專利名稱：人體髖臼骨骼測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種人體髖臼骨骼的測量方法，特別是一種基于CT掃 描成像技術和標準化數(shù)據(jù)處理方法的髖臼骨骼測量方法。
背景技術：
髖臼骨是人體骨骼中結構最為復雜、最難以描述的一個部分。長年 以來，對于髖臼骨骼的準確測量和描述，以及基于測量結果的比較分析， 一直都是困擾相關學術界的難題。并且，這一困難還嚴重影響了與之相 關的髖臼骨外科手術、髖臼骨骼匹配內(nèi)固定物和假體的設計和生產(chǎn)以及 人體工程學研究等諸多學科的發(fā)展。因此，對于人體髖臼骨骼的測量方 法進行研究是十分必要的。
髖臼骨骼的研究一大難點就在于它的不規(guī)則曲面結構，難以用一般 的語言或數(shù)學方程式進行描述。現(xiàn)今，人們所采用的最為精準的描述不 規(guī)則曲面方式是點云描述，即通過大量表面的標記點擬合形成與原表面 接近的曲面，這在工程學上又稱為逆向工程。而獲得這些標記點的方法， 成為了決定點云最終所擬合的曲面與髖臼骨相似度的決定性因素。目前， 尚無文獻記載獲得骨骼表面點云的方法。
另外，對于人體髖臼骨骼的測量難點還不僅在于骨骼表面曲面數(shù)據(jù) 的獲得，還在于對于已獲得測量數(shù)據(jù)的髖臼骨骼之間的比較分析。通過 以上各種測量方法所獲得髖臼骨表面描述，可以獲得骨骼表面各個點的 具體空間位置。但是，由于各個骨骼本身的尺寸不同，要想依據(jù)以上數(shù) 據(jù)在不同骨骼之間對其形狀進行比較研究，仍然存在一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有髖臼骨骼測量中存在的問題，提供 一種基于CT掃描成像技術和標準化數(shù)據(jù)處理方法的髖臼骨骼測量方法， 使其測量過程更為便捷、準確，并且其測量結果更利于對骨骼的形狀結 構進行比較分析。
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過下述技術方案予以實現(xiàn)的 人體髖臼骨骼測量方法，其特征在于包括如下步驟(1) 通過CT掃描儀器對人體待測髖臼骨進行掃描，并建立髖臼 骨的三維圖像；
(2) 由人工在CT掃描的三維圖像中選取髂前下棘頂點、坐骨嵴
頂點、坐骨棘頂點作為三個標準點；
(3) 以上述所選取的三個標準點確定標準平面并建立三維坐標系；
(4) 通過CT三維圖像測量髖臼直徑d;以該髖臼直徑d作為單位 標準化的依據(jù)，將該直徑d的若干等分d/n作為三維坐標系度量的單位；
(5) 選取標準平面上以所述d/n為單位的整數(shù)坐標點為測量點，
測量各個測量點上的髖臼骨外表面的高度值；
(6) 以各個測量點所測量的三維坐標點布置形成點云，并通過 該點云擬合形成髖臼骨骼外表面曲面。
所述步驟(3)中，以所述坐骨棘頂點作為原點，髂前下棘頂點與 坐骨棘頂點的連線作為X軸，在該標準平面上過原點的X軸垂線作為Y 軸，過原點與該標準平面的垂線作為Z軸，建立三維坐標系。
所述步驟(4)中以d/10作為三維坐標系度量的單位。
本發(fā)明的有益效果是-
1、 本發(fā)明通過采用CT掃描成像的方法對髖臼骨骼進行測量，使得 通過活體檢測成為可能，以此降低髖臼骨骼測量的成本，擴大測量統(tǒng)計 的規(guī)模。
2、 本發(fā)明通過髖臼直徑d為單位標準化的依據(jù)，對髖臼骨骼測量的 數(shù)據(jù)進行標準化，消除了骨骼本身的大小差異，方便進行不同個體間數(shù) 據(jù)的統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)挖掘，以找到不同個體骨骼表面形狀上的規(guī)律。


圖1為人體髖臼骨骼測量方法的流程圖； 圖2為髖臼骨骼CT掃描三維圖像； 圖3為髖臼骨骼測量過程圖一； 圖4為髖臼骨骼測量過程圖二； 圖5為擬合后髖臼骨骼外表面曲面圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
