청소년기 특발성 척추측만증의 질병 진행에 대한 기계 학습 예측
청소년 특발성 척추측만증에서 중심 안정화 운동 후 질병 진행에 대한 기계 학습 기반 예측: 후향적 모델 개발 및 전향적 검증 연구
배경 및 문제 개요 청소년기 특발성 척추측만증(AIS)은 청소년기에 발생하는 3차원적 척추 변형을 특징으로 하는 진행성 근골격계 질환입니다. 진단은 일반적으로 Cobb 각이 10°를 초과하고 축 회전이 있을 때 확립됩니다. 정확한 원인은 아직 알려져 있지 않지만, 주요 이론으로는 조직 이상(근섬유, 뼈 부피), 척추 생체역학 손상(비대칭적 뼈 성장), 신경학적 요인(비대칭적 피질 두께, 대뇌측화, 신체 도식 왜곡) 등이 있습니다.
AIS의 진행성, 특히 사춘기 시작 시 진행 위험이 높다는 점은 임상적 의사 결정을 복잡하게 만듭니다. 치료는 전통적으로 세 단계로 나뉩니다:
관찰 및 운동: Cobb 각이 10°~25°인 경우.
운동 및 보조기: Cobb 각이 25°~45°인 경우.
수술: Cobb 각이 45°를 초과하는 경우.
이러한 지침에도 불구하고, 질환의 예측 불가능한 진행과 치료 순응의 어려움은 중요한 딜레마를 만듭니다. 특히, 수술 적응증의 경계선에 있는 경우, 임상의는 즉시 수술할지 보존적 관찰을 할지 선택해야 하는 어려움에 직면합니다. 현재 진행을 예측할 수 있는 확실한 방법은 없으며, 환자는 일반적으로 6개월 간격으로 모니터링됩니다. 이 간격 동안 환자의 상태는 안정되거나 크게 악화될 수 있습니다.
또한, 지침에서는 평균 하루 18시간씩 보조기를 착용하도록 권장하며, 종종 수년간 지속됩니다. 이 요구는 청소년에게 신체적, 심리적으로 부담이 되어 미용 문제, 기능적 제한, 피부 자극 등으로 인해 순응도가 낮습니다. 진행을 예측할 수 없으면 종종 과잉 치료(불필요한 보조기) 또는 과소 치료(지연된 개입)로 이어져 환자의 장기 건강에 위험을 초래합니다.
방사선학적 우려 사항 질환 진행은 직접 방사선 촬영(X-ray)으로 모니터링됩니다. 그러나 빈번한 영상 촬영은 누적되는 이온화 방사선으로 인해 평생 암 위험을 증가시킵니다. 특히, AIS 여아의 유방암 위험은 건강한 인구보다 약 7배 더 높은 것으로 보고됩니다. 반대로, 추적 간격을 늘리면 조기 개입의 기회를 놓칠 위험이 있습니다. 굴곡 진행을 예측할 수 있는 인공지능(AI) 모델은 영상 촬영 빈도를 최적화하여 안전성을 보장하면서 임상적 효능을 유지할 수 있습니다.
연구 목적 및 방법론
이 연구의 주요 목적은 12주 운동 중재 후 Cobb 각을 예측하는 머신 러닝 기반 모델을 개발하는 것입니다. 모델은 다음을 포함한 포괄적인 기준선 및 치료 후 데이터를 활용합니다:
인구통계학적 및 인체측정 데이터(연령, 신장, 체중, 성별).
임상 평가(Cobb 각, Risser 점수, 체간 회전 각도).
기능적 및 신체적 측정치(체간 근력, 최대 흡기압 및 호기압 [MIP/MEP], Biodex 균형 측정).
시각적 평가(Walter Reed 시각적 변형 척도 [WRVAS]).
연구 가설
주 가설: 운동 전후 평가 데이터로 훈련된 머신 러닝 모델은 12주 기간 종료 시점의 Cobb 각을 통계적, 임상적 정확도로 유의하게 예측할 수 있습니다.
부 가설: 진행 위험(Cobb 각 증가 확률)을 예측함으로써 이 모델은 불필요한 수술, 과잉 치료(보조기/수술), 누적 X-선 피폭 감소에 기여할 것입니다.
