[发明专利]基于CT三维序列图像的股骨和髋臼解剖参数获取方法

权利要求书

1.一种基于CT三维序列图像的股骨和髋臼解剖参数获取方法，其特征在于，其包括以下步骤：

获取具有股骨和髋臼的CT三维序列图像；

股骨与髋臼的分割：对所述CT三维序列图像依次进行粗分割、分离以及精确分割，获得股骨精确分割图像和髋臼精确分割图像；

股骨解剖参数计算：根据所述股骨精确分割图像，构造股骨表面的三角网格表面模型，计算股骨直径参数、髓腔内径参数以及股骨头的球面拟合参数；

髋臼解剖参数计算：根据所述髋臼精确分割图像，构造髋臼表面的三角网格表面模型，选择髋臼的三角网格表面模型表面的若干点，计算髋臼的前后径；

其中，所述股骨直径参数和所述髓腔内径参数分别包括最大外接圆直径D_外、最小内接圆直径D_内以及最佳拟合圆直径D_佳；所述股骨头的球面拟合参数包括股骨头的拟合球半径和颈干角；

计算股骨直径参数，包括以下步骤：

使用等值面提取算法构造股骨的表面模型，并进一步进行三角网格化，获得股骨的三角网格表面模型；

通过指定中心或自动生成来提取股骨的中心线；

分别以股骨中心线上等间距分布的若干点为圆心，计算股骨三角网格表面模型的断面所对应的最大外接圆直径D_外、最小内接圆直径D_内和最佳拟合圆直径D_佳；

若指定中心来提取股骨的中心线，即，指定股骨中心线提取的起点、终点以及中心线经过的中间端点，则执行以下步骤：

以股骨头表面的一点为起点，以股骨最下端的一点为终点，采用最大通量算法计算股骨三角网格表面模型中股骨的第一中心线；

以大转子表面的一点为起点，以股骨最下端的一点为终点，采用最大通量算法计算股骨三角网格表面模型中股骨的第二中心线；

分别遍历第一中心线和第二中心线中的所有离散点，分别构造第一中心线和第二中心线的离散点集合CL_S1、CL_S2，则，CL_S1＝{p₁，…，p_n}，CL_S2＝{q₁，…，q_m}，p_n和q_m分别为点的三维坐标；

比较任意p_n和q_m：若|p_n-q_m|＜t且|p_n-q_m|＜|p_n-q_m’|，其中，m’＝1,..,m-1,m+1,…,M，则使用(p_n+q_m)/2分别取代p_n和q_m进行坐标更新；坐标更新后的p_n、q_m分别记作p_n’和q_m’；并将修改后p_n’和q_m’设置为不可修改，获得将第一中心线和第二中心线合并成的一条二分叉的第三中心线；

使用端点检测算法检测端点坐标；

或，若自动生成股骨的中心线，则执行以下步骤：

基于股骨三角网格表面模型，采用无端点约束的中心线提取算法，提取股骨的第四中心线；

手动选择不必要的中心线分支，并将其删除。

2.如权利要求1所述的基于CT三维序列图像的股骨和髋臼解剖参数获取方法，其特征在于，所述CT三维序列图像的粗分割，包括以下步骤：

采用阈值分割方法分割CT三维序列图像中的骨骼，得到骨骼的初分割图像；

对骨骼初分割图像依次进行半径不同的形态闭操作，获得股骨和髋臼的二次分割图像；

对股骨和髋臼的二次分割图像分别进行基于二值迭代空洞填充算法的空洞填充，获得两个骨骼粗分割图像。

3.如权利要求2所述的基于CT三维序列图像的股骨和髋臼解剖参数获取方法，其特征在于，所述股骨与髋臼的分离，包括以下步骤：

对两个所述骨骼粗分割图像分别依次进行阈值增长分割、半径不同的形态学开操作，获得去髋臼的股骨图像和去除股骨的髋臼图像。