00包括與計(jì)算機(jī)工作站1002相通信的掃描儀1008， 所述掃描儀1008可操作用來將X射線膠片掃描成數(shù)字化X光相片。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng) 1000還包括與工作站1002通信的顯示設(shè)備1010,所述顯示設(shè)備1010可以是液晶顯示器， 陰極射線管顯示器或本領(lǐng)域已知技術(shù)的其它任何顯示設(shè)備。工作站1002可配置為用戶顯 示數(shù)字化X光相片到顯示設(shè)備1010上，而且用戶可以輸入多種數(shù)據(jù)，如本發(fā)明公開的屬于 顯示的X光相片的，比如標(biāo)記物或支柱的位置，標(biāo)記物或支柱相對(duì)于彼此預(yù)定位置。在一個(gè) 示范的實(shí)施例中，系統(tǒng)1000包括一個(gè)或多個(gè)與工作站1002相通訊的輸入設(shè)備1012,比如鼠 標(biāo)、光筆和/或鍵盤，用戶可以使用輸入設(shè)備1012輸入數(shù)據(jù)?；谟脩糨斎氲臄?shù)據(jù)和圖像 數(shù)據(jù)，工作站1002的微處理器或控制器根據(jù)本發(fā)明的原理生成成像物體的三維模型。在一 些實(shí)施例中，系統(tǒng)1000還包括輸出設(shè)備1014,比如打印機(jī)，其操作用來給用戶提供不同的 模型數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果，圖像或圖形。系統(tǒng)1000還可以包括存儲(chǔ)模塊1016,用來存儲(chǔ)多種模型 數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果，圖像或圖形以備后用。
[0268] 圖11是應(yīng)用圖10所示系統(tǒng)的示意圖。本實(shí)施例中根據(jù)本發(fā)明的原理數(shù)字化的生 成成像物體的三維模型。患者可坐在或躺在桌子1101上。在另一個(gè)實(shí)施例中，患者坐在椅 子而不是桌子1101上。桌子1101的表面與成像儀材料相同?；蛘?，成像儀被放置在桌子 1101的表面上以及患者的下面。X射線和X光相片要檢查的區(qū)域，在本實(shí)施例中是一條腿， 被矯形固定器1109包圍。根據(jù)本發(fā)明的原理，被矯形固定器包圍的腿要用X射線設(shè)備1102 進(jìn)行X光檢查。被矯形固定器包圍的腿要用X射線設(shè)備從不同的方向進(jìn)行X光檢查，其能 夠圍繞X，y，z方向旋轉(zhuǎn)。X射線數(shù)據(jù)通過電纜（未示出）或無線地經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或任何其它 適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)被傳輸?shù)接脩舯镜赜?jì)算機(jī)1107上。在本實(shí)施例中，用戶本地計(jì)算機(jī)1107是一個(gè) 普通的臺(tái)式電腦，但其可以是圖10所示的計(jì)算機(jī)工作站1002 -樣的任何計(jì)算機(jī)設(shè)備。用 戶本地計(jì)算機(jī)1107配備處理器和內(nèi)存，以用于接收、處理和存儲(chǔ)X射線數(shù)據(jù)。用戶本地計(jì) 算機(jī)1107可與顯示設(shè)備1103相連接，所述顯示設(shè)備1103用來把X射線數(shù)據(jù)顯示為圖像。 用戶本地計(jì)算機(jī)1107可連接鼠標(biāo)1104,鍵盤（未示出）以及掃描儀/打印機(jī)1108。掃描 儀/打印機(jī)1108操作用來掃描X射線圖像或打印傳輸?shù)腦射線數(shù)據(jù)。X射線數(shù)據(jù)也可以用 光盤（CD)，通用串行總線（USB)驅(qū)動(dòng)器1105或其他任何存儲(chǔ)設(shè)備例如軟盤供給到用戶本 地計(jì)算機(jī)1107中。
[0269] 患者腿部以及固定支架的三維位置根據(jù)本發(fā)明公開的方法被確定。然后用戶可以 處理所發(fā)送的X射線數(shù)據(jù)，并確定必須對(duì)矯形固定器1109所做的必要的調(diào)整?；谶@些確 定，用戶可使用與用戶本地計(jì)算機(jī)1107相連的可編程的扳手1106來自動(dòng)地調(diào)整矯形固定 器1109,通過擰緊或放松其連接點(diǎn)?；蛘?，用戶，更可能是醫(yī)生或醫(yī)院人員，可以手動(dòng)的基于 所傳輸?shù)腦射線數(shù)據(jù)來調(diào)整矯形固定器1109。
