نرم‌افزار محاسبه‌ی زاویه‌ی کاب با استخراج انحنای ستون فقرات در تصاویر رادیوگرافی

مقدمه: رایج‌ترین شاخص ارزیابی اسکولیوز زاویه‌ی کاب است که معمولاً با استفاده از تصویرهای رادیوگرافی ستون فقرات اندازه‌گیری می‌شود؛ ولی، این اندازه‌گیری با روش دستی معایبی چون وابستگی به تجربه‌ی کاربر، تکرارپذیری پایین و پراکندگی مقادیر ‌به‌دست‌آمده در آزمایش‌های مختلف دارد. هدف از این مطالعه، امکان‌سنجی ارائه‌ی یک نرم‌افزار برای رفع این مشکلات است.روش‌ها: در این پژوهش، نرم‌افزاری با کمک ابزارهای پردازش تصویر، مدل‌سازی و هندسه‌ی تحلیلی برای محاسبه‌ی زاویه‌ی کاب با استفاده از تصاویر رادیوگرافی ستون فقرات ارائه شده است. انحنای ستون فقرات با استخراج ناحیه‌ی مربوط به ستون فقرات در تصویر پردازش‌شده و مدل‌سازی نقاط درون این ناحیه به ‌دست می‌آید و زاویه‌ی کاب از روی این منحنی محاسبه می‌شود. برای ارزیابی الگوریتم از سی تصویر رادیوگرافی استفاده شد. اندازه‌گیری و مقایسه‌ی زاویه‌ی کاب از روی این تصاویر با روش مرسوم زیر نظر متخصص ارتوپدی مجرب، به همراه یک کاربر و با استفاده از الگوریتم پیشنهادی  انجام شد.یافته‌ها:  اختلاف معناداری بین میانگین زاویه‌ی کاب گزارش‌شده‌ توسط یک جراح خبره (º20.30 ± º53.95) و محاسبه‌شده با الگوریتم (º19.95 ± º56.41) وجود نداشت، اما همبستگی معناداری بین زاویه‌ی تخمین‌زده‌شده با کمک الگوریتم پیشنهادی و مقادیر مرجع (93 /0 = ضریب همبستگی) وجود داشت (p<10^ -8).نتیجه‌گیری: روش‌های کامپیوتری می‌توانند در محاسبه‌ی زاویه‌ی کاب با استفاده از تصویر رادیوگرافی ستون فقرات و کاهش مشکلات مربوطه مفید باشند؛ ولی قبل از استفاده در محیط بالینی باید با استفاده از داده‌های بیشتری ارزیابی شوند.

CAMS: A Cobb Angle Measurement Software via Extracting Spinal Curvature in Xray Images

Introduction: Scoliosis is a musculoskeletal disorder in which a person’s spine bends sideways and rotates along its vertical axis. Cobbangle (CA) is a common index to evaluate, determine, and track the progression of scoliosis; however, measuring this index manually depends on the operator’s experience and image quality, which may lead to errors, dispersion of obtained values, and variability. This study aimed to resolve this issue by developing an algorithm for measuring CA. Methods: In this analytical study, we developed software using image processing, data modeling, and analytical geometry tools for measuring CA.  A given xray image was processed to highlight the spinal cord. Then, the spinal cord curvature was extracted by manually segmenting the spinal cord in the given image and fitting a polynomial function to the data points in the identified region.  Finally, CA was estimated by calculating the angle between the two normal lines that pass through the inflection points of the fitted curve. Thirty Xray images having CA values obtained by an expert were used to evaluate the accuracy of the developed algorithm.Results: There is no statistically significant difference between the average CA values measured by the expert (53.95º ± 20.3º) and those estimated using the developed software (56.41º ± 19.95º). There is a significant correlation between the values estimated using the developed algorithm and the reference values, (r=0.93) and (P<108).Conclusion: The obtained results are promising and show that the developed algorithm might be used to measure cobbangle. Nevertheless, its accuracy and reliability should be further evaluated using a large data set.