R.노두현정형외과와 연구 이야기
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2022 · Journal of Clinical Medicine

하지 전장 X-ray의 근육 영역을 이용해 수술 전 근감소증을 선별할 수 있을까요?

분할 모델의 시험군 IoU는 0.926이었습니다. PMV와 골격근지수의 상관계수는 0.654였습니다.

원문 Figure 1 · X-ray의 근육 영역을 분리합니다

A는 원본 영상, B는 연구자가 표시한 근육 영역, C는 모델이 예측한 영역입니다. X-ray에서 근육 형태를 정량화하는 방법을 보여줍니다.그림 크게 보기

A는 원본 영상, B는 연구자가 표시한 근육 영역, C는 모델이 예측한 영역입니다. X-ray에서 근육 형태를 정량화하는 방법을 보여줍니다.

Doohyun Hwang, Sungho Ahn, Yong-Beom Park, Seong Hwan Kim, Hyuk-Soo Han, Myung Chul Lee, Du Hyun Ro. Journal of Clinical Medicine (2022). DOI: 10.3390/jcm11133612

근거·원문그림 이용조건

연구에서 묻는 질문

하지 전장 X-ray의 근육 영역을 이용해 수술 전 근감소증을 선별할 수 있을까요?

대상과 방법

U-Net으로 X-ray의 근육 영역을 분할하고 예측 근육량(PMV)을 계산했습니다. 나이·BMI·혈액검사와 PMV를 결합한 XGBoost 모델로 근감소증을 분류했습니다. 영상 분할과 근감소증 분류는 서로 다른 평가 단계입니다. 건강한 지원자 227명의 영상으로 분할 모델을 개발했습니다. 인공관절 수술 예정 환자 403명 중 근감소증 환자는 34명, 비근감소증 환자는 369명이었습니다.

주요 결과

분할 모델의 시험군 IoU는 0.926이었습니다. PMV와 골격근지수의 상관계수는 0.654였습니다. 근감소증 분류의 5-fold 내부 검증 AUC는 0.988, 정확도는 0.945였습니다. 선택된 7개 변수 중 PMV의 중요도가 가장 높았습니다.

진료와 수술에서 읽을 지점

수술 전에 이미 촬영한 영상과 혈액검사에서 근감소증 위험을 살펴볼 수 있다는 연구입니다. 영양 상태와 근력·보행 평가를 함께 확인할 때 활용 가능성을 검토할 수 있습니다.

해석의 제한

근감소증 분류는 내부 교차검증 결과입니다. 독립 기관의 외부 검증 성능으로 설명할 수 없습니다. 근육량을 추정하는 선별 연구이며 악력·보행 등 근기능을 직접 측정한 결과나 수술 후 합병증 감소 효과는 아닙니다.

짧게 정리하면

어떤 진료 질문과 연결되나요?

수술 전에 이미 촬영한 영상과 혈액검사에서 근감소증 위험을 살펴볼 수 있다는 연구입니다. 영양 상태와 근력·보행 평가를 함께 확인할 때 활용 가능성을 검토할 수 있습니다.

Keywords · 주제어

Abstract · 원문 초록

Doohyun Hwang, Sungho Ahn, Yong-Beom Park, Seong Hwan Kim, Hyuk-Soo Han, Myung Chul Lee, Du Hyun Ro. Deep Learning-Based Muscle Segmentation and Quantification of Full-Leg Plain Radiograph for Sarcopenia Screening in Patients Undergoing Total Knee Arthroplasty. Journal of clinical medicine. 2022;11(13):3612. doi:10.3390/jcm11133612.

Sarcopenia, an age-related loss of skeletal muscle mass and function, is correlated with adverse outcomes after some surgeries. Here, we present a deep-learning-based model for automatic muscle segmentation and quantification of full-leg plain radiographs. We illustrated the potential of the model to predict sarcopenia in patients undergoing total knee arthroplasty (TKA). A U-Net-based deep learning model for automatic muscle segmentation was developed, trained and validated on the plain radiographs of 227 healthy volunteers. The radiographs of 403 patients scheduled for primary TKA were reviewed to test the developed model and explore its potential to predict sarcopenia. The proposed deep learning model achieved mean IoU values of 0.959 (95% CI 0.959-0.960) and 0.926 (95% CI 0.920-0.931) in the training set and test set, respectively. The fivefold AUC value of the sarcopenia classification model was 0.988 (95% CI 0.986-0.989). Of seven key predictors included in the model, the predicted muscle volume (PMV) was the most important of these features in the decision process. In the preoperative clinical setting, wherein laboratory tests and radiographic imaging are available, the proposed deep-learning-based model can be used to screen for sarcopenia in patients with knee osteoarthritis undergoing TKA with high sarcopenia screening performance.

© 2022 by the authors.

원래 논문

Deep Learning-Based Muscle Segmentation and Quantification of Full-Leg Plain Radiograph for Sarcopenia Screening in Patients Undergoing Total Knee Arthroplasty

Doohyun Hwang, Sungho Ahn, Yong-Beom Park, Seong Hwan Kim, Hyuk-Soo Han, Myung Chul Lee, Du Hyun Ro
Journal of Clinical Medicine · 2022

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