HRNet-ACAP-Offset：一种用于在3D椎间盘MRI中定位后缘标志点的新框架

《European Spine Journal》：HRNet-ACAP-Offset: a novel framework for localizing posterior edge landmark points in 3D intervertebral disc MRI

　　

摘要

目的

确定椎间盘的后缘点对于评估椎间盘与相邻神经结构的空间关系至关重要，这在诊断椎间盘突出症时具有重要的临床意义。然而，在MRI扫描上手动标注这些点既耗时又费力。为了克服3D后缘点定位效率低和准确性差的局限性，本研究提出了一种新的HRNet-ACAP-Offset框架。

方法

该框架以HRNet作为主干网络，并集成了一种精细的注意力机制模块（ACAP）。具体而言，它采用了一种结合两个任务输出和三个损失函数的联合训练方法。通过3D热图来回归每个标志点的位置，同时使用标志点偏差估计（Offset）方法来校正预测位置。此外，位置的回归和偏差的校正都受到原始坐标标签的监督。

结果

在临床数据集上的实验结果表明，所提出的方法平均定位误差为3.84毫米（2.25像素），优于标准的基线架构（例如，普通的HRNet和ResNet34）。此外，消融研究验证了多损失联合训练策略和偏差估计模块显著提高了该任务后缘点的定位精度。

结论

所提出的HRNet-ACAP-Offset框架实现了椎间盘后缘点的高效和高精度自动定位。它有效解决了传统手动标注和常规模型方法中存在的效率低下和准确性差的瓶颈，为椎间盘突出症及相关脊柱疾病的辅助临床诊断提供了巨大潜力。