ارائه ی روشی هوشمند به منظور استخراج خودکار پارامترهای موردنیاز در جراحی ستون فقرات با به کارگیری ابر نقاط تصاویر توموگرافیک

ناهنجاری های هندسی ستون فقرات، بطور کلی با دردهای مزمن کمری و گردنی همراه هستند. در این ناهنجاری ها، انحنای ستون مهره در فضای سه بعدی دست­خوش تغییراتی می شود که در بسیاری از موارد ضمن کاهش میزان بازشدگی قفسه سینه، به اختلالات تنفسی و اثرات منفی بر روی سیستم قلبی منجر می شود. برای تصحیح این ناهنجاری ها و جلوگیری از پیشرفت آن ها در حالت حاد، جراحان از جراحی فیوژن خلفی ستون مهره ها استفاده می کنند. قبل از انجام عمل جراحی به منظور تشخیص وضعیت بیمار و انتخاب روش مناسب عمل، استخراج برخی پارامترهای کلینیکی مهم ستون فقرات ازجمله انحناها، زوایای کوب، انحراف جانبی، زوایای مهره ها و میزان چرخش آن ها در صفحات مختلف ضروری است. دراین پژوهش ابتدا با استفاده از تصاویر توموگرافیک ویرایش شده در نرم افزار میمیکس، مدل سه بعدی ستون مهره ها در قالب ابر نقاط بدست­آمد. سپس ضمن تفکیک و جداسازی مهره ها به کمک روش های خوشه بندی مختلف ازجمله روش شبکه­ی عصبی خودسازمان ده، روش k-میانگین و روش سلسله مراتبی، اطلاعات هندسی مهم مقاطع ستون مهره ها مانند انحناهای ستون مهره ها و زوایای آن با استفاده از الگوریتم های تخصیص منحنی، به صورت خودکار استخراج شد. بعلاوه، در حین پیاده سازی الگوریتم های مشخص، سایر ویژگی های کلینیکی هریک از مهره ها ازجمله کمینه و بیشینه ارتفاع مهره در سه بعد، طول و عرض جسم مهره ای و نیز جابجایی نسبی مهره ها به صورت خودکار محاسبه گردید. به منظور اعتبارسنجی روش های ارائه شده و اندازه های استخراج شده، مقادیر به دست آمده در هر مرحله توسط یک رادیولوژیست و یک جراح ستون فقرات که نسبت به اهداف و نتایج تحقیق ناآگاه بودند، محاسبه شدند. با مقایسه­ی مقادیر متناظر، اعتبار نتایج و کارایی بالای الگوریتم های پیشنهادی تایید گردید.

کلیدواژه ها:

ناهنجاری های هندسی ستون فقرات ، زاویه کوب ، روش های خوشه بندی ، اسکولیوز ، آنتروپومتری مهره