，諸如泌尿、腸道及神經(jīng)血管等的損傷，其致殘率和死亡率都較高。近年來(lái)，隨著電子導(dǎo)航設(shè)備、內(nèi)固定系統(tǒng)以及手術(shù)技術(shù)的進(jìn)步，骨盆骨折的治療逐漸向微創(chuàng)化和精準(zhǔn)化手術(shù)轉(zhuǎn)變，如何依靠現(xiàn)有的影像資料，掌握骨盆骨折的移位方式和移位程度是手術(shù)復(fù)位成功、減少并發(fā)癥和獲得良好預(yù)后的關(guān)鍵。但由于骨盆解剖結(jié)構(gòu)的深在和特殊性，損傷機(jī)制的復(fù)雜性，不穩(wěn)定骨盆骨折后其移位方式也多種多樣。傳統(tǒng)的影像資料諸如骨盆x片，因偽影遮擋、體位受限等的影響，較難確定骨折的具體移位及旋轉(zhuǎn)方向。而二維ct圖像可以顯示骨折移位的位置，但要求有較強(qiáng)的空間三維想象能力，同時(shí)在顯示移位的距離和角度，尤其是旋轉(zhuǎn)移位時(shí)表現(xiàn)欠佳，無(wú)法用于指導(dǎo)復(fù)位。目前常用的骨盆ct三維重建圖像可以動(dòng)態(tài)、清晰地顯示骨盆骨折的位置，并且觀察損傷時(shí)移位及旋轉(zhuǎn)方向。但是，因?yàn)槿狈唧w的標(biāo)準(zhǔn)參照，沒(méi)有具體的移位數(shù)值，導(dǎo)致遵循“逆力學(xué)損傷機(jī)制”進(jìn)行復(fù)位的過(guò)程中施力的具體力度與方向無(wú)法把控與監(jiān)督，使得靠現(xiàn)有的影像圖像技術(shù)進(jìn)行閉合復(fù)位甚至是有限切開(kāi)復(fù)位治療骨盆仍然十分困難。

為了彌補(bǔ)影像資料目前骨盆骨折移位顯示和骨折復(fù)位方面的不足，國(guó)內(nèi)外醫(yī)師進(jìn)行了很多努力，并根據(jù)影像資料建立了很多定性分析，而在定量分析方面，國(guó)內(nèi)外暫無(wú)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。目前國(guó)內(nèi)外骨科醫(yī)師最常用的定性分型為tile分型和young-burgess骨盆分型，是根據(jù)患者的受傷機(jī)制、解剖位置以及骨盆x片來(lái)制定的。在骨科臨床工作中我們發(fā)現(xiàn)，這兩種分型對(duì)于評(píng)價(jià)患者的骨折損傷情況、損傷機(jī)制，評(píng)估治療方式、推測(cè)患者的病程轉(zhuǎn)歸及預(yù)后有重大作用。但對(duì)于骨折三維顯示、尤其是不穩(wěn)定骨折的精準(zhǔn)復(fù)位指導(dǎo)幫助不夠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種骨盆ct三維圖像的圖像后處理及三維骨盆移位程度定量分析的建立方法，利用三維立體坐標(biāo)體系對(duì)骨盆ct三維重建的圖像進(jìn)行后處理，建立幾種操作簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重復(fù)性強(qiáng)、可準(zhǔn)確顯示和定量計(jì)算骨盆骨折移位程度和角度的骨盆移位分類(lèi)方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

首先建立一種均值骨盆ct三維坐標(biāo)體系，包括以下步驟：

201)采集ct數(shù)據(jù)：采集n個(gè)健康成人骨盆二維ct的n組原始數(shù)據(jù)；

202)建立三維模型：利用n組原始數(shù)據(jù)，分別建立n個(gè)三維模型ai，去除三維模型ai的股骨和腰椎，得到n個(gè)骨盆的三維模型bi；

203)裝配三維模型：獲取三維模型bi的重心bi，以重心bi為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系bi；將n個(gè)三維模型bi連同坐標(biāo)系bi一起重疊，得到基準(zhǔn)坐標(biāo)系b0和基準(zhǔn)原點(diǎn)b0；

