基于双向异步投票策略医学图像特征点匹配

图像特征点匹配作为图像处理领域的一项基本技术,在临床医学图像处理中具有很重要的意义。本文根据医学图像的特点提出一种基于双向异步投票策略的特征点匹配方法。首先,利用改进的harris角点检测算子提取图像角点作为图像的特征点;其次,采用本文提出的基于双向异步的投票策略的角点匹配算法完成角点的粗匹配,使待拼接图像的特征点大致对应;最后利用RANSAC优化算法剔除误匹配,使特征点达到精确匹配。     

消化道内窥镜图像异常的人工智能诊断方法研究进展

随着深度学习的出现,图像处理不再局限于人工提取特征,转而对图像进行端到端的预测,实现了人工智能在图像处理领域的又一历史性飞越。作为人工智能医疗领域的热点应用,内镜图像异常检测能够准确快速地筛选整个消化道的异常,为医生提供诊断帮助。该文围绕消化道图像最为常见的息肉、出血、溃疡等异常,对其智能诊断方法展开研究,并探讨机器学习在消化内镜异常检测的应用现状,最后展望了未来消化道内窥镜病灶智能诊断的研究方向。     

基于特征点的人体红外图像自动分割技术

目的医学红外人体图像区域分割是大规模医学红外图像处理的关键步骤。为快速有效地获取医学红外图像中的人体信息,本文提出一种在医学红外图像中自动提取并划分人体区域的方法。方法由红外热像仪在静室中采集人的裸体红外图像,然后通过对红外人体图像灰度分布特征分析而取得的阈值来获取人体区域,以人体横向距离(宽度)函数结合人体红外图像中的特殊方向亮带的识别,提取人体的特征点,并通过特征点对人体区域进行分割。结果对来自8人的72幅图像进行验证,其中64幅可以正确分割,证明该方法可以对直立姿势的红外人体图像进行自动区域分割与提取。结论该红外人体图像区域自动分割算法可为基于红外图像的疾病筛查及计算机辅助诊断提供技术基础。     

一种基于感兴趣点旋转不变性特征的图像配准新方法

目的:图像配准是图像处理领域重要的研究方向,是图像融合、图像重建和图像分析等研究的基础。在图像配准的主要方法中,基于图像特征的配准方法和基于图像灰度的配准方法各有优缺点,通过结合这两种方法的优点,我们提出了一种基于感兴趣点的旋转不变性特征图像配准的新方法。方法:首先利用Harris角点检测技术,提取模板图像和目标图像的感兴趣点。然后把感兴趣点的旋转不变形特征和灰度值组成图像的特征描述向量,并提出新的代价函数。最后采用分级优化的策略优化代价函数,在配准初期,采用显著的特征点进行配准,以保证配准的速度与鲁棒性,随后通过逐步增加特征点的数量,则保证了配准的精度。结果:为显示本文方法的优越性,实验利用本文方法和基于互信息的B样条方法分别对标准测试图像进行配准,实验结果表明,本文方法较基于互信息的B样条方法在配准精度上有明显提高。结论:本文方法在保持配准鲁棒性的前提下,获得了较高的配准精度。     

眼底数码图像处理关键技术研究

目的目前医生一般通过检眼镜等设备查看眼病患者眼底结构特征诊断疾病,工序烦琐、存在误差并受主观因素的影响,诊断效率低。因此有必要开发一款眼底数码图像处理系统配合医生诊断。方法对原始图像进行增强对比度和空域滤波的预处理操作、二值化处理、形态学处理及边缘提取和骨架提取,进而得到目标特征区域。结果本文初步研究眼底数码图像视杯、视盘和血管轮廓特征的自动提取关键技术,通过MATLAB仿真软件对特征提取关键技术进行总结和验证,归纳出提取不同眼底特征时的应对策略。结论利用数字图像处理技术可以自动识别眼底数码图像中的不同特征区域,建立眼底数码图像处理系统用于辅助医生诊断是可行的。     

