基于形态识别的脊柱个性化建模与侧弯评估系统

作者：陈家瑾; 李玉榕^*; 叶王为; 苏婵娟

来源：仪器仪表学报, 2023, 44(10): 210-218.

DOI：10.19650/j.cnki.cjsi.J2311788

• 脊柱侧弯评估
• 形态识别
• 三维建模
• 校正算法
• 卡尔曼滤波

脊柱侧弯是一种高发于青少年群体中的脊柱疾病，为了解决X片评估脊柱侧弯所带来的辐射危害，本文设计并实现了基于形态识别的脊柱个性化建模和侧弯评估系统。首先，提取与脊柱相关的特征点，根据特征点之间的相对位置关系计算生成附加特征点；其次，设计并应用特征点校正算法和滤波算法以提高特征点的位置精度；最后，在Unity中将椎骨模型配准到由特征点拟合的脊柱线上，得到个性化三维脊柱模型，并计算Cobb角、胸椎后凸角、腰椎前凸角以评估脊柱侧弯。本文对28位受试者进行了实验，对比分析了系统评估结果与X片评估结果：Cobb角与实际Cobb角之间的皮尔逊相关系数为0.82,平均绝对误差为3.4°,均方根误差为4.2°;胸椎后凸角与实际胸椎后凸角之间的皮尔逊相关系数为0.80,平均绝对误差为3.4°,均方根误差为3.8°;腰椎前凸角与实际腰椎前凸角之间的皮尔逊相关系数为0.78,平均绝对误差为3.2°,均方根误差为3.7°。实验结果表明，脊柱侧弯评估系统的精度较高，使用方便，可适用于大范围的青少年脊柱侧弯筛查。

• 单位
  福州市第二医院; 福州大学; 自动化学院