204)擬合對(duì)齊：利用最小二乘法原理，固定任意一個(gè)三維模型bj為參考模型，將所有其他三維模型bi和三維模型bj的骶尾骨部位進(jìn)行最佳擬合對(duì)齊，獲得一個(gè)擬合對(duì)齊后的三維模型c；

205)重建均值骨盆模型：以基準(zhǔn)坐標(biāo)系b0的xy平面為起始平面沿著z軸將三維模型c進(jìn)行等層距平行雙向切割，獲得截面輪廓線，將獲得的所有輪廓線統(tǒng)一裝配，在每一個(gè)截面上均構(gòu)建平面網(wǎng)格，記錄z軸位點(diǎn)坐標(biāo)，并獲取和記錄網(wǎng)格與輪廓線交點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算中的均值計(jì)算來(lái)獲取均值點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成一系列平行于xy面的均值離散坐標(biāo)點(diǎn)(xi，yi)，利用正交多項(xiàng)擬合曲線法排除偏離主點(diǎn)的點(diǎn)云，并將離散坐標(biāo)點(diǎn)按照多項(xiàng)擬合曲線走向進(jìn)行有次序地連接和封閉，將所有平行于xy平面的曲線通過(guò)點(diǎn)云逆向三維重建形成均值三維模型d；

206)建立均值骨盆三維坐標(biāo)系d：獲取三維模型d的重心d，以重心d為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系d；

所述n≥5，i為1-n的任意自然數(shù)，j為1-n的任意自然數(shù)。

優(yōu)選的，所述202)步驟中，建立三維模型ai后，進(jìn)行閾值分割，并予區(qū)域增長(zhǎng)將原始數(shù)據(jù)圖像做去噪點(diǎn)處理，所述骨組織閾值＞226hu，再進(jìn)行編輯蒙版，最后再去除三維模型ai的股骨和腰椎。

優(yōu)選的，所述203)步驟中，所述坐標(biāo)系bi面向骨盆正位水平面上過(guò)重心bi指向右側(cè)為x軸，經(jīng)過(guò)重心bi垂直于骨盆正位水平面向上為z軸，經(jīng)過(guò)重心bi垂直于x、z軸指向骶骨為y軸。

進(jìn)一步的，在進(jìn)行203)步驟之前，先對(duì)三維模型bi進(jìn)行表面松弛、重劃網(wǎng)格優(yōu)化處理。

進(jìn)一步的，所述204)步驟中，通過(guò)以下公式處理，

設(shè)骨盆三維模型bi上一點(diǎn)p(x1,x2,x3),對(duì)應(yīng)參照模型bj上的p'(y1,y2,y3),

線性轉(zhuǎn)換公式為則p到p'的轉(zhuǎn)換矩陣為本發(fā)明中模型bi和bj上擬合采樣點(diǎn)為q個(gè)(q→∞)，并需使得q個(gè)對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)之間的距離之和最小，即最小,其中d為對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，

求解上述方程，可解的未知數(shù)aij的值，即可得到模型bi和bj的轉(zhuǎn)換矩陣，完成三維模型的最佳擬合對(duì)齊。

優(yōu)選的，所述205)步驟中，所述層距為1mm。

優(yōu)選的，所述206)步驟中，所述坐標(biāo)系d面向骨盆正位水平面上過(guò)重心d指向右側(cè)為x軸，經(jīng)過(guò)重心d垂直于水平面向上為z軸，經(jīng)過(guò)重心d垂直于x、z軸指向骶骨為y軸。

基于坐標(biāo)體系的骨盆ct三維重建的圖像后處理方法，包括以下步驟：

101)采集病人骨盆ct數(shù)據(jù)：采集病人術(shù)前骨盆二維ct的病例數(shù)據(jù)；

102)建立病例三維模型：利用病例數(shù)據(jù)，建立病例三維模型，去除病例三維模型的股骨和腰椎，得到病例的骨盆三維模型；

103)在病例的骨盆三維模型中選擇均值骨盆重心d為原點(diǎn)建立笛卡爾三維坐標(biāo)系d或選擇髂前下棘連線中點(diǎn)e為原點(diǎn)建立笛卡爾三維坐標(biāo)系e；

