青少年特发性脊柱侧凸矢状面特性的三维超声评估方法研究

Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is a medical condition defined as a complex three dimensional spine deformity among teenagers, which may cause many health problems such as pulmonary dysfunction. AIS is usually associated with the deformity in the coronal plane and the abnomal curvature in the sagittal plane, which can also be used to evaluate the AIS progression. The gold standard for AIS is the Cobb angle measurement on the standing X-ray radiograph. However, the health concern of the radiation significantly restricted the application of X-ray on AIS examination and research. To solve this problem, this study proposes a radiation-free ultrasound imaging method to quantitative evaluation of spinal sagittal curvature for AIS. This study includes three parts: 1) Develop a new segmentation method based on the spine ultrasound image, and then propose an imaging method for providing sagittal images; 2) Propose a quantitative curvature evaluation method based on the spinal sagittal images; 3) Investigate the influence of factors such as age and gender on the features of ultrasound sagittal images. This study is expected to not only provide radiation-free quantitative evaluation method on the sagittal plane for AIS, but can provide information on exploring the influence factors of AIS progression.

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是一种常见的脊柱三维畸形，主要表现为冠状面侧凸和矢状面前后凸的改变，严重者会引起肺功能障碍等健康问题。脊柱矢状面的形态特性是评价AIS进展的重要指标，目前，临床上依赖X光来检测矢状面的前后凸特性。然而，由于X光具有潜在的辐射危害性，影响临床上对AIS患者的定期跟踪和治疗评测，也制约人们对该疾病的进展机理等的科学研究。因而，一种无辐射危害的脊柱矢状面评估方法具有重要的临床价值和科学意义。本项目以超声检测为手段，提出一种定量评估矢状面前后凸特性的新方法，并对矢状面特性的影响因素开展研究。研究内容包括：1）研究针对脊柱超声图像的分割方法，进而实现脊柱矢状面超声成像；2）研究基于超声矢状面图像的前后凸定量评估方法；3）研究年龄等因素对矢状面特性的影响规律。项目实施不仅为AIS矢状面检测提供无辐射危害的定量评估新方法，而且为探索该疾病发生和发展的规律和机制提供理论线索。

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是一种常见的脊柱三维畸形，严重者会引起肺功能障碍等健康问题。脊柱矢状面的形态特性是评价AIS进展的重要指标，目前，临床上依赖X光来检测矢状面的前后凸特性。然而，由于X光具有潜在的辐射危害性，影响临床上对AIS患者的定期跟踪和治疗评测，也制约人们对该疾病的进展机理等的科学研究。因而，一种无辐射危害的脊柱矢状面评估方法具有重要的临床价值和科学意义。本项目主要研究了一种基于超声的定量评估矢状面前后凸特性的新方法，并对矢状面特性的影响因素开展了研究。主要研究内容及结果包括：1）研究提出了针对脊柱超声图像的自动分割方法；2）研究提出了用于脊柱矢状面的超声成像重建算法；3）研究提出了基于超声矢状面图像的前后凸定量评估方法；4）研究分析了矢状面特性的影响因素。该项工作的科学意义包括：1）为AIS矢状面检测提供无辐射危害的定量评估新方法；2）促进无辐射的脊柱超声成像在AIS的普查、诊断、跟踪等方面的临床应用；3）促进无辐射的脊柱超声成像在其他脊柱疾病方面的应用；4）为探索AIS疾病的发生和发展的规律和机制提供理论线索。