基于三维几何信息的听骨链自动化测量技术探索及其在传导性耳聋诊疗中的应用

为解决传统听骨链测量方法依赖尸体标本或二维影像手动测量的局限性，北京友谊医院团队开发了基于超高分辩率CT(U-HRCT)和TransUnet神经网络的自动化测量系统。研究对226例正常耳部进行12项参数测量，结果显示自动测量与人工测量无显著差异(P>0.05)，并首次建立了不同性别、侧别和年龄组的听骨链参数基准值，为个性化听骨链假体设计和传导性耳聋手术规划提供了重要参考。

　　

听骨链作为中耳传递声波振动的重要结构，其形态异常会导致传导性耳聋。传统测量方法存在明显局限：尸体标本无法反映活体解剖特征，二维CT手动测量效率低下且依赖医师经验，而常规CT分辨率不足难以清晰显示镫骨等微小结构。这些瓶颈严重制约了精准化耳科手术的发展，特别是听骨链重建手术中个性化假体的制备需求。

北京友谊医院团队在《Cyborg and Bionic Systems》发表的研究，创新性地将超高分辩率CT(U-HRCT，分辨率达0.05mm)与深度学习算法结合。研究纳入140名患者(226耳)的正常耳部数据，通过TransUnet神经网络实现锤骨、砧骨、镫骨的自动分割(DSC值分别达94.2%、94.6%和76.4%)，并开发基于三维几何特征的自动测量算法。关键技术包括：多视角融合策略提升分割精度、欧拉曲线能量约束改善镫骨分割完整性、窗函数sinc插值核进行表面平滑，以及主成分分析(PCA)优化镫骨底板特征点定位。

研究结果显示：

1. 测量验证：47例完整分割耳的8项参数自动测量与人工测量高度一致(ICC>0.75)，如锤骨总高度(7.91±0.36mm vs 7.93±0.39mm，P=0.446)。
2. 性别差异：除镫骨底板长度、砧镫关节角度和镫骨体积外，其余参数均存在显著性别差异(P<0.05)，如男性锤骨体积(13.48±1.61mm³)大于女性(12.43±1.52mm³)。
3. 侧别差异：女性砧骨高度(右耳6.34±0.72mm vs 左耳6.59±0.31mm，P=0.017)和男性锤骨体积存在侧别差异。
4. 年龄稳定性：除锤骨和砧骨体积外(P=0.015/0.031)，各参数在18-90岁间保持稳定。

讨论部分指出，该研究首次建立了活体听骨链三维参数的标准化数据库。性别差异的发现提示手术需个性化设计，如男性患者可能需要更长的假体。尽管镫骨分割精度仍需提升(当前DSC 76.4%)，但该方法已显著提高测量效率，为耳科手术规划提供了客观依据。未来将通过多中心验证进一步优化算法，推动听骨链病变的精准诊断和手术治疗。