[0270] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述特定實(shí)施例是以實(shí)例說明來解釋本發(fā)明而不是作為本發(fā) 明的限制。在不偏離本發(fā)明范圍的基礎(chǔ)上發(fā)明的主要特征可采用不同的實(shí)施例。本領(lǐng)域的 技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到或能夠使用不超出常規(guī)實(shí)驗(yàn)，以確定，許多等同于本文描述的具體過程。 這些等同物被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，并涵蓋在權(quán)利要求書中。
[0271] 說明書中所提及的所有出版物和專利申請(qǐng)均表明本發(fā)明所屬技術(shù)人員的技術(shù)水 平。所有出版物和專利申請(qǐng)通過引用并入本文，其程度如同每個(gè)單獨(dú)的出版物或?qū)＠暾?qǐng) 被具體和單獨(dú)地提到的通過引用并入。
[0272] 雖然本發(fā)明的方法和系統(tǒng)已經(jīng)在優(yōu)選的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，在不脫離本發(fā)明的 概念、精神和范圍基礎(chǔ)上對(duì)本文所描述的方法、系統(tǒng)以及步驟或步驟的順序所做的各種適 應(yīng)性修改，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。所有這些類似的替換和修改對(duì)于本領(lǐng)域 技術(shù)人員來說是顯然的，都視為在本發(fā)明的精神，范圍和概念之內(nèi)由所附權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種創(chuàng)建本體部分三維模型的方法，所述本體部分耦合至包括多個(gè)標(biāo)記物的物體， 所述多個(gè)標(biāo)記物沿著所述物體以預(yù)定距離布置，所述方法包括： 接收所述本體部分以及所述物體放置在X射線源和X射線成像儀之間的第一方向上時(shí) 的第一X光相片，其中所述第一X光相片包含的圖像有： 本體部分， 物體，以及 多個(gè)標(biāo)記物； 接收所述本體部分以及所述物體放置在X射線源和X射線成像儀之間的第二方向上時(shí) 的第二X光相片，其中所述第二X光相片包含的圖像有： 本體部分， 物體，以及 多個(gè)標(biāo)記物； 確定多個(gè)標(biāo)記物在第一X光相片上的第一組投影； 使用多個(gè)標(biāo)記物和多個(gè)標(biāo)記物在第一X光相片上的第一組投影之間的預(yù)定距離確定X射線源的第一三維位置以及所述物體在第一方向上相對(duì)于X射線成像儀的的第一三維位 置； 確定多個(gè)標(biāo)記物在第二X光相片上的第二組投影； 使用多個(gè)標(biāo)記物和多個(gè)標(biāo)記物在第二X光相片上的第二組投影之間的預(yù)定距離確定X射線源的第二三維位置以及所述物體在第二方向上相對(duì)于X射線成像儀的的第二三維位 置； 使用多個(gè)標(biāo)記物在第一和第二方向上相對(duì)于X射線成像儀的的三維位置，在三維參考 坐標(biāo)系中校準(zhǔn)物體的第一三維投影和第二三維投影；以及 基于物體的第一三維投影和第二三維投影在三維參考坐標(biāo)系中創(chuàng)建所述成像本體部 分的三維模型。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)標(biāo)記物包括多個(gè)接頭，所述多個(gè)支柱在所 述多個(gè)接頭處連接至至少一個(gè)固定元件。3. 如權(quán)利要求1所述方法，其中所述物體是矯形固定器。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)標(biāo)記物包括五個(gè)標(biāo)記物，且其中所述X射線 源的第一三維位置以及所述物體的第一三維位置由下面的關(guān)系式確定：還滿足下述關(guān)系式之一：其中（x，y，z)是X射線源的坐標(biāo)，（xO，yO，zO)到（x4，y4，z4)是五個(gè)標(biāo)記物的坐標(biāo)， (XO,YO,ZO)到（X4,Y4,Z4)是五個(gè)標(biāo)記物在第一X光相片上的第一組投影的坐標(biāo)，101，102 ，103, 104, 112, 113, 114, 123, 124, 134是五個(gè)標(biāo)記物之間的預(yù)定距離； 