常見的骨科疾病包括骨折、關(guān)節(jié)損傷、骨腫瘤等。隨著我國老齡人群的擴(kuò)大及骨質(zhì)疏松人數(shù)的增加，骨折的威脅也隨之增大。X射線成像、CT（計算機(jī)斷層掃描）和MRI（磁共振成像）是骨科三大影像診斷方法。X射線成像能揭示理學(xué)檢查難辨的骨折損傷，確定骨折類型與移位，如隱匿性或深層骨折。在檢查時需拍正側(cè)位并涵蓋鄰近關(guān)節(jié)，特殊需求時增拍特定位置或?qū)?cè)對比片。CT技術(shù)所得圖像更精細(xì)，在復(fù)雜或深層損傷，如髖、骨盆、脊柱骨折中，CT與三維成像技術(shù)結(jié)合，可以展現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)。MRI以非電離輻射實(shí)現(xiàn)安全檢查，擅長軟組織評估。MRI對比度高，對脊柱骨折伴脊損傷、膝關(guān)節(jié)半月板韌帶傷及軟骨損傷具有獨(dú)特的診斷價值。此外，為評估兒童生長發(fā)育情況，骨齡檢測是一項(xiàng)重要的檢查手段，通常使用X射線成像技術(shù)進(jìn)行評估。

　　目前，骨科人工智能（AI）醫(yī)學(xué)影像軟件主要集中于骨折的診斷及兒童骨齡評價方面的應(yīng)用，在此領(lǐng)域我國企業(yè)的相關(guān)研發(fā)取得積極進(jìn)展，多款產(chǎn)品獲批上市。

多款輔助診斷軟件獲批上市
近年來，我國企業(yè)積極投入AI醫(yī)學(xué)影像軟件在骨科領(lǐng)域應(yīng)用的研究，推動多款產(chǎn)品獲批上市，其中較多產(chǎn)品集中在輔助骨折診治領(lǐng)域。

　　骨折診治領(lǐng)域
AI醫(yī)學(xué)影像軟件可在多類骨折的識別和診斷中發(fā)揮作用，提高對骨折識別的效率和準(zhǔn)確率；同時，還可對骨折部位進(jìn)行三維重建，以輔助醫(yī)生診治和手術(shù)規(guī)劃。
肋骨骨折是常見的鈍性胸部外傷之一，胸部遭受嚴(yán)重創(chuàng)傷的患者約40%會發(fā)生肋骨骨折。一般肋骨骨折包括完全性骨折和不完全性骨折。對不同類型的骨折作出準(zhǔn)確診斷，快速確定骨折部位、骨折數(shù)量對后期治療至關(guān)重要。有研究證實(shí)，AI醫(yī)學(xué)影像軟件可實(shí)現(xiàn)對肋骨骨折95%的識別率，并將肋骨骨折檢測的假陽性率降至5%，顯著改善了識別效果。
此外，舟骨、橈骨和尺骨的骨折也較易發(fā)生。舟骨是腕骨中最易受傷的部位，其骨折常因手腕過度背伸引起，尤其易發(fā)生在跌倒時手背著地的情況下。這類傷害可能會影響到舟骨近端的血液供應(yīng)，從而影響愈合過程。橈骨和尺骨骨折多源自前臂受到直接沖擊，這類骨折還可能伴隨脫位發(fā)生。2024年，Jacob F.Oeding等人對AI醫(yī)學(xué)影像軟件輔助手部舟骨和尺骨骨折診斷性能進(jìn)行系統(tǒng)性回顧研究，發(fā)現(xiàn)AI醫(yī)學(xué)影像軟件在輔助診斷舟骨骨折方面的準(zhǔn)確率達(dá)到72.0%~90.3%；在輔助診斷尺骨骨折方面的準(zhǔn)確率達(dá)到89.0%~98.0%。
除了對骨折部位的識別和標(biāo)注外，AI醫(yī)學(xué)影像軟件還能夠?qū)崿F(xiàn)骨折部位的三維重建。人體肋骨解剖特點(diǎn)復(fù)雜，其走行特殊且環(huán)繞呈圓桶形，肋弓彎曲大，和前后多個臟器相互重疊。當(dāng)肋骨出現(xiàn)骨折時，三維重建成像在清晰度和定位性上具有明顯優(yōu)勢。針對急診胸部外傷，螺旋CT掃描及三維重建成像，能在短時間內(nèi)一次掃描完成，支持準(zhǔn)確診斷，避免其他胸部攝影檢查中因體位變換而造成二次傷害。

表1 我國已上市骨折診斷AI醫(yī)學(xué)影像軟件（第三類醫(yī)療器械）情況

　　截至2024年6月，我國共有7款骨折診斷AI醫(yī)學(xué)影像軟件作為第三類醫(yī)療器械獲批上市（詳見表1）。2020年11月，聯(lián)影智能的骨折CT影像輔助檢測軟件獲批上市，適用范圍為讀取胸部CT平掃圖像以用于輔助醫(yī)生對成人外傷患者進(jìn)行肋骨骨折檢測。此后，深睿醫(yī)療、醫(yī)準(zhǔn)智能等公司的肋骨骨折CT圖像輔助檢測軟件產(chǎn)品陸續(xù)獲批上市。此外，匯醫(yī)慧影的骨折X射線圖像輔助檢測軟件可以對四肢骨折病灶實(shí)現(xiàn)秒級定位；上海西門子的胸椎CT圖像輔助評估軟件可以判斷骨折、椎間盤退變、脊柱側(cè)彎等疾病。

