一种膝关节X光影像质控方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种膝关节X光影像质控方法及装置。所述方法包括：获取膝关节的正位和侧位X光影像；检测位于膝关节各个骨头正位和侧位的用于定位和消除遮挡影响的关键点；基于所述关键点进行图像分割，通过计算表征质控指标的相关参数对每个质控指标打分，汇总后得到对所述膝关节X光影像的定量评分。本发明专利技术通过在膝关节的各个骨头的正位和侧位标注一定数量的关键点，可以方便地实现膝关节上各个骨头的定位，从而简化质控指标的计算；由于质控指标计算中涉及的分割、分类等操作基于关键点进行，因此可去掉大部分背景区域，从而减小内存占用量及数据计算量，提高运行速度；通过设置少量的冗余关键点，可有效解决因遮挡造成质控参数计算困难的问题。计算困难的问题。计算困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种膝关节X光影像质控方法及装置


[0001]本专利技术属于医学影像
，具体涉及一种膝关节X光影像质控方法及装置。

技术介绍

[0002]医学影像技术(X光、CT、MRI等)是现代医学诊断技术的基础，作为基础的辅助诊断工具，它可以帮助医生快速地定位病情，从而快速地作出准确而专业的判断。数字X线摄影DR(Digital Radiography)由于其价格低廉、对病人辐射少、快速成像等特点，是目前医生最常用的辅助手段之一，特别是对于三线城市或者一些相对落后的城市。
[0003]由于地方设备的落后，影像科医生数量少且专业水平良莠不齐等原因，拍摄的影像往往并不是那么完美，而影像质量的高低则直接影响着最终医生的判断以及后期的治疗方案的确定。传统影像质量的确定是由高年资的影像科医生用肉眼完成的，这种质控方式通常存在以下几个缺点：医生数量少，高年资的就更少；医生的时间有限，肉眼审查的效率过低；不同医生之间的标准很难做到完全的统一。
[0004]膝关节是人体非常重要的一个关节，其结构复杂，灵活性比较大，在实际影像拍摄过程中对医生的技术要求比较高。申请号为202010431833.9、名称为“医学图像的质控方法和计算机可读存储介质”的专利技术专利，提出了一种基于实例分割的图像质控方法，该方法存在以下缺点：需要为每一个骨块(胫骨、腓骨、髌骨)标注实例级别的分割标签，标注量巨大，且需要比较多的数据；需要将分割的结果转化为对应的线性度量结果，如得到胫骨和股骨的分割结果后，怎么转化为对应的角度关系，这是一个比较复杂且容易出错的过程；对于遮挡严重的骨块，模型分割的性能直接影像最终的质量，如腓骨头与胫骨重叠部分往往比较模糊，很难定位。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种膝关节X光影像质控方法及装置。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种膝关节X光影像质控方法，包括以下步骤：
[0008]获取膝关节的正位和侧位X光影像；
[0009]在膝关节各个骨头的正位和侧位标注用于定位和避免遮挡的关键点；
[0010]基于所述关键点进行图像分割，通过计算表征质控指标的相关参数对每个质控指标打分，汇总后得到对所述膝关节X光影像的定量评分。
[0011]进一步地，所述方法还包括以下预处理步骤：数据采集，数据筛选及脱敏，标注及审核，数据转化。
[0012]进一步地，正位的关键点包括：股骨中段关键点，股骨髁关键点，胫骨粗隆关键点，胫骨中段关键点，腓骨颈关键点，腓骨中段关键点，腓骨头关键点，胫骨与腓骨头重叠关键点，髌骨关键点；侧位的关键点包括：股骨中段关键点，股骨髁关键点，胫骨粗隆关键点，胫
骨中段关键点，腓骨颈关键点，腓骨中段关键点，腓骨头关键点，胫骨与腓骨头重叠关键点，髌骨关键点，股骨内外髁后缘关键点，股骨内外髁远髁关键点，股骨内外髁髌骨面关键点。
[0013]进一步地，正位周围软组织是否完整的打分方法包括：
[0014]基于边缘检测算子对输入图像的边缘进行检测；
[0015]根据边缘处的梯度变化判断软组织是否完整包裹；
[0016]如果是，打分为S1；否则，打分为0。
[0017]进一步地，侧位上股骨内外髁重叠程度的打分方法包括：
[0018]利用侧位的髌骨关键点I、股骨内外髁后缘关键点J和股骨内外髁远髁关键点K，从输入的侧位图像中分割出内外髁双边影区域；
[0019]将分割区域图像归一化至固定的尺寸；
[0020]计算分割区域中双边影面积与分割区域面积的比值；
[0021]如果所述比值大于设定的阈值，则打分为S2；否则，打分为0。
[0022]进一步地，侧位上髌骨与股骨重叠程度的打分方法包括：
[0023]以侧位的股骨内外髁远髁关键点K为中心，以4倍的K与侧位的股骨内外髁髌骨面关键点L之间的距离为边长作正方形；
[0024]从输入的侧位图像中裁剪所述正方形区域，得到髌骨与股骨分布位置结构图；
[0025]利用分类网络获得髌骨与股骨重叠的置信度；
