CN117379036A - 一种脊柱侧凸测量系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脊柱侧凸测量系统及设备，所述系统包括冠状位测量工具模块、矢状位测量工具模块和/或生成模块；该系统还包括基于目标医学图像测量得到冠状位初始参数和矢状位初始参数，然后基于初始参数得到预测结果，所述预测结果包括脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态和截骨预测。本发明旨在基于计算机视觉和医学图像分析技术实现高精度的目标测量和实时预测，避免人工测量，以辅助实现精准化个性化诊断和手术导航。
Description
技术领域
本发明涉及计算机视觉和医学图像分析领域，更具体地，涉及一种脊柱侧凸测量系统、设备、计算机可读存储介质及其应用。
背景技术
脊柱侧凸俗称脊柱侧弯，它是一种脊柱的三维畸形，包括冠状位、矢状位和轴位上的序列异常。正常人的脊柱从后面看应该是一条直线，并且躯干两侧对称。如果从正面看有双肩不等高或后面看到有后背左右不平，同时如果正位X线片显示脊柱有大于10度的侧方弯曲，即可诊断为脊柱侧凸。轻度的脊柱侧凸通常没有明显的不适，外观上看不到明显的躯体畸形。较重的脊柱侧凸则会影响婴幼儿及青少年的生长发育，使身体变形，严重者可以影响心肺功能、甚至累及脊髓，造成瘫痪。轻度的脊柱侧凸可以观察，严重者需要手术治疗。脊柱侧凸是危害青少年和儿童的常见疾病，关键是要早发现、早治疗。
脊柱侧凸的手术起源于整形外科，手术目的是阻止弯度的进展，同时减少因外观问题给患儿带来的心理影响。治疗方案的选择取决于多种因素，如引起脊柱侧凸的病因、是否存在椎体畸形、症状、弯度大小和范围、生理年龄/骨骼年龄、进展速度及手术风险等。随着手术水平的提高，严重脊柱畸形患儿逐渐增多，通常需要采取不同程度的截骨术来纠正矢状位和冠状位的畸形与不平衡。其中椎体切除术能最大限度地矫正这些僵硬畸形，但该手术技术要求很高，不准确的测量偏差导致术中失血量、手术时间和神经系统损伤风险都会明显增加。
发明内容
本申请的目的在于，本申请实施例提供一种脊柱侧凸测量系统、计算机分析设备、计算机可读存储介质及其应用，其旨在为有效解决人工测量和评估预测脊柱侧凸等的问题，探索基于计算机视觉和医学图像分析技术实现并提供一种客观、快速、方便、灵敏、高精度的目标参数测量工具和实时预测结果，同时探究其应用于脊柱侧凸的可行性，避免人为测量带来的误差，以更加科学准确地辅助实现无创性、精准化、个性化进展风险预测和实时效果预测，降低手术风险，提升手术质量，是生物医学研究的强大工具。
根据本申请的第一方面，本申请一实施例提供了一种脊柱侧凸测量系统，所述系统包括冠状位测量工具模块和矢状位测量工具模块。
进一步，所述冠状位测量工具模块包括下列测量模块中的一种或几种：Cobb角测量模块、冠状面平衡测量模块。
再进一步，所述Cobb角测量模块用于测量椎体Cobb角数值。
进一步，所述冠状面平衡测量模块用于测量双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角。其中，顶椎偏距即隆椎椎体中心到骶骨中垂线的距离，所述隆椎即第7颈椎，所述骶骨中垂线是指经过S1上缘的中心垂直于水平面方向上的线，通过确定S1上缘的中心垂直于水平面方向上的线得到。
进一步，所述冠状位测量工具模块还包括肋椎角度差测量模块。其中，所述肋椎角度差测量模块用于测量胸椎侧凸患者的顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角，以及计算顶椎凹侧肋椎角减去凸侧肋椎角得到的差作为肋椎角度差。
进一步，所述矢状位测量工具模块包括下列测量模块中的一种或几种：矢状垂直轴测量模块、颌眉角测量模块、颈椎形态测量模块、颈椎前凸测量模块、T1倾斜测量模块、胸后凸测量模块、腰前凸测量模块、骨盆及腰椎参数测量模块、骨盆参数测量模块、T1骨盆角测量模块、脊柱形态测量模块。
再进一步，所述矢状垂直轴测量模块用于测量矢状面轴向距离（SVA）。
再进一步，所述颌眉角测量模块用于测量颌眉角。
再进一步，所述颈椎形态测量模块用于测量T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点和C1棘突。
再进一步，所述颈椎前凸测量模块用于测量颈椎前凸角。
再进一步，所述T1倾斜测量模块用于测量T1倾斜角。
再进一步，所述胸后凸测量模块用于测量胸后凸角。
再进一步，所述腰前凸测量模块用于测量腰椎前凸角。
再进一步，所述骨盆及腰椎参数测量模块用于测量股骨头中心、S1上椎板、L1上椎板。
再进一步，所述骨盆参数测量模块用于测量骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角。
更进一步，所述矢状位测量工具模块中的骨盆参数测量方法包括以下步骤：
第一步，确定S1上终板的两个顶点；
第二步，确定第一股骨头中心、第二股骨头中心；
第三步，根据确定的两个顶点和股骨头中心得到骨盆参数。
其中，所述骨盆参数包括骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角，所述骶骨倾斜角通过计算骶骨上终板与水平线的夹角得到，所述骨盆倾斜角通过基于骶骨上终板中点及双侧股骨头中心连线中点作直线并计算该直线与铅垂线夹角得到，所述骨盆入射角PI从静态解剖结构测量出来，其计算方式包括通过计算骶骨倾斜角SS和骨盆倾斜角PT的和得到，即PI=SS+PT；可选的，所述股骨头中心通过两点确定圆心画圆的方式得到，所述圆心为股骨头中心点，所述画圆通过固定圆心调整圆的直径或半径大小来匹配股骨头中心区域。
再进一步，所述T1骨盆角测量模块用于测量T1骨盆角和脊柱骨盆畸形的几何关系。
再进一步，所述脊柱形态测量模块用于测量以下参数中的任意一种或几种：Cobb角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线、椎体柔韧性。
在一些实施例中，所述Cobb角的计算过程包括以下步骤：
第一步，确定上端椎终板的两个顶点以及下端椎终板的两个顶点，上端椎、下端椎是指侧弯中向脊柱侧弯凹侧倾斜度最大的椎体；
第二步，依次连接所述上端椎终板的两个顶点和下端椎终板两个顶点，分别得到两条直线，基于所述两条直线各做一垂直线，垂直线的交角即Cobb角，当对于较大的侧弯，所述两条直线的直接交角亦等同于Cobb角。
进一步，所述系统还包括生成模块，用于基于冠状位测量工具和矢状位测量工具测量的数据生成脊柱侧凸分型以及脊柱侧凸进展风险预测。
在一些可选的实施方案中，所述脊柱侧凸分型为PUMC分型，基于冠状位Cobb角和双肩高度差、矢状位的Cobb角及椎体柔韧性生成脊柱侧凸分型。