104)獲得骨盆骨折的距離移位和旋轉(zhuǎn)移位：根據(jù)103)步驟中的坐標(biāo)系分別計(jì)算骨折部投射在x、y、z軸的距離移位和旋轉(zhuǎn)移位。

優(yōu)選的，所述102)步驟中，建立病例三維模型后，進(jìn)行閾值分割，并予區(qū)域增長(zhǎng)將原始數(shù)據(jù)圖像做去噪點(diǎn)處理，所述骨組織閾值＞226hu，再進(jìn)行編輯蒙版，最后再去除病例三維模型的股骨和腰椎。

優(yōu)選的，所述103)步驟中，以206)步驟中的重心d為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系d。

優(yōu)選的，所述103)步驟中，以髂前下棘連線中點(diǎn)為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系e，所述坐標(biāo)系e面向骨盆正位水平面上過(guò)髂前下棘連線中點(diǎn)e指向右側(cè)為x軸，經(jīng)過(guò)髂前下棘連線中點(diǎn)e垂直于骨盆正位水平面向上為z軸，經(jīng)過(guò)髂前下棘連線中點(diǎn)e垂直于x、z軸指向骶骨為y軸。

進(jìn)一步的，所述104)步驟中，計(jì)算骨折的距離移位及角度移位：

方法一、通過(guò)模擬游標(biāo)卡尺的方法即“兩平面法”：即在建模軟件中，建立兩個(gè)相互平行且垂直于移位軸的平面，通過(guò)小心平移兩個(gè)平面，使得兩平面均與移位骨塊斷端兩側(cè)恰好相切，且相切的兩點(diǎn)為相互復(fù)位點(diǎn)，此時(shí)通過(guò)參數(shù)計(jì)算的兩平面之間的距離即為移位的距離。計(jì)算骨折的角度移位：即移位骨塊和健側(cè)骨塊相切的平面與移位軸平面形成的夾角之差。

方法二、401)利用建模軟件以重心d為中心，以移位軸為對(duì)稱(chēng)軸，在對(duì)側(cè)建立健側(cè)骨盆的虛擬鏡像u；

402)通過(guò)閾值分割、編輯蒙版，分離出移位骨塊a，掃描移位骨塊上的幾何特征，并將移位骨塊w的空間信息以點(diǎn)集的形式記錄ai＝{(xi,yi,zi)}。將移位骨塊a通過(guò)平移或者旋轉(zhuǎn)使得與健側(cè)鏡像u恰好完全重合，得到b，采集此時(shí)的幾何特征，以點(diǎn)集bi＝{(xi,yi,zi)}記錄。

403)建立數(shù)學(xué)模型，利用采集的點(diǎn)集信息，分別求取ai和bi的均分平面la和lb，則骨塊移位程度的定量分析，可以通過(guò)la和lb之間的距離及旋轉(zhuǎn)移位來(lái)計(jì)算。具體計(jì)算方法為：設(shè)la的方程為a1x+b1y+c1z+d1＝0，lb為a2x+b2y+c2z+d2＝0；根據(jù)la和lb分別均分ai和bi，可知點(diǎn)集ai和bi上所有點(diǎn)分別到兩平面的距離的平方之和最短，可利用點(diǎn)到面的距離公式及偏導(dǎo)數(shù)進(jìn)行求解，即：可知a和b上的任一點(diǎn)到la和lb上的距離為：

則

則

利用上述方程可求的a1,b1,c1,d1即求得了la的方程式及其法向量，同理可求的lb的方程式及法向量，利用法向量的角度計(jì)算公式求取旋轉(zhuǎn)角度θ及兩平面的方程求取距離移位值。

