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近日，四川大學華西醫(yī)院團隊與安健科技研究團隊在國內(nèi)權威期刊＂中國骨與關節(jié)雜志＂中，發(fā)表了《基于深度學習的負重位錐形束ＣＴ下肢骨骼，自動分割及髖－膝－踝角測量的研究》。研究證實二維與三維ＨＫＡ角存在顯著差異，且三維ＨＫＡ角更為精準；同時負重位ＣＢＣＴ（ＷＲ－３Ｄ）圖像的下肢骨骼ＣＮＮ自動分割模型具有較高的準確性，這為后續(xù)下肢骨骼三維參數(shù)的自動測量奠定了技術基礎。
研究背景
髖－膝－踝?。ǎ龋耍痢。〗鞘窃u價下肢力線和膝關節(jié)負荷的重要參數(shù)。但人工測量三維ＨＫＡ角等參數(shù)存在一定的局限性。因此，四川大學華西醫(yī)院團隊與安健科技的研究團隊將負重位ＣＢＣＴ與ＡＩ技術結(jié)合，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（ＣＮＮ）實現(xiàn)下肢骨骼的自動分割和ＨＫＡ角的精準測量。并在此基礎上，比較二維與三維自動測量 ＨＫＡ 角之間的差異。
研究方法
此次研究的二維成像與三維成像使用的成像設備均為安健科技旗下?。模亍。叮玻梗霸O備。其中二維成像，采用站立狀態(tài)下的全下肢前后位成像；三維成像，采用 ＣＢＣＴ 成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大重建ＦＯＶ為３５０?。恚?，一次掃描可同時包含雙側(cè)髖關節(jié)的成像。
三維智能分割與測量，獲得膝關節(jié)ＨＫＡ角精準影像數(shù)據(jù)
臨床專家對６５位患者的全下肢ＣＢＣＴ圖像數(shù)據(jù)，輸入Ｕ－Ｎｅｔ?。茫危巍〈罱ǖ墓趋婪指钅Ｐ?。為適應下肢圖像分割，研究對Ｕ－Ｎｅｔ網(wǎng)絡進行改良，引入三維卷積核，同時加入殘差結(jié)構(gòu)，提高分割精度。通過對股骨、髕骨、脛骨、腓骨和距骨的單獨分割，得出Ｄｉｃｅ系數(shù)為０．９２８到０．９５０，滿足臨床對于下肢關鍵骨骼的三維自動識別測量。
與此同時，研究人員使用ＡＩ自動測量的三維ＨＫＡ角，所需數(shù)據(jù)在３Ｄ?。螅欤椋悖澹蜍浖凶詣舆M行測量。自動測量冠狀面上，股骨機械軸和脛骨機械軸形成的夾角，測量出ＨＫＡ 角的三維數(shù)據(jù)。而二維測量ＨＫＡ角，需要在二維圖像上人工確定股骨和脛骨的機械軸，得出兩條軸線在膝關節(jié)處的交角，即為最終二維?。龋耍痢〗嵌?。
研究結(jié)果表明，二維和三維?。龋耍痢〗嵌却嬖凇。玻埃怠愕钠骄到^對差異，具有顯著統(tǒng)計學意義。
研究結(jié)果
綜上所述，此次研究中提出的ＣＮＮ下肢自動分割模型，可以完成三維全下肢骨骼自動分割。并且三維自動測量的ＨＫＡ角，具有較高的準確性和可靠性，且三維測量方法不易受投照角度、擺位等影響，測量結(jié)果相較于二維測量更為精準。
在臨床應用上，膝關節(jié)炎發(fā)病率正處于逐年上漲趨勢。而ＨＫＡ角是評估膝關節(jié)的負荷評估、畸形矯正及術后隨訪的重要依據(jù)。以膝關節(jié)炎高位截骨術和關節(jié)置換術的術前規(guī)劃為例，即使是?。病愕臏y量差異就有可能對臨床診斷和決策造成影響。而ＡＩ自動測量系統(tǒng)中的三維分割和自動測量，則避免因投照角度、人工測量誤差、組織重疊以及患者站位等因素造成的誤差，有效提高了測量結(jié)果的準確性和一致性。且研究中的成像設備－－安健科技旗下的＂ＷＲ－３Ｄ立位錐束斷層ＣＴ＂，能夠支持患者在自然負重下三維掃描及三維重建，可以更真實反映患者下肢在生理負重條件下的力線和骨骼結(jié)構(gòu)。
除此之外，安健科技創(chuàng)新研發(fā)的ＷＲ－３Ｄ成像系統(tǒng)，還可進行關節(jié)內(nèi)側(cè)間隙、外側(cè)間隙等角度自動測量，為醫(yī)生提供雙膝關節(jié)間隙寬度空間映射圖和曲線圖，幫助臨床醫(yī)生直觀地看到每個冠狀面關節(jié)面的間隙情況，輔助醫(yī)生針對不同患者制定個性化的診療方案。
目前，四川大學華西醫(yī)院科研團隊聯(lián)合安健科技科研團隊現(xiàn)已完成，基于ＷＲ－３Ｄ在青少年脊柱側(cè)彎臨床應用的相關臨床研究；全脊柱三維成像以及ＡＩ自動測量在三維Ｃｏｂｂ角的相關研究。
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