CN116509426A - 一种肘关节旋转中心轴识别方法、系统、电子设备及介质 - Google Patents

一种肘关节旋转中心轴识别方法、系统、电子设备及介质 Download PDF

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CN116509426A CN202310499317.3A CN202310499317A CN116509426A CN 116509426 A CN116509426 A CN 116509426A CN 202310499317 A CN202310499317 A CN 202310499317A CN 116509426 A CN116509426 A CN 116509426A
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郭玉冰
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Abstract

本发明公开一种肘关节旋转中心轴识别方法、系统、电子设备及介质，涉及肘关节旋转中心轴识别领域，该方法包括：获取肱骨远端CT影像；构建肱骨远端的三维表面模型；构建ISB规定的肱骨远端初始坐标系，确定初始旋转轴；对肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个所述圆心所在的直线进行迭代拟合得到细化轴；根据更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图中优化变量的变化范围和各侧位图的轮廓以及各侧位图与细化轴的交点确定对应的交点与各侧位图的轮廓上各点的距离的标准差；应用遗传算法对细化轴进行优化得到肘关节旋转中心轴；本发明能够对肘关节旋转中心轴进行精确定位。

Description

一种肘关节旋转中心轴识别方法、系统、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及肘关节旋转中心轴识别领域，特别是涉及一种肘关节旋转中心轴识别方法、系统、电子设备及介质。
背景技术
肘关节自动定轴方法分为基于旋转功能的方法和基于医学影像的方法。
基于旋转功能的方法需要由患者进行肘关节的屈伸运动，并借助外部成像设备记录上臂和前臂上光学传感器的运动，再进行圆弧拟合来获得，该方式不适用于肘关节无法屈伸的患者，且每次屈伸运动存在差异性，定轴结果可重复性也较差。
而基于医学影像的方法中，往往用到一些医学解剖知识，因此也称为基于解剖结构的肘关节定轴方法。主要依靠临床医生的主观判断来进行，即在肱骨远端内侧和外侧分别标注一个点，并以两点连线作为肘关节的旋转中心轴。而这两个点的决定方式主要有两种：(一)认为肱骨远端滑车内侧嵴、滑车外侧嵴和肱骨小头最大半径处为三个同心的圆弧，找三个同心圆的圆心；(二)肱骨滑车沟的圆弧中心与肱骨小头拟合球中心的连线，这两种方式均需要将肱骨摆放到标准侧位。这两种方式均存在如下弊端：①对医生的经验要求较高，标准侧位的判断由医生主观进行，不同医生之间的判断，或是同一名医生不同时间的判断都可能产生不一致的结果；标准侧位判断不准确将带来较大的旋转误差；②患者及医生受X射线辐射较大，即使对于经验丰富的医生，仍需要多次透视方可正确定位；③当患者存在肩关节活动受限，特别是外展内旋受限时，往往无法摆出标准侧位，进而无法识别同心圆；④由于先天或后天原因，部分患者在透视下显示的解剖标志并不明显，即可能无法确定同心圆；⑤手术中已经修复的骨折或韧带，在摆放该手术体位的过程中，可能发生移位和固定失效，临床上通常采用克氏针贯穿肱尺关节来维持稳定，但这又会增加患者的损伤，且若克氏针单次穿入位置不当还会造成更大的损伤。
肘关节旋转中心轴的定位仍需要大量的人工参与，自动化程度较低。且大多定轴方法具有较大的主观性，较依赖医生的经验和工作状态，从而影响识别结果的可信度。通过人工方式进行肘关节旋转轴定位时，医生间的标定结果不一致将带来较大的旋转误差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种肘关节旋转中心轴识别方法、系统、电子设备及介质，能够对肘关节旋转中心轴进行精确定位。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种肘关节旋转中心轴识别方法，所述方法包括：
获取肱骨远端CT影像；
根据所述肱骨远端CT影像，构建肱骨远端的三维表面模型；
应用最小二乘法对所述三维表面模型的肱骨远端骨干轴进行拟合；
根据拟合后的肱骨远端骨干轴，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴；
根据所述ISB规定的肱骨远端初始坐标系和所述初始旋转轴，确定所述三维表面模型的滑车内侧嵴面；
根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个所述圆心所在的直线进行迭代拟合，当拟合得到的直线满足设定条件时，所述拟合得到的直线作为细化轴；
根据所述细化轴和所述肱骨远端关注旋转区域中肱骨远端关键部位的预设角度范围，对所述肱骨远端关注旋转区域中非肱骨远端关键部位的各侧位图对应的矢状面应用二次函数进行拟合，得到非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，并根据所述肱骨远端关键部位的预设角度范围和所述非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，得到初始肱骨远端关注区域；所述肱骨远端关注旋转区域包括所述肱骨远端关键部位和所述非肱骨远端关键部位；所述肱骨远端关键部位包括滑车区域和肱骨小头；
将所述初始远端关注区域投影到所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面，得到更新后的肱骨远端关注旋转区域；
根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的半径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的第一交点对应的优化变量变化区间；
根据所述肱骨小头的球径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨小头的外侧面的第二交点对应的优化变量变化区间；
根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点以及对应的侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差；