연구 개요
연구 유형
등록 (추정된)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 연락처
- 이름: Fuat Gökdemir
- 전화번호: +90 212 401 26 00
- 이메일: fuatgokdemir95@gmail.com
연구 연락처 백업
- 이름: Ayse Manzak Dursun
- 전화번호: +90 212 401 26 00
- 이메일: amanzak@bezmialem.edu.tr
연구 장소
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Eyupsultan
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Istanbul, Eyupsultan, 터키 (Türkiye), 34060
- 모병
- Bezmialem Vakif University
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연락하다:
- Fuat Gökdemir
- 이메일: fuatgokdemir95@gmail.com
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연락하다:
- Ayse Sena Manzak Dursun
- 이메일: amanzak@bezmialem.edu.tr
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
- 어린이
- 성인
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
설명
포괄 기준:
- 10세에서 18세 사이
- 코브 각이 10도에서 40도 사이
- 환자의 척추측만증에 영향을 미칠 수 있는 다른 운동 치료(척추측만증 특화 운동 등)를 다른 기관에서 받지 않는 경우
배제 기준:
- 척추측만증 수술 병력
- 최근 3개월 이내에 어떤 유형의 수술을 받은 환자는 제외
- 운동을 방해하는 정형외과적, 신경학적 또는 전신 질환
- 지시 이해나 운동 수행, 또는 모든 운동 참여에 영향을 미치는 지적, 행동 또는 의사소통 장애
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 치료
- 할당: 해당 없음
- 중재 모델: 단일 그룹 할당
- 마스킹: 없음(오픈 라벨)
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: 코어 안정화 운동 그룹
이 부문의 참가자는 특발성 척추측만증을 가진 청소년으로, 일상적인 물리치료의 일환으로 표준화된 코어 안정화 운동 프로그램을 받습니다. 중재는 12주 동안 적용됩니다. 모든 참가자는 중재 전후에 임상 및 기능 평가를 받으며, Cobb 각도 및 척추 회전, 근력, 균형, 호흡 근 기능과 같은 기타 척추측만증 관련 매개변수의 방사선학적 평가가 포함됩니다. 이 부문의 목적은 다른 치료법을 비교하는 것이 아니라, 치료 전후 임상 데이터를 기반으로 중재 후 질병 진행을 예측하는 머신러닝 모델을 생성하고 검증하는 것입니다. |
주. 운동 프로그램은 몸통 근육 조절, 자세 안정성 및 척추 정렬을 개선하는 데 중점을 둡니다. 중재는 일상적인 물리 치료의 일부로 제공됩니다. 참가자들은 복부, 척추 주변 및 골반 근육을 포함한 깊은 몸통 안정화 근육을 대상으로 하는 운동을 수행합니다. 운동 진행은 환자의 내성과 임상 평가에 따라 이루어집니다. 임상 및 방사선학적 평가는 중재 전후에 수행되며, Cobb 각도 측정 및 근력, 균형, 호흡 근력, 몸통 회전과 같은 기능적 평가가 포함됩니다. |
연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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척추 측만각 (Cobb Angle)
기간: 12주
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특발성 척추측만증 청소년을 대상으로 코어 안정화 운동 중재 후 12주째 측정한 척추측만각이 주요 결과입니다. 척추측만각은 표준 입상 전후방 또는 후전방 척추 방사선 사진에서 얻어지며 척추 만곡의 정도를 나타냅니다. 이 결과는 중재 후 질병 진행을 예측하기 위해 기계 학습 모델의 대상 변수로 사용됩니다. |
12주
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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인구 통계학적 매개변수
기간: 12주
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나이, 성별, BMI, 척추측만증 유형
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12주
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Risser 점수
기간: 12주
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Risser 지수는 골반 엑스레이에서 장골 골단의 골화 정도를 평가하여 골격 성숙도를 측정하는 방사선학적 측정치입니다.
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12주
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몸통 회전 각도
기간: 12주
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Angle of trunk rotation is a clinical measurement used to assess axial spinal deformity in scoliosis by quantifying trunk asymmetry during the forward bending test using a scoliometer.
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12주
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The Walter Reed Visual Assessment Scale
기간: 12주
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Walter Reed 시각적 평가 척도는 체형 비대칭의 표준화된 시각적 표현을 통해 척추측만증에서 인지된 미용적 기형을 평가하는 데 사용되는 환자 보고 결과 측정 도구입니다.
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12주
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Biodex 자세 안정성 및 안정성 한계
기간: 12주
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Biodex 자세 안정성 및 안정성 한계는 컴퓨터화된 균형 플랫폼을 사용하여 정적 및 동적 조건에서 압력 중심을 유지하고 제어하는 능력을 평가하는 객관적인 균형 평가입니다.
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12주
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호흡 압력
기간: 12주
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최대 흡기압(MIP)과 최대 호기압(MEP)은 구강 압력 측정 장치를 사용하여 얻은 측정값으로, 강제 흡기 및 호기 중 생성된 최대 압력을 기록하여 호흡 근력을 평가합니다.
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12주
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공동 작업자 및 조사자
수사관
- 수석 연구원: Fuat Gökdemir, Bezmialem Vakif University
연구 기록 날짜
연구 주요 날짜
연구 시작 (실제)
기본 완료 (추정된)
연구 완료 (추정된)
연구 등록 날짜
최초 제출
QC 기준을 충족하는 최초 제출
처음 게시됨 (실제)
연구 기록 업데이트
마지막 업데이트 게시됨 (실제)
QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출
마지막으로 확인됨
추가 정보
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추체 안정화 운동에 대한 임상 시험
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University of TorontoUniversity Health Network, Toronto; University of Western Ontario, Canada; Institute for... 그리고 다른 협력자들완전한
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Eko Devices, Inc.University of North Carolina, Chapel Hill완전한
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Cukurova University완전한