Giải pháp sinh mảnh ghép cho BN khuyết sọ sử dụng kỹ thuật học sâu

Nghiên cứu, đề xuất giải pháp sinh mảnh ghép cho bệnh nhân (BN) khuyết sọ trong phẫu thuật hộp sọ sử dụng các kỹ thuật học sâu. Đối tượng và phương pháp: BN bị khuyết sọ được chụp cắt lớp vi tính (CLVT). Ảnh chụp CLVT được xử lý dựa trên cơ sở kỹ thuật xử lý ảnh và học sâu, mảnh ghép được chương trình máy tính tính toán và khuyến nghị cho bác sĩ, phục vụ công tác hội chẩn và lên phương án phẫu thuật.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải pháp sinh mảnh ghép cho BN khuyết sọ sử dụng kỹ thuật học sâuTẠP CHÍ Y DƯỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 3 - 2023 GIẢI PHÁP SINH MẢNH GHÉP CHO BN KHUYẾT SỌ SỬ DỤNG KỸ THUẬT HỌC SÂU Lê Ngọc Hân1,2, Hoàng Anh Tuấn2, Nguyễn Văn Giang1 Tóm tắt Mục tiêu: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp sinh mảnh ghép cho bệnh nhân (BN)khuyết sọ trong phẫu thuật hộp sọ sử dụng các kỹ thuật học sâu. Đối tượng vàphương pháp: BN bị khuyết sọ được chụp cắt lớp vi tính (CLVT). Ảnh chụpCLVT được xử lý dựa trên cơ sở kỹ thuật xử lý ảnh và học sâu, mảnh ghép đượcchương trình máy tính tính toán và khuyến nghị cho bác sĩ, phục vụ công tác hộichẩn và lên phương án phẫu thuật. Các kỹ thuật được nghiên cứu và thử nghiệmgồm: Kỹ thuật học sâu tính toán nhanh cho các lát cắt ảnh 2 chiều trên cơ sở giảiquyết bài toán hoàn thiện ảnh và kỹ thuật học sâu cho sinh mảnh ghép ảnh 3chiều trên cơ sở giải quyết bài toán đăng ký ảnh với bộ dữ liệu tăng cường. Đánhgiá được tiến hành trên tập ảnh 3 chiều của BN với khuyết sọ được giả lập tạo rathông qua kỹ thuật xử lý ảnh. Kết quả và kết luận: Kết quả thử nghiệm cho thấycác phương pháp dựa trên kỹ thuật học sâu cho phép sinh mảnh ghép có độ chínhxác cao với thời gian xử lý ngắn, hỗ trợ bác sĩ trong hội chẩn và lên kế hoạchphẫu thuật cũng như gợi ý phương án cấy ghép và thiết kế mảnh ghép theo hướngcá thể hóa cho từng BN. * Từ khóa: Phẫu thuật sọ mặt; Sinh mảnh ghép tự động; Học sâu; Tái tạo ảnhhộp sọ. DEEP LEARNING-BASED METHOD FOR CRANIAL IMPLANT DESIGN Summary Objectives: To investigate methods to automatically design cranialimplants for patients with craniofacial defects in skull surgery. Subjects andmethods: Patients with craniofacial defects were scanned to get CT images.1 Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông, Học viện Kỹ thuật Quân sự2 Phòng Khoa học Quân sự, Học viện Quân yNgười phản hồi: Nguyễn Văn Giang (giangnv@mta.edu.vn) Ngày nhận bài: 13/02/2023 Ngày được chấp nhận đăng: 10/3/2023http://doi.org/10.56535/jmpm.v48i3.29684 TẠP CHÍ Y DƯỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 3 - 2023Then, the CT images will be processed using image processing and deep learningtechniques to generate the implant design. The implant design will then be usedby the doctor for consultation and surgical planning. The investigating methodsinclude 2D slice-based skull completion and deep learning using augmentationvia registration. Experiments were conducted on patient datasets having defectsartificially inserted by image processing operations. Results and conclusion:Experimental results reveal the abilities of deep learning-based methods ingenerating high precision implants in a relatively short processing time. Thegenerated implant can be helpful for doctors during consultation and surgicalplanning. It is an important step towards personalization for surgical implants. * Keywords: Cranioplasty; AutoImplant; Deep learning; Cranial implant design. ĐẶT VẤN ĐỀ đang được các nhà nghiên cứu thử Hiện nay, một bộ phận không nhỏ nghiệm là sử dụng phần mềm CAD đểBN bị khuyết thiếu về vùng sọ mặt do thay thế cho phần mềm thương mại đểtai nạn hoặc do dị tật bẩm sinh, theo đó thiết kế cấy ghép sọ [2, 3, 4, 5]. Tuynhu cầu về phẫu thuật chỉnh hình sọ nhiên, phương pháp này vẫn cần đếnmặt ngày càng cao. Đây là thủ thuật sự tương tác chuyên sâu ở mức độphức tạp về mặt y học và kỹ thuật; chuyên gia, tốn thời gian và đòi hỏitrong đó, quá trình thiết kế và cấy ghép chuyên môn trong lĩnh vực y tế cụ thể.sọ não cho BN sau phẫu thuật hoặc Trong thực tế, hiện nay tại các cơ sởchấn thương là một nhiệm vụ đầy phẫu thuật hộp sọ ở Việt Nam, bác sĩthách thức. Cụ thể hơn, quá trình thiết và kỹ thuật viên sẽ thực hiện cắt gọt vàkế mảnh ghép thường được thực hiện hiệu chỉnh xương tự thân để tạo mảnhbởi các nhà cung cấp thứ ba bên ngoài ghép một cách thủ công dựa trên kinhbệnh viện mà ở đó các phần mềm nghiệm của mình. Bên cạnh việc tạothương mại chi phí cao được sử dụng mảnh ghép, việc hội chẩn và lên kếbởi người dùng được đào tạo chuyên hoạch phẫu thuật cũng là phần việcsâu nhằm thiết kế ra mảnh ghép [1]. quan trọng và khó khăn khi không cóGần đây, một hướng tiếp cận khác phương án thiết kế trên máy tính. 85TẠP CHÍ Y DƯỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 3 - 2023 Trong bài báo này, chúng tôi nghiên liệu ảnh nhị phân hộp sọ chất lượngcứu phương pháp thiết kế mảnh ghép cao, khiếm khuyết không quá nghiêmdựa trên dữ liệu ảnh của BN. Cụ thể trọng. Nguồn dữ liệu chúng tôi lấyhơn, chúng tôi nghiên cứu các kỹ thuật từ phần Task 1 trong thử tháchsinh mảnh ghép cho v ...