【機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)于ACI損傷中的應(yīng)用研究6500字（論文）】

機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)于ACI損傷中的應(yīng)用研究目錄TOC\o"1-2"\h\u4134引言 1123991、機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)于運(yùn)動(dòng)損傷的作用 146132、ACI損傷概述 2134082.1ACI解剖及運(yùn)動(dòng)機(jī)制 332412.2ACI損傷機(jī)制 4183582.3前交叉韌帶斷裂的分型 512863、機(jī)器學(xué)習(xí)在ACI運(yùn)動(dòng)損傷中的應(yīng)用 649013.1損傷風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別 687783.2運(yùn)動(dòng)損傷預(yù)測(cè) 7259233.3ACI損傷后管理 8133894、結(jié)語 9956參考文獻(xiàn) 9摘要：前交叉韌帶損傷為膝關(guān)節(jié)損傷中常見的發(fā)病機(jī)制，MRI為其主要診斷手段。機(jī)器學(xué)習(xí)是目前肌肉骨骼圖像研究中的一項(xiàng)熱門技術(shù)，它能夠高效準(zhǔn)確地處理與分析影像學(xué)圖像以協(xié)助醫(yī)師臨床工作。本文從MRI機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于前交叉韌帶運(yùn)動(dòng)損傷研究現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)入手進(jìn)行概述，旨在為從事相關(guān)研究工作的學(xué)者們提供一些借鑒。關(guān)鍵詞：機(jī)器學(xué)習(xí)；磁共振成像；前交叉韌帶；損傷；進(jìn)展；綜述引言前交叉韌帶（anteriorcruciateligament,ACL）是連接股骨和脛骨的一條重要的膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定韌帶，提供了移動(dòng)過程中的穩(wěn)定性，ACL運(yùn)動(dòng)損傷以膝關(guān)節(jié)最多見，ACL運(yùn)動(dòng)損傷使外傷后膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎及全膝置換術(shù)風(fēng)險(xiǎn)升高。所以，對(duì)ACL運(yùn)動(dòng)損傷進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的評(píng)估對(duì)于臨床診斷及后續(xù)治療具有重要的作用。磁共振成像技術(shù)（magneticresonanceimaging，MRI）具有軟組織分辨力好等優(yōu)點(diǎn)、無電離輻射和多參數(shù)成像，已成為膝關(guān)節(jié)ACL運(yùn)動(dòng)損傷評(píng)估的優(yōu)選檢查技術(shù)。近年來隨著醫(yī)療設(shè)備與影像技術(shù)之進(jìn)步，病人的檢查量每年都在增加，越來越多的影像成了放射科醫(yī)生在工作時(shí)遇到的一大難題。機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。機(jī)器學(xué)習(xí)通過表征學(xué)習(xí)的方法，能夠快速，精確地對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)磁共振成像圖像，國(guó)內(nèi)外學(xué)者還開展了ACL運(yùn)動(dòng)損傷機(jī)器學(xué)習(xí)探索。1、機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)于運(yùn)動(dòng)損傷的作用運(yùn)動(dòng)損傷在國(guó)際運(yùn)動(dòng)科學(xué)領(lǐng)域和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中一直都是研究熱點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)界從1994年起陸續(xù)提出“建立了線性多因素作用下的運(yùn)動(dòng)損傷原因模型”、“動(dòng)態(tài)多因素運(yùn)動(dòng)損傷原因模型”等模型。盡管可以有效地確定損傷風(fēng)險(xiǎn)因素，在理論層面上對(duì)運(yùn)動(dòng)損傷提供了重要的解釋資料，但是在實(shí)際應(yīng)用中無法有效的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)損傷的預(yù)防。