Zielsetzung
Zur Einschätzung der postnatalen Überlebensfähigkeit von Feten mit angeborener Zwerchfellhernie wird das fetale Körper- und Lungenvolumen im MRT quantifiziert. Aufgrund der großen Heterogenität der Erkrankung ist die Segmentierung schwierig und zeitaufwendig. Das Studienziel war deshalb die Entwicklung eines Deep Learning (DL) basierten Segmentierungs-Algorithmus.
Material und Methoden
Zwischen August 2007 und September 2023 wurden fetale MRTs mit angeborener Zwerchfellhernie retrospektiv eingeschlossen. Nach manueller Segmentierung des fetalen Körpervolumens (FKV) und Lungenvolumens (FLV) in Slicer3D wurden zwei separate 3D U-Nets auf die automatisierte Segmentierung trainiert. Die "Observed/Expected" Ratio des totalen Lungenvolumens (O/E TLV) als prognostischer Marker für das postnatale Überleben wurde berechnet. Der Zusammenhang zwischen O/E TLV und postnatalen Todesfällen, sowie der Nowendigkeit einer extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) wurde mittels binärer logistischer Regression untersucht.
Ergebnisse
208 fetale MRTs wurden eingeschlossen. Manuelles und DL FKV (1317±498 ml vs. 1306±491 ml; P=0,04; Dice score: 0,98±0,01) unterschieden sich geringgradig. Manuelle und DL-basierte TLV (19,4±11,5 ml vs. 18,7±12,4 ml; P=0,11; Dice score: 0,84±0,09) und O/E TLV (39,3±18,1 ml vs. 37,7±19,1 ml, P=0,13) waren identisch. Ein erhöhtes postnatales Todesrisiko war assoziert mit einem erniedrigten manuellen O/E TLV (odds ratio: 0,97 [95% confidence interval (CI): 0,96-0,98], P<0,001) und DL O/E TLV (odds ratio: 0,97 [95% CI: 0,96-0,98], P<0,001). Die Notwendigkeit einer ECMO war mit einer erniedrigten manuellen O/E TLV (odds ratio: 0,98 [95% CI: 0,98-0,99], P<0,001) und DL O/E TLV (odds ratio: 0,98 [95% CI: 0,98-0,99], P<0,001) assoziiert.
Schlussfolgerungen
Die Deep Learning basierte Körper- und Lungensegmentierung von Feten mit angeborener Zwerchfellhernie im MRT ermöglicht eine valide Berechnung der "Observed-Expected" Ratio des totalen Lungenvolumens und lässt zuverlässig auf postnatale Outcomeparameter schließen.