標準化されたACLトンネル配置：膝四分円計算の自動化手法

科学分野:

• 整形外科;医用画像解析;計算解剖学

背景:

• 前十字靭帯（ACL）再建における正確な解剖学的トンネル配置は、最適な機能回復と合併症の最小化にとって重要です。現在の3DモデルにおけるACL位置の定量化方法は、しばしば主観的であり、効率性に欠けており、正確な手術計画と評価を妨げています。

研究 の 目的:

• 大腿骨および脛骨ACL断面積の標準化された3D四分円座標計算のための完全に自動化されたフレームワークを開発および検証すること。ACL再建手術における客観的な術前計画と術後評価を可能にすること。

主な方法:

• CTまたはMRIデータから大腿骨と脛骨の3Dモデルを再構築するためにnnUNetベースのネットワークを利用しました。解剖学的平面の決定と個別の四分円座標系生成のために、自動化されたテンプレート登録と形態学的分析を採用しました。手動方法と比較して、精度、再現性、および時間効率を検証するために、CTおよびMRIデータセットでパイプラインを検証しました。

主要な成果:

• 自動化された手法は、3D重心距離が1.72 ± 0.94 mm（大腿骨）および1.47 ± 1.06 mm（脛骨）と高い精度を示し、手動方法に匹敵しました。手動注釈の一貫性（ICCs 0.961-0.882）を上回る、四分円計算における優れた再現性（0.992）を達成しました。手動注釈の8.5 ± 2.1分と比較して、処理時間を平均4.7 ± 1.3秒に大幅に短縮しました。

結論:

• 膝手術における3D四分円座標計算のための最初の完全に自動化された、モダリティに依存しない方法を提示しました。このフレームワークは、CTおよびMRIデータ全体で堅牢で標準化されたACL解剖学的位置を提供します。ACL再建における術前計画と術後評価のための臨床的効率を向上させます。