本發(fā)明涉及圖像識別，具體涉及一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、c形臂是用于骨科側(cè)彎矯正的醫(yī)療儀器，醫(yī)生可通過c形臂在脊柱的側(cè)彎區(qū)域中添加螺釘，進(jìn)而矯正患者的側(cè)彎情況。c形臂可與x光機(jī)進(jìn)行結(jié)合，通過實(shí)時(shí)成像確定脊柱區(qū)域信息，醫(yī)生可根據(jù)實(shí)時(shí)成像信息確定側(cè)彎位置并安裝螺釘。

2、現(xiàn)有技術(shù)為了提高c形臂側(cè)彎矯正的智能化，可通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)自動(dòng)識別脊柱側(cè)彎區(qū)域，進(jìn)而進(jìn)行螺釘位置的導(dǎo)航定位。但是由于x光下獲得的是患者的軀體影像，其中包括頸椎、脊柱、肋骨等多處骨骼的信息，圖像信息較為復(fù)雜，并且側(cè)彎區(qū)域的形成可能會使得脊柱區(qū)域偏向肋骨等其他區(qū)域，進(jìn)而導(dǎo)致脊柱識別困難，無法準(zhǔn)確地確定側(cè)彎區(qū)域并對c形臂進(jìn)行導(dǎo)航定位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中因?yàn)榧怪鶄?cè)彎患者的x光下的軀體影像信息復(fù)雜，無法準(zhǔn)確有效識別出脊柱以及側(cè)彎區(qū)域，進(jìn)而導(dǎo)致c形臂的螺釘定位導(dǎo)航不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本發(fā)明提出了一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

3、脊柱端點(diǎn)識別模塊，用于對患者x光下的軀體影像進(jìn)行閾值分割，獲得軀體二值圖像；在所述軀體二值圖像的頂部的前景像素點(diǎn)中選擇起點(diǎn)向下進(jìn)行搜索，選擇預(yù)設(shè)條件方向上的前景像素點(diǎn)作為新的遍歷點(diǎn)向下進(jìn)行遍歷，直至遍歷點(diǎn)連線的方向滿足預(yù)設(shè)脊柱邊緣方向區(qū)間，在遍歷點(diǎn)中選擇脊柱端點(diǎn)；

4、脊柱區(qū)域識別模塊，用于在軀體影像中，在所述脊柱端點(diǎn)橫向上，根據(jù)像素點(diǎn)的位置，以及灰度值，獲得脊柱頂部橫向區(qū)域；以所述脊柱頂部橫向區(qū)域向下根據(jù)灰度值差異進(jìn)行搜索，獲得脊柱區(qū)域；

5、側(cè)彎區(qū)域分析模塊，用于在脊柱區(qū)域中，根據(jù)橫向方向上像素點(diǎn)的位置分布篩選出側(cè)彎區(qū)域；根據(jù)側(cè)彎區(qū)域在所述脊柱區(qū)域中的占比，以及位置偏移程度，獲得側(cè)彎區(qū)域的側(cè)彎程度；

6、位置導(dǎo)航定位模塊，用于根據(jù)所述側(cè)彎程度規(guī)劃螺釘置入數(shù)量以及螺釘位置，根據(jù)所述螺釘位置對c形臂的位置進(jìn)行導(dǎo)航定位。

7、進(jìn)一步地，所述脊柱端點(diǎn)的篩選方法包括：

8、在遍歷的過程中，若出現(xiàn)連續(xù)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)遍歷點(diǎn)之間的角度在所述預(yù)設(shè)脊柱邊緣方向上，則將所述預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)遍歷點(diǎn)中的第一個(gè)遍歷點(diǎn)作為所述脊柱端點(diǎn)并停止遍歷。

9、進(jìn)一步地，所述脊柱頂部橫向區(qū)域的獲取方法包括：

10、對于所述脊柱端點(diǎn)橫向上的一個(gè)像素點(diǎn)，獲得所述像素點(diǎn)與所述脊柱端點(diǎn)之間的第一灰度值差異；在軀體二值圖像中，將所述脊柱端點(diǎn)所在行的中心點(diǎn)作為參考點(diǎn)；將所述脊柱端點(diǎn)與所述參考點(diǎn)的橫向距離作為第一距離，將所述像素點(diǎn)與所述參考點(diǎn)之間的距離作為第二距離，根據(jù)所述第一距離和所述第二距離的差異獲得像素點(diǎn)的定位權(quán)重；根據(jù)所述第一灰度值差異和所述定位權(quán)重篩選出屬于脊柱頂部橫向區(qū)域的像素點(diǎn)。

11、進(jìn)一步地，所述脊柱區(qū)域的獲取方法包括：

12、對于脊柱頂部橫向區(qū)域中的每個(gè)像素點(diǎn)，若豎直向下方向的像素點(diǎn)與脊柱頂部橫向區(qū)域中的像素點(diǎn)的灰度值差異在預(yù)設(shè)差異區(qū)間內(nèi)，則將豎直向下方向的像素點(diǎn)作為下層脊柱像素點(diǎn)；篩選出所有下層脊柱像素點(diǎn)，選擇最外側(cè)的下層脊柱像素點(diǎn)作為下層脊柱端點(diǎn)，根據(jù)所述脊柱頂部橫向區(qū)域的獲取方法，獲得下層脊柱區(qū)域；基于所述下層脊柱區(qū)域繼續(xù)向下遍歷，獲得所有下層脊柱區(qū)域構(gòu)成所述脊柱區(qū)域。

