我国骨科AI医学影像软件产业方兴未艾
常見(jiàn)的骨科疾病包括骨折、關(guān)節(jié)損傷、骨腫瘤等。隨著我國(guó)老齡人群的擴(kuò)大及骨質(zhì)疏松人數(shù)的增加，骨折的威脅也隨之增大。X射線(xiàn)成像、CT（計(jì)算機(jī)斷層掃描）和MRI（磁共振成像）是骨科三大影像診斷方法。X射線(xiàn)成像能揭示理學(xué)檢查難辨的骨折損傷，確定骨折類(lèi)型與移位，如隱匿性或深層骨折。在檢查時(shí)需拍正側(cè)位并涵蓋鄰近關(guān)節(jié)，特殊需求時(shí)增拍特定位置或?qū)?cè)對(duì)比片。CT技術(shù)所得圖像更精細(xì)，在復(fù)雜或深層損傷，如髖、骨盆、脊柱骨折中，CT與三維成像技術(shù)結(jié)合，可以展現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)。MRI以非電離輻射實(shí)現(xiàn)安全檢查，擅長(zhǎng)軟組織評(píng)估。MRI對(duì)比度高，對(duì)脊柱骨折伴脊損傷、膝關(guān)節(jié)半月板韌帶傷及軟骨損傷具有獨(dú)特的診斷價(jià)值。此外，為評(píng)估兒童生長(zhǎng)發(fā)育情況，骨齡檢測(cè)是一項(xiàng)重要的檢查手段，通常使用X射線(xiàn)成像技術(shù)進(jìn)行評(píng)估。
目前，骨科人工智能（AI）醫(yī)學(xué)影像軟件主要集中于骨折的診斷及兒童骨齡評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用，在此領(lǐng)域我國(guó)企業(yè)的相關(guān)研發(fā)取得積極進(jìn)展，多款產(chǎn)品獲批上市。
骨折診治領(lǐng)域
AI醫(yī)學(xué)影像軟件可在多類(lèi)骨折的識(shí)別和診斷中發(fā)揮作用，提高對(duì)骨折識(shí)別的效率和準(zhǔn)確率；同時(shí)，還可對(duì)骨折部位進(jìn)行三維重建，以輔助醫(yī)生診治和手術(shù)規(guī)劃。
肋骨骨折是常見(jiàn)的鈍性胸部外傷之一，胸部遭受?chē)?yán)重創(chuàng)傷的患者約40%會(huì)發(fā)生肋骨骨折。一般肋骨骨折包括完全性骨折和不完全性骨折。對(duì)不同類(lèi)型的骨折作出準(zhǔn)確診斷，快速確定骨折部位、骨折數(shù)量對(duì)后期治療至關(guān)重要。有研究證實(shí)，AI醫(yī)學(xué)影像軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)肋骨骨折95%的識(shí)別率，并將肋骨骨折檢測(cè)的假陽(yáng)性率降至5%，顯著改善了識(shí)別效果。
此外，舟骨、橈骨和尺骨的骨折也較易發(fā)生。舟骨是腕骨中最易受傷的部位，其骨折常因手腕過(guò)度背伸引起，尤其易發(fā)生在跌倒時(shí)手背著地的情況下。這類(lèi)傷害可能會(huì)影響到舟骨近端的血液供應(yīng)，從而影響愈合過(guò)程。橈骨和尺骨骨折多源自前臂受到直接沖擊，這類(lèi)骨折還可能伴隨脫位發(fā)生。2024年，Jacob F.Oeding等人對(duì)AI醫(yī)學(xué)影像軟件輔助手部舟骨和尺骨骨折診斷性能進(jìn)行系統(tǒng)性回顧研究，發(fā)現(xiàn)AI醫(yī)學(xué)影像軟件在輔助診斷舟骨骨折方面的準(zhǔn)確率達(dá)到72.0%~90.3%；在輔助診斷尺骨骨折方面的準(zhǔn)確率達(dá)到89.0%~98.0%。
除了對(duì)骨折部位的識(shí)別和標(biāo)注外，AI醫(yī)學(xué)影像軟件還能夠?qū)崿F(xiàn)骨折部位的三維重建。人體肋骨解剖特點(diǎn)復(fù)雜，其走行特殊且環(huán)繞呈圓桶形，肋弓彎曲大，和前后多個(gè)臟器相互重疊。當(dāng)肋骨出現(xiàn)骨折時(shí)，三維重建成像在清晰度和定位性上具有明顯優(yōu)勢(shì)。針對(duì)急診胸部外傷，螺旋CT掃描及三維重建成像，能在短時(shí)間內(nèi)一次掃描完成，支持準(zhǔn)確診斷，避免其他胸部攝影檢查中因體位變換而造成二次傷害。
截至2024年6月，我國(guó)共有7款骨折診斷AI醫(yī)學(xué)影像軟件作為第三類(lèi)醫(yī)療器械獲批上市（詳見(jiàn)表1）。2020年11月，聯(lián)影智能的骨折CT影像輔助檢測(cè)軟件獲批上市，適用范圍為讀取胸部CT平掃圖像以用于輔助醫(yī)生對(duì)成人外傷患者進(jìn)行肋骨骨折檢測(cè)。此后，深睿醫(yī)療、醫(yī)準(zhǔn)智能等公司的肋骨骨折CT圖像輔助檢測(cè)軟件產(chǎn)品陸續(xù)獲批上市。此外，匯醫(yī)慧影的骨折X射線(xiàn)圖像輔助檢測(cè)軟件可以對(duì)四肢骨折病灶實(shí)現(xiàn)秒級(jí)定位；上海西門(mén)子的胸椎CT圖像輔助評(píng)估軟件可以判斷骨折、椎間盤(pán)退變、脊柱側(cè)彎等疾病。
骨齡檢測(cè)領(lǐng)域
