一种骨骼创伤修复评估方法技术

本发明专利技术提供了一种骨骼创伤修复评估方法，属于骨骼创伤修复技术领域，该骨骼创伤修复评估方法采用卷积神经网络根据骨骼基础模型建立考虑的骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度分布数据的骨骼震动传导模型；根据骨骼震动传导模型采集健康人的骨骼震动传导信号，对骨骼震动传导模型进行训练；根据骨骼震动传导模型采集骨损伤患者的骨骼震动传导信号，并用训练好的骨骼震动传导模型进行计算，得到骨骼创伤修复评估指数；根据得到的骨骼创伤修复评估指数指导骨损伤患者进行康复训练；不需要在患者骨骼创伤修复过程中阶段性使用CT的手段来对患者的骨骼进行扫描，解决了操作过程复杂，不利于进行快速的骨骼创伤修复评估的技术问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种骨骼创伤修复评估方法


[0001]本专利技术属于骨骼创伤修复
，具体而言，涉及一种骨骼创伤修复评估方法。

技术介绍

[0002]骨科康复是指综合协调地应用各种医学措施，包括物理治疗、运动治疗及医学工程学的手段，以减少骨科病人的肢体功能障碍，使其尽快更好地恢复躯体运动功能，重返社会。骨科康复的主要内容包括：肌力训练、关节功能训练，关节本体感觉、平衡功能训练，步态训练，神经功能的康复治疗及假肢、矫形器的应用等。当前，患者的骨骼创伤修复通常以医生的经验为准，缺乏一种定量的骨骼创伤修复评估手段；超声波探伤技术已经广泛应用于轨道、管道等探伤，在人体骨骼创伤方面的应用鲜有报道。
[0003]公开号为CN109480886A的中国专利技术专利(申请号CN201811524705.8)公开了一种骨损伤检测方法、装置、计算机设备和存储介质。该方法包括：获取潜在损伤骨部位的第一扫描图像和第二扫描图像，第一扫描图像为潜在损伤骨部位在正常情况下的扫描图像，第二扫描图像为潜在损伤骨部位在外力作用下的扫描图像；采用预设的数字图像处理方法，根据第一扫描图像和第二扫描图像，获取潜在损伤骨部位的变形场；根据变形场，获取潜在损伤骨部位的骨损伤信息；骨损伤信息包括骨损伤区域和骨损伤程度。本申请提出的骨损伤检测方法能够有效的检测“隐藏”的骨损伤。
[0004]若需要对患者的骨骼创伤修复过程进行评估，则上述专利需要在患者骨骼创伤修复过程中阶段性使用CT的手段来对患者的骨骼进行扫描，操作过程复杂，不利于进行快速的骨骼创伤修复评估。r/>
技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种骨骼创伤修复评估方法，不需要在患者骨骼创伤修复过程中阶段性使用CT的手段来对患者的骨骼进行扫描，解决了操作过程复杂，不利于进行快速的骨骼创伤修复评估的技术问题。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]本专利技术提供一种骨骼创伤修复评估方法，其中，包含以下步骤：
[0008]S10：采用卷积神经网络根据骨骼基础模型建立考虑的骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度分布数据的骨骼震动传导模型，其中骨骼包括皮质骨、松质骨、骨髓腔、韧带群、关节软骨和三角纤维软骨；
[0009]S20：根据骨骼震动传导模型采集健康人的骨骼震动传导信号，对骨骼震动传导模型进行训练；
[0010]S30：根据骨骼震动传导模型采集骨损伤患者的骨骼震动传导信号，并用训练好的骨骼震动传导模型进行计算，得到骨骼创伤修复评估指数；
[0011]S40：根据得到的骨骼创伤修复评估指数指导骨损伤患者进行康复训练。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种骨骼创伤修复评估方法还可以做如下改
进:
[0013]其中，所述骨骼震动传导信号的采集方法为：
[0014]在骨骼两端分别固定震动发射端和震动接收端；
[0015]开启震动发射端发出震动，并在接收端持续采集含有强直透波干扰的震动信号；
[0016]对采集的采集含有强直透波干扰的震动信号进行滤波处理；
[0017]对滤波处理后的震动信号进行降噪处理；
[0018]使用聚类算法对降噪后震动信号进行聚类得到聚类传导信号作为震动传导信号，具体为：以降噪后的震动信号作为聚类样本，使用近邻传播聚类算法将待聚类样本集中多个待聚类样本聚为一类，并计算得到该类的聚类中心作为震动传导信号。
[0019]进一步的，所述震动发射端发出的信号为线性调频信号(LFM)，信号脉宽时间为1s，发射周期为5s，中心频率为1000～3000Hz，带宽为100Hz；震动接收端与震动发射端相匹配。
[0020]进一步的，所述步骤S20中对骨骼震动传导模型进行训练的方式为：
[0021]以震动传导信号对所述骨骼震动传导模型进行训练，其中训练的输入为震动传导信号，训练的输出为健康人的骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度分布数据。
[0022]其中，所述步骤S30具体包括：
[0023]根据骨骼震动传导模型采集骨损伤患者的骨骼震动传导信号；
[0024]根据骨损伤患者自身的未受损骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度对训练好的骨骼震动传导模型进行更新，得到适用于骨损患者的骨骼震动传导模型；
[0025]利用适用于骨损患者的骨骼震动传导模型对采集骨损伤患者的骨骼震动传导信号进行计算，得到骨损伤患者的骨骼强度、弹性、各向异性以及均匀强度数据；
