Reconstrução 3D baseada em aprendizado profundo dos ossos dos membros inferiores a partir de radiografias biplanares para planejamento pré-operatório de osteotomia

Resumo Objetivo O planejamento pré-operatório tridimensional (3D) se tornou o padrão ouro para cirurgias ortopédicas, dependendo principalmente de modelos 3D reconstruídos por TC. No entanto, ao contrário das radiografias em pé, a tomografia computadorizada não faz parte do protocolo padrão e geralmente é adquirida apenas para fins de planejamento pré-operatório. Além disso, é cara, expõe os pacientes a altas doses de radiação e é adquirida em uma posição não suportando peso. Métodos Neste estudo, desenvolvemos um pipeline baseado em aprendizado profundo para facilitar o planejamento pré-operatório 3D para osteotomias tibiais altas, baseado em modelos 3D reconstruídos a partir de radiografias biplanares de baixa dose em pé do tipo EOS. Usando radiografias digitalmente reconstruídas, treinamos redes para localizar os marcos clinicamente necessários, separar as duas pernas na radiografia sagital e, finalmente, reconstruir o modelo ósseo 3D. Por fim, avaliamos a precisão dos modelos 3D reconstruídos para o caso de aplicação específico do planejamento pré-operatório, visando eliminar a necessidade de uma tomografia computadorizada em casos específicos, como osteotomias tibiais altas. Resultados Os coeficientes de Dice médios para as reconstruções tibiais foram de 0,92 e 0,89 para a tíbia direita e esquerda, respectivamente. Os modelos reconstruídos foram usados com sucesso para planejamento pré-operatório de grau clínico em uma série real de 52 casos. As diferenças médias em relação aos valores de verdade de referência para o eixo mecânico e a inclinação tibial foram de 0,52° e 4,33°, respectivamente. Conclusões Contribuímos com uma nova estrutura para a reconstrução 2D-3D de modelos ósseos a partir de radiografias biplanares em pé do tipo EOS e usamos com sucesso para o planejamento pré-operatório automatizado de osteotomias tibiais altas. No entanto, alcançar uma reconstrução precisa e uma medição automatizada da inclinação tibial continua sendo um desafio significativo.