骨的發(fā)育貫穿人的生長(zhǎng)發(fā)育期，在發(fā)育過(guò)程中，所有個(gè)體的骨組織都由軟骨逐漸骨化成骨。在骨齡評(píng)價(jià)方法的研究過(guò)程中，人體的肩肘、手腕、髖、膝、足踝關(guān)節(jié)都曾作為X射線(xiàn)攝片部位。由于手腕部包括多種類(lèi)型的骨化中心（骨發(fā)育過(guò)程中首先骨化的部位），能反映出全身骨發(fā)育狀況，而且易于攝片，節(jié)省人力物力，輻射劑量小，所以手腕部骨齡檢測(cè)得到了最廣泛的應(yīng)用。
AI醫(yī)學(xué)影像軟件輔助骨齡評(píng)價(jià)系統(tǒng)可通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法自動(dòng)評(píng)價(jià)骨齡并得到骨齡分級(jí)，顯著減少閱片時(shí)間和觀察者間主觀因素影響。截至2024年6月，我國(guó)共有3款兒童手部X射線(xiàn)影像骨齡輔助評(píng)估軟件作為第三類(lèi)醫(yī)療器械獲批上市（詳見(jiàn)表2）。
輔助骨科手術(shù)規(guī)劃
AI醫(yī)學(xué)影像軟件通過(guò)CT、MRI等影像完成三維圖像建模，之后通過(guò)集合患者人群大數(shù)據(jù)和醫(yī)生專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)算法，在術(shù)前模擬所有方案的排列組合，并選出最適合特定患者的個(gè)體化定制方案。通過(guò)AI的輔助，骨科醫(yī)生在術(shù)前獲得最佳手術(shù)方案，并且能夠在計(jì)算機(jī)前模擬手術(shù)的全流程操作，有助于提高手術(shù)的成功率，可應(yīng)用于關(guān)節(jié)置換術(shù)、脊柱手術(shù)等領(lǐng)域。其中，脊柱骨折有著高致殘率，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，準(zhǔn)確評(píng)估脊柱骨折情況在治療中至關(guān)重要，同時(shí)需要考慮手術(shù)方式、手術(shù)時(shí)間、損傷部位鄰近解剖結(jié)構(gòu)及預(yù)后情況等因素，存在高風(fēng)險(xiǎn)性和復(fù)雜性，對(duì)醫(yī)生的水平要求極高。有了AI醫(yī)學(xué)影像軟件的輔助，可有效提高手術(shù)質(zhì)量。
輔助更多骨科疾病診斷
目前，多家企業(yè)在關(guān)節(jié)、脊柱損傷診斷領(lǐng)域進(jìn)行布局，如醫(yī)準(zhǔn)智能的膝關(guān)節(jié)MR影像處理軟件，可識(shí)別膝關(guān)節(jié)多種損傷，提供損傷情況評(píng)估、定位及類(lèi)型提示，輔助醫(yī)生對(duì)損傷進(jìn)行高效鑒別診斷。
在骨腫瘤檢測(cè)方面，AI醫(yī)學(xué)影像軟件可以發(fā)揮更大作用。原發(fā)性骨腫瘤發(fā)病率較低，但骨轉(zhuǎn)移是多種實(shí)體瘤遠(yuǎn)處復(fù)發(fā)的常見(jiàn)臨床表現(xiàn)，尤其在肺癌、乳腺癌和前列腺癌中頻發(fā)。骨是繼肺和肝后的第三大常見(jiàn)轉(zhuǎn)移器官，在血液瘤中，多發(fā)性骨髓瘤患者可出現(xiàn)骨骼的廣泛受累；淋巴瘤患者也可能出現(xiàn)原發(fā)或繼發(fā)骨病灶。目前，人工進(jìn)行骨腫瘤診斷存在技術(shù)門(mén)檻高、骨腫瘤鑒別困難、診斷標(biāo)準(zhǔn)化程度低等問(wèn)題，而AI可以通過(guò)分類(lèi)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)骨腫瘤良惡性的鑒別。Chianca等人構(gòu)建的二分類(lèi)（良性和惡性）模型在內(nèi)部測(cè)試中獲得了94%的準(zhǔn)確率，在外部測(cè)試中的準(zhǔn)確率為86%。在產(chǎn)品研發(fā)層面，如聯(lián)影智能的uAI？Discover-BoneMets，預(yù)期可以通過(guò)CT圖像秒級(jí)檢出及分類(lèi)原發(fā)骨腫瘤、溶骨性骨轉(zhuǎn)移、成骨性骨轉(zhuǎn)移、混合型骨轉(zhuǎn)移與其他骨異常病灶。
脊柱退行性疾病是影響中老年人生活質(zhì)量的常見(jiàn)疾病，腰椎間盤(pán)突出是脊柱退行性疾病的一種。已有研究證實(shí)，AI醫(yī)學(xué)影像軟件可以提高相關(guān)圖像的分割精度和分類(lèi)準(zhǔn)確率。復(fù)星杏脈開(kāi)展了腰椎疾病AI輔助分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可以快速協(xié)助醫(yī)生精準(zhǔn)分析腰椎及椎間盤(pán)疾病。
此外，在骨關(guān)節(jié)退行性疾病領(lǐng)域，2022年的一項(xiàng)回顧性研究表明，AI醫(yī)學(xué)影像軟件對(duì)膝骨關(guān)節(jié)炎患者嚴(yán)重程度的判斷準(zhǔn)確率高達(dá)97.8%。
AI醫(yī)學(xué)影像軟件在輔助更多骨科疾病診斷方面有著廣闊的應(yīng)用空間。
（來(lái)源：中國(guó)食品藥品網(wǎng)）