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Erschienen in: European Spine Journal 11/2023

24.04.2023 | Original Article

A deep learning-based technique for the diagnosis of epidural spinal cord compression on thoracolumbar CT

verfasst von: James Thomas Patrick Decourcy Hallinan, Lei Zhu, Hui Wen Natalie Tan, Si Jian Hui, Xinyi Lim, Bryan Wei Loong Ong, Han Yang Ong, Sterling Ellis Eide, Amanda J. L. Cheng, Shuliang Ge, Tricia Kuah, Shi Wei Desmond Lim, Xi Zhen Low, Ee Chin Teo, Qai Ven Yap, Yiong Huak Chan, Naresh Kumar, Balamurugan A. Vellayappan, Beng Chin Ooi, Swee Tian Quek, Andrew Makmur, Jiong Hao Tan

Erschienen in: European Spine Journal | Ausgabe 11/2023

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Abstract

Purpose

To develop a deep learning (DL) model for epidural spinal cord compression (ESCC) on CT, which will aid earlier ESCC diagnosis for less experienced clinicians.

Methods

We retrospectively collected CT and MRI data from adult patients with suspected ESCC at a tertiary referral institute from 2007 till 2020. A total of 183 patients were used for training/validation of the DL model. A separate test set of 40 patients was used for DL model evaluation and comprised 60 staging CT and matched MRI scans performed with an interval of up to 2 months. DL model performance was compared to eight readers: one musculoskeletal radiologist, two body radiologists, one spine surgeon, and four trainee spine surgeons. Diagnostic performance was evaluated using inter-rater agreement, sensitivity, specificity and AUC.

Results

Overall, 3115 axial CT slices were assessed. The DL model showed high kappa of 0.872 for normal, low and high-grade ESCC (trichotomous), which was superior compared to a body radiologist (R4, κ = 0.667) and all four trainee spine surgeons (κ range = 0.625–0.838)(all p < 0.001). In addition, for dichotomous normal versus any grade of ESCC detection, the DL model showed high kappa (κ = 0.879), sensitivity (91.82), specificity (92.01) and AUC (0.919), with the latter AUC superior to all readers (AUC range = 0.732–0.859, all p < 0.001).

Conclusion

A deep learning model for the objective assessment of ESCC on CT had comparable or superior performance to radiologists and spine surgeons. Earlier diagnosis of ESCC on CT could reduce treatment delays, which are associated with poor outcomes, increased costs, and reduced survival.
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Metadaten
Titel
A deep learning-based technique for the diagnosis of epidural spinal cord compression on thoracolumbar CT
verfasst von
James Thomas Patrick Decourcy Hallinan
Lei Zhu
Hui Wen Natalie Tan
Si Jian Hui
Xinyi Lim
Bryan Wei Loong Ong
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Amanda J. L. Cheng
Shuliang Ge
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Xi Zhen Low
Ee Chin Teo
Qai Ven Yap
Yiong Huak Chan
Naresh Kumar
Balamurugan A. Vellayappan
Beng Chin Ooi
Swee Tian Quek
Andrew Makmur
Jiong Hao Tan
Publikationsdatum
24.04.2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
European Spine Journal / Ausgabe 11/2023
Print ISSN: 0940-6719
Elektronische ISSN: 1432-0932
DOI
https://doi.org/10.1007/s00586-023-07706-4

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