方法三：501)同方法二得到移位骨塊a，及可完全與鏡像u完全重合的骨塊b；502)利用geomagicstudio軟件執(zhí)行特征選擇-均分平面操作，則可較粗略地得到均分移位骨塊的平面la和lb的方程矩陣，繼而求解。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的圖像的數(shù)據(jù)來(lái)源為患者術(shù)前骨盆ct三維重建圖像，該技術(shù)成熟、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、獲取容易，而采取的圖像后處理方法中的定性及其中兩種定量方法也較為簡(jiǎn)單，前期復(fù)雜的醫(yī)學(xué)重建軟件過(guò)程是為確定最佳原點(diǎn)及坐標(biāo)系，實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中只需要將圖像上建立我們確定的三軸坐標(biāo)系即可完成骨折的三軸移位定性分析，用于指導(dǎo)術(shù)中的復(fù)位，尤其是閉合復(fù)位治療骨盆骨折的治療中。此方法簡(jiǎn)單易行，就算基層醫(yī)院也可以實(shí)施，而且結(jié)果顯示精確，符合目前精準(zhǔn)化治療的趨勢(shì)，具有較大的推廣價(jià)值。

2、本發(fā)明區(qū)別于傳統(tǒng)的圖像處理技術(shù)，將臨床問(wèn)題、放射影像圖像、醫(yī)學(xué)軟件的配準(zhǔn)技術(shù)、數(shù)學(xué)三維坐標(biāo)系和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)有效地綜合利用，在骨盆三維重建圖片中將復(fù)雜的骨盆骨折分解成x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸的移位，可將所有骨盆骨折都標(biāo)準(zhǔn)化一致化，做到操作簡(jiǎn)單、圖像清晰、三維可視性和可重復(fù)性強(qiáng)。個(gè)體化地通過(guò)數(shù)學(xué)幾何、偏導(dǎo)數(shù)的方法計(jì)算移位程度，計(jì)算定量結(jié)果準(zhǔn)確。

3、創(chuàng)新性地將均值骨盆三維模型的重心骨盆原點(diǎn)建立坐標(biāo)系。重心作為物體能夠保持平衡的點(diǎn)，重心穩(wěn)固不變是其能夠維持穩(wěn)定、受力平衡的重要因素。我們將重心作為原點(diǎn)，也作為骨盆骨折的移位參考點(diǎn)，參考骨盆原點(diǎn)及坐標(biāo)軸位置，可對(duì)骨折骨塊的移位情況進(jìn)行可靠評(píng)估。重心也可作為骨盆術(shù)中的復(fù)位中心，這符合使骨盆環(huán)穩(wěn)定平衡的復(fù)位標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)骨盆骨折的術(shù)中復(fù)位。因此，將重心定義為骨盆原點(diǎn)建立的三軸坐標(biāo)系，可重復(fù)地應(yīng)用于骨盆骨折傾斜度及旋轉(zhuǎn)度的評(píng)估，以及骨盆骨折的移位程度的精確定量計(jì)算中。在骨盆移位的定性分析或較粗略地定量計(jì)算中，首次將逼近重心的兩髂前下棘中點(diǎn)確定為骨盆原點(diǎn)建立了坐標(biāo)系，極大的簡(jiǎn)化了運(yùn)算過(guò)程和坐標(biāo)系統(tǒng)，使之可應(yīng)用于無(wú)相關(guān)基礎(chǔ)的基層醫(yī)院醫(yī)生中，具有較大的推廣價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。

4、我科已初步將此圖像后處理方法應(yīng)用于骨盆骨折的手術(shù)復(fù)位中，相比于傳統(tǒng)的手術(shù)治療，具有手術(shù)切口小、復(fù)位速度快且正確率高、手術(shù)時(shí)間短、術(shù)中受輻射時(shí)間少、術(shù)后并發(fā)癥較少及術(shù)后骨盆功能恢復(fù)良好等優(yōu)點(diǎn)，matta評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)良率達(dá)94.54％，已取得了好的微創(chuàng)固定效果。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明基于坐標(biāo)體系的骨盆ct三維重建的圖像后處理方法流程圖；

