專利名稱：測量患者脊骨特征的方法和裝置的制作方法
測量患者脊骨特征的方法和裝置相關(guān)申請本申請要求于2009年12月24日提交的臨時申請?zhí)栃蛄刑?1/290，115的優(yōu)先權(quán)，并且該申請通過引用結(jié)合在此。發(fā)明背景 A.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于提供人脊椎的準(zhǔn)確展示的方法，并且更具體地講，涉及該脊椎基于其圖像的單個椎骨的相對和絕對的位置。本發(fā)明進(jìn)一步涉及ー種獲得所述展示的裝置。B.現(xiàn)有技術(shù)的說明不同類型的疾病可以追溯到在患者的脊椎中的變形。為了獲得對于此類疾病的預(yù)后，多年來的標(biāo)準(zhǔn)做法一直是獲得患者們的脊椎圖像并且對這些圖像進(jìn)行目視檢查并回顧患者的病歷。典型情況下，脊椎的變形可以是ー種先天條件的結(jié)果，或可以產(chǎn)生于在車禍、跌倒、身體沖突、等等的過程中遭受的嚴(yán)重創(chuàng)傷。不幸的是，至今極少有來自此類圖像的可供使用的定量信息(通常是使患者在立位或坐位從幾個不同角度的X線中獲得)，并且因此一位醫(yī)生不得不依靠敘述性證據(jù)以及他多年的經(jīng)驗(yàn)來作出ー種合理地準(zhǔn)確的預(yù)后。最近，美國醫(yī)學(xué)會(AMA)于2008年采取了行動并頒布了他們的新的《永久傷害評估指引》，第6版。這些準(zhǔn)則要求醫(yī)學(xué)界對其用于患者/客戶護(hù)理的具體標(biāo)準(zhǔn)的程序進(jìn)行調(diào)整。對于多數(shù)醫(yī)學(xué)和法律慣例而言，這些改變是困難的，因?yàn)闆]有可供使用的技術(shù)去適應(yīng)此類改變。本申請至少就這些問題涉及與脊椎相關(guān)事宜的評估和預(yù)后而言著手解決這些問題。更確切地講，AMA的《永久傷害評估指引》(第6版)包括了 “運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變”的量化。“運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變”被包括傷害評級的計算之內(nèi)并且它是按以下方式進(jìn)行的“在頸椎中通過平移測量的‘運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變’的診斷要求ー個椎骨在另ー個上對應(yīng)地在曲位或伸位X光片上大于20%的向前或大于20%的向后的相對平移；或在曲位X光片上與每個相鄰水平相比大出超過11度的角運(yùn)動?！?AMA指引第6版第578頁。“在胸椎中通過平移測量的‘運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變’的診斷要求ー個椎骨在另ー個上對應(yīng)地在曲位或伸位X光片上至少2. 5毫米向前或2. 5毫米向后的平移，或成功的或不成功的外科關(guān)節(jié)融合術(shù)的嘗試，包括動態(tài)固定?！盇MA指引第6版第578頁?！霸谘?L1-L5)中通過平移測量的‘運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變’的診斷要求對應(yīng)地在曲位或伸位X光片上ー個椎骨在另ー個上的大于8%向前或大于9%向后的相對平移?！盇MA指引第579頁?！霸谘静考棺抵?L5-S1)，它要求對應(yīng)地在曲位或伸位X光片上在L5在S I上的L5-S1的大于6%向前或大于9%向后的相對平移。在腰骶部脊椎中通過角運(yùn)動測量的‘運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變’的診斷要求在Ll-2，L2-3，和L3-4處大于15度；在L4-L5處大于20度，或在L5-S1處大于25度(與相鄰水平角運(yùn)動相比)?！?AMA指引第6版第579頁。
