骨龄自动分析评测系统的设计与应用

罗伟，李孟雄，云鹏，肖虎

荆州市第一人民医院，湖北 荆州 434000

骨龄自动分析评测系统的设计与应用

罗伟，李孟雄，云鹏，肖虎

荆州市第一人民医院，湖北 荆州 434000

设计了一种骨龄自动分析评测系统，该系统由骨龄片影像采集模块、骨龄评测分析模块、骨龄评测综合报告模块、治疗套餐生成模块以及综合检查结果合成模块组成，可快速计算出患者预期身高，鉴定其生长发育水平，自动生成检查报告，提高了骨龄评测速度和准确度。

骨龄；影像采集模块；评测分析模块；综合报告模块；治疗套餐生成模块；综合检查结果合成模块

随着我国社会的高速发展和人民生活水平的不断提高，儿童的生长发育情况越来越受到家长的关注。骨龄是反映个体发育水平和成熟程度的一个重要指标，医生通过对患者骨龄进行评测可以为生长发育异常的患者找到最佳治疗时机[1-2]。然而，骨龄鉴定虽已广泛应用于临床，但尚缺乏统一的评价标准，导致骨龄评价结果存在一定差异。我院通过大量的临床实验，研制出了一种骨龄自动分析评测系统，并将其嵌入到硬件装置中，形成骨龄自动分析评测装置。该装置能由专门的数据通讯端口从放射科图片存档及通信系统（PACS）中的数字X线摄影（Digital Radiography，DR）数据中提取拍片结果，为患者评测骨龄，并自动生成检查报告，给出治疗套餐建议，为每一个患者量身打造诊疗方案。

1 骨龄自动分析评测系统设计思路

传统的骨龄评测由具备读片知识的专业医师实施，可能会因人为因素导致评价结果出现偏差。我院借助于骨骼在X光摄像中的特定图像，设计了骨龄自动分析评测系统，实现了系统自动阅片，避免评测结果出现人为偏差。

骨龄评测方法采用TW2法/TW3法、CHN法，利用计算机图形学和半拉格朗日算法图像分析骨龄。系统采用VC2012开发，数据库采用MS SQL Server 2013，采用DICOM3.0数据接口标准。系统由骨龄片影像采集模块、骨龄评测分析模块、骨龄评测综合报告模块、治疗套餐生成模块以及综合检查结果合成模块组成，其整体设计框图，见图1。

图1 骨龄分析系统整体设计框图

（1）骨龄片影像采集模块。主要负责采集来源于PACS、实验室信息系统（LIS）、医院信息系统（HIS）中的病人影像信息。对于从外院带来的骨龄片，则将其扫描至系统主机中。如果要通过DR系统现场采集患者DICOM 3数据，则参照下列采集方法：拍摄时，让受检者左手5指自然张开，手心向下放置于自制的手掌坐标定位膜上，中指与前臂保持1条直线；由接口转换器接收数据，并接入医院网络，读取HIS中的患者数据；患者的预测骨龄显示在液晶显示屏上，并会与医院LIS、HIS中的相关信息集合在一起以便综合分析。

（2）骨龄评测分析模块。该模块主要有系统管理、系统工具、骨龄分析3大功能。系统管理由病例登记、查阅/修改病例、保存病例、打印病例、选择病人图像来源等部分组成。系统工具包含手骨标准图片库、病例维护设置、生理曲线设置、打印设置、机构设置等。骨龄评测分析主界面，见图2。

图2 骨龄评测分析主界面

（3）骨龄评测综合报告模块。系统中嵌入了与内分泌专业相关的一些计算公式，涉及病人身高预测、生长发育曲线的情况、诊断意见等。该模块通过一系列计算完成各种统计图表的结果显示。用户还可以自定义报表的样式和输出内容。

（4）治疗套餐自动生成模块。根据分析结果，对应系统中的预设套餐数据库，生成药物诊疗套餐和病人食谱，提供合理的临床治疗建议。

（5）综合检查结果合成模块。该模块显示患者所查肾上腺皮质激素、性激素，子宫、附件或睾丸彩超，垂体MRI的结果，再采集LIS、HIS中的病人结果数据与骨龄分析报告结果数据，生成一份完整的综合评测报告。

