[发明专利]一种自动测量Cobb角的方法

说明书

本发明公开了一种自动测量Cobb角的方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：预处理；步骤二：增强的分水岭分割算法；步骤三：提取各脊椎中心点并拟合曲线；步骤四：自动计算Cobb角。本发明所述方法无须手动确立上下终端，使得算法鲁棒性更高，并且可适用于Cobb角测量经验较少的操作人员；采用分割‑提取中心点并拟合曲线的方式代表脊柱曲率，进一步可用于腰椎滑脱以及骨折等症状的诊断中，采用这种方式，可以有效直观地显示脊柱的曲率；该方法结果稳定，误差较小。

技术领域

本发明涉及一种自动测量Cobb角的方法，尤其是一种鲁棒的脊柱图像分割算法来自动测量Cobb角的方法，属于医学图像处理领域、计算机辅助测量技术领域。

背景技术

脊柱侧凸又称脊柱侧弯，它是一种脊柱的三维畸形，包括冠状位、矢状位和轴状位上的序列异常，脊柱的横向偏移和椎骨的轴向旋转。Cobb角已成为医生诊断脊柱侧凸患者的一定量指标。影像学专家测量Cobb角大多通过手动确立脊柱侧凸的上下端椎后，使用量角器量取出两终端之间夹角。然而使用这种方式来测量Cobb角使得Cobb角的测量结果更多的依赖影像学专家的主观经验。据研究表明，不同影像学专家测量同一副脊柱侧凸图像产生的最大误差高达11.8度，严重影响了医生的治疗以及诊断。此外，费时以及乏味的测量角度工作无疑增大了角度测量误差发生的可能性。故基于计算机辅助测量Cobb角的算法逐渐被提出。

专利[CN 101474074A]提出一种基于椎体形状先验的峰值点选择测量Cobb角的方法，该方法可通过鼠标点击选中两个端椎后，对两端椎的边缘图进行模糊Hough变换，然后根据椎体形状先验选择Hough空间峰值点以检测端椎的倾斜角度达到计算Cobb角的目的。论文[A Mask Based Segmentation Algorithm for Automatic Measurement of CobbAngle from Scoliosis X-Ray Image]提出一种通过对脊柱中各脊椎设置掩膜的方式来对其进行分割并求出Cobb角。

上述计算机辅助测量Cobb角方法虽说提高了Cobb角测量的效率，但仍需要手动确立上下端椎，这无疑提高了Cobb角测量误差发生的可能性，使得Cobb角测量的过程更加的依赖于操作者的先验知识。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种自动测量Cobb角的方法。基于此，本申请提出一种鲁棒的分割算法来自动测量Cobb角的方法。当脊柱图像被半自动交互分割后，Cobb角即可在无须手动确立上下端椎的情况下自动求出。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种自动测量Cobb角的方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

步骤一：预处理；

读取并预处理脊柱图像，包括图像锐度、对比度以及边缘信息的增强；

步骤二：增强的分水岭分割算法；

使用增强的分水岭分割算法，半自动分割脊柱图像；

使用K-means聚类方法对脊柱图像进行预分割，这样可有效的抑制由脊柱图像灰度分布不均匀带来的图像过分割，后对预分割后的图像进行分水岭算法分割；

步骤三：提取各脊椎中心点并拟合曲线；

提取分割后每一块脊椎的中心，并将所有中心点拟合成一条曲线；

对于一副分割后的脊椎图像，将其像素坐标视作一个二维随机变量(x，y)，则一副灰度图就可以用二维灰度密度函数来表示，因此脊椎图像区域中心点就可以用矩来表示，采用图像的一阶矩得出其区域中心；选用六次多项式曲线拟合方式对中心点进行拟合；

步骤四：自动计算Cobb角；

利用各脊椎中心点以及拟合的曲线，通过曲线的切线计算Cobb角；