　　骨齡檢測領(lǐng)域
骨的發(fā)育貫穿人的生長發(fā)育期，在發(fā)育過程中，所有個體的骨組織都由軟骨逐漸骨化成骨。在骨齡評價方法的研究過程中，人體的肩肘、手腕、髖、膝、足踝關(guān)節(jié)都曾作為X射線攝片部位。由于手腕部包括多種類型的骨化中心（骨發(fā)育過程中首先骨化的部位），能反映出全身骨發(fā)育狀況，而且易于攝片，節(jié)省人力物力，輻射劑量小，所以手腕部骨齡檢測得到了最廣泛的應(yīng)用。

表2 我國已上市骨齡檢測AI醫(yī)學(xué)影像軟件（第三類醫(yī)療器械）情況

　　AI醫(yī)學(xué)影像軟件輔助骨齡評價系統(tǒng)可通過深度學(xué)習(xí)算法自動評價骨齡并得到骨齡分級，顯著減少閱片時間和觀察者間主觀因素影響。截至2024年6月，我國共有3款兒童手部X射線影像骨齡輔助評估軟件作為第三類醫(yī)療器械獲批上市（詳見表2）。

　　兩大發(fā)展趨勢值得關(guān)注

　　AI醫(yī)學(xué)影像軟件通過對骨科影像的細(xì)致分析與建模，在術(shù)前模擬可能的方案，可幫助提高骨科手術(shù)成功率。除骨折領(lǐng)域外，AI醫(yī)學(xué)影像軟件對骨腫瘤、腰椎間盤突出等疾病也有很好的輔助診斷能力。

　　輔助骨科手術(shù)規(guī)劃
AI醫(yī)學(xué)影像軟件通過CT、MRI等影像完成三維圖像建模，之后通過集合患者人群大數(shù)據(jù)和醫(yī)生專業(yè)經(jīng)驗(yàn)算法，在術(shù)前模擬所有方案的排列組合，并選出最適合特定患者的個體化定制方案。通過AI的輔助，骨科醫(yī)生在術(shù)前獲得最佳手術(shù)方案，并且能夠在計算機(jī)前模擬手術(shù)的全流程操作，有助于提高手術(shù)的成功率，可應(yīng)用于關(guān)節(jié)置換術(shù)、脊柱手術(shù)等領(lǐng)域。其中，脊柱骨折有著高致殘率，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，準(zhǔn)確評估脊柱骨折情況在治療中至關(guān)重要，同時需要考慮手術(shù)方式、手術(shù)時間、損傷部位鄰近解剖結(jié)構(gòu)及預(yù)后情況等因素，存在高風(fēng)險性和復(fù)雜性，對醫(yī)生的水平要求極高。有了AI醫(yī)學(xué)影像軟件的輔助，可有效提高手術(shù)質(zhì)量。
輔助更多骨科疾病診斷
目前，多家企業(yè)在關(guān)節(jié)、脊柱損傷診斷領(lǐng)域進(jìn)行布局，如醫(yī)準(zhǔn)智能的膝關(guān)節(jié)MR影像處理軟件，可識別膝關(guān)節(jié)多種損傷，提供損傷情況評估、定位及類型提示，輔助醫(yī)生對損傷進(jìn)行高效鑒別診斷。
在骨腫瘤檢測方面，AI醫(yī)學(xué)影像軟件可以發(fā)揮更大作用。原發(fā)性骨腫瘤發(fā)病率較低，但骨轉(zhuǎn)移是多種實(shí)體瘤遠(yuǎn)處復(fù)發(fā)的常見臨床表現(xiàn)，尤其在肺癌、乳腺癌和前列腺癌中頻發(fā)。骨是繼肺和肝后的第三大常見轉(zhuǎn)移器官，在血液瘤中，多發(fā)性骨髓瘤患者可出現(xiàn)骨骼的廣泛受累；淋巴瘤患者也可能出現(xiàn)原發(fā)或繼發(fā)骨病灶。目前，人工進(jìn)行骨腫瘤診斷存在技術(shù)門檻高、骨腫瘤鑒別困難、診斷標(biāo)準(zhǔn)化程度低等問題，而AI可以通過分類模型實(shí)現(xiàn)對骨腫瘤良惡性的鑒別。Chianca等人構(gòu)建的二分類（良性和惡性）模型在內(nèi)部測試中獲得了94%的準(zhǔn)確率，在外部測試中的準(zhǔn)確率為86%。在產(chǎn)品研發(fā)層面，如聯(lián)影智能的uAI？Discover-BoneMets，預(yù)期可以通過CT圖像秒級檢出及分類原發(fā)骨腫瘤、溶骨性骨轉(zhuǎn)移、成骨性骨轉(zhuǎn)移、混合型骨轉(zhuǎn)移與其他骨異常病灶。
脊柱退行性疾病是影響中老年人生活質(zhì)量的常見疾病，腰椎間盤突出是脊柱退行性疾病的一種。已有研究證實(shí)，AI醫(yī)學(xué)影像軟件可以提高相關(guān)圖像的分割精度和分類準(zhǔn)確率。復(fù)星杏脈開展了腰椎疾病AI輔助分析系統(tǒng)的開發(fā)，可以快速協(xié)助醫(yī)生精準(zhǔn)分析腰椎及椎間盤疾病。
此外，在骨關(guān)節(jié)退行性疾病領(lǐng)域，2022年的一項(xiàng)回顧性研究表明，AI醫(yī)學(xué)影像軟件對膝骨關(guān)節(jié)炎患者嚴(yán)重程度的判斷準(zhǔn)確率高達(dá)97.8%。
AI醫(yī)學(xué)影像軟件在輔助更多骨科疾病診斷方面有著廣闊的應(yīng)用空間。

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