[发明专利]一种三维骨组织模型构建方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及医学电子技术领域，具体设计一种三维骨组织模型构建方法及设备。

背景技术

松质骨包括骨小梁和骨髓，骨髓是松质骨的重要组成部分，骨小梁所形成的孔隙的填充物为骨髓。现有三维骨组织有限元模型可以显示松质骨的真实形态的分布情况，提供松质骨的空间分布信息。但是现有三维骨组织有限元模型只能显示出松质骨的外形和大致显示骨小梁的孔隙结构，在微观显示下，建模获得的孔隙结构中的每一个孔隙的尺寸和形状都是相同的或者是规则分布，与真实的孔隙结构存在很大误差，故不能表现出真实的孔隙结构，也不能获得真实的骨髓的形态。

目前，医疗保健需求和骨骼功能康复的需求对骨生物学研究的重要性起很大促进作用，然而松质骨的生物力学研究仅限于对仿真出的实体系统进行破坏性力学实验，即对仿真出的实体系统施加压力致使其破碎，以获得施力过程中松质骨的力学参数。然而，受力过程中骨髓的形态、特性和力学属性对于松质骨的生物力学特性的影响非常重要，以及骨髓与骨小梁间的流固耦合应力分布对于骨组织的承重强度分析也是松质骨的力学生物研究的重要因素，骨髓与骨小梁间的流固耦合应力分布主要通过对骨髓的材质、特性及形态以及对骨小梁的材质特性、形态进行分析实现，即通过骨髓特性参数和骨小梁的特性参数，骨髓的边界条件和骨小梁的边界条件就可以获得骨髓与骨小梁间的流固耦合应力参数。然而破坏性力学实验不仅不能模拟真实骨小梁形成的孔隙结构，也不能模拟获得骨小梁和骨髓在受力过程中由于相互作用而产生的应力变化情况，例如骨髓的流动，骨髓材质受到压力时的缓冲等对松质骨受力时的影响，进而破坏性力学实验不能分析获得骨髓的特性对松质骨在受力时的影响。且受边界条件限制，无法对仿真的实体系统模拟出边界条件，以及模拟出骨髓与骨小梁间的流固耦合应力分布情况，致使仿真实验效果差，不能获得与真实结果相近的效果。以及，仿真实体系统受力变形后不能恢复，所以不能对同一实体系统进行重复试验，以及由于松质骨的微观结构比较复杂，很难对同一松质骨仿制出相同的实体系统，且也不能保证每次实验所实施的条件相同，因而破坏性力学实验的重复再现性和验证性较差，而且增加了实验成本。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明第一方面提供了一种三维骨组织模型构建方法，包括：

获取目标骨组织的三维图像；

识别所述目标骨组织的三维图像，获得包括所述目标骨组织的边界像素点的第一图像，所述第一图像还包括所述边界像素点所围成的区域；

识别所述第一图像，获得所述目标骨组织的骨小梁的像素点；

删除所述目标骨组织的骨小梁的像素点，获得包括所述目标骨组织的骨髓的区域的第二图像；

对比所述目标骨组织的图像和所述第一图像，通过第一标识标记所述目标骨组织的三维图像中所述目标骨组织的骨髓的区域的位置；

以及，对比所述目标骨组织的图像和所述第二图像，通过第二标识标记所述目标骨组织的三维图像中所述目标骨组织的骨小梁的像素点的位置，获得所述目标骨组织的第一三维骨组织模型。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述删除所述目标骨组织的骨小梁的像素点，获得包括所述目标骨组织的骨髓的区域的第二图像，包括：

对所述第一图像进行布尔运算取反计算，删除所述目标骨组织的骨小梁的像素点，获得包括所述目标骨组织的骨髓的区域的第二图像。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，该方法还包括：

设置所述第一三维骨组织模型的所述骨小梁和/或所述骨髓的参数；

获得第二三维骨组织模型。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述设置所述第一三维骨组织模型的所述骨小梁和/或所述骨髓的参数为以下中的一种或者组合：

通过第一材质分配进程设置所述第一三维骨组织模型中所述骨小梁的材质为线弹性固体材质；

通过第二材质分配进程设置所述第一三维骨组织模型中所述骨髓的材质为流固混合材质；

通过骨骼参数设置进程设置所述第一三维骨组织模型中所述骨小梁的骨骼参数；

通过骨髓参数设置进程设置所述第一三维骨组织模型中所述骨髓的骨髓参数；

通过第一边界条件设置进程设置所述第一三维骨组织模型中所述骨髓与所述骨小梁的边界条件。

结合第一方面的第二种可能的实现方式或者第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，该方法还包括：

接收用户获取所述目标骨组织在受力条件下的力学参数的请求，所述请求包括受力条件；