[发明专利]一种儿童髋关节发育不良诊断系统

权利要求书

1.一种儿童髋关节发育不良诊断系统，包括计算机存储器、计算机处理器以及存储在所述计算机存储器中并可在所述计算机处理器上执行的计算机程序，其特征在于：

所述计算机存储器中存有训练好的诊断识别模型，所述的诊断识别模型包括基于Mask-RCNN的儿童骨骼分割模块、基于HRNet的关键点检测模块以及基于具有自动过拟合检测的TO-ResNet的特征提取模块；

基于TO-ResNet的特征提取模块中，输入特征层的维度为256，模型共使用64个1x1卷积核进行第1次卷积计算，这个过程中特征矩阵下降到64；再通过64个3x3卷积核进行第2次卷积计算，接下来通过256个1x1的卷积核进行第3次卷积计算，对特征矩阵进行降维，降到256；接下来将通过输入的特征和通过上述3次卷积计算的特征矩阵相加；

训练过程中，特征提取模块通过验证集正确率与随机预测值的比对判断是否出现过拟合现象，具体如下：

ResNet经过多次训练得到分类的权重矩阵X，每个分类类别的正确率为r₀，则每个验证样本的得分矩阵为x_i，组合成总的得分矩阵为X₀[x₁,x₂,x₃,…x_n, i∈[0,n]]；每个验证样本预测得到的得分矩阵为y_i，组合成总的得分矩阵为Y₀[y₁,y₂,y₃,…y_n, i∈[0,n]]，x_i与y_i为一一对应关系，用来计算交叉熵损失函数，并对应得到r₀，将Y₀内的元素随机打乱，形成新的随机得分矩阵Y_i，i∈[0,10000]，将Y_i与X₀计算新的损失函数以及新的分类正确率r_i，若r_i-r₀0均成立，则判定不存在过拟合；否则判定为过拟合，重新调整网络结构；

所述计算机处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

对待检测的儿童髋关节X射线影像进行预处理，预处理后输入诊断识别模型，利用儿童骨骼分割模块进行骨盆骨骼的实例分割，分割成髂骨、耻骨、坐骨和股骨头；

分割后的影像输入关键点检测模块以定位四个骨盆标志，包括髋臼上外侧缘、三辐射软骨中心、股骨头中心和髋臼上缘的中点骨化股骨干骺端；

利用特征提取模型对分割定位后的感兴趣区域进行特征提取，通过多任务分类的方式输出中心棱角、髋臼指数、Shenton线、髋臼外侧缘、髋臼源、Tönnis分类和IHDI分类七个参数。

2.根据权利要求1所述的儿童髋关节发育不良诊断系统，其特征在于，所述的预处理具体为：

将X 射线影像从DICOM格式转换为PNG图像；通过保持原始纵横比并在较短的一侧填充零，将图像大小调整为1,333,800像素；通过应用对比度受限自适应直方图均衡计算的窗口级别和窗口宽度，进一步增强被调整大小后的图像。

3.根据权利要求1所述的儿童髋关节发育不良诊断系统，其特征在于，对诊断识别模型进行训练时，采集儿童髋关节X射线影像标准如下：

纳入标准为：（1）儿童年龄为6个月以上、3岁以下； (2) 获得的X射线影像必须遵循标准指南； (3) 就诊的主诉是检查髋关节发育不良； (4) 需为髋关节发育不良患者首次治疗前的X射线影像；

排除标准为：（1）髋关节发育不良患者接受过手术治疗； (2)合并其他髋关节疾病；

X射线影像拍摄要求为： (1)检查时下肢自然伸直，膝外侧与肩齐平，臀部微屈，双脚取15°；(2)双侧髂骨和闭孔大小对称，髋臼前后缘重叠，X线片看不到髋臼后缘；并进一步对拍摄的X射线影像进行初步筛选、格式转换、像素统一、尺寸调整。

4.根据权利要求3所述的儿童髋关节发育不良诊断系统，其特征在于，儿童骨骼分割模块在训练时，需要放射科医生对儿童髋关节X射线影像样本标注骨盆骨骼的轮廓，包括髂骨、耻骨、坐骨和股骨头。