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在醫(yī)學(xué)圖像分析中實(shí)施機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)并不是什么新鮮事。放射科醫(yī)生積極利用自動(dòng)化工具來(lái)顯著改善醫(yī)學(xué)成像路徑的每個(gè)步驟。這包括圖像采集和重建，以進(jìn)行分析和解釋。
基于機(jī)器學(xué)習(xí)的圖像分析結(jié)果對(duì)于解決諸如心臟病、肺病和眼科等多個(gè)醫(yī)療領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)(如診斷和治療計(jì)劃)至關(guān)重要。骨科也不例外，從斷骨重建到關(guān)節(jié)分割再到癌癥識(shí)別，機(jī)器學(xué)習(xí)可幫助骨科醫(yī)生加快向基于價(jià)值的護(hù)理的轉(zhuǎn)變。
3D技術(shù)助力骨骼對(duì)齊
根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)，多達(dá)25%的患者患有手術(shù)并發(fā)癥。此外，有一百萬(wàn)人在手術(shù)中或手術(shù)后死亡。為了緩解這個(gè)棘手的問(wèn)題，醫(yī)生應(yīng)該努力提高圖像分析的準(zhǔn)確性，從而提高手術(shù)計(jì)劃的準(zhǔn)確性。機(jī)器學(xué)習(xí)可以介入?yún)f(xié)助他們。
在整形外科中，為患者的解剖部位創(chuàng)建3D模型對(duì)于在手術(shù)過(guò)程中指導(dǎo)外科醫(yī)生至關(guān)重要。但是，從稀疏點(diǎn)集重建曲面可能具有挑戰(zhàn)性。例如，當(dāng)患者的長(zhǎng)骨或下肢骨折時(shí)。
在這種情況下，需要對(duì)骨骼部分進(jìn)行初始對(duì)齊。而且，由計(jì)算機(jī)視覺驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)可以使外科醫(yī)生無(wú)需手動(dòng)進(jìn)行操作，從而避免了小段未對(duì)準(zhǔn)的情況。生成的虛擬模型將通過(guò)指示確切的骨骼位置和方向?yàn)槭中g(shù)或必要時(shí)為植入物設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵指導(dǎo)。
準(zhǔn)確檢測(cè)骨癌
機(jī)器學(xué)習(xí)是腫瘤學(xué)中一種有效的技術(shù)工具，也可用于識(shí)別十分常見的骨腫瘤骨肉瘤。盡管不像其他類型的癌癥那么普遍，但轉(zhuǎn)移性骨惡性腫瘤可能會(huì)在乳腺癌或前列腺癌后出現(xiàn)。早期發(fā)現(xiàn)這些骨骼轉(zhuǎn)移明顯有助于確定預(yù)后和個(gè)性化治療。
早期癌癥識(shí)別始于計(jì)算機(jī)視覺驅(qū)動(dòng)的骨骼分割，并以2D格式將其與周圍的解剖部位分離。然后，將連續(xù)的2D圖像自動(dòng)縫合到骨骼和其他骨骼相關(guān)結(jié)構(gòu)的3D表面中。所有這些使機(jī)器學(xué)習(xí)更容易在軟骨附近和骨骼中定位異常區(qū)域，并確定高骨折風(fēng)險(xiǎn)的骨骼區(qū)域。
通過(guò)基于支持向量機(jī)(SVM)的算法對(duì)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)移性病變進(jìn)行進(jìn)一步分類，該算法先前在一組手動(dòng)分類的正常和異常病變上進(jìn)行了訓(xùn)練。之后，醫(yī)生可以立即進(jìn)行治療，從而提高癌癥患者的生存率并改善他們的生活質(zhì)量。
自動(dòng)骨骼和關(guān)節(jié)分割
從上一節(jié)中我們可以了解到，分割在醫(yī)學(xué)圖像分析中起著重要的作用。器官測(cè)量、器官與組織的隔離、細(xì)胞計(jì)數(shù)-人工智能可以使這些任務(wù)和其他關(guān)鍵任務(wù)自動(dòng)化。機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的細(xì)分用于整形外科，以進(jìn)行精確的骨骼和關(guān)節(jié)檢查、膝蓋和髖關(guān)節(jié)置換計(jì)劃、病變檢測(cè)、肩部手術(shù)準(zhǔn)備以及其他醫(yī)療程序。
當(dāng)然，要獲得公平的結(jié)果，我們可以使用一些現(xiàn)成的解決方案，但是量身定制的機(jī)器學(xué)習(xí)分析將幫助應(yīng)對(duì)最艱巨的挑戰(zhàn)。其中之一是由于金屬偽影而導(dǎo)致的圖像劣化。以前接受過(guò)基于模擬的分析生成的合成數(shù)據(jù)的培訓(xùn)，具有機(jī)器學(xué)習(xí)功能的系統(tǒng)可以提高實(shí)時(shí)骨科圖像處理的結(jié)果。
除了嚴(yán)重退化的圖像外，機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)化還可以通過(guò)關(guān)注更容易出現(xiàn)算法錯(cuò)誤的解剖位置，來(lái)有效分析具有骨贅、軟骨缺失或合并骨的圖像。為了確保在像素級(jí)別上進(jìn)行骨分割的準(zhǔn)確性，可以利用復(fù)雜的經(jīng)典算法執(zhí)行后處理。
快速反應(yīng)
機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)驅(qū)動(dòng)的圖像分析技術(shù)是整形外科領(lǐng)域的一項(xiàng)飛躍，旨在改進(jìn)診斷、實(shí)現(xiàn)超個(gè)性化治療、提高絕癥患者的生存率并加快康復(fù)時(shí)間。
(原標(biāo)題：機(jī)器學(xué)習(xí)讓骨科圖像分析更進(jìn)一步)
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