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成果名称：一种基于深度学习的骨质疏松性椎体骨折智能辅助诊断系统
发表期刊：《骨骼与矿物质研究杂志》[Journal of Bone and Mineral Research，IF（2022）：6.2]
通讯作者：章振林
第一作者：沈力
主要作者单位：上海交通大学医学院附属第六人民医院
上海交通大学医学院附属第六人民医院章振林教授团队开发了一种基于深度学习的椎体骨折智能辅助诊断系统（AI_OVF_SH）。这是国际首次报道能利用X线平片进行椎体精准定位、骨折及其分度智能诊断的辅助工具，有望推动人工智能技术在椎体骨折诊断领域中的应用。
骨质疏松性椎体骨折是老年人致残和致死的主要原因之一，具有高患病率、高危害性及低就诊率的特点，严重影响老年人的预期寿命和生活质量。早期诊断椎体骨折并尽早启动抗骨质疏松药物干预，可以显著改善骨骼质量并降低再次骨折的风险。
X 线平片检查是诊断OVF的首选影像学检查方法，具有快速、可及性强、辐射剂量低和成本低等优势。在临床实践中，常使用Genant目视半定量法进行椎体骨折及其分度的评估。然而，该方法具有较强的主观性，导致其在椎体骨折诊断方面存在较高的漏诊率和误诊率。
针对上述问题，上海交通大学医学院附属第六人民医院章振林教授团队开发了一种基于深度学习的椎体骨折智能辅助诊断系统（AI_OVF_SH）。该系统可利用深度卷积神经网络能自动定位和分割椎体，计算每个椎体的面积损失比，并结合金标准结果和网格搜索优化算法，实现对椎体骨折的检测及其分度的准确评估。
研究人员将课题组前期椎体骨折流行病学调查数据库中的11397张X线平片随机分为建模集和内部验证集，并从在上海市第六人民医院接受X线平片检查的1276例受试者中，选取其影像学数据作为外部验证集。所有X线平片均导入至在线标注平台，并进行统一人工标注。影像科专家根据Genant半定量评估法对椎体骨折及其分度进行了判定，评估结果为椎体骨折诊断的真值标注。
研究结果显示，AI_OVF_SH系统在骨骼位置检测和分割方面表现出较高的准确性和计算速度。在内部验证集上，AI_OVF_SH模型对所有骨折的准确性、敏感性和特异性分别为97.41%、84.08%和97.25%。中度骨折的敏感性和特异性分别为88.55%和99.74%，而对于重度骨折，它们分别为92.30%和99.92%。在外部验证集上，对所有骨折的准确性、敏感性和特异性分别为96.85%、83.35%和94.70%。对于中度骨折，敏感性和特异性分别为85.61%和99.85%，对于重度骨折，敏感性和特异性分别为93.46%和99.92%。
综合来看，这一智能辅助诊断系统能优化临床诊疗流程，赋能基层及低年资医生，提高临床诊疗的效率和准确性，为各级医疗机构提供了更精准的诊疗工具。
我们所开发的智能辅助诊断系统是国际首次报道能够利用X线平片进行椎体精准定位、骨折及其分度智能诊断，辅助临床医生尤其是基层及低年资医生，提高临床诊疗的效率和准确性，为各级医疗机构提供了更精准的诊疗工具。该系统能够优化临床诊疗流程，同时也为骨质疏松性椎体骨折诊断领域的发展做出了积极贡献。
目前，智能辅助诊断系统已成功安装在十几家社区医院和三甲医院，在临床诊疗环境中进行验证和应用。同时，研究团队将不断优化系统，正在进行Ⅱ类创新型医疗器械产品的注册临床评价，旨在实现临床应用该智能辅助诊断系统，促使骨质疏松性椎体骨折智能、高效和精准的诊断。
章振林
教授，医学博士，二级教授，博士生导师。上海交通大学医学院附属第六人民医院骨质疏松和骨病科主任，上海市骨疾病临床研究中心主任，上海交通大学医学院附属第六人民医院临床研究中心执行主任，兼任中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会主任委员，中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志副总编辑，上海市医学会骨质疏松专科分会候任主任委员。2008、2011年获上海市优秀学科带头人，2012年获上海市领军人才，2021年获得上海市“五一劳动奖章”。主持国家自然科学基金项目8项，作为子课题负责科技部国家重点研发计划和“973”项目各1项，同时主持多项上海市市级科研项目。以第一作者或通信作者发表SCI论文100多篇，发表在Am J Hum Genetics、JBMR、JCEM、BONE和Osteoporosis Int等权威杂志，以第一完成人于2012年因“骨质疏松和单基因骨病的遗传机制和临床应用”获得上海市科技进步奖一等奖，2017年获国务院特殊津贴，2018年获得国家名医称号。
沈力
公共卫生与预防医学在读博士，本科和硕士均毕业于上海交通大学。2019年起在上海市第六人民医院工作，主要从事骨质疏松与骨代谢疾病和椎体压缩性骨折，研究方向为利用生物统计方法和人工智能算法探讨疾病病因、诊断和治疗方法。以第一作者累计发表论文共20篇，其中SCI论文共7篇，中文核心论著共13篇。作为项目负责人主持申康医院发展中心“促进市级医院临床技能与临床创新三年行动计划”项目、骨质疏松和骨矿盐疾病中青年医生优才培养计划各1项。
本团队是章振林教授领导的骨质疏松症研究团队，由多名从事骨质疏松及骨代谢疾病临床研究的杰出医生和科研人员组成，团队成员包括临床医学、统计学、人工智能和放射科等多学科专家。研究方向主要聚焦骨质疏松及骨代谢疾病的发病机制、早期诊断、预防策略以及临床治疗策略，注重开发智能辅助诊断系统。研究成果发表在Am J Hum Genetics、JBMR、JCEM、BONE和Osteoporosis Int等国际权威杂志。先后获得上海市科技进步奖一等奖，国务院特殊津贴和国家名医称号，为我国骨质疏松和骨代谢疾病领域的发展做出了重要贡献。
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