13、進(jìn)一步地，所述側(cè)彎區(qū)域的篩選方法包括：

14、選擇脊柱頂部橫向區(qū)域的中心點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)位置點(diǎn)，獲得脊柱區(qū)域每行的中心點(diǎn)與所述標(biāo)準(zhǔn)位置點(diǎn)之間的第一橫向距離；對于所述脊柱區(qū)域的每行，選擇與所述脊柱端點(diǎn)同側(cè)的端點(diǎn)作為對比端點(diǎn)，獲得所述對比端點(diǎn)與所述脊柱端點(diǎn)之間的第二橫向距離；根據(jù)所述第一橫向距離和所述第二橫向距離獲得每行在橫向上的位置偏移程度；根據(jù)所述位置偏移程度篩選出構(gòu)成側(cè)彎區(qū)域的側(cè)彎脊柱行，連續(xù)的側(cè)彎脊柱行構(gòu)成一個(gè)側(cè)彎區(qū)域。

15、進(jìn)一步地，所述側(cè)彎程度的獲取方法包括：

16、對于每個(gè)側(cè)彎區(qū)域，獲得側(cè)彎脊柱行的最大位置偏移程度和平均位置偏移程度；根據(jù)所述最大位置偏移程度、平均位置偏移程度，以及所述側(cè)彎區(qū)域在所述脊柱區(qū)域中的占比，獲得所述側(cè)彎程度。

17、進(jìn)一步地，所述螺釘置入數(shù)量獲取方法包括：

18、將所述側(cè)彎程度歸一化后與預(yù)設(shè)的最大螺釘數(shù)量相乘，乘積的向下取整的結(jié)果為所述螺釘置入數(shù)量。

19、進(jìn)一步地，所述螺釘位置的獲取方法包括：

20、根據(jù)所述螺釘置入數(shù)量在所述側(cè)彎區(qū)域中均勻設(shè)置螺釘位置。

21、進(jìn)一步地，所述起點(diǎn)為軀體二值圖像從上到下第一行像素點(diǎn)上，從左到右的第一個(gè)前景像素點(diǎn)。

22、進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)條件方向?yàn)榘肃徲蛑械淖钭髠?cè)。

23、本發(fā)明具有如下有益效果：

24、本發(fā)明考慮到x光下的軀體影像中上部分主要為患者的頭部以及頸椎區(qū)域，其中頸椎區(qū)域連接至脊柱并且不會出現(xiàn)側(cè)彎，因此可在上部分尋找脊柱的端點(diǎn)位置，通過先橫向再縱向的策略確定脊柱區(qū)域。本發(fā)明通過閾值分割技術(shù)降低信息復(fù)雜度，進(jìn)而根據(jù)二值圖像中縱向像素點(diǎn)之間的方向確定脊柱端點(diǎn)?？紤]到脊柱位于軀體影像中心范圍，因此在橫向上可通過灰度值差異和像素點(diǎn)位置篩選出準(zhǔn)確的脊柱頂部橫向區(qū)域，進(jìn)而向下搜索，基于灰度值差異即可獲得脊柱區(qū)域。進(jìn)而根據(jù)脊柱區(qū)域上像素點(diǎn)的位置分布即可篩選出側(cè)彎區(qū)域進(jìn)而得到側(cè)彎程度。通過量化側(cè)彎程度可規(guī)劃有效的螺釘置入數(shù)量以及螺釘位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)c形臂的準(zhǔn)確導(dǎo)航定位。本發(fā)明通過準(zhǔn)確識別出脊柱區(qū)域，確定側(cè)彎區(qū)域并對側(cè)彎程度進(jìn)行有效量化，進(jìn)而可獲得側(cè)彎區(qū)域中合適的螺釘置入數(shù)量并確定螺釘位置進(jìn)行c形臂導(dǎo)航。

技術(shù)特征：

1.一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特征在于，所述脊柱端點(diǎn)的篩選方法包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特征在于，所述脊柱頂部橫向區(qū)域的獲取方法包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特征在于，所述脊柱區(qū)域的獲取方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特征在于，所述側(cè)彎程度的獲取方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特征在于，所述螺釘置入數(shù)量獲取方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特征在于，所述螺釘位置的獲取方法包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特征在于，所述起點(diǎn)為軀體二值圖像從上到下第一行像素點(diǎn)上，從左到右的第一個(gè)前景像素點(diǎn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種骨科手術(shù)的c形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)條件方向?yàn)榘肃徲蛑械淖钭髠?cè)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及圖像識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種骨科手術(shù)的C形臂導(dǎo)航定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)在患者X光下的軀體影像的上部分尋找脊柱的端點(diǎn)位置，在橫向上可通過灰度值差異和像素點(diǎn)位置篩選出準(zhǔn)確的脊柱頂部橫向區(qū)域，進(jìn)而向下搜索，基于灰度值差異即可獲得脊柱區(qū)域。根據(jù)脊柱區(qū)域上像素點(diǎn)的位置分布即可篩選出側(cè)彎區(qū)域進(jìn)而得到側(cè)彎程度。通過量化側(cè)彎程度可規(guī)劃有效的螺釘置入數(shù)量以及螺釘位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)C形臂的準(zhǔn)確導(dǎo)航定位。本發(fā)明通過準(zhǔn)確識別出脊柱區(qū)域，確定側(cè)彎區(qū)域并對側(cè)彎程度進(jìn)行有效量化，進(jìn)而可獲得側(cè)彎區(qū)域中合適的螺釘置入數(shù)量并確定螺釘位置進(jìn)行C形臂導(dǎo)航。

技術(shù)研發(fā)人員：符積勤,張庭維,韓望春,唐靜兵,郭延磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧省全無信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15