侧凸脊柱x线片三维重建和辅助测量

《侧凸脊柱x线片三维重建和辅助测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级：公开硕士学位论文中图分类号：TP391侧凸脊柱X线片三维重建和辅助测量学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：计算机科学与技术作者姓名：周小飞导师姓名及职称：朱更明教授实践导师姓名及职称：学院名称：计算机科学与工程学院论文提交日期：2014年6月10日万方数据侧凸脊柱X线片三维重建和辅助测量学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：计算机科学与技术作者姓名：周小飞作者学号：09010502003导师姓名及职称：朱更明教授实践导师姓名及职称：学院名称：计算机科学与工程学院论文提交日期：2014年6月10日学位授予单位：湖南科技大学万方数据3DRecons

2、tructionofScoliosisspineX-rayFilmsandAuxiliaryMeasurementTypeofDegreeAcademicDegreeDisciplineComputerApplicationTechnologyCandidateXiaofeiZhouStudentNumber09010502003SupervisorandProfessionalTitleProf.GengmingZhuPracticeMentorandProfessionalTitleSchoolComputerScienceandEngineeringDa

3、teJune10th,2014UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的

4、复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要医学图像三维重建是可视化技术在医学领域的重要应用，是目前临床诊断和治疗不可或缺的辅助手段。当前许多青少年受多种因素影响出现了脊柱病变，因其复杂和高难度的治疗，脊柱病已成为骨科手术中的难点问题。基于CT图像的脊柱三维重构需大量完整的脊柱CT切片，青少年身体尚未发育成熟，获取CT切片需长时间接受X光照射。这个过程会给身

5、体组织带来损伤。基于这个问题，本文以青少年侧凸脊柱三维重建为研究对象，在深入研究医学图像三维重建算法的基础上，提出了基于重心点和正侧位相匹配两种三维重建方法。这两种方法只需脊柱正面和侧面两张X线片，通过对X线片中每一块脊椎的计算分析获得三维参数，利用这些参数拟合正常脊柱模型，从而获得畸变脊柱三维模型。通过对畸变脊柱三维模型的人机交互及Cobb角辅助测量结果的分析，医生可进行更准确的诊断和治疗。本文研究内容主要包括：1.提出了基于重心点的脊柱三维重构方法。该方法首先获取脊柱中每块脊椎骨的重心点，并利用三次样条插值方法把重心点拟合成一条曲线；然后计算重心点在曲线上

6、的偏移量及法线与水平线的夹角；最后将正侧位相中对应重心点的偏移量和夹角值组合成三维平移和旋转参数来拟合正常脊柱模型，从而获得脊柱的侧凸模型。2.提出了基于正侧位相匹配的脊柱三维重构方法。该方法建立在MC(MarchingCubes)算法基础之上，通过对每一块脊椎3D模型进行旋转变换和透视投影变换，生成与脊柱X片中对应脊椎相近的投影图；然后使投影图与脊柱X片中对应脊椎进行匹配，根据匹配结果调整旋转参数直至匹配成功；最后记录下匹配成功后的旋转参数α、β和平移参数h、v，根据每块脊椎骨的旋转和平移参数调整标准脊柱模型中相应的脊椎模型参数，通过可视化技术重构脊柱模型。

7、实验表明，重构出的三维模型与真实脊柱之间具有较好的匹配性和准确性，对质量较差的脊柱X片也能进行较好的匹配并能重构出精确的脊柱模型。该方法与重心点三维重构方法相比，过程更加直观，计算较为简单，三维参数具有可控性。3.提出了两种脊柱Cobb角的计算机辅助测量方法，分别是三点法和直线法。三点法是在脊柱侧凸的开始位置、中间位置、结束位置各标记一个点，再曲线拟合这三个点，并计算曲线在首尾点处的切线斜率，进而求出这两个点处的法线斜i万方数据率，最后利用数学原理求取Cobb角度数。直线法主要是在脊柱侧凸的首尾脊椎块中各画一条直线，直线与脊椎块横向边缘平行，再采用数学知识计算

8、Cobb角的度数。关键词：三维重建；透