三维桡骨成角楔形截骨术前自动规划算法

来源：计算机应用杂志2024年第2期北京时间：

作者：石志良, 廖诗旗, 甘梓博, 祝少博

单位：1.武汉理工大学 机电工程学院，武汉 430070；2.武汉大学中南医院 骨科，武汉 430071

摘要：针对桡骨成角畸形，仅凭经验很难找到准确的截骨位置，为此提出一种三维（3D）桡骨成角楔形截骨术前自动规划算法，以精确定位具体截骨位置并计算出最佳复位角度。首先，以补偿差异的对侧桡骨镜像模型为参考模板，计算骨畸形区域；其次，基于关节解剖区域的权重配准桡骨远端关节，创建旋转轴方向向量，通过三次样条插值法求解XOZ平面的畸形轮廓曲线，确定复位旋转轴方位；最后，利用单目标优化算法优化迭代，计算最优的截骨位置和复位角度，自动生成楔形截骨矫形术前计划。选择6例桡骨成角实例，以外科医生在三维空间手动截骨矫形规划方法作为实验对照组，对比关节解剖区域的配准精度。仿真结果表明，与Miyake等提出的外科医生手动截骨复位方法相比，所提算法获得的关节解剖区域的配准均方根误差（RMSE）减小0.09~0.42 mm；与Fürnstahl等提出的自动规划方法相比，所提算法可明确楔形类型，临床可行性更高。

关键词：计算机辅助设计,图像配准,三维术前规划,楔形截骨术,桡骨远端

基金资助：湖北省重点研发计划项目(2021BCA106)