[發(fā)明專利]基于MRI的半月板三維重建系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910553481.1
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110288698B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 袁鑠慧
• 申請（專利權）人: 諸暨市人民醫(yī)院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T11/00;G16H50/20;G16H50/50;G06T5/00;G06T7/13;G06T7/136
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 丁敬博;葛宏

本發(fā)明涉及一種基于MRI的半月板三維重建系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括依次連接的原始圖像獲取模塊、圖像處理模塊、3D圖像輸出模塊、圖像存儲模塊和損傷診斷模塊?？焖贉蚀_地提取膝關節(jié)MRI中的半月板數據，生成三維重建圖像；并能自動識別半月板損傷的部位及形態(tài)，作出初步診斷，提高醫(yī)生工作效率。

技術領域

本發(fā)明涉及醫(yī)學影像技術領域，具體涉及一種基于MRI的半月板三維重建系統(tǒng)。

背景技術

半月板是膝關節(jié)保持穩(wěn)定、進行正常功能的重要生理結構，半月板損傷是引起膝關節(jié)疼痛、功能障礙最常見的原因之一。核磁共振成像(MRI)是半月板損傷最主要的無創(chuàng)性診斷方法，醫(yī)生大多憑借經驗由多幅二維圖像去估計損傷的部位和形狀。但二維斷層圖像表達的是某一個截面的解剖信息，而半月板是三維立體結構，損傷部位上有體部、邊緣及前角、后角之分，損傷形態(tài)上有水平撕裂型、縱行撕裂型、放射狀撕裂型、斜行撕裂型、復雜撕裂型之分。若單純根據二維平面半月板內損傷的異常信號來分型，容易遺漏重要的臨床信息。因此，如果能通過計算機三維重建技術顯示半月板損傷的三維形態(tài)結構，并由計算機自動給出診斷，必然有利于降低人為因素導致的誤診率和漏診率，確立更有效的治療方案，提高醫(yī)生的工作效率。

但半月板三維重建與損傷識別的前提，是將膝關節(jié)MRI中的半月板從周圍圖像背景中提取出來，也即所謂的圖像分割(Segmentation)。如果沒有經過半月板的圖像分割，會導致得到的三維重建圖像混合了膝關節(jié)韌帶、軟骨、肌肉等多種組織，嚴重影響計算機的識別與醫(yī)生的觀測。由于醫(yī)學圖像中的噪聲和不均勻問題，膝關節(jié)半月板的識別特征不明顯，與周圍組織在空間中交錯復雜，且圖像灰度分布互相重疊，導致用經典的圖像處理技術難以進行快速有效的半月板圖像分割。

由于傳統(tǒng)MRI診斷半月板損傷的局限性，有學者嘗試利用不同序列或成像技術加強其診斷能力。吳婧等通過對比MRI質子壓脂成像(Fat?Suppressed-Proton?Density-Weighted?Imaging,FS-PDW?I)和關節(jié)鏡對膝關節(jié)半月板損傷的檢查結果，認為FS-PDW?I靈敏度和特異度均較高。劉新球等研究發(fā)現MRI掃描參數的優(yōu)化組合和選擇正確的掃描方法、恰當的線圈及應用脂肪抑制技術更有助于顯示正常膝關節(jié)解剖結構及病變的定位和診斷。Nguyen?JC等認為快速自旋回波(FSE)3D序列能夠提供高分辨率的半月板圖像，降低臨床的誤診率。賴清泉等則研究認為MRI平掃與MRI造影對半月板損傷的診斷準確性差異無統(tǒng)計學意義。Choi?JY等通過對比研究發(fā)現，MRI的UTE?T2序列較普通T2序列可以更好地區(qū)分半月板的層狀層結構，有利于發(fā)現早期的半月板損傷改變。Calixto?NE等研究認為，高分辨率FSE?T1ρ及T2序列能更有效地分辨膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者的早期半月板退變性損傷。周進等認為常規(guī)的MRI序列首先由于其間隔掃描會導致病灶的漏診，其次由于掃描角度的原因常造成膝關節(jié)各結構顯示的不連續(xù)性，不利于診斷，第三由于常規(guī)序列掃描時間長，常導致急性外傷疼痛患者無法耐受而導致掃描失敗，因此采用3D-CUBE?PD序列進行掃描，但經比較發(fā)現與常規(guī)的2S-FSE?PDWI序列在顯示半月板方面無統(tǒng)計學差異；而趙曉梅等研究也表明2D和3D?MR序列在診斷內側半月板和外側半月板損傷的敏感度、特異度和準確度上并無顯著差異。因此，盡管MRI技術的不斷提高在理論上有助于清晰準確的診斷半月板損傷，但單純的二維圖像信息始終無法直觀地體現半月板損傷的部位及損傷形態(tài)。

目前較為常用的通用型影像學處理軟件，如Mimics等，存在一定的不足：第一，其處理過程有一定復雜性，必須由熟練掌握相關軟件的人員進行操作；第二，由于其并非專用于膝關節(jié)MRI三維重建，需要進行較多的參數調校，不利于臨床的快速操作；第三，由于軟件是由廠家開發(fā)完成，程序接口的開源性不強，不利于進一步的自主研究，如生物力學分析等。因此，有必要從臨床實用性出發(fā)，為半月板損傷個性化定制一款三維診斷軟件系統(tǒng)。