综述:风湿性肌肉骨骼疾病手部影像学的算法研究:系统性文献综述

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Seminars in Arthritis and Rheumatism 4.6

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  这篇综述系统评估了机器学习(ML)在风湿性肌肉骨骼疾病(RMDs)手部影像中的应用,涵盖骨关节炎(OA)、类风湿关节炎(RA)和银屑病关节炎(PsA)。研究指出卷积神经网络(CNN)是主流算法(50%),但外部验证率仅15%,数据共享不足(6%)。未来需加强跨疾病验证和可解释性工具(28%)以推动临床转化。

  

Abstract
机器学习(ML)在风湿性肌肉骨骼疾病(RMDs)手部影像中的应用正迅速崛起。系统性综述显示,尽管类风湿关节炎(RA)占据研究主导(88%),骨关节炎(OA)和银屑病关节炎(PsA)的覆盖率明显不足。卷积神经网络(CNN)以50%的使用率成为首选算法,但仅15%的研究进行外部验证,公开数据集更稀缺(6%)。可解释性工具的应用(28%)为临床决策提供了透明性,但跨中心验证和数据共享仍是瓶颈。

Introduction
手部RMDs的鉴别诊断充满挑战:OA好发于远端(DIP)和近端指间关节(PIP),RA则累及腕关节和掌指关节(MCP),而PsA表现异质性更高。ML通过分析X线(59%)、MRI(16%)等影像数据,不仅能区分疾病亚型,还能量化结构损伤。可解释性AI技术(如梯度加权类激活图)揭示了模型关注区域,助力医生理解算法决策逻辑。

Methods
基于PRISMA指南的文献筛选从400篇中锁定32项合格研究。AI工具BiBot辅助检索发现1篇遗漏文献。纳入标准聚焦ML在OA、RA、PsA的应用,排除非手部关节研究。

Results
RA研究压倒性领先,OA(22%)和PsA(9%)明显不足。CNN主导算法市场,随机森林和支持向量机(SVM)次之。X线仍是主力影像,但MRI和超声的潜力待挖掘。令人担忧的是,仅6%研究公开代码或数据,严重制约可重复性。

Discussion
2021年后ML研究激增,但三大短板凸显:1)RA-centric研究忽视OA/PsA需求;2)验证多限于单中心;3)临床转化需更紧密的医工协作。晶体性关节炎(如痛风)的ML研究更是空白。

Conclusion
未来应建立多病种联合数据集,开发轻量化模型,并通过联邦学习解决数据隐私问题。只有攻克验证关和数据共享关,ML才能真正成为风湿科医生的"数字听诊器"。

Declaration of competing interest
作者披露了与药企(如辉瑞、诺华)及AI公司(GLEAMER SA)的合作关系,但声明不影响研究客观性。

Funding
研究受法国国家科研署(ANR)等资助,部分作者获得企业差旅支持。

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