根据所述第一交点对应的优化变量变化区间、所述第二交点对应的优化变量变化区间、所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和所述标准差，应用遗传算法计算公式的全局最优解，得到肘关节旋转中心轴；其中，/>和/>分别为第i个侧位图的可旋转范围的边界角度值；/>为距离值的标准差；NS为切片侧位图的数量。
可选地，根据所述肱骨远端CT影像，构建肱骨远端的三维表面模型，具体包括：
根据所述肱骨远端CT影像，应用采用Marching Cube算法及Laplace平滑算法，构建肱骨远端的三维表面模型。
可选地，所述应用最小二乘法对所述三维表面模型的肱骨远端骨干轴进行拟合，具体包括：
对所述三维表面模型的肱骨骨干部分沿肱骨骨干延伸的方向进行分层，得到多个肱骨骨干分层；
计算各所述肱骨骨干分层的形心；
对各所述肱骨骨干分层的形心进行直线拟合，得到肱骨骨干轴；
应用轮廓跟踪，以轮廓区域致密度为跟踪终止条件，对所述肱骨骨干轴的方向进行矫正，得到矫正方向后的肱骨骨干轴；
应用最小二乘法，对所述矫正方向后的肱骨骨干轴进行拟合，得到拟合后的肱骨骨干轴。
可选地，具体包括：
建立相互平行且垂直于所述拟合后的肱骨骨干轴的多个平面；
应用轮廓跟踪算法，确定各所述平面内距离最大的两个点；
选择各所述平面内距离最大的两个点之间的距离最大的平面对应的两个点作为肱骨内上髁上的第一单点和肱骨外上髁上的第二单点；
根据所述肱骨内上髁上的第一单点和所述肱骨外上髁上的第二单点，以所述拟合后的肱骨骨干轴与所述三维表面模型近端面的交点为肱骨骨干近端点，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴；所述ISB规定的肱骨远端初始坐标系包括O点、X轴、Y轴和Z轴；所述O点为所述肱骨内上髁上的第一单点和所述肱骨外上髁上的第二单点的中点；所述Y轴为肱骨骨干近端点与所述中点所在的直线；所述X轴为垂直于所述肱骨骨干近端点、所述肱骨内上髁上的第一单点和所述肱骨外上髁上的第二单点所在平面的直线；所述Z轴为垂直于所述初始X轴和所述初始Y轴的直线；所述初始旋转轴为所述Z轴。
可选地，根据所述ISB规定的肱骨远端初始坐标系和所述初始旋转轴，确定所述三维表面模型的滑车内侧嵴面，具体包括：
以所述Y轴、所述O点和所述Z轴所在的平面为肱骨远端的冠状面，以预设第一角度为步长，所述冠状面绕所述Z轴旋转预设第二角度，得到多个旋转面系；
以各所述旋转面系与所述三维表面模型的肱骨表面的交点中在预设部位距离所述Z轴最远的点作为标志点；
对多个所述标志点进行拟合，得到肱骨远端滑车内侧嵴面。
可选地，根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个所述圆心所在的直线进行迭代拟合，当拟合得到的直线满足设定条件时，所述拟合得到的直线作为细化轴，具体包括：
根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行拟合，得到所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的圆心；
对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的圆心所在的直线进行拟合，得到临时旋转轴；
以所述临时旋转轴作为当前的初始旋转轴，返回执行步骤“根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行拟合，得到所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的圆心”，得到再次更新后的旋转轴；
确定所述更新后的初始旋转轴与所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面的第一更新后交点位置坐标和第二更新后交点位置坐标；
确定所述再次更新后的旋转轴与所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面的第一再次更新后交点位置坐标和第二再次更新后交点位置坐标；
计算所述第一更新后交点位置坐标和所述第一再次更新后交点位置坐标之间的距离，得到第一距离；
计算所述第二更新后交点位置坐标和所述第二再次更新后交点位置坐标之间的距离，得到第二距离；
当所述第一距离和所述第二距离满足设定阈值范围时，所述再次更新后的旋转轴作为细化轴。
可选地，根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点以及对应的侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差，具体包括：
对所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的肱骨远端关键部位进行矢状面切片，得到肱骨远端侧位图；
根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点；
根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述各侧位图的轮廓上满足对应的侧位图的旋转角度范围的点与所述第三交点的距离，得到多个轮廓距离；
计算所述多个轮廓距离的加权标准差，得到侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差。
一种肘关节旋转中心轴识别系统，应用于上述的肘关节旋转中心轴识别方法，所述系统包括：
获取模块，用于获取肱骨远端CT影像；
第一构建模块，用于根据所述肱骨远端CT影像，构建肱骨远端的三维表面模型；
第一拟合模块，用于应用最小二乘法对所述三维表面模型的肱骨远端骨干轴进行拟合；
第二构建模块，用于根据拟合后的肱骨远端骨干轴，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴；
滑车内侧嵴面确定模块，用于根据所述ISB规定的肱骨远端初始坐标系和所述初始旋转轴，确定所述三维表面模型的滑车内侧嵴面；
第二拟合模块，用于根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个所述圆心所在的直线进行迭代拟合，当拟合得到的直线满足设定条件时，所述拟合得到的直线作为细化轴；
