[发明专利]一种基于统计信息的平均股骨模型构建方法

权利要求书

1.一种基于统计信息的平均股骨模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：股骨样本的采集和分类，采集一定数量的股骨CT图像样本，并根据医学意义，将股骨样本进行分类，通过图像处理、股骨分割处理后建立股骨曲面模型；

步骤二：对股骨曲面模型进行参数化表示及形态学测量，先进行参数化表示，将参数按照特征语义的明确性和重要程度进行分层：高层参数和底层参数，其中，高层参数描述整体形状，底层参数描述细节形状；再在医学图像处理软件中完成形态参数测量；

步骤三：分析各特征参数之间及特征参数内部之间的相关性，以及建立特征参数之间和特征参数内的约束关系的方式进行特征参数统计分析，抽取一定数量股骨样本曲面特征参数，将股骨主要形态的特征参数作为统计变量在统计软件中进行统计学分析处理；

步骤四：平均股骨模型的构建，根据步骤三的分析处理结果，通过研究形态参数的分布规律,建立多元统计的数学模型，生成平均股骨模型并确定数量分布比例。

2.根据权利要求1所述的一种基于统计信息的平均股骨模型构建方法，其特征在于，所述步骤一包括：

步骤1a：股骨CT图像样本的采集和分类，随机抽取n例正常国人单侧股骨CT扫描数据，并根据性别、地域、年龄将其进行样本分类；

步骤1b：CT图像的预处理，采用具有较强的去噪能力和增强图像边 缘信息特征的图像处理技术对CT图像进行预处理；

步骤1c：股骨分割及股骨曲面模型的生成，采用一种以经验手工分割引导自动分割的方法实现股骨分割从而实现重建股骨曲面模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于统计信息的平均股骨模型构建方法，其特征在于，所述步骤二包括：

步骤2a：股骨曲面模型特征定义，根据股骨的外形特征以及解剖学经验，将股骨表面特征划分为五个自由曲面特征：股骨头、股骨颈、粗隆、股骨干、髁部；

步骤2b：股骨曲面特征的参数化表示，步骤2a将股骨曲面模型划分为五个局部自由曲面，将其参数化表示为以下特征参数：股骨近端参数、股骨体参数和股骨远端参数，所述股骨体参数主要为股骨干长度，股骨近端参数和股骨远端参数又可分别细分为主要参数和细节参数；

步骤2c：参数的测量，通过影像学方法，在医学图像处理软件中用自带测量工具完成。

4.根据权利要求3所述的一种基于统计信息的平均股骨模型构建方法，其特征在于，所述步骤三包括

步骤3a：分析各特征参数之间及特征参数内部之间的相关性，包括：股骨近端参数、股骨体参数、股骨远端参数之间的相关性；股骨近端参数中主要参数与细节参数之间的相关性；股骨远端参数中主要参数和细节参数之间的相关性；

步骤3b：建立特征参数之间和特征参数内的约束关系，设计特征约束变形函数，使得修改某一特征参数的细节参数改变其他细节参数和 主要参数，进而逐层改变该特征参数甚至其他特征参数，同时修改特征参数也会逐层改变该特征参数的细节参数甚至其他特征参数的细节参数，最终实现各特征曲面具有较好的平滑形变。

5.根据权利要求4所述的一种基于统计信息的平均股骨模型构建方法，其特征在于，所述步骤四包括：

步骤4a：子样本和总体样本平均股骨模型生成，对步骤一中得到的每类分组进行步骤二、三操作，生成每类股骨样本的平均股骨模型，同时，对每类股骨样本的平均股骨模型的特征参数进行分析，最终得一个综合的平均股骨模型；

步骤4b：确定平均股骨模型数量分布比例，通过研究形态参数的分布规律，生成系列“平均化”股骨模型和确定其数量分布比例，为优化股骨植入物的数量分布提供依据。

6.根据权利要求2所述的一种基于统计信息的平均股骨模型构建方法，其特征在于，步骤1a中，所述样本分类是指将所采集的样本按照以下进行分类：男、女性样本各n/2个，男、女性样本均来源于A地区和B地域，且采集比例1：1，每个地区的采集人群年龄分为两大组，即20-40岁和41-60岁两个组。