基于深度学习框架从格拉夫角自动诊断髋关节发育不良:突破传统局限,开启精准诊疗新篇

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Journal of Imaging Informatics in Medicine

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  髋关节发育不良(DDH)早期诊断对治疗意义重大,传统格拉夫法却存在依赖操作人员、测量易变的问题。研究人员开展基于深度学习网络等技术诊断 DDH 的研究,发现 MobileNetV2 在分割精度等方面表现优异,该框架有望推动 DDH 诊断自动化。

  髋关节发育不良(Developmental dysplasia of the hip,DDH)是一种常见的新生儿疾病,早期诊断对确保有效治疗至关重要。传统的格拉夫(Graf)方法虽广泛用于通过超声评估婴儿髋关节,但受操作人员依赖性和测量变异性的限制。
本研究提出了一种利用深度学习网络、形态学运算和局部极大值法,基于超声图像诊断新生儿 DDH 的框架。该方法采用 DeepLabv3 + 进行图像分割,评估多种骨干网络架构(ResNet50、InceptionResNetV2、MobilenetV2 和 Xception),以准确识别感兴趣区域。利用局部极大值法确定定义格拉夫角的直线的极值点,并应用均值、中值和维纳(Wiener)等去噪滤波器,准确确定局部极大值点。

评估分为两个阶段:第一阶段,评估 DeepLabv3 + 骨干网络在生成用于确定格拉夫角的掩码方面的性能;第二阶段,将通过该框架获得的角度与专家放射科医生确定的角度进行比较。对比分析表明,MobilenetV2(准确率 94.64、Cohen's kappa 系数 86.99、F分数 94.31)在分割精度和测量可靠性方面优于其他模型。准确率、交并比(IoU)、峰值信噪比(PSNR)、F分数、结构相似性指数(SSIM)、Cohen's kappa 系数,以及组内相关系数和布兰德 - 奥特曼(Bland–Altman)分析等关键性能指标,都支持这一结论。

该框架在实现髋关节超声分析自动化以诊断 DDH 方面前景可观,既能最大程度减少对操作人员的依赖,又能提高测量的一致性。

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