基于高速摄像的人体上肢运动信息检测

提出了一种基于高速摄像的人体运动参数检测方法。建立了一套人体上肢运动信息检测系统；设计了快速图像处理算法，准确提取图像中标记点；采用关节瞬心原理对关节角度等参数计算结果进一步修正。所检测出的人体上肢运动参数可以为医疗、体育、仿生学等研究提供参考，所提出的检测方法还可以扩展到人体其它部位运动信息的检测。     

基于颜色直方图的新疆维吾尔医药材图像特征提取与判别分析

图像特征提取是图像处理的一个主要环节,是图像处理技术研究和应用的一个重要领域。维吾尔医是我国的传统医学,越来越受到人们的重视,但大量的维吾尔医药材的数据资料没有得到充分利用。本文针对新疆维吾尔药材的植物药和动物药图像提取了颜色直方图特征。先对图像进行颜色增强、尺寸归一、空间转换的预处理,提取颜色直方图特征并对颜色直方图特征进行统计学分析,最后应用Bayes判别分析法对特征的分类能力进行评价。实验结果表明颜色直方图特征对维吾尔药图像分类有较高的准确率,一定程度上有助于基于内容的新疆维吾尔药材图像的检索的研究。     

图像诊断技术的进步

将人体内部组织或机能用图像处理显示,对病态非侵害诊断的图像诊断技术正在不断取得日新月异的发展。目前,已开发的图像诊断法综合列于表1。这些诊断方法大致可分为形态图像为主和以机能图像为主两大类。本文将对其发展过程、现状及前景进行综述。     

数字图像增强中灰度变换方法在乳腺X线片中的应用

图像增强技术作为一种基本的图像处理技术,其目的是对原始图像进行加工,得到视觉效果更好更有用的图像.乳腺X线片是当今早期诊断乳腺癌的有效手段,但由于人体肉眼分辨能力有限以及人为疏忽等原因,其中有很大一部分诊断信息没有被人们所利用,因此对乳腺X线片进行增强处理很重要.本文在讨论包括线性变换、非线性变换和直方图均衡化三种用于图像增强灰度变换方法基础上,利用MATLAB编程实现相关算法,将其用于乳腺X线片的处理.结果表明,以上三种灰度变换方法均提高了图像的对比度,改善了图像的显示效果.上述三种灰度变换方法应用于临床,均将有利于医生进行微钙化点检测和疾病诊断.     

BP神经网络在眼底造影图像分割中的应用

背景:通过眼底荧光血管造影(FFA)所得到的数字图像以及对其进行处理所得到的数据,可反映视网膜血管结构、血流动力学改变、血管病理生理变化及其相关结构的病理改变,广泛应用于视网膜、脉络膜及视神经疾病的鉴别诊断。目的:通过分析眼底造影图像和BP神经网络的特点,利用BP神经网络对眼底造影图像进行分割,并将其利用到眼科的临床辅助诊断之中。方法:将待分割图像区域分为背景和目标两类,用手工方法得到这两类的样本图像,提取样本图像的特征,如灰度、方差、纹理等;对提取的样本特征值进行归一化处理,输入神经网络分类器,利用BP训练算法进行训练;输入待分类的医学图像,提取图像特征,并进行归一化处理;将归一化后的特征值,输入已训练的神经网络分类器进行分类,得到眼底造影图像的分割结果。结果与结论:本文使用的眼底造影图像分割方法抗干扰能力强,分割的眼底造影图像清晰、内容丰富。可以为眼科医生的临床诊断提供较大帮助。     