其原因之一，在于以往的研究，學(xué)者多采用小樣本量數(shù)據(jù)推斷復(fù)雜損傷因果關(guān)系，利用有限數(shù)據(jù)，模擬了復(fù)雜情況下運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生機(jī)理。另一方面是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的多變量統(tǒng)計(jì)方法不能很好地捕捉到運(yùn)動(dòng)損傷過程中的動(dòng)態(tài)、涌動(dòng)性與多元性。在傳感技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，為運(yùn)動(dòng)科學(xué)的研究打下基礎(chǔ)。在當(dāng)前大數(shù)據(jù)的大環(huán)境語境下，怎樣高效的使用信息等，來自巨量數(shù)據(jù)的隱蔽，高效、可懂的學(xué)問，這對(duì)于有效地防止運(yùn)動(dòng)損傷是至關(guān)重要的。機(jī)器學(xué)習(xí)（MachineLearning,ML）是數(shù)據(jù)科學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，所用研究范式迥異于傳統(tǒng)的科學(xué)研究范式，機(jī)器學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)，通過算法，計(jì)算機(jī)具有了自我學(xué)習(xí)的功能，由此使得計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)處理方面的表現(xiàn)也越來越好，以及學(xué)習(xí)和挖掘所述數(shù)據(jù)，獲得數(shù)據(jù)潛在的規(guī)律和現(xiàn)象。機(jī)器學(xué)習(xí)是相對(duì)傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)而言的，最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于高維度而言、對(duì)大樣本量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和預(yù)測(cè)，機(jī)器學(xué)習(xí)靈活多樣的功能形式，可以適應(yīng)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，較好的預(yù)測(cè)損傷樣本。由于運(yùn)動(dòng)損傷的研究，其結(jié)果參數(shù)的確定往往為人們所熟知，因此，有監(jiān)督學(xué)習(xí)方法更適用于運(yùn)動(dòng)損傷的研究。當(dāng)前，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)用于運(yùn)動(dòng)損傷的研究，主要是針對(duì)運(yùn)動(dòng)損傷，如隨機(jī)森林算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、SVM算法、決策樹算法等。利用解釋性研究中的運(yùn)動(dòng)損傷危險(xiǎn)因子資料，經(jīng)過預(yù)處理后，將其劃分為訓(xùn)練集和試驗(yàn)集，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，并對(duì)其進(jìn)行迭代優(yōu)化，以獲得最佳模型，再將其用于損傷預(yù)測(cè)與辨識(shí)。2、ACI損傷概述前交叉韌帶損傷（ACL）是膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷中較嚴(yán)重的一種。由于韌帶解剖位置較深，同時(shí)，作用也是非常重要的，故未能早期發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)給予適當(dāng)處理，將給運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練及日常生活帶來極大傷害。前交叉韌帶起止點(diǎn)在脛骨上髁間前區(qū)非關(guān)節(jié)面，與外側(cè)半月板前角相互交織，前交叉韌帶末端則在股骨外髁內(nèi)側(cè)后，即股骨干縱軸后。前內(nèi)束與后外束構(gòu)成前交叉韌的一部分，韌帶纖維螺旋鋪展。膝關(guān)節(jié)伸屈時(shí)，纖維束的交叉扭轉(zhuǎn)，以調(diào)整膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)是否穩(wěn)定。膝關(guān)節(jié)彎曲40°-50°時(shí)，韌帶支持的力最弱，但是，膝關(guān)節(jié)處于過伸或過屈狀態(tài)，韌帶支持的力比較大。前交叉韌帶主要有以下幾個(gè)作用：阻止脛骨由股骨前移、預(yù)防膝過內(nèi)翻、預(yù)防過度屈伸。