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2.1/Q2,不用调参也能发SCI:山东大学齐鲁医院全自动深度学习一键识别OVCF椎体再骨折

生信Othopadics • 2 周前 • 42 次点击  
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说白了,对于很多临床医生和研究者来说,做传统临床研究,尤其是多中心、长期随访的,那真是“又贵又慢又卷”。你想啊,收集几百例病人的完整影像、骨密度、随访数据,人力物力时间成本巨大,最后辛辛苦苦做出的预测模型,文章还越来越难发。
这时候,生信方法,尤其是基于深度学习的影像组学,简直就是“天降猛男”一样的解决方案。 咱们来盘盘它的核心优势:
1. 方法核心:玩转“数据存量”,性价比极高
传统研究靠“增量”(收集新病例),而生信研究靠“存量”(挖掘现有数据)。这篇文章的厉害之处在于,它用的就是医院里现成的、海量的脊柱CT或MRI图像。不需要额外做检查,不用打扰病人,成本几乎就是电费和算力。模型是全自动的,从读片到提取特征再到给出预测,一气呵成,极大解放人力。
2. 发文优势:精准踩中期刊“兴奋点”
现在顶刊和好杂志最爱什么?“AI/深度学习”+“多中心验证”+“临床决策支持”。这篇文章直接把三个Buff叠满了。它不再是一个简单的影像分析,而是一个端到端的、具有明确临床意义(预测再骨折)的决策工具,创新性和实用性直接拉满,非常对编辑和审稿人的胃口。
3. 难度与门槛:需要跨学科团队(临床+算法),要处理多中心数据标准化(比如不同医院CT的参数差异),还得有不错的标注数据和算力。但反过来看,一旦这个流程跑通,它的可重复性和扩展性极强,远优于依赖主观经验或单一指标的传统方法。

所以,这篇文章给你打了个样:用相对可控的成本(主要是脑力和已有数据),撬动一个高创新度、高临床价值的课题。 这条路,正变得越来越清晰和可行。
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下面和小骨一起来看具体文章内容吧!

文章标题:Fully Automatic Deep Learning Model for Spine Refracture in Patients with OVCF: A Multi-Center Study

中文标题:OVCF患者脊柱再骨折全自动深度学习模型的多中心研究

发表期刊Orthop Surg

发表时间2024年7

影响因子2.1/Q2


研究背景


人工智能(AI)预测脊柱再骨折模型的研究仅限于骨密度、X线和一些常规实验室指标,有其自身的局限性。此外,它缺乏与骨质疏松相关的特异性指标和能更好地反映骨质量的影像学因素,如CT。建立一种新的基于骨翻转标志物和CT的脊柱再骨折预测模型。

研究方法


回顾性收集了2015年1月至2022年10月在3个医学中心383例患者(训练集=240例骨质疏松性椎体压缩性骨折(OVCF),验证集=63,测试集=80)的CT图像和临床信息。采用U-net模型对感兴趣区域进行自动分割。对所有脊柱区域进行三维剪切,获得最终的ROI区域,包括3D_Full和3D_RoiOnly。利用Densenet 121-3D模型对裁剪区域进行建模,同时建立T-NIPT预测模型。通过构建ROC曲线来评估深度学习模型的诊断性。我们生成校准曲线,以评估校准性能。此外,决策曲线分析(DCA)被用来评估预测模型的临床效用。

文章结果

随机抽取50个样本训练和测试的评价指标


该UNet3D模型在训练集和测试集上取得了相当且稳定的分割性能(测试集Dice系数达0.798),表明其具有良好的泛化能力。

分割结果可视化


本文提出的后处理方法有效识别并剔除了因体素分类离散性产生的异常分割区域,从而提升了模型的整体分割精度。

如图所示,训练过程中总损失持续下降且模型在约200个周期后Dice系数稳定于0.8以上,这表明模型得到了有效训练并收敛至良好性能。

特征分析



单变量分析显示,临床指标 T_P1NT 具有最大的变异性(OR: 95% CI 1.0000-1.0030),因此被选为关键特征用于后续的对比建模。

实验表明,包含更多周围三维上下文信息的3D_Full模型其预测性能显著优于仅依赖ROI区域的3D_RoiOnly模型,且最终模型的预测准确性超越了临床医生的判断水平。

Hosmer-Lemeshow检验显示,3D_Full模型具有最佳的校准性能(HL检验p值>0.05),表明其预测概率与观察结果之间具有最高的一致性。

Delong检验证实,3D_Full模型的预测性能显著优于仅使用临床特征或3D_RoiOnly的模型(p < 0.05)。

临床应用


决策曲线分析(DCA)表明,无论是在训练集还是测试集中,本研究的融合模型相比其他特征模型均能提供更高的临床净获益,具有更优的临床应用潜力。

一例71岁女性患者在术后被模型成功预测为高风险,并于一年后发生实际再骨折(L4→L3),有效验证了模型的前瞻性预警能力。

研究意义

构建并验证了首个基于多中心数据的全自动深度学习模型,实现了对骨质疏松性椎体压缩骨折患者发生脊柱新发骨折的准确、高效风险预测,为临床个性化干预提供了重要工具。


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