人工智能可能会改变临床医生对髋关节保存的看法

整形外科医生和生物医学工程师接受培训，从两个不同的角度处理青少年和年轻人的髋关节疼痛。外科医生通常从临床角度来看待诸如股骨髋臼撞击(FAI)和髋关节发育不良等疾病。工程师通常更关注技术角度。

这两种观点在波士顿儿童医院结合在一起，形成了一种工具，可以改善全球髋关节患者的诊断和临床规划。

20年的髋关节数据可以通过人工智能获取

VirtualHip是一个软件平台该公司使用人工智能(AI)和3D成像来支持儿童髋关节畸形的诊断和治疗。这个想法源于波士顿儿童肌肉骨骼信息学小组主任Ata Kiapour博士和2017年开始的儿童和成人髋关节保护项目主任Young-Jo Kim博士之间的对话。

Kiapour说:“我开始跟随髋关节保存团队的外科医生，了解他们是如何工作的，以及技术如何提供帮助。”在此过程中，他发现了个性化诊断和治疗计划的临床需求尚未得到满足。他还发现了一个很大程度上未被开发的数据来源:过去20年里1万多名髋关节患者的图像和临床记录。

Kiapour说，这些数据的潜力堪比一位治疗过数千例髋关节畸形并详细记住它们的医生。“医生可以看看病人的临床资料，然后告诉你，‘我们用这种方法治疗过病人，发现这种方法效果最好。’”

但由于历史患者数据无法搜索，因此基本上无法访问。为了释放其潜力，VirtualHip使用人工智能来处理历史临床记录，并将当前患者与临床特征相似的过去患者进行匹配。这些历史上的，不确定的患者记录将为外科医生诊断和计划当前患者的治疗提供重要的见解。这是VirtualHip的一个方面。另一个方面涉及全面的3D图像分析．

人工智能和3D建模的结合

为了诊断髋关节畸形，整形外科医生通常依靠物理考试还有诊断成像。虽然有些髋关节畸形通过MRI或CT扫描很容易发现，但很多都不是。此外，一些髋关节畸形的影响往往取决于髋关节的位置。例如，在FAI的情况下，髋关节可能只在运动时疼痛，骨头摩擦在一起。

传统诊断成像的局限性也使治疗决策复杂化。可以物理治疗解决问题，还是病人需要手术?在撞击的情况下，需要移除多少骨头才能使髋关节自由活动而不疼痛?在发育不良的情况下，外科医生应该以什么角度旋转髋臼(髋臼)，使股骨头能够安全地插入髋臼?

VirtualHip使用MRI或CT成像来创建髋关节的3D模型，然后使用该模型自动生成一组髋关节结构的全面测量数据。这些数据，结合来自临床检查的信息，提供了髋关节和撞击或不稳定区域的全面视图。外科医生将能够精确定位畸形的位置和严重程度，其精度在今天是不可能达到的。

Kiapour解释说:“一旦你有了3D模型，你就可以要求软件模拟整个运动范围。”“这些是复杂的模式在2D图像上不明显。”

通过对髋关节结构和活动范围的详细分析，VirtualHip将分析结果与可比的历史患者数据相匹配，以提供与各种治疗方法相关的结果信息。这些详细的知识可以帮助提高髋关节保存手术的精度，帮助外科医生避免过度矫正或不足矫正。Kiapour说:“我们的目标是提供详细的信息，这样外科医生就可以为每个病人制定最佳的治疗方案。”

独特的合作，美好的未来

Kiapour指出，VirtualHip并不是第一个分析髋关节撞击的平台，但它提供了独特的功能，包括无需依赖技术人员就能自动生成详细的测量数据。它还可以评估患者在大范围运动中撞击或不稳定的风险，并处理历史患者数据，以提供个性化的分析和治疗建议。

这些和其他能力的发展和完善源于波士顿儿童学校之间的持续合作整形外科医生、放射科医生和工程师。五年以来，Kiapour和他的团队一直与髋关节保存团队的Kim博士和Eduardo Novais博士以及放射科的Sarah Bixby博士密切合作。

Kiapour说:“临床医生是这个平台的最终用户，所以在开发过程中让他们了解情况是必要的，以确保平台能够满足他们的需求。”通过共同努力，该团队开发了一个技术上可靠的平台，以临床医生友好的格式提供临床相关信息。“我们有幸在一个高度鼓励多学科合作的环境中工作，临床医生渴望参与翻译研究。”

联合团队继续开发和验证原型，以便它可以在临床环境中使用。最终目标是使VirtualHip在髋关节治疗中心得到广泛应用。该项目还可能预示着数据科学在儿科骨科护理中的新用途:在外科医生计划患者护理时，使用人工智能使历史患者数据的经验可供外科医生使用。