圖2為均值骨盆三維模型確定的骨盆原點(diǎn)和骨盆三維坐標(biāo)系示意圖；

圖3為骨盆骨折距離及角度移位定量計(jì)算示意圖；

圖4為骨盆骨折位移定性分析示意圖；

圖2中，a為均值骨盆三維模型d；b為醫(yī)學(xué)建模軟件中顯示的均值骨盆的重心d的位置o；c-f為在均值骨盆上建立的骨盆三維立體坐標(biāo)系d；c為骨盆正位，d為入口位，e為出口位，f為左側(cè)位；

圖3中，a-d為患者1，為x軸上的距離移位，a為骨盆正位，b為左側(cè)位，c和d示距離移位的定量計(jì)算方法。c為使用方法一示意圖，建立兩個(gè)相互平行且垂直于x軸的平面m1和n1，通過(guò)平移兩個(gè)平面，使得兩平面均與移位骨塊兩側(cè)相切，且保證相切的兩點(diǎn)為相互之間為復(fù)位點(diǎn)。d為使用方法二示意圖，具體操作方法見(jiàn)實(shí)施方案104)。

e-g為患者2，表示的為旋轉(zhuǎn)移位；e示骨盆正位，f為骨盆出口位，g和h示旋轉(zhuǎn)移位的定量計(jì)算方法。g為方法一，計(jì)算移位骨塊相切的平面m2與移位軸所在的平面y形成的夾角為α，而健側(cè)骨塊(或復(fù)位骨塊)相切的平面n2與面y的夾角為β，則此骨盆骨折沿著z軸旋轉(zhuǎn)移位的角度為|α-β|。h為方法二，通過(guò)求取均分平面la和lb的方程來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度，利用求取旋轉(zhuǎn)角度θ。

圖4中，a為距離移位；b為x軸旋轉(zhuǎn)移位，用右手法則，該示意圖為x旋負(fù)移位；c為y軸旋轉(zhuǎn)移位，左側(cè)損傷用左手法則，c為y旋正；d為y軸旋轉(zhuǎn)移位，右側(cè)損傷用右手法則，為y旋負(fù)；e為z軸旋轉(zhuǎn)移位，左側(cè)損傷用左手法則，e為z旋正；f為z軸旋轉(zhuǎn)移位，右側(cè)損傷用右手法則，f為z旋負(fù)。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一：

201)采集ct數(shù)據(jù)：

在同一臺(tái)ct機(jī)上篩選n個(gè)健康成人骨盆ct的原始數(shù)據(jù)，掃描參數(shù)為：電壓120v，層厚1mm，層距1mm；掃描平面：使十字瞄準(zhǔn)器對(duì)準(zhǔn)恥骨聯(lián)合上緣和雙髂前上棘連線中點(diǎn)，下方到股骨中上段，上方位于中上腹平面；以dicom格式存儲(chǔ)并刻錄于光盤(pán)cd-rom上。

202)建立三維模型：

打開(kāi)三維重建軟件，選中目標(biāo)的所有圖像文件，將原始二維ct數(shù)據(jù)按默認(rèn)方式導(dǎo)入，按照解剖位置設(shè)定圖像方位得到三維模型ai。在菜單欄上根據(jù)設(shè)定的骨組織閾值(＞226hu)執(zhí)行閾值分割，并予區(qū)域增長(zhǎng)將圖像做去除噪點(diǎn)處理。執(zhí)行editmasks，利用工具erase和布爾運(yùn)算分離各關(guān)節(jié)，去除股骨和腰椎，得到骨盆(左右髖骨及骶尾骨)蒙版；然后手動(dòng)分別在矢狀面、水平面和冠狀面逐層封閉蒙版缺損，填充空隙，并通過(guò)膨脹和腐蝕操作關(guān)閉小空洞和邊緣。執(zhí)行calculate3d操作，并設(shè)定重建質(zhì)量為最佳，對(duì)上述骨盆蒙板進(jìn)行三維重建，得到對(duì)應(yīng)的完全封閉的正常骨盆三維模型bi。