2 骨龄自动分析评测系统特点

（1）提高工作效率。该系统可提高骨龄评测速度，在无专业骨龄评测医师的基层医院也能开展骨龄评测工作。

（2）提高骨龄评测科学性。该系统利用计算机图形学和半拉格朗日算法图像分析骨龄，优化了骨龄评测方法。

（3）该系统克服了传统人工判读骨龄的人为误差，降低了骨龄评测结果的不确定度，提高了骨龄评测的准确性。

（4）可快速计算出患者预期身高，鉴定其生长发育水平；植入了0.5～18岁儿童及青少年骨龄标准评定方法，建立了大标本量的骨龄对照图像标本库[3]。

3 骨龄自动分析评测系统临床效果

3.1 一般资料

选取2012年1月1日～2013年4月1日于我院门诊就诊的生长发育异常儿童100例，年龄范围3～13岁，其中男47例，女53例。其按性别和年龄段划分的样本分布情况，见表1。

表1 研究对象分布情况（例）

3.2 研究方法

在同1 d内分别通过骨龄自动分析评测系统和人工判读2种方法同时评测骨龄。两种方法均进行2次：人工判读采用TW3法，盲法随机重复读片。骨龄自动分析评测系统综合G-P图谱、TW3法、CHN法3种骨龄评价方法[4-5]，利用计算机图形学和半拉格朗日算法对骨龄片的目标兴趣区（ROI）进行图像分析，见图3。

图3 骨龄片的目标兴趣区（ROI）：1～13为RUS（尺桡骨及掌指骨）兴趣区，14～20为腕骨兴趣区

3.3 骨龄评测结果可靠性的计算[1]

3.4 统计学方法

采用SPSS13.0软件检验数据正态分布情况。正态分布的计量资料用均数±标准差（±s）表示，非正态分布的指标取自然对数后进行统计，齐性检验后组间比较采用单因素方差分析，多组间两两比较，采用q检验；组内比较采用配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

4 结果

4.1 不同判读者评测骨龄比较

不同判读者（A、B表示）评测骨龄的不确定度有显著差异（分别为0.34岁和0.66岁，P＜0.05）；A、B专家评测的RUS骨龄在各年龄段均有显著差异（P＜0.05），且患儿年龄越小，差异越显著；腕骨骨龄在各年龄段均无显著差异（P＞0.05）。结果见表2。

表2 人工阅片的平均骨龄比较（岁）

4.2 骨龄自动分析评测系统与人工判读骨龄比较

骨龄自动分析评测系统评测结果的不确定度（0.12岁）显著低于A、B专家评测结果的不确定度（P＜0.05）；RUS骨龄与B专家人工判读结果在各年龄段均有显著差异（P＜0.05），腕骨骨龄无显著差异（P＞0.05）；与A专家人工判读的RUS骨龄、腕骨骨龄均无显著差异（P＞0.05）。结果见表3。

表3 骨龄自动分析评测系统与人工判读骨龄的比较（岁）

5 结论

综上所述，骨龄自动分析评测装置通过微机式医疗设备的集成设计，实现了骨龄片标准化自动分析。目前骨龄评测并无统一标准，所以不同方法间存在着一定差异。医生在看骨龄片时，只能将所拍的骨龄片夹在看片灯上进行阅片。医师评阅骨龄片的经验和技术水平存在差异，引起了读片的准确性问题，导致结果准确度降低[6-8]。特别是在医疗条件较差的农村和偏远地区，骨龄片的分析往往无法完成。骨龄自动分析评测装置通过采用计算机处理的医疗仪器，能够自动分析骨龄片结果，有效地提高了计算效率和识别精准度，还可为患者量身定做有效的诊断、治疗方案，减少其他不必要的检查费用，为深入研究针对青少年发育异常人群的诊断和治疗方法提供了必要检测手段和硬件基础。

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Design and Application of Automatic Analysis and Evaluation System for Bone Age

LUO Wei, LI Meng-xiong, YUN Peng, XIAO Hu
The First People's Hospital of Jingzhou, Jingzhou Hubei 434000, China

In this paper, an automatic analysis and evaluation system for bone age which is composed of fve modules including image acquisition module, analysis and evaluation module, comprehensive report module, generated module of treatment package and synthesis module of comprehensive test results. The expected stature of patients can be calculated and then their growth and development levels can be identifed with the application of the automatic analysis and evaluation system which can also generate their inspection reports automatically. Thus the speed and accuracy of bone age evaluation can be improved.

bone age; image acquisition module; analysis and evaluation module; comprehensive report module; generated module of treatment package; synthesis module of comprehensive test results

TH789

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.03.043

1674-1633(2014)03-0122-03

2013-07-29

2014-01-09

湖北省科技厅医疗卫生科技项目（HPK20100602）。

专利：实用新型（ZL2013102005076．3）。

本文作者：罗伟，高级工程师。

李孟雄，教授，硕士生导师，荆州市第一人民医院院长。

作者邮箱：luowei1949@gmail.com