Pediatrik Hastalarda Daha İyi Bir Kemik Yaşını Değerlendirmesi Için Tıbbi Görüntülemelerde Yenilikler

Tıbbi görüntüleme, normal büyüme bozuklukları ve patolojik koşulları arasındaki ayrımı değerlendirmeyi, klinikleri teşhis etmek için kritik verilerle ilişkilendirir, endokrin tedavilerini planlayın ve kronik hastalıkların etkisini değerlendirmektedir.Bu makale, büyüme hormonu eksikliği, prektif puberty veya Turner sendromu gibi patolojik koşulları ayırt etmek için gereklidir. görüntüleme teknolojisindeki son gelişmeler daha güvenli, daha kesin ve tekrarlanabilir yöntemler tanıttı ve radyasyonun etkisini değerlendirmek, güven teşhisi artırmak için gerekli olan gereksinimini azaltır.Bu makale bu yenilikleri derinlikte keşfedin, klinik iş akışları nasıl yeniden şekillendirir ve çocuklar için sonuçları geliştirir.

Bone Age Assessment Vakfı: Geleneksel Yöntemler ve Sınırları

On yıllardır, kemik yaşı öncelikle sol el ve bileğin radyografik incelemesiyle tahmin edilmiştir. Greulich ve Pyle atlas, 1959 yılında yayınlanan, en yaygın kullanılan referans olarak kalır, bir çocuk ve #8217; her biri yaş ve seks için standart plakalar kümesine radyografi.

Radyasyonun azaltılması, tek bir radyografı bağlamında küçük olsa da, ALARA'nın (özellikle de makul bir süre boyunca tıbbi görüntülemenin genel etkilerini) kontrol altına alan bireylerde endişe uyandırır.Ayrıca, konu, radyologlar ve endokrinologlar arasındaki etkili bir doz sunar.

Radyasyon-Free Görüntüleme: Toolkit'ı genişletin

Manyetik Resonance Görüntüleme (MRI)

Manyetik rezonans görüntüleme, iskelet olmayan değerlendirme için önde gelen bir alternatif olarak ortaya çıktı. Radyasyon maruziyeti olmadan, MRG ayrıntılı yumuşak doku ve kemik iliği kontrastı sağlar, epiphyseal büyüme plakalarının görselleştirilmesine izin verir, otizm merkezleri ve kortical kemik-age protokolleri, “el-ve-wrist” gibi, 10 dakika içinde tamamlanabilir ve arabapal kemik gelişimini ve phalangeal füzyonu değerlendirmede bulunulabilir.

MRG'yi kemik yaşı için geleneksel X-ray ile karşılaştıran araştırmalar yüksek koncordance gösteriyor. 2020 Potansiyel bir çalışma, Greulich ve Pyle'i kullanarak Greulich ve Pyle'nin% 0.5 yıl içinde ortalama okumaları ile ilişkili olduğunu buldu. Üç boyutlu hacimsel verileri daha fazla yeniden yapılandırmaya izin veriyor, potansiyel olarak konumlandırma hataları azaltıyor. Ancak, X-ray'dan daha pahalı kalır ve X-ray'dan daha uzun bir şekilde satın alma süresini gerektirir ve genellikle daha sağlıklı ve daha sağlıklı bir şekilde öğrenme yeteneğiyle ilişkili olarak daha yüksek bir şekilde test edilebilir.

Ultrasound Görüntüleme

Ultrasound, tamamen radyasyonsuz, taşınabilir ve büyüme plakalarını değerlendirmek için uygun modality sunar. distal yarı ve ulna birincil hedeflerdi çünkü osification merkezleri el-wrist kemik yaşı ile iyi ilişkili. Yüksek frekanslı lineer transducers (≥10 MHz) açıkça iskelet büyüme plakasını, epifiziksel yarıvrin ve metafiziksel özellikleri ile karakterize eder. “küresel yaş ultrasonlar” (BAUS) yöntemi kullanarak, operatörler epiphyseal arayüz arasındaki mesafeyi ölçürler.

