近日，北京理工大学37000Cm威尼斯官方杨健教授、王涌天教授科研团队与北京积水潭医院王军强教授团队合作，提出了一种基于扩散模型的联合骨骼结构及纹理信息的盆骨骨折复位手术智能规划方法。该工作首次实现了在盆骨骨折复位手术中以患者CT图像为直接输入生成高精度正常盆骨结构图像，进而引导临床医生进行全方位骨折复位规划。相关成果已以“Pelvic Fracture Reduction Planning via Joint Shape-Intensity Reference”为题发表在国际顶级期刊《IEEE Transactions on Medical Imaging (TMI)》。IEEE TMI作为医学影像处理、人工智能医疗及生物医学工程领域的国际顶级期刊，其影响因子约为9.8，长期位列医学影像方向的核心旗舰期刊。同时，IEEE TMI亦被中国计算机学会（CCF）列为生物信息与生物医学工程领域的A类推荐期刊，在医工交叉与智能医疗研究中具有重要的学术影响力和认可度。该论文第一作者为北京理工大学博士研究生赵喜睿，通讯作者为肖德强副教授、王军强教授和杨健教授。

为解决复杂骨盆骨折的精准复位规划难题，团队提出了一种结构-纹理联合的扩散生成框架（SIRDiff），核心思路是在统一模型中同时融合骨盆的解剖结构信息与CT纹理信息，从而生成具备生物力学合理性的正常盆骨结构模型。该框架包含三个关键组件：首先，利用结构感知扩散模型重建完整的全局解剖结构；其次，通过拓扑自适应结构调制策略，将骨折区域的关键解剖结构点映射到正常盆骨图像结构域，实现稳定可靠的结构引导；最后，结合细节保持型自编码器，实现从潜空间到高分辨率CT图像的细致重建。此外，本方案采用多任务学习机制，可同时预测正常盆骨CT图像与骨骼分割图像，进一步提升解剖一致性与临床可用性。框架整体结构如图 1 所示。

图1 结构-纹理联合扩散模型(SIRDiff)网络结构图

实验结果表明，所提出的方法在仿真数据与临床真实盆骨骨折图像上均取得了优异的复位性能。所生成的正常盆骨CT图像在图像质量和结构一致性指标上全面超越当前主流先进方法，并且在临床评价中对比现有的8种骨折复位方案均展现出更优的复位效果。

图2 仿真数据集上盆骨骨折复位效果对比

图3 临床数据集上盆骨骨折复位效果对比

本研究突破了现有盆骨骨折复位方案过度依赖骨骼结构信息所导致的“小骨块难以准确对齐”的技术瓶颈，实现了同时兼顾结构一致性与纹理保真度的复位参考方案生成。该方法为盆骨骨折复位手术提供了一种高保真、高鲁棒性的智能规划解决方案。

论文详情：Xirui Zhao, Deqiang Xiao, Teng Zhang, Long Shao, Danni Ai, Jingfan Fan, Tianyu Fu, Yucong Lin, Hong Song, Junqiang Wang, and Jian Yang. Pelvic Fracture Reduction Planning via Joint Shape-Intensity Reference[J]. IEEE Transactions on Medical Imaging, DOI: 10.1109/TMI.2025.3621670

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11204688/

论文作者简介：

赵喜睿，北京理工大学37000Cm威尼斯官方2023级在读博士研究生，导师为杨健教授。主要从事医学生成式人工智能方面的研究。

肖德强，北京理工大学助理教授/特别副研究员，博导。2017年于中国科学院深圳先进技术研究院获得工学博士学位，2017至2022年在美国北卡罗莱纳大学教堂山分校从事博士后研究工作。主要研究方向包括手术导航、手术机器人、数字手术规划等。主持及参与多项国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目，在领域内知名期刊与会议（包括IEEE TMI, IEEE TBME, IEEE JBHI, MICCAI等）发表一作及通讯作者论文20余篇，获2024年度中国电子学会科技进步一等奖、2023年度吴文俊人工智能科技进步一等奖等。

杨健，博士，北京理工大学特聘教授，博导，国家级领军人才。长期从事手术导航机器人、医学图像处理、计算机视觉、虚拟现实与增强现实、人工智能等方面的教学和科研工作。主持国家科技创新2030人工智能重大项目1项、国家重点研发计划项目3项、国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金项目等5项。在国际、国内等系列期刊上发表SCI论文200余篇，获国家发明专利授权87项，其中11项实现转化应用。成果转化获国家三类医疗器械注册证2项、二类医疗器械注册证4项。研究成果获国家技术发明二等奖、吴文俊人工智能科技进步一等奖等科研奖励10余项。指导学生获第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛金奖、第六届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛金奖、两项第十二届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛全国总决赛金奖。