CN112168347A - 一种骨折复位的计算机辅助设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种骨折复位的计算机辅助设计方法，包括以下步骤：A、首先CT扫描仪扫描骨折断端三维图像；B、扫描的三维图像传输至计算机***中对三维图像进行增强处理；C、将增强后的三维图像传输至三维图像坐标建立模型中生成三维坐标系，其中，三维坐标系包括骨折断端的两个三维坐标系；D、分别移动骨折断端图像，使两个三维坐标系相互平行，且两个断端的中心轴处于同一水平面时，则实现断端的重合复位，本发明采用的设计方法操作简单，能够实现骨折部位的快速复位，不需要人工标定，可为医生诊断与操作提供有效信息。

Description

一种骨折复位的计算机辅助设计方法
技术领域
本发明涉及计算机辅助设计技术领域，具体为一种骨折复位的计算机辅助设计方法。
背景技术
骨折是指骨结构的连续性完全或部分断裂，是和人们生活有密切关系的常见创伤。骨折患者的正常解剖结构被破坏，影响了肢体功能，降低生活质量，给社会和家庭带来了负担。随着现代影像技术的不断发展，X线、计算机体层摄影(CT)、核磁共振成像能将绝大多数骨折明确诊断，清晰的显示骨折类型和移位情况等，指导临床治疗。CT扫描获取的医学图像能清楚反映复杂关节内和脊柱等骨折的详细信息，重建的三维图像能够更便捷地指导外科手术治疗方案，在临床上得到了广泛应用。
多数移位的骨折患者需要行骨折复位手术治疗。手术过程中，骨科医师依赖X线透视明确骨折断端位置、复位情况和内固定物的置入位置等，而过程中的射线暴露对患者和医师造成潜在的风险。目前常用的术中透视设备多为C形臂和G形臂，获取的图像为二维图像，骨科医师需结合临床经验判断骨折复位情况，手术操作难度大，因此，有必要设计一种骨折复位的计算机辅助设计方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种骨折复位的计算机辅助设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种骨折复位的计算机辅助设计方法,包括以下步骤：
A、首先CT扫描仪扫描骨折断端三维图像；
B、扫描的三维图像传输至计算机***中对三维图像进行增强处理；
C、将增强后的三维图像传输至三维图像坐标建立模型中生成三维坐标系，其中，三维坐标系包括骨折断端的两个三维坐标系；
D、分别移动骨折断端图像，使两个三维坐标系相互平行，且两个断端的中心轴处于同一水平面时，则实现断端的重合复位。
优选的，步骤C中三维图像增强处理方法如下：
a、将输出的三维图像的像素根据亮度值分成若干个图层，每个图层的亮度均不同，并将每个图层按亮度值，由低到高进行排列，且每一图层中的图像的边界都是由闭合曲线构成；
b、对于亮度最低的图层以及亮度最大的图层，先单独进行直方图均衡化处理，再去除背景噪声，最后进行噪点去除；
c、将处理后的三维图像进行小波变换，对小波变换所确定的小波系数进行收缩和增强处理，通过小波逆变换获取处理后的图像块；
d、将处于最低亮度和最高亮度中间的图层进行直方图均衡化处理；
e、最后将处理过后的所有图层合并为一幅图像增强后的三维图像。
优选的，所述步骤C中三维坐标系建立方法如下：
a、在获得的三维图像中选取一点作为原点，并选取另外的一点作为选取点，根据以下公式求取选取点的空间坐标(X，Y，Z)：
Z＝d*s；
其中，s表示标定系数，α表示骨折断端与CT扫描头所成的夹角，d表示选取点所在扫描位置与原点所在扫描位置沿图像纵向的像素差。
优选的，还包括如下步骤：
a、获取OpenGL 模型的坐标系中的锚点坐标；
b、根据锚点坐标获取锚点坐标在所述模型坐标系中的 X，Y坐标值；
c、根据锚点坐标及二维方向上的 X，Y 二维坐标的位置坐标确定以锚点为原点的模型二维坐标；
d、将得到的X、Y二维坐标和Z轴方向坐标进行组合，得到三维坐标系。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用的设计方法操作简单，能够实现骨折部位的快速复位，不需要人工标定，可为医生诊断与操作提供有效信息；其中，本发明采用的三维图像增强处理方法降低了图像的全局亮度差异，增强了图像对比度，有效的抑制了噪声，进一步提高了三维图像的清晰度。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、 “下”、 “内”、 “外”“前端”、 “后端”、 “两端”、 “一端”、 “另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、 “连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种骨折复位的计算机辅助设计方法,包括以下步骤：
