一种脊柱侧弯端椎识别方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及椎体识别技术领域，提供了一种脊柱侧弯端椎识别方法，包括：S1：将原始影像数据输入椎体识别划分模型，得到椎体识别后的标注影像数据；S2：在标注影像数据中，对胸椎和腰椎的所有椎体计算两两之间的椎体角度，将椎体角度中的最大值作为第一Cob b角，第一Cobb角对应的两个椎体作为第一Cobb角上端椎和第一Cobb角下端椎；S3：对脊柱部位的整体形状进行判断，依据整体形状计算第二Cobb角和第三Cobb角，以及获取与第二Cobb角和第三Co bb角对应的端椎。相较于传统手动标注的方法，测量速度快，识别精度高，更适合进行大批量的数据处理简化了使用者的操作流程。简化了使用者的操作流程。简化了使用者的操作流程。

【技术实现步骤摘要】
一种脊柱侧弯端椎识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及椎体识别的
，尤其涉及一种脊柱侧弯端椎识别方法及系统。

技术介绍

[0002]随着计算机和医疗技术的飞速发展，深度学习在影像识别、临床参数计算的运用是目前人工智能领域的研究热点之一，运用深度学习技术的自动化识别方法已被应用于测量与整理等方面。
[0003]脊柱侧弯作为一种脊柱多发病，是脊柱稳定性研究中的热点。在站立位X线片上，脊柱侧弯头侧和尾侧倾斜角度最大的椎体，即Cobb角端椎(end vertebrae,EV)，沿上端椎的上终板和下端椎的下终板各画
‑
条直线，两线的夹角或者其垂直线的交角，即Cobb角。该角度是评估和量化脊柱侧弯程度的数值，具有临床治疗的指导价值。
[0004]在临床试验及临床治疗评估中，Cobb角都是不可或缺的重要参数。实际测量过程中，骨科医生往往需要审阅大量的放射影像，椎体识别和角度测量的过程较耗时间，且诊断质量受主观性和精力的影响。使用人工智能技术的智能化锥体识别与角度测量系统有助于医生节省测量与计算时间，在阅片过程中，医生只需确认根据人工智能系统给出的推荐结果，即可自动测量和计算所需数据。因此，自动识别椎体节段类型和位置编号、自动角度测量在临床实践与临床科研过程中的使用至关重要。
[0005]Cobb角的测量需要首先确定端椎位置，传统方法测量需要临床医师手动选取侧弯脊柱的上端椎和下端椎，随后进行手动测量，在大批量的数据处理的过程中，工作量巨大，且测量准确度无法控制，数据异质性较高，并且由于手动测量的方法需要获取站立位标准正位片，对影像医师的要求更高。
[0006]目前已经出现了基于脊柱三维图像的智能端椎识别算法，这种识别算法识别效率高，计算精度高，但是在使用过程中需要受试者先进行CT扫描，运用CT图像进行脊柱三维重建后，再进行X线图像的脊柱模型配准后识别端椎，流程复杂，配准操作工作量大，且受试者受到的放射剂量高。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种脊柱侧弯端椎识别方法及系统。基于人工智能识别系统自动识别站立位X线片，定位脊柱侧弯影像中端椎坐标。相较于传统手动标注的方法，基于人工智能影像识别系统的端椎识别方法，测量速度快，识别精度高，更适合进行大批量的数据处理；相较于基于三维模型的端椎识别方法，本专利技术采用站立位的X线片作为识别对象，受试者无需进行CT扫码进行三维建模，减少了辐射暴露剂量，简化了使用者的操作流程。
[0008]本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0009]一种脊柱侧弯端椎识别方法，包括以下步骤：
[0010]S1：将脊椎部位的原始影像数据输入椎体识别划分模型，得到椎体识别后的标注
影像数据；
