Biológiai modell létrehozása a CT alapú csont-denzitometria validálására

Abstract

Az osteoporosis a népesség jelentős részét érintő kórkép, mely állapot a járulékos következményeivel (csípőtáji-, csuklótörések) jelentős terhet ró az egészségügyi ellátórendszerre. A csontritkulás diagnosztikájában gold-standard eljárás a Dual-Energy X-Ray Absorptiometry (DEXA). A kutatás célja a DEXA vizsgálat által kapott g/cm2 mértékegységű csontsűrűség értékek össszevetése a CT vizsgálatok során nyert Hounsfield-egységekkel, továbbá a CT, mint osteodenzitometriai alternatíva vizsgálata. Az eljárás során konzerváló folyamatokat követően sertés femurokat vizsgáltam mindkét képalkotó eljárással. A natív vizsgálatokat követően 20%-os sósavas kezelésen estek át a minták, mely kezelés az osteoporosist volt hivatott modellezni. A képalkotó vizsgálatok esetén a mérést végző eszközök értékelő programjai nyújtottak értékeket, ezek a “kézi mérés” eredményei. A csontokról készült CT felvételeket exportáltuk, majd egy Mesterséges Intelligencián (MI) alapuló modell segítségével újabb méréseket végeztünk. A statisztikai vizsgálatokat Python programozási nyelvben a PANDAS programcsomag segítségével készítettük elő, a statisztikai próbákat pedig a JAMOVI alkalmazásban végeztük. Az Interclass Correlation Coefficient (ICC) érték számítása során meghatározásra került a 95%-os konfidencia intervallum is. Az alternatív osteodenzitometriai módszerek vizsgálata és összehasonlítása orvosi és állatorvosi kutatásokban egyaránt megjelent. Klinikai relevanciája ezen kutatásoknak abban rejlik, hogy a CT felvételek által meghatározható csontsűrűség érték további sugárterheléstől óvhatja meg a pácienseket, mivel - amennyiben a CT alkalmas denzitometriára - nem szükséges DEXA vizsgálat elvégzése. Minden vizsgálat során 0,94 feletti ICC érték került meghatározásra. Az automatizált eljárások magasabb értékeket produkáltak a “kézi” eljárásokkal szemben. A CT által kapott eredmények magasabb értékeket mutattak. Az eredmények alapján a DEXA és az MI alapú értékelés megbízható és egymással jó korrelációt mutatnak. Az MI segítségével automatizált algoritmikus feldolgozás javította a megbízhatóságot. Eredményeinket összegezve kísérleti körülmények között az osteoporosis mesterséges létrehozása nem sikerült megbízható módon. A CT vizsgálat illetve, annak MI alapú feldolgozása kifejezetten érzékenyen, megbízhatóan, és releváns módon jelezte a csont sűrűségét illetve az abban létrejövő változásokat. Az alkalmazott eljárások és számítógépes programok beágyazása a betegellátásba hosszútávon lehetséges, azonban gondos előkészítést és további kutatást igényel.