因?yàn)樗绱撕臅r且不準(zhǔn)確，并且操作者之間也不準(zhǔn)確(如果它是用尺子和鉛筆來完成的)，這些測量常受到嚴(yán)重錯誤的影響。已建議了不同解決辦法來使用自動化手段進(jìn)行這種計算，然而，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)所有這些建議均受制于以下一個或多個缺憾在用不同模型進(jìn)行大量研究之后，發(fā)現(xiàn)了許多固有的缺陷，確切地講a)缺乏準(zhǔn)確性，例如，這是由于圖像的放大和角度性光學(xué)變形；b)不適當(dāng)?shù)年P(guān)節(jié)量化c)未利用AMA第6版提出的新標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行更新d)在ー些裝置中包括的許多不必要特性使得這些裝置難以使用和不便于使用； e)不適當(dāng)?shù)慕橇炕?，這是由于圖像的放大和光學(xué)角變形以及不適當(dāng)?shù)膸缀吸c(diǎn)的指定;f)無效的宣稱對傷害評級的計算g)非法出售的裝置未經(jīng)FDA的銷售批準(zhǔn)(DX分析器專業(yè)版)但目前在出售，它們具有許多固有的軟件缺陷。 在此披露的裝置和方法克服了所有這些問題。發(fā)明概述本發(fā)明涉及ー種分析和診斷患者脊椎的方法及裝置。將該患者安置于ー個X線源之前，并使用下面的方法對脊椎進(jìn)行X線照射。優(yōu)選地，這種X線是數(shù)字化的(如有必要)并通過電子手段發(fā)送到一個遠(yuǎn)程位置來進(jìn)行分析。簡言之，本發(fā)明利用ー種過程，其中假定各節(jié)的椎骨具有ー種已知的形狀，例如，矩形、三角形、等等。該過程工作原理如下I.將ー個參照物體附接到該患者的背部上，靠近背部相關(guān)脊椎節(jié)的具體位置。這個參照物體包括ー塊具有已知寬度、長度及厚度的板，將其盡可能垂直于X線的軸線和ー個電子羅盤的水平軸線來放置，這個電子羅盤就對應(yīng)的角度而言提供了有關(guān)該板在三個不同方向上定向的信息，這使得放射學(xué)家能夠a)盡可能恰當(dāng)?shù)匕仓迷摶颊撸琤)在X線與患者的位置之間與理想角度有任何偏離的情況下，通過羅盤將變形的這些角度在照射相應(yīng)X線圖像的同時一起確定并記錄下來。2.放射學(xué)家將患者定位為使得患者的脊椎對于X線光束基本上呈90度。3.這個X線光束是指向相關(guān)脊椎節(jié)和參照物體。按照醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的要求，由患者將其頭部保持在兩個不同位置(曲位和伸位)中來獲得兩套X線圖像。然后對所產(chǎn)生的圖像進(jìn)行掃描并作為ー個圖像集與顯示三個偏斜角的羅盤的相應(yīng)讀數(shù)一起被電子發(fā)送到ー個遠(yuǎn)程位置，而這些偏斜角是在記錄這些X線圖像時該板(并且因此該脊椎)與理想方向的偏離。這個圖像集還包括確切的患者信息。3.在這個遠(yuǎn)程位置，一個微處理器獲取這三個偏斜角，并對參照物體的板的X線圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行操作來補(bǔ)償這些偏離。將根據(jù)該板的3D轉(zhuǎn)換系數(shù)對該圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該板的大小是事前已知的，并且因此將它用于提供比例信息，這樣使得在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，不僅實(shí)際方向，并且每個椎骨的大小都是已知的。4.將修正的脊椎圖像展現(xiàn)給一位技術(shù)人員。然后這位技術(shù)人員為每個椎骨體選擇n個點(diǎn)，它們對應(yīng)于該相應(yīng)椎骨ー個理想化形狀的n個頂點(diǎn)，其中這個理想化形狀有n+1個頂點(diǎn)。然后微處理器選擇該形狀的第n+1個頂點(diǎn)的位置。對于AOMSI (運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變)的計算精確度而言，遵循這些點(diǎn)的順序是很重要的。如果未遵循點(diǎn)的順序，將無法畫出令人滿意的四邊形，由此使操作者防止了造成的錯誤。這些理想化形狀取決于接受分析的特定椎骨。對于多數(shù)椎骨，它是ー個矩形。然而，枕骨部只有ー個單ー維度，并且只有它的旋轉(zhuǎn)角度是有用的。一旦知道了一部分內(nèi)每個椎骨的絕對和相對位置以及大小，將使用一套預(yù)定的規(guī)則來分析該脊椎(或至少該脊椎的對應(yīng)部分)并生成一個對應(yīng)的診斷。
