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El aprendizaje profundo en endoscopia espinal: modelos U-Net para detección de tejido neural

Autores: Lee, Hyung Rae; Rhee, Wounsuk; Chang, Sam Yeol; Chang, Bong-Soon; Kim, Hyoungmin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

El aprendizaje profundo en endoscopia espinal: modelos U-Net para detección de tejido neural


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Bioingeniería

Palabras clave

Cirugía de columna endoscópica
Segmentación de tejido neural
Modelo de aprendizaje profundo
Complicaciones
Arquitectura similar a U-Net
Resultados quirúrgicos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 36

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La cirugía de columna endoscópica biportal (BESS) es mínimamente invasiva y, por lo tanto, beneficia tanto a cirujanos como a pacientes. Sin embargo, las complicaciones que se deben tener en cuenta incluyen desgarros durales y lesiones en tejido neural. En este estudio, nuestro objetivo fue desarrollar un modelo de aprendizaje profundo para la segmentación de tejido neural con el fin de mejorar la seguridad y eficacia de la cirugía espinal endoscópica. Utilizamos fotogramas extraídos de videos de 28 cirugías de columna endoscópicas, que comprenden 2307 imágenes para entrenamiento y 635 imágenes para validación. Se emplea una arquitectura similar a U-Net para la segmentación de tejido neural. Las evaluaciones cuantitativas incluyen el coeficiente de Dice-Sorensen, el índice de Jaccard, la precisión, la recuperación, la precisión promedio y el tiempo de procesamiento de imágenes. Nuestros hallazgos revelaron que el modelo de mejor rendimiento logró un coeficiente de Dice-Sorensen de 0,824 y un índice de Jaccard de 0,701. Los valores de precisión y recuperación fueron 0,810 y 0,839, respectivamente, con una precisión promedio de 0,890. El modelo procesó imágenes a 43 ms por fotograma, lo que equivale a 23,3 fotogramas por segundo. Las evaluaciones cualitativas indicaron una identificación efectiva de las características del tejido neural. Nuestro modelo basado en U-Net realizó de manera robusta la segmentación de tejido neural, lo que indica su potencial para apoyar a los cirujanos de columna, especialmente a aquellos con menos experiencia, y mejorar los resultados quirúrgicos en procedimientos endoscópicos. Por lo tanto, futuros avances pueden mejorar la aplicabilidad clínica de esta técnica.

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