Текстурный анализ в оценке состояния структуры костной ткани и прогнозировании остеопоротических переломов шейки бедра

Цель исследования. Изучение возможностей компьютерного текстурного анализа цифровых рентгенограмм в оценке состояния структуры костной ткани при остеопорозе и прогноза риска остеопоротических переломов шейки бедра на основе нейронных сетей. Материалы и методы. Обследовано 132 пациента, с различным уровнем снижения минеральной плотности костной ткани, а также пациенты с остеопоротическими переломами бедра, которые составили референтную группу для прогнозирования на основе искусственных нейронных сетей (ИНС). Проведены двухэнергетическая рентгеновская денситометрия и рентгенография проксимального отдела бедра. Проведена экспертная оценка рентгенограмм по модифицированной шкале Сингха. Выполнен текстурный анализ рентгенограмм с помощью разработанной компьютерной программы. Проанализированы корреляционные взаимосвязи между показателями минеральной плотности костной ткани, данными визуальной оценки, фактом остеопоротического перелома и результатами текстурного анализа. Проведено математическое моделирование вероятности остеопоротического перелома шейки бедра на основе ИНС. Результаты. Установлен уровень сходимости визуальной оценки изменений структуры костной ткани шейки бедренной кости экспертами с различным уровнем подготовки. Выявлены корреляционные взаимосвязи между показателями минеральной плотности костной ткани, данными визуальной оценки, наличием остеопоротического перелома и результатами текстурного анализа. Оценена диагностическая эффективность математического моделирования вероятности остеопоротического перелома шейки бедра на основе нейронных сетей. Выводы. Визуальная оценка рентгенологической структуры трабекул несет дополнительную информацию о состоянии костной ткани, однако низкий уровень сходимости экспертных заключений и слабая ассоциация последних с фактом перелома существенно ограничивает их применение при остеопорозе. Качество костной ткани может быть охарактеризовано текстурными признаками, имеющими самостоятельную диагностическую роль при остеопорозе, так как возникновение остеопоротического перелома коррелирует с группой аналитических параметров изображения, которые не связаны с минеральной плотностью. ROC-анализ эффективности модели на основе искусственных нейронных сетей (ИНС) показал прогностическое значение текстурных признаков как дополнительных предикторов остеопоротического перелома шейки бедренной кости; при оптимальной конфигурации ИНС значение AUC (Area Under the Curve) достигает 0,92. Разработанная компьютерная программа позволяет получить параметры для оптимизации алгоритма назначения лечебных мероприятий при остеопорозе дополняя оценку костной массы пациента