青少年特发性脊柱侧弯严重程度与全脊柱活动度的相关性分析

目的：利用脊柱形态测量仪SpinalMouse对患者全脊柱活动度进行量化测量,将其结果分别与主弯Cobb角、顶椎旋转度和支具佩戴时间进行相关性分析,确定如何设计针对性的医疗体操训练。方法：选取2015年1月至2016年5月于我中心接受康复治疗的48例AIS患者作为研究对象,男性8例、女性40例。平均年龄(13.46±2.00)岁;平均站立位主弯Cobb角24.29°±9.48°;Risser征平均2.21°±1.80°;主弯顶椎旋转度平均1.08°±0.77°;支具佩戴时间平均(17.54±21.36)个月。利用SpinalMouse为患者进行脊柱前屈、后伸及左右侧屈活动度的测量。结果：主弯Cobb角、主弯顶椎椎体旋转度、支具佩戴时间均与站立位侧屈活动度呈负相关(P<0.01),但均与站立位前屈及后伸活动度无明显相关性(P>0.05)。结论：主弯Cobb角、椎体旋转度的严重程度以及长时间佩戴支具对患者全脊柱侧屈活动度有影响,而对屈伸活动度无明显影响。     

运动干预青少年脊柱侧弯Cobb角的变化

背景：青少年脊柱侧弯康复目前有许多方法,但针对患者的病症,以功能能力为目标运动疗法报道不多。 目的：观察分析运动干预对青少年脊柱侧弯Cobb角恢复的疗效。 方法：对1例15岁青少年脊柱侧弯患者做干预前拍摄X射线片,测量Cobb角度,确定弯屈的位置,根据弯曲位置确定相关肌肉,设计出功能动作,进行针对练习和运动模式练习。运动干预包括：①左腿跨侧栏练习。②左腿侧够橡皮筋练习(左手拉下高于头的皮筋,在橡皮筋弹性回落时及时用脚踝勾住。要求左侧腰部肌肉要及时收缩)。③舞蹈的扒杆动作练习(左侧)：擦地练习、划圈练习、小踢腿练习和蹲练习。④左侧侧压腿练习(拉伸右侧肌肉)。⑤直臂侧下拉皮带(双侧的背阔肌)。⑥俯卧沙袋提拉。⑦左侧单臂悬垂练习。⑧垫上运动：前、后滚翻,肩肘倒立起。⑨腹肌练习(正、侧转)。⑩教了4套韵律体操组合。所有的练习都在音乐控制下完成。共干预约50次,1-1.5 h/次,时间为两个半月。再次拍摄X射线片观察Cobb角的改变,观察干预前后患侧神经肌肉功能的进步情况。 结果与结论：通过两个半月,约50次(每次1.0-1.5 h)训练,使患者的Cobb角34°回到28°,专科医生建议可不用戴支具。说明运动干预对青少年脊柱侧弯Cobb角恢复效果显著。     

增材制造脊柱侧弯矫形器治疗效果的有限元分析

目的 利用有限元法对骨骼、躯干和矫形器之间的交互作用进行仿真模拟,评估增材制造脊柱侧弯矫形器的治疗效果。方法 结合患者CT数据、躯干三维扫描模型和脊柱全长X线片,建立骨骼-躯干-矫形器有限元模型,并证明其有效性。计算在不同边界和载荷条件下主胸弯脊柱侧弯Cobb角的变化及发展趋势。结果 增材制造矫形器治疗效果良好。随着矫形器预紧力增加,Cobb角和骨盆倾斜的改善情况更加明显。预估70 N预紧力作用于矫形器的6个月后,Cobb角将减少6.18°。在增加骨骼系统刚度的情况下,Cobb角改善不明显,甚至出现恶化。结论 脊柱侧弯矫形器能够有效地治疗骨骼尚在发育的青少年,对于骨骼发育成熟或产生退变的患者,矫形器治疗效果欠佳。     

基于二维X线图像骨组织三维重建的研究进展

医学图像的三维重建是当前国内外图像处理技术研究的热点,基于二维X线图像的三维重建这一新的重建方法在骨科疾病诊疗中的实际应用,不仅能够减少患者的检查费用,检查辐射剂量,更克服了传统的三维重建方式对检查体位的限制。本文结合近年来关于应用二维X线图像进行骨组织三维重建的文献报道,对这一重建方法的重建思路变化以及重建依据的分类进行总结,着重介绍了其在长管状骨、髋膝关节以及脊柱侧凸畸形等方面的应用情况,在对困扰其实际应用的旋转角度限制、图像分割识别等问题进行分析后,认为其必将在人体各组织器官的三维重建中得到应用。     