A、首先CT扫描仪扫描骨折断端三维图像；
B、扫描的三维图像传输至计算机***中对三维图像进行增强处理；
C、将增强后的三维图像传输至三维图像坐标建立模型中生成三维坐标系，其中，三维坐标系包括骨折断端的两个三维坐标系；
D、分别移动骨折断端图像，使两个三维坐标系相互平行，且两个断端的中心轴处于同一水平面时，则实现断端的重合复位。
本发明中，步骤C中三维图像增强处理方法如下：
a、将输出的三维图像的像素根据亮度值分成若干个图层，每个图层的亮度均不同，并将每个图层按亮度值，由低到高进行排列，且每一图层中的图像的边界都是由闭合曲线构成；
b、对于亮度最低的图层以及亮度最大的图层，先单独进行直方图均衡化处理，再去除背景噪声，最后进行噪点去除；
c、将处理后的三维图像进行小波变换，对小波变换所确定的小波系数进行收缩和增强处理，通过小波逆变换获取处理后的图像块；
d、将处于最低亮度和最高亮度中间的图层进行直方图均衡化处理；
e、最后将处理过后的所有图层合并为一幅图像增强后的三维图像。
本发明中，步骤C中三维坐标系建立方法如下：
a、在获得的三维图像中选取一点作为原点，并选取另外的一点作为选取点，根据以下公式求取选取点的空间坐标(X，Y，Z)：
Z＝d*s；
其中，s表示标定系数，α表示骨折断端与CT扫描头所成的夹角，d表示选取点所在扫描位置与原点所在扫描位置沿图像纵向的像素差。
本发明中，还包括如下步骤：
a、获取OpenGL 模型的坐标系中的锚点坐标；
b、根据锚点坐标获取锚点坐标在所述模型坐标系中的 X，Y坐标值；
c、根据锚点坐标及二维方向上的 X，Y 二维坐标的位置坐标确定以锚点为原点的模型二维坐标；
d、将得到的X、Y二维坐标和Z轴方向坐标进行组合，得到三维坐标系。
综上所述，本发明采用的设计方法操作简单，能够实现骨折部位的快速复位，不需要人工标定，可为医生诊断与操作提供有效信息；其中，本发明采用的三维图像增强处理方法降低了图像的全局亮度差异，增强了图像对比度，有效的抑制了噪声，进一步提高了三维图像的清晰度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种骨折复位的计算机辅助设计方法,其特征在于：包括以下步骤：
A、首先CT扫描仪扫描骨折断端三维图像；
B、扫描的三维图像传输至计算机***中对三维图像进行增强处理；
C、将增强后的三维图像传输至三维图像坐标建立模型中生成三维坐标系，其中，三维坐标系包括骨折断端的两个三维坐标系；
D、分别移动骨折断端图像，使两个三维坐标系相互平行，且两个断端的中心轴处于同一水平面时，则实现断端的重合复位。
2.根据权利要求1所述的一种骨折复位的计算机辅助设计方法，其特征在于：所述步骤C中三维图像增强处理方法如下：
a、将输出的三维图像的像素根据亮度值分成若干个图层，每个图层的亮度均不同，并将每个图层按亮度值，由低到高进行排列，且每一图层中的图像的边界都是由闭合曲线构成；
b、对于亮度最低的图层以及亮度最大的图层，先单独进行直方图均衡化处理，再去除背景噪声，最后进行噪点去除；
c、将处理后的三维图像进行小波变换，对小波变换所确定的小波系数进行收缩和增强处理，通过小波逆变换获取处理后的图像块；
d、将处于最低亮度和最高亮度中间的图层进行直方图均衡化处理；
e、最后将处理过后的所有图层合并为一幅图像增强后的三维图像。
3.根据权利要求1所述的一种骨折复位的计算机辅助设计方法，其特征在于：所述步骤C中三维坐标系建立方法如下：
a、在获得的三维图像中选取一点作为原点，并选取另外的一点作为选取点，根据以下公式求取选取点的空间坐标(X，Y，Z)：
Z＝d*s；
其中，s表示标定系数，α表示骨折断端与CT扫描头所成的夹角，d表示选取点所在扫描位置与原点所在扫描位置沿图像纵向的像素差。
4.根据权利要求3所述的一种骨折复位的计算机辅助设计方法，其特征在于：还包括如下步骤：
a、获取OpenGL 模型的坐标系中的锚点坐标；
b、根据锚点坐标获取锚点坐标在所述模型坐标系中的 X，Y坐标值；
c、根据锚点坐标及二维方向上的 X，Y 二维坐标的位置坐标确定以锚点为原点的模型二维坐标；
d、将得到的X、Y二维坐标和Z轴方向坐标进行组合，得到三维坐标系。
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