應用模型為基礎之三維電腦斷層掃描影像分割以模擬與評估拇指關節運動

Translated title of the thesis: Motion Simulation & Evaluation of Thumb Joint Using Model-based Segmentation from 3D Computed Tomographic Images
  • 廖 志良

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

在人們的日常生活當中,經常會使用到手的動作,尤其大拇指的使用率更高達50%。也因為這麼高的使用頻率,使得大拇指關節容易發生關節發炎、退化等病變症狀,尤其是大拇指基關節(Trapeziometacarpal Joint TMC Joint)。此關節是大拇指最重要的一部分,它具有不同於其他手指關節的構造,使得它能夠進行多維的運動,例如彎曲伸直及外展內收,這是其他關節無法同時做到的,所以我們對它很感興趣。 為了研究與分析TMC關節的運動狀況,我們選用了電腦斷層掃描(CT)。CT影像對於人體高密度的結構具有較佳的解析度,因此經常用於骨關節、脊椎等部位的拍攝。我們利用CT針對大拇指關節運動的特定姿勢成像,然後分割並重建在各運動狀態下的拇指關節,藉以觀察分析關節的運動狀況以及量測關節面的生物力學參數。 在本篇的方法中,共有兩個重點:平均模型的建立,以及姿勢間的平均轉換關係。在平均模型的建立中,我們將藉由多個不同人的骨塊模型,建立一個統計性的平均模型。姿勢間的平均轉換,則是藉由先前的研究結果,以統計的方式計算出每個姿勢之間的平均運動參數,包含三個位移量及三個旋轉角度。完成以上兩個資訊的建立後,我們便藉由平均統計模型,以主動輪廓模型的方法快速地分割初始姿勢的骨塊模型,然後再將初始姿勢模型套用平均的運動參數,並以主動型狀模型的方法分割其餘所有姿勢的骨塊模型,完成一套自動化的分割。 整體來說,本篇研究包含骨塊自動分割技術、三維視覺模型重構、關節面參數量測、以及關節運動動態視覺化。本篇研究的技術與成果能夠將關節的狀況量化分析,藉以達到預防或是減緩病變的狀況,也能夠對大拇指基關節的生物力學探討有所幫助。
Date of Award2015 Sep 8
Original languageChinese
SupervisorYung-Nien Sun (Supervisor)

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應用模型為基礎之三維電腦斷層掃描影像分割以模擬與評估拇指關節運動
志良, 廖. (Author). 2015 Sep 8

Student thesis: Master's Thesis