[0026]根据骨损伤患者的骨骼强度、弹性、各向异性以及均匀强度数据计算骨骼创伤修复评估指数。
[0027]进一步的，其中，“根据骨损伤患者自身的未受损骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度对训练好的骨骼震动传导模型进行更新”的具体步骤为：
[0028]采集对骨损伤患者自身的未受损骨骼进行骨骼震动传导信号；
[0029]获取医生对骨损伤患者自身的未受损骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度数据的评估值；
[0030]以骨损伤患者自身的未受损骨骼的骨骼震动传导信号为训练输入，以医生对骨损伤患者自身的未受损骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度数据的评估值作为训练输出，对训练好的骨骼震动传导模型进行进一步训练并更新。
[0031]其中，所述骨骼创伤修复评估指数的计算方式为，使用熵权法对包括骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度分布数据进行加权计算，具体为：第一步：对骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度分布数据等评价指标进行归一化处理，其中评价指标的处理方式为：
[0032][0033]式中，x
ij
表示归一处理后的评价指标，x
j
表示当前评价指标，min(x
j
)取值为(0,
1)，max(x
j
)取值为(0,1)，j取值为1,2,3,4；其中，)取值为(0,1)，j取值为1,2,3,4；其中，
[0034]第二步：对归一化处理之后的评价指标进行标准化处理：
[0035][0036]式中，P
ij
为标准化的指标数据；
[0037]第三步：计算每个评价指标的信息熵：
[0038][0039]第四步：计算每个评价指标的权重
[0040][0041]第五步：计算骨骼创伤修复评估指数
[0042][0043]其中，所述骨骼基础模型的建立方法为：
[0044]以骨关节的骨骼整体模型为参照坐标利用三维CT断层扫描技术采集人体在体骨关节分别处于不同标准运动位时的CT图像；
[0045]进一步利用对CT图像进行处理再现其骨性结构的三维形态，并以此构建网格优化的骨关节数字模型，将此模型构建皮质骨、松质骨、骨髓腔、韧带群、关节软骨和三角纤维软骨的体模型，进而构建骨关节三维有限元模型作为骨骼基础模型。
[0046]与现有技术相比较，本专利技术提供的一种骨骼创伤修复评估方法的有益效果是：通过使用震动传导方式，避免了在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种骨骼创伤修复评估方法，其特征在于，包含以下步骤：S10：采用卷积神经网络根据骨骼基础模型建立考虑的骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度分布数据的骨骼震动传导模型，其中骨骼包括皮质骨、松质骨、骨髓腔、韧带群、关节软骨和三角纤维软骨；S20：根据骨骼震动传导模型采集健康人的骨骼震动传导信号，对骨骼震动传导模型进行训练；S30：根据骨骼震动传导模型采集骨损伤患者的骨骼震动传导信号，并用训练好的骨骼震动传导模型进行计算，得到骨骼创伤修复评估指数；S40：根据得到的骨骼创伤修复评估指数指导骨损伤患者进行康复训练。2.根据权利要求1所述的一种骨骼创伤修复评估方法，其特征在于，所述骨骼震动传导信号的采集方法为：在骨骼两端分别固定震动发射端和震动接收端；开启震动发射端发出震动，并在接收端持续采集含有强直透波干扰的震动信号；对采集的采集含有强直透波干扰的震动信号进行滤波处理；对滤波处理后的震动信号进行降噪处理；使用聚类算法对降噪后震动信号进行聚类得到聚类传导信号作为震动传导信号。3.根据权利要求2所述的一种骨骼创伤修复评估方法，其特征在于，所述震动发射端发出的信号为线性调频信号(LFM)，信号脉宽时间为1s，发射周期为5s，中心频率为1000～3000Hz，带宽为100Hz；震动接收端与震动发射端相匹配。4.根据权利要求2所述的一种骨骼创伤修复评估方法，其特征在于，所述“使用聚类算法对降噪后震动信号进行聚类得到聚类传导信号作为震动传导信号”的具体步骤包括：以降噪后的震动信号作为聚类样本，使用近邻传播聚类算法将待聚类样本集中多个待聚类样本聚为一类，并计算得到该类的聚类中心作为震动传导信号。5.根据权利要求2所述的一种骨骼创伤修复评估方法，其特征在于，所述步骤S20中对骨骼震动传导模型进行训练的方式为：以震动传导信号对所述骨骼震动传导模型进行训练，其中训练的输入为震动传导信号，训练的输出为健康人的骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度分布数据。6.根据权利要求1所述的一种骨骼创伤修复评估方法，其特征在于，所述步骤S30具体包括：根据骨骼震动传导模型采集骨损伤患者的骨骼震动传导信号；根据骨损伤患者自身的未受损骨骼的强度、弹性、各向异性以及均匀强度对训练好的骨骼震动传导模型进行更新，得到适用于骨损患者的骨骼震动传导模型；利用适用于骨损患者的骨骼震动传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉静，袁红艳，
申请(专利权)人：青岛市中医医院青岛市海慈医院，青岛市康复医学研究所，
类型：发明
国别省市：