2.1ACI解剖及運(yùn)動(dòng)機(jī)制目前已有不少醫(yī)學(xué)專家學(xué)者在ACL解剖結(jié)構(gòu)方面做過詳細(xì)的科學(xué)研究，并提出一些新理論。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為ACL中AM束膝蓋彎曲時(shí)會(huì)處于緊張狀態(tài)，以及PL束膝蓋伸展過程中的張力。經(jīng)解剖學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)，前內(nèi)束（AM）主要是控制膝關(guān)節(jié)前后方向的運(yùn)動(dòng)，后外束（PL）主要控制膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1ACL的AM和PL束的解剖結(jié)構(gòu)外側(cè)髁間嵴，住院醫(yī)師嵴及外側(cè)分叉嵴，是ACL股骨止點(diǎn)兩個(gè)關(guān)鍵骨性標(biāo)志。膝關(guān)節(jié)屈曲90度的時(shí)候，醫(yī)生嵴沿著髁間切跡側(cè)壁伸展，ACL在醫(yī)生嵴下，且不在髁間切跡上方。髁間窩雙側(cè)分岔嵴垂直平分住院嵴，并在其下方，其前后是AM束和PL束的股骨插入點(diǎn)（圖1-2）。膝關(guān)節(jié)在直線位置的情況下，ACL股骨的插入部位將較高。因此，ACL股骨止點(diǎn)位置，一般誤認(rèn)為位于高于髁間窩的位置，手術(shù)時(shí)膝關(guān)節(jié)經(jīng)常處于90度彎曲狀態(tài)此時(shí)，ACL股骨的插入點(diǎn)略低于髁間窩。膝關(guān)節(jié)彎曲90度時(shí)，前內(nèi)束（AM）及后外束（PL）以股骨止點(diǎn)為中心的橫向排列方式，后束外束（PL）在前面，前內(nèi)束（AM）位于后部。圖2髁間窩兩側(cè)的嵴和髁間窩外側(cè)的分叉嵴ACL脛骨止點(diǎn)范圍大于股骨止點(diǎn)，脛骨止點(diǎn)面積約為股骨止點(diǎn)面積120%。ACL踝關(guān)節(jié)的插入點(diǎn)為橢圓形，平均總寬度11mm，總長(zhǎng)度17mm。踝關(guān)節(jié)置入位置的個(gè)體差異較小，骨管的位置及直徑可以按平均值來選取，還可以基于ACL殘端準(zhǔn)確定位。2.2ACI損傷機(jī)制ACL有相當(dāng)強(qiáng)的韌性。有報(bào)道ACL破壞的極限荷載均值在1500-2160N之間，正常功能活動(dòng)不遇到這種負(fù)載，僅在所施力大于韌帶最大拉伸強(qiáng)度時(shí)發(fā)生破壞，故，ACL破裂和嚴(yán)重創(chuàng)傷相關(guān)，運(yùn)動(dòng)活動(dòng)導(dǎo)致的ACL運(yùn)動(dòng)損傷最多見。關(guān)節(jié)內(nèi)外翻受損?；@球，足球，柔道等運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練或競(jìng)賽中的選手，由于競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，當(dāng)它躍出水面時(shí)，膝受致命打擊或單足邊緣落地時(shí)重心傾斜，引起膝關(guān)節(jié)的內(nèi)翻或者外翻。暴力行為導(dǎo)致了前交叉韌帶的局部或全部破裂。其中以外翻位破壞較為多見，部分病人常伴有內(nèi)側(cè)副韌帶和半月板撕裂。膝關(guān)節(jié)過伸損傷等。傳統(tǒng)武術(shù)或球賽，膝關(guān)節(jié)伸直，對(duì)方足球運(yùn)動(dòng)員碰到或踢傷小腿。當(dāng)玩家踢足球不準(zhǔn)確的時(shí)候，這就是“踢腳”，小腿受力與股四頭肌回縮力呈“連枷”狀作用使ACL破裂。關(guān)節(jié)內(nèi)外翻受損。在籃球或柔道項(xiàng)目上，膝關(guān)節(jié)在屈曲的姿勢(shì)下，如果小腿忽然被暴力擠壓，可引起前交叉韌帶單純破裂。膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶斷裂部位有3處，也就是上止點(diǎn)韌帶的斷裂、中段韌帶破裂、下部為韌帶斷裂點(diǎn)。其中，下起點(diǎn)韌帶破裂、中段韌帶斷裂多見。前交叉韌帶于斷裂后第1周開始退化，3~6個(gè)月以后多數(shù)在骨關(guān)節(jié)液腐蝕及自身缺血過程中緩慢分解消失。2.3前交叉韌帶斷裂的分型臨床醫(yī)學(xué)將膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶的損傷劃分為3個(gè)等級(jí)。I級(jí)：扭轉(zhuǎn)的定義是少數(shù)肌腱的化學(xué)纖維撕裂，局部壓痛但無關(guān)節(jié)不穩(wěn)。II級(jí)：扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致大量肌腱化學(xué)纖維的斷裂，膝關(guān)節(jié)功能何骨的關(guān)節(jié)反射丟失較嚴(yán)重，關(guān)節(jié)呈現(xiàn)輕，中度失穩(wěn)。