DOI: https://doi.org/10.1136/bmjopen-2023-079969
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38401893
تاريخ النشر: 2024-02-01
المؤلف: Li Chen وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الأنثروبولوجيا الجنائية والبيوآركيولوجيا
نظرة عامة
تحدد هذه القسم بروتوكولًا لدراسة مستقبلية تهدف إلى تقييم الدقة التشخيصية لطريقة أو تدخل معين. تم تصميم الدراسة لتقييم فعالية الأداة التشخيصية المعنية بشكل منهجي، باستخدام منهجيات صارمة لضمان نتائج موثوقة. تشمل المكونات الرئيسية للبروتوكول معايير اختيار المشاركين، وطرق جمع البيانات، وخطط التحليل الإحصائي، وكلها ضرورية للتحقق من الدقة التشخيصية للتدخل قيد التحقيق.
من المتوقع أن تسهم نتائج الدراسة بشكل كبير في المعرفة الحالية، مما قد يؤثر على الممارسات السريرية والإرشادات المتعلقة بالنهج التشخيصي الذي يتم تقييمه. من خلال الالتزام ببروتوكول منظم، تهدف الأبحاث إلى تقليل التحيزات وتعزيز قابلية تكرار النتائج، مما يوفر إطارًا قويًا للدراسات المستقبلية في هذا المجال.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الزيادة المتزايدة في سن البلوغ المبكر بين الأطفال الصينيين المعاصرين، مما يشكل مخاطر كبيرة على نموهم البدني وصحتهم العامة. يعد تقييم عمر العظام (BA) أمرًا حيويًا لتشخيص البلوغ المبكر، والذي يتم تقليديًا من خلال طرق الأشعة السينية التي تعرض الأطفال للإشعاع المؤين. نظرًا للحساسية المتزايدة للأطفال، وخاصة الفتيات، تجاه الإشعاع، هناك حاجة ملحة لبدائل أكثر أمانًا. بينما تم استكشاف الموجات فوق الصوتية (US) كطريقة غير إشعاعية لتقييم BA، فإن التقنيات الحالية، بما في ذلك الأجهزة فوق الصوتية الأوتوماتيكية، لها قيود في الدقة وجودة الصورة.
لمعالجة هذه النواقص، يقترح المؤلفون استخدام الموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد (3D-US) مع الذكاء الاصطناعي (AI) لتقييم BA بشكل أكثر فعالية. توفر 3D-US قدرات تصوير محسنة، مما يوفر مشاهد تشريحية مفصلة تتجاوز تلك الخاصة بـ 2D-US التقليدية. من المتوقع أن يحسن دمج الذكاء الاصطناعي من كفاءة ودقة تحديد الهيكل العظمي وتقسيمه في صور 3D-US، مما يسهل تقديرًا أكثر موثوقية لعمر العظام. تهدف هذه الدراسة إلى تطوير نموذج انحدار لتوقع BA باستخدام 3D-US المدعوم بالذكاء الاصطناعي، مما يقدم نهجًا جديدًا وأكثر أمانًا وكفاءة لتقييم عمر العظام لدى الأطفال.
طرق
تستخدم الدراسة تصميمًا مستقبليًا وملاحظًا لتقييم تقييم عمر العظام (BA) في المرضى الأطفال في عيادة نمو الأطفال وتطورهم. سيتم اختيار المشاركين بناءً على معايير إدراج محددة وسيتعرضون لتقييم BA باستخدام تقنية مسح الموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد والتعرف على الذكاء الاصطناعي في مستشفى الشعب السادس في شنغهاي، التابع لكلية الطب بجامعة جياو تونغ في شنغهاي. سيتم تقييم دقة BA فوق الصوتية مقابل BA بالأشعة السينية، والتي تعتبر المعيار المرجعي، وفقًا لمعايير الإبلاغ عن دراسات الدقة التشخيصية.
من الجدير بالذكر أن المشاركين لم يشاركوا في تصميم الدراسة أو تنفيذها أو تقاريرها أو خطط نشرها. ومع ذلك، ستتاح النتائج النهائية والمنشورات ذات الصلة للجمهور من خلال قنوات الإعلام الجماهيري ذات الصلة، وسيتم الاعتراف بالمشاركين في المنشورات والعروض التقديمية الناتجة عن هذا البحث.
مناقشة
في هذه الدراسة، سيتم تجنيد المشاركين الذين تتراوح أعمارهم بين 6-18 عامًا من عيادة نمو الأطفال وتطورهم في مستشفى الشعب السادس في شنغهاي لإجراء تقييمات عمر العظام (BA) بالأشعة السينية. تشمل معايير الإدراج غياب الأمراض في اليد والمعصم والقدرة على تقديم موافقة مستنيرة من الوالدين. تستخدم الدراسة كل من تقنيات التصوير بالأشعة السينية والموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد (US) لتقييم BA، مع إجراء التقييمات بالأشعة السينية باستخدام طريقة تانر-وايتهاوس 3 من قبل طبيبين أطفال ذوي خبرة، مما يضع معيارًا ذهبيًا للمقارنة.
سيستخدم المسح 3D-US جهازًا جديدًا قادرًا على التصوير الحجمي التلقائي، مما يعزز الدقة المكانية والتباين. تهدف الدراسة إلى تطوير نموذج ذكاء اصطناعي لتوقع BA استنادًا إلى بيانات 3D-US، باستخدام بنية شبكة متسلسلة تدمج تقسيم الصورة وتوقع BA. سيتم تدريب النموذج على مجموعة بيانات كبيرة، مع تقييم الأداء مقابل المعيار الذهبي باستخدام مقاييس مثل متوسط الخطأ المطلق (MAE) وتحليل التناسق من خلال ارتباط بيرسون. تتوقع الدراسة تجنيد ما لا يقل عن 2,050 مشاركًا لضمان قوة إحصائية قوية، مع الحفاظ على الإشراف الأخلاقي وسرية البيانات طوال عملية البحث. سيتم نشر النتائج من خلال منشورات محكمة ومؤتمرات، مع الالتزام بالإرشادات الأخلاقية التي وضعتها لجنة الأخلاقيات في مستشفى الشعب السادس في شنغهاي.