所述X射線源以及所述物體的第二三維位置通過以下關(guān)系式確定：其中（x，y，z)是x射線源的坐標(biāo)，（xO，yO，zO)到（x3，y3，z3)是四個(gè)標(biāo)記物的坐標(biāo)， (父0，￥0,20)到》3，￥3,23)是四個(gè)標(biāo)記物在第一乂光相片上的第一組投影的坐標(biāo)，101，102 ，103, 104, 112, 113, 114, 123, 124, 134是四個(gè)標(biāo)記物之間的預(yù)定距離； 所述X射線源以及所述物體的第二三維位置通過以下關(guān)系式確定：其中（'X，'y, 'z)是X射線源的坐標(biāo)，（x0,yO,z0)到（x3,y3,z3)是四個(gè)標(biāo)記物的坐 標(biāo)，（'X0, 'Y0，'Z0)到（'X3，'Y3, 'Z3)是四個(gè)標(biāo)記物在第二X光相片上的第二組投影 的坐標(biāo)，101，102, 103, 104, 112, 113, 114, 123, 124, 134是四個(gè)標(biāo)記物之間的預(yù)定距離。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)標(biāo)記物包括四個(gè)標(biāo)記物，且其中X射線源以 及物體的第一三維位置通過下面的關(guān)系式確定：其中（x0,y0,zO)到（x3,y3,z3)是四個(gè)標(biāo)記物的坐標(biāo)，101，102, 103, 112, 113, 123 是四 個(gè)標(biāo)記物之間的預(yù)定距離； 所述X射線源以及所述物體的第二三維位置通過以下關(guān)系式確定：其中（x0,y0,z0)到（x3,y3,z3)是四個(gè)標(biāo)記物的坐標(biāo)，101，102, 103, 112, 113, 123 是四 個(gè)標(biāo)記物之間的預(yù)定距離。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)標(biāo)記物包括四個(gè)標(biāo)記物，且其中x射線源以 及物體的第一三維位置通過下面的關(guān)系式確定：其中（x，y，z)是X射線源的坐標(biāo)，（xO，yO，zO)到（x3，y3，z3)是四個(gè)標(biāo)記物的坐 標(biāo)，（XO，YO，ZO)到（X3，Y3，Z3)是四個(gè)標(biāo)記物在第一X光相片上的第一組投影的坐標(biāo)， 101，102, 103, 112, 113, 123是四個(gè)標(biāo)記物之間的預(yù)定距離； 所述X射線源以及所述物體的第二三維位置通過以下關(guān)系式確定：其中（'X，'y, 'z)是x射線源的坐標(biāo)，（xO,yO,zO)到（x3,y3,z3)是四個(gè)標(biāo)記物的坐 標(biāo)，（'X0, 'YO，'Z0)到（'X3，'Y3, 'Z3)是四個(gè)標(biāo)記物在第二X光相片上的第二組投影 的坐標(biāo)，101，102, 103, 112, 113, 123是四個(gè)標(biāo)記物之間的預(yù)定距離。8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括： 在第一X光相片中識(shí)別成像本體部分的第一本體部分輪廓； 在第二X光相片中識(shí)別成像本體部分的第二本體部分輪廓； 制備從第一本體部分輪廓到X射線源的第一三維位置的第一三維本體部分投影； 制備從第二本體部分輪廓到X射線源的第二三維位置的第二三維本體部分投影； 基于第一和第二本體部分的投影，在三維參考坐標(biāo)系中創(chuàng)建成像物體的三維模型。9. 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括： 在三維參考坐標(biāo)系中識(shí)別傾斜軸，其中所述傾斜軸在與x射線源在第一方向上的第一 位置相對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)系中的第一三維位置和與X射線源在第二方向上的第二位置相對(duì) 應(yīng)的三維坐標(biāo)系中的第二三維位置之間穿過； 識(shí)別經(jīng)過所述傾斜軸和成像本體部分在三維參考坐標(biāo)系中的第一三維投影和第二三 維投影的一個(gè)或多個(gè)相交平面； 對(duì)于每個(gè)相交平面，執(zhí)行下面步驟a)到c): a) 識(shí)別第一三維本體部分投影和第二三維本體部分投影之間的一個(gè)或多個(gè)交點(diǎn)以及 在三維參考坐標(biāo)系的所述相交平面； b) 在所述相交平面中制備連接交點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)多邊形； c) 在所述一個(gè)或多個(gè)多邊形中的每一個(gè)多邊形內(nèi)制備一個(gè)或多個(gè)閉合曲線，其中所述 一個(gè)或多個(gè)閉合曲線對(duì)應(yīng)于所述成像本體部分在所述相交平面中的橫截面視圖；以及 在三維參考坐標(biāo)系中制備曲面，其連接每個(gè)閉合曲線以形成所述成像本體部分的三維 模型。