PRELIMINARY RESULTS OF CLINICAL TESTING OF A NEW INTELLECTUAL PROGRAM ESPER.SCOLIOSIS FOR AUTOMATIC DIAGNOSIS OF SCOLIOSIS ON FRONTAL RADIOGRAPHS
Authors: Кассаб Дима Халед Ибрагим , Камышанская Ирина Григорьевна , Щеглова Лариса Васильевна , Трухан Станислав Вячеславович , Котова Наталья Фёдоровна , Ладогубец Наталья Александровна 
Published: July 2024

Введение. Сколиоз представляет собой искривление позвоночника во фронтальной плоскости, сопровождающееся торсией тел позвонков и их задних элементов в процессероста. Диагностика сколиоза проводится по рентгенограммам позвоночника, полученным в прямой проекции. Стандартным методом оценки угла сколиоза является угол Кобба, который строится между гранями конечных позвонков, максимально наклонённых относительно друг друга. Для построения угла Кобба врач-рентгенолог вручную на рентгенограмме проводит касательные к проекциям замыкательных поверхностей тел позвонков. Вариабельность в результатах измерений угла Кобба является актуальной проблемой рентгенологии и ортопедии. Система Esper.Scoliosis автоматически определяет позвонки ThI–LV с помощью обученной нейросети, а также четыре точки тел позвонков, по которым программа строит углы Кобба и определяет степень искривления. Цель исследования — подтверждение соответствия программы Esper.Scoliosis метрикам диагностической точности. Материалы и методы. Для исследования ретроспективно было отобрано 120 рентгенологических изображений, предоставленных СПб ГБУЗ «Городская Мариинская больница» и ФГБУ ФНЦРИ им. Г.А. Альбрехта Минтруда России. Выборка изображений является сбалансированной, где содержится равное количество изображений с признаками сколиоза и без них. Количество изображений I, II, III и IV степени сколиоза было одинаковым. В результате сопоставления индекс- и референс-теста был рассчитан стандартный набор метрик, состоящий из чувствительности, специфичности, точности (общая валидность) и площади под ROC-кривой (ROC AUC). Результаты. Показано, что система Esper.Scoliosis обладает высокой точностью определения сколиоза (ROC AUC=0.9). На основе клинических исследований рекомендуется использовать программу Esper.Scoliosis на практике в качестве объективного инструмента определении степени сколиоза.

Introduction. Scoliosis is a lateral curvature of the spine with torsion of the vertebral bodies and their posterior elements. Cobb’s angle is considered the “gold standard” for diagnosis of scoliosis on frontal radiographs and it is defined by the most tilted vertebrae toward the apex of the curve (end vertebrae). To measure Cobb’s angle the doctor, have to apply manually lines parallel to the end vertebrae. Variability of Cobb’s angle measurements is a current disadvantage of this method. Esper.Scoliosis is an automatic program that is based on machine learning. The aim of the study is to confirm that using program Esper. Scoliosis is in keeping with accuracy metrics. It can detect vertebrae form TI–LV, as well as four points of each vertebral body, according to which the program can construct the angle and determine the degree of scoliosis automatically. Materials and methods. 120 X-ray images were collected retrospectively from the archive of St. Petersburg State Medical Institution “Mariinskaya hospital” and the Federal Scientifi c Centre of Rehabilitation of the Disabled n.a. G.A. Albrecht. The data set consists of 60 images without scoliosis and 60 images with different grades of scoliosis from 1 to 4 that were distributed evenly (15 X-ray for each grade). Results. The results of the index test (the new program) were compared to a reference test (radiologist conclusion), and a standard set of metrics was calculated (sensitivity, specificity, accuracy and the area under ROC curve). Conclusion. Our study shows that Esper.Scoliosis system has a high accuracy in diagnosing scoliosis (ROC AUC = 0.9). Based on this clinical test, it is recommended to use program Esper.Scoliosis in clinical practice as an objective tool for determining the degree of scoliosis.