[发明专利]一种基于DR图像双视角脊椎骨折特征检测方法

说明书

本发明公开了一种基于双视角DR图像的处理方法，对病理性和骨质疏松症脊椎压缩性患者的骨折特征检测。本发明实现了从DR设备采集影像并进行图像数据预处理，确定正侧位脊椎感兴趣区域，设计神经网络提取图像特征，自动化脊椎骨折的定位和严重度分级，为骨科医生进行患者的临床筛查和早期诊疗方案制定，提供了一种有效的脊椎骨折特征检测的方法。

技术领域

本发明涉及一种基于DR图像双视角脊椎骨折特征检测方法，属于计算机图像处理领域。

背景技术

脊椎骨折是临床上常见的骨折类型，由于病理原因或者骨质疏松症容易引发脊椎压缩性骨折(Vertebral compression fractures,VCF)，可导致潜在的破坏性后遗症，造成患者生活质量下降、死亡率增加，产生高昂的社会经济成本。近些年随着我国人口老龄化加快，其发病率连年上升，每年大约新增140万人受其影响，已成为广泛关注的重要健康问题。虽然X射线医疗成像设备的影像技术不断改进，但是图像仍存在噪声伪影以及灰度不均匀问题，医生肉眼识别骨折部位时难免产生偏差，影响骨折检测准确率。采用准确有效的骨折特征检测方法，能够显著改善患者的治疗与预后效果，提高患者的生存率和延长寿命。

目前常用来分析脊椎骨折的半定量评估方法是在医生视觉观察的基础上，依据椎体形状和椎体的前部、后部和中部高度下降和终板表面损失的百分比确定骨折位置，并且根据高度下降和表面损失程度将脊椎骨折的严重程度划分为Grand 1(轻度)到Grand 3(重度)，其中Grand 1是高度损失20％～25％或表面损失10％～20％，Grand 2是高度损失25％～40％或表面损失20％～40％，Grand 3是高度损失或表面损失超过40％。这是一种实用且可重复的脊椎骨折评估方法，易于在临床诊疗中实施，适用于流行病学研究和临床疗效试验，但是这个方法需要专业且经验丰富的医生。

X射线DR平片是一种快速、广泛使用且价格低廉的技术，辐射剂量相对较低，通常作为脊椎骨折的首选检查方式，由于DR成像设备的组成和特点，DR图像中存在系统固有噪声和随机噪声，这些噪声降低了图像的对比度，影响了脊椎骨折的特征检测。临床上通过肉眼观察DR图像对患者进行骨折筛查，不同医生可能给出不同的结论，并且半定量的评估方法所需的计算工作量较大，使放射科医师处理影像数据的压力增大，对脊椎骨折的严重度分级也会出现偏差。本发明针对现有问题，模拟医生观察DR正侧位两个视角平片的过程，提出一种基于DR图像双视角脊椎骨折特征检测方法，对脊椎骨折定位和严重度分级，提高放射医师和骨折医生的骨折特征检测准确率，为患者制定更合理的治疗方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于DR图像双视角脊椎骨折特征检测方法，为放射医师和骨折医生的骨折特征检测和治疗方案制定提供一个参考。

本发明为解决上述问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基于DR图像双视角脊椎骨折特征检测方法，具体步骤如下：

步骤1，从DR设备采集脊椎骨折患者的影像，并对图像数据进行预处理(Imagepreprocessing)。

通过中值滤波和各向异性扩散滤波方法，对从DR成像系统采集到的图像中的随机噪声进行去噪，将引起DR图像中脊柱椎体边缘模糊的噪声点滤除。根据DICOM格式数据标签或者原始像素的最大值和最小值，调整和设置DR图像的窗宽和窗位，将原始像素映射到8比特图像。采用限制对比度的自适应直方图均衡进行图像增强，增强DR图像的对比度同时抑制噪声，使脊椎和软组织的区分更明显，

步骤2，用经过预处理后的图像和具有丰富临床经验的放射医师的标注，得到正侧位的双角度DR平片中不同椎体的感兴趣区域(Region of interest,ROI)，

根据DR图像和对应的标注信息，裁剪出含有脊椎骨折ROI的图像块(ROIpatches)，同时从相邻位置得到正常椎体ROI的图像块，调整图像块尺寸统一为224×224大小，赋予图像块以骨折和正常的分类标签y，