基于分步目標定位的腰椎間盤自動診斷方法

鞏稼民，楊紅蕊，郭慶慶，蔣杰偉，潘瓊，馬豆豆，高燕軍

1.西安郵電大學通信與信息工程學院，陜西西安710121；2.西安郵電大學電子工程學院，陜西西安710121；3.西北農林科技大學理學院，陜西西安712100；4.西安市第三醫院醫學影像科，陜西西安710071

前言

近些年來，已經有數據科學家、放射科醫生、計算機視覺人員做了初步研究。Koh 等［6］結合4 種經典分類器（LMS［7］、k-均值、感知機和支持向量機分類器），提出一種計算機輔助框架，用于診斷腰椎間盤突出。Tsai 等［8］采用一種邊界逼近法診斷MRI 和CT圖像中的腰椎間盤突出。Ghosh 等［9］討論一種基于Gabor特征［10］、原始特征、灰度共生特征、局部二值模式的復合特征提取方法。Chamarthy 等［11］使用了貝葉斯分類器［12］，用于使用13 個形態學特征檢測脊柱狹窄。但是，這些已有的研究都是基于常規的特征提取方法進行的自動診斷，其模型識別精度還稍偏低。針對此問題，本文提出一種基于分步目標定位（Step-by-Step Target Positioning,SSTP）的腰椎間盤自動診斷系統，有助于提高腰椎間盤突出自動診斷的性能。本文提出的分步目標定位方法的精度明顯優于目標定位方法，并且在識別腰椎間盤病灶時使用改進的ResNet-20 分類方法較傳統ResNet-50 分類方法，準確率也有了相應的提高。該系統能夠有效地幫助醫生診斷腰椎間盤突出，具有重大的臨床意義。

1 方法

1.1 腰椎間盤自動診斷系統

基于矢狀腰椎MRI 圖像的腰椎間盤突出癥自動診斷系統如圖1所示，共包含3 個過程：定位腰椎間盤輪廓區域，精細化定位腰椎間盤病灶區域，分類腰椎間盤。……