一种三维超声成像检测脊柱变形的方法技术

本发明专利技术涉及用于评估脊柱侧凸的三维超声成像方法。一种三维超声成像检测脊柱变形的方法，包括以下步骤：S1、用三维超声成像系统获取脊柱三维图像；S2、通过脊柱三维图像获取脊柱轴向旋转信息；S3、利用脊柱轴向旋转信息将脊柱三维图像作相应的图像调整；S4、将调整调整后的脊柱三维图像作冠状面和/或矢状面投影得到冠状面和/或矢状面的投影图；S5、通过冠状面或矢状面的投影图计算脊柱变形数据。本发明专利技术通过三维超声成像系统得到三维影像，通过分析每张二维超声图的旋转信息以及图像信息获取三维图像的数据中脊椎主体的转动，另外通过脊柱统计信息估算每张二维图像的旋转中心。此方法可以更准确地测量脊柱在各个平面变形角度。

【技术实现步骤摘要】
一种三维超声成像检测脊柱变形的方法
本专利技术涉及用于评估脊柱侧凸的三维超声成像方法。
技术介绍
最近几年三维超声成像技术被广泛应用于人体脊柱变形的测量，比如脊柱侧弯的评估，并且取得了相当好的效果。但是由于超声波只能在脊柱的后部(即从背部)得到图像，所以得到的图像主要是有关脊突和棘突或其他在后部的脊柱骨的信息，由于脊柱骨的解剖结构，当脊柱骨主体有旋转时，由超声图像获取的有关脊柱骨后面的结构会有比较大的转动距离，从而大大影响了脊柱侧弯程度的测量，同时在矢状面，脊柱前后弯曲的角度也会受到影响。这也是目前超声成像测量脊柱弯曲度相比X-ray图像检测之间的一个不足。X光图像上检测的是脊柱骨主体的信息，所以受到旋转的影响相对比较小，尽管X-光图像本身也不能提供旋转量的测量。
技术实现思路
为实现解决上述问题，本专利技术公开了一种新的三维超声成像测量脊柱变形的方法，它利用了在三维超声扫描中获得的有关脊柱旋转的信息来对脊柱三维超声图像作修正，从而大大减少了在冠状面及矢状面进行形变测量的误差，而且可以有效地计算脊柱的旋转角度。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种三维超声成像检测脊柱变形的方法，包括以下步骤：S1、用三维超声成像系统获取脊柱三维图像；S2、通过脊柱三维图像获取脊柱轴向旋转信息；S3、利用脊柱在轴向的旋转信息将脊柱三维图像作相应的图像调整；S4、将图像调整后的脊柱三维图像作冠状面和/或矢状面投影得到冠状面和/或矢状面的投影图；S5、通过冠状面或矢状面的投影图计算脊柱变形数据。作为优选的，所述脊柱轴向旋转信息是由构成所述脊柱三维图像的每一张超声二维图像在脊柱轴向的旋转数据得到。作为优选的，所述超声二维图像是由超声探头垂直紧贴人体背部皮肤扫描获得。作为优选的，所述脊柱轴向旋转信息是由构成所述脊柱三维图像的超声二维图像中每一个脊柱骨的左右两边的对称特征区域的三维空间信息获得，包括左右棘突、左右关节突、左右椎弓、左右椎板。作为优选的，所述图像调整是指将每张二维超声图像以一个选定的旋转轴在脊柱的轴向根据所述脊柱轴向旋转信息作一个特定角度的转动来修正每一个脊柱骨在轴向的旋转，即使得每一节脊柱骨在轴向相对于一个参考位置的旋转为零。作为优选的，所述选定的旋转轴指脊柱在轴向旋转时的转轴。作为优选的，所述选定的旋转轴指脊柱椎体的轴向中心线。作为优选的，所述选定的旋转轴在二维超声图像中离体表的距离是通过分析被检测者在同一时期的脊柱X光成像、CT成像或磁共振成像得到。作为优选的，所述选定的旋转轴在二维超声图像中横向的位置是根据脊突超声反射信号的位置或脊突形成的超声阴影区的位置来决定。作为优选的，所述特定角度的转动的大小是由在超声图像中脊突超声反射的位置和椎体表面超声反射的位置的相对距离及其它们在冠状面上的投影的相互距离计算得到，其中所述椎体表面超声反射是由超声波经过脊柱在后方的孔洞传播到椎体表面形成。作为优选的，所述选定的旋转轴是由被检测者年龄、脊柱总长度、和/或每节脊柱骨的大小与脊突与旋转轴之间距离按预先设定的关系式获得，作为优选的，所述脊柱骨的大小是指脊柱的左右对称的特征点之间的距离，或脊突与其它脊柱特征点或特征面之间的距离。