三维图像配准技术构建膝关节及周围软组织曲面数字化模型

作     者：张晓辉 张明军 王建平 曲海军 柴乐 李瑜 张新民 Zhang Xiaohui;Zhang Mingjun;Wang Jianping;Qu Haijun;Chai Le;Li Yu;Zhang Xinmin

作者机构：河南理工大学机械与动力工程学院河南省焦作市454003 河南理工大学第一附属医院骨科河南省焦作市454003 

基　　金：国家自然科学基金项目(31370999),课题名称:高屈曲人工膝关节的高屈曲稳定性机制研究,项目负责人:王建平 中国残联项目(2021CDPFAT-14),课题名称:残疾人辅助器具专项-智能辅助康复手杖设计与制作,项目负责人:王建平 河南省高等教育教学改革研究项目(2019SJGLX056),课题名称:工程教育专业认证视角下的工科专业非技术能力培养研究与实践,项目负责人:张新民 

出 版 物：《中国组织工程研究》 (Chinese Journal of Tissue Engineering Research)

年 卷 期：2023年第27卷第18期

页      码：2814-2819页

摘      要：背景:随着现代工业、现代国防以及现代医疗康复产业的发展,仿生设计与制造技术蓬勃兴起,该技术常以各类生物体及其组织为研究对象,模仿其几何外形、力学性能等指标,进而得以逆向设计与制造各类人工合成产品,其中几何外形特别是曲面建模技术的有效仿生是其中的关键一环。目的:以人体膝关节为例探讨曲面建模实践应用技术,建立人体膝关节几何解剖数字化模型,为膝关节生物力学特性的研究提供支持,同时为仿生设计的复杂曲面建模提供了一种有效的教学与研究模式。方法:利用膝关节CT扫描图像和MRI图像,通过医学影像处理技术分别获取骨组织及软组织轮廓的点云数据及其逼近曲线,并分别重建骨组织及软组织的膝关节实体模型。最后基于三维图像配准技术,将各软组织组装配于骨组织实体模型上,形成整体膝关节三维模型。结果与结论:通过3D医学影像技术构建了同时包含各骨组织和韧带、半月板、肌腱等主要软组织在内的膝关节复杂几何曲面解剖数字化模型。

主 题 词：曲面建模 医学影像处理 图学教育 图像配准 曲线逼近 膝关节 几何模型 生物力学 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 1002[医学-临床医学类] 1001[医学-基础医学] 08[工学] 1010[医学-医学技术类] 100101[100101] 100215[100215] 0836[0836] 10[医学] 

D　O　I：10.12307/2023.315

馆 藏 号：203114455...