维数字化模型用Imageware 13. 0软件转换为点云模型，将通过MRI得到的骨组织的点云轮 廓与通过CT获得的骨组织点云轮廓在Image ware 13. 0软件中的配准模块中通过最佳匹 配运算，使得二者点云轮廓配准，并基于明确的解剖特征点进行微调，使得CT扫描图像数 据得到的三维数字化模型和MRI扫描图像数据得到的三维数字化模型的空间坐标系进行 了统一；
[0029] 接着再将通过MRI得到的软组织及骨组织的点云轮廓导入该空间坐标系中，再通 过配准模块将软组织与骨组织配准，并基于明确的解剖特征点进行微调，即得到了人体膝 关节几何解剖仿真模型。
[0030] 上述技术方案中，步骤（1)所述的CT为SIEMENS 128排双源螺旋CT。
[0031] 进一步，优选的是，CT扫描的扫描参数设定为：双源CT的管电压120kV和70kV，管 电流IOOmA和60mA，层厚0· 6mm，层间隔0· 6mm，螺距0· 5〇
[0032] 上述技术方案中，步骤（2)所述的磁共振机为GE I. 5T超导型磁共振机。
[0033] 进一步，优选的是，磁共振机扫描的扫描参数设定为：矢状位3D质子密度加权 成像序列，TR 11000ms，TE 25ms;层厚1.0 mm;层间距0.2mm;回波链14;激励2次；矩阵 192/320 ；F0V 18〇
[0034] 本发明与现有技术相比，其有益效果为：
[0035] ①本发明方法结合了 CT及MRI二者扫描的优势，扫描方便、迅速，图象清晰，解剖 关系明确，有很高的密度分辨力及扫描范围。
[0036] ②通过三维图像配准技术，将两组图像进行配准，通过拟合股骨、胫骨、腓骨的点 云轮廓和解剖特征点，统一两种图像的三维坐标系，在此基础上将软组织模型通过配准模 块与骨组织模型配准，[软组织模型是指步骤（5)当中建立的包括半月板、前交叉韧带、后 交叉韧带、内侧副韧带、外侧副韧带、关节软骨、股四头肌、髌腱在内的三维模型，骨组织模 型是指CT和MRI建立的包括股骨、胫骨、腓骨、髌骨在内的三维模型]，就得到了包含骨、软 骨、半月板、韧带与肌腱等结构的双下肢全长膝关节三维数字化模型。
[0037] ③本方法所建立的模型除了准确反映膝关节的解剖结构外，还可以准确画出下肢 力线、骨髓腔中心线、关节腔轴线、旋转轴线等，为膝关节及关节置换术的生物力学研究提 供了良好的基础模型。
【附图说明】
[0038] 图1是膝关节CT扫描二维图像，其中a表示矢状位；b表示冠状位；c表示横断位， 可以看出是双下肢全长位。
[0039] 图2是膝关节MRI扫描二维图像，其中a表示矢状位；b表示冠状位；c表示横断 位。
[0040] 图3是将CT二维图像导入Mimicsl6. 0软件中。
[0041] 图4是基于CT二维图像建立的双下肢三维数字化模型，其中a表示冠状位，b表 示横断位，c表示矢状位，d表示三维数字化模型。
[0042] 图5是将基于MRI二维图像导入Mimicsl6. 0软件中。
[0043] 图6是基于MRI二维图像建立的膝关节三维数字化模型，其中a表示冠状位，b表 示横断位，c表示矢状位，d表示三维数字化模型。
[0044] 图7是在Imgeware 13. 0软件中对基于CT和MRI两种数据进行配准后的人体膝 关节几何解剖仿真模型。
[0045] 图8是PFC Sigma固定平台全膝系统，其中a表示股骨假体；b表示胫骨假体；c表 示装配后假体。
[0046] 图9是对膝关节假体进行三维扫描，其中a表示对假体表面涂白及定位；b表示三 维激光扫描仪的扫描过程。
[0047] 图10是通过Geomagic Studio 12软件建立膝关节假体的三维数字化模型。
[0048] 图11是通过股骨头点云模型拟合出股骨头几何中心。
[0049] 图12是通过Hypermesh 11. 0软件画出下肢力线。
[0050] 图13是正常人下肢力线与截骨示意图，其中a表示正常人下肢力线，b表示按下 肢力线截骨示意图。
[0051] 图14是通过Hypermesh 11. 0软件拟合出股骨端假体截面。
[0052] 图15是股骨后髁截骨。
[0053] 图16是股骨截骨面。
[0054] 图17是胫骨截骨面。
[0055] 图18是膝关节虚拟截骨后三维数字化模型，其中a表示侧面观，b表示正面观。
[0056] 图19是人工全膝关节置换术后三维数字化模型，其中a表示侧面观，b表示正面 观。
