基于医学三维重构的髋臼骨缺损检测及重构方法和系统与流程

本发明涉及医学工程，尤其涉及基于医学三维重构的髋臼骨缺损检测及重构方法和系统。

背景技术：

1、随着科学技术的不断进步，医学影像学领域的三维重构技术得到了广泛应用。通过高清晰度的三维重建图像，医生可以更准确地诊断病情，并为患者提供个性化的治疗方案。在髋臼骨缺损检测和重构中，三维重建技术能够提供更全面、更直观的信息，有助于医生进行准确的诊断和手术规划。

2、例如公开号为cn110473193a公开了髋臼骨缺损的检测方法、检测装置、存储介质和处理器，该检测方法包括：获取待测医学影像数据，待测医学影像数据为待检测者的髋臼部位的医学影像数据；采用检测模型对待测医学影像数据进行分析，确定待测医学影像数据的髋臼骨缺损程度，其中，检测模型为使用多组数据通过深度学习训练出的，多组数据中的每组数据均包括：训练医学影像数据和训练医学影像数据对应的训练髋臼骨缺损程度。该方法避免采用现有技术中的分型法确定待测医学影像数据的髋臼骨缺损程度，而是采用训练模型确定待测医学影像数据的髋臼骨缺损程度，并且，该训练模型是采用深度学习训练得到的，这样使得确定的结果较准确。

3、例如公开号为cn114259327a公开了一种基于3d打印用于髋臼骨缺损重建的方法，包括如下步骤：s1、电子束熔融3d打印的钛金属植入物的制备、表征以及细胞相容性检测；s2、电子束熔融3d打印的钛金属植入物生物学特性的体外表征；s3、电子束熔融3d打印的钛金属植入物生物学特性的体内表征；s4、电子束熔融3d打印的钛金属植入物的临床研究。本方案基于ct三维重建髋臼骨缺损形态，借助计算机辅助设计（cad）建立数字化垫块填充物模型，利用电子束熔融(emb)3d打印技术制作个性化且具有良好生物学特性的金属垫块内植物,以实现对髋臼骨缺损的有效重建，从而为髋关节翻修术中骨缺损难题带来新的解决方案。

4、但本技术发明人在实现本技术实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

5、现有的髋臼骨缺损的检测方法中依赖大量标注数据泛化能力有限，深度学习模型通常被认为是黑盒模型，难以解释其决策过程。在医学影像领域，医生可能更倾向于能够理解和解释检测结果的方法，以便更好地指导临床实践。

6、现有的髋臼骨缺损重建方法中，电子束熔融3d打印技术需要昂贵的设备和材料，并且制备过程可能比较复杂。

技术实现思路

1、本发明提供了基于医学三维重构的髋臼骨缺损检测及重构方法和系统，不仅提高了骨缺损诊断和治疗的精准度和效果，还为医生和患者提供了更多的选择和便利，促进了医疗水平的提升和医疗服务的质量改善。

2、为解决上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一方面，提供了一种基于医学三维重构的髋臼骨缺损检测及重构系统，其特征在于，系统包括：髋臼骨图像获取模块、髋臼骨缺损检测模块、髋臼骨三维重构模块、髋臼骨重构评估模块以及髋臼骨图像数据库模块；

4、髋臼骨图像获取模块，用于获取目标患者的髋臼骨缺损图像；

5、髋臼骨缺损检测模块，用于对目标患者的髋臼骨缺损图像进行检测，分析目标患者髋臼骨缺损程度，获取目标患者的髋臼骨缺损数据，对目标患者的髋臼骨缺损数据进行分析，获取目标患者的髋臼骨缺损指数；

6、髋臼骨三维重构模块，用于基于目标患者的髋臼骨缺损指数和目标患者的髋臼骨缺损图像，通过医学三维重构建立髋臼骨三维骨骼模型；

7、髋臼骨重构评估模块，用于对髋臼骨三维骨骼模型进行评估，获取髋臼骨三维骨骼模型评估指数；基于髋臼骨三维骨骼模型评估指数，分析髋臼骨三维骨骼模型是否合格；

8、髋臼骨图像数据库模块，用于存储目标患者的髋臼骨缺损图像、髋臼骨缺损指数和髋臼骨三维骨骼模型评估指数。

9、可选地，对目标患者的髋臼骨缺损图像进行检测，分析目标患者髋臼骨缺损程度，获取目标患者的髋臼骨缺损数据，包括：

10、对目标患者的髋臼骨缺损图像进行预处理；

11、将预处理后的目标患者髋臼骨缺损图像传输到医学影像软件，获取目标患者的髋臼骨缺损数据；

12、目标患者的髋臼骨缺损数据包括：髋臼骨缺损面积、髋臼骨总面积、髋臼骨缺损深度以及髋臼骨密度。

13、可选地，对目标患者的髋臼骨缺损数据进行分析，获取目标患者的髋臼骨缺损指数，包括：

14、基于目标患者的髋臼骨缺损数据，获取髋臼骨缺损面积占髋臼骨总面积的比例；

15、获取髋臼骨图像数据库中预设的髋臼骨密度的标准值，将髋臼骨密度与标准值进行比较，获得髋臼骨密度的比值；

16、并根据髋臼骨缺损面积的比例、髋臼骨缺损深度和髋臼骨密度的比值进行权重分配，获得髋臼骨缺损面积的权重系数、髋臼骨缺损深度的权重系数以及髋臼骨密度的权重系数；

17、将髋臼骨缺损面积的权重系数、髋臼骨缺损深度的权重系数以及髋臼骨密度的权重系数，分别与髋臼骨缺损面积的比例、髋臼骨缺损深度和髋臼骨密度的比值进行综合运算，得到目标患者髋臼骨缺损指数。