III級(jí)：扭轉(zhuǎn)指肌腱全部斷裂，造成髁顯著失穩(wěn)。三級(jí)扭轉(zhuǎn)以骨關(guān)節(jié)明顯失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)為主，一些研究根據(jù)應(yīng)力試驗(yàn)不穩(wěn)定程度進(jìn)行了進(jìn)一步的劃分。1+不穩(wěn)定指關(guān)節(jié)面分離程度在5mm以下；2以上的不穩(wěn)定性為關(guān)節(jié)面分離5~10mm；3+不穩(wěn)定表現(xiàn)為關(guān)節(jié)面分離10mm以上。臨床醫(yī)學(xué)特點(diǎn)前交叉韌帶損傷較后交叉韌帶損傷的病例為多，前交叉韌帶的損傷常合并有膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)副韌帶的生成、關(guān)節(jié)囊及其他損傷。前交叉韌帶斷裂一般為膝關(guān)節(jié)外展過大，或外旋劇烈所致。膝關(guān)節(jié)的過伸或過屈均可引起ACL運(yùn)動(dòng)損傷。前交叉韌帶損傷一般可導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)前向失穩(wěn)，若發(fā)生膝關(guān)節(jié)二級(jí)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（半月板損傷，外側(cè)副韌帶，內(nèi)側(cè)副韌帶損傷）損傷，常引起復(fù)雜前內(nèi)旋轉(zhuǎn)失穩(wěn)，或前外轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)等。前內(nèi)或前外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)，可只由于內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)囊內(nèi)或其兩側(cè)關(guān)節(jié)囊內(nèi)三分之一肌腱所致，單純內(nèi)側(cè)半月板摘除時(shí)，甚至?xí)l(fā)生前內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)的情況。雙側(cè)關(guān)節(jié)囊肌腱三分之一損傷后，膝關(guān)節(jié)Jerk檢測(cè)結(jié)果為陽性。由此可知ACL運(yùn)動(dòng)損傷可致膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)，因此，有觀點(diǎn)認(rèn)為，前內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)必伴隨ACL運(yùn)動(dòng)損傷及膝內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)的破壞。前內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)可以出現(xiàn)單純性損傷，雙側(cè)關(guān)節(jié)囊腱中三分之一，也可以為單純性損傷。同時(shí)對(duì)ACL運(yùn)動(dòng)損傷進(jìn)行檢測(cè)，如膝關(guān)節(jié)前內(nèi)或雙側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)等，要一次性解決。前交叉韌帶多處受損，它由內(nèi)側(cè)副韌帶及半月板組成。（1）具體表現(xiàn)在病人外傷后膝關(guān)節(jié)主動(dòng)發(fā)出撕裂的聲音，然后膝關(guān)節(jié)乏力，關(guān)節(jié)疼痛劇烈、腫脹較快，骨關(guān)節(jié)知覺損傷。舊傷患者可有股四頭肌的萎縮、腿軟或者不涼快，還有健身、運(yùn)動(dòng)功能降低等。（2）主次表現(xiàn)與某些肌腱損傷伴半月板損傷是相當(dāng)?shù)?，連半月板也發(fā)生了“桶柄樣的撕裂”，交鎖于脛股關(guān)節(jié)的正中，引起膝關(guān)節(jié)交鎖癥狀。（3）其他韌帶損傷的誤診分析與鑒別診斷：膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷與其他膝關(guān)節(jié)損傷鑒別的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是膝關(guān)節(jié)抽屜柜試驗(yàn)。3、機(jī)器學(xué)習(xí)在ACI運(yùn)動(dòng)損傷中的應(yīng)用3.1損傷風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別韌帶損傷是運(yùn)動(dòng)損傷中最常見的癥狀之一，膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷（anteriorcruciateligaments,ACL）臨床上最為多見，踝關(guān)節(jié)韌帶損傷次之。