Стереофоторентгенограмметрический способ комплексного определения пространственных характеристик тела человека

Стереофоторентгенограмметрический способ комплексного определения пространственных характеристик тела человека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

! бнбни отека Ьi5,"

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

00 526350

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.12.73 (21) 1974752/13 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30,08.76. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.09.76 (51) М. Кл,"-А 61В 5/10

G ОЗВ 35(04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 616.756,1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Пухов и В. И. Делов

Хабаровский политехнический институт и Центральный научно-исследовательский институт протезирования и протезостроения (71) Заявители (54) СТЕРЕОФОТОРЕНТГЕНОГРАММЕТРИЧЕСКИЙ

СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Изобретение относится к области медицины, преимущественно к антропометрии.

Известен способ определения размеров и формы поверхности тела человека, включающий стереофотограмметрическую съемку поверхности тела человека, стереорентгеновскую съемку и измерение полученных стереопар на стереообрабатывающем приборе.

Однако этот способ не позволяет точно определять местоположение внутренних точек тела или инородных тел относительно внешних точек поверхности тела.

С целью, точного определения местоположения внутренних точек тела или инородных тел относительно внешних точек поверхности тела по предлагаемому способу стереофотограмметрические съемки производят синхронно на фоне тест-объекта, а местоположение внутренних точек или инородных тел определяют, используя изображения тест-объекта, путем решения системы уравнений, связывающих координаты внутренних, внешних точек, точек инородных тел и тест-объекта.

На фиг. 1 изображена схема, поясняющая предлагаемый стереофоторентгенограмметрический способ комплексного определения пространственных характеристик тела человека, вид в плане; на фиг. 2 — то же, в сагиттальной плоскости.

Способ осуществляют следующим образом.

Обследуемого пациента размещают лицом к стереорентгенограмметрической съемочной установке, состоящей из двух рентгеновских трубок с фокусами в точках Ri и R2. Трубки

5 жестко закреплены одна относительно другой на одинаковой высоте, и расстояние (базис)

b между фокусными точками их излучателей, также как и их главные расстояния j=R Оь

f=R 02 горизонтальные углы а и р между

10 направлениями главных лучей и направлением базиса, и положение главных точек 0! и 02 в координатных системах каждого из рентгеновских снимков К1 и К2 заранее известны из калибровки установки и остаются постоян15 ными величинами в процессе работы. Перед обследуемым устанавливают также базисную стереофотограмметрическую камеру на штативе с передними узловыми точками S<» S2 объективов камер и известным расстоянием

20 (базисом) 62 между ними. С целью получения сопоставимых во времени пространственных координат точек как внутри тела человека, так и на его поверхности, стереорентгенограмметрическую и стереофотограм метрическую

25 съемки проводят одновременно, синхронизируя работу обеих 1.становок, Поскольку главные лучи Р10! и R20 рентгеновских трубок взаимно конвергентны и по отдельности перпендикулярны плоскостям фо30 топленок рентгеновских снимков К, и К2, 526350

IICTBI321CHHÛ!(В ВСР1 Ill(11, IЬ!1««PIICII I II P«11!ПП!ЫС и распоз!«>кепи! !с 1!« I, углом одна к другой кассеты, а углы эмиссии рснтгс!Ингских лучей локализова ни!, то ка2кда1!! из 1 р 1 О«к 11pocllиру ст поток лучей только на одну противолсжа- 5 щую ей нормально пленку, нс оказы13ая заметного воздействия на другую.

Полученные стсрсорентгсновские и стсрсофотограммстрические пары снимков измеряют на стереообрабатывающсм приборе, но раз- !0 дельно каждь!н спих!Ок, и опрсдсляlот КООрдинаты изображений точек в коордипатшях системах снимков, заданных координатными мстками прикладных рамок. Прп этом на рентгеновских и фотографических сHH II(Bx, 15 кроме изображений точек тела человека, измеряют координа гы точек C, C, Сг, С! и т. д., принадлежащих тест-об.ьекту. Затем по измеренпы.;I BHB IcHHIIM координат пзобрагкспии точек и известным элементам внутреннего и взаимного ориентирования снимков определяют пространственные координаты точек тест-объекта, точек внутри тела чсловска и точек на его поверхности пока в разных Ilpoстранственно-координатных системах R, У!Х!Л! 25 4 12 2.

Для трансформирования всех полученных координат точек в одну систему координат с началом в точке Rl, в точке Sl или в любой другой точке (например, в точке Н вЂ” точке 30

7-го шейного позвонка), принадлежащей телу пациента, используют полученные пространственпыс координаты точек тсст-об.ьскта в системах Rlу!Х!Zl и S, Y,Х2Л2, По этим да!шым составляют систему линейных уравнений прс- 35 образования пространственных координат и, решая ее, определяют неизвестные элементы угловых и линейных преобразований. После чего производят трансформирование всех координат точек тела человека в общую коор- 40 динатную систему, например, в S,Õ2 Y,Z2.

Имея точную комплексную информацию, можно легко решать метрические задачи по определению расстояний и Нх направлсшш между внутренними точками и точками внешней по- 45 верхностп тела человека, пользуясь аппаратом аналитической геометрии.

Для трансформирования координат всех точек тела человека в сдиную координатную систему, например, в S,Y2Õ2Z2 необходимо 50 найти взаимные угловые и линейные преобразования координатных систем R! У!Х! ?! и

Sp2Y2Z2. Для этого используют координаты точек тест-объекта, представляющего собой нсрастягкимую нить (фиг. 2) с закрепленным!! !!а ней материальными точками Cl, С2, Сз ...C„, когорыми могут служ!ггь свинцовые шарики. Верхний конец нити закреплен, а груз

G на нижнем конце нити, погруженный в сосуд с глицерином или водой, ориентирует нить в отвесном положении и демпфирует ее колебания. Пространственные координаты то-! ск Сз, С4, С,, CI; в системе Rl Y,Õ,ZI определяют в соответствии с формулами (1, 2). Поскольку эти "î÷êè в рассмотренном примере применительно к изучению сколиоза позвоночника непосредственно не отображаются на стсрсофотоснимках, то их Z2-координаты можно определить по 22-координатам точки Cl u точки С2, если расстояния ll, l2, lг и l между точками на тест-объекте известны заранее.

Так

Z2 = Z2 — l, Z2 = Z2 — (l, — 1г) (1) (2) И Т. Д.

Х2 и Y2 — координаты всех точек тест-объекта одинаковы, так как вертикальность оси

Z2 гарантируется наличием на стереокамере цилиндрических уровней соответствующей чувствительности. Производят трансформирование координат точек из системы SIZ2Y2X2 в систему Р171У1Х1, либо в другую пространственную систему, связанную с самим обьектом исследования, например, в систему Н2УХ, где Н вЂ” -- точка седьмого шейного позвонка.

Формула изобретения

Стереофоторентгенограмметрический способ комплексного определения пространственных характеристик тела человека, включающий стереофотограмметрическую съемку поверхности тела человека, стереорентгеновскую с ьемку, измерение полученных стереопар на стерсообрабатывающем приборе, о т л и ч а ющ и и ся тем, что, с целью точного определения местоположения внутренних точек тела или инородных тел относительно внешних точек поверхности тела, указанные съемки проводят синхронно на фоне тест-объекта, а местоположение внутренних точек или инородных тел определяют, используя изображения тестобъекта, путем решения систем уравнений, связывающих координаты внутренних, внешí !х точек, точек инородных тел и тест-объекта.