再进一步，所述生成模块还包括基于滑脱参数模块预测滑脱进展的风险提示，所述滑脱进展的风险提示包括：当滑脱角大于10°和/或骶骨倾斜角大于30°时，预测滑脱进展的风险提示，当成人的腰骶角大于45°预测为水平骶椎。
再进一步，所述生成模块还包括基于上胸椎后凸角测量模块、下胸椎后凸角测量模块、胸腰椎后凸角测量模块和颈椎形态测量模块预测得到脊柱形态；
再进一步，所述生成模块还包括基于所述系统测量截骨顶点和截骨角度生成截骨预测。
在一些实施例中，所述系统的构成还包括图像获取单元、测量参数生成单元和/或图像生成预测单元。
进一步，所述图像获取单元，用于获取目标医学图像数据。
再进一步，所述目标医学图像数据的类型包括X线、CT 、US、MRI。其中 ，所述US表示行超声检查时俯卧位骨盆与地面平行，标出横突，测量包括超声探头倾斜度。
进一步，所述测量参数生成单元，用于对获取的目标医学图像数据进行测量，得到冠状位初始参数和矢状位初始参数。
再进一步，在一些可选的方案中，所述冠状位初始参数包括下列参数中的任意一种或几种：Cobb角、双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角、肋椎角度差、顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角。
再进一步，在一些可选的方案中，所述矢状位初始参数包括下列参数中的任意一种或几种：矢状面轴向距离、颌眉角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线、T1倾斜角、胸后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角、颈椎前凸角、T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点、C1棘突、椎体柔韧性、腰骶角、滑脱角、上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角、截骨顶点和截骨角度。
进一步，所述图像生成预测单元，基于测量的参数进行预测，得到预测结果。其中，所述预测结果包括脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态和截骨预测。
更进一步，在一些实施例中，所述系统还包括用于获取目标医学图像，基于目标医学图像测量得到冠状位初始参数和矢状位初始参数；基于初始参数得到预测结果，所述预测结果包括脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态和截骨预测。
进一步，所述目标医学图像数据的类型包括X线、CT 、US、MRI。
进一步，在一些可选的方案中，所述冠状位初始参数包括下列参数中的任意一种或几种：Cobb角、双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角、肋椎角度差、顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角。
再进一步，在一些可选的方案中，所述矢状位初始参数包括下列参数中的任意一种或几种：矢状面轴向距离、颌眉角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线、T1倾斜角、胸后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角、颈椎前凸角、T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点、C1棘突、椎体柔韧性、腰骶角、滑脱角、上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角、截骨顶点和截骨角度。
根据本申请的第二方面，本申请一实施例提供了一种计算机分析设备，所述设备包括存储器和处理器。其中，所述存储器用于存储程序指令；所述处理器用于调用程序指令，程序指令被执行时，用于获取目标医学图像，基于上述系统中冠状位测量工具模块和矢状位测量工具模块的参数测量方法对所述目标医学图像进行测量得到冠状位初始参数和矢状位初始参数，以及基于上述系统中的生成模块或单元对所述参数进行预测得到预测结果，所述预测结果包括脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态和截骨预测。
进一步，所述设备还包括冠状位辅助测量装置、矢状位辅助测量装置；所述冠状位辅助测量装置用于获取冠状位测量参数，所述矢状位辅助测量装置用于获取矢状位测量参数。可选的，所述冠状位测量参数包括下列参数中的任意一种或几种：Cobb角、双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角、肋椎角度差、顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角；可选的，所述矢状位测量参数包括下列参数中的任意一种或几种：矢状面轴向距离、颌眉角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线、T1倾斜角、胸后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角、颈椎前凸角、T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点、C1棘突、椎体柔韧性、腰骶角、滑脱角、上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角、截骨顶点和截骨角度。
根据本申请的第三方面，本申请一实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有进行图像预测分析的计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，基于上述系统中所涉及的计算步骤和预测方法实现参数测量和生成预测。
根据本申请的第四方面，本申请一实施例提供了其相关应用，主要包括：
上述的设备或系统在进行生成脊柱侧凸分型任务中的应用；可选的，所述脊柱侧凸分型包括PUMC分型、Lenke分型，所述PUMC分型基于冠状位Cobb角和双肩高度差、矢状位的Cobb角及椎体柔韧性生成脊柱侧凸分型，所述Lenke分型基于测量的主侧弯的位置和次要侧弯的结构性特征、骶骨正中垂线与腰弯的位置关系、矢状面胸椎（T5-12）后凸的特点来确定脊柱侧凸分型。
