R.Du Hyun Ro整形外科と研究の話
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2022 · Journal of Clinical Medicine

全下肢X線の筋肉領域から術前サルコペニアをスクリーニングできますか?

分割モデルの試験IoUは0.926でした。PMVと骨格筋指数の相関係数は0.654でした。

原論文Figure 1・X線の筋肉領域を分割します

Aは原画像、Bは研究者がラベルした筋領域、Cはモデルの予測領域で、X線画像から筋形態を定量化する方法を示しています。図を拡大する

Aは原画像、Bは研究者がラベルした筋領域、Cはモデルの予測領域で、X線画像から筋形態を定量化する方法を示しています。

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

根拠・原著画像の利用条件

研究で問うこと

全下肢X線の筋肉領域から術前サルコペニアをスクリーニングできますか?

対象と方法

U-NetでX線の筋肉領域を分割し予測筋肉量(PMV)を算出しました。年齢・BMI・血液検査とPMVを組み合わせたXGBoostでサルコペニアを分類しました。画像分割と分類は異なる評価段階です。 健康な協力者227人で分割モデルを開発しました。人工関節手術予定403人中、サルコペニア34人、非サルコペニア369人でした。

主な結果

分割モデルの試験IoUは0.926でした。PMVと骨格筋指数の相関係数は0.654でした。 分類の5-fold内部検証AUCは0.988、正確度0.945でした。選択された7変数でPMVの重要度が最大でした。

診療・手術で考える点

既存の術前画像と血液検査でサルコペニアリスクを調べる研究です。栄養状態、筋力、歩行の評価と合わせて活用可能性を検討できます。

解釈の限界

分類は内部交差検証の結果です。独立施設の外部検証成績とは説明できません。 筋肉量を推定するスクリーニング研究です。握力・歩行などの筋機能の直接測定や、術後合併症の減少効果ではありません。

簡単に説明しましょう

どの診療上の問いにつながりますか?

既存の術前画像と血液検査でサルコペニアリスクを調べる研究です。栄養状態、筋力、歩行の評価と合わせて活用可能性を検討できます。

Keywords・キーワード

Abstract・原文の抄録

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.

オリジナル紙だ

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

学術的な議論