[发明专利]一种基于VTK的断骨模型的复位方法及复位系统

说明书

本发明提供了一种基于VTK的断骨模型的复位方法及复位系统，包括如下步骤：对骨折骨骼进行CT图像序列重建生成的一组断骨模型；遍历断骨模型所有的三角面片边界获取断骨模型的三角面片，根据相邻三角面片的二面角提取断骨模型的特征边；将特征边分类聚合为若干联通边，通过剔除联通边长度的离群点获得断骨模型截面边界线，根据断骨模型截面边界线获得断骨模型截面边界点；利用人机交互方式将断骨模型进行平移和/或旋转，使断骨模型粗配准；根据断骨模型截面边界点获得旋转平移矩阵，粗配准的断骨模型根据旋转平移矩阵进行精确配置，使断骨模型接合。本发明无需骨骼轴线信息，同时能够实现非规则性骨骼的复位。

技术领域

本发明涉及一种基于VTK的断骨模型的复位方法及复位系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

计算机辅助骨科技术是指能够把先进的治疗设备和外科医生的诊断有机的结合起来，可以通过获取的信息使患者得到安全、精确、微创的手术治疗的一种技术，其中对骨折的应用是近几年的热门研究之一。

据发明人了解，关于进行断骨虚拟复位这个技术，目前这方面的方法很少。仅有的几个断骨虚拟复位方法，基本是通过提取断骨界面点云并通过icp方法对两根断骨的断截面进行直接匹配，这种方法要求两根位置距离不能过远且处于Z轴的同一位置。因此，在实际匹配过程中需要进行预处理，即粗配准。目前粗配准的思路主要为利用骨骼轴线对齐骨骼和用局部模型匹配整体模型两种方法。

经过发明人研究发现，以上技术存在以下缺点：

1.在进行断骨截面点云提取时，主要是通过提取中轴线，计算三角面片向量和中轴线夹角进行提取，可是对于轴线不明显的或有偏差的模型来说，轴线并不能准确提取，导致断骨截面点云不能正确提取。

2.对两根断骨断截面的匹配，要求两根断骨之间的位置不宜距离过远，以及断骨之间处于同一Z轴方向。因此，在实际匹配过程中，需要对断骨进行粗配准处理，使其移动到理想的匹配位置。目前广泛采用的方法是利用骨骼的轴线进行Z轴方向的校准，但对于无法提供轴线的断骨，此方法无法实现粗配准，并且对于粗配准的效果无法实时进行控制，进而影响后续icp精配准。

3.目前的断骨配准基本针对规则的长直骨断骨复位，对于这类断骨的复位是最简单的。而对于形状复杂的骨骼如：骨盆，股骨等骨骼的复位，目前研究的比较少，这也是目前最大的缺点。

4.目前大部分断骨虚拟复位都是在理论上进行突破，这些理论实际应用起来很困难。由于理论的复杂性，很难做到真正的技术落地。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于VTK(visualizationtoolkit)的断骨模型的复位方法及复位系统，能够解决断骨模型的匹配缺乏骨骼轴线信息无法实现断骨模型粗配准的问题，同时能够实现非规则性骨骼的复位。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种基于VTK的断骨模型的复位方法，包括如下步骤：

对骨折骨骼进行CT图像序列重建生成的一组断骨模型；

遍历断骨模型所有的三角面片边界获取断骨模型的三角面片，根据相邻三角面片的二面角提取断骨模型的特征边；

将特征边分类聚合为若干联通边，通过剔除联通边长度的离群点获得断骨模型截面边界线，根据断骨模型截面边界线获得断骨模型截面边界点；

利用人机交互方式将断骨模型进行平移和/或旋转，使断骨模型粗配准；

根据断骨模型截面边界点获得旋转平移矩阵，粗配准的断骨模型根据旋转平移矩阵进行精确配置，使断骨模型接合。