股骨頭壞死隨訪圖像處理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

張 華 ，龐智暉 ，周廣全 ，何 偉 ，陳 鵬 ，陳鎮(zhèn)秋 ，魏秋實(shí)

1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院髖中心，廣東廣州 510407；2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣東廣州 510405

隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)在骨科隨訪工作中發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。依靠先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)圖形處理系統(tǒng)，可以把醫(yī)生從以往使用膠片、鉛筆和電子計(jì)算器等傳統(tǒng)模式中解放出來，使其享受由專科軟件帶來的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)、快速、有效的隨訪環(huán)境，大大提高了隨訪工作效率[2]。本研究針對股骨頭壞死（ONFH）隨訪工作中對影像資料處理的需求，設(shè)計(jì)出在線股骨頭壞死隨訪圖像處理系統(tǒng)。現(xiàn)報(bào)道如下：

1 軟件功能與實(shí)現(xiàn)工具

1.1 軟件功能列表

應(yīng)用ONFH圖像處理軟件進(jìn)行ONFH圖像處理，軟件功能見圖1。

圖1 ONFH圖像處理軟件功能列表

1.2 實(shí)現(xiàn)工具

在線網(wǎng)頁設(shè)計(jì)工具 Visual Studio是一套完整的開發(fā)工具集，用于生成ASP.NET Web應(yīng)用程序、XML Web Services、桌面應(yīng)用程序和移動應(yīng)用程序。Visual Studio 2005還提供了一套功能強(qiáng)大的可視化數(shù)據(jù)庫工具，可視化數(shù)據(jù)庫工具可以簡化開發(fā)數(shù)據(jù)庫的各種操作，如數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫查詢等。基于C/S結(jié)構(gòu)，本研究采用SQL Server 2005作為后臺數(shù)據(jù)庫。

2 圖像處理系統(tǒng)

2.1 圖像處理界面

根據(jù)對隨訪影像資料處理的一般要求，系統(tǒng)設(shè)有工具、方式、部位、數(shù)據(jù)及圖形編輯區(qū)五大模塊。用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣，通過鼠標(biāo)左鍵拖動方式，重新布置五大模塊的位置（圖2），從而使得軟件的使用更顯個(gè)性化，滿足使用者的個(gè)人習(xí)慣，提高使用者的工作效率。

圖2 圖像處理系統(tǒng)界面

2.2 圖像處理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.2.1 尺子及同心圓的功能 在隨訪中，尺子和同心圓一般用于測量距離和判斷股骨頭覆蓋情況。同心圓原理是通過三點(diǎn)坐標(biāo)可確定一個(gè)三角形，任意一個(gè)三角形都有與其相對應(yīng)的外接圓。因此，只需知道圖中任意三點(diǎn)的坐標(biāo)，就可以求出其外接圓圓心位置和半徑大小，最后根據(jù)外接圓半徑設(shè)定同心圓半徑及同心圓個(gè)數(shù)。登錄在線股骨頭壞死隨訪圖像處理軟件網(wǎng)頁，導(dǎo)入一張股骨頭壞死的骨盆正位片，單擊工具模塊中的同心圓工具，在髖臼上畫3點(diǎn)，就能劃出10個(gè)同心圓，單擊尺子工具，醫(yī)生即可測出股骨頭受髖臼覆蓋部分的橫徑和股骨頭的橫徑，從而求出髖臼覆蓋率。通過同心圓和髖臼覆蓋率，醫(yī)生可以判斷股骨頭覆蓋情況，同時(shí)，通過尺子功能，還可以測量關(guān)節(jié)間隙值、骨骺高度與寬度等（圖3）。

圖3 圖像處理系統(tǒng)的尺子測量功能

2.2.2 角度測量功能 在隨訪中，角度測量功能一般用于測量壞死角。本研究根據(jù)Cherian[3]的修正壞死范圍指數(shù)法公式：壞死區(qū)百分比=（A/180）×（B/180）×100（A、B 分別為 T1加權(quán)冠狀面和矢狀面上病灶累及范圍最大層面的壞死區(qū)角），自動計(jì)算修正指數(shù)。導(dǎo)入一張MR圖片，首先在部位模塊中，選中某一部位，然后根據(jù)A（B）角的定義，在圖片中相應(yīng)的位置點(diǎn)擊3點(diǎn)，系統(tǒng)將根據(jù)公式自動計(jì)算出相應(yīng)的壞死區(qū)角度值。當(dāng)A、B值都計(jì)算完后，系統(tǒng)將自動計(jì)算壞死修正指數(shù)并保存在數(shù)據(jù)模塊的相應(yīng)位置上。本功能還可以計(jì)算骨骺角、夏普角、股骨頸干角、股骨頸前傾角、CE角等角度（圖4）。