附圖簡要說明圖I示出頸椎一部分的一個在某種意義上理想化的側(cè)視圖；圖2和3示出圖解性的、與圖I中的情況相似但更真實(shí)的視圖，但幾個椎骨具有刺突和其他不規(guī)則部位；圖4示出ー種現(xiàn)有技術(shù)，用于手工選擇近似于ー個椎骨形狀的幾何形狀的這些拐角；圖5示出一個真實(shí)椎骨輪廓的等角視圖；圖6示出定位器和用于收集X線圖像裝置的框圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明用于獲取ー個人脊椎X線圖像的裝置的平面圖；圖8示出根據(jù)本發(fā)明用于分析這些X線圖像的裝置的框圖；圖9示出用于圖6、7和8中裝置的流程圖?，F(xiàn)有技術(shù)的詳細(xì)說明脊椎包括一系列沿著哺乳動物骨骼長度布置并排列的椎骨和連接組織。在人類中，脊索具有幾個彎曲，并沿著這些彎曲被分割為四個區(qū)域，頸部、胸部、腰部以及腰骶部。不同區(qū)域的椎骨(并且有時，甚至在同一區(qū)域之內(nèi))有不同的形狀和大小。無論是由于沿脊椎軸垂直地或側(cè)向地對脊椎的突然撞擊、先天性缺陷、或某些疾病所造成的損害可導(dǎo)致椎骨變形或甚至使其多個部分被折斷，從而對患者造成不適或疼痛、并損害其彎曲和移動身體的能力。此外，在相鄰椎骨之間的側(cè)向平移性(而非轉(zhuǎn)動性)創(chuàng)傷性力量可能導(dǎo)致相鄰椎骨的內(nèi)部椎管被偏移到使得從中經(jīng)過的脊髓會受到損傷、或甚至被切斷的程度，從而對患者造成嚴(yán)重健康問題，如喪失移動或感覺身體的ー個/多個部位的能力。本發(fā)明提供了ー種手段來利用普通X線圖像確定和測量不同的椎骨相對于彼此的相對位置。該信息隨后可供用于評估患者情況的ー種手段。更確切地講，椎骨的形狀和位置是從X線圖像中確定的。一旦在一個圖像上確定了每個椎骨，并在裝置中進(jìn)行處理，作為裝置一部分的自動化軟件即被用于分析該脊椎或至少其ー個區(qū)域，并使用該分析來生成對該患者的ー個診斷。至今困擾這種分析的ー個問題是對于患者的大小每個椎骨都是獨(dú)特的，并且因?yàn)閄線光束源、患者及X線圖像記錄器(膠片)的相對位置，所拍攝的圖像會出現(xiàn)放大和定向變形，并且其結(jié)果是，其準(zhǔn)確形狀、大小以及與另ー個椎骨的相對位置從常規(guī)的X線圖像中是難以確定的。顯而易見地，在確定ー個椎骨的形狀、定向和大小時的任何錯誤都可能導(dǎo)致疾病的錯誤的診斷、治療及預(yù)后。在準(zhǔn)確地檢測椎骨的形狀、大小和位置中的另ー個問題是脊椎的椎骨和整個脊椎的實(shí)際形狀會看起來相當(dāng)不同、并且基于大量因素(如年齡、性別、損傷、椎骨的病變和脊椎本身)會因人而異。
—個典型的椎骨10(如圖I從側(cè)位以有種理想化方式所展示的)包括一個骨體12，它是管狀的并且從側(cè)位X線圖像一側(cè)觀看時稍呈矩形。理想地，所有椎骨都是排齊的，因此它們單獨(dú)的通道為脊髓形成一條通路(未示出)。向骨體12后方延伸，每個椎骨10擁有ー個骨質(zhì)延伸部14,被稱為棘突(拉丁語單數(shù)Processus Spinosus (棘狀突起))。ー些椎骨還具有側(cè)向延伸(拉丁語單數(shù)processus transversus (側(cè)向突起)),它們連接到形成ー個人胸腔的肋骨上。然而，為簡潔起見，這些側(cè)向延伸已被省略。這些椎骨被稱為椎間盤16的一種柔軟、略呈凝膠狀的組織分開。通常這些椎間盤16是柔韌的，以允許ー個椎骨相對于相鄰椎骨而彎曲或轉(zhuǎn)動，并且這種運(yùn)動給人提供了按照需要在不同方向彎曲其身體的能力在現(xiàn)實(shí)中，ー個椎骨體在側(cè)位X線圖像上決不會看起來是ー個矩形，而是具有一個多角的形狀，如圖2和3所示，具有刺12A、12B、12C或12D。此外，若無校正，ー個椎骨的頂或底表面也可以是可見的，如圖5中在S處所示。這就是為什么確定椎骨的準(zhǔn)確位置、大小和形狀成為ー種真正的挑戰(zhàn)，因?yàn)槭褂勉U筆和尺子來確定這些參數(shù)似乎是幾乎不可能的。本發(fā)明通過首先將所有椎骨理想化為ー種預(yù)選的規(guī)則幾何形狀解決了這個問題。如在下文中將會變得清楚，只要一致地選擇了一種適當(dāng)?shù)睦硐牖螤?，?shí)際形狀就不再那么重要。先前已提出ー種分析脊椎的方法，其中將所得椎骨的一個圖像投影或描繪在一臺PC監(jiān)視器上，選定ー個預(yù)選的形狀，然后一名操作者手工選擇該預(yù)選形狀的這些拐角。