論文の概要: Deep Learning-Based Automatic Diagnosis System for Developmental Dysplasia of the Hip

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.03440v1
• Date: Wed, 7 Sep 2022 19:50:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-09-09 12:25:15.775619
• Title: Deep Learning-Based Automatic Diagnosis System for Developmental Dysplasia of the Hip
• Title（参考訳）: 深部学習に基づく変形性股関節症自動診断システム
• Authors: Yang Li, Leo Yan Li-Han, Hua Tian
• Abstract要約: 本研究では,14個のキーポイントを自動的に検出する深層学習システムを提案する。 3つの解剖学的角度(中央辺角、T"オンニス角、シャープ角)を測り、DDHヒップをクロー基準に基づいてグレードI-IVに分類する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.673030999857323
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As the first-line diagnostic imaging modality, radiography plays an essential role in the early detection of developmental dysplasia of the hip (DDH). Clinically, the diagnosis of DDH relies on manual measurements and subjective evaluation of different anatomical features from pelvic radiographs. This process is inefficient and error-prone and requires years of clinical experience. In this study, we propose a deep learning-based system that automatically detects 14 keypoints from a radiograph, measures three anatomical angles (center-edge, T\"onnis, and Sharp angles), and classifies DDH hips as grades I-IV based on the Crowe criteria. Moreover, a novel data-driven scoring system is proposed to quantitatively integrate the information from the three angles for DDH diagnosis. The proposed keypoint detection model achieved a mean (95% confidence interval [CI]) average precision of 0.807 (0.804-0.810). The mean (95% CI) intraclass correlation coefficients between the center-edge, Tonnis, and Sharp angles measured by the proposed model and the ground-truth were 0.957 (0.952-0.962), 0.947 (0.941-0.953), and 0.953 (0.947-0.960), respectively, which were significantly higher than those of experienced orthopedic surgeons (p<0.0001). In addition, the mean (95% CI) test diagnostic agreement (Cohen's kappa) obtained using the proposed scoring system was 0.84 (0.83-0.85), which was significantly higher than those obtained from diagnostic criteria for individual angle (0.76 [0.75-0.77]) and orthopedists (0.71 [0.63-0.79]). To the best of our knowledge, this is the first study for objective DDH diagnosis by leveraging deep learning keypoint detection and integrating different anatomical measurements, which can provide reliable and explainable support for clinical decision-making.
• Abstract（参考訳）: 第一線診断法としてのx線撮影は, 発達性股関節異形成 (ddh) の早期発見において重要な役割を担っている。 臨床的には、DDHの診断は骨盤X線写真と異なる解剖学的特徴のマニュアル測定と主観評価に依存している。 このプロセスは非効率でエラーを起こしやすく、臨床経験が何年も必要である。 本研究では,ラジオグラフから14個のキーポイントを自動的に検出し,3つの解剖学的角度(中央縁,T\onnis,Sharp角)を測定し,DDHヒップをCrowe基準に基づいてグレードI-IVに分類する深層学習システムを提案する。 さらに,ddh診断のための3つの角度からの情報を定量的に統合する新しいデータ駆動スコアリングシステムを提案する。 提案手法は平均信頼区間[ci]の平均精度0.807 (0.804-0.810) を達成した。 中央縁, Tonnis, シャープ角度の平均 (95% CI) 相関係数は0.957 (0.952-0.962), 0.947 (0.941-0.953), 0.953 (0.947-0.960) で, 経験者整形外科医 (p<0.0001) よりも有意に高かった。 また, 平均 (95% CI) テスト診断契約 (コーエンカッパ) は0.84 (0.83-0.85) であり, 個々の角度 (0.76 [0.75-0.77]) および整形外科医 (0.71 [0.63-0.79]) の診断基準より有意に高かった。 我々の知る限りでは、深層学習キーポイントの検出と異なる解剖学的測定の統合を活用し、臨床的意思決定への信頼性と説明可能な支援を提供することにより、客観的DDH診断のための最初の研究である。

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