《圖像增強下的ACL三維重建研究》是依託電子科技大學,由饒雲波擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：圖像增強下的ACL三維重建研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：饒雲波
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為醫學圖像處理領域的研究前沿，三維重建技術為前交叉韌帶(ACL)手術提供了一種新的治療機制。儘管基於關節鏡下ACL重建手術有很高的成功率，然而仍有以下缺陷：1、前交叉韌帶重建隧道位置不精確；2、手術具有較大失敗率和翻修率。同時目前的ACL重建算法複雜度高，精確地ACL三維重建困難。項目組在歸納現有研究成果基礎上，凝練出一系列函待解決的科學問題：1、如何精確地ACL 三維重建及測量ACL 起止點；2、如何設計匹配算法建立適合於個體化的ACL 三維重建模型。針對上述問題，項目組結合圖像處理和虛擬現實技術，擬定了切實可行的研究方案。本項目完成後，可建立計算機輔助ACL 仿真重建手術模擬系統，有望顯著改進ACL三維重建精度，進一步的推廣ACL三維重建在醫學領域的套用，從而有力提升我國在該前沿領域的研究水平。
結題摘要
本項目針對前交叉韌帶(ACL)三維模型重建算法複雜度高，精確地ACL三維模型重建困難等問題，主要的研究內容是：(1)如何精確地ACL 三維模型重建及測量ACL 起止點；(2)建立適合於個體化的ACL 三維模型。主要成果包括：(1)前交叉韌帶(ACL)損傷檢測技術及重建預處理研究。採用種子點選定韌帶中心點的方法快速提取ACL，實驗結果顯示了ACL的分割結果比傳統方法好很多；針對ACL三維重建的過程中ACL體積小，很難從MRI中辨認的問題，提出改進區域生長算法和MC算法融合對ACL下MRI圖的三維模型重建算法，提出的算法很好的改進了ACL的三維模型重建精度。(2)ACL三維重建技術研究。分析現有的三維重建技術，從重建時間和重建精度兩個性能角度，提出適合膝關節CT/MRI掃描的三維模型重建算法，為前交叉韌帶(ACL)重建分析建立高可信度的數學模型；提出了ACL三維重建的可視化算法，並反推用戶（檢測醫師）對可視化的滿意調查來確定三維模型的繪製方法；提出基於標記點生成三角形的ACL三維模型重建方案，該算法首先對每一個斷層進行匹配矯正，確定中心對齊，然後對邊緣進行檢測並對像素點進行標記，最後對邊緣的對應連線點連結形成環狀面片，依次連結之後形成完整模型，算法較好的解決了ACL 三維重建的情況。提出基於體素的ACL重建算法，算法針對中心對齊且MRI的像素足夠精細，實驗結果顯示三維模型精度提高較大，但有一定的隨機成分。(3)基於圖像三維重構的前交叉韌帶(ACL)重建分析研究。針對當前的ACL重建技術中有幾個公開問題：骨隧道的入口位置選取；單束重建還是雙束重建更有利於維持穩定；移植物材質的選取；以及是否保留ACL殘跡等問題。提出對建立的膝關節三維模型計算不同角度，彎曲度，以及不同受力情況下ACL的各項數據，分析不同材質，不同股骨止點等因素的影響，從而建立可信的ACL重建。本項目的研究建立了計算機輔助ACL 三維重建手術模擬系統，為顯著改進ACL三維重建精度提供了有價值的參考，從而為該領域的研究奠定了更為堅實的理論基礎。
