$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Mięsień lędźwiowy, grupy mięśni przykręgosłupowych i mięśnie skośne ściśle korelują z ogólną masą mięśniową5. W szczególności powierzchnia w przekroju poprzecznym tych grup mięśni w tomografii komputerowej lub rezonansie magnetycznym w środku trzeciego kręgu lędźwiowego (L3) jest silnie skorelowana z ogólną masą mięśniową, co czyni ten obraz idealnym dla badaczy lub klinicystów do wykorzystania przy ocenie sarkopenii 1,2,13. Segmentacja i pomiary liniowe wykazały dużą wartość w ocenie składu ciała i identyfikacji złych stanów prognostycznych, takich jak sarkopenia i otyłość sarkopeniczna u pacjentów16,17. Badania wykazały, że pomiary masy mięśniowej są związane z przeżyciem i ryzykiem poważnych powikłań po poważnych operacjach lub planach leczenia, takich jak chemioterapia i toksyczność chemioterapeutyczna 16,17,18. Dlatego uważamy, że korzystne dla klinicystów może być posiadanie danych dotyczących składu ciała przed udzieleniem pacjentom porad dotyczących opcji leczenia.
Obecnie istnieje kilka metod oceny składu ciała. Kilka metod, takich jak densytometria12 i pletyzmografia wyporu powietrza (ADP)19, wykorzystuje odpowiednio masę i przemieszczenie powietrza do oszacowania procentowej zawartości tkanki tłuszczowej i gęstości ciała. Chociaż metody te mogą być użyteczne, nie są w stanie określić rozmieszczenia tkanki tłuszczowej 5,19. Inne techniki analityczne składu ciała, takie jak BIA, opierają swoją analizę na różnych charakterystykach elektrycznych masy tłuszczowej i masy beztłuszczowej12. Jednak po raz kolejny technika ta nie jest w stanie odpowiednio ocenić rozkładu tkanki tłuszczowej, a także wymaga więcej informacji, takich jak pochodzenie etniczne, wiek i płeć, w celu uzyskania dokładniejszychpomiarów. I odwrotnie, wykazano, że oceny takie jak DEXA są przydatne w ocenie składu ciała, ale mają tendencję do przeszacowywania masy mięśniowej wraz ze wzrostem otyłości12. W kilku protokołach wykorzystano również metodę Region-of-Interest (ROI) w celu uzyskania danych dotyczących masy mięśniowej i tkanki tłuszczowej w oprogramowaniu do przeglądania DICOM, które wykazały dobrą korelację z analizą składu ciała BIA w celu oceny sarkopenii i oceny odżywiania20,21.
Procedura segmentacji opracowana przez Mourtzakisa i wsp. ma przewagę nad alternatywnymi ocenami składu ciała, ponieważ można ją wykonać na większości obrazów CT lub MRI i dokładnie określa rozmieszczenie tkanki tłuszczowej i obszar mięśniowy13. Dodatkowo segmentacja osiowa L3 ma tę zaletę, że jest dokładna niezależnie od stanu otyłościpacjenta 13. Podobnie jak w przypadku wyżej wymienionych alternatyw, technika pomiarów liniowych opracowana przez Avrutin i wsp.14 nie ma możliwości oceny rozkładu tłuszczu. Ostatnio naukowcy wykazali rozbieżności w segmentacji ciała, zwłaszcza w metodach pomiaru samych mięśni lędźwiowych22. Sama masa mięśniowa lędźwiowo-lędźwiowa nie jest wysoce reprezentatywna dla ilości mięśni lędźwiowych lub systematycznego zaniku mięśni i może nie być silnie skorelowana z wynikami klinicznymi22. Ten problem może być bardziej niepokojący w pomiarze liniowym, ponieważ mięsień lędźwiowy jest główną grupą mięśni w ocenie. Jednak przedstawiona przez nas technika obejmuje obustronne oszacowania mięśni lędźwiowych i przykręgosłupowych, aby ocenić dokładniejszą, a jednocześnie szybką i wygodną ocenę przekrojowej masy mięśniowej. Uzasadnione są przyszłe badania, które potwierdzą zgodność między metodami pomiaru liniowego i segmentacji CT/MRI oraz ich korelację z wynikami klinicznymi.
