脊柱CT椎弓根螺钉置入自动术前规划算法研究

摘要

针对椎弓根螺钉置入成功率较低、手术时间较长等问题，本文提出了一种 CT图像的脊柱椎弓根螺钉置入自动路径规划方法。该方法首先将 CT机采集到的CT图片进行相关处理，主要包括：图像的导入，图像的边缘检测，边缘检测的过程主要应用 Canny算子进行，经过处理后可以得到边缘轮廓较清晰的CT图像，方便接下来在软件中对图像中椎骨的处理。路径拟合则为椎弓根螺钉置入路径的形成提供了理论基础。通过这一系列处理可以提高图像的特征，增加螺钉路径自动确定的准确性。
　　在经过处理后将处理过的图片通过 Mimics软件进行三维模型的搭建工作，经过软件得到模型后，划定螺钉的入射区域，确定椎弓根螺钉的备选路径集，然后，对路径集进行优化，在这过程中主要进行了对错误路径进行滤除、对滤除后的螺钉备选置入路径进行安全性评估。在对进行评估后得到了符合安全性的椎弓根螺钉置入路径集。之后对备选路径的长度分别进行评估，并分别进行详细的比较。得到最优的置入路径，在得到最优路径后再计算置入路径的水平角度以及置入路径与矢状面的夹角。同时在螺钉半径的确定过程中，为了保证螺钉能够安全、稳定的置入到椎弓根中，不给椎体造成伤害，引入了安全常数 C确保选出的螺钉路径能够更加安全的置入到椎体中，给安全性判断提供了更加有利的保障。并输出角度便于医生在手术过程中进行参考。为手术的成功提供必要的保障。
　　通过软件平台对本方法进行了实验验证，同时对本方法得出的数据与软件测量的数据进行了对比，并与 LEE法进行了对比。通过以上的实验方法可以说明本问所提出的方法具有较好的稳定性，得到的椎弓根螺钉的置入路径较为安全。本方法具有很好的性能，为手术的合理实施提供了理论依据。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题来源

1.2课题研究的目的和意义

1.3国内外研究现状

1.4论文主要研究内容

第2章 椎弓根螺钉置入相关处理

2.1图像的导入和插值

2.2图像的边缘提取

2.3椎弓根宽度确定

2.4三维空间直线拟合

2.5本章小结

第3章 椎弓根螺钉自动置入路径规划方法

3.1引言

3.2三维模型的获取

3.3路径集的生成

3.4路径评判与优选

3.5入射角的选取

3.6本章小结

第4章 实验结果与分析

4.1实验数据及标准

4.2实验方法

4.3实验结果及性能分析

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果

致谢