上述的设备或系统在基于测量参数进行智能预测与图像分析的应用；可选的，所述预测或分析包括进行脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态和截骨预测，所述截骨预测方法包括基于截骨顶点和截骨角度进行预测。可选的，所述脊柱侧凸进展风险预测包括基于测量参数肋椎角差来评估幼儿脊柱侧凸的椎体旋转程度，也可作为预测婴幼儿侧凸进展可能性的指标。
上述的设备或系统在辅助疾病诊断中的应用。可选的，所述疾病诊断包括通过自动确定最基本的诊断特征，更加科学准确的进行脊柱外科、颈椎病、腰椎间盘突出症、脊椎旋转、脊柱骨折及脊柱侧后凸畸形的辅助筛查和智能预测分析，同时通过定量评估脊椎旋转对于制定治疗方案及评估预后具有重要意义。
上述的设备或系统在辅助手术导航中的应用。可选的，所述手术导航包括在颈椎病、腰椎病、脊柱矫形及脊柱微创治疗手术中的智能导航，基于计算机视觉能够客观、快速、方便、灵敏完成参数的精准测量及计算和实时效果预测，节省了数据处理的人力和时间成本，降低了手术风险，提高手术质量。
本发明提供了一种采用静态和动态相结合的人体姿态识别方法进行测量冠状位和矢状位的参数测量，根据参数之间的从动关系生成预测结果（Cobb角、冠状面平衡参数、肋椎角差、高低肩测量参数），进而确定最基本的显著性诊断特征，以提供精准的参数测量和智能预测，克服了人为测量带来的问题，实现了对脊柱特征参数的智能化预测，改善患者术后恢复情况，特别是对手术的实时、持续、自动、精准计算，具有很强的创新性。
本申请的优点：
1.本申请创新性的公开一种有效的脊柱侧凸测量系统，所述系统包括冠状位测量工具模块、矢状位测量工具模块和/或生成模块，基于需要测量和预测的目标医学图像数据，建立图像获取单元、测量参数生成单元和/或图像生成预测，作为一种辅助分析工具，通过两点确定圆心画圆的方式确定股骨头中心具有灵活可变化性，客观地提高了数据分析的精度和深度；
2.本申请创新性的基于计算机视觉和从动关系进行参数测量与智能预测分析，探索通过静态和动态相结合的人体姿态识别方法测量实现脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态和截骨预测，提供并实现了一种客观、快速、方便、灵敏的脊柱侧凸分型预测结果的智能学习与自动分析，时效明显；
3.本申请创造性的公开了一种通过智能计算确定最基本诊断特征的设备，更加科学准确地实时预测结果，基于计算机视觉能够客观、快速、方便、灵敏完成参数的精准测量及从动计算和实时效果预测，节省了数据处理的人力和时间成本，在辅助疾病诊断和手术导航分析中提供更充分的支持和潜在应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种图像预测分析流程图；
图2是本发明实施例提供的一种脊柱侧凸测量系统模块组成图；
图3是本发明实施例提供的冠状位和矢状位测量工具组成图；
图4是本发明实施例提供的一种脊柱侧凸测量系统单元组成图；
图5是本发明实施例提供的截骨前后的图像预测分析及椎体矫正示意图；
图6是本发明实施例提供的一种Cobb角测量和腰前凸的测量方法示意图；
图7是本发明实施例提供的基于脊柱侧凸测量系统的脊柱形态测量示意图；
图8是本发明实施例提供的基于脊柱侧凸测量系统的肋椎角差测量示意图；
图9是本发明实施例提供的颈椎形态和冠状面平衡的参数测量示意图；
图10是本发明实施例提供的基于脊柱侧凸测量的分析设备示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如S101、S102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种脊柱侧凸测量系统、计算机分析设备、计算机可读存储介质及其应用。其中，在系统中确定或标记点时，可以通过右键点击拖动标线可调整标定点。系统涉及到的相关计算机操作装置可以集成在计算机设备中，该计算机设备可以为终端或者服务器等设备。终端可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、个人计算机等。服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容发布网络(Content Delivery Network，简称CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。终端以及服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接连接，本申请在此不做限制。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种基于脊柱侧凸测量系统进行图像预测分析的流程图。具体地，该系统进行图像预测分析的主要步骤包括：
S101：获取目标医学图像，基于目标医学图像测量得到冠状位初始参数和矢状位初始参数。
在一个实施例中，目标医学图像数据的类型包括X线、CT、US、MRI。
在一些可选的实施例中，冠状位初始参数包括下列参数中的任意一种或几种：Cobb角、双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角、肋椎角度差、顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角，矢状位初始参数包括下列参数中的任意一种或几种：矢状面轴向距离、颌眉角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线、T1倾斜角、胸后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角、颈椎前凸角、T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点、C1棘突、椎体柔韧性、腰骶角、滑脱角、上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角、截骨顶点和截骨角度。
具体的，Cobb角通常是用来评估侧凸程度，其计算过程包括以下步骤：
第一步，确定上端椎终板的两个顶点以及下端椎终板的两个顶点，上端椎、下端椎是指侧弯中向脊柱侧弯凹侧倾斜度最大的椎体；
第二步，依次连接所述上端椎终板的两个顶点和下端椎终板两个顶点，分别得到两条直线，基于所述两条直线各做一垂直线，垂直线的交角即Cobb角，当对于较大的侧弯，所述两条直线的直接交角亦等同于Cobb角。
在一个实施例中，步骤S101还包括将获取的目标医学图像进行预处理后，再测量得到冠状位初始参数和矢状位初始参数。
进一步，预处理方法包括下列方法中的一种或几种：对比度增强、灰度增强、去噪、裁剪、平滑、线性变换、基线修正、均值化处理、归一化处理。
S102：基于初始参数得到预测结果，预测结果包括脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态、脊柱形态和截骨预测。
