[发明专利]一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统

说明书

本发明公开了脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，包括可视化交互模块，根据控制指令调用对应执行模块执行对应操作，显示反馈的操作结果；图片显示执行模块，调取对应X光照片并发送给可视化交互模块；数字IO执行模块，根据输入的各预定参数的数值形成配置文件，利用反馈数据更新配置文件；X光照片处理执行模块，利用配置文件并调用X光照片处理程序，识别标定珠和终板珠，提取网线，执行围针数字化过程，在X光照片处理程序执行完成后得到的数据反馈给数字IO执行模块；三维计算执行模块，利用更新后的配置文件并调用三维坐标计算程序，计算X光照片中的标志物的三维坐标；将全部数字化工作整合到统一界面为X射线数字化提供方便。

技术领域

本发明涉及数字化技术领域，特别涉及一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统。

背景技术

椎间盘具有联络相邻椎骨、传导压力并限制脊柱运动的重要功能，一些特殊的剧烈活动可能导致椎间盘受到非常严重的损伤，然而，不同的活动类型和强度与椎间盘的内部形变之间的定量关系的研究尚不充分，什么样的活动会导致最严重的脊柱损伤尚无定论，因此，如何确定脊柱损伤程度与受力类型和强度之间的关系有着重要的临床价值。

为此，有研究人员开发了一种简便的测量脊柱在力的作用下形变的系统。该系统在脊柱样品中放入特殊类型的金属标志物，通过X光双目照相系统获取标志物在不同类型和强度的压力和扭力作用下的位移，进而找出可能导致脊柱严重损伤的受力类型和强度。其具体过程如下：

在不受力的状态下在脊柱样品的特定部位植入钛合金微珠和细网格，并在样品外周围绑定细短棍，这些作为金属标志物。然后，通过X射线照相系统获得金属标志物在同一时刻不同角度的两张照片，再通过手工在两张照片中标出金属标志物的位置，采用直接线性变换算法(Direct Linear Transform)计算标志物的三维坐标，这样，就获得了标志物在无载荷状态下的空间位置。随后，利用机器人系统对脊柱样品施加力，再次对样品和技术标志物进行X光照相，并使用同样的方法计算金属标志物在此时的三维坐标。将坐标规范化之后，即获得了金属标志物的在受力前后的位移和旋转变化，从而可以分析出椎间盘受到的最大剪切应力的区域，进而确定可能导致间盘严重损伤的活动类型，指导运动和医疗实践。

标志物的类型主要分为标定珠、终板珠、网线和围针。其中，标定珠共有12个，为固定在测量装置上的直径为2mm的钛合金球，其主要作用是用来对双目X光照片进行标定。终板珠是在脊柱上通过手工钻出5个直径为2mm的小孔，其分别分布在椎骨的中心和前后左右五个方位，当钻孔遇到阻力时，即认为到达了终板(endplate)。将直径1.5mm的钛合金珠放入小孔中固定，即为终板珠。在椎骨侧向打一定数量的穿透孔，将钛合金金属丝穿过其中，构成钛合金金属网，每个金属丝即为一条网线(wire)。在椎骨外一周用弹性皮套固定住一定数量的细短金属棍，即为围针(cercumference)。

在上述过程中，手工标定X光照片中的金属标志物对于测量标志物的三维坐标具有决定性意义。而手工标定不仅耗费人力，且其准确性不能够得到保证。因此，如何准确、方便、快速的标定，不仅能保证坐标计算的准确性，而且能把人们从繁重枯燥的手工标定工作中解放出来，提高整个计算过程的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，该系统将全部的数字化工作整合到一个统一的界面中，为工程人员对X射线照片进行数字化提供了极大的方便。

为解决上述技术问题，本发明提供一种脊柱损伤测量中X射线标志物的数字化系统，包括：

可视化交互模块，用于接收输入的控制指令，根据所述控制指令调用对应执行模块执行对应操作，并显示接收到的所述执行模块反馈的操作结果；其中，所述执行模块包括图片显示执行模块、数字IO执行模块、X光照片处理执行模块以及三维计算执行模块；

图片显示执行模块，用于调取对应的X光照片，并将所述X光照片发送给所述可视化交互模块；