因關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，認(rèn)識(shí)不清，常造成韌帶損傷而被忽略。因此，發(fā)展DL對(duì)韌帶損傷進(jìn)行鑒別與診斷，有利于醫(yī)生對(duì)韌帶病變進(jìn)行迅速而準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，降低漏診或者誤診。Bien等利用MRNet對(duì)ACL運(yùn)動(dòng)損傷進(jìn)行識(shí)別和內(nèi)部驗(yàn)證，同時(shí)利用?tajduhar等公開數(shù)據(jù)集進(jìn)行外部驗(yàn)證。內(nèi)部驗(yàn)證集中判別正常與異常ACL的AUC值為0.94，識(shí)別ACL撕裂的AUC值為0.97，外部驗(yàn)證集中直接使用MRNet識(shí)別ACL撕裂的AUC值為0.82，再次訓(xùn)練模型后，AUC值上升到0.91。本研究顯示MRNet可用于ACL運(yùn)動(dòng)損傷與撕裂的識(shí)別，但是當(dāng)將此模型應(yīng)用于其他數(shù)據(jù)集上時(shí)，需重新訓(xùn)練此模型。Chang等人將冠狀位圖像鉤ROI之后，對(duì)比了三種ACL撕裂識(shí)別方法，即直接利用ResNet對(duì)原始圖像進(jìn)行識(shí)別、用U-Net剪裁后用ResNet進(jìn)行識(shí)別，并在前一方法驟的基礎(chǔ)上，同時(shí)剪裁不含ACL的照片供學(xué)習(xí)用，3種方法準(zhǔn)確度分別達(dá)到0.68、0.72和0.77。同時(shí)該研究比較了輸入單幅、三幅和五幅裁剪圖像時(shí)模型的效果，相應(yīng)準(zhǔn)確度分別為0.77、0.87、0.92，提示可能隨著輸入信息的增加模型性能會(huì)逐步提高。Namiri等人在本研究中對(duì)比了3D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（convolutionalneuralnetworks,CNN）與2D-CNN對(duì)ACL運(yùn)動(dòng)損傷檢測(cè)的區(qū)別，兩者對(duì)ACL運(yùn)動(dòng)損傷的識(shí)別精度分別是0.89與0.92、Kappa系數(shù)是0.83。3D-CNN中卷積層讓學(xué)3D特征比2D-CNN中結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是也更易產(chǎn)生過擬合現(xiàn)象，本研究中因?yàn)?D-CNN和ImgNet不相容而造成其表現(xiàn)不及2D-CNN。Liu等為自動(dòng)識(shí)別ACL撕裂設(shè)計(jì)了一套系統(tǒng)，利用LeNet-5對(duì)含有ACL結(jié)構(gòu)圖像進(jìn)行甄別后，采用YOLO對(duì)ACL局部圖像進(jìn)行切割，最后使用DenseNet診斷ACL撕裂，該方法對(duì)ACL撕裂識(shí)別的敏感度和特異度均為0.96,AUC為0.98。Zhang等通過3D-DenseNet區(qū)分正常和異常ACL，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3D-DenseNet診斷效果好于VGG16和ResNet。3.2運(yùn)動(dòng)損傷預(yù)測(cè)前交叉韌帶（anteriorcruciateligament,ACL）損傷是膝關(guān)節(jié)常見的運(yùn)動(dòng)損傷。ACL作為保持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定最主要的結(jié)構(gòu)之一，損傷后將嚴(yán)重影響病人運(yùn)動(dòng)水平和加快關(guān)節(jié)退變速度，嚴(yán)重者可能引起OA的發(fā)生。膝關(guān)節(jié)MRI為臨床診斷ACL撕裂主要手段，這一過程需放射科醫(yī)師逐張分析MRI圖像，極其費(fèi)時(shí)。為了提高醫(yī)師診斷效率，學(xué)術(shù)界開始了將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于ACL撕裂診斷中的探究。2018年Bien等人首創(chuàng)機(jī)器學(xué)習(xí)模型診斷膝關(guān)節(jié)疾病，所研究和設(shè)計(jì)的MRNet把膝關(guān)節(jié)MRI檢查結(jié)果分成3類：ACL撕裂、本研究采用矢狀位T2加權(quán)，冠狀位T1加權(quán)，軸狀位PD加權(quán)圖像，對(duì)半月板損傷及一般異常（非ACL撕裂及半月板損傷等異常情況）進(jìn)行了研究，并對(duì)其進(jìn)行了分析，對(duì)于ACL撕裂診斷任務(wù)，內(nèi)部驗(yàn)證集AUC達(dá)到0.965,，基于此外部驗(yàn)證集檢驗(yàn)AUC達(dá)到0.824,，再訓(xùn)練上升到0.911。