宁波大学邹炉琳获国家专利权
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龙图腾网获悉宁波大学申请的专利一种基于深度学习的脊柱侧弯Cobb角自动评估的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114881957B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210463222.1,技术领域涉及:G06T7/00;该发明授权一种基于深度学习的脊柱侧弯Cobb角自动评估的方法是由邹炉琳;郭立君;张荣设计研发完成,并于2022-04-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于深度学习的脊柱侧弯Cobb角自动评估的方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于深度学习的脊柱侧弯Cobb角自动评估的方法,通过具有HRNet‑18编码单元和分辨率等价融合模块的解码单元构成的网络模型,将X线片图像中椎骨中心点坐标和椎骨倾斜向量进行预测,消除了现有工作中基于点预测Cobb角间接产生的误差,实现Cobb角的高精度自动评估;同时将椎骨中心点坐标和椎骨倾斜向量结合通过OpenCV可视化,实现视觉可解释性。
本发明授权一种基于深度学习的脊柱侧弯Cobb角自动评估的方法在权利要求书中公布了:1.一种基于深度学习的脊柱侧弯Cobb角自动评估的方法,其特征在于,包括: 步骤1、采集若干张X线片图像,并计算线片图像中的椎骨中心点和椎骨倾斜向量作为标签,作为训练样本集; 步骤2、基于训练样本集构建用于得到预估椎骨中心点和预估椎骨倾斜向量的网络模型,所述网络模型包括编码单元和解码单元,所述编码单元包括HRNet-18,用于输出4层特征图,所述解码单元包括多分辨率等价融合模块,用于将低分辨率下具有强语义信息的特征图和高分辨率下具有丰富空间信息的特征图进行特征融合,得到特征图像; 步骤3、基于特征图像解码得到预估椎骨中心点和预估椎骨倾斜向量; 步骤4、根据步骤3计算得到的椎骨中心点和椎骨倾斜向量与步骤2输出的预估椎骨中心点和预估椎骨倾斜向量构建总体损失函数,优化网络模型;具体包括: 步骤401、构建总体损失函数: ; 式中,用于优化预测中心点高斯热图;用于优化椎骨倾斜向量预测特征图;其中: 采用椎骨定位加权MSE优化预测中心点高斯热图: ; ; 式中,和是超参数,当接近0时,权重W接近,当靠近中心点接近1时,权重W接近; 优化椎骨倾斜向量预测特征图: ; 是步骤1计算的椎骨倾斜向量的值,是步骤3输出的预估椎骨倾斜向量的值,M是样本数,N是椎骨数量; 步骤5、构建用于计算Cobb角的合理角矩阵;具体包括: 步骤501、基于节椎骨构建用于存储所有可以构成Cobb角的椎骨组合的角矩阵: ; 分别指的是第个椎骨和第椎骨的倾斜度; 步骤502、基于椎骨倾斜向量计算椎骨的倾斜角: ; 式中,为第节椎骨; 步骤503、基于椎骨的倾斜角依次判断每节椎骨的倾斜方向: A1.判断第节椎骨的倾斜角,; A2.第节椎骨的倾斜角是否小于-3°,若是,则,并进入A3;否则,判断第节椎骨的倾斜角是否满足-3°≤≤3°,若是,则,并进入A3;否则,第节椎骨的倾斜角大于3°,,进入A3; A3.; A4.判断是否满足,若是,则返回A1;否则,进入步骤504; 步骤504、基于临床规定Cobb角的椎骨斜率正负变化规则,获取合理矩阵: B1.,用于记录Cobb角中上椎骨的倾斜方向;并定义用于记录椎骨倾斜方向是否发生变化,默认状态下为,及椎骨倾斜方向没有发生变化;当椎骨倾斜方向没有发生变化时,; B2.判断是否满足==0,若是,则进入B3,若否,则进入B6; B3.找下一个倾斜方向不为0的椎骨,; B4.判断是否等于0,若是,则进入B5,若否,则与的倾斜方向一致,并进入B6; B5.,并返回B4; B6.定位下椎骨;; B7.判断是否满足;若是,进入B8,若否,则进入B11; B8.判断下椎骨的倾斜方向是否满足,若是,则表示第节椎骨和第节椎骨能够构成Cobb角,并进入B10;若否,则进入B9; B9.判断上椎骨和下椎骨的倾斜方向是否满足;若是,则输出,并进入B10,若否,则判断是否满足,若是,则第节椎骨和第节椎骨不能构成Cobb角,进入B11;若否,则进入B10; B10.第节椎骨和第节椎骨能够构成Cobb角,,,并返回B7; B11.;;并判断是否满足,若是,则并返回B2;若否,则输出合理矩阵,结束; 步骤505、基于合理矩阵与角矩阵点乘得到合理角矩阵,; 步骤6、基于网络模型和合理角矩阵计算用于脊柱评估的Cobb角并通过OpenCV将Cobb角可视化,具体包括: 步骤601、计算用于评估脊柱侧弯的前三个Cobb角、和: C1.从中筛选出最大的Cobb角: ; 和分别是构成接Cobb角的上椎骨和下椎骨; C2.得到未组成Cobb角的椎骨合理角; ; ; 接着,从剩余的中筛选出最大的Cobb角: ; C3.得到未组成Cobb角的椎骨合理角; ; ; 接着,从剩余中筛选出最大的Cobb角: ; 步骤602、基于上椎骨、和下椎骨、、对应的椎骨中心点以及椎骨倾斜向量,通过椎骨中心点得到椎骨中心点所在椎骨横向中线的斜率;结合椎骨中心点的坐标获取椎骨横向中线的直线方程的偏移量:; 则椎骨横向中线的直线方程为:; 步骤603、根据椎骨横向中线的直线方程,采用OpenCV在X线片图像中绘制组成Cobb角的横向中心,使Cobb角可视化。
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