Nuovo metodo migliora la valutazione muscolare nei pazienti in terapia intensiva
Un approccio di machine learning migliora l'accuratezza dell'imaging ecografico per monitorare il recupero muscolare.
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Indice
La perdita di massa muscolare è un problema comune per i pazienti nelle unità di terapia intensiva (ICU) che non possono muoversi per periodi prolungati. Questa condizione può portare a debolezza, meno mobilità e rischi maggiori di complicazioni. Per monitorare e tenere traccia della ripresa, i medici spesso usano l'ecografia (US) per misurare la dimensione dei muscoli nel tempo. Tuttavia, i metodi tradizionali di misurazione possono richiedere tempo e possono mostrare grandi differenze a seconda di chi effettua le misurazioni o di quando vengono eseguite le scansioni.
Il Problema
Quando i medici valutano la dimensione dei muscoli usando l'ecografia, si aspettano di trovare viste simili in scansioni diverse, ma ci sono delle sfide. La persona che fa l'ecografia può posizionare il trasduttore in modi leggermente diversi nei giorni diversi. Inoltre, la dimensione del Muscolo del Paziente potrebbe cambiare a causa della guarigione o di altri fattori. Queste differenze possono rendere difficile il confronto accurato delle scansioni.
La Soluzione
Per affrontare questo problema, è stato sviluppato un nuovo metodo che utilizza un tipo di machine learning chiamato apprendimento contrastivo auto-supervisionato. Questo approccio trova automaticamente immagini ecografiche simili da tempi diversi, anche quando le condizioni non sono esattamente le stesse. Addestrando un programma per riconoscere e abbinare le viste muscolari, i medici possono valutare più facilmente i cambiamenti muscolari nei loro pazienti nel tempo.
Come Funziona
Il sistema impara attraverso un processo che gli consente di capire come sono fatte le immagini simili senza bisogno di molti dati etichettati. In questo metodo, le immagini vengono confrontate tra loro in un modo che mette in evidenza le loro somiglianze e differenze. Invece di abbinare manualmente le immagini ecografiche, il programma lo fa automaticamente, risparmiando tempo e migliorando l'Accuratezza.
I medici hanno raccolto dati da 67 pazienti in terapia intensiva, catturando più scansioni ecografiche per ogni paziente. Il programma è stato addestrato su queste immagini per identificare quali scansioni corrispondevano tra loro, anche se effettuate in giorni diversi.
Testare il Metodo
Dopo che il programma è stato addestrato, è stato messo alla prova rispetto ai metodi tradizionali. I ricercatori hanno esaminato quanto bene il programma identificava le viste corrispondenti rispetto a un modello supervisionato, che era stato addestrato con dati etichettati.
I risultati sono stati incoraggianti. Il nuovo approccio ha mostrato prestazioni migliori nel recuperare viste ecografiche corrispondenti. Quando valutato, il programma ha raggiunto un buon livello di accuratezza, risultando più efficace dei metodi esistenti.
Applicazione Pratica
In termini pratici, ciò significa che i medici possono contare su questa tecnologia per aiutarli a valutare lo stato muscolare dei loro pazienti in modo più affidabile e veloce. Il programma ha il potenziale per migliorare la cura dei pazienti consentendo ai fornitori di assistenza sanitaria di tenere meglio traccia della ripresa muscolare nei pazienti gravemente malati.
Feedback degli Utenti
Per assicurarsi che il programma funzioni in contesti reali, è stato condotto un sondaggio con altri professionisti medici. Sono state mostrate coppie di immagini ecografiche e si è chiesto loro di scegliere quali corrispondevano meglio. I feedback hanno suggerito che il programma era all'altezza delle valutazioni dei clinici, dimostrando che poteva recuperare con precisione viste simili, confermando così la sua utilità pratica in contesti clinici.
Conclusione
Questo nuovo metodo di recupero automatico delle viste ecografiche per i pazienti in terapia intensiva offre buone prospettive per monitorare la ripresa dalla perdita di massa muscolare. Con la sua capacità di ridurre la variabilità e aumentare l'accuratezza, può diventare uno strumento prezioso nella cura dei pazienti. La ricerca continua potrebbe perfezionare ulteriormente questa tecnologia per garantire prestazioni ancora migliori e applicazioni più ampie nel campo medico.
Titolo: Automatic retrieval of corresponding US views in longitudinal examinations
Estratto: Skeletal muscle atrophy is a common occurrence in critically ill patients in the intensive care unit (ICU) who spend long periods in bed. Muscle mass must be recovered through physiotherapy before patient discharge and ultrasound imaging is frequently used to assess the recovery process by measuring the muscle size over time. However, these manual measurements are subject to large variability, particularly since the scans are typically acquired on different days and potentially by different operators. In this paper, we propose a self-supervised contrastive learning approach to automatically retrieve similar ultrasound muscle views at different scan times. Three different models were compared using data from 67 patients acquired in the ICU. Results indicate that our contrastive model outperformed a supervised baseline model in the task of view retrieval with an AUC of 73.52% and when combined with an automatic segmentation model achieved 5.7%+/-0.24% error in cross-sectional area. Furthermore, a user study survey confirmed the efficacy of our model for muscle view retrieval.
Autori: Hamideh Kerdegari, Tran Huy Nhat Phung1, Van Hao Nguyen, Thi Phuong Thao Truong, Ngoc Minh Thu Le, Thanh Phuong Le, Thi Mai Thao Le, Luigi Pisani, Linda Denehy, Vital Consortium, Reza Razavi, Louise Thwaites, Sophie Yacoub, Andrew P. King, Alberto Gomez
Ultimo aggiornamento: 2023-06-07 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2306.04739
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2306.04739
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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