Klinik çalışmalar ultrason ve geleneksel radyografi arasındaki mükemmel bir anlaşma rapor eder. Sadece 0.2 yıl boyunca bir meta-analiz (n = 1.72 çocuk) DÖRT:0) der Medizin) (2022), sınırlı anatomik kapsama katsayısı (yalnızca sadece 0.2 yıl boyunca) bulunur ve farklı eğriler için geçerli olan avantajları vardır.

Çift-Energy X-ray Absorptiometri (DEXA)

DEXA özellikle kemik yoğunluk değerlendirme için kullanılıyor olsa da, kemik yaş tahminleri için potansiyeli araştırılmıştır. Teknoloji, iskelet ve yumuşak doku için iki farklı röntgen enerjisi kullanıyor, Greulich ve Pyle yöntemi ile 5 ila 15 yaş arası çocuklar için daha düşük dozda (örneğin 0.00-0-90) olarak farkedilir.

Yapay Zeka ve Otomasyon

Kemik Yaş Sınıfları için Derin Öğrenme

Makine öğreniminin tanıtımı -özellikle derin bir şekilde zihinsel sinir ağları - kemik yaşta değerlendirmedeki en önemli gelişmelerden biri olmuştur. Bu algoritmaları, referans kemik yaştan itibaren etiketlenen el-wrist radyografları veya uzman okuyucularla birlikte eğitilir.

Kuzey Amerika Radyoloji Derneği (RSNA) 2017 yılında Pediatrik Kemik Yaş Meydanı bu alanı hızlandırdı. Top-perform modeller, tam zamanlı bir yaş ve cinsiyet tahmininde 0,5 yıldan daha az bir süre boyunca yapılan bir test setinde, ortalama 0.6-okuygun değişkenliği ile karşılaştırıldığında, daha iyi bir şekilde analiz edilen yeni veri setleri kullanarak, çok-task öğrenme (örneğin, eş zamanlı eğitim ve cinsiyet tahmin) ve benzer yöntemlere kıyasla, 38 çalışmadan oluşan bir inceleme, ortalama olarak ortalama 0,5 yıl boyunca çeşitli çocuk eşleri arasında, güçlü bir genelleme ile performans gösterdi.

Klinik iş akışlarına yapılan artırılmış gerçeklik, BoneXpert sistemi gibi çeşitli ticari ürünler, düzenleyici izinlere (FDA, CE) sahiptir ve Avrupa ve Kuzey Amerika merkezlerinde rutin olarak kullanılmaktadır. Bu araçlar sadece otomatik bir kemik yaşı tahmini değil, aynı zamanda standart raporlar, istatistiksel olarak kesintiler ve yüzdeler ile karşılaştırıldığında, BTloglar ve endokrinologlara olan yükleri azaltır ve AI zamanla tekrarlanabilir ve uzman düzeyindeki değerlendirmelere erişim sağlayabilir.

Radyograflarının Ötesinde AI: MR ve Ultrasound Applications

Makine öğrenme modelleri de, yaklaşık 0,8 yıl boyunca bir MAE'nin kemik yaşını kullanarak T1-s ağırlıked veya T2-weighted dizilerinden elde edilen ve test edilen 3D konvolutional ağ kullanılarak, her iki radyograf tabanlı AI ve insan okuyucularını da aşarak elde edebilir.

Üç Boyutlu Görüntüleme: Skeletal Maturity Analizi

Konvansiyonel iki boyutlu radyografları karmaşık anatomiyi tek bir uçağa sıkıştırır, potansiyel olarak asimetrik osifikasyon veya füzyonu gizler. Üç boyutlu görüntüleme yöntemleri -MRI ve CT - tam hacimsel veriler, yüksek radyasyonun niceliğini ve yüksek hassasiyetle ölçebilmeleri için.

3D kemik yaşı değerlendirmesi otomatik segmentasyon ve geometrik analiz üzerine yoğunlaşmıştır. Örneğin, 3D MRG'den ölçülen, yüksek çözünürlükte 3D MRG'nin hacmi de klinik olarak ana akımda korelasyonda 3D yöntemiyle ilişkilendirilmiştir (r2 = 0.92).Fiziksel genişliğin metaphyseal genişlikte olduğu gibi, veya büyüme plakanın eğriliği ile ilgili olarak, 3D yöntemlerin de araştırılabileceği çok değerlidir.