在脊柱侧凸分型和脊柱侧凸进展风险预测时，
脊柱侧凸进展风险预测主要包括：侧凸位置、侧凸顶点、侧凸Cobb角；在特殊体位：如Bending相位上的角度和位置的变化（考虑骨龄发育情况、三角软骨是否闭合、Risser征、髂后上棘骨骺出现程度）。
在一些可选的实施方案中，脊柱侧凸分型为Lenke分型，Lenke分型基于测量的主侧弯的位置和次要侧弯的结构性特征、骶骨正中垂线与腰弯的位置关系、矢状面胸椎（T5-T12）后凸的特点来确定脊柱侧凸分型。
在一个实施例中，Lenke分型的确定过程包括以下步骤：
首先，根据主侧弯的位置和次要侧弯的结构性特征来确定侧凸类型；
然后，根据骶骨正中垂线与腰弯位置关系，将腰弯修正为 A、B、C3种分型，再根据矢状面胸椎（T5-12）后凸的特点确定3种胸弯修正型。
在一些优选的实施例中，脊柱侧凸分型为PUMC分型，基于冠状位Cobb角和双肩高度差、矢状位的Cobb角及椎体柔韧性生成脊柱侧凸分型。
在一个具体实施例中，进行PUMC分型的确定步骤主要包括：
步骤1：获取正位影像、侧位影像、Bending-L、Bending-R四种类型影像；
步骤2：基于影像确定顶点个数及空间位置，当顶点个数为1时，根据空间位置直接输出相应类型（Ia、Ib、Ic），对于顶点个数为2-3个的通过步骤3判断；
步骤3：基于各顶点位置确定相应的Cobb角、Bending Cobb角，当顶点个数为2时，判断得到两弯相似性关系，得到双胸弯分型和非双胸弯分型；对于双胸弯分型，通过比较上胸弯正位片Cobb角、上胸弯凸侧Bending Cobb角、双肩高度差得到具体双胸弯分型；对于非双胸弯分型，基于胸弯和胸腰弯/腰弯各Cobb角的阈值关系，当胸弯小于阈值时（胸弯＜胸腰弯/腰弯10°或10°以上），基于胸弯凸侧Bending相阈值得到IIc1（胸弯凸侧Bending相≤25°）和IIc2分型（胸弯凸侧Bending相＞25°）；否则（即胸弯≈胸腰弯/腰弯二者Cobb角差小于10°），进一步通过确定椎体柔韧度（包括侧凸柔韧性）、腰弯AVR、胸腰弯后凸角、胸后凸角、颈椎前凸角，基于计算的相关参数判断得到分型结果（例如，当胸弯柔韧性≤胸腰弯/腰弯柔韧性时为IID1，当胸弯柔韧性＞胸腰弯/腰弯柔韧性为IID2，对于三个弯的分型判断同两个弯的判断标准大体一致）。
在一个实施例中，颈椎前凸角基于通过标注的C7下终板、C2下终板，通过计算C7下终板、C2下终板之间的夹角得到。
在一个实施例中，进行骨盆参数测量时，包括以下步骤：
第一步，确定S1上终板的两个顶点；
第二步，确定第一股骨头中心、第二股骨头中心；
第三步，根据确定的两个顶点和股骨头中心得到骨盆参数。
进一步，测量的骨盆参数包括矢状位初始参数中的骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角。其中，骶骨倾斜角可以用来衡量滑椎的程度，一种根据侧位X 线平片分级的方法是测量骶骨倾斜角度。骨盆入射角（PI）即骶1终板中点垂线与股骨头中心连线的夹角，是决定脊柱矢状位平衡和形状的重要因子，并且在低度和高度腰椎滑脱中具有统计学意义，在Pearson 相关性分析中也具有高度相关性。因此，PI可以作为脊柱早期病变发生的重要预测因子。测量的骨盆参数还包括骨盆入射角减腰椎前凸角即PI-LL，骨盆入射角与腰椎前凸之间的失衡会导致腰椎平背畸形甚至于全身失衡，可以用来评估矢状位平衡。
进一步，骨盆参数的计算过程包括，骨盆倾斜角通过基于骶骨上终板中点及双侧股骨头中心连线中点作直线并计算该直线与铅垂线夹角得到，骨盆入射角一般从静态解剖结构测量出来，其计算方式包括通过计算骶骨倾斜角SS和骨盆倾斜角PT的和得到，即骨盆入射角（PI）＝骶坡（SS即骶骨的坡度与水平面的夹角）+骨盆倾斜（PT即骨盆入口平面与地平面的角度），简称PI=SS+PT。
再进一步，股骨头中心通过两点确定圆心画圆的方式得到，圆心为股骨头中心点，画圆通过固定圆心调整圆的直径或半径大小来匹配股骨头中心区域。
在一些实施例中，滑脱进展风险预测是基于测量的腰骶角、滑脱角进行预测滑脱进展的风险提示。具体的，滑脱进展的风险提示包括：当滑脱角大于10°和/或骶骨倾斜角大于30°时预测滑脱有进展的风险提示；当成人的腰骶角大于45°预测为水平骶椎风险预测。
在一些实施例中，脊柱形态基于颈椎形态参数、上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角预测得到。其中，颈椎形态参数包括T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点、C1棘突。
在一个实施例中，截骨预测基于测量的截骨顶点和截骨角度生成预测。
进一步，基于初始参数得到预测结果还包括基于初始参数进行辅助手术，得到实时的手术效果预测及随动的参数值。截骨手术中进行提前预测的截骨效果和实时随之变化的相关参数，如截骨前后的Cobb角度以及截骨顶点和截骨角度，其中截骨效果包括通过截骨将侧弯椎体矫正的截骨效果。
图2是本发明实施例提供的一种脊柱侧凸测量系统模块组成图。具体地，该系统模块包括冠状位测量工具模块、矢状位测量工具模块、生成模块。
在具体实施例中，上述系统也可以只包括冠状位测量工具模块和矢状位测量工具模块。
进一步，生成模块，用于基于冠状位测量工具和矢状位测量工具测量的数据生成脊柱侧凸分型以及脊柱侧凸进展风险预测。
在一些可选的实施方案中，脊柱侧凸分型为PUMC分型，基于冠状位Cobb角和双肩高度差、矢状位的Cobb角及椎体柔韧性生成脊柱侧凸分型。
在一些可选的实施方案中，脊柱侧凸分型为Lenke分型，Lenke分型基于测量的主侧弯的位置和次要侧弯的结构性特征、骶骨正中垂线与腰弯的位置关系、矢状面胸椎（T5-12）后凸的特点来确定脊柱侧凸分型。
进一步，图3为本系统操作界面之一，其中，冠状位测量工具模块包括如图3所示的测量模块中的一种或几种：Cobb角测量模块、冠状面平衡测量模块、肋椎角度差测量模块。
再进一步，Cobb角测量模块用于测量Cobb角数值。
具体的，Cobb角数值的计算过程包括以下步骤：
第一步，确定上端椎终板的两个顶点以及下端椎终板的两个顶点，所述上端椎、下端椎是指侧弯中向脊柱侧弯凹侧倾斜度最大的椎体；
第二步，依次连接所述上端椎终板的两个顶点和下端椎终板两个顶点，分别得到两条直线，基于所述两条直线各做一垂直线，垂直线的交角即Cobb角，当对于较大的侧弯，所述两条直线的直接交角亦等同于Cobb角。