Prediction of scoliosis progression with serial three-dimensional spinal curves and the artificial progression surface technique

Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) progression is clinically monitored by a series of full spinal X-rays. To decrease radiation exposure, an artificial progression surface (APS) is proposed to predict progression. Fifty-six acquisitions (posteroanterior radiographs, 0° and 20°) were obtained from 11 AIS patients (29.8 ± 9.6° Cobb angle). Three-dimensional curves were constructed through vertebral pedicle centers. Three previous serial spinal curves (6-month intervals) were used to construct an APS with a Non-uniform Rational B-Spline surfacing technique. Future progression was achieved by aligning the curves on the APS using the generalized cross-validation extrapolation technique. With three and four previous serial spinal curves, the prediction accuracies of future progression at the next 6-month interval were 4.1 ± 3.3° for Cobb angles and 3.6 ± 3.5 mm for apex lateral deviations. Apex locations and Cobb regions varied within one vertebral level. The proposed technique shows potential as an accurate three-dimensional prediction method for AIS progression and could help pediatricians make decisions about treatment. However, it could only be applied once before more radiographic data would be needed.     

特发性脊柱侧凸多变量结构畸形内在规律的研究

用CT扫描73例特发性脊柱侧凸患者的顶推拍片后,测量椎骨在三维空间的旋转角度,分别和侧凸Cobb角及剃刀背高度进行相关分析,显示:椎骨在矢状面的纵轴旋转与Cobb角、刀背高度有明显的线性关系和较好的比例关系,在Cobb角38°～124°内,侧凸每增加l°,椎骨旋转约增加0.39°;刀背高度每增加1cm,椎骨旋转约增加9°.     

Computer-Generated Index for Evaluation of Idiopathic Scoliosis in Digital Chest Images: A Comparison with Digital Measurement

An intelligence system was used to generate index for scoliosis. Tests were designed to evaluate the consistency of the automatic computer-generated index and to quantify the correlation between Cobb angle and computer generated scoliosis classification index (SCI). A fully automatic computer-generated index can be used to assess the extent of spinal curvature rather than manual measurement on radiographs. This study aims to evaluate the relation of an automatic computer-generated index in assessing the spinal curvature of scoliosis quantitatively on digital chest images. Sixty chest radiographs were obtained in this study. Cobb angle measurement and the index generated were compared by parametric statistical tests. The SCI method was demonstrated to be reproducible. There was also statically significant positive correlation between Cobb angle and SCI (Pearson’s correlation: r = 0.9229). The Computer-generated index method is valid and reliable in quantifying measurement of spinal curvature of scoliosis as the correlation between Cobb’s angle and SCI in nearly perfect positive for Cobb angle more than 10 degree. It is noted that with widely use of this computer method, this quantitative method proposed is a promising method in improving the reliability of scoliosis assessment and reducing the workload of clinical staff.     

Automatic Cobb Measurement of Scoliosis Based on Fuzzy Hough Transform with Vertebral Shape Prior

To reduce variability of Cobb angle measurement for scoliosis assessment, a computerized method was developed. This method automatically measured the Cobb angle on spinal posteroanterior radiographs after the brightness and the contrast of the image were adjusted, and the top and bottom of the vertebrae were selected. The automated process started with the edge detection of the vertebra by Canny edge detector. After that, the fuzzy Hough transform was used to find line structures in the vertebral edge images. The lines that fitted to the endplates of vertebrae were identified by selecting peaks in Hough space under the vertebral shape constraints. The Cobb angle was then calculated according to the directions of these lines. A total of 76 radiographs were respectively analyzed by an experienced surgeon using the manual measurement method and by two examiners using the proposed method twice. Intraclass correlation coefficients (ICC) showed high agreement between automatic and manual measurements (ICCs > 0.95). The mean absolute differences between automatic and manual measurements were less than 5°. In the interobserver analyses, ICCs were higher than 0.95, and mean absolute differences were less than 5°. In the intraobserver analyses, ICCs were 0.985 and 0.978, respectively, for each examiner, and mean absolute differences were less than 3°. These results demonstrated the validity and reliability of the proposed method.Key words: Cobb angle, scoliosis, fuzzy Hough transform (FHT), shape prior, radiograph     

