[发明专利]基于C形臂2D投影图像的脊柱3D模型构建方法

摘要

一种基于C形臂2D投影图像的脊柱3D模型构建方法，其步骤主要包括：C形臂在正位、侧位姿态下获取患者脊柱2到3幅2D投影图像，校正后提取图像中的骨组织轮廓；提取已处理好的标准脊柱3D图像并进行适应性全局变形，再进行分区细化变形；使变形后的健康人脊柱在正位、侧位姿态下的2D投影图像与患者脊柱在对应位置的2D投影图像吻合，即完成脊柱的3D模型构建。本发明主要应用于手术导航技术，它弥补了基于CT的手术导航(CT-based surgical navigation)和基于C形臂X线图像(XRII)的手术导航两种模式的不足，为包括椎弓根钉植入在内的多领域骨科手术导航提供3D图像支持，进而即时获得患者脊柱横断面2D图像。支持骨组织活检、长管状骨髓内钉固定术、椎弓根螺钉植入术等。

主权项

一种基于C形臂2D投影图像的脊柱3D模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：A、建立包含多个健康人的脊柱3D图像的脊柱3D图像数据库，然后用最小二乘法得到一幅标准脊柱3D图像；B、通过C形臂获取患者的脊柱正位、侧位姿态下的2到3幅2D投影图像，并对这些图像进行畸变校正和图像配准；C、采用边缘识别算法对校正后图像中的骨组织轮廓提取轮廓信息，并对所提取的轮廓信息进行图像边缘检测，以确定其精度；D、依据从步骤C中获取的2D投影图像中提取出的骨组织轮廓信息，对步骤A所得标准脊柱3D图像进行适应性全局变形，使之在正位、侧位的2D投影图像与患者脊柱在相应位置下的2D投影图像轮廓重合；E、应用最小二乘法，将步骤D中全局变形后的标准脊柱3D图像进行局部区域的细化变形，使其局部区域在正位、侧位的2D投影与患者脊柱的正位、侧位2D图像拟合，其余部分做边缘平滑处理；分区细化变形后的标准脊柱3D图像，即为患者脊柱的3D模型。