颈椎间盘CT图像三维相似度量化研究

赵小瑶; 王正勇; 滕奇志; 任超; 杨毅; 刘浩

doi:10.3969/j.issn.2096-6091.2023.19.004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

颈椎间盘CT图像三维相似度量化研究

研究论文 | 更新时间：2025-03-26

- 颈椎间盘CT图像三维相似度量化研究
- Three-Dimensional Similarity Quantification Study of Cervical Intervertebral Disc CT Images
- 新一代信息技术 2023年6卷第19期页码：21-27
- 作者机构：
  
  1.四川大学电子信息学院，四川成都 610041
  2.四川大学华西医学院，四川成都 610041
- 作者简介：
  
  赵小瑶（1998—），女，硕士研究生，现就读于四川大学电子信息学院。研究方向：智能图像处理。Email：2500934462@qq.com
  王正勇（1969—），女，现为四川大学电子信息学院副教授、研究生导师。研究方向：图像处理与模式识别、计算机视觉、智能系统。Email：690728634@sina.com
  滕奇志（1961—），女，现为四川大学电子信息学院教授、研究生导师。研究方向：智能信息系统、电子与通信工程。Email：qzteng@scu.edu.cn
  任超（1988—），男，现为四川大学电子信息学院副研究员、博士生导师。研究方向：图像处理、计算机视觉、人工智能。Email：chaoren@scu.edu.cn
  杨毅（1990—），男，现为四川大学华西医院硕士生导师。研究方向：数字与智能骨科骨科传感器芯片技术。Email：hxyangyi@163.com
  刘浩（1963—），男，四川大学华西医院教授。研究方向：脊柱外科。Email：liuhao6304@126.com
- 基金信息：
  
  四川省卫生健康委员会普及应用项目(21PJ037);基于人工智能大数据及三维分析技术辅助3D打印的颈椎终板分类研究
- DOI：10.3969/j.issn.2096-6091.2023.19.004
  中图分类号： TP391.41
- 纸质出版日期：2023-10-15
- 稿件说明：
移动端阅览
赵小瑶, 王正勇, 滕奇志, 等. 颈椎间盘CT图像三维相似度量化研究[J]. 新一代信息技术, 2023, 6(19): 21-27

ZHAO Xiao-yao, WANG Zheng-yong, TENG Qi-zhi, et al. Three-Dimensional Similarity Quantification Study of Cervical Intervertebral Disc CT Images[J]. New Generation of Information Technology, 2023, 6(19): 21-27
赵小瑶, 王正勇, 滕奇志, 等. 颈椎间盘CT图像三维相似度量化研究[J]. 新一代信息技术, 2023, 6(19): 21-27 DOI： 10.3969/j.issn.2096-6091.2023.19.004.

ZHAO Xiao-yao, WANG Zheng-yong, TENG Qi-zhi, et al. Three-Dimensional Similarity Quantification Study of Cervical Intervertebral Disc CT Images[J]. New Generation of Information Technology, 2023, 6(19): 21-27 DOI： 10.3969/j.issn.2096-6091.2023.19.004.

摘要

三维颈椎间盘模型与假体植入物的相似度量化是解决颈椎终板三维形态检索与假体植入困难、植入后稳定性不足等问题的基础。三维颈椎间盘模型相似度计算主要面临如下问题：两个三维模型在欧式空间的相对位置难以定义，颈椎间盘形态尺寸差异较小，部分曲面的几何特征无法忽略。为了解决这一问题，本文提出了一种颈椎间盘的三维相似度算法，调整三维曲面的矢状面倾斜角度，然后将待比较曲面做序列切片处理提取曲面上的截交曲线。通过平面截切的方法将三维空间的曲面相似性比较问题转化到二维空间来实现，有效的降低了问题的复杂度。最后，在多组颈椎间盘三维模型上进行了实验，验证了本文方法的有效性。