作为优选的，所述预先设定的关系式是统计大量人群脊柱以获得所述每节脊柱的大小、每节脊柱占脊柱总长度的百分比、特征点之间的距离与身高及年龄之间的相关性。作为优选的，所述步骤S3和S4之间还包括以下步骤S3-1、将所述选定的旋转轴位置标记在相应的超声二维图像中，即以点、圈、线、和、或其它标志来标记。作为优选的，所述步骤S5后还进一步包括以下步骤S6、将在所有超声二维图像中所述选定的旋转轴位置连起来形成一条三维曲线，所述三维曲线包含了脊柱在冠状面和矢状面上的形变信息。作为优选的，所述步骤S5后还进一步包括以下步骤S7、将在所有超声二维图像中所述选定的旋转轴位置连起来形成一条三维曲线并用一系列与所述三维曲线垂直的线来表示脊柱轴向旋转量。作为优选的，所述步骤S5后还进一步包括以下步骤：S8、判断所述脊柱轴向旋转是否已经到达设定的修正要求，如果没有则重复所述步骤S2到S5。作为优选的，所述修正要求是指所述三维超声图像中脊突超声反射的位置和椎体表面超声反射的位置在冠状面上的投影要达到在一条线上的相互距离计算得到，其中所述椎体表面超声反射是由超声波经过脊柱在后方的孔洞传播到椎体表面形成。作为优选的，在所述步骤S1和S2之间还包括步骤：S1-1、获取轴向旋转参考面，所述轴向旋转参考面为人体相对不容易发生旋转变形的部位。使用本专利技术的有益效果是：本专利技术通过三维超声成像系统得到三维影像，通过获取三维图像的数据中脊椎主体和棘突脊突的位置，利用脊柱在轴向的旋转信息将脊柱三维图像作相应的图像调整，并在图像调整后座预定面的投影图，通过预定面的投影图可判定和计算脊柱转动的角度。此方法可以更准确地测量脊柱在各个平面变形角度。附图说明图1为本专利技术三维超声成像检测脊柱变形的方法步骤方块图。图2为脊柱骨的示意图。图3为脊柱的超声二维图像。图4为超声三维成像在矢状面方向的扫描轮廓演示图。图5为超声三维成像在轴向从下网上看的扫描轮廓图，能清晰见到超声图像在不同位置的旋转。图6a为本专利技术采用超声成像装置获取的脊柱超声图像。图6b为本专利技术三维超声成像冠状面的投影示意图。图6c为本专利技术三维超声成像矢状面的投影示意图。图7为本专利技术中多节脊柱获取脊突和棘突图像特性获取后的连续点状图。图8为本专利技术中脊突和棘突图像特性获取后的连续点状图附着在脊柱三维仿真模型上的效果图。图9为本专利技术中一种脊柱旋转角度计算方法原理图。图10为本专利技术中将脊柱主体的三维图像特性脊突/棘突的三维图像特性投射到同一平面内的效果图。图11为脊柱孔洞位置示意图。图12为脊柱在竖直状态下脊突和投影相邻两节脊椎骨之间的孔洞的投影示意图。图13为脊柱在弯曲状态下脊突和投影相邻两节脊椎骨之间的孔洞的投影示意图。图14为脊柱在旋转且弯曲的状态下脊突和投影相邻两节脊椎骨之间的孔洞的投影示意图。图15为有每个位置的旋转轴组成的三维曲线再加上用直线表示每个位置的旋转量。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术提供一种三维超声成像检测脊柱变形的方法，包括以下步骤：S1、用三维超声成像系统获取脊柱三维图像；S2、通过脊柱三维图像获取脊柱轴向旋转信息；S3、利用脊柱在轴向的旋转信息将脊柱三维图像作相应的图像调整；S4、将图像调整后的脊柱三维图像作冠状面和/或矢状面投影得到冠状面和/或矢状面的投影图；S5、通过冠状面或矢状面的投影图计算脊柱变形数据。图2为脊椎骨的很截面示意图，图中显示脊突和脊突的位置以及旋转轴所在轴线的位置。本实施例中，旋转轴所在轴线的位置为椎体的中心。图3为超声脊椎骨的二维图像，该图像中可以看到黑色阴影部分的顶部尖端位置为脊突位置，椎体为黑色阴影部分中类圆形区域，旋转轴即在椎体对应位置。在图3的超声二维图像中，横向的线条为一个没有旋转的参考面，即所示超声二维图像是有旋转的。如图4所示，超声三维图像在矢状面方向的扫描轮廓演示图。