Predikce progrese onemocnění u adolescentní idiopatické skoliózy pomocí strojového učení

Pozadí a přehled problému Adolescentní idiopatická skolióza (AIS) je progresivní muskuloskeletální porucha charakterizovaná trojrozměrnou deformací páteře vyskytující se během dospívání. Diagnóza je obvykle stanovena při Cobbově úhlu >10° a přítomnosti axiální rotace. Zatímco přesná etiologie zůstává neznámá, mezi hlavní teorie patří tkáňové abnormality (svalová vlákna, objem kostí), narušená biomechanika páteře (asymetrický růst kostí) a neurologické faktory (asymetrická tloušťka kůry, cerebrální lateralizace a zkreslené vnímání tělesného schématu). Progresivní povaha AIS, zejména vysoké riziko zhoršení na začátku puberty, komplikuje klinické rozhodování. Léčba je tradičně rozdělena do tří fází: Sledování a cvičení: pro Cobbovy úhly 10°-25°. Cvičení a korzet: pro Cobbovy úhly 25°-45°. Operace: pro Cobbovy úhly >45°. Navzdory těmto doporučením nepředvídatelný průběh onemocnění a obtíže s dodržováním léčby vytvářejí významná dilemata. Konkrétně u případů na hranici chirurgické indikace stojí lékaři před volbou mezi okamžitou operací nebo konzervativním sledováním. V současné době neexistuje definitivní metoda predikce progrese a pacienti jsou obvykle sledováni v šestiměsíčních intervalech. Během těchto intervalů může stav pacienta zůstat stabilní nebo se výrazně zhoršit. Doporučení navíc uvádějí nošení korzetu v průměru 18 hodin denně, často po dobu několika let. Tento požadavek je pro dospívající fyzicky i psychicky náročný, což vede k nízké adherenci kvůli estetickým obavám, funkčním omezením a podráždění kůže. Neschopnost předpovědět progresi často vede k nadměrné léčbě (zbytečné nošení korzetu) nebo nedostatečné léčbě (opožděná intervence), přičemž oboje představuje riziko pro dlouhodobé zdraví pacienta. Radiologické obavy Progrese onemocnění je sledována pomocí přímé radiografie (rentgen). Časté zobrazování však zvyšuje celoživotní riziko rakoviny v důsledku kumulativního ionizujícího záření. Je známo, že riziko rakoviny prsu u dívek s AIS je přibližně sedmkrát vyšší než u zdravé populace. Naopak prodlužování intervalů sledování riskuje zmeškání časné intervence. Model umělé inteligence (AI) schopný predikce progrese křivky by mohl optimalizovat frekvenci zobrazování, zajistit bezpečnost a zároveň zachovat klinickou účinnost. Cíl a metodika studie Hlavním cílem tohoto výzkumu je vyvinout model založený na strojovém učení pro predikci Cobbova úhlu po 12týdenním cvičebním programu. Model bude využívat komplexní vstupní a výstupní data, včetně: Demografické a antropometrické údaje (věk, výška, hmotnost, pohlaví). Klinická hodnocení (Cobbův úhel, Risserovo skóre, úhel rotace trupu). Funkční a fyzické parametry (síla svalů trupu, maximální inspirační a exspirační tlak [MIP/MEP], měření rovnováhy Biodex). Vizuální hodnocení (Walter Reed Visual Deformity Scale [WRVAS]). Výzkumné hypotézy Hlavní hypotéza: Model strojového učení trénovaný na datech před a po cvičení může významně predikovat Cobbův úhel po 12 týdnech s klinicky i statisticky uspokojivou přesností. Vedlejší hypotéza: Predikcí rizika progrese (pravděpodobnosti zvýšení Cobbova úhlu) tento model přispěje ke snížení zbytečných chirurgických zákroků, nadměrné léčby (korzet/operace) a kumulativní radiační zátěže z rentgenových snímků.