阅读说明：本技术 一种足弓影像模型重建方法 (Foot arch image model reconstruction method ) 是由 段常青 何晓浩 刘莉 刘晓波 孙淑霞 昌俊涛 郭峰 周瑾瑜 商涯钧 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及足弓模型重建技术领域,公开了一种足弓影像模型重建方法,包括X线平片、MSCT扫描检查、MSCT扫描、MPR、MIP、SSD及3D VR重建。本发明采用X线平片结合MSCT扫描、MPR、MIP、SSD及3D VR重建等多种检查手段多角度、多方位重建成像,达到全方位判定患者足部肌肉、肌腱及韧带受损情况,本发明通过三维立体成像获得的静态活体足弓模型可以旋转任意角度,并分跖列二维成像以得到静态简明、清晰可视的足弓影像资料和精确的足弓测评数据,多种重建方法相结合,得到全足骨骼、肌肉、肌腱及韧带的3D影像。(The invention relates to the technical field of arch model reconstruction, and discloses an arch image model reconstruction method which comprises X-ray plain film, MSCT scanning inspection, MSCT scanning, MPR, MIP, SSD and 3D VR reconstruction. The invention adopts X-ray plain film combined with MSCT scanning, MPR, MIP, SSD, 3D VR reconstruction and other various examination means to reconstruct and image in multiple angles and multiple directions to achieve the purpose of comprehensively judging the damaged condition of foot muscles, tendons and ligaments of a patient.)

一种足弓影像模型重建方法

技术领域

本发明涉及足弓模型重建技术领域，具体涉及一种足弓影像模型重建方法。

背景技术

足弓是人体直立、行走及负重时的重要部位，其弹性能缓冲地面对身体所产生的震荡，同时还有保护足底血管、神经免受压迫的作用。足弓是由跗骨与跖骨借韧带、关节连结而成，足弓可分内、外侧纵弓及横弓。内侧纵弓较高，由跟骨、距骨、足舟骨、第1～3楔骨和第1～3跖骨及其间的连结共同构成，主要由胫骨后肌腱、趾长屈肌腱、足底方肌、足底腱膜及跟舟足底韧带等结构所维持；外侧纵弓较低，由跟骨、骰骨、第4、5跖骨及其间的连结共同构成，主要由腓骨长肌健、足底长韧带及跟骰足底韧带等结构所维持；横弓由骰骨、第1～3楔骨、第1～5跖骨的基底部及其间的连结共同构成，又可分为横弓前部及横弓后部，主要由腓骨长肌腱、胫骨前肌腱及拇收肌横头等结构所维持。

足的形态或结构异常统称为足部畸形，足弓破坏指踝关节或足损伤致跗骨骨折后足弓测量值背离临床医学足弓正常参考值和/或维持足弓功能作用的肌肉、韧带严重损伤(挛缩、毁损、缺失)所致，足弓破坏涉及内外侧纵弓及横弓的改变。足弓破坏会导致足部的弹性减小或消失，因此不能长时间地走路或站立，同时因为足底变平，使人的下肢对全身的支撑机能明显降低，身体的重心偏向内侧，由此迫使全身和脊柱的机能都发生改变。因此足弓破坏对人全身影响是很严重的，对身体健康尤其是体力和耐久力会有明显不良影响。

目前，足踝外科研究大多从新鲜尸体标本、有限元模型两个方面进行测评。临床上为了为相关患者提供诊断依据，为足外科医师、支具矫形专家制定合理治疗方案、选择合适的治疗手段和后期康复训练方案，临床上对足弓疾病的检测采用了很多方法，但对足踝部骨折检查时仅仅是对跟骨骨折提出了不同的检查手段，对足部整体足弓弧度改变影像诊断研究及临床应用的研究较局限。因此，发明人研发了一种足弓影像模型重建方法，欲通过X线结合多层螺旋CT(MSCT)等多种后处理方法获得足部整体骨骼活体模型。

发明内容

基于以上问题，本发明提供一种足弓影像模型重建方法，本发明运用X线平片结合MSCT扫描，并采用MPR、MIP、SSD、3DVR重建等多种检查手段结合多角度、多方位重建成像，得到活体足弓模型，分跖列得到静态简明、清晰可视的足弓影像资料和精确的足弓测评数据。

