Long-term vertebral fractures severely affect the life quality of patients, causing kyphotic, lumbar deformity and even paralysis. Computed tomography (CT) is a common clinical examination to screen for this disease at early stages. However, the faint radiological appearances and unspecific symptoms lead to a high risk of missed diagnosis. In particular, the mild fractures and normal controls are quite difficult to distinguish for deep learning models and inexperienced doctors. In this paper, we argue that reinforcing the faint fracture features to encourage the inter-class separability is the key to improving the accuracy. Motivated by this, we propose a supervised contrastive learning based model to estimate Genent's Grade of vertebral fracture with CT scans. The supervised contrastive learning, as an auxiliary task, narrows the distance of features within the same class while pushing others away, which enhances the model's capability of capturing subtle features of vertebral fractures. Considering the lack of datasets in this field, we construct a database including 208 samples annotated by experienced radiologists. Our method has a specificity of 99\% and a sensitivity of 85\% in binary classification, and a macio-F1 of 77\% in multi-classification, indicating that contrastive learning significantly improves the accuracy of vertebrae fracture screening, especially for the mild fractures and normal controls. Our desensitized data and codes will be made publicly available for the community.


翻译:长期脊椎骨长期脊椎骨裂严重地影响到病人的生活质量,导致肾上腺、腰骨畸形甚至瘫痪。 计算断层成像(CT)是一种常见的临床临床检查,目的是在早期阶段筛查这一疾病。然而,微弱的放射外观和不具体的症状导致错诊的高风险。特别是,对于深层学习模型和缺乏经验的医生来说,温度骨折和正常的控制很难区分。在本文中,我们认为,加强微弱的骨折特征以鼓励阶级间分离是提高准确性的关键。为此,我们提议以监督对比性学习为基础的模型,用CT扫描来估计根特氏脊椎骨折等级。作为辅助任务,监督性对比性学习缩小了同一等级内特征的距离,同时将其他人推走,这提高了模型捕捉脊椎骨折的微妙特征的能力。考虑到该领域缺乏温和数据集,我们将建立一个数据库,包括208个样本,由有经验的放射师作补充。我们的方法是,特别是用于进行正常对比性控制的77-F级和85级的敏感度。我们的方法,在学习的分类中大大改进了99---和85级的特性,并大大改进了我们数据的精度。

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