第三拟合模块，用于根据所述细化轴和所述肱骨远端关注旋转区域中肱骨远端关键部位的预设角度范围，对所述肱骨远端关注旋转区域中非肱骨远端关键部位的各侧位图对应的矢状面应用二次函数进行拟合，得到非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，并根据所述肱骨远端关键部位的预设角度范围和所述非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，得到初始肱骨远端关注区域；所述肱骨远端关注旋转区域包括所述肱骨远端关键部位和所述非肱骨远端关键部位；所述肱骨远端关键部位包括滑车区域和肱骨小头；
投影模块，用于将所述初始远端关注区域投影到所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面，得到更新后的肱骨远端关注旋转区域；
第一参数确定模块，用于根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的半径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的第一交点对应的优化变量变化区间；
第二参数确定模块，用于根据所述肱骨小头的球径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨小头的外侧面的第二交点对应的优化变量变化区间；
第三参数确定模块，用于根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点以及对应的侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差；
解算模块，用于根据所述第一交点对应的优化变量变化区间、所述第二交点对应的优化变量变化区间、所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和所述标准差，应用遗传算法计算公式的全局最优解，得到肘关节旋转中心轴；其中，/>和/>分别为第i个侧位图的可旋转范围的边界角度值；/>为距离值的标准差；NS为切片侧位图的数量。
一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的肘关节旋转中心轴识别方法。
一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述的肘关节旋转中心轴识别方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的一种肘关节旋转中心轴识别方法，通过获取肱骨远端CT影像；根据肱骨远端CT影像，构建肱骨远端的三维表面模型；应用最小二乘法对三维表面模型的肱骨远端骨干轴进行拟合；根据拟合后的肱骨远端骨干轴，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴；根据ISB规定的肱骨远端初始坐标系和初始旋转轴确定三维表面模型的滑车内侧嵴面；根据初始旋转轴，以三维表面模型中肱骨小头的外侧面与滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个圆心所在的直线进行迭代拟合，当拟合得到的直线满足设定条件时，拟合得到的直线作为细化轴；根据细化轴和肱骨远端关注旋转区域中肱骨远端关键部位的预设角度范围，对肱骨远端关注旋转区域中非肱骨远端关键部位的各侧位图对应的矢状面应用二次函数进行拟合，得到非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，并根据肱骨远端关键部位的预设角度范围和非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，得到初始肱骨远端关注区域；将初始远端关注区域投影到肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面，得到更新后的肱骨远端关注旋转区域；根据更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的半径确定细化轴与更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的第一交点对应的优化变量变化区间；根据肱骨小头的球径确定细化轴与更新后的肱骨小头的外侧面的第二交点对应的优化变量变化区间；根据更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算细化轴与更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点以及对应的侧位图的轮廓上的点与第三交点距离的标准差；根据第一交点对应的优化变量变化区间、第二交点对应的优化变量变化区间、更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和标准差，应用遗传算法得到肘关节旋转中心轴，实现了由粗略拟合旋转轴到精细拟合旋转轴，再到优化旋转中心轴的多级逐渐寻优的过程，提高了肘关节旋转中心轴的定位精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的肘关节旋转中心轴识别方法流程图；
图2为本发明具体实施例提供的肘关节旋转中心轴识别过程示意图；
图3为本发明提供的三维肱骨表面文件的示意图；
图4为本发明提供的肱骨方向矫正及肱骨骨干轴获取示意图；
图5为本发明提供的肱骨内、外上髁示意图；
图6为本发明提供的获取肱骨滑车内侧嵴点示意图；
图7为本发明提供的前向80度旋转范围示意图；
图8为本发明提供的肱骨远端关注区域示意图；
图9为本发明提供的临时旋转轴与肱骨表面交点位置示意图；
图10为本发明提供的临时旋转轴获取过程的内侧视角示意图；
图11为本发明提供的临时旋转轴获取过程的外侧视角示意图；
图12为本发明提供的肘关节关节面示意图；
图13为本发明提供的肱骨远端旋转范围示意图；
图14为本发明提供的肱骨远端矢状区域的划分示意图；
图15为本发明提供的肱骨远端矢状面的划分示意图；
图16为本发明提供的肘关节旋转轴的极坐标表示示意图；
图17为本发明提供的肱骨滑车沟所在矢状面、肱骨滑车外侧嵴所在矢状面和肱骨拟合的肱骨小头区域示意图；
图18为本发明提供的肘关节旋转中心轴识别系统模块图。
附图标记说明：