見“國際診斷技術(shù)”的DX分析器，如在www. dxanalyzer. com所描述的。存在與這種方法相關(guān)聯(lián)的幾個問題。主要問題之ー是該系統(tǒng)對正方形椎骨體和三角形椎骨體使用了一種五點(diǎn)分析，并且如果ー個人審閱所有的X線圖像，并且尤其是如果他多次進(jìn)行這ー練習(xí)，他將獲得一些專業(yè)技能，這樣他將會相對一致地選擇這些點(diǎn)。然而，當(dāng)一個人為圖像選擇這些拐角，而第二個人為相同或不同圖像選擇這些拐角，不可避免地所選這些角的位置在很大程度上是隨意的。例如，參見圖4，由于椎骨上的刺，ー個人可能為拐角A、B和C選擇同樣的位置，而他可能選擇Dl、D2、D3、D4或D5這五個位置中任何一個作為第四個拐角D?；蛞粋€人可能選擇D1，另ー個可能選擇D2，等等。換言之，因?yàn)閷λ泄战堑倪x擇是有些隨意的，并且對于精確性存在ー種需要，無法一致地或以任何可靠的可重復(fù)性來使用現(xiàn)有技術(shù)方法。另ー個問題是這種DX分析器未能解決由于放大和定向所致的變形問題。盡管ー名操作者預(yù)選了 X線源和膠片距離，這未能限定患者對于該X線源和膠片的位置。如果患者站得更靠近X線源，膠片上的圖像將顯得大于正常像，而如果患者站得更靠近膠片，圖像將顯得更接近正常大小。此外，如果他未完全站直和/或面朝的方向未與X線光束的方向準(zhǔn)確地垂直，X線圖像的定向(角光學(xué))變形成為ー個問題。因?yàn)檫@些缺點(diǎn)，通過由DX分析器使用的方法無法達(dá)到測量的準(zhǔn)確性。本申請?zhí)峁┝艘环N簡化的并且自動的過程用于選擇展現(xiàn)理想化椎骨體的這些拐角。一旦確定了這些拐角或頂點(diǎn)，隨后就能夠以高準(zhǔn)確度、檢測者之間可靠性和可重復(fù)性來確定大小、形狀、位置以及其他信息。本方法首先在圖I的兩個相鄰椎骨10，10’上進(jìn)行展示。最初，為該受試椎骨指定ー個理想化形狀，例如ー個平行四邊形(如以下解釋，ー個平行四邊形不能被用來代表某個椎骨時，在這種情況下使用其他理想化形狀)。
如以上所討論的、以及在圖2-4中說明的，椎骨通常具有復(fù)雜形狀并且可使用其他形狀理想化，然而本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)使用平行四邊形，如正方形，矩形或菱形作為理想化形狀在多數(shù)情況下是特別有利的。出于說明本發(fā)明的目的，已選擇ー個矩形作為該椎骨的理想化形狀，例外情況在在下指出。如先前提到的，用于制作X線圖像的現(xiàn)有方法的ー個問題是在生成或拍照此類圖像時，會在這些圖像中生成有角的三(3)維的和標(biāo)量的變形，這使得難于正確地對它們進(jìn)行解釋和分析。為了消除這些變形，使用圖6和7中的裝置獲得了 X線圖像。裝置300包括一個常規(guī)的X線光束源302，它朝向一名患者304沿軸X-X選擇性地產(chǎn)生一束X線光束。該X線穿透患者304，并且逸出X線被ー個X線感應(yīng)器306或其他相似裝置捕獲。為清楚起見，圖7中的ー些尺寸被夸大。將來自傳感器306的X線圖像提供給ー個控制裝置308，該裝置對其進(jìn)行處理并將其或者即時地或按要求傳送給在遠(yuǎn)程位置的第三方。ー個定位器310被附接到患者身體的這個區(qū)域，例如，脊椎的一段上。該定位器的目的是提供與X線圖像有關(guān)的定位和大小(比例)這二者的信息。如圖6所示，控制器308可包括ー個數(shù)字化轉(zhuǎn)換器310，該轉(zhuǎn)換器在必要時將來自X線傳感器306的圖像數(shù)字化。這個數(shù)字化圖像由ー個微處理器312接收并存儲。微處理器312還接收定向信息，表明患者304相對于X、Y和Z三軸的角位置。為此目的，定位器310包括ー個數(shù)字式羅盤314,如由海洋服務(wù)器技術(shù)公司(OceanServer Technologies Inc.)制造的那種或其他類似裝置。嵌入或以其他方式放置在定位器310的殼體內(nèi)。此外，還包括ー塊由放射學(xué)鉛或其他不透過X線材料制成的金屬板316。典型的，板316的尺寸可以是10mm 乘 20mm 乘 I. 5mm。羅盤314通過ー個USB接ロ 318和一根電纜320連接到微處理器312上。優(yōu)選地，定位器310具有塑料材料制成的T型本體，而板如圖所示被放置在T的支腿部。