为解决以上技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种足弓影像模型重建方法，包括以下步骤：

S1：首先进行X线平片和MSCT扫描检查，确定其阴性阳性，扫描时患者采用顺应体位，进行容积扫描；

S2：对阳性患者行MSCT扫描，扫描括胫腓骨下段1/3并延及全足；

S3：对足踝部进行全长CT扫描并三维建模；

S4：采用MPR、MIP、SSD及3DVR重建，分别获取足部骨骼、肌肉、肌腱及韧带的影像解剖模型；进行分跖列重建，沿每一跖骨长轴重建一跖列纵弓；

S5：测定患者的足弓弧度，获得足弓弧度数据，将患者的足弓弧度数据与临床正常足弓弧度参考值进行对比分析，获得足弓弧度改变数据；

S6：根据步骤S1至S5获得的资料数据判断患者足部的肌肉、肌腱及韧带的受损情况，为肌肉、肌腱修复和韧带重建提供指导性参照。

进一步的，步骤S5中患者的足弓弧度测量方法如下：

测量过程包括以下五个测量点：距骨头最低点1，跟骨与水平线接触的最低点2，第1跖骨头最低点3，跟骰关节最低点4，第5跖骨头与水平线接触的最低点5；

测量的角度包括以下四个角度：内侧纵弓角：∠213，外侧纵弓角：∠245，前弓角：∠254，后弓角：∠452。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对足踝部全长进行X线平片结合MSCT扫描，并采用MPR、MIP、SSD及3DVR重建等多种检查手段多角度、多方位重建成像，分别获取骨骼、肌肉、肌腱及韧带的影像解剖资料，同时对足弓弧度进行测定而获取足弓相关的关键角度和数据，进而得到足弓弧度改变数据，达到全方位判定患者足部肌肉、肌腱及韧带受损情况，为患者的肌肉、肌腱修复和韧带重建提供指导性参照，为患者提供诊断依据，为临床治疗制定个体化方案提供有效参照，为足外科医师和支具矫形专家制定合理治疗方案、选择治疗手段和后期康复训练方案提供有效指导意见；本发明通过三维立体成像获得的静态活体足弓模型可以旋转任意角度，并分跖列二维成像以得到静态简明、清晰可视的足弓影像资料和精确的足弓测评数据。多种重建方法相结合，得到全足骨骼、肌肉、肌腱及韧带的3D影像。

附图说明

图1为本发明的实施例的足弓弧度的测量点的显示图，其中1为距骨头最低点，2为跟骨与水平线接触的最低点，3为第1跖骨头最低点，4为跟骰关节最低点，5为第5跖骨头与水平线接触的最低点。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

一种足弓影像模型重建方法，包括以下步骤：

S1：首先进行X线平片和MSCT扫描检查，确定其阴性阳性，扫描时患者采用顺应体位，进行容积扫描，达到不因受伤体位受限而影响检查；

S2：对阳性患者行MSCT扫描，扫描括胫腓骨下段1/3并延及全足，得到原始断层图像，进行系列后处理重建；

S3：对足踝部进行全长CT扫描并三维建模；

S4：采用MPR、MIP、SSD及3DVR重建，分别获取足部骨骼、肌肉、肌腱及韧带的影像解剖模型；进行分跖列重建，沿每一跖骨长轴重建一跖列纵弓；3DVR具有三维、立体显示、可旋转不同角度且可通过调节阈值显示骨骼、肌肉、肌腱及韧带各种组织结构的特点，骨关节的3DVR重建原则为：从皮肤到骨骼，显示不同的组织情况；从不同角度观察，显示肌腱、骨折病变情况；从整体到局部，显示骨折空间关系和局部情况；MIP重建特点为：清晰显示骨折线、骨病，观察骨折的总体情况，感兴趣区MIP对显示骨折尤其重要；骨关节的MIP重建原则为：3DMIP总体观察骨折、肌肉、肌腱及韧带情况，通过感兴趣区MIP不同方向仔细显示骨折及肌腱韧带损伤情况；MPR重建特点：从不同方向和层面显示病变，对骨折、肌腱、韧带显示清晰，无重叠；MPR重建原则：显示骨折的细节，是3DVR和MIP重建的重要补充，为非主要显示方式；CPR重建特点：是特殊的MPR，可显示不规则骨折、肌腱、韧带的细节；CPR重建原则：完整的显示，从中心层显示；

S5：测定患者的足弓弧度，获得足弓弧度数据，将患者的足弓弧度数据与临床正常足弓弧度参考值进行对比分析，获得足弓弧度改变数据；如附图1，本实施例中患者的足弓弧度测量方法如下：测量过程包括以下五个测量点：距骨头最低点1，跟骨与水平线接触的最低点2，第1跖骨头最低点3，跟骰关节最低点4，第5跖骨头与水平线接触的最低点5；测量的角度包括以下四个角度：内侧纵弓角：∠213，临床正常参考值为113°-130°；外侧纵弓角：∠245，临床正常参考值为130°-150°；前弓角：∠254，临床正常参考值为13°以上；后弓角：∠452，临床正常参考值为16°以上；需要注意的是，外侧纵弓角和前弓角、后弓角的内角和为180°；此处对测量方法进行了创新，获取了五个跖列纵弓足弓数据；

S6：根据步骤S1至S5获得的资料数据判断患者足部的肌肉、肌腱及韧带的受损情况，为肌肉、肌腱修复和韧带重建提供指导性参照。

本发明中的MSCT为多层螺旋CT检测，MPR为多平面重建，MIP为最大密度投影，SSD为螺旋CT三维表面遮盖。本实施例经X线平片得到患足影像，并初步判定阴性阳性；通过多层螺旋CT薄层扫描和多平面重建技术进行3D重建，能立体、直观地显示患者的骨折情况，并可从不同角度对关节的解剖结构进行立体的观察，能及时发现隐匿存在的关节病变和有效的防止细小骨折漏诊的发生，提高了诊断的准确性；用多层螺旋CT对患者的患肢进行薄层扫描，采用MPR、MIP、SSD及3DVR重建技术重建患者活体的骨性足弓影像，并三维建模，利用三维测量方法得到精确的足弓弧度静态实体数据。

由于一般情况下足弓主要靠骨韧带维持，在负重期的大部分时间内与足直接相关的肌肉都是不活动的，只有腓肠肌在间歇性收缩以控制前后摇摆，肌肉足过度负重时才发挥被动性作用，在推进期才发挥动力稳定装置作用，因此本发明的静态足弓三维测量数据是不失真的可靠数据，可进行有效足弓弧度数据测定；沿相关肌肉、肌腱及韧带走行进行曲面立体重建影像，可对有意义的受损肌肉、肌腱及韧带影像进行单独提取和重建，并对受损肌肉、肌腱及韧带(撕裂、挛缩、毁损)影像的解剖情况进行综合分析。

如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。