基于最大公共子图预配准的骨折术前辅助系统

摘要

骨折是生活中很常见的一种骨科疾病，针对高发生率和高危害性的长直骨骨折，目前主要的治疗方法是人工复位与手术内固定相互结合。在手术内固定过程中，医护人员需要将患者位于骨折处的皮肤、肌肉等组织切开，断骨显露出来后，根据断骨处的骨骼外形将钢板进行人工的预弯折，而且在预弯折过程中，医护人员还需要将钢板与骨骼进行反复比对，以达到最佳效果。
　　然而，这种手术内固定的缺点也是显而易见的。手术的过程繁琐，患者创口大，出血多，容易引起多种并发症等等。因而，如何能够利用计算机医学影像处理的方法在虚拟的环境下实现断骨模型的自动拼接，并对内固定所需要的钢板在手术之前就能够进行准确的预弯折，以提高手术效率，降低手术风险，已成为计算机辅助骨科技术一个新的发展潮流。
　　本文从这个亟待解决的问题入手，就断骨模型的配准和钢板预弯的实际临床问题进行了系统的研究。本文系统先对断骨模型提取了断骨主轴线；根据断骨上面片法向量与轴线的关系对断骨进行了分割；对于分割的结果，运用最大公共子图算法提取了断骨模型断面的数据点集；然后，根据获取到的断骨断面数据点集，对断骨模型依次进行了预配准以及精配准；最后，基于拼接成功的完整骨骼，在复原的骨骼表面拟合出钢板的曲面，同时绘制出预弯折的钢板形状，让医护人员在手术前就可以获取钢板的几何参数。本文系统可以实现长直骨断骨模型的自动配准，并能够得到手术内固定所需要的钢板的详细规格，为后续的工作打下了坚实的基础。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及选题意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

1.4 本文组织结构

2 断骨模型配准与拼接的相关理论和技术

2.1 医学图像配准介绍

2.2 医学图像配准的应用

2.3 最大公共子图问题介绍

2.4 相关库介绍

2.5 本章小结

3 骨折术前辅助系统分析

3.1 骨折术前辅助系统总体分析

3.2 骨折术前辅助系统功能性需求

3.3 骨折术前辅助系统非功能性需求

3.4 骨折术前辅助系统可行性分析

3.5 本章小结

4 骨折术前辅助系统设计

4.1 骨折术前辅助系统总体设计

4.2 断骨模型数据读取与显示模块设计

4.3 断骨模型拼接模块设计

4.4 钢板模型拟合模块设计

4.5 本章小结

5 骨折术前辅助系统实现

5.1 系统界面实现

5.2 断骨模型数据读取与显示模块实现

5.3 断骨模型拼接模块实现

5.4 钢板模型拟合模块实现

5.5 断骨模型拼接以及钢板拟合结果的验证

5.6 本章小结

6 骨折术前辅助系统测试

6.1 测试方案

6.2 测试用例

6.3 测试总结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