Desarrollo de un modelo de apoyo al diagnóstico por inteligencia artificial sobre imágenes clínicas

Abstract

Se presenta una evaluación estadística del desarrollo del grosor del hueso cortical pediátrico con dos métodos automatizados —uno basado en matrices y otro en perfiles— para la medición a partir de datos de tomografías computarizadas (TC). Utilizando un conjunto de datos del Children's Hospital of Philadelphia, se analizaron las mediciones tanto del hueso completo como de su región central, estratificando los resultados por edad y género para evaluar las tendencias de desarrollo y la concordancia metodológica mediante gráficos de Bland-Altman.

Se encontró un desacuerdo sistemático significativo al analizar el hueso completo, donde el método basado en matrices arrojó valores de grosor consistentemente más altos. La discrepancia se atribuyó a la inclusión por parte del método de matrices de la epífisis completa, que es más gruesa. Sin embargo, también en el análisis de la zona del 40-60\%, los resultados fueron contraintuitivos e incoherentes.

De manera crucial, el método basado en perfiles demostró patrones de crecimiento biológicamente plausibles, mostrando, generalmente, un aumento del grosor con la edad.

En conclusión, este estudio contribuye con un análisis estadístico del desarrollo del grosor del hueso cortical pediátrico, aportando conocimientos cuantitativos sobre un área previamente poco documentada. Aprovechando una herramienta de medición automatizada y validada, se pudo caracterizar la trayectoria de desarrollo de la tibia en niños de 0 a 17 años. También confirma la viabilidad del análisis óseo pediátrico automatizado y establece el enfoque basado en perfiles como una herramienta más robusta y fiable. Su alineación con las tendencias biológicas esperadas lo convierte en un método prometedor para futuras investigaciones y potenciales aplicaciones clínicas.

A statistical evaluation of pediatric cortical bone thickness development with two automated methods—one matrix-based and one profile-based—for measuring from CT scan data is presented. Using a dataset from the Children's Hospital of Philadelphia, measurements of both the whole bone and its central region were analyzed, stratifying results by age and gender to assess developmental trends and methodological agreement using Bland-Altman plots.

A significant systematic disagreement was found when analyzing the whole bone, with the matrix method yielding consistently higher thickness values. The discrepancy was attributed to the matrix method's inclusion of the entire, thicker epiphysis. However, also in the analysis of the 40-60\% zone, the results were counterintuitive and incoherent.

Crucially, the profile-based method demonstrated biologically plausible growth patterns, showing, generally, an increase in thickness with age.

In conclusion, this study contributes with a statistical analysis of pediatric bone thickness development, providing quantitative insights into a previously under-documented area. By leveraging a validated automated measurement tool, the developmental trajectory of the tibia in children from 0 to 17 years could be characterized. It also confirms the feasibility of automated pediatric bone analysis and establishes the profile-based approach as a more robust and reliable tool. Its alignment with expected biological trends makes it a promising method for future research and potential clinical applications.