[发明专利]一种智能的复杂关节内骨折桌面级三维诊断系统

说明书

本发明涉及一种智能的复杂关节内骨折桌面级三维诊断系统，该系统包括依次连接的图像获取模块、图像处理模块，三维重建模块和显示模块。该系统一方面，在人工智能算法的辅助下，自动快速准确地提取感兴趣的骨折数据，生成交互式的三维重建图像；另一方面，允许普通低配置计算机进行重建操作，便于临床医生术前及术中识别骨折的立体形态，制定更为详细准确的手术方案，从而缩短手术时间，减少术中出血，提高手术疗效。

技术领域

本发明涉及医学影像技术领域，具体涉及一种智能的复杂关节内骨折桌面级三维诊断系统。

背景技术

复杂关节内骨折是指骨折线累及关节面、骨折块≥3块且移位严重的骨折，比如粉碎性胫骨平台骨折、踝关节骨折、肱骨髁上髁间骨折等[1]。随着社会交通的快速发展，高能量损伤导致的复杂关节内骨折已经成为创伤骨科临床常见的难题之一，由于骨折累及关节面且移位严重，若治疗不当可导致关节力线与稳定性受损，引发创伤性关节炎、关节强直、关节不稳等一系列并发症[2]。临床治疗上，通过精准手术恢复关节面的平滑程度，并实施坚强有效的内固定，才能尽量恢复关节功能、减少远期并发症。但是，复杂关节内骨折的形态往往非常复杂，实现精准手术需要制定详尽合适的手术方案，所以必须全面了解骨折的类型，骨折线的走向，骨折块的大小、多少，特别是关节面伤后的形态[3]，否则会出现内固定器械准备不充分、遗漏某些骨折块的复位、无法满意地放置内固定等不良后果。

传统二维X线或CT(Computed Tomography)的阅读，建立在医生良好的解剖学知识以及极大想象力和空间感的基础上，显然已经无法满足诊断复杂关节内骨折的需要。随着医学图像可视化技术的发展，三维重建技术已可将扫描得到的断层二维图像序列重建成三维图像，并实现立体视图的可视化。相较于二维断层图像，医学图像三维重建可在三维空间内显示骨折特征及骨折块的空间位置关系，进而辅助医生精确快速地进行术前诊断，避免误诊和漏诊。

而骨折三维重建的前提，是将骨折块从周围图像背景中提取出来，也即所谓的图像分割。由于医学图像中的噪声和不均匀问题，如果没有经过骨折的图像分割，会导致得到的三维重建图像混合了皮肤、肌肉等多种组织，严重影响临床医生的观测。传统的图像分割算法，可以在一定程度上分割出骨折图像。但对于复杂关节内骨折，由于碎骨块较多，移位严重，骨折块结构交错复杂，经典的图像处理技术往往难以进行快速有效的图像分割。

人工智能是研究计算机模拟、延伸和扩展人的智能的一门新的技术科学，近年来发展迅速。在考虑医学图像实际特点的基础上，将经典的图像处理方法与人工智能算法结合，相互弥补算法功能的缺陷，是目前医学图像处理技术的研究趋势之一。比较著名的应用有IBM的诊断系统，能快速有效地诊断肺癌、乳腺癌、结肠癌、直肠癌等肿瘤，并被浙江省中医院引入使用；阿里健康研发的医疗AI“Doctor You”，能在30分钟内阅完九千张CT影像，对肺部结节的诊断准确度达到90％以上。尽管这些图像分割方法在对某一类图像的分割上效果表现良好，但是针对特定类型医学图像如复杂关节内骨折等进行更加有效、快速的分割仍然是目前医学图像处理领域研究的热点与难点。