[0057] 图20是计算机虚拟人工膝关节置换术后三维有限元模型。
[0058] 图21是三维动态有限元模型不同屈膝角度时股骨相对胫骨的旋转。
[0059] 图22是三维动态有限元模型不同屈膝角度时股骨相对胫骨的位移。
【具体实施方式】
[0060] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0061] 本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发 明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件 或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的 常规广品。
[0062] 实验例1
[0063] 基于CT和MRI二维图像建立人体膝关节三维解剖仿真模型
[0064] 步骤（I)，CT图像采集
[0065] 采用SIEMENS 128排双源螺旋CT扫描双下肢。扫描体位：膝关节自然伸直并外旋 10°~15°角度固定。扫描范围：上方至中骨盆平面，下方完全包含足部。CT图像主要用 于观察骨组织，扫描参数设定为：双源CT的管电压120kV和70kV，管电流IOOmA和60mA，层 厚0· 6謹，层间隔0· 6謹，螺距0· 5〇
[0066] 步骤（2)，MRI图像采集
[0067] 采用GE I. 5T超导型磁共振机扫描双膝，磁共振机以头线圈作为接收线圈。扫描 体位为膝关节自然伸直并外旋10°~15°度角固定。扫描范围：以膝关节间隙为中心，向 上下各扫描l〇cm。MRI图像主要用于观察软骨及韧带组织，描参数设定为：矢状位3D质子 密度加权成像序列，TR 11000ms，TE 25ms ;层厚1.0 mm ;层间距0. 2mm ;回波链14 ;激励2次； 矩阵 192/320 ;F0V 18。
[0068] 步骤（3)，数据保存
[0069] 将步骤⑴和步骤⑵所得扫描图像数据在工作站上以DICOM 3. 0(Digital Imaging and Communication in Medicine)格式存储并刻录到 CD-ROM 上，CT 扫描图像如 图1所示，MRI扫描图像如图2所示。
[0070] DICOM标准属于医学信息系统领域，它主要用于医学图像设备之间交换数字信息。 不同厂商生产的DICOM兼容设备可以方便地进行互联，可用于两台医疗设备之间的图像通 信以及图像获取设备和图像处理工作站之间的接口。
[0071] 步骤（4)，CT二维图像的导入及三维模型建立
[0072] 在计算机工作站上，将膝关节CT扫描图像以DICOM格式导入Mimics 16. 0,定义 上、下、左、右、前、后方向后，Mimics 16. 0中显示出矢状位、冠状位、额状位的二维图像，如 图3所示；
[0073] 在"Masks" 中建立一种新的绿色（Green)，选择"Segmentation Men u" 中的 "Thresholding"，通过"Thresholding"调整上下阈值至绿色"Mask s"完全覆盖所有层面的 骨组织（CT值在226-1542HU之间）。选择"Edit Ma sks"菜单中的"Erase"擦除股骨周围 多余的绿色，定义出骨组织边缘。右键点击Green Masks，在菜单中选择"Region Growing"， 点击二维图像中的不同骨组织，在对话窗口中选择"New Masks"，完成不同骨的划分；
[0074] 选择 "Segmentation Menu" 中的 "Calculate 3D from Masks"，米用 "High Quality"计算方法，运行后建立出膝关节三维数字化模型，如图4所示。
[0075] 步骤（5)，MRI二维图像的导入及三维模型建立
[0076] 第一步，在计算机工作站上，将膝关节MRI扫描图像数据以DICOM格式导入Mimics 16. 0,定义上、下、左、右、前、后方向后，Mimics 16. 0中显示出矢状位、冠状位、额状位的二 维图像，如图5所示；在"Masks"中建立一种新的绿色，选择"Segmentation Menu"中的 "Thresholding"，首先通过"Thresholding"调整上下阈值至绿色"Masks"完全覆盖所有层 面的骨组织；选择"Edit Masks"菜单中的"Erase"擦除股骨周围多余的绿色，定义出骨组 织边缘；右键点