Novel AI-Based Algorithm for the Automated Computation of Coronal Parameters in Adolescent Idiopathic Scoliosis Patients: A Validation Study on 100 Preoperative Full Spine X-Rays

医学 冠状面 柯布角 算法 射线照相术 腰椎 脊柱侧凸 可靠性(半导体) 核医学 放射科 口腔正畸科 外科 数学 物理 量子力学 功率(物理)
作者
Clara Berlin,Sonja Adomeit,Priyanka Grover,Marcel Dreischarf,H. Halm,Oliver Dürr,Peter Obid
出处
期刊:Global Spine Journal [SAGE Publishing]
卷期号:: 219256822311545-219256822311545 被引量:4
标识
DOI:10.1177/21925682231154543
摘要

Study design Retrospective, mono-centric cohort research study. Objectives The purpose of this study is to validate a novel artificial intelligence (AI)-based algorithm against human-generated ground truth for radiographic parameters of adolescent idiopathic scoliosis (AIS). Methods An AI-algorithm was developed that is capable of detecting anatomical structures of interest (clavicles, cervical, thoracic, lumbar spine and sacrum) and calculate essential radiographic parameters in AP spine X-rays fully automatically. The evaluated parameters included T1-tilt, clavicle angle (CA), coronal balance (CB), lumbar modifier, and Cobb angles in the proximal thoracic (C-PT), thoracic, and thoracolumbar regions. Measurements from 2 experienced physicians on 100 preoperative AP full spine X-rays of AIS patients were used as ground truth and to evaluate inter-rater and intra-rater reliability. The agreement between human raters and AI was compared by means of single measure Intra-class Correlation Coefficients (ICC; absolute agreement; >.75 rated as excellent), mean error and additional statistical metrics. Results The comparison between human raters resulted in excellent ICC values for intra- (range: .97-1) and inter-rater (.85-.99) reliability. The algorithm was able to determine all parameters in 100% of images with excellent ICC values (.78-.98). Consistently with the human raters, ICC values were typically smallest for C-PT (eg, rater 1A vs AI: .78, mean error: 4.7°) and largest for CB (.96, -.5 mm) as well as CA (.98, .2°). Conclusions The AI-algorithm shows excellent reliability and agreement with human raters for coronal parameters in preoperative full spine images. The reliability and speed offered by the AI-algorithm could contribute to the efficient analysis of large datasets (eg, registry studies) and measurements in clinical practice.

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