القيود
تقدم الدراسة عدة قيود يجب الاعتراف بها. أولاً، يتم إجراؤها في مركز واحد، مما يحد من إمكانية تعميم النتائج على السكان الصينيين الأوسع، حيث يتم سحب العينة حصريًا من منطقة شنغهاي. تشير هذه القيود إلى أن النتائج قد لا تمثل مناطق جغرافية أخرى داخل الصين.
لزيادة قوة وملاءمة نتائج البحث، يجب أن تأخذ التحقيقات المستقبلية في الاعتبار دمج مراكز بحثية متعددة عبر مناطق متنوعة. سيسهل هذا النهج التحقق الخارجي من النتائج وقد يؤدي إلى رؤى أكثر شمولاً قابلة للتطبيق على مستوى البلاد بأكملها.
DOI: https://doi.org/10.1136/bmjopen-2023-079969
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38401893
Publication Date: 2024-02-01
Author(s): Li Chen et al.
Primary Topic: Forensic Anthropology and Bioarchaeology Studies
Overview
The section outlines a protocol for a prospective study aimed at evaluating the diagnostic accuracy of a specific method or intervention. The study is designed to systematically assess the effectiveness of the diagnostic tool in question, employing rigorous methodologies to ensure reliable results. Key components of the protocol include participant selection criteria, data collection methods, and statistical analysis plans, all of which are essential for validating the diagnostic accuracy of the intervention under investigation.
The study’s findings are anticipated to contribute significantly to the existing body of knowledge, potentially influencing clinical practices and guidelines related to the diagnostic approach being evaluated. By adhering to a structured protocol, the research aims to minimize biases and enhance the reproducibility of results, thereby providing a robust framework for future studies in this area.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the increasing prevalence of precocious puberty among contemporary Chinese children, which poses significant risks to their physical development and overall health. Bone age (BA) assessment is crucial for diagnosing sexual precocity, traditionally conducted through radiographic methods that expose children to ionizing radiation. Given the heightened sensitivity of children, particularly girls, to radiation, there is a pressing need for safer alternatives. While ultrasound (US) has been explored as a non-radiative method for BA assessment, existing techniques, including automatic ultrasonic devices, have limitations in accuracy and image quality.
To address these shortcomings, the authors propose the use of three-dimensional ultrasound (3D-US) combined with artificial intelligence (AI) for more effective BA assessment. 3D-US offers enhanced imaging capabilities, providing detailed anatomical views that surpass those of conventional 2D-US. The integration of AI is expected to improve the efficiency and accuracy of skeletal identification and segmentation in 3D-US images, facilitating a more reliable estimation of BA. This study aims to develop a regression model for BA prediction using AI-assisted 3D-US, thereby presenting a novel, safer, and more efficient approach for assessing bone age in children.
Methods
The study employs a prospective, observational design to evaluate bone age (BA) assessment in pediatric patients at the Paediatric Growth and Development Clinic. Participants will be selected based on specific inclusion criteria and will undergo BA evaluation using 3D ultrasound scanning technology and artificial intelligence recognition at the Shanghai Sixth People’s Hospital, affiliated with Shanghai Jiao Tong University School of Medicine. The accuracy of the ultrasonic BA will be assessed against radiographic BA, which serves as the reference standard, in accordance with the Standards for the Reporting of Diagnostic Accuracy Studies guidelines.
Notably, participants were not involved in the study’s design, conduct, reporting, or dissemination plans. However, the final results and related publications will be made accessible to the public through relevant mass media channels, and participants will be acknowledged in the publications and presentations resulting from this research.
Discussion
In this study, participants aged 6-18 years will be recruited from the Paediatric Growth and Development Clinic at Shanghai Sixth People’s Hospital for X-ray bone age (BA) assessments. Inclusion criteria encompass the absence of hand and wrist pathologies and the ability to provide informed consent from parents. The study employs both radiographic and 3D ultrasound (US) imaging techniques to evaluate BA, with radiographic assessments conducted using the Tanner-Whitehouse 3 method by two experienced paediatricians, establishing a gold standard for comparison.
The 3D-US scanning will utilize a novel device capable of automatic volumetric imaging, enhancing spatial resolution and contrast. The study aims to develop an AI model for predicting BA based on 3D-US data, employing a cascade network architecture that integrates image segmentation and BA prediction. The model will be trained on a substantial dataset, with performance evaluated against the gold standard using metrics such as mean absolute error (MAE) and consistency analysis through Pearson’s correlation. The study anticipates recruiting at least 2,050 participants to ensure robust statistical power, with ethical oversight and data confidentiality maintained throughout the research process. Results will be disseminated through peer-reviewed publications and conferences, adhering to ethical guidelines established by the Ethics Committee of Shanghai Sixth People’s Hospital.
Limitations
The study presents several limitations that must be acknowledged. Primarily, it is conducted at a single center, which restricts the generalizability of the findings to the broader Chinese population, as the sample is drawn exclusively from the Shanghai region. This limitation suggests that the results may not be representative of other geographic areas within China.
To enhance the robustness and applicability of the research outcomes, future investigations should consider incorporating multiple research centers across diverse regions. Such an approach would facilitate external validation of the findings and potentially yield more comprehensive insights applicable to the entire country.