10. -種創(chuàng)建本體部分三維模型的方法，所述本體部分耦合至包括有預(yù)定長(zhǎng)度的多個(gè) 支柱的物體上，所述，每個(gè)支柱以預(yù)定尺寸連接到至少兩個(gè)固定元件上，所述方法包括： 接收所述本體部分以及所述物體放置在X射線源和X射線成像儀之間的第一方向上時(shí) 的第一X光相片，其中所述第一X光相片包含的圖像有： 本體部分， 物體，以及 具有預(yù)定長(zhǎng)度的多個(gè)支柱，其中每個(gè)支柱與至少兩個(gè)固定元件在兩個(gè)連接點(diǎn)連接，其 中兩個(gè)連接點(diǎn)之間的距離是預(yù)定的； 接收所述本體部分以及所述物體放置在X射線源和X射線成像儀之間的第二方向上時(shí) 的第二X光相片，其中所述第二X光相片包含的圖像有： 本體部分， 物體，以及 具有預(yù)定長(zhǎng)度的多個(gè)支柱，其中每個(gè)支柱與至少兩個(gè)固定元件在兩個(gè)連接點(diǎn)連接，其 中兩個(gè)連接點(diǎn)之間的距離是預(yù)定的； 確定多個(gè)支柱在第一X光相片上的縱軸的第一組投影； 使用所述多個(gè)支柱的支柱連接點(diǎn)和多個(gè)支柱在第一X光相片上的縱軸的第一組投影 之間的預(yù)定距離確定X射線源的第一三維位置以及所述物體相對(duì)于X射線成像儀的第一三 維位置； 確定多個(gè)支柱在第二X光相片上的縱軸的第二組投影； 使用所述多個(gè)支柱的支柱連接點(diǎn)和多個(gè)支柱在第二X光相片上的縱軸的第二組投影 之間的預(yù)定距離確定X射線源的第二三維位置以及所述物體相對(duì)于X射線成像儀的第二三 維位置，其； 使用多個(gè)支柱在第一和第二方向上相對(duì)于X射線成像儀的的三維位置在三維參考坐 標(biāo)系中校準(zhǔn)物體的第一三維投影和第二三維投影；以及 基于物體的第一三維投影和第二三維投影，在三維參考坐標(biāo)系中創(chuàng)建所述成像本體部 分的三維模型。11. 如權(quán)利要求10所述方法，其中所述物體是矯形固定器。12. 如權(quán)利要求10所述方法，其中所述多個(gè)支柱包括五個(gè)支柱，且其中所述X射線源以 及所述物體的第一三維位置由下面的關(guān)系式確定：其中（X，y,z)是x射線源的坐標(biāo)，（xO,yO,zO)到（x9,y9,z9)是十個(gè)支柱連接點(diǎn)到固定 元件的坐標(biāo)，（X0，Y0，Z0)到（X1，Y1，Z1)，…（X8，Y8，Z8)到（X9，Y9，Z9)是所述支柱在第一 X光相片上的縱軸的第一組投影的坐標(biāo)，101，102, 103, 104, 106, 107, 108, 109, 112, 113, 114 ，115, 116, 117, 118, 119, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129 是五個(gè)支柱的支柱連接點(diǎn)之間的 預(yù)定距離，si是未知比率，v(i-l)ix,v(i-l)iy,v(i-l)iz是所述支柱的縱軸的投影向量， 其中v(i_l)ix=Xi-X(i-l)，v(i_l)iy=Yi-Y(i-l)，v(i_l)iz=Zi-Z(i_l); 所述x射線源以及所述物體的第二三維位置通過以下關(guān)系式確定：其中（'X，'y, 'z)是x射線源的坐標(biāo)，（xO，yO，zO)到（x9，y9，z9)是十個(gè)支柱連接 點(diǎn)到固定元件的坐標(biāo)，（10，'丫0，'20)到（11，11，'21)，~（18，'丫8，'28)到 ('X9，'Y9, 'Z9)是所述支柱在第二X光相片上的縱軸的第二組投影的坐標(biāo)，101，102, 1 03, 104, 106, 107, 108, 109, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 123, 124, 125, 126, 127, 1 28, 129是五個(gè)支柱的支柱連接點(diǎn)之間的預(yù)定距離，si是未知比率，'v(i-l)ix, 'v(i-l) iy, 'v(i-l)iz是所述支柱的縱軸的投影向量，其中'v(i-l)ix= 'Xi-'X(i-l), 'v(i-l) iy='Yi- 'Y(i_l), 'v(i_l)iz= 'Zi_'Z(i_l)〇13.