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Enregistrement W4393160424 · doi:10.1186/s13018-024-04654-7

Landet: an efficient physics-informed deep learning approach for automatic detection of anatomical landmarks and measurement of spinopelvic alignment

2024· article· en· W4393160424 sur OpenAlexafffund
AliAsghar MohammadiNasrabadi, Gemah Moammer, Ahmed Quateen, Kunal Bhanot, John McPhee

Notice bibliographique

RevueJournal of Orthopaedic Surgery and Research · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueMedical Imaging and Analysis
Établissements canadiensGrand River HospitalMcMaster UniversityUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésArtificial intelligenceAlgorithmCorrelation coefficientPelvic tiltComputer scienceSagittal planeMedicineMachine learningAnatomy

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Purpose: An efficient physics-informed deep learning approach for extracting spinopelvic measures from X-ray images is introduced and its performance is evaluated against manual annotations. Methods: Two datasets, comprising a total of 1470 images, were collected to evaluate the model’s performance. We propose a novel method of detecting landmarks as objects, incorporating their relationships as constraints (LanDet). Using this approach, we trained our deep learning model to extract five spine and pelvis measures: Sacrum Slope (SS), Pelvic Tilt (PT), Pelvic Incidence (PI), Lumbar Lordosis (LL), and Sagittal Vertical Axis (SVA). The results were compared to manually labelled test dataset (GT) as well as measures annotated separately by three surgeons. Results: The LanDet model was evaluated on the two datasets separately and on an extended dataset combining both. The final accuracy for each measure is reported in terms of Mean Absolute Error (MAE), Standard Deviation (SD), and R Pearson correlation coefficient as follows: $$[SS^\circ : 3.7 (2.7), R = 0.89]$$ [ S S ∘ : 3.7 ( 2.7 ) , R = 0.89 ] , $$[PT^\circ : 1.3 (1.1), R = 0.98], [PI^\circ : 4.2 (3.1), R = 0.93], [LL^\circ : 5.1 (6.4), R=0.83], [SVA(mm): 2.1 (1.9), R = 0.96]$$ [ P T ∘ : 1.3 ( 1.1 ) , R = 0.98 ] , [ P I ∘ : 4.2 ( 3.1 ) , R = 0.93 ] , [ L L ∘ : 5.1 ( 6.4 ) , R = 0.83 ] , [ S V A ( m m ) : 2.1 ( 1.9 ) , R = 0.96 ] . To assess model reliability and compare it against surgeons, the intraclass correlation coefficient (ICC) metric is used. The model demonstrated better consistency with surgeons with all values over 0.88 compared to what was previously reported in the literature. Conclusion: The LanDet model exhibits competitive performance compared to existing literature. The effectiveness of the physics-informed constraint method, utilized in our landmark detection as object algorithm, is highlighted. Furthermore, we addressed the limitations of heatmap-based methods for anatomical landmark detection and tackled issues related to mis-identifying of similar or adjacent landmarks instead of intended landmark using this novel approach.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,018

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,043
Tête enseignante GPT0,308
Écart entre enseignants0,265 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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