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在急诊中,未知身份患者的识别颇具挑战。研究人员开展基于胸部 CT 的 MIP 图像的 CV 个人识别研究,分析 12465 例 CT 检查,识别率在 rank 1 达 98.67%。该研究为急诊身份识别提供新方法,助力获取患者病史。
在现实生活中,各种突发状况,如自然灾害、恐怖袭击、严重事故等,总会导致一些身份不明的患者被送往急诊室。在这些紧急时刻,准确识别患者身份成为了一个棘手的难题。因为无法快速知晓患者身份,不仅可能延误最佳治疗时机,也给后续与患者家属的沟通带来极大困难。为了解决这一迫切问题,来自德国耶拿大学医院(Jena University Hospital) - 弗里德里希?席勒大学(Friedrich Schiller University)的研究人员展开了深入研究,相关成果发表在《European Radiology》上。
这项研究聚焦于利用计算机视觉(Computer Vision,CV)技术,通过胸部计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)的最大密度投影(Maximum Intensity Projection,MIP)图像进行个人身份识别。其意义重大,若该技术可行,就能在紧急情况下快速准确地识别患者身份,医生可及时获取患者病史,为精准治疗提供有力支持,从而显著改善患者的医疗护理质量。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先,从 12465 例胸部 CT 检查中获取数据,这些检查涉及 8177 名患者,年龄跨度从 8 岁到 102 岁。接着,通过一系列图像处理步骤,将 CT 的冠状面图像构建成 3D 体积,生成 2D MIP 图像,并使用对比受限自适应直方图均衡化(CLAHE)增强图像对比度。之后,利用 AKAZE 算法提取图像中的 CV 特征,并将这些特征存储在加密数据库中。在匹配过程中,采用 Lowe’s 比率测试和随机抽样一致(RANSAC)算法,以此提高匹配准确性 。
下面来看具体的研究结果:
- 身份识别率:在 300 次身份识别过程中,整体识别率在 rank 1 时达到 98.67%(296/300),rank 5 时为 99.33%,rank 10 时高达 99.67%。这表明该方法在众多潜在身份中,能高精度地识别出目标身份。
- 匹配分数差异:同一患者图像的匹配分数(7.43 ± 5.83%)显著高于不同患者图像的匹配分数(0.16 ± 0.14%),两者对比 p 值<0.001,差异具有高度统计学意义。这说明该技术能够有效区分不同个体的图像特征。
- 年龄与分数关系:对相同身份不同年龄组的图像进行分析发现,部分年龄组之间匹配分数存在显著差异。例如,30 - 39 岁与 60 - 69 岁、70 - 79 岁、80 - 89 岁,40 - 49 岁与 80 - 89 岁,50 - 59 岁与 80 - 89 岁年龄组之间均有显著差异 。
- 成功与失败案例分析:成功识别的案例中,胸部骨骼尤其是胸骨和脊柱的独特特征提供了大量匹配点。即使图像存在部分差异,只要有可比部分就能实现成功识别。而失败案例主要是由于医疗设备遮挡、患者体位不佳、图像对比度降低等因素导致匹配点减少 。
- 参数优化结果:通过系统地改变参数设置发现,使用 CLAHE 且 clipLimit 为 100 时效果最佳,这进一步证实了图像处理步骤对提高识别率的重要性。
在研究结论和讨论部分,该研究充分证明了基于胸部 CT 的 MIP 图像的 CV 个人识别方法具有高度可行性和准确性,即使面对庞大的数据库,也能实现近乎 100% 的识别率。这种方法适用于多种 2D 重建图像,只要解剖结构能合理呈现即可。不过,该方法目前并非法律认可的身份识别手段,主要用于缩小潜在身份范围,为后续更可靠的法医识别提供线索。同时,研究也存在一些局限,如 CT 切片选择可能影响结果,未来可进一步研究严重损伤、种族因素等对识别准确性的影响,以及探索将死后 MIP CT 图像用于身份识别的可行性 。
总体而言,这项研究为急诊场景下的患者身份识别开辟了新路径,有望大幅提升医疗服务效率和质量,也为后续相关研究奠定了坚实基础,推动计算机视觉技术在医学领域的更广泛应用。