值得關(guān)注的是內(nèi)部驗(yàn)證集上MRNet對(duì)于ACL撕裂檢測(cè)獲得高度特異性，說明將此模型應(yīng)用于臨床工作能夠有效地排除ACL撕裂發(fā)生的可能性。Awan等用3081幅MRI圖像，采用以ResNet-14為基礎(chǔ)的CNN模型，檢測(cè)了ACL正常，局部撕裂和完全破裂3種狀態(tài)，所采用的MRI序列是矢狀位PD加權(quán)脂肪抑制序列表明，該模型不經(jīng)任何數(shù)據(jù)處理對(duì)ACL運(yùn)動(dòng)損傷檢測(cè)的平均精度為0.810、AUC為0.863，經(jīng)類平衡和數(shù)據(jù)增強(qiáng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，模型準(zhǔn)確率可以提升至0.920,AUC提升至0.980。盡管目前臨床MRI診斷ACL撕裂顯示較好，但與關(guān)節(jié)鏡動(dòng)態(tài)檢查比較尚有差距。Germann等用關(guān)節(jié)鏡檢查為金標(biāo)準(zhǔn)建立DCNN模型利用脂肪抑制序列與快速自旋回波序列冠狀位與矢狀位影像進(jìn)行ACL撕裂檢測(cè)，在內(nèi)部測(cè)試集中，模型的AUC、靈敏度和特異性分別達(dá)到97%、99%和94%。另外，為了檢驗(yàn)該模型的可推廣性，研究人員在50余個(gè)不同組織的外部試驗(yàn)集上進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明該模型總體診斷性能有所下降，筆者猜測(cè)，這可能是因?yàn)槟Ｐ蜆?gòu)建與訓(xùn)練過程中，需要用到內(nèi)部數(shù)據(jù)集。Liu等開發(fā)了一個(gè)全自動(dòng)ACL撕裂檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由三個(gè)獨(dú)立的CNN組成：首先使用SliceDetectionCNN（LeNet）篩選出包含ACL層面的MRI圖像，然后LigamentIsolationCNN（YOLO）使用矩形框裁剪出包含ACL的髁間窩區(qū)域，最后ClassificationCNN（DenseNet）確定是否存在ACL撕裂，本系統(tǒng)對(duì)ACL撕裂的檢測(cè)達(dá)到了可媲美放射科醫(yī)生診斷的性能。本研究采用較少的數(shù)據(jù)集（陽性樣本與陰性樣本各175份）就得到了這一結(jié)果，筆者把這歸功于MRI數(shù)據(jù)預(yù)處理：通過精確裁剪MRI圖像使得模型更關(guān)注ACL。同時(shí)筆者比較了DenseNet、VGG16、AlexNet模型分類性能，結(jié)果表明DenseNet對(duì)ACL撕裂的檢測(cè)性能最好?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)ACL撕裂檢測(cè)方法概述見表1。表1用于檢測(cè)ACL撕裂的機(jī)器學(xué)習(xí)方法作者時(shí)間方法網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)MRI序列數(shù)據(jù)樣本AUcBicn等2018CNNAlxNct矢狀位、冠狀位、輔狀位PDT2訓(xùn)練集:1130

驗(yàn)證集:120

測(cè)試集:1200.965Awan等2021CNNResNel-14矢狀位PD-FS訓(xùn)練集:2487

測(cè)試集:9500.919Gcmam等2020DCNNDenseNet冠狀位和矢狀位PD訓(xùn)練集:4802

驗(yàn)證集:500

測(cè)試集:5000.898Liu等2019CNNsDenseNet矢狀似PD-FST2訓(xùn)練集:200

驗(yàn)證集:50

測(cè)試集:1000.983.3ACI損傷后管理ACL的損傷一般需手術(shù)干預(yù)，比如恢復(fù)還是重建，為了降低慢性不穩(wěn)定及后續(xù)OA發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。ACL重建術(shù)為處理ACL斷裂提供了金標(biāo)準(zhǔn)，尤其對(duì)于年輕的運(yùn)動(dòng)員。ACL重建術(shù)手術(shù)指征有：（1）膝磁共振成像顯示ACL大部分破裂或完全破裂；（2）并發(fā)撕脫性骨折；（3）伴多發(fā)韌帶損傷，伴關(guān)節(jié)活動(dòng)異常。當(dāng)前，在微創(chuàng)手術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，絕大多數(shù)ACL重建術(shù)都是通過關(guān)節(jié)鏡完成的，逐步替代了傳統(tǒng)開放手術(shù)。