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膝关节统计学形状模型的几何外形有效性验证
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作者 段化兵 谷雪莲 +4 位作者 李晓虎 周金成 常逸昊 王杰 郭笑辰 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期243-249,共7页
目的获取中国男性健康膝关节的解剖参数范围,并验证健康膝关节统计学形状模型(statistical shape model,SSM)在几何外形上的有效性,为基于膝关节SSM的假体设计提供依据。方法采集112例健康男性膝关节CT影像,建立三维膝关节模型,每例模... 目的获取中国男性健康膝关节的解剖参数范围,并验证健康膝关节统计学形状模型(statistical shape model,SSM)在几何外形上的有效性,为基于膝关节SSM的假体设计提供依据。方法采集112例健康男性膝关节CT影像,建立三维膝关节模型,每例模型都单独作为目标模型,剩余模型作为训练集进行主成分分析(principal component analysis,PCA),将得到的SSM向着目标模型进行拟合预测,得到SSM拟合模型。在样本模型和SSM拟合模型上分别标记出相同的解剖测量点,并得出17个线性参数和3个角度参数。对解剖参数值采用独立样本t检验和Mann-Whitney U检验进行统计学检验,若得出的P值均大于0.05,则证明SSM在几何外形上的有效性。结果解剖参数的定性和定量对比分析的结果显示,线性参数值的平均偏差均小于6 mm,角度参数值均小于2.5°;统计学检验的结果显示所有解剖参数的P>0.05,证明膝关节SSM拟合模型与真实健康模型在几何外形上不具有统计学差异。结论获得了健康膝关节解剖参数的参考范围,并验证了膝关节SSM模型在外形上与真实健康模型具有一致性。研究结果为基于膝关节SSM的假体设计提供依据。 展开更多
关键词 膝关节 统计学形状模型 主成分分析 几何外形 解剖参数
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虚拟脊柱侧凸病例腰椎自动生成方法
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作者 赵逸飞 张俊华 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期323-329,共7页
统计形状模型(SSM)是一种描述可变形物体形态学变化的模型,被广泛应用于三维(3D)肝脏分割、3D脊柱生成等任务。针对现有SSM在生成虚拟青少年特发性脊柱侧凸(AIS)腰椎病例数据时存在生成结果不真实且对AIS病例适用性较差的问题,提出一种... 统计形状模型(SSM)是一种描述可变形物体形态学变化的模型,被广泛应用于三维(3D)肝脏分割、3D脊柱生成等任务。针对现有SSM在生成虚拟青少年特发性脊柱侧凸(AIS)腰椎病例数据时存在生成结果不真实且对AIS病例适用性较差的问题,提出一种基于三维变分自编码生成式对抗注意力网络(3D-VGAN)的虚拟AIS腰椎自动生成方法。3D-VGAN模型由编码器、生成器和判别器组成,编码器和生成器在变分自编码器(VAE)模型的基础上结合空间注意力机制提取数据特征,同时利用残差模块解决了神经网络训练过程中的网络退化问题。为了克服生成-判别结构的3D-VGAN模型中存在的稳定性不强、生成器与判别器训练速度不匹配的问题,使用阈值训练法对3D-VGAN模型进行训练,提升了稳定性。在基于43例AIS病例腰椎3D模型的数据集上的实验结果表明:3DVGAN模型在病例重建实验中的结构相似性(SSIM)系数为0.99962,相比3D-VAE、3D-变分自编码生成式对抗注意力网络(VAEGAN)和SSM模型分别提高了0.08009%、0.00200%、0.12220%;在病例生成实验中的弗雷歇初始距离(FID)系数为275.65348,相比3D-VAE、3D-VAEGAN和SSM模型分别降低了8.42055%、0.97773%、7.31927%。上述实验结果验证了3D-VGAN模型通过注意力机制、残差模块和阈值训练法取得了更好的虚拟AIS病例腰椎数据生成性能。 展开更多
关键词 青少年特发性脊柱侧凸 生成式对抗网络 统计形状模型 图像生成 深度学习
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基于粒子滤波器算法的特征标记点匹配 被引量：2
3
作者 李晓捷 李光旭 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期249-253,265,共6页
利用等间隔方法在物体表面标定特征标记点构成训练样本集,所获得的统计形状模型质量较低。针对该问题,提出一种基于粒子滤波器算法的特征标记点匹配算法。通过球面保角映射将三维表面映射到二维变量化空间,并利用粒子滤波器算法框架将... 利用等间隔方法在物体表面标定特征标记点构成训练样本集,所获得的统计形状模型质量较低。针对该问题,提出一种基于粒子滤波器算法的特征标记点匹配算法。通过球面保角映射将三维表面映射到二维变量化空间,并利用粒子滤波器算法框架将物体表面局部几何特征量和整体空间结构特征相结合,实现特征点的最优匹配。实验结果表明,与利用等间隔方法相比,该算法获得的统计形状模型具有更高的通用性和专一性。 展开更多
关键词 统计形状模型 点分布模型 特征点匹配 表面映射 粒子滤波器
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