Estimación de la angulación de Cobb sin radiación en escoliosis del adolescente mediante topografía de superficie y...

Área de la Ciencia:

• Ortopedia
• Imagenología Médica
• Ingeniería Biomédica

Sus antecedentes:

• La escoliosis del adolescente requiere una monitorización radiográfica frecuente, lo que provoca una exposición acumulativa a la radiación ionizante y los riesgos asociados para la salud a largo plazo.
• Los métodos existentes sin radiación para estimar la angulación de Cobb a menudo carecen de la precisión clínica requerida (cambio mínimo significativo de 5°).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar internamente un método totalmente automatizado para predecir la angulación de Cobb en pacientes con escoliosis del adolescente utilizando datos de topografía de superficie 3D (ST).
• Evaluar el rendimiento de un modelo de regresión lineal (LRM) frente a otros algoritmos de aprendizaje automático para esta estimación no invasiva.

Principales métodos:

• Se utilizaron datos de topografía de superficie 3D (ST) para la evaluación de la escoliosis.
• Se aplicó el Análisis de Componentes Principales (PCA) para la reducción de la dimensionalidad de los datos de ST.
• Se desarrollaron y compararon modelos de aprendizaje automático, incluidas redes neuronales, XGBoost, Stacking y un Modelo de Regresión Lineal (LRM), y el LRM mostró un rendimiento superior.

Principales resultados:

• El LRM logró un Error Absoluto Medio (MAE) de 3,97° y un Error Cuadrático Medio (RMSE) de 4,70° en el conjunto de prueba.
• Se observó una fuerte correlación (r=0,91) entre las predicciones del LRM y la angulación de Cobb de referencia.
• El MAE de 3,97° está por debajo del umbral clínicamente significativo de 5°, lo que indica la capacidad del modelo para detectar cambios críticos en la curvatura espinal.

Conclusiones:

• Un modelo de regresión lineal (LRM) simple e interpretable combinado con datos de topografía de superficie 3D (ST) proporciona una solución viable, escalable y precisa para la monitorización no invasiva de la escoliosis.
• Este método sin radiación tiene el potencial de reducir significativamente la exposición del paciente a la radiación ionizante de los rayos X.
• Se recomienda una validación externa adicional para confirmar la robustez y la utilidad clínica del método en la reducción de la dependencia de las evaluaciones radiográficas para la escoliosis del adolescente.