目的:开发一种基于语义分割的卷积神经网络人工智能辨识模型,以实现腰椎内镜下手术中组织结构的动态识别,并通过人机对照试验探讨其临床有效性。方法:收集2020年1月~2022年12月60例经椎间孔入路腰椎内镜下手术的视频资料,提取3000张高...目的:开发一种基于语义分割的卷积神经网络人工智能辨识模型,以实现腰椎内镜下手术中组织结构的动态识别,并通过人机对照试验探讨其临床有效性。方法:收集2020年1月~2022年12月60例经椎间孔入路腰椎内镜下手术的视频资料,提取3000张高质量图像。采用Lable studio软件对骨组织、韧带组织和椎间盘组织进行标注并建立标签,分为训练集(2400张)、测试集(300张)和验证集(300张)。利用生成对抗网络技术扩增图像,基于PaddlePaddle深度学习框架训练得到轻量化模型,训练后根据验证集数据选择最优模型,最后利用测试集数据评估模型效果,并对模型能力进行人机验证。应用精确率、准确率、召回率、交并比(intersection over union,IoU)和Dice相似系数(dice similarity coefficient,DSC)结合混淆矩阵评价模型的精度;绘制受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)并计算曲线下面积(area under the curve,AUC)。结果:模型平均准确率达92.72%,平均精确率为80.59%,平均召回率为79.45%,平均IoU为67.28%,平均DSC为79.97%。椎间盘组织、骨组织和韧带组织的AUC分别为0.9779、0.9626和0.9515。人机验证中,高年资医师平均IoU为61.9%,模型为61.0%,中年资医师为59.5%,低年资医师为56.3%,差异无统计学意义(P>0.05)。提示模型精度可以接近高年资医师在分类标签的识别能力。结论:人工智能模型可针对腰椎内镜下重要结构进行标签分类,模型对镜下解剖结构辨识能力与高年资医生的辨识水准相仿。展开更多
目的:比较椎间盘突出症密歇根州立大学分型(the Michigan State University classication,MSU)和改良MSU分型(modified MSU classification,MMSU)的临床一致性,探讨MMSU在脊柱微创外科临床治疗策略的指导作用。方法:回顾性分析2023年1月...目的:比较椎间盘突出症密歇根州立大学分型(the Michigan State University classication,MSU)和改良MSU分型(modified MSU classification,MMSU)的临床一致性,探讨MMSU在脊柱微创外科临床治疗策略的指导作用。方法:回顾性分析2023年1月~12月空军特色医学中心骨科收治的84例腰椎间盘突出症患者的临床资料,男48例,女36例,年龄20~69岁(44.37±12.85岁)。首先进行MMSU分级分区的准确界定:确定双侧上关节突顶点连线(a线)及双侧下关节突顶点连线(b线),突出在a线以内为1级,a/b线之间为2级,超过b线为3级;以双侧下关节突顶点垂直椎间盘横轴做垂线,两线平行,其间为椎管区,将椎管区域3等分,中间为A区,两侧为B区;经双侧上关节突外缘做垂线,其内为C区,即椎间孔区;两线外侧为D区,即极外侧区。由本院骨科8名熟悉两种分型的脊柱外科主治医生对84例患者的腰椎MRI实施阅片,分别进行MSU和MMSU分区分级。收集数据进行统计学分析,比较两种分型的一致率(即对每名患者核磁两种分型的一致性比率),包括平均一致率、100%一致率例数(8名医生的分型判断全部相同)、一致率>50%例数(至少5名医生分型判断相同,不包含全部8名医生分型相同)和一致率≤50%例数(不超过4名医生分型相同,包括4名)。结果:MMSU分型和MSU分型比较,平均一致率[(71.13±17.15)%vs(61.00±17.67)%]、一致率100%例数[10(11.9%)vs 1(1.90%)]、一致率≤50%例数[14(16.67%)vs 33(39.29%)],MMSU分型优于MSU分型,差异具有统计学意义(P<0.05);一致率>50%例数[60(71.43%)vs 50(59.52%)]比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论:腰椎间盘突出症MMSU分型细化了突出的分级和分区,通过命名方式明确了轴位上突出的方向、位置、程度,增加了矢状位上移或者下移的分级,对于脊柱微创外科的手术方案选择具有现实指导意义,也有利于临床学术交流。展开更多
文摘目的:开发一种基于语义分割的卷积神经网络人工智能辨识模型,以实现腰椎内镜下手术中组织结构的动态识别,并通过人机对照试验探讨其临床有效性。方法:收集2020年1月~2022年12月60例经椎间孔入路腰椎内镜下手术的视频资料,提取3000张高质量图像。采用Lable studio软件对骨组织、韧带组织和椎间盘组织进行标注并建立标签,分为训练集(2400张)、测试集(300张)和验证集(300张)。利用生成对抗网络技术扩增图像,基于PaddlePaddle深度学习框架训练得到轻量化模型,训练后根据验证集数据选择最优模型,最后利用测试集数据评估模型效果,并对模型能力进行人机验证。