典型的，根據(jù)本發(fā)明，一位放射學(xué)家決定患者304的位置，這樣使他沿軸Y-Y對齊而垂直于軸X-X。優(yōu)選地，他將就位的316放置在所關(guān)心的椎骨的附近。就位的羅盤提供的讀數(shù)表明該患者的朝向，并且放射學(xué)家能夠(可任選地)使用該信息來檢查患者的位置。本發(fā)明的目的是自動地分析椎骨在一段脊椎中的位置，并且然后提供一個適當(dāng)?shù)念A(yù)后?，F(xiàn)在對完成此目的的過程加以描述。對于每幅所要求的X線圖像，放射學(xué)家如上述確定患者的位置，將定位器置于患者脊椎的參比部位上，根據(jù)計算機(jī)屏幕上顯示的羅盤數(shù)據(jù)來確定患者的位置而使X線光束與嵌入就位的鉛板垂直，并調(diào)整光源302這樣使得光束對齊并拍攝圖像。這個X線圖像是由傳感器306來感受，必要時將其數(shù)字化并提供給控制器208。控制器添加其他信息，如每個患者在每幅圖像過程中的定位，及其他患者身份認(rèn)定。然后將一個帶有全部圖像和相關(guān)信息的數(shù)據(jù)文件傳送到一個遠(yuǎn)程位置。返回參見

圖1，對于本發(fā)明的目的，現(xiàn)在在圖I中兩個相鄰椎骨12，12’上對該過程 進(jìn)行描述，并進(jìn)ー步在圖7、8和9中展示。更確切地講，本發(fā)明的目的是量化多個運(yùn)動關(guān)節(jié)(ー個運(yùn)動關(guān)節(jié)由兩個相鄰椎骨組成，包括它們之間的椎間盤，以及將它們固定在一起的韌帶。)I.將第一椎骨12理想化為ー個帶有頂點(diǎn)AB⑶的矩形10 ；
2.將下面的第二椎骨理想化為ー個帶有頂點(diǎn)A’ B’ C’ D’的第二矩形12’。3.分析這兩個矩形以檢測某些預(yù)先確定的參數(shù)或脊椎特征，如下面更加詳細(xì)討論的。當(dāng)然，在許多實(shí)例中，如果以此方式對多于兩個椎骨進(jìn)行分析可獲得最佳結(jié)果，然而，在本實(shí)例中為清楚起見，僅討論兩個椎骨。本方法的ー個重要部分是限定一個具體椎骨的這些點(diǎn)不全是手工選擇的。相反，一些點(diǎn)是手工選擇的，而其他點(diǎn)是使用手工選擇的點(diǎn)和椎骨體的預(yù)選的形狀來自動選擇的。另外，該裝置引導(dǎo)操作者遵循適當(dāng)?shù)膮f(xié)議進(jìn)行點(diǎn)的放置，并且在如果這些點(diǎn)被放置成與協(xié)議相反的情況下，所繪出椎骨的形狀被特別繪制成以便顯示所犯的錯誤。如以上所討論的，在以前的技術(shù)中，操作者試圖將全部骨體形狀展現(xiàn)為正方形或適當(dāng)?shù)乃倪呅?。在這ー過程中靠手工放置所有點(diǎn)容易造成ー個錯誤，因?yàn)槿缫陨纤懻摰模瑳]有辦法將它們一致地放置在相同位置以繪制適當(dāng)?shù)乃倪呅?。?dāng)需要計算ー個椎骨位于另ー個上的動力學(xué)比率時，這個錯誤將被顯示在計算過程的結(jié)果之中。在本發(fā)明中，對于椎骨10，10’的理想化形狀是使用圖9中示出的裝置按以下方式獲得的。這個裝置101包括ー個X線接收器、ー個顯示屏102、一個指點(diǎn)裝置104、一個微處理器106、一個存儲器108和ー個通信裝置110。由圖6和7的裝置生成的患者的脊椎的X線圖像被ー個X線接收器100接收。(圖10中的步驟200)。最初，該X線圖像是如圖5中所示的原始圖像，由于事實(shí)上該患者可能未被適當(dāng)定位，椎骨的頂表面和側(cè)表面被扭曲了。該接收器將原始圖像與表明該圖像角度變形的這些角度一起傳送到微處理器106。該微處理器對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行重整以彌補(bǔ)這些變形并在量化過程中包括變形的系數(shù)。然后將由此產(chǎn)生的圖像在屏幕102上展現(xiàn)給一名操作者(步驟203)。這個圖像仍有些粗糙并且是非常不規(guī)則的，如圖8所示。一旦該圖像被展現(xiàn)給一名操作者，該操作者使用一個指點(diǎn)裝置104來選擇形成該理想化形狀的輪廓的四個點(diǎn)中的三個。如果該圖像被顯示在一個被動式顯示器上，該指點(diǎn)裝置104可以是ー個鼠標(biāo)，或者如果使用的是主動式觸摸屏，它可以被接合在顯示屏102之中。本發(fā)明人已分析了接近1100個椎骨并得出幾條重要結(jié)論。