Automatyczna charakterystyka stawu biodrowego noworodka za pomocą obrazowania ultrasonograficznego

CELE BADANIA Zbadanie zastosowania nowatorskiego podejścia do dokładnej i automatycznej ekstrakcji powierzchni kości, chrząstek i mięśni z trójwymiarowych obrazów USG oraz automatyczne scharakteryzowanie stawu biodrowego niemowlęcia z DDH. Aby ocenić skuteczność podejścia opartego na USG 3D, porównamy wyniki ze zwykłymi obrazami USG 2D tych samych pacjentów z archiwów radiologicznych w naszej placówce.

HIPOTEZA Stawiamy hipotezę, że automatycznie wyodrębnione granice kość/chrząstka mogą dostarczyć użytecznych informacji na temat DDH, umożliwić bardziej wiarygodne i powtarzalne diagnozy oraz zmniejszyć liczbę fałszywych pozytywnych i negatywnych wyników diagnostycznych DDH. Korzystanie z USG 3D może ujawnić klinicznie istotne wskaźniki choroby lub dysplazji, które mogą potencjalnie zmienić procedury diagnostyczne.

CELUJE:

1. Aby określić, czy automatycznie wyodrębnione trójwymiarowe powierzchnie kości/chrząstki dostarczają przydatnych informacji (tj. wskaźników choroby lub dysplazji) podczas oceny DDH i zapewniają lepszą wizualizację anatomii stawu biodrowego niemowlęcia w porównaniu ze zwykłą oceną DDH 2D opartą na USG.
2. Aby określić, czy diagnozowanie DDH za pomocą obrazów 3D USG zmniejsza zależne od operatora wskaźniki wyników fałszywie dodatnich i fałszywie ujemnych.
3. Aby określić, czy metryki dysplazji oparte na USG 3D są tak samo wartościowe w śledzeniu postępu choroby, jak metryki dysplazji oparte na USG 2D.

METODA BADAWCZA Rodzice i ich niemowlęta, którzy zostali skierowani do Poradni Ortopedycznej w naszej placówce z powodu podejrzenia lub rozpoznania DDH, zostaną poproszeni przez personel naukowy Oddziału Ortopedycznego o udział w badaniu. Mamy nadzieję, że osiągniemy n=75, ponieważ spodziewamy się, że 33% zostanie utraconych w wyniku obserwacji. Gdy kwalifikujące się niemowlęta zostaną zidentyfikowane przez personel kliniczny, personel badawczy przedstawi zarys badania i uzyska świadomą zgodę. Rodzice zostaną poinformowani o czterech dodatkowych sesjach skanowania, które chcielibyśmy zebrać. Dwóch oddzielnych chirurgów ortopedów przeprowadzi po jednej sesji skanowania 3D i jednej sesji skanowania 2D, aby ocenić wiarygodność między oceniającymi. W celu oceny wiarygodności oceniającego każda sesja skanowania będzie składać się z 2 kolejnych skanów.

Głównym celem tego badania jest wykazanie, że zautomatyzowana ekstrakcja/analiza obrazu za pomocą USG 3D może odtworzyć ustalenia lekarza-specjalisty przeszkolonego w diagnostyce DDH. Obrazy 3D będą przetwarzane przy użyciu metody przetwarzania obrazu opartej na cechach fazy lokalnej ważonej ufnością. W związku z tym wskaźniki dysplazji można bezpośrednio porównać między dwoma specjalistami, aby określić wykonalność tego podejścia. Jeśli ta metoda okaże się skuteczna, dalsze badania mogłyby potencjalnie zbadać, czy ten aspekt opieki nad pacjentem mógłby zostać powierzony odpowiedzialności pielęgniarek.

Drugim celem tego badania jest ocena, jak USG 3D wypada w porównaniu z USG 2D w śledzeniu progresji DDH. Aby to zbadać, damy rodzicom możliwość wyrażenia zgody na drugi zestaw badań USG, jeśli ich dziecko będzie musiało wrócić do kliniki w celu kontynuacji leczenia. Nie będzie to obowiązkowe kryterium włączenia do badania. Jednakże, ponieważ obecna praktyka kliniczna obejmuje sprawdzanie progresji DDH za pomocą skanów USG 2D, dostarczy dodatkowych informacji, które mogą być cenne dla porównania dwóch metod skanowania w śledzeniu progresji DDH. Ta opcja zostanie przedstawiona rodzicom w formie pola wyboru w formularzu zgody, aby mogli się z niej wybrać, jeśli sobie tego życzą.

ANALIZA DANYCH Wiarygodność i dokładność metryk dysplazji pochodzących z obrazów 3D zostanie porównana ze standardowymi obrazami USG 2D w trybie B pod względem zmienności w pomiarach między oceniającymi i między badanymi. Aby uzyskać statystyczną istotność poprawy w procedurze diagnostycznej, potrzebujemy co najmniej 50 niemowląt z co najmniej jednym zajętym biodrem lub podejrzeniem zajętego biodra z DDH. Poprosiliśmy o wielkość rekrutacji 75, ponieważ uważamy, że co najmniej 33% zostanie utraconych w wyniku działań następczych. Zostanie to osiągnięte poprzez przeprowadzenie badania porównawczego między obrazami USG 2D i 3D zebranymi dla każdego pacjenta podczas każdej wizyty w klinice. Chirurdzy ortopedzi z naszej instytucji zostaną poproszeni o zidentyfikowanie ważnych cech obu (przetworzonych i nieprzetworzonych) obrazów USG. W przypadku obrazów 2D chirurdzy zmierzą kąty α i ß oraz procent pokrycia kości udowej. Rzetelność wewnątrz- i między oceniającymi zostanie obliczona przy użyciu wyników kappa. W przypadku obrazów 3D profile kątów α i ß oraz trójwymiarowe procentowe pokrycie kości udowej (tj. pokrycia objętościowego zamiast pokrycia powierzchniowego), zostaną zmierzone. Te ręczne pomiary zostaną porównane z pomiarami określonymi przez automatyczną ekstrakcję i analizę obrazu w celu przetestowania poprawy procedury diagnostycznej.