获取模块—1，第一构建模块—2，第一拟合模块—3，第二构建模块—4，滑车内侧嵴面确定模块—5，第二拟合模块—6，第三拟合模块—7，第一参数确定模块—8，解算模块—9，内上髁—13，外上髁—14，肱骨小头—15，滑车外侧嵴—16，肱骨滑车沟—17，滑车内侧嵴—18，尺骨鹰嘴半月切迹尖端—19，桡骨头—20，投影模块—10，第二参数确定模块—11，第三参数确定模块—12。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种肘关节旋转中心轴识别方法、系统、电子设备及介质，能够对肘关节旋转中心轴进行精确定位。
本发明主要解决了在肘关节固定术及肘关节置换术等手术中，肘关节旋转中心轴的自动及精确定位的问题，通过输入患者的三维肱骨表面文件，能够自动实现由粗到细，再到优化的旋转中心轴多级逐渐寻优的过程，结合医学先验知识的，精准程度高的进行肘关节旋转中心轴自动识别，此外，还能够量化旋转轴的旋转精度。因此，本发明提出了一种全自动的肘关节旋转中心轴自动定轴方法适用于部分肱骨的肱骨骨干轴自动识别，同时还提供了一种肘关节旋转中心轴定轴精度的评价方法。
下面解释一些跟技术方案有关的专业术语：
肘关节：肘关节为连接大臂(肱骨)和前臂(尺桡骨)的滑车关节，包括肱尺关节和肱桡关节，呈现近似铰链结构，其通过弯曲和伸直影响前臂及腕关节，实现上肢的运动功能。
肘关节旋转中心轴：也称为肘关节屈伸轴(flexion-extension axis)，已有研究表明，肘关节可视为围绕单一的旋转轴进行屈伸运动。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1和图2所示，本发明提供了一种肘关节旋转中心轴识别方法，方法包括：
步骤101：获取肱骨远端CT影像。
步骤102：根据肱骨远端CT影像，构建肱骨远端的三维表面模型；具体地，根据肱骨远端CT影像，应用采用Marching Cube算法及Laplace平滑算法，构建肱骨远端的三维表面模型。在实际应用中，收集肱骨远端CT影像，并精确分割出肱骨远端结构，采用MarchingCube算法及Laplace平滑算法将其构建为三维表面文件.stl文件，如图3所示。
步骤103：应用最小二乘法对三维表面模型的肱骨远端骨干轴进行拟合；具体地，当成像区域仅包含肱骨远端时，由于缺少盂肱关节中心点，因此采用部分骨干段短圆柱体拟合的方式估计肱骨骨干轴。在矫正方向上进行轮廓跟踪，以轮廓区域致密度为跟踪终止条件。在该区段内采用最小二乘拟合形心的方式进行肱骨骨干轴的拟合。为控制骨干轴角度误差，采用迭代验证方式进行。如图4所示，深蓝色箭头表示CT拍摄坐标方向，绿色及橙色箭头表示初始矫正后的肱骨走向，深蓝色区域为用于肱骨骨干轴拟合的相关区域。
其中，HSi为第i次迭代的骨干轴，pi和li表示该轴的顶点和方向向量，M为骨干区域包含平行轮廓数，为相应的形心；θt为骨干角度误差的容忍值。li和li-1分别为第i次迭代时的轴向量和第i-1次迭代时的轴向量，Lerror表示第i次轴向量与第i-1次轴向量的角度差值，若该值小于阈值/>则该轴可行；LSine表示最小二乘直线拟合。
步骤103具体包括：
步骤1031：对所述三维表面模型的肱骨骨干部分沿肱骨骨干延伸的方向进行分层，得到多个肱骨骨干分层。
步骤1032：计算各所述肱骨骨干分层的形心。
步骤1033：对各所述肱骨骨干分层的形心进行直线拟合，得到肱骨骨干轴。
步骤1034：应用轮廓跟踪，以轮廓区域致密度为跟踪终止条件，对肱骨骨干轴的方向进行矫正，得到矫正方向后的肱骨骨干轴。
步骤1035：应用最小二乘法，对矫正方向后的肱骨骨干轴进行拟合，得到拟合后的肱骨骨干轴。
步骤104：根据拟合后的肱骨远端骨干轴，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴；具体地，建立垂直于肱骨骨干轴的平行面系，进行轮廓跟踪，找出层内最大距离对应的点对记为(pME,pLE)，即为肱骨内上髁13上的单点和外上髁14上的单点。如图5所示。将肱骨骨干轴与肱骨模型近端面交点命名为肱骨骨干近端点(Humerus ProximalPoint,HPP)，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系(Initial Distal Humerus CoordinateSystem,IDHCS)，如表1所示。其中Zinitial近似为ISB定义的肘关节旋转轴，下称为初始旋转轴。
表1肱骨远端初始坐标系说明表
步骤104具体包括：
步骤1041：建立相互平行且垂直于拟合后的肱骨骨干轴的多个平面。
步骤1042：应用轮廓跟踪算法，确定各平面内距离最大的两个点。
步骤1043：选择各平面内距离最大的两个点之间的距离最大的平面对应的两个点作为肱骨内上髁13上的第一单点和肱骨外上髁14上的第二单点。
步骤1044：根据肱骨内上髁13上的第一单点和肱骨外上髁14上的第二单点，以拟合后的肱骨骨干轴与三维表面模型近端面的交点为肱骨骨干近端点，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴；ISB规定的肱骨远端初始坐标系包括O点、X轴、Y轴和Z轴；O点为肱骨内上髁13上的第一单点和肱骨外上髁14上的第二单点的中点；Y轴为肱骨骨干近端点与中点所在的直线；X轴为垂直于肱骨骨干近端点、肱骨内上髁13上的第一单点和肱骨外上髁14上的第二单点所在平面的直线；Z轴为垂直于初始X轴和初始Y轴的直线；初始旋转轴为Z轴。
步骤105：根据ISB规定的肱骨远端初始坐标系和初始旋转轴，确定三维表面模型的滑车内侧嵴面。
具体地，肱尺关节体现为肱骨滑车和尺骨滑车切迹区域的匹配，肱桡关节体现为肱骨小头15和桡骨头20区域的匹配。因此，肘关节的旋转在肱骨上的关节面涉及范围可视为肱骨滑车内侧嵴18(Medial Flange ofthe Trochlea)到肱骨小头15(Capitellum)外侧区域，以下称为肱骨远端关注侧位区域。
由于肱尺关节和肱桡关节结构具有特殊性，不同侧位截面上关节匹配面的旋转半径和角度范围差异较大。但是，肱骨远端关注侧位区域在冠状面及其前向80度范围内，表现为相对稳定的圆弧形状，可近似为变半径螺旋轴结构。
步骤105具体包括：
步骤1051：以Y轴、O点和Z轴所在的平面为肱骨远端的冠状面，以预设第一角度为步长，冠状面绕Z轴旋转预设第二角度，得到多个旋转面系。
作为一个具体的实施方式，以初始坐标系中YOZinitial平面为肱骨远端初始冠状面，绕Zinitial轴以10°为步长向肱骨前向旋转80°，获得旋转面系{RSi}，如图6所示。
步骤1052：以各旋转面系与三维表面模型的肱骨表面的交点中在预设部位距离Z轴最远的点作为标志点。
作为一个具体地实施方式，在各RSi上，识别出该面与肱骨表面交点中位于关节面部分的，靠近内上髁13一侧的，距离粗定轴最外凸的点，记为标志点MRPi(Medial RidgePoint)。
步骤1053：对多个标志点进行拟合，得到肱骨远端滑车内侧嵴面。
具体地，综合旋转面系中各面中获得的标志点，拟合获得肱骨远端滑车内侧嵴平面，如图7所示。
步骤106：根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个所述圆心所在的直线进行迭代拟合，当拟合得到的直线满足设定条件时，所述拟合得到的直线作为细化轴。
步骤106具体包括：
步骤1061：根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行拟合，得到所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的圆心。在实际应用中，各个侧位图中考虑的圆弧角度相同，实际应用中大部分-20度～120度较好，有的样本需要调节参数为-30度～30度。
步骤1062：对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的圆心所在的直线进行拟合，得到临时旋转轴。
步骤1063：以所述临时旋转轴作为当前的初始旋转轴，返回执行步骤1061，得到再次更新后的旋转轴。
步骤1064：确定所述更新后的初始旋转轴与所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面的第一更新后交点位置坐标和第二更新后交点位置坐标。
步骤1065：确定所述再次更新后的旋转轴与所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面的第一再次更新后交点位置坐标和第二再次更新后交点位置坐标。
步骤1066：计算所述第一更新后交点位置坐标和所述第一再次更新后交点位置坐标之间的距离，得到第一距离。
步骤1067：计算所述第二更新后交点位置坐标和所述第二再次更新后交点位置坐标之间的距离，得到第二距离。
步骤1068：当所述第一距离和所述第二距离满足设定阈值范围时，所述再次更新后的旋转轴作为细化轴。
作为一个具体地实施方式，肱骨远端外侧肱骨小头部分，在肘关节旋转过程中，与桡骨近端发生配合形成肱桡关节，但其最外侧少量部分与桡骨配合程度较小，圆弧不规则程度较高。为此，在定轴过程中，将最外侧不规则部分排除不影响计算结果的可靠性。由于细化轴部分目的在于获得一个较为稳定的接近理想旋转轴的轴线，此处不妨选择舍弃当前轴外侧10％部分。由此得到肘关节旋转中心轴细化过程的关注部分如图8所示。
进一步地，如图9、图10和图11所示，在肘关节关注侧位区域内交替进行侧位图圆弧圆心拟合及圆弧圆心的直线拟合，实现肱骨远端临时坐标系的迭代及旋转轴线的更新，该过程被迭代进行直到旋转轴线与肱骨表面交点位置变化均小于阈值，进而获取关注区域螺旋扇形柱体最佳轴线。临时坐标系如表2所示。
其中，vj表示在第m个侧位截面Pm上且位于冠状面前侧0°～80°范围内的点，Om表示Pm截面上圆弧轮廓拟合的圆心，pmedial和plateral分别表示临时轴与肱骨远端内侧和外侧的交点，LScircle表示最小二乘圆心拟合，表示点vj在肱骨临时坐标系中对应的角度；LSline表示最小二乘直线拟合；/>表示各个圆心；RAi表示第i次的临时旋转轴线。
表2肱骨远端临时坐标系说明表
迭代细化过程的详细步骤如下：
第一步：确定肘关节关注侧位区域，包括初始旋转轴和滑车内侧嵴面；以冠状面前侧旋转角度范围为约束条件，以最大迭代次数或者临时旋转轴内侧点及外侧点距离变化量满足阈值范围为迭代终止条件。
第二步：计算肘关节关注侧位区域侧位图切片。
第三步：计算各侧位图中旋转角度范围内的点。
第四步：拟合各矢状面的圆心。矢状面为侧位图切片。
第五步：圆心拟合轴线。
第六步：计算轴线与肱骨表面的交点。
第七步：当交点距离变化小于距离变化量阈值时，更新临时局部坐标系，第六步中计算得到的轴线为迭代细化轴；当交点距离变化不小于距离变化量阈值时，更新临时局部坐标系，得到更新后的临时轴，返回第一步。
步骤107：根据所述细化轴和所述肱骨远端关注旋转区域中肱骨远端关键部位的预设角度范围，对所述肱骨远端关注旋转区域中非肱骨远端关键部位的各侧位图对应的矢状面应用二次函数进行拟合，得到非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，并根据所述肱骨远端关键部位的预设角度范围和所述非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，得到初始肱骨远端关注区域；所述肱骨远端关注旋转区域包括所述肱骨远端关键部位和所述非肱骨远端关键部位；所述肱骨远端关键部位包括滑车区域和肱骨小头。
步骤108：将所述初始远端关注区域投影到肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面，得到更新后的肱骨远端关注旋转区域；肱骨远端关键部位包括滑车区域和肱骨小头15；滑车区域包括滑车内侧嵴18、肱骨滑车沟17、滑车外侧嵴16以及滑车内侧嵴18和肱骨滑车沟17之间的部分，还包括肱骨滑车沟17和滑车外侧嵴16之间的部分。
作为一个具体地实施方式，肱尺关节及肱桡关节在不同侧位图上的旋转配合角度范围不同，如图12所示。对于正常肘关节，其可旋转范围一般为140°左右。肱骨滑车沟17处对应于尺骨鹰嘴半月切迹尖端19，由于鹰嘴半月切迹含有190°的关节面，为保持140°的正常旋转范围，其应有330°的关节面与之匹配。而滑车内外侧嵴对于的关节匹配度要求较低，特别是滑车外侧嵴16处，其与尺骨和桡骨几乎不发生匹配关系。而肱骨小头15于肘关节旋转过程中，主要发生匹配关系的是桡骨头20区域，由于桡骨头20仅包含40°关节面，因此，肱骨小头区域应包含180°的旋转关节面，且该旋转关节面对应于肱骨冠状面应有明显的前向偏移。
滑车区域和肱骨小头区域的旋转考虑范围，如表3所示。其余矢状面对应的关注旋转角度，采用二次函数进行拟合，将旋转范围对应到肱骨远端模型上，如图13所示。
表3肱骨远端关键位置旋转范围说明表
肱骨小头15可视为部分球体，采用球面拟合预估肱骨小头区域，实现肱骨小头15与肱骨滑车的分离，肱骨滑车沟17定义为肱骨滑车区域旋转圆弧最小处，如图14所和图15所示；在图15中，L为关注区域在矢状方向上的跨度；d表示肱骨小头15外侧面的截取标准。
肱骨滑车沟的拟合面和肱骨小头的拟合面的数学表示如下所示：
/>
其中，为当前轴的方向向量，π1表示滑车内侧嵴平面，π2表示临时旋转轴外侧顶点所在的截面，π3和π4分别表示用于拟合肱骨小头区域的内侧和外侧截面。rt表示拟合肱骨小头区域的半径阈值；x、y、z为肱骨远端关注旋转区域中各侧位图上的点的坐标；x1、y1、z1为滑车内侧嵴平面上的点的坐标；x2、y2、z2为临时旋转轴外侧顶点所在的截面上的点的坐标；x3、y3、z3为拟合肱骨小头区域的内侧截面上的点的坐标；x4、y4、z4为拟合肱骨小头区域的外侧截面上的点的坐标。肱骨滑车沟17的拟合面包括滑车内侧嵴平面和临时旋转轴外侧顶点所在的截面，肱骨小头15的拟合面包括用于拟合肱骨小头区域的内侧和外侧截面。
步骤109：根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的半径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的第一交点对应的优化变量变化区间。
步骤110：根据所述肱骨小头的球径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨小头的外侧面的第二交点对应的优化变量变化区间。
步骤111：根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点以及对应的侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差。
步骤111具体包括：
步骤1111：对更新后的肱骨远端关注旋转区域的肱骨远端关键部位进行矢状面切片，得到肱骨远端侧位图。
步骤1112：根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点。
步骤1113：根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述各侧位图的轮廓上满足对应的侧位图的旋转角度范围的点与所述第三交点的距离，得到多个轮廓距离。
步骤1114：计算所述多个轮廓距离的加权标准差，得到侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差。
作为一个具体地实施方式，迭代细化过程已获得相对稳定且较为精确的旋转中心轴，以细化轴与肱骨滑车内侧嵴截面及肱骨小头预设矢状截面的交点及/>为优化初始条件。通过在这两个侧位图上移动点位置来获得优化变量轴，采用极坐标形式进行描述，如图16所示。其中，第一交点为/>第二交点为/>优化变量可由下式表示。
var＝[r(m) θ(m) r(l) θ(l)]
根据肱骨滑车嵴预估半径和肱骨小头拟合球的球径来设定优化变量的变化范围。肱骨滑车沟17所在矢状面、肱骨滑车外侧嵴16所在矢状面和肱骨拟合的肱骨小头区域如图17所示。
在实际应用中，对肱骨远端进行矢状面切片处理，记为{Si}，i＝1,2…NS。根据表3中的数据进行肱骨远端分区，插值计算出各个侧位图对应的旋转角度同时计算当前临时旋转轴与该矢状面的交点/>随后，计算各个矢状面切片与肱骨表面模型的相关轮廓。然后，从该轮廓中取出旋转角度范围内的点集合，计算其与/>的距离，求该距离的标准差/>
步骤113：根据第一交点对应的优化变量变化区间、第二交点对应的优化变量变化区间、更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和标准差，应用遗传算法计算公式的全局最优解，得到肘关节旋转中心轴；其中，/>和/>分别为第i个侧位图的可旋转范围的边界角度值；/>为距离值的标准差；NS为切片侧位图的数量。
在实际应用中，分别计算每个矢状面切片与肱骨表面模型的相关轮廓上的点与的初始距离，每个矢状面切片与肱骨表面模型的相关轮廓上的点与/>的初始距离均具有多个，计算每个轮廓对应的多个初始距离的标准差，得到每个矢状面切片对应的一个标准差，多个矢状面切片对应多个标准差，应用公式/>对肱骨旋转轴精准程度的估值，从而得到肘关节旋转中心轴定轴精度。
本发明提供的肘关节旋转中心轴识别方法，具有以下技术效果：
(1)相较于基于旋转功能的方法，本发明所提方法无需患者进行多次旋转运动，尤其适用于肘关节创伤而影响运动能力的患者。
(2)相较于“三圆同心轴”及“肱骨滑车沟圆心与肱骨小头球心连线”方法而言，本文方法考虑了更为完整的肱骨远端肘关节关节面区域，并根据解剖学先验知识考虑了不同侧位图应关注的不同的旋转角度范围。
(3)相较于现有定轴方法而言，本发明方法具有较好的稳定性和自动性。
实施例二
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种肘关节旋转中心轴识别系统，如图18所示，肘关节旋转中心轴识别系统包括：
获取模块1，用于获取肱骨远端CT影像。
第一构建模块2，用于根据所述肱骨远端CT影像，构建肱骨远端的三维表面模型。
第一拟合模块3，用于应用最小二乘法对所述三维表面模型的肱骨远端骨干轴进行拟合。
第二构建模块4，用于根据拟合后的肱骨远端骨干轴，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴。
滑车内侧嵴面确定模块5，用于根据所述ISB规定的肱骨远端初始坐标系和所述初始旋转轴，确定所述三维表面模型的滑车内侧嵴面。
第二拟合模块6，用于根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个所述圆心所在的直线进行迭代拟合，当拟合得到的直线满足设定条件时，所述拟合得到的直线作为细化轴。
第三拟合模块7，用于根据所述细化轴和所述肱骨远端关注旋转区域中肱骨远端关键部位的预设角度范围，对所述肱骨远端关注旋转区域中非肱骨远端关键部位的各侧位图对应的矢状面应用二次函数进行拟合，得到非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，并根据所述肱骨远端关键部位的预设角度范围和所述非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，得到初始肱骨远端关注区域；所述肱骨远端关注旋转区域包括所述肱骨远端关键部位和所述非肱骨远端关键部位；所述肱骨远端关键部位包括滑车区域和肱骨小头。
投影模块8，用于将所述初始远端关注区域投影到所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面，得到更新后的肱骨远端关注旋转区域。
第一参数确定模块9，用于根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的半径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的第一交点对应的优化变量变化区间。