再进一步，冠状面平衡测量模块用于测量双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角。冠状面平衡的测量方法和过程：依次标注S1中点和C7中点 ，系统自动计算C7偏移量，进而得到冠状面平衡参数。其中，顶椎偏距即隆椎椎体中心到骶骨中垂线的距离，隆椎即第7颈椎，骶骨中垂线通过确定S1上缘的中心垂直于水平面方向上的线得到。具体的，顶椎偏距(apical vertebral translation，AVT)是指当C7PL与CSVL重叠时，AVT为脊柱侧凸的顶椎(或椎间盘)的中点到CSVL的水平距离；当C7PL与CSVL不重叠时，胸弯的AVT是顶椎(或椎间盘)的中点到C7PL的水平距离，胸腰弯和腰弯的AVT是顶椎(或椎间盘)的中点到CSVL的水平距离。
再进一步，肋椎角度差测量模块用于测量胸椎侧凸患者的顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角，通过计算顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角的差得到。具体的，肋椎角差的测量方法和过程：依次标注顶椎椎体下终板，标注凸侧肋骨小头到肋骨颈，标注凹侧肋骨小头到肋骨颈凸侧肋椎角、凹侧肋椎角，计算凸侧肋椎角、凹侧肋椎角二者差值即为肋椎角差。
躯干旋转角 ( angle of trunk rotation, ATR)在 Adams前屈试验下(受试者自然站立，缓慢向前弯腰，双手合十）检查者在背部观察后背不等高情况，俗称剃刀背。具体的，使用Scoliometer凹槽置于棘突正上方测量躯干旋转角。
进一步，矢状位测量工具模块包括如图3所示的测量模块中的一种或几种：矢状垂直轴测量模块、颌眉角测量模块、颈椎形态测量模块、颈椎前凸测量模块、颈椎矢状垂直轴测量模块、T1倾斜模块、胸后凸测量模块、腰前凸测量模块、骨盆及腰椎参数测量模块、骨盆参数测量模块、T1骨盆角测量模块、滑脱参数模块、脊柱形态测量模块。
再进一步，矢状垂直轴测量模块用于测量矢状面轴向距离。矢状面轴向距离（SVA）可以评估全脊柱整体矢状位平衡，颈椎矢状位平衡可以通过CSVA来评估。C2-7的SVA是通过C2椎体中心的铅垂线到C7椎体上终板后端之间的距离。头部重心（CGH）-C7SVA（CGH-C7SVA）是过外耳道前缘的铅垂线到C7椎体后上角的垂线间距离。
再进一步，颌眉角测量模块用于测量颌眉角。
再进一步，颈椎形态测量模块用于测量颈椎形态相关的测量参数。具体的，颈椎形态的测量方法和过程：依次标注T1椎体前上角，标注T1椎体后上角，标注C2椎体前下角，标注C2椎体后下角，标注C1前弓顶点，标注C1棘突，标记后系统自动计算得到颈椎形态参数值。
再进一步，颈椎前凸测量模块用于测量颈椎前凸角。具体的，颈椎前凸角的测量方法和过程：第一步标记C7下终板顶点，第二步标记C2下终板顶点，第三步系统自动极端颈椎前凸角度。
再进一步，T1倾斜测量模块用于测量T1倾斜角。具体的，T1倾斜角的测量方法和过程：第一步标注T1上终板两个顶点，依次连接两个顶点得到一直线，第二步该直线与水平线的夹角得到T1倾斜角。
再进一步，胸后凸测量模块用于测量胸后凸角。具体的，胸后凸角的测量方法和过程：第一步标记T12下终板两顶点，第二步标记T4上终板两顶点，系统自动计算胸后凸角。
再进一步，腰前凸测量模块用于测量腰椎前凸角。具体的，腰椎前凸角的测量方法和过程：依次标记S1上终板的两个顶点，标记L1上终板的两个顶点，系统自动连线计算腰椎前凸数值。
再进一步，骨盆及腰椎参数测量模块用于测量股骨头中心、S1上椎板、L1上椎板。具体的，骨盆及腰椎参数的测量方法和过程：标注第一个股骨头中心，标注第二个股骨头中心，标注S1上终板顶点，标注L1上终板顶点，系统自动计算骨盆及腰椎参数。
再进一步，骨盆参数测量模块用于测量骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角等。骨盆参数测量方法包括以下步骤：
第一步，确定S1上终板的两个顶点；
第二步，确定第一股骨头中心、第二股骨头中心；
第三步，根据确定的两个顶点和股骨头中心得到骨盆参数。
其中，骶骨倾斜角通过计算骶骨上终板与水平线的夹角得到，骨盆倾斜角通过基于骶骨上终板中点及双侧股骨头中心连线中点作直线并计算该直线与铅垂线夹角得到，骨盆入射角的计算方式包括通过计算骶骨倾斜角SS和骨盆倾斜角PT的和得到，股骨头中心通过两点确定圆心画圆的方式得到，即以圆心为股骨头中心点，通过固定圆心画圆方式调整圆的直径或半径大小来匹配股骨头中心区域。
再进一步，T1骨盆角测量模块用于测量T1骨盆角和脊柱骨盆畸形的几何关系。具体的，T1骨盆角的测量方法和过程：第一步需要先测量骨盆参数，第二步标记T1中心，系统自动计算T1骨盆。
再进一步，脊柱形态测量模块用于测量以下参数中的任意一种或几种：Cobb角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线、椎体柔韧性。具体的，脊柱形态的测量方法和过程：依次标注第一个股骨头，标注第二个股骨头，标注S1上终板，标注L1上终板，点击【完成标注L1】，标注T1上终板，点击【完成标注T1】，标注C2下终板，点击【完成标注C2】，根据上述标注，即可计算脊柱矢状位参数。
再进一步，滑脱参数模块用于测量腰骶角、滑脱角和骶骨倾斜角。具体的，滑脱参数的测量方法和过程：依次标注上位椎体下终板两点（后点到前点），标注下位椎体上终板两点，系统自动计算滑脱角度、滑脱距离及等级。
再进一步，矢状位测量工具模块还包括上胸椎后凸角测量模块、下胸椎后凸角测量模块、胸腰椎后凸角测量模块。其中，上胸椎后凸角测量模块用于测量上胸椎后凸角；下胸椎后凸角测量模块用于测量下胸椎后凸角；胸腰椎后凸角测量模块用于测量胸腰椎后凸角。
进一步，生成模块用于基于冠状位测量工具和矢状位测量工具测量的参数数据生成脊柱侧凸分型以及脊柱侧凸进展风险预测。
在一些可选的实施方案中，脊柱侧凸分型为PUMC分型，基于冠状位Cobb角和双肩高度差、矢状位的Cobb角及椎体柔韧性生成脊柱侧凸分型。
在一些具体的实施方案中，脊柱侧凸分型还包括Lenke分型，Lenke分型基于测量的主侧弯的位置和次要侧弯的结构性特征、骶骨正中垂线与腰弯的位置关系、矢状面胸椎（T5-T12）后凸的特点来确定脊柱侧凸分型。
再进一步，生成模块还包括基于滑脱参数模块预测滑脱进展的风险提示，滑脱进展的风险提示包括：当滑脱角大于10°和/或骶骨倾斜角大于30°时，预测滑脱进展的风险提示，当成人的腰骶角大于45°预测为水平骶椎。
再进一步，生成模块还包括基于上胸椎后凸角测量模块、下胸椎后凸角测量模块、胸腰椎后凸角测量模块和颈椎形态测量模块预测得到脊柱形态。具体的，基于模块计算得到的上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角、T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点和C1棘突预测得到相应的脊柱形态（椎体柔韧性、颈椎前凸角、腰椎前凸角、铅垂线）。
再进一步，生成模块还包括基于测量的截骨顶点和截骨角度生成截骨预测。
