R.Du Hyun Ro整形外科と研究の話
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AIとビデオテスト · 2025

側弯があっても、AIは角度を測定できるか?

腰椎と骨盤の角度を自動測定した研究です。小さな誤差と大きな誤差の例を合わせて確認します。

The Spine Journal · Dong-Ho Kang, Ye-Jin Jeong, Sung Taeck Kim et al. · Du Hyun Ro

脊椎・骨盤角度を読む側面X線

CONNEVO SPIN製品資料の脊椎・骨盤測定例図を拡大する

LL・PI・PT・SSと基準点を示した側面X線画像です。

CONNECTEVE · CONNEVO SPIN · Owner-supplied product brochure

根拠・原著画像の利用条件
01

脊髄写真では 骨盤を一緒に見ることができます

脊柱のバランスでは、背骨がどれくらい曲がって見えるかだけを測るのではありません。腰椎の曲線と骨盤の向きをともに確認し、身体が姿勢を保つ仕組みを読みます。本論文は腰椎前弯、骨盤形態角(PI)、骨盤傾斜(PT)、仙骨傾斜(SS)の自動測定を扱い、膝の画像AIから脊椎・骨盤へ測定研究を広げたものです。

02

AIは骨の領域と基準点を 探しています

立位腰椎側面1,011画像で骨領域と角度基準点を検出しました。テスト113人中39人は変性腰椎側弯でした。専門医基準に対し、反復再現性と実際の測定差の両方を評価しました。

03

正しい例と間違った例を お見せします

Figure 3Aは自動と基準の差が小さく、Bは大きい誤差です。速さ・一貫性だけでは足りず、骨の重なり、不鮮明な大腿骨頭、脊椎変形でも基準点を検出できるか確認します。平均性能だけより例を併せると限界が分かります。

研究の数値から読む結果

試験113人中39人が変性側弯症でした。LL・PI・PT・SSの測定は分類診断とは異なります。同じ画像の反復ICC 1.00と専門医基準値との一致度を区別する必要があります。図を拡大する

試験113人中39人が変性側弯症でした。LL・PI・PT・SSの測定は分類診断とは異なります。同じ画像の反復ICC 1.00と専門医基準値との一致度を区別する必要があります。

The Spine Journal (2025). DOI: 10.1016/j.spinee.2025.01.020 · Original explanatory chart based on reported data

04

同じ答えを何度も繰り返します

反復測定の一致度は1.00で、基準値との一致度も高くなっていました。同じ入力に同じ答えを出すことと、実際の角度を正確に測ることは異なります。Bland–Altman図では中央線だけでなく点の広がりを見ます。平均誤差が小さくても、一部の画像では大きな誤差があり得ます。

05

これは手術を診断する自動化研究ではありません

画像の角度測定性能を検証した研究で、手術適応や術後疼痛改善を試したものではありません。別施設・機器での検証が必要です。自動結果を原図と確認し、症状・診察と総合して判断します。

また研究番号を見てください

1,011解析した側面X線画像
113試験群
39試験群の側弯症患者
RESEARCH FINDINGビデオを

研究対象の構成

解析した側面X線画像
1,011
0581.321,162.65
研究に含まれた資料の数です。治療効果や個人のリスク確率を示しません。

よくある質問

これらの結果は 個々の治療に直接適用できるでしょうか?

画像の角度測定性能を検証した研究で、手術適応や術後疼痛改善を試したものではありません。別施設・機器での検証が必要です。自動結果を原図と確認し、症状・診察と総合して判断します。

方法と数値を詳しく見る

Automated measurement of pelvic parameters using convolutional neural network in complex spinal deformities: overcoming challenges in coronal deformity cases

対象と方法

立位腰椎側面X線1,011枚。テスト群113人中39人(34.5%)に変性腰椎側弯症がありました。

U-NetによるセグメンテーションとKeypoint R-CNNを組み合わせ、LL・PI・PT・SSを算出しました。専門医の基準値および2人の読影者と比較し、Bland–Altman解析、ICC、5分割交差検証を行いました。

論文に報告された結果

  1. 反復測定のICCはすべての角度で1.00でした。基準値との一致度と交差検証のICCは0.96–0.99でした。
  2. Figure 2の試験群の平均誤差はPI 0.23°、LL 0.05°、SS 0.03°、PT 0.20°でしたが、個々の誤差の範囲は角度によって異なりました。
  3. 変性側弯のサブグループでは、誤差と一致度が一般群と異なりました。Figure 3は正確な例と大きな誤差のある例をともに示します。

解釈できる範囲

後ろ向き単施設研究であり、異なる機器・施設での外部検証が必要です。反復測定のICC 1.00は同じ入力から同じ結果が出ることを示し、全画像で実際の角度を正確に測定できることを意味しません。試験群の側弯症39人の平均Cobb角は14.8°でした。すべての重度変形や術後画像に一般化できません。

Keywords・キーワード

Abstract・原文の抄録

Dong-Ho Kang, Ye-Jin Jeong, Sung Taeck Kim, Younguk Kim, Bong-Soon Chang, Hyoungmin Kim, Sam Yeol Chang, Du Hyun Ro. Automated measurement of pelvic parameters using convolutional neural network in complex spinal deformities: overcoming challenges in coronal deformity cases. The spine journal : official journal of the North American Spine Society. 2025;25(8):1688-1697. doi:10.1016/j.spinee.2025.01.020.

BACKGROUND CONTEXT

Accurate and consistent measurement of sagittal alignment is challenging, particularly in patients with severe coronal deformities, including degenerative lumbar scoliosis (DLS).

PURPOSE

This study aimed to develop and validate an artificial intelligence (AI)-based system for automating the measurement of key sagittal parameters, including lumbar lordosis, pelvic incidence, pelvic tilt, and sacral slope, with a focus on its applicability across a wide range of deformities, including severe coronal deformities, such as DLS.

DESIGN

Retrospective observational study.

PATIENT SAMPLE

A total of 1,011 standing lumbar lateral radiographs, including DLS.

OUTCOME MEASURE

Interclass and intraclass correlation coefficients (CC), and Bland-Altman plots.

METHODS

The model utilizes a deep-learning framework, incorporating a U-Net for segmentation and a Keypoint Region-based Convolutional Neural Network for keypoint detection. The ground truth masks were annotated by an experienced orthopedic specialist. The performance of the model was evaluated against ground truth measurements and assessments from two expert raters using interclass and intraclass CC, and Bland-Altman plots.

RESULTS

In the test set of 113 patients, 39 (34.5%) had DLS, with a mean Cobb's angle of 14.8°±4.4°. The AI model achieved an intraclass CC of 1.00 across all parameters, indicating perfect consistency. Interclass CCs comparing the AI model to ground truth ranged from 0.96 to 0.99, outperforming experienced orthopedic surgeons. Bland-Altman analysis revealed no significant systemic bias, with most differences falling within clinically acceptable ranges. A 5-fold cross-validation further demonstrated robust performance, with interclass CCs ranging from 0.96 to 0.99 across diverse subsets.

CONCLUSION

This AI-based system offers a reliable and efficient automated measurement of sagittal parameters in spinal deformities, including severe coronal deformities. The superior performance of the model compared with that of expert raters highlights its potential for clinical applications.