نویسندگان

• فاطمه ولی پوری گودرزی
• مجید بقایی نژاد

چکیده

پیش‎زمینه: شکستگی‎های انفجاری (Burst fractures) مهره حدود 15% آسیب ستون‎فقرات را تشکیل می‎دهند که شایع‎ترین محل آن در ناحیه پشتی کمری می‎باشد. امروزه تشخیص نوع شکستگی و آسیب‎های همراه معمولاً با استفاده ازرادیوگرافی ساده، سی‎تی‎اسکن و ام‎آرآی صورت می‎گیرد، اما این روش‎ها محدودیت‎های زیادی مانند خطر تابش اشعه و هزینه بالا را دارند. در این تحقیق سعی شد تا یک روش نوین برای تشخیص شکستگی در تصاویر ترموگرافی ارائه شود. 
مواد و روش‎ها: مطالعه حاضر یک مطالعه مقدماتی است که بر روی مجموعه‎ای از تصاویر حرارتی که از یک مرکز بالینی در کالیفرنیا به‎دست آمد، صورت گرفت و تشخیص شکستگی انفجاری ناپایدار ستون‎فقرات کمری براساس الگوی حرارتی و با استفاده از روش کلاستربندی
 Fuzzy C- Means (FCM) و الگوریتم اجزای متصل برگشتی انجام شد. در این تحقیق با بررسی‎های انجام شده توسط پزشک متخصص ارتوپدی، که قبلاً از بیماران صورت گرفته بود، صحت انجام این کار تأیید می‎شود.
یافته‎ها: پس از اعمال مراحل پیش پردازش و اعمال خوشه‎بندی FCM بر روی تصویر، خوشه‎های متعلق به ستون‎فقرات کمری که مرکز آنها در مکان اول و دوم از ماتریس مراکز خوشه‎ها قرار داشت با یکدیگر جمع شدند و سپس تشخیص شکستگی‎های انفجاری ناپایدار ستون‎فقرات کمری براساس تکنیک برچسب زدن اجزا صورت گرفت. از ۱۳۰ تصویر حرارتی، در۹۸  تصویر شکستگی نشان داده شد و در ۳۲ تا شکستگی مشخص نگردید. در مقایسه با سی تی اسکن ۹۵٪ نتیجه مشابه داشت.
نتیجه‎گیری: روش ارائه شده در این مقاله به‎عنوان یک روش غیرتهاجمی و مقرون به صرفه برای تشخیص شکستگی‎های انفجاری ناپایدار ستون‎فقرات کمری مورد توجه قرار می‎گیرد. تکنیک‎ها و نکاتی که به صورت تجربی و مبتنی بر اصول علمی در انجام این تحقیق به دست آمده است، می‎تواند به پزشکان جهت تشخیص سریع شکستگی‎های انفجاری ناپایدار ستون‎فقرات کمری مبنی بر تجزیه و تحلیل تصاویر حرارتی یاری رساند.
 

کلیدواژه‌ها

• واژه‎های کلیدی: ترموگرافی
• ستون‎فقرات
• شکستگی
• اجزای متصل
• تشعشع

عنوان مقاله [English]

Detection of Unstable Burst Fractures of Lumbar spine based on a New Thermography Technique

نویسندگان [English]

• Fatemeh Valipoor Godarzi
• Majid Baghaee nejad

چکیده [English]

Background: The burst fractures of the vertebrae include about 15% of spinal column injuries, and the most common location is in the lumbar back area. The diagnosis of fracture types and associated injuries is usually done by using simple radiography, CT scan, and MRI.  In this research, we tried to present a new method for fracture detection with the thermographic images.
Methods: The present study was a preliminary study, which was conducted on a set of thermal images obtained from a Clinical Center in California. The diagnosis (detection) of unstable burst fractures of the lumbar spinal column was performed based on the thermal pattern using the Fuzzy C-Means (FCM) clustering method and recursive connected components algorithm. In this study, the procedure was validated and confirmed by examinations and evaluation previously made by an orthopedic surgeon on the same patients
Results: After applying the preprocessing steps and FCM clustering on the image, the clusters belonging to the lumbar spine, which center was at the first and second places of the clusters centers matrix, were gathered together. Then, the unstable lumbar spinal burst fractures were diagnosed based on the components labeling technique. From the 130 thermographic images, 93 showed fracture and in 33 no fracture was seen. This confers with the CT scan images, and shows 95% accuracy.
Conclusion: The method presented in this article is a non-invasive and cost-effective approach for the diagnosis of unstable burst fractures of lumbar spinal column. The techniques and tips derived empirically, based on the scientific principles of this research, can help the physicians to quickly diagnose the burst fractures of lumbar spinal column based on the analysis of thermal images.
 

کلیدواژه‌ها [English]

• Keywords: Thermography
• Spinal Column
• fracture
• Connected Components
• Radiation