[发明专利]一种三维髋臼指数的自动计算方法

说明书

技术领域

本发明属于髋关节发育不良检测技术领域，涉及一种三维髋臼指数的自动计算方法。

背景技术

髋关节发育不良(Developmental Dysplasia of the Hip，DDH)是指由于髋臼发育缺陷造成髋臼对股骨头的覆盖不良，是儿童肢体畸形的常见病。主要表现为髋臼外上方和前方缺损，髋臼变浅，髋关节中心外移，还可伴有髋关节不同程度的半脱位，脱位或错位变化。DDH是当今骨科领域的常见疾病，不同遗传背景以及不同种族的发病率有所不同，总体上新生儿发病率为1.5～5‰，在美国新生儿DDH的平均发病率大致在1.5‰；在我国发病率为0.91‰～8.2‰，平均为3.5‰。DDH患者多为婴幼儿和学龄儿童，该类疾病严重影响患者的肢体发育和功能以及患者的生活质量。

虽然针对髋关节发育不良存在多种诊断及治疗方式，但由于缺陷类型及治疗方式复杂且小儿病变特征具有个体性，仅靠传统的二维(2D)图像及二维指数，难以准确反映患者病变部位的空间位置和解剖信息，因此手术优良率不高(约为60～70％)，股骨头再脱位、股骨头骺坏死和髋关节僵直等并发症的发生率较高。

发明内容

本发明是通过以下技术解决方案来实现：

1、一种三维髋臼指数的自动计算方法，其特征在于，包括以下操作：

1)处理器根据髋关节的CT或MRI数据，基于PV-MAP方法提取骨信息，并生成相应的三维图像；

2)在三维空间中，对髂骨两侧内壁的Y状软骨的中心点进行标定，然后把连接两个中心点的水平线Y-Y作为旋转轴，穿过旋转轴，建立一个与髋臼边缘相交的剪切面；随后在剪切面内，将Y状软骨中心点与髋臼边缘点构成的直线A-B与Y-Y水平连线组成的角度θ，进行斜率计算得到该剪切面的髋臼指数AI测量值，即得到二维髋臼指数；

3)在三维图像空间内，当绕旋转轴旋转时，对形成的每个旋转剪切面重复步骤2)的计算，可得到0°～180°旋转范围内的所有旋转剪切面的AI测量值，即得到三维髋臼指数；

4)将在不同旋转剪切面计算所得到的AI测量值映射到二维直角坐标系中，得到环绕髋臼半球面边缘的AI分布曲线，并将其输出。

所述将AI测量值映射到二维直角坐标系为：X轴从小到大依次描述旋转角度；Y轴描述各个旋转角度计算所得到的三维髋臼指数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过对患者髋关节影像数据进行分析，提出一种新的三维髋臼指数，并建立了相应的三维定量测量方法，以更准确地反映DDH的病变位置及程度，辅助提高髋关节发育不良的检测。

本发明将二维AI指数测量扩展到三维，允许获取环绕整个髋臼半球面边缘的所有AI指数，从而能够更准确地表现其发育状态特征。

本发明建立的3D AI指数的自动计算方式，避免了传统2D AI指数测量过程中主观性带来的计算差异，能够提供更具有客观性的信息。

附图说明

图1是Y状软骨示意图；

图2是三维AI指数计算流程图；

图3是基于PV-MAP算法的骨分割结果。(a)-(c)为原始CT图像；(d)-(f)为骨分割结果；

图4是三维AI指数的定量测量。(a)为Y-Y点确定；(b)为正交平面的AI测量值；(c)为3D AI指数分布曲线(上部曲线表示左侧指数分布，下部曲线表示右侧指数分布)；

图5是正常人与DDH患者三维AI指数分布示意图(20°-150°)。(a)为正常组(N＝13)；(b)为异常组(N＝15)。

具体实施方式