Zarówno segmentacja L3, jak i pomiar liniowy zostały początkowo zaprojektowane tak, aby szybko i dokładnie ocenić zawartość mięśni w całym ciele. Poprzez segmentację tylko na kręgach L3, protokół oszczędza czas, jednocześnie dostarczając badaczom lub klinicystom wystarczających informacji do określenia beztłuszczowej masy mięśniowej pacjenta i stanu otyłości. Jednakże, mimo że segmentacja L3 zajmuje znacznie mniej czasu niż segmentacja całego ciała, korzystanie z oprogramowania Slice-O-Matic może być czasochłonne i kosztowne. I odwrotnie, pomiary liniowe mogą być tak dokładne jak segmentacja L3 w ocenie stanu mięśni i sarkopenii u pacjentów w stanie krytycznym14,15. Wykazaliśmy taką zależność w kohorcie raka nerkowokomórkowego T3, gdzie mięsień szkieletowy mierzony za pomocą pomiarów liniowych jest ściśle skorelowany z wartością mierzoną przez segmentację (ryc. 6). Co ważne, metoda jest niezwykle szybka, a oprogramowanie do obrazowania jest darmowe. Jednak najbardziej zauważalnym ograniczeniem procedury pomiaru liniowego jest brak możliwości oceny zawartości tkanki tłuszczowej, co ogranicza klinicystów do kontekstów, w których wystarczająca jest ogólna ocena zawartości mięśni.
Zarówno w procedurach segmentacji, jak i pomiarów liniowych istnieją trzy kluczowe etapy. Po pierwsze, klinicyści i badacze powinni zidentyfikować środkową część kręgów L3, aby osiągnąć spójność. Środek kręgów L3 będzie warstwą, w której szpik wyrostków poprzecznych jest najbardziej widoczny. Osiowy wycinek kręgów L3 jest łatwiejszy do zidentyfikowania za pomocą usieciowanego widoku strzałkowego lub koronalnego. Badacze lub klinicyści mogą najpierw znaleźć kręgi L1 lub kość krzyżową jako punkt odniesienia, pamiętając, że obecność sześciu kręgów lędźwiowych zamiast pięciu jest normalnym wariantem. Kolejnym kluczowym krokiem jest identyfikacja mięśni. W pomiarach liniowych podczas wykonywania pomiarów pionowych i poziomych nie należy uwzględniać mięśnia czworobocznego lędźwiowego. Po trzecie, badacze powinni również zwrócić szczególną uwagę przy oznaczaniu podatku VAT w protokole segmentacji, ponieważ zawartość jelita grubego może być czasami oznaczona jako trzewna tkanka tłuszczowa23. W przypadku wystąpienia takiego błędu badacze powinni usunąć te obszary przed przejściem do następnego kroku.
Częstym problemem w segmentacji jest słaba jakość obrazu z tomografii komputerowej lub rezonansu magnetycznego (przykłady można znaleźć w Reprezentatywnych wynikach ). W niektórych przypadkach niska jakość nie sprawia, że obraz staje się bezużyteczny, ale w innych przypadkach może być konieczne wykluczenie obrazu z analizy. Innym, być może nieuniknionym, ograniczeniem segmentacji pojedynczego obrazu jest losowa zmiana położenia narządów w zależności od obrazu.