图4是本发明实施例提供的一种基于参数计算的图像预测系统单元组成，该图像预测系统包括图像获取单元、测量参数生成单元、图像生成预测单元。具体的，如图4所示的各单元模块的构成和功能如下：
S401：图像获取单元，用于获取目标医学图像数据。
进一步，目标医学图像数据的类型包括X线、CT 、US、MRI。
再进一步，图像获取单元还包括将获取的目标医学图像进行预处理后，再测量得到冠状位初始参数和矢状位初始参数。
进一步，预处理方法包括下列方法中的一种或几种：对比度增强、灰度增强、去噪、裁剪、平滑、线性变换、基线修正、均值化处理、归一化处理。
S402：测量参数生成单元，用于对获取的目标医学图像数据进行测量，得到冠状位初始参数和矢状位初始参数。
进一步，在一些可选的方案中，冠状位初始参数包括下列参数中的任意一种或几种：Cobb角、双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角、肋椎角度差、顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角。
进一步，在一些可选的方案中，矢状位初始参数包括下列参数中的任意一种或几种：矢状面轴向距离、颌眉角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线、T1倾斜角、胸后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角、颈椎前凸角、T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点、C1棘突、椎体柔韧性、腰骶角、滑脱角、上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角、截骨顶点和截骨角度。
S403：图像生成预测单元，基于测量的参数进行预测，得到预测结果。其中，预测结果包括脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态和截骨预测。
在一个具体实施例中，如图5所示的是本发明实施例提供的截骨前后的图像预测分析及椎体矫正示意图。具体的，图5中的A表示的是截骨前Cobb角96.6°，图5中的B表示的是模拟截骨后的Cobb角度为15.8°，通过确定截骨上下边界得到截骨角度，进而确定闭合中心线，将侧弯椎体矫正，其它测量功能原理如此。
进一步，具体的，Cobb角的计算过程包括以下步骤：
第一步，确定上端椎终板的两个顶点以及下端椎终板的两个顶点，上、下端椎是指侧弯中向脊柱侧弯凹侧倾斜度最大的椎体；
第二步，依次连接上端椎终板的两个顶点和下端椎终板两个顶点，分别得到两条直线，基于两条直线各做一垂直线，垂直线的交角即Cobb角，当对于较大的侧弯，两条直线的直接交角亦等同于Cobb角。
图6是本发明实施例提供的一种Cobb角参数测量和腰椎前凸角参数测量示意图。图6中的A表示的是上述系统测量得到的Cobb1角度大小为45.8°，临床表现需要手术矫正，图6中的B表示的是基于腰前凸测量模块测量得到的腰椎前凸角L Lordo1的角度大小为56.6°，依次标记S1和L1两个上终板的两个顶点，上述系统自动连线得到两条线，通过计算得到这两条线的夹角，即腰椎前凸角。
图7是本发明实施例提供的基于测量工具参数计算的脊柱形态测量示意图；其中，PT为骨盆倾斜角，PI为骨盆入射角，SS为骶骨倾斜角，PI=PI+SS、L1-L4为腰椎前凸角、PI-LL为骨盆入射角减去腰椎前凸角。具体的，如图7所示，骨盆及腰椎参数包括：PT的测量值为21°，PI的测量值为54.7°，SS的测量值为33.7°，L1-L4的测量值为-40.5°，PI-LL的值为4°。
在一些具体实施例中，肋椎角差的测量过程如图8所示，图8中的圆圈圈的点为手动添加的点，其余的线为计算机自动生成的线，肋椎角差主要通过测量角1和角2以及计算这两个角度的差得到。如图8所示的 53.6°为测量的角1的大小，13.1°为测量的角2的大小，40.5°为肋椎角差RVAD1，即RVAD1为角1与角2的差。在另一个实施例中，测量的肋椎角差的角度大小为41°，角1为54.1°，角2为13.1°，即肋椎角差41°为角1与角2的差。
在一个具体实施例中，基于系统测量得到的滑脱参数Spondy 2 的数值为滑脱距离200.08mm，滑移角167.3° ，滑移等级IV(93.7%)。
在一个实施例中，T1骨盆角（T1 Pelvic Angle，TPA）是一项用于评估整体矢状位平衡的测量参数，已证明与成人脊柱畸形患者的HRQOL相关，它可以测量脊柱骨盆畸形的几何关系，不受骨盆和下肢代偿的影响，并且与SVA和PT不同，TPA可以在各种体位拍片下进行测量，包括俯卧在手术台上，但是要准确地术中测量TPA，需要同时看到T1椎体和 S1终板，这在术中C臂机透视下很难完成；同时，由于肩关节的遮挡，T1椎体更是难以在侧位片上清楚判断。基于此，本系统在用此工具前必须先创建【骨盆参数】这一测量模块，测量得到PT的值为19.3 °，PI的值为49.8 °，SS的值为30.5°，T1骨盆角中的T1 SPI的值为-9.71 °，TPA（TI骨盆角）测量值T1 SPI与PT的和，即TPA的值为9.59°。
在一个实施例中，胸后凸角（在矢状位测量）和cobb角测量方法一样，系统测量到的T Kypho 1的角度大小为-52.7°。
图9是本发明实施例提供的颈椎形态和冠状面平衡的参数测量示意图。颈椎形态参数的测量如图9A所示的主要通过标注C2椎体中心A，C7终板点B等系列操作完成。具体的，颈椎形态参数的主要测量步骤包括：第一步标记C7下终板顶点，第二步标记C2下终板顶点，第三步系统自动计算颈椎形态参数：第一个值：颈椎前凸角（即C2-C7，和COBB角测量一样）；第二个值： T1 Slope，基于T1椎体上缘的两个点和C7终板点的两个点生成角的值即T1Slope；第三个值：第一个值+第二个值；第四个值：计算cSVA距离，即C2C7间的有效距离。具体的标注过程还包过依次标注T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点、C1棘突，标注后系统自动生成得到如图9B所示的测量得到的C2-C7的值为6.9°、T1 Shope的值为7.1°、T1-CL的值为14.0°，cSVA(C2C7)的值为8.3mm。图9C所示的冠状面平衡通过测量BD之间距离，即SVA2的值172.8mm；具体的操作步骤是标注S1中点A、标注C7中点C, 系统自动计算得到C7偏移量，其中，BD为AC的垂线段。
