[發(fā)明專利]一種構(gòu)建適用于SMILE手術(shù)切削厚度預(yù)測的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011627434.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112656507B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁冬青;湯福南;楊春花;張暉;汪纓;劉慶淮
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇省人民醫(yī)院（南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院）
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;G06N3/08;G16H50/20;G16H50/50
• 代理公司: 南京擎天知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32465
• 代理人: 涂春春

本發(fā)明公開一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的SMILE手術(shù)參數(shù)預(yù)測方法，包括如下步驟：步驟1：選定模型訓(xùn)練階段的輸入值和期望輸出值，步驟2：構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；步驟3：訓(xùn)練模型；步驟4：選定模型應(yīng)用階段的輸入值和輸出值；步驟5：模型應(yīng)用；步驟6：計(jì)算剩余基底厚度的預(yù)測值；步驟7：得出SMILE手術(shù)參數(shù)預(yù)測結(jié)果。優(yōu)點(diǎn)：基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)有的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，并可獨(dú)立于SMILE手術(shù)機(jī)器實(shí)現(xiàn)預(yù)測功能。因此，本發(fā)明能夠在保證預(yù)測精度的基礎(chǔ)之上，從根本上實(shí)現(xiàn)全飛秒手術(shù)適應(yīng)癥的科學(xué)、快速篩查，并可節(jié)約臨床時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測SMILE手術(shù)參數(shù)的方法，屬于眼科手術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前飛秒激光在近視角膜屈光手術(shù)中的應(yīng)用日趨廣泛，特別是飛秒激光小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)(SMILE)顯示出較好的安全性、有效性、穩(wěn)定性和可預(yù)測性。但不同患者其術(shù)后臨床效果仍不盡相同，因此，如何做到真正的個(gè)體化還需要不斷探討，手術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)仍存在許多未知因素。近年來，屈光手術(shù)醫(yī)生們在遵循視覺光學(xué)基本理論的前提下不斷探索和優(yōu)化SMILE手術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)，以保證手術(shù)的精確度，提高患者術(shù)后視覺質(zhì)量。

SMILE作為相對較新的角膜屈光手術(shù)方式，目前還處在不斷探索的發(fā)展階段，其中最重要的問題是對手術(shù)參數(shù)的設(shè)定尚缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)。為了減少對角膜組織的損傷，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化的手術(shù)設(shè)計(jì)，達(dá)到最佳手術(shù)效果，需要對手術(shù)參數(shù)的設(shè)定和相關(guān)手術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行認(rèn)真分析，并給予優(yōu)化和必要的調(diào)整。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back-Propagation Neural Network)又稱為反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是通過誤差反向傳播算法的多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性函數(shù)逼近能力，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的預(yù)測。

SMILE手術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)主要為切削厚度和剩余基底厚度，其中切削厚度受到患者球鏡度數(shù)(SPH)、柱鏡度數(shù)(CYL)、角膜曲率半徑(K)和基質(zhì)透鏡直徑(Diameter)等數(shù)據(jù)的影響，而剩余基底厚度數(shù)值受到角膜厚度、切削厚度、基底厚度以及帽厚度等參數(shù)的影響。

由于SMILE手術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)受到以上多方面因素的影響，臨床上很難直觀地得出判斷結(jié)果，包括切削厚度、剩余基底厚度、以及患者是否符合手術(shù)條件等。

通常情況下，想要的出手術(shù)參數(shù)結(jié)論，需要借助SMILE手術(shù)機(jī)器，輸入各項(xiàng)參數(shù)來得出切削厚度和剩余基底厚度等結(jié)果，然而這種方式會占用SMILE手術(shù)機(jī)器的時(shí)間，且在術(shù)前篩查過程中無法迅速進(jìn)行計(jì)算和判斷。

因此，如果能以廠家提供的部分?jǐn)?shù)據(jù)和長期積累的患者數(shù)據(jù)為先驗(yàn)條件，建立科學(xué)的 SIMLE手術(shù)參數(shù)預(yù)測方法，快速預(yù)測出切削厚度和剩余基底厚度，幫助臨床醫(yī)生判斷患者是否符合手術(shù)條件，同時(shí)又能避免占用SMILE手術(shù)機(jī)器的時(shí)間，獲得較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上不足，本發(fā)明提供了提供一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對SMILE手術(shù)參數(shù)進(jìn)行快速預(yù)測的方法該方法，是基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)模式，模擬并預(yù)測SMILE手術(shù)的角膜切削公式，通過輸入患者的當(dāng)前手術(shù)數(shù)據(jù)，計(jì)算SMILE手術(shù)需要切削的角膜厚度，以預(yù)測患者手術(shù)的可行性，輔助評估手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，并指導(dǎo)手術(shù)醫(yī)生選擇個(gè)性化設(shè)計(jì)的手術(shù)方案。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的SMILE手術(shù)參數(shù)預(yù)測方法，包括如下步驟:

步驟1：根據(jù)廠家提供的官方數(shù)據(jù)以及歷史患者數(shù)據(jù)，選定患者球鏡度數(shù)(SPH)、柱鏡度數(shù)(CYL)、角膜曲率半徑(K)和基質(zhì)透鏡直徑(Diameter)4項(xiàng)指標(biāo)作為模型訓(xùn)練階段的輸入值，選定輸入量所一一對應(yīng)的切削厚度值Y作為模型訓(xùn)練階段的期望輸出值；