側凸脊柱X線片三維重建和輔助測量.pdf

1、醫(yī)學圖像三維重建是可視化技術在醫(yī)學領域的重要應用，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，因其復雜和高難度的治療，脊柱病已成為骨科手術中的難點問題。基于CT圖像的脊柱三維重構需大量完整的脊柱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，本文以青少年側凸脊柱三維重建為研究對象，在深入研究醫(yī)學圖像三維重建算法的基礎上，提出了基于重心

2、點和正側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，利用這些參數擬合正常脊柱模型，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角輔助測量結果的分析，醫(yī)生可進行更準確的診斷和治療。
　　本文研究內容主要包括：
　　1.提出了基于重心點的脊柱三維重構方法。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；最后將正側位相中對應重心點的偏移量和夾角值組合成三維平移和旋轉參數來擬合正常脊柱模型，從而獲得脊柱的側凸模型。
　　2.提出了基于正側位相匹配的脊柱三維重構方法。該方法建立在MC(Marching Cubes)算法基礎之上，通過對每一塊脊椎3D模型進行旋轉變換和透視投影變換，生成與脊柱 X片中對應脊椎相近的投影圖；然后使投影圖與脊柱X片中對應脊椎進行匹配，根據匹配結果調整旋

4、轉參數直至匹配成功；最后記錄下匹配成功后的旋轉參數α、β和平移參數 h、v，根據每塊脊椎骨的旋轉和平移參數調整標準脊柱模型中相應的脊椎模型參數，通過可視化技術重構脊柱模型。實驗表明，重構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，對質量較差的脊柱 X片也能進行較好的匹配并能重構出精確的脊柱模型。該方法與重心點三維重構方法相比，過程更加直觀，計算較為簡單，三維參數具有可控性。
　　3.提出了兩種脊柱Cobb角的計算機輔助測量