Quantitative Görüntüleme Biyomarkers: Konusal Scoring Ötesinde Hareket

Atlas temelli yöntemlerin bir dezavantajı, ya dadinal sınıflandırması (örneğin, kemik yaşı ayrı artmakta olan “10 yıl 6 ay” eşittir), ki bu da maskeli değişikliklerle maskelenebilir. Quantitative görüntüleme biyomarkers (QIBs) maturational durumu yansıtan sürekli sayısal ölçümler sağlamaktır:

Makine öğrenimi ile el MRG radyomikleri kullanarak bir 2021 çalışma, 3–15 yaş arası sağlıklı çocukların% 90'ında ±0.3 yıl içinde ortalama olarak elde edilen ortalamaları azaltmaktadır.QIBA'nın fiziksel ölçümlere güvenirler.

Klinik Uygulama için Pratik Değerlendirmeler

Bu yenilikleri rutin uygulama için araştırmadan ayırmak, erişilebilirlik ve iş akışı entegrasyonuna dikkat etmek için dikkatli bir şekilde dikkat gerektirir. MRG ve ultrason, eğitimli operatörleri gerektirir ve İspanyol çocuklarında ortalama 0.3 yıl boyunca gerekliyse, AI sistemleri, çeşitli popülasyonlarda (ya da seks, ırk, etnik köken) geçerli bir şekilde önemlidir.

Başka bir pratik yönü, 2000 ABD Bone Mineral Yoğunluğu Çalışması veya 2017 Kore Ulusal Büyüme Grafikleri'nden elde edilenler gibi modern, çeşitli popülasyonlar için uygulanabilirliği olan yöntemlerin düzeltilmesini sağlar. Güncelleme normları, 2000 ABD Bone Mineral Yoğunluğu Çalışması veya 2017 Kore Ulusal Büyüme Grafikleri gibi, AI'yı on yıl içinde bir araya getiren yöntemlerin geliştirilmesini sağlar.

Future Yol ve Unmet İhtiyaçlara İhtiyacı Var

İleriye bakıldığında, düşük maliyetli, taşınabilir ultrason veya el X-ray'ın kenar AI'ya olan yakınlaşmaları, toplum kliniklerine ve kırsal sağlık ayarlarına kemik yaşını değerlendirme getirebilir. Otomatik olarak görüntülenen ve analiz eden cihazlar, iskeletsel vibrasyonları veya elektrik imkansızlığı temsil eden sensörleri daha da spekülatif avenues gösterebilirler, ancak erken araştırmalar fizibiliteleri önerir.

Başka bir sınır, kemik yaşının diğer biyomarkers ile entegrasyonudur -genetik, hormonal ve antropometri - örneğin, büyüme hız eğrileri ve serum insülin benzeri büyüme faktörü 1 ile kemik yaşının birleşimi büyüme hormonu eksikliğinin tespitini artırabilir. Multi-modal AI algoritmaları, bu giriş görüntüleme, laboratuvar ve klinik veriler herhangi bir tek ölçüm oluşturabilir.

Son olarak, bu teknolojilerin geliştirilme ve dağıtılabilmesi için etik bir zorunluluk var. Düşük gelirli ülkelerdeki çocuklar büyüme bozukluklarının en yüksek yükünü karşılamaktadır, ancak gelişmiş görüntülemeye en az erişime sahiptir. Küresel veri setlerinde eğitilmiş Ultra-low-cost ultrason cihazları ve açık kaynak AI modelleri bu boşluğu köprüye yardımcı olabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Tıbbi görüntülemede yenilikler - MR-ye dayalı otomasyon ve 3D hacimsel analize yönelik MR-aktif büyüme değerlendirmelerinde klinik bilgileri kullanarak verileri önemli ölçüde geliştirir - her modality farklı güçlü getirir: MR'nin portability, DEXA'nın minimum radyasyonu ve AI'nın tutarlılığı.

[0] Daha fazla okuma için Dış kaynaklar: