基于双平面X射线的犬科膝关节骨几何形态与韧带足迹同步三维重建方法

《Scientific Reports》：Dual-plane X-ray–based reconstruction of bone geometry and ligament footprints using statistical shape modelling in the canine stifle

　　犬科动物膝关节准确的个体化骨骼几何形态和韧带附着点对于生物力学分析和手术规划至关重要。本研究开发并验证了一种基于双平面X射线的二维至三维重建框架，可同时估计个体化骨骼几何形态和韧带足迹位置。通过将韧带足迹轮廓整合到从CT数据集中推导的股骨和胫骨统计形状模型中，构建了嵌入足迹的可变形形状模板。骨骼重建采用交替两阶段优化方法，结合基于点到平面配准的位姿估计和基于轮廓的形状优化。该框架使用12个犬科后肢标本进行了验证，以CT衍生模型作为真实标准。在不同观察角度下依次采集X射线透视图像，并配对形成角度间隔为90°、60°和30°的双平面X射线配置以进行评估。重建的股骨远端和胫骨近端的均方根误差范围为0.4至0.5毫米。90°和60°配置的重建精度显著高于30°配置。各韧带及附着点的平均韧带足迹质心误差范围为1.6至3.1毫米。综上所述，在评估的离体条件下，当双平面X射线以较大的角度间隔采集时，所提出的框架实现了亚毫米级的骨骼形状重建误差，并同步完成了韧带足迹估计。