Inne typowe problemy zarówno w przypadku analizy segmentacji L3, jak i liniowej analizy pomiarowej są często związane ze zmiennością między oceniającymi i wewnątrz nich. Podobnie jak w przypadku większości protokołów, można spodziewać się pewnych różnic między obserwatorami i między oddzielnymi badaniami jednej osoby. Aby uwzględnić i zminimalizować zmienność między oceniającymi z wieloma osobami przeprowadzającymi analizę, zespół badaczy lub klinicystów może testować wszelkie statystycznie istotne różnice w pomiarach powierzchni i średniej HU na tym samym obrazie. Zwróć szczególną uwagę na zmienność HU, ponieważ wskaże to, czy badacze lub klinicyści, którzy mają bardzo podobne powierzchnie dla tego samego obrazu, rzeczywiście oznaczają tkanki mniej więcej tak samo. Aby przetestować istotną zmienność wewnątrz oceny dla danej osoby, badacze lub klinicyści mogą wziąć niewielki podzbiór obrazów i podzielić każdy obraz na segmenty, aż wszystkie repliki dla każdego obrazu znajdą się w wąskim, statystycznie nieistotnym marginesie.
Zdajemy sobie sprawę, że oba przedstawione tutaj protokoły mają ograniczenia w analizie składu ciała, ponieważ używany jest tylko jeden plasterek. Jak sugerują Shen i wsp., analiza 3D może dostarczyć dokładniejszych informacji na temat tłuszczu trzewnego w jamie brzusznej, a analiza jednowarstwowa dla VAT jest na różnych poziomach dla mężczyzn i kobiet24. Jednak omówione tutaj protokoły są nadal cenne, ponieważ zapewniają szybką ocenę tkanki mięśniowej i tłuszczowej, która może być wykorzystana do badań przesiewowych sarkopenii w klinikach.
Ponadto istnieje wiele zautomatyzowanych protokołów analizy składu ciała wykorzystujących algorytmy uczenia maszynowego 3D, w szczególności algorytmy klasyfikacji oparte na sieciach neuronowych25. Zdajemy sobie sprawę, że mogą to być potencjalne przyszłe alternatywy dla tradycyjnej segmentacji 2D. Metody te wymagają jednak opracowania, przetestowania i wdrożenia dużych zbiorów danych z obrazów CT i MRI w warunkach klinicznych i badawczych. Ponadto metody te często wymagają analizy segmentacji 2D w celu ustalenia punktu odniesienia, względem którego można zweryfikować algorytmy uczenia maszynowego. Zademonstrowane tutaj protokoły mogą być zatem przydatne, gdy duże zestawy danych lub obrazy 3D nie są dostępne, a protokoły te można zastosować do pomocy w opracowywaniu i walidacji algorytmów uczenia maszynowego, gdy mają zastosowanie. Dlatego wierzymy, że klinicyści i badacze mogą skorzystać z tego filmu szkoleniowego i zastosować te szybkie i niezawodne metody jako wstępne badania przesiewowe przed dostępną automatyczną analizą oraz w celu ułatwienia wdrożenia tej zaawansowanej technologii.
Zdolność do szybkiej analizy rozmieszczenia tkanki tłuszczowej i masy mięśni szkieletowych ma szeroki zakres zainteresowań klinicznych, począwszy od leczenia i badań nad rakiem, a skończywszy na chorobach serca5. W porównaniu z innymi powszechnie stosowanymi metodami, Mourtzakis i wsp. Procedura segmentacji L3 w Slice-O-Matic pozwala na dokładną i szybką ocenę rozmieszczenia tkanki tłuszczowej oraz określenie statusu sarkopenii 5,12,13,19. Dodatkowo, w kontekstach, w których informacje na temat masy mięśni szkieletowych są wystarczające, procedura pomiaru liniowego L3 jest niezawodnym i bardzo szybkim narzędziem pomagającym przewidzieć sukces w leczeniu raka, takim jak chirurgia, radioterapia i chemioterapia 1,2,4,6,7,8 . Celem tego filmu szkoleniowego i manuskryptu jest jasne nakreślenie protokołu segmentacji i pomiarów liniowych do wykorzystania w przyszłości, aby klinicyści mogli łatwiej ocenić skład ciała w warunkach klinicznych.