一种利用波形图测量脊柱侧弯Cobb角的方法及其系统与流程

本发明涉及人体姿态识别技术领域，具体涉及一种利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的方法及其系统

背景技术：

脊柱侧凸是一种脊柱的三维畸形，包括冠状位、矢状位和轴位上的序列异常。cobb角是指头侧端椎上缘的垂线与尾侧端椎下缘垂线的交角，是评价脊柱侧凸严重程度最关键的指标。脊柱侧凸的诊断标准为cobb角大于10°，脊柱侧凸的手术指征为cobb角大于45°，因此cobb的准确测量对于脊柱侧凸的诊治尤为重要。

传统的cobb角测量方法主要有两种，一种是通过划线笔在x线片上划线，然后通过量角器测量交角，另外一种是通过医学图像存储与传输系统调取x线片并通过计算机自带角度测量工作测量cobb角。但上述两种方法均需要医生手动完成上端椎和下端椎的选择，以及上下端椎椎体终板平行线的划线工作，受医生经验限制/主观判断的影响较大，得到的cobb角计算结果存在误差。

因此，现有的测量cobb角的方法存在检测精度较低的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的方法及其系统，通过改进图像检测方法，解决了现有的测量cobb角的方法存在检测精度较低的问题。

为解决以上问题，本发明的技术方案为采用一种利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的方法，包括：s1：获取x光图像及所述x光图像的多个椎体边界点；s2：基于所述多个椎体边界点生成各椎体对应的椎体边界信息；s3：基于全部所述椎体边界信息，提取所述椎体对应的椎体终板；s4：基于全部所述椎体终板构建终板夹角波形图，计算所述终板夹角波形图中夹角最大值与夹角最小值之间的差值，生成脊柱侧弯cobb角。

可选地，所述s2包括：s21：提取全部所述椎体边界点的坐标，以纵坐标最大的四个所述椎体边界点构建第一椎体边界信息；s22：提取剩余所述椎体边界点中纵坐标最大的四个所述椎体边界点构建第二椎体边界信息；s23：重复步骤s22直至遍历完全部所述椎体边界点，并生成各椎体对应的椎体边界信息和位置关系信息。

可选地，所述椎体终板包括椎体上终板和椎体下终板。

可选地，所述s3包括：s31：提取所述椎体边界信息中纵坐标最大的两个所述椎体边界点及其连线构建所述椎体上终板，以所述椎体边界信息中剩余两个所述椎体边界点及其连线构建所述椎体下终板；s32：重复步骤s31直至提取完全部所述椎体对应的所述椎体上终板和所述椎体下终板。

可选地，所述s4包括：分别计算全部所述椎体上终板和所述椎体下终板的方向相较于水平方向的夹角并构建用于表征所述椎体上终板和所述椎体下终板对应的夹角信息的所述终板夹角波形图；提取所述终板夹角波形图中夹角最大值和最夹角最小值，并计算夹角最大值与夹角最小值之间的差值，生成脊柱侧弯cobb角。

可选地，所述s4还包括：在生成脊柱侧弯cobb角后，提取所述夹角最大值对应的所述椎体和所述夹角最小值对应的所述椎体，基于所述各椎体对应的所述位置关系信息，生成用于表征脊柱侧弯的上端椎信息和下端椎信息。

相应地，本发明提供，一种利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的系统，包括：图像获取单元，用于获取x光图像及所述x光图像的多个椎体边界点；数据处理单元，基于所述多个椎体边界点生成各椎体对应的椎体边界信息，基于全部所述椎体边界信息，提取所述椎体对应的椎体终板，并基于全部所述椎体终板构建终板夹角波形图，计算所述终板夹角波形图中夹角最大值与夹角最小值之间的差值，生成脊柱侧弯cobb角。

可选地，所述数据处理单元通过提取全部所述椎体边界点的坐标，以纵坐标最大的四个所述椎体边界点构建第一椎体边界信息；提取剩余所述椎体边界点中纵坐标最大的四个所述椎体边界点构建第二椎体边界信息；重复提取椎体边界信息直至遍历完全部所述椎体边界点，并生成各椎体对应的椎体边界信息和位置关系信息。

可选地，所述测量脊柱侧弯cobb角的系统还包括数据存储单元，用于存储x光图像及所述x光图像的多个椎体边界点，以供所述图像获取单元调用。

可选地，所述椎体终板包括椎体上终板和椎体下终板，所述数据处理单元通过分别计算全部所述椎体上终板和所述椎体下终板的方向相较于水平方向的夹角并构建用于表征所述椎体上终板和所述椎体下终板对应的夹角信息的所述终板夹角波形图，提取所述终板夹角波形图中夹角最大值和最夹角最小值，并计算夹角最大值与夹角最小值之间的差值，生成脊柱侧弯cobb角。

本发明的首要改进之处为利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的方法，通过椎体边界点提取所述椎体对应的椎体终板，创造性的通过计算椎体终板相较于水平方向的夹角构建所述终板夹角波形图，并通过计算所述终板夹角波形图中夹角相差最大值生成脊柱侧弯cobb角，有效地避免了人为标定端椎和下端椎并进行上下端椎椎体终板平行线的划线工作，避免了人为因素对检测结果的影响，有效提升了脊柱侧弯cobb角的检测精度。同时，通过提取所述夹角最大值对应的所述椎体和所述夹角最小值对应的所述椎体能够生成准确的上端椎信息和下端椎信息。