第二参数确定模块10，用于根据所述肱骨小头的球径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨小头的外侧面的第二交点对应的优化变量变化区间。
第三参数确定模块11，用于根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点以及对应的侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差。
解算模块12，用于根据所述第一交点对应的优化变量变化区间、所述第二交点对应的优化变量变化区间、所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和所述标准差，应用遗传算法计算公式的全局最优解，得到肘关节旋转中心轴；其中，/>和/>分别为第i个侧位图的可旋转范围的边界角度值；/>为距离值的标准差；NS为切片侧位图的数量。
实施例三
本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的肘关节旋转中心轴识别方法。
可选地，上述电子设备可以是服务器。
另外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的肘关节旋转中心轴识别方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种肘关节旋转中心轴识别方法，其特征在于，所述方法包括：
获取肱骨远端CT影像；
根据所述肱骨远端CT影像，构建肱骨远端的三维表面模型；
应用最小二乘法对所述三维表面模型的肱骨远端骨干轴进行拟合；
根据拟合后的肱骨远端骨干轴，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴；
根据所述ISB规定的肱骨远端初始坐标系和所述初始旋转轴，确定所述三维表面模型的滑车内侧嵴面；
根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个所述圆心所在的直线进行迭代拟合，当拟合得到的直线满足设定条件时，所述拟合得到的直线作为细化轴；
根据所述细化轴和所述肱骨远端关注旋转区域中肱骨远端关键部位的预设角度范围，对所述肱骨远端关注旋转区域中非肱骨远端关键部位的各侧位图对应的矢状面应用二次函数进行拟合，得到非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，并根据所述肱骨远端关键部位的预设角度范围和所述非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，得到初始肱骨远端关注区域；所述肱骨远端关注旋转区域包括所述肱骨远端关键部位和所述非肱骨远端关键部位；所述肱骨远端关键部位包括滑车区域和肱骨小头；
将所述初始远端关注区域投影到所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面，得到更新后的肱骨远端关注旋转区域；
根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的半径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的第一交点对应的优化变量变化区间；
根据所述肱骨小头的球径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨小头的外侧面的第二交点对应的优化变量变化区间；
根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点以及对应的侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差；
根据所述第一交点对应的优化变量变化区间、所述第二交点对应的优化变量变化区间、所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和所述标准差，应用遗传算法计算公式的全局最优解，得到肘关节旋转中心轴；其中，/>和/>分别为第i个侧位图的可旋转范围的边界角度值；/>为距离值的标准差；NS为切片侧位图的数量。
2.根据权利要求1所述的肘关节旋转中心轴识别方法，其特征在于，根据所述肱骨远端CT影像，构建肱骨远端的三维表面模型，具体包括：
根据所述肱骨远端CT影像，应用采用Marching Cube算法及Laplace平滑算法，构建肱骨远端的三维表面模型。
3.根据权利要求1所述的肘关节旋转中心轴识别方法，其特征在于，所述应用最小二乘法对所述三维表面模型的肱骨远端骨干轴进行拟合，具体包括：
对所述三维表面模型的肱骨骨干部分沿肱骨骨干延伸的方向进行分层，得到多个肱骨骨干分层；
计算各所述肱骨骨干分层的形心；
对各所述肱骨骨干分层的形心进行直线拟合，得到肱骨骨干轴；
应用轮廓跟踪，以轮廓区域致密度为跟踪终止条件，对所述肱骨骨干轴的方向进行矫正，得到矫正方向后的肱骨骨干轴；
应用最小二乘法，对所述矫正方向后的肱骨骨干轴进行拟合，得到拟合后的肱骨骨干轴。
4.根据权利要求1所述的肘关节旋转中心轴识别方法，其特征在于，根据拟合后的肱骨远端骨干轴，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴，具体包括：
建立相互平行且垂直于所述拟合后的肱骨骨干轴的多个平面；
应用轮廓跟踪算法，确定各所述平面内距离最大的两个点；
选择各所述平面内距离最大的两个点之间的距离最大的平面对应的两个点作为肱骨内上髁上的第一单点和肱骨外上髁上的第二单点；
根据所述肱骨内上髁上的第一单点和所述肱骨外上髁上的第二单点，以所述拟合后的肱骨骨干轴与所述三维表面模型近端面的交点为肱骨骨干近端点，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴；所述ISB规定的肱骨远端初始坐标系包括O点、X轴、Y轴和Z轴；所述O点为所述肱骨内上髁上的第一单点和所述肱骨外上髁上的第二单点的中点；所述Y轴为肱骨骨干近端点与所述中点所在的直线；所述X轴为垂直于所述肱骨骨干近端点、所述肱骨内上髁上的第一单点和所述肱骨外上髁上的第二单点所在平面的直线；所述Z轴为垂直于所述初始X轴和所述初始Y轴的直线；所述初始旋转轴为所述Z轴。
5.根据权利要求4所述的肘关节旋转中心轴识别方法，其特征在于，根据所述ISB规定的肱骨远端初始坐标系和所述初始旋转轴，确定所述三维表面模型的滑车内侧嵴面，具体包括：
以所述Y轴、所述O点和所述Z轴所在的平面为肱骨远端的冠状面，以预设第一角度为步长，所述冠状面绕所述Z轴旋转预设第二角度，得到多个旋转面系；