由前述背景技術可知，在現(xiàn)有技術中對髖臼骨骼的測量研究，需 要大量的成人干燥骨盆標本以供測量，并且在測量過程中存在著大量誤差的可能。這種方法限制了對人體髖臼骨骼進行測量統(tǒng)計的規(guī)模?；?這一問題，本發(fā)明設計采用CT掃描成像的方法對髖臼骨骼進行測量，使 得通過活體檢測成為可能，以此降低髖臼骨骼測量的成本，擴大測量統(tǒng) 計的規(guī)模。
采用CT掃描成像進行測量是通過CT掃描儀器對實際物體進行掃描， 并建立該物體的三維圖像，再通過圖形處理軟件對所建立的三維圖像進 行處理分析的一種逆向工程。對于這種測量方法的準確性，已經(jīng)有許多 國內(nèi)外的學者進行了這方面的研究。其中一項研究發(fā)現(xiàn)對實際標本的解 剖徑線和表面點間距離進行測量與CT掃描所得到三維圖像在圖形處理 軟件中進行測量對比發(fā)現(xiàn)兩者差距沒有統(tǒng)計學差異。此外，還有文獻對 羊胚胎的實際測量于CT三維重建測量對比也得出了上述結果?；谶@些 已有的研究，我們有理由相信利用CT掃描成像技術進行活體骨骼測量所 獲得測量數(shù)據(jù)是準確的。這也是本發(fā)明得以實現(xiàn)的基礎。
參見圖1，本發(fā)明所設計的利用CT掃描成像技術進行人體髖臼骨骼 測量的方法，具體包括如下步驟
(1) 通過CT掃描儀器對人體待測髖臼骨進行掃描，并建立髖臼骨 的三維圖像；
由于CT掃描儀器已是現(xiàn)代醫(yī)學中常用的一種檢測儀器，其掃描成像 技術己是本領域技術人員所公知的技術，在這里就不再對其掃描成像方 法作具體的描述。
(2) 由人工在CT掃描的三維圖像中選取髂前下棘頂點、坐骨嵴頂 點、坐骨棘頂點作為三個標準點；
為了盡量減小后期骨骼測量上的誤差，因此在選擇建立三維坐標系 的標準點時必須選擇便于準確辨識的標志點。而在醫(yī)學上認為，在髖臼 骨骼上髖臼周圍突出于骨骼表面，能夠易于辨認的主要解剖標志點有髂 前上棘頂點，髂前下棘頂點，坐骨結節(jié)，坐骨棘頂點，以及位于坐骨結 節(jié)上的坐骨嵴頂點。因此，本發(fā)明中所選取的用以建立三維坐標系的標 準點必須在上述解剖標志點中選擇。而通過篩選我們發(fā)現(xiàn)，如果選取髂 前下棘頂點、坐骨嵴頂點、坐骨棘頂點這三個解剖標志點建立三維坐標 系可使髖臼骨待測外表面都在三維坐標系的一側，更便于測量和數(shù)據(jù)的 統(tǒng)計分析。因此，我們選取這三個點作為標準點。
(3) 以上述所選取的三個標準點確定標準平面并建立三維坐標系；本發(fā)明中，該三維坐標系具體的建立方法是以坐骨棘頂點作為原點， 髂前下棘頂點與坐骨棘頂點的連線作為x軸，在該標準平面上過原點的 X軸垂線作為Y軸，過原點與該標準平面的垂線作為Z軸，建立三維坐 標系。
(4) 通過CT三維圖像測量髖臼直徑d;以該髖臼直徑d作為單位 標準化的依據(jù)，將該直徑d的若干等分d/n作為三維坐標系度量的單位；
本實施例中具體采用的是d/10為一個單位，對三維坐標系進行單位化。
(5) 選取標準平面上以上述d/n為單位的整數(shù)坐標點(即坐標點(a， b) ，a、 b為整數(shù))為測量點，測量各個測量點上的髖臼骨外表面的高度 值；
(6) 以各個測量點所測量的三維坐標點布置形成點云，并通過 該點云擬合形成髖臼骨骼外表面曲面。
通過上述步驟進行人體髖臼骨骼的測量不僅依靠CT掃描成像技術 實現(xiàn)了活體測量，從而大大降低了測量成本和擴大了測量規(guī)模。更重要 的是，該測量方法還通過髖臼直徑d為單位標準化的依據(jù)，對髖臼骨骼 測量的數(shù)據(jù)進行標準化。
如前所述，在髖臼骨骼研究中不同髖臼骨骼個體間的大小差異是影 響其進行深入研究的主要因素。研究者很難在兩個大小不同的髖臼骨骼 之間做精確的比較研究。但是，目前醫(yī)學一般認為人體的髖臼骨雖然大 小可能存在差距，但是其基本比例是一致的。本發(fā)明正是利用了這一點， 以髖臼直徑d為單位標準化的依據(jù)將髖臼骨骼測量的數(shù)據(jù)進行標準化。 這樣可以消除各個骨骼大小差距所引起的比較困難，為進行髖臼骨骼之 間的比較分析提供方便。而我們之所以會選取髖臼直徑作為單位標準化 的依據(jù)，主要是因為髖臼本身結構特征突出，易于進行辨識和準確的測 量。同時，髖臼本身整體形狀呈圓形，因此其直徑的大小也比較便于測 量。這樣選取，有利于提高該方法的測量精度。