第一條是矩形12的上側(cè)(AB)和后高度(BC段的長度)是最少受到任何解剖變化的影響(獨(dú)立于該脊椎是否健康或者它是否受到創(chuàng)傷或其他現(xiàn)象)(見圖I)。因此，一旦圖像被展現(xiàn)出，操作者即優(yōu)選地首先選擇A、B和C點(diǎn)的位置(圖I和8)。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)一名操作者經(jīng)過幾分鐘培訓(xùn)即可準(zhǔn)確完成這個任務(wù)。這些點(diǎn)(或，更準(zhǔn)確地講，這些點(diǎn)的坐標(biāo))被傳送入ー個微處理器106，然后該微處理器假定理想化形狀是ー個矩形并使用標(biāo)準(zhǔn)幾何解法來計算D點(diǎn)。如圖所示，這些點(diǎn)A、B、C、D被展現(xiàn)在屏幕上，在一個替代實(shí)施方案中，操作者同樣選擇D點(diǎn)，(和E，第5 (第五)點(diǎn)，它不是必要的)并且微處理器選擇它自己的點(diǎn)并展現(xiàn)給操作者，這樣操作者可以檢查他的工作(質(zhì)量控制機(jī)制)。椎骨10的多個點(diǎn)被存入存儲器108之中，并且然后獲得下ー個椎骨10’的形狀并以類似方式進(jìn)行分析以確定點(diǎn)A’、B’、C’、D’的位置。一旦獲得第二個椎骨10’的第二組點(diǎn)(如有必要，第三組點(diǎn))，對這些形狀進(jìn)行比較以確定不同特征，如椎骨之間的垂直間距、它們的相對角位置、側(cè)向偏移、等等。例如，兩個、椎骨12，12’的側(cè)向偏移等于線AD和線A’D’之間的側(cè)向距離。這些相對角位置被展現(xiàn)在任何兩條對應(yīng)直線(如DC和D’C’)的方向之間。垂直間距是在這些對應(yīng)點(diǎn)(如點(diǎn)D和點(diǎn)A’ )之間的距離。對具有大致三角形或線性形狀的椎骨進(jìn)行類似的分析，如以下所討論的。此夕卜，為清楚起見，這里描述的最復(fù)雜的理想化形狀是ー個矩形，本技術(shù)可以被容易地擴(kuò)展到具有四、五、六個邊等的其他理想化形狀。以上給出的技術(shù)已通過ー種簡單形式展現(xiàn)，以便提供對本發(fā)明的ー個清楚的理解?；谝韵乱?guī)則并在圖10中展示，本技術(shù)被用于分析幾個椎骨。組成這些不同區(qū)域的不同的單個椎骨同樣具有在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)為人熟知的特殊名稱或命名。I.所有椎骨根據(jù)它們在側(cè)向X線上觀看時與理想的近似形態(tài)接近的程度被分成多個組。更確切地講，一個脊椎上的椎骨被歸為以下這些形狀A(yù).正方形所有椎骨，除枕骨和C2B.直線枕骨C.三角形C2 椎骨一旦得到了患者脊椎的X線，這個X線圖像被展現(xiàn)在顯示屏102上(步驟203)，并且由操作者按以上說明依次檢查每個椎骨并將其分類為具有這些理想化形狀之一。頸椎在是步驟204中進(jìn)行分析。對于枕骨，對于由操作者選擇的一條直線只需要兩個點(diǎn)。對于其他椎骨，需要四個點(diǎn)中的任意三個。對于非枕骨頸椎，操作者選擇三個點(diǎn)，而第四個點(diǎn)是自動選擇的(步驟206)，對于余下的椎骨(步驟208)，對三個點(diǎn)進(jìn)行選擇，而一個點(diǎn)是自動的，如以上所討論的。一旦限定了這些點(diǎn)，就在步驟212中生成該椎骨的理想化形狀，然后在步驟214中將其保存，這樣在該過程結(jié)束時從該理想化形狀中ー個特定區(qū)域或一整個脊椎的特征是已知的并可以進(jìn)行分析。優(yōu)選地，對患者的每個脊椎部分進(jìn)行兩次X線照射患者以曲位和伸位兩個不同位置站立，而這些對應(yīng)的X線被轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的圖像集，這些圖像集是以ー種理想化形狀的方式來進(jìn)行處理，如所討論的。在制作和隨后的投映這些X線圖像的過程中，由于投映在顯示屏102上的最終圖像一般難以適當(dāng)?shù)卮_定比例而發(fā)生不同的光學(xué)轉(zhuǎn)換。換言之，由于膠片物體的距離以及對應(yīng)的固有放大作用，實(shí)際長度BC和兩個椎骨之間的距離是難以檢測的。