通过使用基于深度学习的细分模型评估胸部CT的近腰体积 BMD 与年龄和性别相关的变化
Shihuai Li1,2, Chong Tang3, Hongda Zhang3
1Orthopedic Medical Center, The Second Hospital of Jilin University, 4026 Yatai Street, Changchun, 130041, China.
概括
这项研究开发了一种深度学习方法来评估近腰体积骨矿物质密度 (vBMD),揭示了性别特异的衰老模式. 男人呈现线性衰退,而女性经历更年期后加速损失,表明腰椎vBMD不是可靠的替代品.
科学领域:
- 放射学和成像科学
- 骨科和体育医学
- 老年学与衰老研究
背景情况:
- 准确评估近腰体积骨矿物密度 (vBMD) 对于肩部病理的手术规划至关重要.
- 靠近腹部vBMD的与年龄相关的变化没有得到很好的描述,因此需要改进评估方法.
- 现有的方法可能无法完全捕捉近腰骨密度随时间变化的细微差别.
研究的目的:
- 开发一种自动化的深度学习 (DL) 方法,通过胸部CT扫描来评估近腰部vBMD.
- 调查与年龄相关的亲近部vBMD变化.
- 评估近腰部vBMD和腰椎vBMD之间的相关性,并确定后者是否可以作为替代品.
主要方法:
- 在2675个成年人胸部CT扫描中使用深度学习管道 (nnU-Net) 来自动细分靠近腰部.
- 通过使用诸如子相似系数 (DSC) 和交叉线 (IoU) 等指标验证了细分的准确性.
- 用幻象校准的vBMD (总体,直径和BMAT校正的直径) 被量化,并使用GAMLSS建模与年龄相关的分布,以生成特定性别的百分线曲线. 用于相关性分析测量腰椎vBMD.
主要成果:
- DL细分实现了高准确度 (例如,DSC为98.42%).
- 在男性中,近腰部vBMD从早期成年期开始呈现大致线性下降.
- 雌性在40-45岁时表现出稳定/上升的vBMD,其次是急剧加速下降,表明与更年期相关的骨质损失. 在女性中,腰椎vBMD损失发生较早,腰椎和脊椎vBMD之间的相关性低至中等,在50岁后减弱.
结论:
- 从胸部CT扫描中量化近腰部vBMD的新型自动化方法已经开发出来.
- 确定了不同的性别特异性衰老模式:男性的线性衰退和女性的更年期后加速衰老.
- 靠近部的vBMD评估显示,腰椎的vBMD不是肩部病理的临床评估的可靠替代品.
