[發(fā)明專利]一種基于圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的骨齡評測方法、系統(tǒng)、終端及存儲介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010512567.2
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111882517A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮平;尹子昊;俞益洲
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州深睿博聯(lián)科技有限公司;北京深睿博聯(lián)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/73;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京天方智力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11719
• 代理人: 路遠

本申請所提供的一種基于圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的骨齡評測方法、系統(tǒng)、終端及存儲介質(zhì)，所述方法包括：獲取手腕骨影像的N個目標骨骺；采用特征提取網(wǎng)絡(luò)模型，提取手腕骨影像的N個目標骨骺及其附近區(qū)域的初始特征X；采用基于圖卷積網(wǎng)絡(luò)的上下文特征融合網(wǎng)絡(luò)模型，將初始特征X和經(jīng)過多層圖卷積后的上下文特征相加，得到最終的融合特征將所述融合特征輸入預(yù)測分布網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)測得到N個目標骨骺的發(fā)育等級分布，并相應(yīng)計算發(fā)育等級期望和方差、發(fā)育分數(shù)期望、骨成熟度總分；利用預(yù)測的發(fā)育等級和計算的骨成熟度總分，根據(jù)骨齡標準計算得到最終骨齡預(yù)測值。本申請通過圖卷積網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上下文特征融合促進不同局部骨區(qū)域間信息交流，并通過骨成熟度總分損失函數(shù)避免累計骨齡誤差，實現(xiàn)了骨齡評測的精確性和魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及骨齡評測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的骨齡評測方法、系統(tǒng)、終端及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

骨齡是評價青少年及兒童生物年齡的主要方法，應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、法醫(yī)學(xué)和運動學(xué)等領(lǐng)域。計分法骨齡標準(如《中華-05》骨齡標準、TW3骨齡標準)規(guī)定對手腕骨的橈骨、尺骨以及其他短指骨分別進行發(fā)育等級評測。骨齡片拍攝質(zhì)控要求取左手正位，五指舒展，避免關(guān)節(jié)彎曲；拍攝后，分別對每處骨化中心進行發(fā)育等級評分，并將算出相應(yīng)分數(shù)總和，查表得出最終骨齡。需要注意的是，對于每處骨化中心，其成熟等級類別數(shù)存在差異。比如中華05標準中，發(fā)育等級最少的是遠節(jié)指骨，只有11個等級；最多的是橈骨，有15個等級。而且發(fā)育等級與分數(shù)之間不是線性關(guān)系，一般而言，發(fā)育等級越高，相鄰等級對應(yīng)分數(shù)差別越大，醫(yī)生錯判帶來的誤差也會越大。

骨齡評測的第一個難點是非規(guī)范的骨齡拍攝。實際操作中，作為骨齡評測的主要受眾，青少年兒童可能會不配合、不聽從醫(yī)囑，手掌姿勢不合規(guī)范或生長異常，導(dǎo)致對應(yīng)部位的骨骺形態(tài)發(fā)生變化(比如旋轉(zhuǎn)、形變、被遮擋)，對精確骨齡評測造成困難。另一個難點是現(xiàn)有標準下內(nèi)生的“等級二義性”。無論是國際TW3標準，還是國內(nèi)CHN05標準，發(fā)育等級都是離散的。但實際上，骨骼發(fā)育具有時間連續(xù)性，其真實發(fā)育程度落在現(xiàn)有標準的兩個離散等級之間，導(dǎo)致醫(yī)生難以準確評判。

對于上述問題，醫(yī)學(xué)專家通常難以直接給該部位的成熟等級給出準確評測，而采取借鑒鄰近部位的骨化中心的生長程度來進行綜合考量，該行為的合理性在于鄰近部位的骨化中心在生長模式上有高度相關(guān)性。

現(xiàn)有技術(shù)中利用機器學(xué)習(xí)進行自動化骨齡評測的技術(shù)，如

“基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的全自動骨齡評定方法”，通過利用資料庫中的手腕骨X線片進行標準化預(yù)處理，準備訓(xùn)練集；構(gòu)建并訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；利用訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對新的骨齡片進行數(shù)據(jù)處理，得到骨齡評定結(jié)果。再有現(xiàn)有技術(shù)中CN201910231284.8公開的“一種基于概率的骨齡計算方法”，通過獲取深度學(xué)習(xí)模型對左手各個骨頭的分類等級及對應(yīng)的概率的基礎(chǔ)上，選擇可能性最高的2個等級及對應(yīng)的概率，通過歸一化概率與各個骨頭等級對應(yīng)的分值相乘獲得各自的分值，再相加獲得該塊骨頭最終的分值，根據(jù)CHN法分值表查表得到骨齡。

在TW3標準下，在挖掘出目標骨骺區(qū)域后，僅僅根據(jù)單個骨骺的特征對該骨骺進行評級，忽視了其他骨骺區(qū)域的信息，且該方法適用于拍攝效果理想、發(fā)育正常的骨齡影像，對于拍攝手掌姿勢不規(guī)范的而發(fā)生旋轉(zhuǎn)、變形的骨骺，或者出現(xiàn)生長異常的骨骺，必須參考其他骨骺發(fā)育特征，才能對該骨骺進行魯棒的發(fā)育等級評價。因此，現(xiàn)有技術(shù)普遍將骨齡評級處理為簡單的分類或回歸問題，認為骨齡的金標準為單一整數(shù)值，忽視了等級的二義性。因而，現(xiàn)有技術(shù)的缺點為主要是：1)沒有深入考慮某些情況(諸如生長異常或手掌姿勢不規(guī)范)下骨骺形態(tài)特征變化對于評級準確性的影響；2)評級僅根據(jù)單一骨骺區(qū)域的特征，忽視了其他骨骺區(qū)域提供的上下文信息；3)沒有考慮骨齡金標準的內(nèi)生二義性對于骨齡評測模型訓(xùn)練的影響。

因此，亟需一種基于圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的骨齡評測方法、系統(tǒng)、終端及存儲介質(zhì)，以解決骨齡評測的標注任務(wù)中由于生長異常或手掌姿勢不規(guī)范導(dǎo)致的骨骺形態(tài)發(fā)生變化，以及骨齡評測標準下骨骺發(fā)育程度只能歸類到有限等級上導(dǎo)致標注具有二義性的問題，實現(xiàn)骨齡評測的精確性和魯棒性。