附图说明

图1是本发明的利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的方法的简化流程图；

图2是本发明的生成椎体终板的示例图；

图3是本发明的生成终板夹角波形图的示例图；

图4是本发明的利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的系统的简化模块连接图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的方法，包括：s1：获取x光图像及所述x光图像的多个椎体边界点；s2：基于所述多个椎体边界点生成各椎体对应的椎体边界信息；s3：基于全部所述椎体边界信息，提取所述椎体对应的椎体终板；s4：基于全部所述椎体终板构建终板夹角波形图，计算所述终板夹角波形图中夹角最大值与夹角最小值之间的差值，生成脊柱侧弯cobb角。其中，所述椎体终板包括椎体上终板和椎体下终板。

本发明通过椎体边界点提取所述椎体对应的椎体终板，创造性的通过计算椎体终板相较于水平方向的夹角构建所述终板夹角波形图，并通过计算所述终板夹角波形图中夹角相差最大值生成脊柱侧弯cobb角，有效地避免了人为标定端椎和下端椎并进行上下端椎椎体终板平行线的划线工作，避免了人为因素对检测结果的影响，有效提升了脊柱侧弯cobb角的检测精度。同时，通过提取所述夹角最大值对应的所述椎体和所述夹角最小值对应的所述椎体能够生成准确的上端椎信息和下端椎信息。

进一步的，所述x光图像存储于数据存储单元中。所述x光图像的多个椎体边界点可以通过用户在所述x光图像中人工标定后存储于数据存储单元中。所述x光图像的多个椎体边界点还可以通过椎体边界点检测模型自动提取，具体的，椎体边界点检测模型的构建包括：获取由多张x光照片构成的数据集并对每张所述x光照片的椎体边界点进行标注，生成由多张包含椎体边界点标记的x光照片构成的训练样本集和测试集；基于所述训练样本集和所述测试集，使用hrnet模型在encoder-decoder框架下进行训练并验证，生成用于提取所述椎体边界点的椎体边界点检测模型。

进一步的，所述s2包括：s21：提取全部所述椎体边界点的坐标，以纵坐标最大的四个所述椎体边界点构建第一椎体边界信息；s22：提取剩余所述椎体边界点中纵坐标最大的四个所述椎体边界点构建第二椎体边界信息；s23：重复步骤s22直至遍历完全部所述椎体边界点，并生成各椎体对应的椎体边界信息和位置关系信息。其中，若检测的对象为全部人体脊椎，则全部椎体边界点的个数为68个，全部椎体的个数为17个，包括12个胸椎和5个腰椎。若检测的对象为部分人体脊椎，则可根据椎体边界点的个数推算出椎体的个数。

进一步的，如图2所示，所述s3包括：s31：提取所述椎体边界信息中纵坐标最大的两个所述椎体边界点及其连线构建所述椎体上终板，以所述椎体边界信息中剩余两个所述椎体边界点及其连线构建所述椎体下终板；s32：重复步骤s31直至提取完全部所述椎体对应的所述椎体上终板和所述椎体下终板。

进一步的，如图3所示，所述s4包括：分别计算全部所述椎体上终板和所述椎体下终板的方向相较于水平方向的夹角并构建用于表征所述椎体上终板和所述椎体下终板对应的夹角信息的所述终板夹角波形图；提取所述终板夹角波形图中夹角最大值和最夹角最小值，并计算夹角最大值与夹角最小值之间的差值，生成脊柱侧弯cobb角。其中，在生成脊柱侧弯cobb角后，提取所述夹角最大值对应的所述椎体和所述夹角最小值对应的所述椎体，基于所述各椎体对应的所述位置关系信息，生成用于表征脊柱侧弯的上端椎信息和下端椎信息。其中，在构建用于表征所述椎体上终板和所述椎体下终板对应的夹角信息的所述终板夹角波形图时，可以椎体顺序为横坐标，椎体终板线与水平夹角度数为纵坐标进行构建。

相应的，如图4所示，本发明提供，一种利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的系统，包括：图像获取单元，用于获取x光图像及所述x光图像的多个椎体边界点；数据处理单元，基于所述多个椎体边界点生成各椎体对应的椎体边界信息，基于全部所述椎体边界信息，提取所述椎体对应的椎体终板，并基于全部所述椎体终板构建终板夹角波形图，计算所述终板夹角波形图中夹角最大值与夹角最小值之间的差值，生成脊柱侧弯cobb角。其中，所述测量脊柱侧弯cobb角的系统还包括数据存储单元，用于存储x光图像及所述x光图像的多个椎体边界点，以供所述图像获取单元调用。其中，所述图像获取单元、所述数据存储单元和所述数据处理单元依次级联。

进一步的，所述数据处理单元通过提取全部所述椎体边界点的坐标，以纵坐标最大的四个所述椎体边界点构建第一椎体边界信息；提取剩余所述椎体边界点中纵坐标最大的四个所述椎体边界点构建第二椎体边界信息；重复提取椎体边界信息直至遍历完全部所述椎体边界点，并生成各椎体对应的椎体边界信息和位置关系信息。

更进一步的，所述椎体终板包括椎体上终板和椎体下终板，所述数据处理单元通过分别计算全部所述椎体上终板和所述椎体下终板的方向相较于水平方向的夹角并构建用于表征所述椎体上终板和所述椎体下终板对应的夹角信息的所述终板夹角波形图，提取所述终板夹角波形图中夹角最大值和最夹角最小值，并计算夹角最大值与夹角最小值之间的差值，生成脊柱侧弯cobb角。

以上对本发明实施例所提供的一种利用波形图测量脊柱侧弯cobb角的方法及其系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。