[0026]如果所述置信度小于设定的阈值，打分为S3；否则，打分为0。
[0027]进一步地，腓骨头与胫骨重叠程度的打分方法包括：
[0028]根据过腓骨颈关键点E和腓骨中段关键点F的直线EF确定腓骨的方向；
[0029]分别计算腓骨头关键点G1、G2和胫骨与腓骨头重叠关键点H到直线EF 的距离L1，L2，L3；
[0030]计算腓骨头大小L
f
：若不存在遮挡，L
f
＝L1+L2；若G1、G2中有一个被遮挡，利用对称性进行计算，L
f
＝2*L1或L
f
＝2*L2；
[0031]计算腓骨头与胫骨重叠部分的长度Lc：若G1和H位于直线EF两侧， Lc＝L1+L3；若G1和H位于直线EF同侧，Lc＝L1
‑
L3，若G1被遮挡，Lc＝L2
‑
L3；
[0032]计算腓骨头与胫骨的重叠比Lc/L
f
；
[0033]如果所述重叠比在设定的阈值范围内，打分为S4；否则，打分为0。
[0034]进一步地，侧位下肢屈膝角度的打分方法包括：
[0035]过侧位股骨中段关键点A和股骨髁关键点B作直线AB；
[0036]过侧位胫骨粗隆关键点C和胫骨中段关键点D作直线CD，与直线AB相交与点O；
[0037]计算角BOC的大小；
[0038]如果角BOC在设定的阈值范围内，打分为S5；否则，打分为0。
[0039]进一步地，所述方法还包括定量评分修正步骤：检测输入图像中是否存在多个膝关节、伪影、异物、术后改变、其它体位，如果存在，从膝关节定量评分中扣除一定的分数；所述伪影包括裤子伪影和护膝伪影。
[0040]第二方面，本专利技术提供一种膝关节X光影像质控装置，包括：
[0041]影像获取模块，用于获取膝关节的正位和侧位X光影像；
[0042]关键点检测模块，用于检测位于膝关节各个骨头的正位和侧位用于定位和消除遮
挡影响的关键点；
[0043]指标打分模块，用于基于所述关键点进行图像分割，通过计算表征质控指标的相关参数对每个质控指标打分，汇总后得到对所述膝关节X光影像的定量评分。
[0044]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果。
[0045]本专利技术通过在膝关节的各个骨头的正位和侧位设置一定数量的关键点，可以方便地实现膝关节上各个骨头的定位，从而简化质控指标的计算；由于质控指标计算中涉及的分割、分类等操作基于关键点进行，因此可裁剪掉大部分背景区域，从而减小内存占用量及数据计算量，提高运行速度；通过设置少量的冗余关键点，可有效解决因遮挡造成质控参数计算困难的问题。
附图说明
[0046]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膝关节X光影像质控方法，其特征在于，包括以下步骤：获取膝关节的正位和侧位X光影像；检测位于膝关节各个骨头的正位和侧位用于定位和消除遮挡影响的关键点；基于所述关键点进行图像分割，通过计算表征质控指标的相关参数对每个质控指标打分，汇总后得到对所述膝关节X光影像的定量评分。2.根据权利要求1所述的膝关节X光影像质控方法，其特征在于，所述方法还包括以下预处理步骤：数据采集，数据筛选及脱敏，标注及审核，数据转化。3.根据权利要求1所述的膝关节X光影像质控方法，其特征在于，正位的关键点包括：股骨中段关键点，股骨髁关键点，胫骨粗隆关键点，胫骨中段关键点，腓骨颈关键点，腓骨中段关键点，腓骨头关键点，胫骨与腓骨头重叠关键点，髌骨关键点；侧位的关键点包括：股骨中段关键点，股骨髁关键点，胫骨粗隆关键点，胫骨中段关键点，腓骨颈关键点，腓骨中段关键点，腓骨头关键点，胫骨与腓骨头重叠关键点，髌骨关键点，股骨内外髁后缘关键点，股骨内外髁远髁关键点，股骨内外髁髌骨面关键点。4.根据权利要求3所述的膝关节X光影像质控方法，其特征在于，正位周围软组织是否完整的打分方法包括：基于边缘检测算子对输入图像的边缘进行检测；根据边缘处的梯度变化判断软组织是否完整包裹；如果是，打分为S1；否则，打分为0。5.根据权利要求3所述的膝关节X光影像质控方法，其特征在于，侧位上股骨内外髁重叠程度的打分方法包括：利用侧位的髌骨关键点I、股骨内外髁后缘关键点J和股骨内外髁远髁关键点K，从输入的侧位图像中分割出内外髁双边影区域；将分割区域图像归一化至固定的尺寸；计算分割区域中双边影面积与分割区域面积的比值；如果所述比值大于设定的阈值，则打分为S2；否则，打分为0。6.根据权利要求3所述的膝关节X光影像质控方法，其特征在于，侧位上髌骨与股骨重叠程度的打分方法包括：以侧位的股骨内外髁远髁关键点K为中心，以4倍的K与侧位的股骨内外髁髌骨面关键点L之间的距离为边长作正方形；从输入的侧位图像中裁剪所述正方形区域，得到髌骨与股骨分布位置结构图；利用分类网络获得髌骨与股骨重叠的置信度；如果所述置信度...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧毅，刘士远，何福金，刘小青，俞益洲，李一鸣，乔昕，王文文，孙红标，张茸，李华，
申请(专利权)人：北京深睿博联科技有限责任公司上海长征医院，
类型：发明
国别省市：