為了在本發(fā)明中解決這個問題，每幅X線圖像是以定位器置于適當(dāng)位置來拍攝的，該定位器(如上所述)具有ー塊垂直的鉛板，并且該板316的圖像在X線圖像上作為ー個參照物或目標(biāo)50 (如圖I中所示)是可見的，并且總體上定位于X和Y兩點(diǎn)之間的ー個垂直方向上。目標(biāo)50的圖像作為該數(shù)據(jù)的一部分被提供給圖9的裝置。作為圖10所示的過程的一部分，點(diǎn)X和Y對于微處理器可以手動地或自動地被檢測到。然后微處理器可以使用在這兩點(diǎn)X與Y之間的距離L (該距離事先已知)來確定ー個比例常數(shù)，該比例常數(shù)可用于確定不同椎骨形狀的實(shí)際尺寸。此外，代表參比目標(biāo)50的線XY的方向可用于確定圖I中對應(yīng)線段相對于患者背部的相應(yīng)彎曲度的朝向。該微處理器對相對于X-Y-Z方向與點(diǎn)X和Y之間L有關(guān)的變形系數(shù)進(jìn)行幾何性量化，并將這一系數(shù)進(jìn)ー步作為ー個調(diào)整光學(xué)系數(shù)用于重格式化的量化目的。在圖10中，這些椎骨的理想化形狀的不同尺寸既可以在這些中間步驟之一的過程中、也可以在數(shù)據(jù)在步驟212中被保存之前在步驟213中被校準(zhǔn)。在人類脊椎的運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變(AOMSI)的計算中所有這些都是重要的。一個運(yùn)動關(guān)節(jié)由兩個相鄰椎骨組成，這包括在它們之間的椎間盤，以及將它們固定在一起的韌帶。一旦獲得ー個椎骨與另ー個的關(guān)系的測量值，就將它們與標(biāo)準(zhǔn)和異常情況進(jìn)行比較。
生物力學(xué)數(shù)據(jù)由AMA發(fā)表在《永久傷害評估指引》第6版中，并且這些指引是隨后用于量化上述的運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變和診斷患者的準(zhǔn)則。一旦患者的圖像數(shù)據(jù)通過對定向和放大變形進(jìn)行調(diào)整而得到量化，便可確定恰當(dāng)?shù)脑\斷并制定恰當(dāng)?shù)闹委煼桨?。患者可以更好地得到治療，帶領(lǐng)更好的結(jié)果。例如，陰性病理和陰性AOMSI的患者將不接受治療，而保險公司將節(jié)省大量金錢。如上所述，本裝置是對于量化運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的首選。它是ー種AOMSI (運(yùn)動關(guān)節(jié)完整性的改變)專用裝置。本裝置不使用由操作者放置的第4個點(diǎn)。相反它使用由計算機(jī)放置的第4個點(diǎn)a)來完成對該椎骨的研究，b)示出之前放置的多個點(diǎn)的正確順序，c)通過圖形將不正確的多邊形改變?yōu)椹`個正確的矩形以便研究在多個幾何圖形之間的這些角度變化。本發(fā)明的一些新穎的特征包括I)對于脊椎椎骨而言獨(dú)特的放置多個點(diǎn)的順序，以及2)出于以上說明的原因使用計算機(jī)生成的第4個點(diǎn)以便得到ー個具體的結(jié)果，該結(jié)果對于治療計劃的制定、對于陽性與陰性AOMSI的定量和定性，以及對于根據(jù)AMA第六版對傷害評級的進(jìn)ー步的定性是ー種獨(dú)特的診斷印跡。無需脫離如在所附權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的范圍下即可對其做出眾多修改。
權(quán)利要求
1.一種用于分析患者脊椎的方法，該方法包括以下步驟 接受該脊椎的ー個側(cè)椎骨的至少一次X線照射； 基于從ー個用戶得到的信息為所述椎骨生成ー個理想化形狀； 確定所述理想化形狀的多個實(shí)體特征；并且 基于ー組規(guī)則生成出所述椎骨的ー份報告。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述理想化形狀是ー個多邊形。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述多邊形具有η個頂點(diǎn)，該方法進(jìn)ー步包括從該用戶獲取表明η-i個頂點(diǎn)位置的信息，并且計算這個余下的頂點(diǎn)的位置。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括接收多個相鄰椎骨的X線，從而為每個椎骨生成理想化形狀并使用描述相鄰椎骨之間的ー種關(guān)系的數(shù)據(jù)來生成所述報告。