圖2至圖5為例，對本發(fā)明的測量過程作進一步說明。首先，通過 CT掃描儀器對人體待測髖臼骨進行掃描，獲得髖臼骨的三維圖像，如圖 2所示。在圖2所示的三維圖像中，選取髂前下棘頂點、坐骨嵴頂點、 坐骨棘頂點作為三個標準點，建立三維坐標系，并且測量髖臼直徑d。 然后，如圖3、圖4所示，以d/10為單位在已確定的X-Y平面上確定各個測量點，并且測量各個測量點上的髖臼骨外表面的Z軸值。最后，如 圖5所示，以各個測量點所測量的Z值進行統(tǒng)計學分析，擬合形成髖臼 骨骼外表面曲面。
上述本發(fā)明所設計的人體髖臼骨骼的測量方法，其主要特點是基于
CT掃描成像技術，對髖臼骨骼測量提供一種標準化的測量方法。對于這
種髖臼骨骼測量方法其一種實際的應用是對大量樣本依該方法進行測
量，以各個測量點所測量的z軸數(shù)值進行統(tǒng)計學分析，獲得各測量點對
應Z軸數(shù)值的分布規(guī)律，即得到待測骨骼表面形態(tài)規(guī)律。進一步計算測 量點對應的Z值的均數(shù)，可以獲得待測部位骨骼表面點云坐標集，并通 過該點云擬合形成骨骼外表面曲面，從而建立上述樣本所對應的總體(如 國人髖臼后表面)數(shù)據(jù)庫。在此基礎上，可以進行表面解剖特征的研究， 內(nèi)固定物和假體的設計等等。由于點云坐標集均由d/n為單位進行描述， 因此，d值不同區(qū)間對應數(shù)據(jù)庫中不同大小骨骼表面形態(tài)，對于某一個 體而言，只需在普通X片上測量髖臼直徑d，帶入通過上述方法所建立 的數(shù)據(jù)庫即可得到其髖臼后表面解剖形態(tài)，并進行臨床研究和應用?？?見，本發(fā)明所設計的這種人體髖臼骨骼測量方法對于臨床研究和應用具
有巨大的實際意義。
當然，上述所舉示例僅是本發(fā)明所設計的人體髖臼骨骼測量方法的 一種實際應用。在實際操作過程中，凡是依本發(fā)明之創(chuàng)作精神采用CT 掃描技術建立三維圖像，并通過標準化數(shù)據(jù)處理方法對骨骼數(shù)據(jù)進行標 準化的測量方法，均應視為在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、人體髖臼骨骼測量方法，其特征在于包括如下步驟(1)通過CT掃描儀器對人體待測髖臼骨進行掃描，并建立髖臼骨的三維圖像；(2)由人工在CT掃描的三維圖像中選取髂前下棘頂點、坐骨嵴頂點、坐骨棘頂點作為三個標準點；(3)以上述所選取的三個標準點確定標準平面并建立三維坐標系；(4)通過CT三維圖像測量髖臼直徑d；以該髖臼直徑d作為單位標準化的依據(jù)，將該直徑d的若干等分d/n作為三維坐標系度量的單位；(5)選取標準平面上以所述d/n為單位的整數(shù)坐標點為測量點，測量各個測量點上的髖臼骨外表面的高度值；(6)以各個測量點所測量的三維坐標點布置形成點云，并通過該點云擬合形成髖臼骨骼外表面曲面。
2、 如權利要求1所述的髖臼骨骼測量方法，其特征在于所述步驟(3)中，以所述坐骨棘頂點作為原點，髂前下棘頂點與坐骨棘頂 點的連線作為X軸，在該標準平面上過原點的X軸垂線作為Y軸，過原 點與該標準平面的垂線作為Z軸，建立三維坐標系。
3、 如權利要求1所述的髖臼骨骼測量方法，其特征在于所述步驟(4)中以d/10作為三維坐標系度量的單位。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種人體髖臼骨骼測量方法不僅通過CT掃描成像技術實現(xiàn)了活體測量，還通過髖臼直徑d為單位標準化的依據(jù)，對髖臼骨骼測量的數(shù)據(jù)進行標準化。由于，人體的髖臼骨大小可能存在差距，但是其基本比例是一致的。本發(fā)明正是利用了這一點，以髖臼直徑d為單位標準化的依據(jù)將髖臼骨骼測量的數(shù)據(jù)進行標準化。這樣可以消除各個骨骼大小差距所引起的比較困難，為進行髖臼骨骼之間的比較分析提供方便。
文檔編號A61B6/03GK101579240SQ20091008725
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權日2009年6月19日
發(fā)明者唐佩福, 張立海, 猛 許 申請人:唐佩福;許 猛;張立海