Automatisk karakterisering af den neonatale hofte ved hjælp af ultralydsbilleddannelse

UNDERSØGELSESMÅL At undersøge brugen af ​​en ny tilgang til nøjagtig og automatisk ekstraktion af knogle-, brusk- og muskeloverflader fra 3D US-billeder og til automatisk at karakterisere spædbarnets DDH hofte. For at evaluere ydeevnen af ​​den 3D US-baserede tilgang, vil vi sammenligne resultaterne med almindelige 2D US-billeder af de samme patienter fra radiologiarkiverne på vores institution.

HYPOTESE Vi antager, at automatisk ekstraherede knogle-/bruskgrænser kan give nyttig information om DDH, muliggøre mere pålidelige og reproducerbare diagnoser og reducere falske diagnostiske positive og negative effekter af DDH. Brug af 3D US kan afsløre klinisk signifikante sygdoms- eller dysplasimålinger, der har potentiale til at ændre diagnostiske procedurer.

MÅL:

1. For at afgøre, om automatisk ekstraherede 3D-knogle-/bruskoverflader giver nyttig information (dvs. sygdoms- eller dysplasi-målinger) under vurderingen af ​​DDH og giver bedre visualisering af spædbarnets hofteanatomi sammenlignet med almindelig 2D USA-baseret DDH-vurdering.
2. For at afgøre, om diagnosticering af DDH ved hjælp af 3D US-billeder reducerer de operatørafhængige falsk positive og falsk negative rater.
3. For at bestemme, om 3D-US-baserede dysplasi-målinger er lige så værdifulde til at spore sygdomsprogression som 2D-US-baserede dysplasi-metrikker.

FORSKNINGSMETODE Forældre og deres spædbørn, der er henvist til Ortopædklinik på vores institution for mistænkt eller diagnosticeret Hedeselskabet, vil blive kontaktet af Ortopædisk Afdelings forskningspersonale for at deltage i undersøgelsen. Vi håber at nå et n=75, da vi forventer, at 33% vil gå tabt for at følge op. Når kvalificerede spædbørn er blevet identificeret af klinisk personale, vil forskningspersonalet skitsere undersøgelsen og indhente informeret samtykke. Forældrene vil blive informeret om de fire ekstra scanningssessioner, som vi gerne vil indsamle. To separate ortopædkirurger vil hver udføre en af ​​3D- og en 2D-scanningssession for at vurdere pålideligheden mellem bedømmerne. For at vurdere intrabedømmers pålidelighed vil hver scanningssession bestå af 2 på hinanden følgende scanninger.

Et hovedmål med denne undersøgelse er at vise, at den automatiske billedekstraktion/analyse af 3D US kan gengive resultaterne af en ekspert kliniker uddannet i DDH-diagnose. 3D-billederne vil blive behandlet ved at bruge den tillidsvægtede lokalfasebaserede billedbehandlingsmetode. Følgelig kan dysplasi-målingerne direkte sammenlignes mellem to specialister for at bestemme gennemførligheden af ​​denne tilgang. Skulle denne metode vise sig at være effektiv, kan yderligere undersøgelse potentielt undersøge, om dette aspekt af patientbehandlingen kunne gøres til ansvar for sygeplejersker.

Et sekundært mål med denne undersøgelse er at vurdere, hvordan 3D US sammenlignes med 2D US ved sporing af DDH progression. For at undersøge dette vil vi give forældre mulighed for at tilmelde sig endnu et sæt amerikanske scanninger, hvis det er nødvendigt for deres spædbarn at vende tilbage til klinikken til opfølgende behandling. Dette vil ikke være et obligatorisk kriterium for optagelse i undersøgelsen. Men da den nuværende kliniske praksis involverer kontrol for DDH-progression med 2D-US-scanninger, vil det give yderligere information, der kan være værdifuld til at sammenligne de to scanningsmetoder til at spore DDH-progression. Denne mulighed vil blive præsenteret for forældre i form af et afkrydsningsfelt på samtykkeformularen, så de kan tilmelde sig, hvis de ønsker det.

DATAANALYSE Pålideligheden og nøjagtigheden af ​​de 3D-billede-afledte dysplasi-metrikker vil blive sammenlignet med standard 2D B-mode US-billeder med hensyn til variabilitet inden for inter-bedømmere og intra-bedømmere målinger. For statistisk signifikans af forbedring i den diagnostiske procedure kræver vi mindst 50 spædbørn med mindst én påvirket hofte eller mistænkt påvirket hofte med DDH. Vi har bedt om en rekrutteringsstørrelse på 75, da vi mener, at mindst 33% vil gå tabt at følge op. Dette vil blive opnået ved at udføre en sammenligningsundersøgelse mellem 2D- og 3D-US-billederne indsamlet for hver patient ved hvert klinikbesøg. Ortopædkirurger fra vores institution vil blive bedt om at identificere vigtige træk fra både (bearbejdede og ubehandlede) amerikanske billeder. For 2D-billeder vil kirurgerne måle α- og ß-vinkler og procentvis dækning af lårbenet. Intra- og inter-bedømmer-pålidelighed vil blive beregnet ved hjælp af kappa-score. For 3D-billeder, profiler af α- og ß-vinkler og 3-dimensionel procentvis dækning af lårbenet (dvs. volumendækning i stedet for overfladedækning), vil blive målt. Disse manuelle målinger vil blive sammenlignet med målinger bestemt ved automatisk billedekstraktion og analyse for at teste for forbedringer i diagnostisk procedure.