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述X線包括一個椎骨的ー個原始圖像，所述原始圖像顯示了相對于ー個基準(zhǔn)軸線以第一角度定向的ー個側(cè)面視圖，該方法進(jìn)ー步包括旋轉(zhuǎn)所述原始圖像以消除由于所述定向造成的變形。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括按比例確定所述X線和根據(jù)該按比例確定的X線來決定所述椎骨的尺寸。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述X線包括一個具有已知方向和大小的定位器的ー個圖像，該方法進(jìn)ー步包括使用所述定位器的圖像來調(diào)整所述X線圖像。
8.一種用于分析椎骨X線圖像的裝置，包括 接收多個原始X線圖像的一個接收器； 在屏幕上展示所述原始X線圖像的一個屏幕； 從一位用戶接收表明在所述原始X線圖像上的多個感興趣點(diǎn)的信息的ー個用戶輸入端； 一個處理器，該處理器被配置成用于基于所述信息將該原始X線圖像轉(zhuǎn)換成用于該椎骨的相應(yīng)的理想化形狀、并且基于所述理想化形狀生成ー份報告。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述處理器將所述原始X線圖像轉(zhuǎn)換為具有ー種多邊形形狀的多個理想化形狀的圖像。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中將每個椎骨的圖像轉(zhuǎn)換為具有η個頂點(diǎn)的ー個理想化多邊形。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述信息定義了η-i個頂點(diǎn)的位置，并且該處理器為每個多邊形決定了第η個頂點(diǎn)的位置。
12.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中該處理器進(jìn)ー步接收變形數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表明所述原始X線圖像相對于ー個預(yù)選軸線的ー個角旋轉(zhuǎn)，其中所述處理器被進(jìn)ー步配置成用于旋轉(zhuǎn)所述原始X線圖像從而對所述變形進(jìn)行修正。
13.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述處理器進(jìn)ー步接收表明所述椎骨的比例的比例數(shù)據(jù)，其中所述處理器被進(jìn)ー步配置成用于生成所述報告，該報告包括基于該椎骨大小的信息。
14.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述接收器進(jìn)ー步接收ー個定位的圖像，該定位的圖像表明在所述X線圖像中ー個定位器的圖像的位置。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述處理器基于所述定位器圖像來探測一個變形角度、并使用所述變形角度來旋轉(zhuǎn)所述X線圖像。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)角度包括沿多個對應(yīng)的正交軸布置的三個分量。
全文摘要
在一種用于分析患者脊椎的系統(tǒng)中，在一個部位處接受了X線照射，并將所生成的X線圖像傳輸?shù)揭粋€遠(yuǎn)程位置。在該遠(yuǎn)程位置，將原始圖像展現(xiàn)給一位用戶，然后該用戶選擇與X線中椎骨的形狀接近的一個多邊形的一些頂點(diǎn)。然后使用一個處理器來計算其余頂點(diǎn)的位置。然后將這些理想化的形狀用來生成表明該脊椎的一份報告。必要時，在接受X線照射時將一個定位器置于該患者的身上，并且將該定位器的圖像用于確定該椎骨圖像的變形角度以及可用于確定椎骨實(shí)際大小和空間性脊椎節(jié)段關(guān)系的一個比例因子。
文檔編號A61B19/00GK102652004SQ201080056060
公開日2012年8月29日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者艾伯特·達(dá)維多夫 申請人:艾伯特·達(dá)維多夫