Core Concepts
Der Einsatz von vollautomatischen, auf künstlicher Intelligenz basierenden Segmentierungsmethoden führt zu äquivalenten Spannungsverteilungen und leicht höheren Spitzenwerten der maximalen Hauptspannung im Vergleich zu semi-automatischen klassischen Segmentierungen.
Abstract
In dieser Studie wurde der Einfluss von Bildsegmentierungsmethoden auf die Ergebnisse der Spannungsberechnung in der Wand von Bauchaortenaneurysmen (BAA) untersucht. Es wurden Spannungsverteilungen und -beträge, die aus Geometriemodellen berechnet wurden, die aus einer klassischen semi-automatischen Segmentierung und einer automatischen, auf neuronalen Netzen basierenden Segmentierung gewonnen wurden, verglichen.
Zehn verschiedene, mit Kontrastmittel verstärkte Computertomographie (CT)-Bilder von BAA wurden von einem Analysten semi-automatisch segmentiert, was je nach Bildqualität zwischen 15 und 40 Minuten manuellen Aufwands pro Patient erforderte. Dieselben Bilder wurden mit der kommerziellen Software PRAEVAorta®2 von NUREA, die auf KI-Algorithmen basiert, vollautomatisch segmentiert, was nur 1-2 Minuten Computerzeit pro Patient benötigte.
Die Berechnungen der Aneurysmawandspannung mit der BioPARR-Software zeigten, dass die vollautomatische, auf neuronalen Netzen basierende Segmentierung im Vergleich zur klassischen semi-automatischen Segmentierung zu äquivalenten Spannungsverteilungen und leicht höheren Spitzen- und 99. Perzentilwerten der maximalen Hauptspannung führt. Dieser Unterschied ist auf konsistent größere Lumenoberflächen in den automatisch segmentierten Modellen im Vergleich zu den klassisch semi-automatisch segmentierten Modellen zurückzuführen, was zu einer größeren Gesamtdruckbelastung auf die Wand führt.
Unsere Ergebnisse sind ein Schritt in Richtung einer vollautomatischen Pipeline für die biomechanische Analyse von BAA, die von CT-Aufnahmen bis zur Wandspannungsbeurteilung reicht, und unterstreichen gleichzeitig die entscheidende Bedeutung der wiederholbaren und genauen Segmentierung des Lumens, ein Problem, das in der Literatur oft unterschätzt wird.
Stats
Die Anzahl der Tetraederelemente in der Aneurysmawand variierte zwischen etwa 520.000 und 920.000 Elementen, je nach patientenspezifischem Aneurysma.
Die relative Differenz in der Elementanzahl zwischen den Aneurysmawänden, die aus der semi-automatischen Segmentierung und der automatischen Segmentierung gewonnen wurden, lag zwischen -13% und +15%.
Quotes
"Unsere Ergebnisse sind ein Schritt in Richtung einer vollautomatischen Pipeline für die biomechanische Analyse von BAA, die von CT-Aufnahmen bis zur Wandspannungsbeurteilung reicht, und unterstreichen gleichzeitig die entscheidende Bedeutung der wiederholbaren und genauen Segmentierung des Lumens, ein Problem, das in der Literatur oft unterschätzt wird."