/ Forschung
Deep Learning als Möglichkeit zur automatischen Messung des Muskelquerschnitts in Ultraschallbildern
Muskelultraschall kann verwendet, um die Anpassung der Muskulatur an Training oder Alterung zu messen. Die anatomische Querschnittsfläche eines Muskels ist durch Ultraschall messbar und steht in enger Verbindung mit der Muskelleistung und unterschiedlichen (altersbedingten) Erkrankungen. Die Auswertung von Muskel-Ultraschallbildern ist aufwendig und, aufgrund zumeist manueller Auswertung, subjektiv.
In dieser Untersuchung wurde ein neues, vollständig automatisiertes Python Programm (DeepACSA) entwickelt. Dabei wurden 270 Ultraschallbilder des verschiedener Unterschenkelmuskeln manuell sowie mit DeepACSA gemessen und die Resultate verglichen. DeepACSA greift auf spezielle neuronale Netze (U-net models) zurück, die besonders akkurate Resultate in der Auswertung von Ultraschallbildern demonstriert haben. Das Programm beinhaltet verschiedene Auswertungs-optionen sowie ein einfach zu bedienendes User-interface. Es hat sich herausgestellt, dass keine relevanten Unterschiede zur manuellen Auswertung beobachtet wurden. Die Zeitdauer der Auswertung pro Bild wurde von ca. 70 Sekunden (manuell) auf unter eine Sekunde (DeepACSA) reduziert. Zudem verringert DeepACSA die Subjektivität der Auswertung. Allerdings hat die Qualität der Ultraschallbilder einen grossen Einfluss auf die Auswertung mit dem DeepACSA hat und auch die Verwendung von Deep Learning hat diesen Einfluss nicht dezimiert. Qualitativ schlechte Bilder verringern die Genauigkeit des Auswertungsprozesses und begünstigen dadurch fehlerhafte Auswertungen.
Die Studie wurde während eines Auslandsaufenthalts an der Universität Padua (Italien) durchgeführt und zusammen mit Kollegen aus Padua und Jyväskylä (Finnland) publiziert. Die Untersuchung wurde in der Fachzeitschrift «Medicine and Science in Sports and Exercise» zur Publikation angenommen.
Ritsche, P., Wirth, P., Cronin, N., Sarto, F., Narici, M., Faude, O., Franchi, M. DeepACSA: Automatic Segmentation of Cross-sectional Area in Ultrasound Images of Lower Limb Muscles Using Deep Learning. Medicine & Science in Sports & Exercise: August 5, 2022 - Volume - Issue - 10.1249/MSS.0000000000003010 doi: 10.1249/MSS.0000000000003010 (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35941517/)