[发明专利]一种青少年特发性脊柱侧凸PUMC分型方法

说明书

本发明的实施例公开了一种青少年特发性脊柱侧凸PUMC分型方法，涉及图像识别技术领域。所述方法包括：获取患者的冠状面AP位脊柱图像、矢状面LAT位脊柱图像、左弯曲LB位脊柱图像以及右弯曲RB位脊柱图像；利用预先训练好的椎体语义分割模型对各脊柱图像进行处理，分别提取得到AP位、LAT位、LB位和RB位椎体轮廓；根据AP位椎体轮廓，对LB位和RB位椎体轮廓进行配准；根据AP位和LAT位椎体轮廓、配准后的LB位和RB位椎体轮廓，分别计算得到AP位、LAT位、LB位和RB位脊柱特征；根据得到的脊柱特征进行青少年特发性脊柱侧凸的PUMC分型。本发明实施例效率高，准确率高，能够自动进行PUMC分型。

技术领域

本发明涉及图像识别技术领域，尤其涉及一种青少年特发性脊柱侧凸PUMC分型方法。

背景技术

青少年特发性脊柱侧凸（Adolescent Idiopathic Scoliosis，AIS）是儿童最常见的脊柱侧凸形式，它发生在10至18岁的个体中。这一类脊柱侧凸之所以称为特发性，意味着病因未知或与特定的综合征、先天性或神经肌肉疾病无关。AIS 的患病率约为1%-3%。对女性和右侧弯曲有偏好。

AIS评估通常是通过学校、体育教练或儿科医生进行筛查评估。正式评估主要通过X射线成像。Cobb角是用于描述脊柱曲线角度的特征量。以美国整形外科医生约翰·罗伯特·科布（John Robert Cobb）的名字命名。科布对脊柱侧凸进行了广泛的研究，并设计了Cobb角作为确定患者脊柱弯曲是否严重到需要手术的直接方法。通常认为，冠状面的Cobb角达到10度的，被诊断为脊柱侧凸。超过40度的脊柱弯曲，往往是需要手术干预的脊柱侧凸。制定手术计划时需要测量患者不同视角的脊柱Cobb角数据：站立位冠状位X射线影像、矢状位X射线影像以及左右弯曲位X射线影像的Cobb角。左右弯曲位X射线检查的目的是确定脊柱弯曲的柔韧性（即多大程度上可以被拉直）。左右弯曲位X射线影像采用躺卧拍摄方式，患者躺在桌面上并向右或向左弯曲，采集最大弯曲角度的X射线影像。矢状位X射线影像用于确定胸椎后凸和腰椎前凸的程度。

对青少年特发性脊柱侧凸进行分型是术前诊断的内容之一，为实施矫形手术提供指导。临床医生采用的分型方法包括King、Lenke以及PUMC（Peking Union MedicalCollege，协和）分型。北京协和医学院邱贵兴等回顾测量了427例脊柱侧凸患者的完整影像学资料，按照脊柱侧凸研究学会（Scoliosis Research Society，SRS）关于脊柱侧凸及侧凸顶点的定义，结合侧凸的三维畸形特点，提出了青少年特发性脊柱侧凸的PUMC分型系统，并得到了SRS的认可。在他的研究中，按PUMC分型方法将青少年特发性脊柱侧凸分为三型15个亚型，PUMC分型方法对特发性脊柱侧凸常见的类型及相应的融合范围的临床指导性较强，其可信度、可重复性高于King分型。

为了通过X射线影像确定脊柱侧凸PUMC分型，临床医学传统上采用量角器与笔，人工画线测量Cobb角的方法。首先根据X射线影像确定侧弯范围，找到侧弯的上下端椎。上下端椎是指侧弯弧中椎体倾斜度最大的椎体。在上端椎的椎体上终板划一横线，同样在下端椎椎体的下终板划一横线。对此两横线各做一垂直线。两条垂直线的交角就是Cobb角。注：对于较大的侧弯，上述两横线的直接交角亦等同于Cobb角。侧弯的角度由此而测得。冠状面图像、矢状面图像以及左右弯曲位图像的Cobb角测量需要在上述步骤中完成。

为了测量矢状面以及左右弯曲位图像的Cobb角，首先需要将冠状面图像获得的一个或多个Cobb角的上下端椎位置映射到左右弯曲位图像，称为图像配准。人工测量方法是采用肉眼寻找标志物的方式实现配准，例如将第12胸椎作为冠状面与左右弯曲位图像配准的共同标志物。PUMC分型的后续步骤涉及根据配准后X射线影像Cobb角数据以及分型规则集，判断某一病例具体划分到哪个分型内。以肉眼观察侧弯的数量以及人工测量的Cobb角为基础，识别顶椎位置、左右弯曲柔韧度等，进而确定分型。

现有技术至少存在以下问题：

（1）人工测量Cobb角效率低，观察测量带来的误差较大；