青少年特发性脊柱侧凸的脊柱后路矫形及其影响因素

背景：后路矫形是治疗青少年特发性脊柱侧凸较为有效的方法,但目前关于青少年特发性脊柱侧凸患者后路矫形后脊柱高度的矫正程度及其影响因素鲜见报道。 目的：分析后路矫形对青少年特发性脊柱侧凸患者的脊柱矫形效果及其影响因素。 方法：回顾性分析青少年特发性脊柱侧凸患者346例的病历资料,其中单弯组203例,双弯组143例。测量患者矫形前后脊柱侧弯Cobb角和脊柱高度,采用逐步筛选回归法分析探讨性别、年龄、体质量、治疗前脊柱高度、治疗后脊柱高度、治疗前Cobb角、Cobb角矫正值、Cobb角矫正率、融合节段数、脊柱单弯或双弯、Lenke分型与矫形后脊柱高度增加值的关系。 结果与结论：单弯组和双弯组患者矫形后的Cobb角均显著小于矫形前(P < 0.05),脊柱高度显著高于矫形前(P < 0.05),随着矫形前Cobb角的增加Cobb角减少值(?Cobb)和脊柱高度增加值(?SH)均显著增加(P < 0.05)。多元线性回归分析结果显示Cobb角矫正值、治疗前Cobb角、治疗后脊柱高度、Lenke分型、脊柱单弯或双弯、年龄对治疗后脊柱高度增加值(?SH)有显著性影响(P < 0.01),其中Cobb角矫正值是最大的影响因素。提示后路矫形对青少年特发性脊柱侧凸有显著的脊柱矫形效果,影响治疗后脊柱高度增加值的影响因素包括Cobb角矫正值、治疗前Cobb角、治疗后脊柱高度、Lenke分型、脊柱单弯或双弯、年龄。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程      

小儿复杂性先天性脊柱侧凸二例分期手术的疗效分析

目的 探讨分期手术治疗小儿复杂性先天性脊柱侧凸的可行性及临床疗效。方法 回顾性分析2006年7月和2013年1月山西医科大学第二医院骨科手术治疗的2例小儿复杂性先天性脊柱侧凸患者的临床资料,其中男、女性各1例,年龄分别为6岁和9岁。均采用分阶段手术治疗,术后在脊柱X线正、侧位片上,通过观察患儿躯干冠状面和矢状面的平衡改善情况、冠状面Cobb角的改善情况、肩部平衡的改善情况等,来评定治疗效果。结果 患儿男一期手术后Cobb角从术前78°改善到术后40°,肩胛骨高度差缩小到6 cm;二期手术后Cobb角改善到16°,肩胛骨高度差缩小到5 cm,术后6年Cobb角改善到10°;三期肩胛骨下移术后双侧肩胛骨高度差缩小到2 cm;术后8年Cobb角改善到10°,双侧肩胛骨高度差缩小到1 cm。患儿女一期手术主胸弯Cobb角从术前53°改善到术后11°、腰弯Cobb角改善到21°,冠状面和矢状面均平衡,术后1年腰弯Cobb角增大到30°、冠状面出现失衡、C₇铅垂线(C₇PL)至骶骨中垂线(CSVL)距离为8 cm;二期术后半年腰弯Cobb角改善到3°、C₇PL至CSVL距离改善为4 cm,术后1年腰弯Cobb角进一步改善到1°、C₇PL至CSVL距离改善到3 cm。2例均无手术并发症发生。结论 分期手术治疗复杂性小儿先天性脊柱侧凸可操作性强、风险小、临床疗效好。