關(guān)節(jié)鏡術(shù)的特點(diǎn)是創(chuàng)傷很小、手術(shù)時(shí)定位精確，并發(fā)癥少，恢復(fù)迅速的優(yōu)點(diǎn)，并可同時(shí)直觀地顯示全膝關(guān)節(jié)的多種初帶，半月板，軟骨等、滑膜組織和其他狀態(tài)。臨床上以自體肌腱為移植物的ACL重建術(shù)最為普遍。自體移植物高度穩(wěn)定和相容性加快了愈合速度。對(duì)多數(shù)運(yùn)動(dòng)員而言，ACL的重建以膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)為目的，防治進(jìn)一步的損害和OA，當(dāng)然，也要優(yōu)化長(zhǎng)期生活品質(zhì)，最終的目的就是回歸球場(chǎng)。最近的研究顯示，早期ACL重建策略可以降低ACL運(yùn)動(dòng)損傷術(shù)后內(nèi)側(cè)半月板損傷發(fā)生率PI有幾項(xiàng)研究報(bào)道，由于治療延遲，半月板及/或軟骨損傷增多。早期ACL重建為高水平體力活動(dòng)運(yùn)動(dòng)員康復(fù)護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)ACL運(yùn)動(dòng)損傷或者重建時(shí)，對(duì)于功能障礙，仍然有必要做大量康復(fù)訓(xùn)練。4、結(jié)語盡管機(jī)器學(xué)習(xí)在ACL運(yùn)動(dòng)損傷方面的研究還處在起步階段，但是，在人工智能快速發(fā)展和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)理念日益深化的今天，更多的型號(hào)將繼續(xù)研制，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)同樣會(huì)有很大的發(fā)展，并且使得對(duì)有關(guān)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行分析變得更為準(zhǔn)確。盡管在短期內(nèi)，人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)有望無法替代放射科醫(yī)生的工作，但是這些技術(shù)能夠大大簡(jiǎn)化工作流程，提升放射科醫(yī)生工作效率，降低診斷出錯(cuò)幾率，有效地提高了病人滿意度。在可以預(yù)見的將來，機(jī)器學(xué)習(xí)會(huì)有更廣闊的臨床應(yīng)用前景，將是放射科醫(yī)生們的左膀右臂。參考文獻(xiàn)[1]ZantopT,PetersenW,SekiyaJK,etal.Anteriorcruciateligamentanatomyandfunctionrelatingtoanatomicalreconstruction[J].KneeSurgSportsTraumatolArthrosc,2006,14(10):982-992.DOI:10.1007/s00167-006-0076-z.[2]SpindlerKP,WrightRW.Anteriorcruciateligamenttear[J].NEnglJMed,2008,359(20):2135-2142.DOI:10.1056/nejmcp0804745.[3]GersingAS,SchwaigerBJ,NevittMC,etal.Anteriorcruciateligamentabnormalitiesareassociatedwithacceleratedprogressionofkneejointdegenerationinkneeswithandwithoutstructuralkneejointabnormalities:96-monthdatafromtheOsteoarthritisInitiative[J].OsteoarthritisCartilage,2021,29(7):995-1005.DOI:10.1016/j.joca.2021.03.011.[4]LohmanderLS,OstenbergA,EnglundM,etal.Highprevalenceofkneeosteoarthritis,pain,andfunctionallimitationsinfemalesoccerplayerstwelveyearsafteranteriorcruciateligamentinjury[J].ArthritisRheum,2004,50(10):3145-3152.DOI:10.1002/art.20589.[5]YasakaK,AkaiH,KunimatsuA,etal.Deeplearningwithconvolutionalneuralnetworkinradiology[J].JpnJRadiol,2018,36(4):257-272.DOI:10.1007/s11604-018-0726-3.[6]FarabetC,CouprieC,NajmanL,etal.Learninghierarchicalfeaturesforscenelabeling[J].IEEETransPatternAnalMachIntell,2013,35(8):1915-1929.DOI:10.1109/TPAMI.2012.231.[7]LiK,