[0011]S2：在所述标注影像数据中，对胸椎和腰椎的所有椎体计算两两之间的椎体角度，将所述椎体角度中的最大值作为第一Cobb角，所述第一Cobb角对应的两个所述椎体作为第一Cobb角上端椎和第一Cobb角下端椎；
[0012]S3：对所述脊柱部位的整体形状进行判断，依据所述整体形状计算第二Cobb角和第三Cobb角，以及获取与所述第二Cobb角和所述第三Cobb角对应的端椎。
[0013]进一步地，在步骤S1中，所述椎体识别划分模型，构建步骤为：
[0014]收集所述脊椎部位的大量的影像数据作为训练影像数据集合；
[0015]对所述训练影像数据集合中的所述影像数据进行包括窗宽、窗位、对比度增强、图片尺寸标准化在内的预处理；
[0016]对所述训练影像数据集合中的所述影像数据进行包括锥体位置、锥体顺序、锥体角点在内的标记，构建脊柱角点识别模型；
[0017]将标准化脊柱模型输入所述脊柱角点识别模型进行训练，构建所述椎体识别划分模型。
[0018]进一步地，在步骤S2中，对所述胸椎和所述腰椎的所有所述椎体计算两两之间的所述椎体角度，具体为：
[0019]计算所述胸椎和所述腰椎的所有所述椎体左右两侧中心点，形成中心点向量；
[0020]分别计算所述胸椎和所述腰椎的所有所述椎体的所述中心点向量两两间的角度。
[0021]进一步地，在步骤S3中，对所述脊柱部位的整体形状进行判断，具体为：
[0022]分别计算胸椎T1和腰椎L5的中心点向量的斜率；
[0023]当所述胸椎T1和所述腰椎L5的中心点向量的斜率为一正一负时，所述整体形状不为S型，否则所述整体形状为S型。
[0024]进一步地，在步骤S3中，依据所述整体形状计算所述第二Cobb角和所述第三Cobb角，以及获取与所述第二Cobb角和所述第三Cobb角对应的端椎，具体为：
[0025]设第一顺序端椎V1、第二顺序端椎V2、第三顺序端椎V3和第四顺序端椎V4所述脊椎部位从上到下四个端椎；
[0026]当所述整体形状不为S型：
[0027]将所述胸椎T1作为第一顺序端椎V1，所述第一Cobb角上端椎作为第二顺序端椎V2，计算所述第一顺序端椎V1和所述第二顺序端椎V2之间的角度，作为第二Cobb角；将所述腰椎L5作为第四顺序端椎V4，所述第一Cobb角下端椎作为第三顺序端椎V3，计算所述第四顺序端椎V4和所述第三顺序端椎V3之间的角度，作为第三Cobb角；
[0028]当所述整体形状为S型：
[0029]判断所述第一Cobb角上端椎和所述第一Cobb角下端椎在所述标注影像数据中的位置；
[0030]若所述第一Cobb角上端椎和所述第一Cobb角下端椎在所述标注影像数据的上半部，则对所述胸椎T1到所述第一Cobb角上端椎之间的所有所述椎体分别计算与所述第一Cobb角上端椎之间的所述椎体角度，将所述椎体角度中的最大值作为所述第二Cobb角，所述第二Cobb角对应的上端椎作为所述第一顺序端椎V1，所述第一Cobb角上端椎作为所述第二顺序端椎V2；对所述腰椎L5到所述第一Cobb角下端椎之间的所有所述椎体分别计算与所
述第一Cobb角下端椎之间的所述椎体角度，将所述椎体角度中的最大值作为所述第三Cobb角，所述第一Cobb角下端椎作为所述第三顺序端椎V3，所述第三Cobb角对应的下端椎作为所述第四顺序端椎V4；
[0031]若所述第一Cobb角上端椎和所述第一Cobb角下端椎在所述标注影像数据的下半部，则对所述胸椎T1到所述第一Cobb角上端椎之间的所有所述椎体分别计算与所述第一Cobb角上端椎之间的所述椎体角度，将所述椎体角度中的最大值作为所述第二Cobb角，所述第二Cobb角对应的上端椎作为所述第二顺序端椎V2，所述第一Cobb角上端椎作为所述第三顺序端椎V3；对所述胸椎T1到所述第二顺序端椎V2之间的所有所述椎体分别计算与所述第二顺序端椎V2之间的所述椎体角度，将所述椎体角度中的最大值作为所述第三Cobb角，所述第三Cobb角对应的上端椎作为所述第一顺序端椎V1，同时将所述第一Cobb角下端椎作为所述第四顺