以各所述旋转面系与所述三维表面模型的肱骨表面的交点中在预设部位距离所述Z轴最远的点作为标志点；
对多个所述标志点进行拟合，得到肱骨远端滑车内侧嵴面。
6.根据权利要求1所述的肘关节旋转中心轴识别方法，其特征在于，根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个所述圆心所在的直线进行迭代拟合，当拟合得到的直线满足设定条件时，所述拟合得到的直线作为细化轴，具体包括：
根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行拟合，得到所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的圆心；
对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的圆心所在的直线进行拟合，得到临时旋转轴；
以所述临时旋转轴作为当前的初始旋转轴，返回执行步骤“根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行拟合，得到所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的圆心”，得到再次更新后的旋转轴；
确定所述更新后的初始旋转轴与所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面的第一更新后交点位置坐标和第二更新后交点位置坐标；
确定所述再次更新后的旋转轴与所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面的第一再次更新后交点位置坐标和第二再次更新后交点位置坐标；
计算所述第一更新后交点位置坐标和所述第一再次更新后交点位置坐标之间的距离，得到第一距离；
计算所述第二更新后交点位置坐标和所述第二再次更新后交点位置坐标之间的距离，得到第二距离；
当所述第一距离和所述第二距离满足设定阈值范围时，所述再次更新后的旋转轴作为细化轴。
7.根据权利要求1所述的肘关节旋转中心轴识别方法，其特征在于，根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点以及对应的侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差，具体包括：
对所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的肱骨远端关键部位进行矢状面切片，得到肱骨远端侧位图；
根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点；
根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述各侧位图的轮廓上满足对应的侧位图的旋转角度范围的点与所述第三交点的距离，得到多个轮廓距离；
计算所述多个轮廓距离的加权标准差，得到侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差。
8.一种肘关节旋转中心轴识别系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于获取肱骨远端CT影像；
第一构建模块，用于根据所述肱骨远端CT影像，构建肱骨远端的三维表面模型；
第一拟合模块，用于应用最小二乘法对所述三维表面模型的肱骨远端骨干轴进行拟合；
第二构建模块，用于根据拟合后的肱骨远端骨干轴，建立ISB规定的肱骨远端初始坐标系并确定初始旋转轴；
滑车内侧嵴面确定模块，用于根据所述ISB规定的肱骨远端初始坐标系和所述初始旋转轴，确定所述三维表面模型的滑车内侧嵴面；
第二拟合模块，用于根据所述初始旋转轴，以所述三维表面模型中肱骨小头的外侧面与所述滑车内侧嵴面之间的部分作为肱骨远端关注旋转区域，对所述肱骨远端关注旋转区域的各侧位图设定圆弧角度的圆弧的圆心进行迭代拟合并对多个所述圆心所在的直线进行迭代拟合，当拟合得到的直线满足设定条件时，所述拟合得到的直线作为细化轴；
第三拟合模块，用于根据所述细化轴和所述肱骨远端关注旋转区域中肱骨远端关键部位的预设角度范围，对所述肱骨远端关注旋转区域中非肱骨远端关键部位的各侧位图对应的矢状面应用二次函数进行拟合，得到非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，并根据所述肱骨远端关键部位的预设角度范围和所述非肱骨远端关键部位的旋转角度范围，得到初始肱骨远端关注区域；所述肱骨远端关注旋转区域包括所述肱骨远端关键部位和所述非肱骨远端关键部位；所述肱骨远端关键部位包括滑车区域和肱骨小头；
投影模块，用于将所述初始远端关注区域投影到所述肱骨远端关注旋转区域的肱骨表面，得到更新后的肱骨远端关注旋转区域；
第一参数确定模块，用于根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的半径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域中的滑车内侧嵴面的第一交点对应的优化变量变化区间；
第二参数确定模块，用于根据所述肱骨小头的球径确定所述细化轴与所述更新后的肱骨小头的外侧面的第二交点对应的优化变量变化区间；
第三参数确定模块，用于根据所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和轮廓，计算所述细化轴与所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的第三交点以及对应的侧位图的轮廓上的点与所述第三交点距离的标准差；
解算模块，用于根据所述第一交点对应的优化变量变化区间、所述第二交点对应的优化变量变化区间、所述更新后的肱骨远端关注旋转区域的各侧位图的旋转角度范围和所述标准差，应用遗传算法计算公式的全局最优解，得到肘关节旋转中心轴；其中，/>和/>分别为第i个侧位图的可旋转范围的边界角度值；/>为距离值的标准差；NS为切片侧位图的数量。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1至7中任一项所述的肘关节旋转中心轴识别方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的肘关节旋转中心轴识别方法。
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