203)裝配三維模型：

利用centerofcavity操作對(duì)操作202)中獲得的骨盆三維模型bi求解其模型重心bi，并建立以骨盆重心bi為原點(diǎn)的右手坐標(biāo)系：即面向骨盆正位水平面上過(guò)重心bi指向右側(cè)為x軸，經(jīng)過(guò)重心bi垂直于水平面向上為z軸，經(jīng)過(guò)重心bi垂直于x、z軸指向骶骨為y軸。對(duì)納入的每一個(gè)模型均執(zhí)行上述操作，并進(jìn)行模型的剛性變換即使得所有模型的重心坐標(biāo)軸系和建模軟件的世界坐標(biāo)系匹配，重新定義骨盆的重心b0為骨盆坐標(biāo)系原點(diǎn)，建立右手坐標(biāo)系b0。

204)擬合對(duì)齊：

利用最小二乘法原理，固定一個(gè)正常骨盆三維模型bj為參考模型的基礎(chǔ)上，將所有其他模型bi和參照模型bj的骶尾骨部位進(jìn)行最佳擬合對(duì)齊，目的是為了使得所有模型骶尾骨部位重疊部分最多，后期進(jìn)行最小二乘法時(shí)相對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)之間的距離最短，獲得一個(gè)擬合對(duì)齊后的三維模型c，具體的數(shù)學(xué)運(yùn)算如下：

設(shè)骨盆三維模型bi上一點(diǎn)p(x1,x2,x3),對(duì)應(yīng)參照模型bj上的p'(y1,y2,y3),線性轉(zhuǎn)換公式為則p到p'的轉(zhuǎn)換矩陣為本發(fā)明中模型bi和bj上擬合采樣點(diǎn)為q個(gè)(q→∞)，并需使得q個(gè)對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)之間的距離之和最小，即最小,其中d為對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，

求解上述方程，可解的未知數(shù)aij的值，即可得到模型bi和bj的轉(zhuǎn)換矩陣，完成三維模型的最佳擬合對(duì)齊。

205)重建均值骨盆模型：

根據(jù)步驟的204)中建立的三維模型c。然后以基準(zhǔn)坐標(biāo)系b0的xy平面(即通過(guò)原點(diǎn)b0的水平面)為起始平面沿著z軸進(jìn)行等層距(1mm)平行雙向切割，使得其與ct二維斷層圖像相互一致，獲得截面曲線即為模型的輪廓線。然后將獲得的所有輪廓線統(tǒng)一裝配，在每一個(gè)截面上均構(gòu)建平面網(wǎng)格，記錄z軸位點(diǎn)坐標(biāo)，并獲取和記錄網(wǎng)格與曲線交點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算中的均值計(jì)算來(lái)獲取均值點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成一系列平行于xy面的均值離散坐標(biāo)點(diǎn)，利用正交多項(xiàng)擬合曲線法排除偏離主點(diǎn)的點(diǎn)云，并將離散坐標(biāo)點(diǎn)按照多項(xiàng)擬合曲線走向進(jìn)行有次序地連接和封閉。最后將所有平行于xy平面的曲線通過(guò)點(diǎn)云逆向三維重建形成均值三維模型d。

206)建立均值骨盆三維坐標(biāo)系d：

通過(guò)步驟205)，建立了均值骨盆三維模型d，將其導(dǎo)入醫(yī)學(xué)建模軟件中，再次使用centerofcavity求取其重心d，確定重心d的坐標(biāo)位置位于骨盆上口與骨盆下口內(nèi)，骶正中嵴上方平第四骶前孔(圖2b)，即面向骨盆正位水平面上過(guò)重心d指向右側(cè)為x軸，經(jīng)過(guò)重心d垂直于水平面向上為z軸，經(jīng)過(guò)重心d垂直于x、z軸指向骶骨為y軸。

