[发明专利]一种股骨原始模型的配准系统及方法

说明书

本发明涉及一种股骨原始模型的配准系统及方法。方法至少包括以下步骤：对股骨头部位的二维断层扫描图像数据进行重构建立股骨头的三维网格模型，股骨头的三维网格模型由三维坐标系下一系列的三角面片网格集构成，该三维网格模型至少包括原始坏死模型A和原始骨头模型B。方法还包括：利用关于髋臼月状面或关于原始坏死模型A的距离阈值算法对原始坏死模型A和原始骨头模型B的三角面片网格集分别进行至少一次距离阈值迭代计算，从而依次完成空间粗配准过程和空间精配准过程，并提取得到处理后的股骨头负重精确区域和坏死负重精确区域。

本分案申请的原始基础是申请号为CN201910878678.2，申请日为2019年09月17日，发明名称为“一种股骨完整度分析系统及股骨完整度分析模型构建方法”的专利申请。

技术领域

本发明涉及医学影像技术领域，尤其涉及一种股骨原始模型的配准系统及方法。

背景技术

股骨头坏死严重危害患者健康和生活质量，已是不争的事实，关于其治疗也成为世界性难题，难点不外乎在于：股骨头坏死患者年龄偏小不易进行关节置换，如果进行关节置换将面临多次翻修的风险；股骨头一旦塌陷，无论何种治疗都无法恢复股骨头初始形态，易继发骨关节炎；由于缺乏精准的术前设计，目前的保髋治疗成功率尚不能令人完全满意等。年龄偏小患者如果保髋成功就可以避免或明显延迟关节置换，大大降低多次翻修的风险；如果能够预防股骨头塌陷，就可以避免股骨头形态改变引发的不可逆损伤以及其继发的骨关节炎的风险，因此，防治股骨头塌陷，使髋关节保持初始的形态，是保持股骨头健康的重要原则。

治疗股骨头坏死的各种方案的选择基于临床数据，然而常规核磁只能从不同平面的断层来估算坏死面积，无法确定股骨头的坏死体积，治疗前后所扫平面并不一致，无法准确评价疗效。越来越多的研究者们开始使用有限元分析软件对手术方案的可行性进行验证。随着微创手术的流行，更多的人会选择新型的治疗方案。例如髓芯减压钽棒植入或钛合金支撑架植入等，经股骨头内减压通道将这些支撑器植入股骨头进行微创手术，但所有这些器械所支撑的面积太小，因此存在着一定的缺陷。王岩等设计的记忆金属镍-钛合金网球由金属丝编织而成，虽然支撑面积相对较大，但支撑力却相应较小。此外该金属网球需要打开股骨头，创伤相对较大。可见，虽然股骨头缺血性坏死的治疗方案有很多，却没有一个最可靠的方案，经过有限元分析验证，暴露出很多问题。

有限元分析方法是通过临床实验获得真实数据后，利用计算机构建股骨头三维实体模型，采用有限元分析软件进行计算分析。在有限元模型的帮助下可以无创检查体内组织，辅助外科诊疗方案的制定和定量手术的模拟，较之实验模型更大限度的减少了多因素影响，使定量实验更能说明问题。为了能够更加逼真的模拟支撑器对缺血性股骨头坏死患者的修复作用能够更加直观准确，以及完成临床用实验很难完成的研究，因此建立对缺血性坏死股骨头应用有限元分析所得到的有限元模型很有必要。

中国专利(公开号为CN107802378A)公开了一种具有多孔结构的距骨局部修复体及其设计制造方法，方法包括下述步骤：基于患者CT数据对距骨部位进行模型提取，三维模型重构，并导出stl格式文件；将stl格式文件导入三维建模软件Rhinoceros，进行逆向建模设计；对局部坏死曲面进行提取并拟合，得到与周围健康曲面曲率吻合的曲面；利用拟合曲面进行修复体设计，确定固定钉位置，并利用grasshopper插件完成多孔结构建模；利用激光选区熔化技术制备个性化局部距骨修复体；对修复体上表面曲面进行打磨抛光，对下部多孔结构进行酸蚀处理。该专利能够达到快速修复的效果，缩短病人的等待时间，提高修复假体供应的响应速度。