应用精确率、准确率、召回率、交并比(intersection over union,IoU)和Dice相似系数(dice similarity coefficient,DSC)结合混淆矩阵评价模型的精度;绘制受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)并计算曲线下面积(area under the curve,AUC)。结果:模型平均准确率达92.72%,平均精确率为80.59%,平均召回率为79.45%,平均IoU为67.28%,平均DSC为79.97%。椎间盘组织、骨组织和韧带组织的AUC分别为0.9779、0.9626和0.9515。人机验证中,高年资医师平均IoU为61.9%,模型为61.0%,中年资医师为59.5%,低年资医师为56.3%,差异无统计学意义(P>0.05)。提示模型精度可以接近高年资医师在分类标签的识别能力。结论:人工智能模型可针对腰椎内镜下重要结构进行标签分类,模型对镜下解剖结构辨识能力与高年资医生的辨识水准相仿。
文摘目的:探讨行斜外侧腰椎椎体间融合术(oblique lumbar interbody fusion,OLIF)联合侧入路螺钉内固定术(anterolateral screw fixation,AF)治疗的患者术前腰大肌形态特征与术后发生一过性神经肌肉损伤之间的相关性。方法:回顾性分析2018年6月~2023年4月在我院行经左侧入路L4/5单节段OLIF联合AF治疗的腰椎管狭窄症(lumbar spinal stenosis,LSS)患者的临床资料。将术后出现术侧下肢一过性腰丛神经、腰大肌损伤的22例患者纳入A组,匹配35例未出现相关损伤症状的患者作为对照,纳入B组。收集两组患者性别、年龄和体质指数(body mass index,BMI)、病程、美国麻醉医师协会(American Society of Anesthesiologists,ASA)评分等一般资料和手术相关信息,并于术前L4/5椎间隙中点轴位MRI图像上测量腰大肌形态学参数,包括面积、长轴、宽轴以及腰大肌横截面最高点(a点)、腰大肌横截面最宽点(b点)的Moro分区位置,观察左侧椎体侧缘与腰大肌内侧间隙(cd间隙)是否存在。采用回归分析探讨术前腰大肌形态特征与术后发生一过性神经肌肉损伤的关系。结果:两组患者性别、年龄、BMI、病程和ASA评分均无统计学差异,具有可比性(P>0.05)。两组均顺利完成手术,手术时间、术中出血量和住院时间均无统计学差异(P>0.05)。A组患者共报告72例次腰大肌、腰丛神经损伤相关症状,其中大腿前外侧感觉异常16例(22.2%),大腿内侧感觉异常14例(19.4%),腹股沟区感觉异常11例(15.3%),髋关节内收异常12例(16.7%),膝关节伸展异常10例(13.9%),髋关节屈曲异常9例(12.5%)。两组患者腰大肌面积、长轴、宽轴及a点分布无统计学差异;A组cd间隙消失率和b点位于MoroⅠ区的比例分别为27.3%和36.4%;B组分别54.3%和2.8%,A组显著性高于B组(P<0.05)。回归分析结果显示cd间隙消失(OR=0.177,95%CI 0.037~0.852)与b点分布于MoroⅠ、Ⅱ区是术后发生一过性神经肌肉损伤并发症的独立危险因素。结论:术前腰大肌形态特征与L4/5节段OLIF联合AF术后发生一过性神经肌肉损伤相关;腰大肌横截面最宽点位于MoroⅠ、Ⅱ区和椎体侧缘和腰大肌内侧间隙(cd间隙)消失是其发生的危险因素。
文摘目的:比较椎间盘突出症密歇根州立大学分型(the Michigan State University classication,MSU)和改良MSU分型(modified MSU classification,MMSU)的临床一致性,探讨MMSU在脊柱微创外科临床治疗策略的指导作用。方法:回顾性分析2023年1月~12月空军特色医学中心骨科收治的84例腰椎间盘突出症患者的临床资料,男48例,女36例,年龄20~69岁(44.37±12.85岁)。首先进行MMSU分级分区的准确界定:确定双侧上关节突顶点连线(a线)及双侧下关节突顶点连线(b线),突出在a线以内为1级,a/b线之间为2级,超过b线为3级;以双侧下关节突顶点垂直椎间盘横轴做垂线,两线平行,其间为椎管区,将椎管区域3等分,中间为A区,两侧为B区;经双侧上关节突外缘做垂线,其内为C区,即椎间孔区;两线外侧为D区,即极外侧区。由本院骨科8名熟悉两种分型的脊柱外科主治医生对84例患者的腰椎MRI实施阅片,分别进行MSU和MMSU分区分级。收集数据进行统计学分析,比较两种分型的一致率(即对每名患者核磁两种分型的一致性比率),包括平均一致率、100%一致率例数(8名医生的分型判断全部相同)、一致率>50%例数(至少5名医生分型判断相同,不包含全部8名医生分型相同)和一致率≤50%例数(不超过4名医生分型相同,包括4名)。结果:MMSU分型和MSU分型比较,平均一致率[(71.13±17.15)%vs(61.00±17.67)%]、一致率100%例数[10(11.9%)vs 1(1.90%)]、一致率≤50%例数[14(16.67%)vs 33(39.29%)],MMSU分型优于MSU分型,差异具有统计学意义(P<0.05);一致率>50%例数[60(71.43%)vs 50(59.52%)]比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论:腰椎间盘突出症MMSU分型细化了突出的分级和分区,通过命名方式明确了轴位上突出的方向、位置、程度,增加了矢状位上移或者下移的分级,对于脊柱微创外科的手术方案选择具有现实指导意义,也有利于临床学术交流。
