[发明专利]基于三维卷积神经网络的颅骨缺损重建方法

说明书

本发明公开了一种基于三维卷积神经网络的颅骨缺损重建方法，包括：S1.利用健康人体的完整头部CT数据构建健康颅骨三维模型；S2.根据健康颅骨三维模型生成若干组颅骨缺陷的模拟病人数据；S3.利用模拟病人数据生成训练数据；S4.构建三维卷积神经网络，并利用训练数据对三维卷积神经网络进行训练得到缺损颅骨的自动重建网络模型。本发明利用健康人CT体数据生成大量虚拟病人模型，并通过深度学习训练一个自动重建颅骨缺损的模型完成颅骨缺损的自动重建，实现了缺损颅骨的自动重建。

技术领域

本发明涉及颅骨缺损重建的方法，特别是涉及一种基于三维卷积神经网络的颅骨缺损重建方法。

背景技术

随着计算机技术的发展，CT三维重建技术与3D打印技术相结合可以更快、更准确地根据颅骨缺损部位的形状和结构重建假体，为修补术提供了支持与方便，是颅骨修补手术的一次革命性的进步。医生利用高精度CT为患者进行颅骨扫描和三维重建，确定患者颅骨缺损的形状和大小，接着通过3D打印技术制作损毁部分的修补片，嵌入后严丝合缝，外形完美，具有良好的组织相容性；力学性能接近人骨，通过手术将修补片镶嵌到患者的缺损部位，参见参考文献1-5。

目前在假体上的设计常用的镜像法仅适用于缺损在侧面的情况，若缺损部分位于正面或顶部，则需要以贝塞尔曲线为参考，人工绘制得到缺损颅骨近似曲面。也就是说，现有方法不适用于所有情况，其设计过程仍然需要人工干预。

参考文献：

[1]张毅,彭,吴阳,王蕾,戴勇,倪娟.3D打印引导钛网在成年人颅骨缺损修补中的应用[J].中华神经创伤外科电子杂志,2019,5(03):176-8。

[2]赵树森.基于CT数据的3D打印数据生成方法研究[A].中国体视学学会.第十五届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C].中国体视学学会:中国体视学学会,2017:1。

[3]陈俊,周,刘融.颅骨修补材料运用现状及3D打印技术在其制备工艺中[J].中国临床神经外科杂志,2017,22(08):597-600。

[4]F.R.LOAYZA J S-M,L.CASTRO-VALLADARES,J.LITARDO,L.ANDH.MORA.Pre-operative patient-specific alloplastic implant design andmanufacturing:cranioplasty application[J].2018IEEE Third Ecuador TechnicalChapters Meeting(ETCM),Cuenca,2018,pp.1-5.。

[5]K S,H,DOMAZET I,et al.Polymethylmethacrylatecranioplasty using low-cost customised 3D printed moulds for cranial defects–a single Centre experience:technical note[J].British Journal of Neurosurgery,1-3。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于三维卷积神经网络的颅骨缺损重建方法，通过训练一个自动重建颅骨缺损的模型完成颅骨缺损的自动重建。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于三维卷积神经网络的颅骨缺损重建方法，包括：

S1.利用健康人体的完整头部CT数据构建健康颅骨三维模型；

S2.根据健康颅骨三维模型生成若干组颅骨缺陷的模拟病人数据；

S3.利用模拟病人数据生成训练数据；

S4.构建三维卷积神经网络，并利用训练数据对三维卷积神经网络进行训练得到缺损颅骨的自动重建网络模型。