本發(fā)明涉及脊柱外科手術技術領域，尤其涉及脊柱外科中自動確定螺釘尺寸及置入的計算機控制方法。

背景技術：

椎弓根螺釘由于其優(yōu)越的生物力學特性,且術后恢復速度快等特點，被廣泛應用在脊椎骨折、脊椎滑脫、脊柱椎間盤突出等多種情況下。而如何能在手術中安全、快速、準確的置入螺釘就成為了手術成功的關鍵。脊柱融合術的術前規(guī)劃可以為醫(yī)生提供一個術前參考，便于醫(yī)生能夠更準確的確定手術過程中使用的螺釘的長度以及螺釘的半徑。一個合理的術前規(guī)劃有助于提高手術成功率，減少手術時間減輕病人的痛苦。傳統(tǒng)的脊柱融合術術前規(guī)劃一般是在尸體骨骼或者動物骨骼上進行實驗，不能很好的模擬病人的實際情況。這樣對于手術的成功率帶來了一定的影響?？梢姡粋€合理的術前規(guī)劃是尤為重要的。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于針對目前脊柱融合術存在的問題提供一種椎弓根螺釘置入的方法以解決上訴背景技術中存在的問題。

為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種椎弓根螺釘自動置入方法，采用圖像采集處理模塊實現脊柱圖像的攝入和儲存任務，完成基于像素層面上的灰度范圍一致以及基于圖像大小上的尺寸統(tǒng)一，并對采集質量較差的靜脈圖像進行銳化加強處理，然后利用相應的特征提取算法對預處理過的脊柱圖像進行脊柱的特征提取，對提取得到的脊柱特征通過識別決策在已建立的特征數據庫中進行特征匹配并進行空間重建，路徑篩選模塊實現對設定的錯誤路徑進行排除，安全性評估模塊實現對區(qū)域內的路徑進行安全性評估并選出安全性高的路徑，深度計算模塊實現對已選出的路徑進行置入深度計算，優(yōu)選比較模塊實現對計算后的路徑進行綜合篩選，角度計算模塊實現對最終路徑置入角度進行計算。

作為本發(fā)明進一步的方案：安全性評估的方式是通過計算圖像中椎弓根邊緣到中心線的距離最小值最為椎弓根的半徑，椎弓根螺釘的半徑以椎弓根半徑的80%為佳。

作為本發(fā)明進一步的方案：椎弓根的置入深度的選取以椎體的體積的80%為最佳。

作為本發(fā)明進一步的方案：椎弓根螺釘的進釘角度以水平角和矢狀面角度同時確定。

與現有的技術相比，本發(fā)明有益效果是：所述椎弓根螺釘自動置入方法與傳統(tǒng)方法相比可以直觀的觀察椎弓根螺釘的置入路徑。該方法可以在手術實施前給醫(yī)生提供一個手術預判，同時輸出的椎弓根螺釘參數可以為醫(yī)生提供必要的參考，同時本方法可以減少術中時間，減輕病人的手術創(chuàng)面，同時減少術后恢復時間。

附圖說明

圖1為椎弓根螺釘自動置入方法的流程圖

具體實施方式:

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，一種椎弓根螺釘自動置入方法，采用圖像采集處理模塊實現脊柱圖像的攝入和儲存任務，完成基于像素層面上的灰度范圍一致以及基于圖像大小上的尺寸統(tǒng)一，并對采集質量較差的靜脈圖像進行銳化加強處理，然后利用相應的特征提取算法對預處理過的脊柱圖像進行脊柱的特征提取，對提取得到的脊柱特征通過識別決策在已建立的特征數據庫中進行特征匹配并進行空間重建，路徑篩選模塊實現對設定的錯誤路徑進行排除，安全性評估模塊實現對區(qū)域內的路徑進行安全性評估并選出安全性高的路徑，深度計算模塊實現對已選出的路徑進行置入深度計算，優(yōu)選比較模塊實現對計算后的路徑進行綜合篩選，角度計算模塊實現對最終路徑置入角度進行計算。

其具體的工作流程為：采用圖像采集處理模塊實現脊柱圖像的攝入和儲存任務，完成基于像素層面上的灰度范圍一致以及基于圖像大小上的尺寸統(tǒng)一，并對采集質量較差的靜脈圖像進行銳化加強處理，然后利用相應的特征提取算法對預處理過的脊柱圖像進行脊柱的特征提取，對提取得到的脊柱特征通過識別決策在已建立的特征數據庫中進行特征匹配并進行空間重建，路徑篩選模塊實現對設定的錯誤路徑進行排除，安全性評估模塊實現對區(qū)域內的路徑進行安全性評估并選出安全性高的路徑，深度計算模塊實現對已選出的路徑進行置入深度計算，優(yōu)選比較模塊實現對計算后的路徑進行綜合篩選，角度計算模塊實現對最終路徑置入角度進行計算。

1、CT圖像處理

脊柱CT圖像通過電子計算機斷層掃描采集得到的，是圖像處理中的重要一環(huán)，圖像采集的效果直接關心到識別率的高低。采集完畢后對圖像的噪聲，角度進行糾正保證圖像的質量。其中去噪對于后續(xù)處理尤為重要。常用的去噪方法有：中值濾波法、維納濾波法、小波變換、鄰域平均法、空間域低通濾波法等。通過對上述方法的研究和對比，進而選擇出合適的方法來處理圖像的噪聲問題。去噪后需要對圖像進行分割，同時將分割后的圖像進行特征提取并識別，最后根據識別后的圖像重新建立出空間模型

2、路徑的篩選

為了能提高算法的速度，在這里對已經生成的路徑分別與錯誤路徑進行比對，這樣可以減少后期處理的時間。螺釘置入過程中錯誤路徑主要是如下兩種。一類錯誤路徑會引起在手術過程中兩個螺釘在椎體內產生碰撞稱。另一類錯誤路徑在由于沒有經過椎體中線，而是偏向于脊柱外側，這種情況下會對椎骨的受力面產生影響，對病人造成損傷。

3、安全性評估

為了能讓螺釘更安全高效的置入脊椎中，選取椎弓根截面最窄部分（峽部）半徑作為椎弓根螺釘半徑的最大值并與峽部邊緣到各個路徑的距離做差，在該值的基礎上在減去安全預留值，除去結果不大于零的路徑。

4、深度計算

在前一步的基礎上，計算每條路徑在椎體內部的長度，同時為了確保螺釘安全的置入，螺釘在椎體內部應有一個安全的預留值，并選取置入長度最大的路徑作為螺釘置入的參考路徑。

5、角度計算

根據已經得到的參考路徑計算該路徑的入射角。根據三維空間的特性，入射角的確定主要通過螺釘與水平面及矢狀面夾角共同確定。

通過算法得到的椎弓根螺釘參考置入，經過測試得到實驗的結果。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。