Automatisk karakterisering av neonatalhoften ved hjelp av ultralydavbildning

STUDIEMÅL Å undersøke bruken av en ny tilnærming for nøyaktig og automatisk ekstraksjon av bein-, brusk- og muskeloverflater fra 3D US-bilder, og for å automatisk karakterisere spedbarnets DDH-hofte. For å evaluere ytelsen til den 3D USA-baserte tilnærmingen, vil vi sammenligne resultatene med vanlige 2D US-bilder av de samme pasientene fra radiologiarkivene ved vår institusjon.

HYPOTESE Vi antar at automatisk ekstraherte bein/bruskgrenser kan gi nyttig informasjon om DDH, muliggjøre mer pålitelige og reproduserbare diagnoser, og redusere falske diagnostiske positive og negative effekter av DDH. Bruk av 3D-US kan avsløre klinisk signifikant sykdom eller dysplasi som har potensial til å endre diagnostiske prosedyrer.

MÅL:

1. For å bestemme om automatisk ekstraherte 3D-bein-/bruskoverflater gir nyttig informasjon (dvs. sykdoms- eller dysplasimålinger) under vurderingen av DDH og gir bedre visualisering av spedbarnets hofteanatomi sammenlignet med vanlig 2D USA-basert DDH-vurdering.
2. For å avgjøre om diagnostisering av DDH ved hjelp av 3D US-bilder reduserer operatøravhengige falske positive og falske negative priser.
3. For å finne ut om 3D USA-baserte dysplasi-målinger er like verdifulle for å spore sykdomsprogresjon som 2D-US-baserte dysplasi-målinger.

FORSKNINGSMETODE Foreldre og deres spedbarn som har blitt henvist til Ortopedisk klinikk ved vår institusjon for mistenkt eller diagnostisert DDH vil bli kontaktet av Ortopedisk avdelings forskningspersonell for å delta i studien. Vi håper å nå n=75 da vi forventer at 33 % vil gå tapt for å følge opp. Når kvalifiserte spedbarn har blitt identifisert av klinisk personale, vil forskningspersonalet skissere studien og innhente informert samtykke. Foreldrene vil bli informert om de fire ekstra skanningsøktene vi ønsker å samle inn. To separate ortopediske kirurger vil hver utføre en av 3D- og en 2D-skanningsøkten, for å vurdere påliteligheten mellom bedømmerne. For å vurdere påliteligheten av intra-rater, vil hver skanneøkt bestå av 2 påfølgende skanninger.

Et hovedmål med denne studien er å vise at den automatiserte bildeekstraksjonen/analysen av 3D US kan gjenskape funnene til en ekspertkliniker som er trent i DDH-diagnose. 3D-bildene vil bli behandlet ved å bruke den tillitsvektede, lokale fasefunksjonsbaserte bildebehandlingsmetoden. Følgelig kan dysplasi-beregningene sammenlignes direkte mellom to spesialister for å bestemme gjennomførbarheten av denne tilnærmingen. Skulle denne metoden vise seg å være effektiv, kan ytterligere studier potensielt undersøke om dette aspektet ved pasientbehandling kan gjøres til sykepleiernes ansvar.

Et sekundært mål med denne studien er å vurdere hvordan 3D US sammenlignes med 2D US når det gjelder å spore DDH-progresjon. For å undersøke dette vil vi gi foreldre muligheten til å melde seg på et andre sett med amerikanske skanninger hvis det er nødvendig for spedbarnet deres å returnere til klinikken for oppfølgingsbehandling. Dette vil ikke være et obligatorisk kriterium for inkludering i studien. Men siden dagens kliniske praksis innebærer å sjekke for DDH-progresjon med 2D-US-skanninger, vil det gi tilleggsinformasjon som kan være verdifull for å sammenligne de to skannemetodene for å spore DDH-progresjon. Dette alternativet vil bli presentert for foreldre i form av en avmerkingsboks på samtykkeskjemaet slik at de kan melde seg på hvis de ønsker det.

DATAANALYSE Påliteligheten og nøyaktigheten til 3D-bildeavledede dysplasimålinger vil bli sammenlignet med standard 2D B-modus US-bilder når det gjelder variabilitet innen inter-rater og intra-rater målinger. For statistisk signifikans av bedring i den diagnostiske prosedyren, krever vi minst 50 spedbarn med minst en affisert hofte eller mistenkt affisert hofte med DDH. Vi har bedt om en rekrutteringsstørrelse på 75 da vi tror at minst 33 % vil gå tapt å følge opp. Dette vil oppnås ved å utføre en sammenligningsstudie mellom 2D- og 3D-US-bildene samlet inn for hver pasient ved hvert klinikkbesøk. Ortopediske kirurger fra vår institusjon vil bli bedt om å identifisere viktige funksjoner fra både (behandlede og ubehandlede) amerikanske bilder. For 2D-bilder vil kirurgene måle α- og ß-vinkler og prosentvis dekning av lårbeinet. Intra- og inter-rater reliabilitet vil bli beregnet ved hjelp av kappa-skåre. For 3D-bilder, profiler av α- og ß-vinkler og 3-dimensjonal prosentvis dekning av lårbenet (dvs. volumdekning i stedet for overflatedekning), vil bli målt. Disse manuelle målingene vil bli sammenlignet med målingene bestemt ved automatisk bildeekstraksjon og analyse for å teste for forbedring i diagnostisk prosedyre.