所述n≥10，i為1-n的任意自然數(shù)，j為1-n的任意自然數(shù)。

101)采集病人骨盆ct數(shù)據(jù)：

采集病人術(shù)前骨盆二維ct的病例數(shù)據(jù)。

102)建立病例三維模型：

利用病例數(shù)據(jù)，建立病例三維模型，去除病例三維模型的股骨和腰椎，得到病例的骨盆三維模型，具體的，建立病例三維模型后，進(jìn)行閾值分割，并予區(qū)域增長(zhǎng)將原始數(shù)據(jù)圖像做去噪點(diǎn)處理，所述骨組織閾值＞226hu，再進(jìn)行編輯蒙版，最后再去除病例三維模型的股骨和腰椎。

103)在病例的骨盆三維模型中選擇均值骨盆重心d為原點(diǎn)建立笛卡爾三維坐標(biāo)系d：

以206)步驟中的重心d為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系d。

104)獲得骨盆骨折的距離移位和旋轉(zhuǎn)移位：

根據(jù)103)步驟中的坐標(biāo)系d進(jìn)一步的，計(jì)算骨折的距離移位及角度移位：方法一、通過(guò)模擬游標(biāo)卡尺的方法即“兩平面法”：即在建模軟件中，建立兩個(gè)相互平行且垂直于移位軸的平面，通過(guò)小心平移兩個(gè)平面，使得兩平面均與移位骨塊斷端兩側(cè)恰好相切，且相切的兩點(diǎn)為相互復(fù)位點(diǎn)，此時(shí)通過(guò)參數(shù)計(jì)算的兩平面之間的距離即為移位的距離。計(jì)算骨折的角度移位：即移位骨塊和健側(cè)骨塊相切的平面與移位軸平面形成的夾角之差。

方法二、(1)利用建模軟件以重心d為中心，以移位軸為對(duì)稱(chēng)軸，在對(duì)側(cè)建立健側(cè)骨盆的虛擬鏡像u；

(2)通過(guò)閾值分割、編輯蒙版，分離出移位骨塊a，掃描移位骨塊上的幾何特征，并將移位骨塊w的空間信息以點(diǎn)集的形式記錄ai＝{(xi,yi,zi)}。將移位骨塊a通過(guò)平移或者旋轉(zhuǎn)使得與健側(cè)鏡像u恰好完全重合，得到b，采集此時(shí)的幾何特征，以點(diǎn)集bi＝{(xi,yi,zi)}記錄。

(3)建立數(shù)學(xué)模型，利用采集的點(diǎn)集信息，分別求取ai和bi的均分平面la和lb，則骨塊移位程度的定量分析，可以通過(guò)la和lb之間的距離及旋轉(zhuǎn)移位來(lái)計(jì)算。具體計(jì)算方法為：設(shè)la的方程為a1x+b1y+c1z+d1＝0，lb為a2x+b2y+c2z+d2＝0；根據(jù)la和lb分別均分ai和bi，可知點(diǎn)集ai和bi上所有點(diǎn)分別到兩平面的距離的平方之和最短，可利用點(diǎn)到面的距離公式及偏導(dǎo)數(shù)進(jìn)行求解，即：可知a和b上的任一點(diǎn)到la和lb上的距離為：

則則

利用上述方程可求的a1,b1,c1,d1即求得了la的方程式及其法向量，同理可求的lb的方程式及法向量，利用法向量的角度計(jì)算公式求取旋轉(zhuǎn)角度θ及兩平面的方程求取距離移位值。

方法三：(1)同方法二得到移位骨塊a，及可完全與鏡像u完全重合的骨塊b；(2)利用geomagicstudio軟件執(zhí)行特征選擇-均分平面操作，則可較粗略地得到均分移位骨塊的平面la和lb的方程矩陣，繼而求解。

實(shí)施例二：由于實(shí)施例一中的坐標(biāo)原點(diǎn)d的獲得方法較為復(fù)雜，在臨床上可采用靠近d點(diǎn)的髂前下棘連線中點(diǎn)e代替，尤其適用于在骨盆移位的定性分析或較粗略地定量計(jì)算中，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