圖4 圖像處理系統(tǒng)的角度測量

2.2.3 面積測量功能 面積測量功能可用于測量影像資料中任意封閉區(qū)域的面積。本研究根據(jù)Sugano法[4]自動計(jì)算正中冠狀位和矢狀位上壞死區(qū)域的百分比。在部位模塊中，選中某一部位，接著在方式模塊中選中相應(yīng)項(xiàng)，然后根據(jù)所求區(qū)域的定義，單擊工具模塊中面積工具在圖片中確定所求區(qū)域形成的封閉區(qū)，系統(tǒng)將自動計(jì)算出該封閉區(qū)域的面積（圖5）。當(dāng)壞死面積和總面積都計(jì)算完后，系統(tǒng)將自動求出壞死面積比值并將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)模塊中的相應(yīng)位置。醫(yī)生根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇相應(yīng)的股骨頭壞死范圍分級值。

圖5 圖像處理系統(tǒng)的面積測量

2.2.4 保存 量化完隨訪圖像中所要求的項(xiàng)目后，單擊保存按鈕，系統(tǒng)將把計(jì)算的結(jié)果和處理過的圖片保存到后臺數(shù)據(jù)庫中（圖6）。醫(yī)生可通過庫內(nèi)搜索功能，查看病人量化后的影像資料信息及處理后的圖片。

圖6 圖像保存界面

3 圖像處理系統(tǒng)的基本功能代碼

3.1 同心圓代碼

3.2 角度測量代碼

3.3 面積測量代碼

4 討論

本系統(tǒng)提供了ONFH影像資料基本測量工具，隨訪醫(yī)生可以完全擺脫傳統(tǒng)測量工具的束縛，高效快捷地實(shí)現(xiàn)隨訪影像資料信息的測量，因此，建立遠(yuǎn)程在線圖像處理系統(tǒng)有著非常重要的意義[5]。在線ONFH隨訪圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，具有處理醫(yī)學(xué)圖像的多種常用功能，為ONFH的遠(yuǎn)程隨訪提供了一種新的解決方案。隨訪醫(yī)生只需在具有上網(wǎng)功能的計(jì)算機(jī)上登錄非創(chuàng)傷性O(shè)NFH隨訪管理數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，就能使用本系統(tǒng)對隨訪影像資料進(jìn)行量化處理。可見，通過本系統(tǒng)，隨訪醫(yī)生可以實(shí)現(xiàn)對患者的遠(yuǎn)程隨訪跟蹤。

綜上所述，在線股骨頭壞死隨訪圖像處理系統(tǒng)地開發(fā)和應(yīng)用，減輕了隨訪醫(yī)生的工作強(qiáng)度，提高了工作效率，減少了差錯(cuò)的發(fā)生，在實(shí)際工作中發(fā)揮了較大的作用。

[1]田捷,包尚聯(lián),周明全.醫(yī)學(xué)影像處理與分析[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003:1-6.

[2]周廣全,何偉,張華,等.基于網(wǎng)絡(luò)的非創(chuàng)傷性股骨頭壞死隨訪數(shù)據(jù)庫的建立與應(yīng)用[J].中國矯形外科雜志,1986,19(3):220-221.

[3]Cherian SF,Laorr A,Saleh KJ,et al.Quantifying the extent of femoral head involvement in osteonecrosis[J].J Bone Joint Surg Am,2003,85(2):309-315.

[4]Sugano N,Takaoka K,Ohzono K,et al.Prognostication of nontraumatic avascular necrosis of the femoral head.Significance of location and size of the necrotic lesion[J].Clin Orthop Relat Res,1994,303:155-164.

[5]徐紹斌,端妮,張雪林,等.遠(yuǎn)程放射系統(tǒng)在基層醫(yī)院的初步應(yīng)用[J].第一軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,25(8):1043-1044.