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脊柱侧弯端椎识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将脊椎部位的原始影像数据输入椎体识别划分模型，得到椎体识别后的标注影像数据；S2：在所述标注影像数据中，对胸椎和腰椎的所有椎体计算两两之间的椎体角度，将所述椎体角度中的最大值作为第一Cobb角，所述第一Cobb角对应的两个所述椎体作为第一Cobb角上端椎和第一Cobb角下端椎；S3：对所述脊柱部位的整体形状进行判断，依据所述整体形状计算第二Cobb角和第三Cobb角，以及获取与所述第二Cobb角和所述第三Cobb角对应的端椎。2.根据权利要求1所述的脊柱侧弯端椎识别方法，其特征在于，在步骤S1中，所述椎体识别划分模型，构建步骤为：收集所述脊椎部位的大量的影像数据作为训练影像数据集合；对所述训练影像数据集合中的所述影像数据进行包括窗宽、窗位、对比度增强、图片尺寸标准化在内的预处理；对所述训练影像数据集合中的所述影像数据进行包括锥体位置、锥体顺序、锥体角点在内的标记，构建脊柱角点识别模型；将标准化脊柱模型输入所述脊柱角点识别模型进行训练，构建所述椎体识别划分模型。3.根据权利要求1所述的脊柱侧弯端椎识别方法，其特征在于，在步骤S2中，对所述胸椎和所述腰椎的所有所述椎体计算两两之间的所述椎体角度，具体为：计算所述胸椎和所述腰椎的所有所述椎体左右两侧中心点，形成中心点向量；分别计算所述胸椎和所述腰椎的所有所述椎体的所述中心点向量两两间的角度。4.根据权利要求1所述的脊柱侧弯端椎识别方法，其特征在于，在步骤S3中，对所述脊柱部位的整体形状进行判断，具体为：分别计算胸椎T1和腰椎L5的中心点向量的斜率；当所述胸椎T1和所述腰椎L5的中心点向量的斜率为一正一负时，所述整体形状不为S型，否则所述整体形状为S型。5.根据权利要求4所述的脊柱侧弯端椎识别方法，其特征在于，在步骤S3中，依据所述整体形状计算所述第二Cobb角和所述第三Cobb角，以及获取与所述第二Cobb角和所述第三Cobb角对应的端椎，具体为：设第一顺序端椎V1、第二顺序端椎V2、第三顺序端椎V3和第四顺序端椎V4所述脊椎部位从上到下四个端椎；当所述整体形状不为S型：将所述胸椎T1作为第一顺序端椎V1，所述第一Cobb角上端椎作为第二顺序端椎V2，计算所述第一顺序端椎V1和所述第二顺序端椎V2之间的角度，作为第二Cobb角；将所述腰椎L5作为第四顺序端椎V4，所述第一Cobb角下端椎作为第三顺序端椎V3，计算所述第四顺序端椎V4和所述第三顺序端椎V3之间的角度，作为第三Cobb角；当所述整体形状为S型：判断所述第一Cobb角上端椎和所述第一Cobb角下端椎在所述标注影像数据中的位置；若所述第一Cobb角上端椎和所述第一Cobb角下端椎在所述标注影像数据的上半部，则
对所述胸椎T1到所述第一Cobb角上端椎之间的所有所述椎体分别计算与所述第一Cobb角上端椎之间的所述椎体角度，将所述椎体角度中的最大值作为所述第二Cobb角，所述第二Cobb角对应的上端椎作为所述第一顺序端椎V1，所述第一Cobb角上端椎作为所述第二顺序端椎V2；对所述腰椎L5到所述第一Cobb角下端椎之间的所有所述椎体分别计算与所述第一Cobb角下端椎之间的所述椎体角度，将所述椎体角度中的最大值作为所述第三Cobb角，所述第一Cobb角下端椎作为所述第三顺序端椎V3，所述第三Cobb角对应的下端椎作为所述第四顺序端椎V4；若所述第一Cobb角上端椎和所述第一Cobb...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，向卿志，李小明，余海鑫，
申请(专利权)人：思浦奈医疗科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：