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Enregistrement W4410275654 · doi:10.1164/ajrccm.2025.211.abstracts.a6890

Development of Fully Automated 3D Pectoralis Muscle Measurements on Computed Tomography Imaging for Chronic Obstructive Pulmonary Disease Using Deep Learning

2025· article· en· W4410275654 sur OpenAlexaffabout
Daniel Genkin, Munira B. Verdawala, Wan C. Tan, Collins, J. Bourbeau, Michael K. Stickland, Dennis Jensen, Miranda Kirby

Notice bibliographique

RevueAmerican Journal of Respiratory and Critical Care Medicine · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueShoulder Injury and Treatment
Établissements canadiensUniversity of AlbertaMcGill UniversityToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMedicinePulmonary diseaseComputed tomographyRadiologyPectoralis major muscleTomographyAnatomyInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Rationale: The pectoralis is commonly used as a surrogate for measuring muscle composition in computed tomography (CT) images in chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Two-dimensional (2D) pectoralis muscle area (PMA) measurements at the aortic arch slice are associated with lung function and exercise capacity in COPD. However, single-slice measurements are prone to variations in anatomy and may not be representative of the 3D structure. Additionally, a highly accurate and externally validated, automated 3D pectoralis muscle volume (PMV) segmentation pipeline has yet to be developed. The objective of this study was to develop a deep-learning model to segment the PMV from chest CT images and compare the association between PMA and PMV measurements with lung function and exercise capacity in those with COPD. Methods: Participants with/without spirometrically-defined COPD and CT images from the multicenter Canadian Cohort of Obstructive Lung Disease study (NCT00920348) were included. A subset of participants were randomly sampled, with 8/9 sites acting as the development cohort (N=96 training; N=16 validation), and the last site serving as the internal testing cohort (N=32). COPD patients from the University of Alberta (NCT03679312) served as an external testing cohort (N=32). Ground-truth segmentations were manually segmented by an experienced image-analyst, and a 3D U-Net model was trained. Model performance was determined using the Dice-Sorensen Coefficient (DSC). For PMA measurements, the aortic arch was automatically detected using TotalSegmentator (10.1148/ryai.230024). Differences between the PMA (cm2) and PMV (cm3) measurements of no-COPD/COPD participants and associations with forced expiratory volume in 1-second (FEV1 (L)) and peak rate of oxygen consumption (V'O2peak (mL/kg/min)) during cardiopulmonary exercise testing were quantified using an ANCOVA and linear regression models adjusted for age, sex, height, BMI, center ID, and comorbidities. Results: 1325 participants had automated PMV segmentations (no-COPD (N=684): age=65.8±9.6yrs, 311(45.5%) females, FEV1=101±17%pred; COPD (N=641): age=67.3±10.1yrs, 243(37.9%) females, FEV1=82±19%pred). The trained model obtained a DSC of 0.94±0.02, 0.92±0.03, 0.92±0.03, and 0.92±0.04 on the training, validation, internal and external testing datasets, respectively. Compared to no-COPD participants, COPD participants had smaller PMA (34.7±11.6 vs. 37.0±10.7cm2; p<0.05) and PMV measurements (488.9±145.7 vs. 505.2±133.1cm3; p<0.05). PMV measurements showed stronger associations than PMA with FEV1 (Radj2=0.58 vs. 0.56, p<0.05) and V'O2peak (Radj2=0.57 vs. 0.55, p<0.05). Conclusions: PMV can be automatically extracted from CT images with high accuracy, quantify COPD-associated muscle atrophy, and outperforms PMA for associations with airflow obstruction and exercise intolerance. These findings support the use of PMV as a biomarker of obstructive lung-disease related muscle-loss.

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)0,003
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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,020
Score d'incertitude au seuil0,040

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,035
Tête enseignante GPT0,353
Écart entre enseignants0,319 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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