如權(quán)利要求10所述方法，其中所述多個(gè)支柱包括四個(gè)支柱，且其中x射線源以及所 述物體的第一三維位置由下面的關(guān)系式確定：其中（x，y，z)是x射線源的坐標(biāo)，（xO，yO，zO)到（x7，y7，z7)是八個(gè)支柱連接點(diǎn)到固 定元件的坐標(biāo)，（XO，YO，ZO)到（X1，Y1，Z1)，…（X6，Y6，Z6)到（X7，Y7，Z7)是所述支柱在第 一X光相片上的縱軸的第一組投影的坐標(biāo)，（X'0，Y' 0,Z'0)到（X' 7,Y'7,Z' 7)是所述 八個(gè)支柱連接點(diǎn)在第一X光相片上的第一組投影的坐標(biāo)，101，102, 103, 104, 106, 107, 112， 113, 114, 115, 116, 117, 123, 124, 125, 126, 127是四個(gè)支柱的支柱連接點(diǎn)之間的預(yù)定距離， si是未知比率，v(i-l)ix,v(i-l)iy,v(i-l)iz是所述支柱的縱軸的投影向量，其中v(i-l) ix=Xi-X(i-l)，v(i_l)iy=Yi-Y(i-l)，v(i_l)iz=Zi-Z(i_l); 所述x射線源以及所述物體的第二三維位置通過以下關(guān)系式確定：其中（'x，'y，'z)是x射線源的坐標(biāo)，（xO,yO,zO)到（x7,y7,z7)是八個(gè)支柱連接點(diǎn)到 固定元件的坐標(biāo)，（'XO, 'YO, 'Z0)到（'XI，'Yl，'Zl)，，"（'X6, 'Y6, 'Z6)到（'X7, 'Y7, 'Z7) 是所述支柱在第二X光相片上的縱軸的第二組投影的坐標(biāo)，（'X'0，'Y'O，'Z'0)到 ('X' 7，'Y'7，'Z' 7)是所述八個(gè)支柱連接點(diǎn)在第二X光相片上的第二組投影的坐 標(biāo)，101，102, 103, 104, 106, 107,112, 113, 114, 115,116, 117, 123, 124, 125, 126, 127 是四 個(gè)支柱的支柱連接點(diǎn)之間的預(yù)定距離，si是未知比率，'v(i-l)ix, 'v(i-l)iy, 'v(i-l) iz是所述支柱的縱軸的投影向量，其中'v(i-l)ix='Xi- 'X(i-l), 'v(i-l)iy= 'Yi-'YQ-l), 'v(i-l)iz='Zi- 'Z(i-l)〇14.如權(quán)利要求10所述方法，其中所述多個(gè)支柱包括四個(gè)支柱，且其中x射線源以及所 述物體的第一三維位置由下面的關(guān)系式確定：其中（如，7〇,2〇)到（以，77,27)是八個(gè)支柱連接點(diǎn)到固定元件的坐標(biāo)，101，102，103， 104, 106, 107, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 123, 124, 125, 126, 127 是所述支柱連接點(diǎn)之間的 預(yù)定距離； 所述X射線源以及所述物體的第二三維位置通過以下關(guān)系式確定：其中（如，7〇,2〇)到（以，77,27)是八個(gè)支柱連接點(diǎn)到固定元件的坐標(biāo)，101，102，103， 104, 106, 107, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 123, 124, 125, 126, 127 是所述支柱連接點(diǎn)之間的 預(yù)定距離。15.如權(quán)利要求10所述方法，其中所述多個(gè)支柱包括四個(gè)支柱，且其中X射線源以及所 述物體的第一三維位置由下面的關(guān)系式確定：其中（X，y,z)是x射線源的坐標(biāo)，（xO,yO,zO)到（x7,y7,z7)是八個(gè)支柱連接點(diǎn)到固定 元件的坐標(biāo)，（X0，Y0，Z0)到（X1，Y1，Z1)，…（X6，Y6，Z6)到（X7，Y7，Z7)是所述支柱在第一 X光相片上的縱軸的第一組投影的坐標(biāo)，101，102, 103, 104, 106, 107, 112, 113, 114, 115, 116 ，117, 123, 124, 125, 126, 127是四個(gè)支柱的支柱連接點(diǎn)之間的預(yù)定距離；且其中X射線源以 及所述物體的第二三維位置通過以下關(guān)系式確定：是所述支柱在第二X光相片上的縱軸的第二組投影的坐標(biāo)，101，102, 103, 104, 106, 107,I12, 113, 114, 115, 116, 117, 123, 124, 125, 126, 127是四個(gè)支柱的支柱連接點(diǎn)之間的預(yù)定距 離。16. 如權(quán)利要求10所述方法，還包括： 在第一X光相片中識(shí)別成像本體部分的第一本