in vivo hr-pqct画像の3D測地線式活性輪郭による破壊された遠位半径の自動セグメンテーション

半径骨折は、最も一般的な骨折タイプの1つです。ただし、ケアの標準に関するコンセンサスは限られています。骨折治癒プロセスをよりよく理解することは、将来の治療プロトコルを形成し、患者の機能的結果を改善するのに役立つ可能性があります。高解像度の末梢定量的コンピューター断層撮影（HR-PQCT）により、微細構造レベルの半径の監視と評価が可能になります。これは、骨折治癒の理解に不可欠です。ただし、HR-PQCTを使用した現在の半径骨折試験は、自動化された輪郭ルーチンの不足によって制限されるため、HR-PQCT画像を手動で輪郭を描くという法外な時間のかかるタスクのために少数の患者のみが含まれます。本研究では、3D形態学的測地症の活性輪郭（3D-GAC）に基づいた遠位半径骨折の画像を自動的に輪郭上げる新しい方法が提示されています。アルゴリズムの精度を評価するために、治癒後の1年までの治癒プロセスにまたがる骨折および保守的に処理された半径の60時間PQCT画像の等高線が治癒プロセスにまたがる最大1年間の半分に及ぶ半径の半径を最大1年間に比べて、手描きの2D等高線と比較します。さらに、73人の患者の無傷の半径のHR-PQCT画像にアルゴリズムを適用し、結果の形態計測指数をしきい値および拡張ベースの輪郭アプローチを含むゴールドスタンダード患者評価と比較することにより、堅牢性が確立されました。再現性は、19人の患者の無傷の半径の繰り返しスキャンを使用して評価されました。新しい3D-GACアプローチは、破壊された遠位半径の画像の操作者間変動内の輪郭を提供します（平均DICEスコアは0.992±0.005対0.992±0.006の中央値DICEスコア）。無傷の半径の画像の生成された輪郭は、現在のゴールドスタンダードと比較して、in vivoの再現性制限内で形態計測指数を生成しました。さらに、3D-GACアプローチは、皮質の中断、破壊断片などを扱う際の障害に対する堅牢性の改善（n = 5）を示しています。3D-GACアプローチを使用すると、時間がかかる手コングルの必要性を減らしながら、一貫した結果が保証されます。

Radius fractures are among the most common fracture types; however, there is limited consensus on the standard of care. A better understanding of the fracture healing process could help to shape future treatment protocols and thus improve functional outcomes of patients. High-resolution peripheral quantitative computed tomography (HR-pQCT) allows monitoring and evaluation of the radius on the micro-structural level, which is crucial to our understanding of fracture healing. However, current radius fracture studies using HR-pQCT are limited by the lack of automated contouring routines, hence only including small number of patients due to the prohibitively time-consuming task of manually contouring HR-pQCT images. In the present study, a new method to automatically contour images of distal radius fractures based on 3D morphological geodesic active contours (3D-GAC) is presented. Contours of 60 HR-pQCT images of fractured and conservatively treated radii spanning the healing process up to one year post-fracture are compared to the current gold standard, hand-drawn 2D contours, to assess the accuracy of the algorithm. Furthermore, robustness was established by applying the algorithm to HR-pQCT images of intact radii of 73 patients and comparing the resulting morphometric indices to the gold standard patient evaluation including a threshold- and dilation-based contouring approach. Reproducibility was evaluated using repeat scans of intact radii of 19 patients. The new 3D-GAC approach offers contours within inter-operator variability for images of fractured distal radii (mean Dice score of 0.992 ± 0.005 versus median operator Dice score of 0.992 ± 0.006). The generated contours for images of intact radii yielded morphometric indices within the in vivo reproducibility limits compared to the current gold standard. Additionally, the 3D-GAC approach shows an improved robustness against failure (n = 5) when dealing with cortical interruptions, fracture fragments, etc. compared with the automatic, default manufacturer pipeline (n = 40). Using the 3D-GAC approach assures consistent results, while reducing the need for time-consuming hand-contouring.