在超声三维图像中，矢状面方向的三维扫描图像有多个二维扫描图像连续顺序排列组成，二维图像按照脊柱自然弧度方向排列，图中二维图像垂直于脊柱自然弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、用三维超声成像系统获取脊柱三维图像；S2、通过脊柱三维图像获取脊柱轴向旋转信息；S3、利用脊柱在轴向的旋转信息将脊柱三维图像作相应的图像调整；S4、将图像调整后的脊柱三维图像作冠状面和/或矢状面投影得到冠状面和/或矢状面的投影图；S5、通过冠状面或矢状面的投影图计算脊柱变形数据。

【技术特征摘要】
1.一种三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、用三维超声成像系统获取脊柱三维图像；S2、通过脊柱三维图像获取脊柱轴向旋转信息；S3、利用脊柱在轴向的旋转信息将脊柱三维图像作相应的图像调整；S4、将图像调整后的脊柱三维图像作冠状面和/或矢状面投影得到冠状面和/或矢状面的投影图；S5、通过冠状面或矢状面的投影图计算脊柱变形数据。2.根据权利要求1所述三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于：所述脊柱轴向旋转信息是由构成所述脊柱三维图像的每一张超声二维图像在脊柱轴向的旋转数据得到。3.根据权利要求2所述三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于：所述超声二维图像是由超声探头垂直紧贴人体背部皮肤扫描获得。4.根据权利要求1所述三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于：所述脊柱轴向旋转信息是由构成所述脊柱三维图像的超声二维图像中每一个脊柱骨的左右两边的对称特征区域的三维空间信息获得，包括左右棘突、左右关节突、左右椎弓、左右椎板。5.根据权利要求1所述三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于：所述图像调整是指将每张二维超声图像以一个选定的旋转轴在脊柱的轴向根据所述脊柱轴向旋转信息作一个特定角度的转动来修正每一个脊柱骨在轴向的旋转，即使得每一节脊柱骨在轴向相对于一个参考位置的旋转为零。6.根据权利要求5所述三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于：所述选定的旋转轴指脊柱在轴向旋转时的转轴。7.根据权利要求5所述三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于：所述选定的旋转轴指脊柱椎体的轴向中心线。8.根据权利要求5所述三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于：所述选定的旋转轴在二维超声图像中离体表的距离是通过分析被检测者在同一时期的脊柱X光成像、CT成像、或磁共振成像得到。9.根据权利要求5所述三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于：所述选定的旋转轴在二维超声图像中横向的位置是根据脊突超声反射信号的位置或脊突形成的超声阴影区的位置来决定。10.根据权利要求5所述三维超声成像检测脊柱变形的方法，其特征在于：所述特定角度的转动的大小是由在超声图像中脊突超声反射的位置和椎体表面超声反射的位置的相对距离及其它们在冠状面上的投影的相互距离计算得到，其中所述椎体表面超声反...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永平，
申请(专利权)人：中慧医学成像有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81