18、可选地，根据下述公式计算目标患者髋的臼骨缺损指数：

19、

20、式中，表示目标患者的髋臼骨缺损指数，表示髋臼骨缺损面积，表示髋臼骨总面积，表示髋臼骨缺损深度，表示髋臼骨密度，表示髋臼骨密度的标准值，表示髋臼骨缺损面积的权重系数，表示髋臼骨缺损深度的权重系数，表示髋臼骨密度的权重系数。

21、可选地，基于目标患者的髋臼骨缺损指数和目标患者的髋臼骨缺损图像，通过医学三维重构建立髋臼骨三维骨骼模型，包括：

22、基于目标患者的髋臼骨缺损指数和髋臼骨缺损图像数据，使用区域生长算法和边缘检测算法将髋臼骨从图像中分割出来，得到髋臼骨的二维体素网格数据；

23、使用三维重建marching cubes和level set算法，将二维体素网格数据转换为三维网格模型，通过计算机辅助填充软件对三维网格模型进行修复和填充，建立髋臼骨三维骨骼模型。

24、可选地，对髋臼骨三维骨骼模型进行评估，获取髋臼骨三维骨骼模型评估指数，包括：

25、通过三维模型软件对髋臼骨三维骨骼模型进行几何测量，获取髋臼骨三维骨骼模型的几何形态数据；

26、将髋臼骨三维骨骼模型导入计算机辅助工程cae软件中，对髋臼骨三维骨骼模型进行运动模拟和负荷模拟，获取髋臼骨三维骨骼模型的功能数据；

27、对髋臼骨三维骨骼模型的几何形态数据进行分析，分别获取髋臼骨三维骨骼模型形态评估指数和髋臼骨三维骨骼模型功能评估指数；

28、对髋臼骨三维骨骼模型形态评估指数和髋臼骨三维骨骼模型功能评估指数进行权重分配，并分别与预设的髋臼骨三维骨骼模型形态评估标准指数和髋臼骨三维骨骼模型功能评估标准指数进行综合运算，得到髋臼骨三维骨骼模型评估指数。

29、可选地，髋臼骨三维骨骼模型的几何形态数据包括：髋臼骨横截面积以及髋臼骨体积；

30、所述髋臼骨三维骨骼模型的功能数据包括：关节运动范围角度值以及关节运动范围位移值。

31、可选地，根据下述公式计算髋臼骨三维骨骼模型评估指数：

32、

33、式中，表示髋臼骨三维骨骼模型评估指数，表示髋臼骨三维骨骼模型形态评估指数，表示髋臼骨三维骨骼模型功能评估指数，表示髋臼骨三维骨骼模型形态评估标准指数，表示髋臼骨三维骨骼模型功能评估标准指数，表示髋臼骨三维骨骼模型形态评估指数的权重因子，表示髋臼骨三维骨骼模型功能评估指数的权重因子。

34、可选地，基于髋臼骨三维骨骼模型评估指数，分析髋臼骨三维骨骼模型是否合格，包括：

35、将髋臼骨三维骨骼模型评估指数，与数据库中预设的髋臼骨三维骨骼模型评估标准指数进行综合分析，获取髋臼骨三维骨骼模型符合指数；

36、基于髋臼骨三维骨骼模型符合指数，与数据库中预设的髋臼骨三维骨骼模型符合指数的标准值范围进行比较，当髋臼骨三维骨骼模型符合指数超过髋臼骨三维骨骼模型符合指数的标准值范围时，表示髋臼骨三维骨骼模型不符合标准；当髋臼骨三维骨骼模型符合指数在髋臼骨三维骨骼模型符合指数的标准值范围内时，表示髋臼骨三维骨骼模型符合标准。

37、一方面，提供了一种基于医学三维重构的髋臼骨缺损检测及重构方法，该方法应用于基于医学三维重构的髋臼骨缺损检测及重构系统，包括以下步骤：

38、s1：获取目标患者髋臼骨缺损图像数据；

39、s2：对目标患者的髋臼骨缺损图像进行检测，分析目标患者髋臼骨缺损程度，获取目标患者的髋臼骨缺损数据，对目标患者的髋臼骨缺损数据进行分析，获取目标患者的髋臼骨缺损指数；

40、s3：基于目标患者的髋臼骨缺损指数和目标患者的髋臼骨缺损图像，通过医学三维重构建立髋臼骨三维骨骼模型；

41、s4：对髋臼骨三维骨骼模型进行评估，获取髋臼骨三维骨骼模型评估指数；基于髋臼骨三维骨骼模型评估指数，分析髋臼骨三维骨骼模型是否合格；

42、s5：存储目标患者的髋臼骨缺损图像、髋臼骨缺损指数和髋臼骨三维骨骼模型评估指数。

43、上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

44、上述方案，医学三维重构的髋臼骨缺损检测及重构系统，通过设置髋臼骨图像获取模块、髋臼骨缺损检测模块、髋臼骨三维重构模块、髋臼骨重构评估模块、髋臼骨图像数据库模块，能够为医生提供全面、准确的髋臼骨缺损检测和重构方案，有助于提高诊断和治疗的效率和成功率，同时也为医疗数据的管理和研究提供了支持，提高医学三维重构的髋臼骨缺损检测及重构系统的效率和准确性，为医生提供更好的诊断和治疗支持。

45、基于医学三维重构的髋臼骨缺损检测及重构方法，通过计算患者髋臼骨缺损指数和髋臼骨三维骨骼模型评估指数，系统可以将骨缺损的程度量化，为医生提供客观、可比较的评估数据，有助于确定患者的病情严重程度和制定治疗方案，评估重建模型的质量和准确度，确保重建结果与患者的实际情况相符合，提高了重建模型的可信度和临床应用的可靠性。