Ultraschall in der Pränataldiagnostik- Standardisierung durch künstliche Intelligenz am Beispiel der Neurosonographie und der Darstellung des Aortenbogens

Abstract

Die fetale Biometrie des Kopfes und die Darstellung des Aortenbogens sind wichtige Bestandteile der Pränataldiagnostik im zweiten Trimenon. In der folgenden Arbeit geht es um die Messung der fetalen Biometrie mit Hilfe künstlicher Intelligenz im Vergleich zur herkömmlichen manuellen Messung, hierfür wurden die Daten von 393 Patientinnen eines ersten Untersuchers und 20 Patientinnen eines zweiten Untersuchers ausgewertet. Das Programm SonoCNS von GE wurde verwendet. Die Daten wurden mittels Bland-Altman-Plots verglichen, hier zeigte sich eine Äquivalenz der Messmethoden für die Parameter Biparietaler Durchmesser, hinterer Hirnseitenventrikel und Cerebellum. Keine genaue statistische Aussage kann zum Parameter Kopfumfang getroffen werden. Für die Cisterna magna konnte gezeigt werden, dass die künstliche Intelligenz und der menschliche Untersucher nicht äquivalent messen. Außerdem wurden anhand von Störfaktoren (BMI der Mutter, Gewicht des Feten, Lage des Feten, Stellung des Feten und Plazentalokalisation) mit logistischen Regressionen überprüft, ob diese Faktoren einen Einfluss auf die Messung der künstlichen Intelligenz hatten. Hier wurde eine minimale Auswirkung des fetalen Gewichtes und der Plazentalage auf die Messung des hinteren Hirnseitenventrikels gefunden. Die Studie kommt insgesamt zu dem Schluss, dass die künstliche Intelligenz gute und reproduzierbare Messergebnisse im Bereich der fetalen Biometrie des Kopfes erzielen kann. Im zweiten Teil der Studie geht es um die Nutzbarkeit der Biplane Technik zur Darstellung des fetalen Aortenbogens, hier wurden die Daten von 392 Patientinnen ausgewertet. Mit der Biplane Technik können in Echtzeit Bilder erstellt werden, die orthogonal zueinander stehen. Dabei handelt es sich bei beiden Bildern um originale Ultraschallbilder. In 55,98 % der Fälle gelang die Darstellung des Aortenbogens mit dieser Technik, in allen anderen Fällen konnte kein adäquates Bild generiert werden. In 27,81 % der Fälle war es technisch nicht möglich, überhaupt ein Bild zu generieren. War die Anwendung der biplane Technik aber möglich, gelang die Darstellung in knapp 78 %. Auch hier wurden die Störfaktoren BMI und dorsoanteriore Stellung des Feten auf ihren Einfluss auf die Darstellung überprüft. Sowohl die maternale Adipositas als auch die dorsoanteriore Stellung haben einen negativen Einfluss auf die Darstellung, wobei der Einfluss der Stellung größer ist.

The fetal biometry of the head and the demonstration of the aortic arch are important parts of the prenatal diagnostics in the second trimester of pregnancy. This paper is about the measurement of the fetal biometry with the aid of artificial intelligence in comparison to the conventional manual measurement. Therefore the data of 393 patients of a first examiner and 20 patients of a second examiner were evaluated. The program SonoCNS from GE was used. The data were compared with Bland Altman- plots. The results show an equivalence for the parameters biparietal diameter, lateral ventricle and cerebellum. No exact statistic statement can be given for the parameter head circumference. The plots show that there is no equivalence between artificial intelligence and the human examiner for the measurement of the cisterna magna. In addition to that, it was tested with logistic regression if confounding factors (maternal BMI, fetal weight, fetal position and placental localisation) had an impact to the artificial intelligence measurement. A minimal influence of the fetal weight and the placental localisation was found for the lateral ventricle. The study concludes overall, that artifical intelligence obtains good and reproducible measurement result for the fetal biometry of the head. The second part of the study is about the usability of the Biplane technique for the demonstration of the aortic arch. The data of 392 patients were analyzed. Biplane technique allows generating ultrasound images which are orthogonal to each other in real time. Both ultrasound images are original images. In 55,98 % of the cases the demonstration of the aortic arch was possible with Biplane technique, in the other cases no adequate image could be obtained. In 27,81 % it was not possible in general to obtain a image at all. If the application of Biplane technique was possible in general, the demonstration of the aortic arch was possible in almost 78 %. The influence of the confounding factors maternal BMI and fetal position were tested. Both factors have a negative influence of the demonstration of the aortic arch, whereby the influence of the fetal position is larger.