Osteoporosis is a common disease that increases fracture risk. Hip fractures, especially in elderly people, lead to increased morbidity, decreased quality of life and increased mortality. Being a silent disease before fracture, osteoporosis often remains undiagnosed and untreated. Areal bone mineral density (aBMD) assessed by dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) is the gold-standard method for osteoporosis diagnosis and hence also for future fracture prediction (prognostic). However, the required special equipment is not broadly available everywhere, in particular not to patients in developing countries. We propose a deep learning classification model (FORM) that can directly predict hip fracture risk from either plain radiographs (X-ray) or 2D projection images of computed tomography (CT) data. Our method is fully automated and therefore well suited for opportunistic screening settings, identifying high risk patients in a broader population without additional screening. FORM was trained and evaluated on X-rays and CT projections from the Osteoporosis in Men (MrOS) study. 3108 X-rays (89 incident hip fractures) or 2150 CTs (80 incident hip fractures) with a 80/20 split were used. We show that FORM can correctly predict the 10-year hip fracture risk with a validation AUC of 81.44 +- 3.11% / 81.04 +- 5.54% (mean +- STD) including additional information like age, BMI, fall history and health background across a 5-fold cross validation on the X-ray and CT cohort, respectively. Our approach significantly (p < 0.01) outperforms previous methods like Cox Proportional-Hazards Model and \frax with 70.19 +- 6.58 and 74.72 +- 7.21 respectively on the X-ray cohort. Our model outperform on both cohorts hip aBMD based predictions. We are confident that FORM can contribute on improving osteoporosis diagnosis at an early stage.


翻译:骨质疏松是一种常见疾病,它增加了骨折风险。骨折,特别是老年人的骨折,导致发病率增加,生活质量下降,死亡率上升。骨质疏松是一种无声疾病,骨质疏松症在骨折前往往得不到诊断和治疗。由双能X射线吸收仪(DXA)评估的骨质矿密度(aBMD)是用于骨质疏松症诊断的金标准方法,因此也可用于未来骨折预测(预测性)。然而,所需要的特殊设备并非到处都能广泛获得,尤其是发展中国家的病人。我们提议了一个深度学习分类模型(FORM),可以直接预测骨质折风险,来自直径射镜(X光)或2D的测谎图像。我们的方法完全自动化,因此适合机会筛查环境,在更广大人群中发现高风险患者,无需额外筛查。FORM(FORM)在X-Rial-Oralislation(MSO)背景中培训和评估了X-ral-lopos的血压方法,在508-M-Rial-S-Rial-S-IFlation Studal Studal Studal-50(89事件、BOxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx)分别使用了80),在2018580和21骨质骨折。

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