101)采集病人骨盆ct數(shù)據(jù)：

采集病人術(shù)前骨盆二維ct的病例數(shù)據(jù)。

102)建立病例三維模型：

利用病例數(shù)據(jù)，建立病例三維模型，去除病例三維模型的股骨和腰椎，得到病例的骨盆三維模型，具體的，建立病例三維模型后，進(jìn)行閾值分割，并予區(qū)域增長(zhǎng)將原始數(shù)據(jù)圖像做去噪點(diǎn)處理，所述骨組織閾值＞226hu，再進(jìn)行編輯蒙版，最后再去除病例三維模型的股骨和腰椎。

103)在病例的骨盆三維模型中選擇髂前下棘連線中點(diǎn)e為原點(diǎn)建立笛卡爾三維坐標(biāo)系e：以髂前下棘連線中點(diǎn)為原點(diǎn)e，建立坐標(biāo)系e,即面向骨盆正位水平面上過(guò)原點(diǎn)e指向右側(cè)為x軸，經(jīng)過(guò)原點(diǎn)e垂直于水平面向上為z軸，經(jīng)過(guò)原點(diǎn)e垂直于x、z軸指向骶骨為y軸。

104)獲得骨盆骨折的距離移位和旋轉(zhuǎn)移位：

方法一、通過(guò)模擬游標(biāo)卡尺的方法即“兩平面法”：即在建模軟件中，建立兩個(gè)相互平行且垂直于移位軸的平面，通過(guò)小心平移兩個(gè)平面，使得兩平面均與移位骨塊斷端兩側(cè)恰好相切，且相切的兩點(diǎn)為相互復(fù)位點(diǎn)，此時(shí)通過(guò)參數(shù)計(jì)算的兩平面之間的距離即為移位的距離。計(jì)算骨折的角度移位：即移位骨塊和健側(cè)骨塊相切的平面與移位軸平面形成的夾角之差。

方法二、(1)利用建模軟件以重心d為中心，以移位軸為對(duì)稱(chēng)軸，在對(duì)側(cè)建立健側(cè)骨盆的虛擬鏡像u；

(2)通過(guò)閾值分割、編輯蒙版，分離出移位骨塊a，掃描移位骨塊上的幾何特征，并將移位骨塊w的空間信息以點(diǎn)集的形式記錄ai＝{(xi,yi,zi)}。將移位骨塊a通過(guò)平移或者旋轉(zhuǎn)使得與健側(cè)鏡像u恰好完全重合，得到b，采集此時(shí)的幾何特征，以點(diǎn)集bi＝{(xi,yi,zi)}記錄。

(3)建立數(shù)學(xué)模型，利用采集的點(diǎn)集信息，分別求取ai和bi的均分平面la和lb，則骨塊移位程度的定量分析，可以通過(guò)la和lb之間的距離及旋轉(zhuǎn)移位來(lái)計(jì)算。具體計(jì)算方法為：設(shè)la的方程為a1x+b1y+c1z+d1＝0，lb為a2x+b2y+c2z+d2＝0；根據(jù)la和lb分別均分ai和bi，可知點(diǎn)集ai和bi上所有點(diǎn)分別到兩平面的距離的平方之和最短，可利用點(diǎn)到面的距離公式及偏導(dǎo)數(shù)進(jìn)行求解，即：可知a和b上的任一點(diǎn)到la和lb上的距離為：

則則

利用上述方程可求的a1,b1,c1,d1即求得了la的方程式及其法向量，同理可求的lb的方程式及法向量，利用法向量的角度計(jì)算公式求取旋轉(zhuǎn)角度θ及兩平面的方程求取距離移位值。

方法三：(1)同方法二得到移位骨塊a，及可完全與鏡像u完全重合的骨塊b；(2)利用geomagicstudio軟件執(zhí)行特征選擇-均分平面操作，則可較粗略地得到均分移位骨塊的平面la和lb的方程矩陣，繼而求解。

表1各標(biāo)志點(diǎn)左右側(cè)及連線中點(diǎn)的坐標(biāo)及其到骨盆重心d的距離(單位：mm)

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。