将上述系统用于进行脊柱形态参数计算、脊柱形态、生成脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、截骨预测和辅助手术导航任务中是可行的。通过计算机辅助计算确定最基本的特征，基于计算机视觉能够客观、快速、方便、灵敏完成参数的精准测量及计算和实时效果预测，更加科学准确的辅助脊柱外科、颈椎病、腰椎间盘突出、脊椎旋转、脊柱骨折及脊柱侧后凸畸形的筛查和智能预测分析，同时对于制定治疗方案及评估预后具有重要意义。
图10是本发明实施例提供的一种计算机分析设备，用于进行图像预测分析，该设备包括：存储器和处理器；该设备还可以包括：输入装置和输出装置。
进一步，存储器、处理器、输入装置和输出装置可以通过总线或者其他方式连接，图10所示的以总线连接方式为例；其中，存储器用于存储程序指令；处理器用于调用程序指令，当程序指令被执行时，基于上述系统所涉及的计算步骤和预测方法执行或实现参数测量和生成预测。
在一个实施例中，该设备用于获取目标医学图像，基于上述系统中冠状位测量工具模块和矢状位测量工具模块的参数测量方法对所述目标医学图像进行测量得到冠状位初始参数和矢状位初始参数，以及基于上述系统中的生成模块或单元对所述参数进行预测得到预测结果，所述预测结果包括脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态和截骨预测。
进一步，目标医学图像数据的类型包括X线、CT 、US、MRI。
再进一步，图像获取单元还包括将获取的目标医学图像进行预处理后，再测量得到冠状位初始参数和矢状位初始参数。具体的，预处理方法包括下列方法中的一种或几种：对比度增强、灰度增强、去噪、裁剪、平滑、线性变换、基线修正、均值化处理、归一化处理。
进一步，在预测脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测时，脊柱的主要角度测量包括：颈椎测量角度、脊柱测量角度、Cobb角、腰骶角、腰椎滑脱角、骶骨倾斜角、T1倾斜角、胸后凸角、腰椎前凸角、骨盆入射角等。
在一个实施方案中，基于上述系统中冠状位测量工具模块的参数测量方法测量得到的Cobb角、双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角、肋椎角度差、顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角，以及基于上述系统中矢状位测量工具模块的参数测量方法测量得到的矢状面轴向距离、颌眉角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线进行脊柱侧凸分型和脊柱侧凸进展风险预测。
在一些可选的实施方案中，脊柱侧凸分型为Lenke分型，Lenke分型基于测量的主侧弯的位置和次要侧弯的结构性特征、骶骨正中垂线与腰弯的位置关系、矢状面胸椎（T5-T12）后凸的特点来确定脊柱侧凸分型。
在一些优选的实施例中，脊柱侧凸分型为PUMC分型，基于冠状位Cobb角和双肩高度差、矢状位的Cobb角及椎体柔韧性生成脊柱侧凸分型。
进一步，滑脱进展风险预测是基于上述系统中冠状位测量工具模块和矢状位测量工具模块的参数测量方法测量的腰骶角、滑脱角进行预测。具体的，滑脱进展的风险提示包括：当滑脱角大于10°和/或骶骨倾斜角大于30°时预测滑脱有进展的风险提示；当成人的腰骶角大于45°预测为水平骶椎风险预测。
在一些实施例中，脊柱形态基于上述系统中矢状位测量工具模块的参数测量方法测量得到的椎体柔韧性、颈椎前凸角、腰椎前凸角、上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角、T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点和C1棘突预测得到相应的脊柱形态。
在一个实施例中，截骨预测基于测量的截骨顶点和截骨角度生成预测。
在一些具体实施例中，该计算机分析设备还包括冠状位辅助测量装置、矢状位辅助测量装置。其中，冠状位辅助测量装置用于获取冠状位测量参数，所述矢状位辅助测量装置用于获取矢状位测量参数。
进一步，冠状位测量参数包括下列参数中的任意一种或几种：Cobb角、双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角、肋椎角度差、顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角。
进一步，矢状位测量参数包括下列参数中的任意一种或几种：矢状面轴向距离、颌眉角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线、T1倾斜角、胸后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角、颈椎前凸角、T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点、C1棘突、椎体柔韧性、腰骶角、滑脱角、上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角、截骨顶点和截骨角度。
本发明提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有进行图像预测分析的计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，基于上述系统所涉及的计算步骤和预测方法实现参数测量和生成预测。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和模块的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和可读存储介质，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的；又例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；再例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它形式。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。具体的，可以根据实际需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成模块既可以采用硬件形式实现，也可以采用软件功能模块形式实现。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、磁盘或光盘等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分步骤是可以通过程序来完成相关硬件的指令，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的一种计算机分析设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种脊柱侧凸测量系统，其特征在于，所述系统包括冠状位测量工具模块和矢状位测量工具模块；
