การสร้างภาพสามมิติของกระดูกต้นขาที่แตกหักจากภาพถ่ายรังสีสองมุมมองด้วยวิธีการเรียนรู้เชิงลึก

Abstract

ภาวะกระดูกต้นขาส่วนปลายหักนั้นเป็นภาวะบาดเจ็บที่ค่อนข้างรุนแรง มีสาเหตุจากการบาดเจ็บทั้งภาวะบาดเจ็บจากอุบัติเหตุและการหักผ่านรอยโรค การวินิจฉัยและการวางแผนการผ่าตัดเป็นขบวนการที่สำคัญในการรักษา ซึ่งต้องพึ่งพาการถ่ายภาพรังสีเอกซเรย์และเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ อย่างไรก็ตามการถ่ายภาพรังสีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์นั้นมีค่าใช้จ่ายมาก ปริมาณรังสีสูง และใช้ระยะเวลาในการถ่ายภาพยาวนานกว่าการถ่ายภาพเอกซเรย์ ดังนั้นการสร้างภาพสามมิติของกระดูกต้นขาที่แตกหักจากถ่ายภาพรังสีเอกซเรย์จึงเป็นที่ต้องการและเป็นโจทย์ปัญหาที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข อีกทั้งยังขาดแคลนข้อมูลในการวิจัย งานวิจัยนี้จึงนำเสนอโมเดลสร้างภาพสามมิติของกระดูกต้นขาส่วนปลายที่แตกหักจากภาพถ่ายรังสีสองมุมมอง เพื่อเพิ่มมโนภาพการมองเห็นแบบสามมิติใช้สำหรับการวินิจฉัยและการวางแผนการผ่าตัด โมเดลการสร้างภาพสามมิติได้ประยุกต์ใช้การเรียนรู้เชิงลึกซึ่งเป็นโครงข่ายประสาทเทียมคอนโวลูชันแบบพีระมิด คลาสช่วยฝึกสอนเป็นตัวแทนของบริเวณกระดูกที่แตกหักช่วยสนับสนุนการเรียนรู้รายละเอียดการรอยแตกหักของโมเดล เนื่องจากตัวอย่างภาพสำหรับฝึกสอนมีไม่เพียงพอ เทคนิคตัวอย่างฝึกสอนที่แตกหักจึงถูกพัฒนาขึ้นเพื่อขยายขนาดตัวอย่างสำหรับฝึกสอนและเพื่อเพิ่มความแม่นยำของผลลัพธ์ นอกจากนี้โมดูลสำหรับผสมคุณสมบัติตามแนวแกนจึงถูกพัฒนาขึ้นภายในโมเดลเพื่อเอาชนะปัญหาความคลาดเคลื่อนเชิงมุมระหว่างภาพถ่ายรังสี โมเดลที่นำเสนอสามารถทำงานกับชุดข้อมูลที่มีคลาดเคลื่อนเชิงมุมระหว่างภาพถ่ายรังสีได้ถึง 10 องศา โดยมีค่า mIoU ที่ 0.827±0.083SD. และ mASSD มีค่า 1.043±0.481SD. โมเดลที่นำเสนอให้รูปทรงกระดูกต้นขาและรายละเอียดของรอยแตกหักที่แม่นยำใกล้เคียงกับความเป็นจริง