Abstract

The similarity quantification of the three-dimensional cervical disc model and the prosthetic implant is the basis for solving the problems of three-dimensional morphological retrieval of the cervical endplate

the difficulty of prosthesis implantation

and the lack of post-implantation stability. The similarity calculation of 3D cervical disc models mainly faces the following problems: the relative positions of the two 3D models in Euclidean space are difficult to define

the difference in the shape and size of the cervical intervertebral disc is small

and the geometric features of some surfaces cannot be ignored. In order to solve this problem

this paper proposes a three-dimensional similarity algorithm for cervical intervertebral discs

which adjusts the sagittal plane inclination angle of the three-dimensional surface

and then makes sequence slicing processing on the surface to be compared to extract the truncated curve on the surface. The surface similarity comparison problem in three-dimensional space is transformed into two-dimensional space by the plane truncation method

which effectively reduces the complexity of the problem. Finally

experiments were carried out on multiple groups of three-dimensional models of cervical intervertebral discs to verify the effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

references

WANG Q L , TU Z M , HU P , et al . Long-term results comparing cervical disc arthroplasty to anterior cervical discectomy and fusion: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials [J ] . Orthopaedic Surgery , 2020 , 12 ( 1 ): 16 - 30 .

丁浚哲 , 鲁世保 , 孙祥耀 , 等 . 椎体终板参与腰椎间盘退变机制及临床意义的研究进展 [J ] . 中国骨与关节杂志 , 2019 , 8 ( 6 ): 434 - 438 .

HILAGA M , SHINAGAWA Y , KOHMURA T , et al . Topology matching for fully automatic similarity estimation of 3D shapes [C ] // Proceedings of the 28th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques . New York : ACM , 2001 : 203 - 212 .

BESPALOV D , REGLI W C , SHOKOUFANDEH A . Reeb graph based shape retrieval for CAD [C ] // Proceedings of ASME 2003 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference , 2008 : 229 - 238 .

BESPALOV D , REGLI W C , SHOKOUFANDEH A . Local feature extraction and matching partial objects [J ] . Computer-Aided Design , 2006 , 38 ( 9 ): 1020 - 1037 .

YOU C F , TSAI Y L , LIU K Y . Representation and similarity assessment in case-based process planning and die design for manufacturing automotive panels [J ] . The International Journal of Advanced Manufacturing Technology , 2010 , 51 ( 1 ): 297 - 310 .

王洪申 , 张树生 , 白晓亮 , 等 . 基于区域分割的三维自由曲面相似性评价算法 [J ] . 计算机辅助设计与图形学学报 , 2011 , 23 ( 2 ): 305 - 313 .

FU J , JOSHI S B , SIMPSON T W . Shape differentiation of freeform surfaces using a similarity measure based on an integral of Gaussian curvature [J ] . Computer-Aided Design , 2008 , 40 ( 3 ): 311 - 323 .

王洪申 , 张树生 , 白晓亮 , 等 . 三维CAD曲面模型距离-曲率形状分布检索算法 [J ] . 计算机辅助设计与图形学学报 , 2010 , 22 ( 5 ): 762 - 770 .

张开兴 , 白晓亮 , 张树生 . 基于局部形状特征的自由曲面相似性评价方法 [J ] . 计算机集成制造系统 , 2014 , 20 ( 3 ): 530 - 536 .

LI Z , ZHOU X H , LIU W , et al . A similarity-based reuse system for injection mold design in automotive interior industry [J ] . The International Journal of Advanced Manufacturing Technology , 2016 , 87 ( 5 ): 1783 - 1795 .

LI Z , ZHOU X H , LIU W , et al . A geometry search approach in case-based tool reuse for mould manufacturing [J ] . The International Journal of Advanced Manufacturing Technology , 2015 , 79 ( 5 ): 757 - 768 .

孙羽 . 基于牙颌模型的三维曲面配准技术研究 [D ] . 成都 : 电子科技大学 , 2011 .

王明 . 人体颈椎CT图像处理与三维重建 [D ] . 成都 : 四川大学 , 2023 .

代鹏程 . 基于CT图像的表面形态分类研究 [D ] . 成都 : 四川大学 , 2023 .

成卫青 , 卢艳红 . 一种基于最大最小距离和SSE的自适应聚类算法 [J ] . 南京邮电大学学报(自然科学版) , 2015 , 35 ( 2 ): 102 - 107 .

娄纪刚 , 刘浩 , 戎鑫 . 颈椎下终板冠状面形态分型 [J ] . 中国矫形外科杂志 , 2016 , 24 ( 7 ): 648 - 652 .

ANDERSON KENNETH R , GABY JAMES E . Dynamic waveform matching [J ] . Information Sciences , 1983 , 31 ( 3 ): 221 - 242 .

浏览量

128

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据