所述冠状位测量工具模块包括下列测量模块中的一种或几种：Cobb角测量模块、冠状面平衡测量模块；所述Cobb角测量模块用于测量椎体Cobb角数值；
所述冠状面平衡测量模块用于测量双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角；
所述矢状位测量工具模块包括下列测量模块中的一种或几种：矢状垂直轴测量模块、颌眉角测量模块、颈椎前凸测量模块、胸后凸测量模块、腰前凸测量模块、骨盆及腰椎参数测量模块；
所述矢状垂直轴测量模块用于测量矢状面轴向距离；所述颌眉角测量模块用于测量颌眉角；所述颈椎前凸测量模块用于测量颈椎前凸角；所述胸后凸测量模块用于测量胸后凸角；所述腰前凸测量模块用于测量腰椎前凸角；所述骨盆及腰椎参数测量模块用于测量股骨头中心、S1上椎板、L1上椎板。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述矢状位测量工具模块中的骨盆参数测量方法包括以下步骤：
第一步，确定S1上终板的两个顶点；
第二步，确定第一股骨头中心、第二股骨头中心；
第三步，根据确定的两个顶点和股骨头中心得到骨盆参数；
所述骨盆参数包括骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角，所述骶骨倾斜角通过计算骶骨上终板与水平线的夹角得到，所述骨盆倾斜角通过基于骶骨上终板中点及双侧股骨头中心连线中点作直线并计算该直线与铅垂线夹角得到，所述骨盆入射角PI从静态解剖结构测量出来，其计算方式包括通过计算骶骨倾斜角SS和骨盆倾斜角PT的和得到，即PI=SS+PT；
所述股骨头中心通过两点确定圆心画圆的方式得到，所述圆心为股骨头中心点，所述画圆通过固定圆心调整圆的直径或半径大小来匹配股骨头中心区域。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述Cobb角的计算过程包括以下步骤：
第一步，确定上端椎终板的两个顶点以及下端椎终板的两个顶点，上端椎、下端椎是指侧弯中向脊柱侧弯凹侧倾斜度最大的椎体；
第二步，依次连接所述上端椎终板的两个顶点和下端椎终板两个顶点，分别得到两条直线，基于所述两条直线各做一垂直线，垂直线的交角即Cobb角，当对于较大的侧弯，所述两条直线的直接交角亦等同于Cobb角。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冠状位测量工具模块还包括肋椎角度差测量模块；
所述肋椎角度差测量模块用于测量胸椎侧凸患者的顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角，以及计算顶椎凹侧肋椎角减去凸侧肋椎角得到的差作为肋椎角度差。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述矢状位测量工具模块还包括下列测量模块中的一种或几种：颈椎矢状垂直轴测量模块、滑脱参数模块、上胸椎后凸角测量模块、下胸椎后凸角测量模块、胸腰椎后凸角测量模块；
所述颈椎矢状垂直轴测量模块用于测量颈椎处矢状面轴向距离；
所述滑脱参数模块用于测量腰骶角、滑脱角和骶骨倾斜角；
所述上胸椎后凸角测量模块用于测量上胸椎后凸角；
所述下胸椎后凸角测量模块用于测量下胸椎后凸角；
所述胸腰椎后凸角测量模块用于测量胸腰椎后凸角。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括生成模块，用于基于冠状位测量工具和矢状位测量工具测量的数据生成脊柱侧凸分型以及脊柱侧凸进展风险预测；所述脊柱侧凸分型为PUMC分型，基于冠状位Cobb角和双肩高度差、矢状位的Cobb角及椎体柔韧性生成脊柱侧凸分型；
所述生成模块还包括基于滑脱参数模块预测滑脱进展的风险提示，所述滑脱进展的风险提示包括：当滑脱角大于10°和/或骶骨倾斜角大于30°时，预测滑脱进展的风险提示，当成人的腰骶角大于45°预测为水平骶椎；
所述生成模块还包括基于上胸椎后凸角测量模块、下胸椎后凸角测量模块、胸腰椎后凸角测量模块和颈椎形态测量模块预测得到颈椎形态；
所述生成模块还包括基于所述系统测量截骨顶点和截骨角度生成截骨预测。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的构成还包括图像获取单元、测量参数生成单元和/或图像生成预测单元。
8.一种计算机分析设备，其特征在于，所述设备包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储程序指令；所述处理器用于调用程序指令，程序指令被执行时，用于获取目标医学图像，基于权利要求1-5任一项所述系统中冠状位测量工具模块和矢状位测量工具模块对所述目标医学图像进行测量得到冠状位初始参数和矢状位初始参数，以及基于权利要求6-7任一项所述系统中的模块或单元对所述参数进行预测得到预测结果，所述预测结果包括脊柱侧凸分型、脊柱侧凸进展风险预测、滑脱进展风险预测、脊柱形态和截骨预测。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括冠状位辅助测量装置、矢状位辅助测量装置，所述冠状位辅助测量装置用于获取冠状位测量参数，所述矢状位辅助测量装置用于获取矢状位测量参数；
所述冠状位测量参数包括下列参数中的任一种或几种：Cobb角、双肩高度差、躯干侧方移位、顶椎偏距、躯干旋转角、肋椎角度差、顶椎凹侧肋椎角和凸侧肋椎角；
所述矢状位测量参数包括下列参数中的任一种或几种：矢状面轴向距离、颌眉角、脊柱矢状轴、C7铅垂线、耻骨铅垂线、T1倾斜角、胸后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角、骨盆入射角、颈椎前凸角、T1椎体前上角、T1椎体后上角、C2椎体前下角、C2椎体后下角、C1前弓顶点、C1棘突、锥体柔韧性、腰骶角、滑脱角、上胸椎后凸角、下胸椎后凸角、胸腰椎后凸角、截骨顶点和截骨角度。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有进行图像预测分析的计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，基于权利要求1-7任一项所述系统中所涉及的计算步骤和预测方法实现参数测量和生成预测。
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