Ergebnisse der Digitalisierung und Auswertung der Röntgenbilder der Ersten Züricher Longitudinalstudie

Abstract

Grundlagen: Die Bestimmung des Knochenalters ist ein wichtiges Hilfsmittel in der pädiatrischen Entwicklungsdiagnostik, um zwischen normalen und pathologischen Wachstumsvorgängen differenzieren und die biologische Reife eines Kindes beurteilen zu können. Es existiert eine Vielzahl an manuellen und automatischen Methoden zur Knochenalterbestimmung, die jedoch alle voneinander abweichende Ergebnisse liefern.

Ziele: 1. Das Ziel dieser Arbeit ist zum einen die Ermittlung der Präzision der vollautomatischen Knochenalterbestimmung durch das neuartige Softwaresystem BoneXpert anhand der Daten und Ergebnisse der Ersten Zürcher Longitudinalstudie. 2. Zum anderen wird versucht, verschiedene Knochenalterbestimmungs-methoden anhand des individuellen Wachstumspotentials eines Kindes zu validieren.

Material & Methoden: Die Handröntgenbilder der Kinder aus der Ersten Zürcher Longitudinalstudie wurden digitalisiert und mittels der Software BoneXpert analysiert. Verwendet wurden 3374 Bilder linker und 2752 Bilder rechter Hände.

Zur Ermittlung der Präzision BoneXperts wurde ein direkter Vergleich des Knochenalters beider Hände durchgeführt. Dies war möglich, da die Röntgenbilder beider Hände eines Kindes innerhalb von Minuten erstellt wurden. Zur Validierung wurde die Tatsache verwendet, dass das Knochenalter eine wesentliche Prädiktorvariable der adulten Körpergröße darstellt. So kann ein gutes Knochenaltersystem durch die Genauigkeit definiert werden, mit der es das Wachstumspotential vorhersagen kann.

Ergebnisse: 1. Die Differenz zwischen dem Knochenalter der Handpaare der Mädchen im Alter von 2-15 Jahren beträgt im Mittel -0,01 Jahre und bei Jungen im Alter von 3-17 Jahren -0,02 Jahre, mit jeweils einer Standardabweichung von 0,25 Jahren. Diese Standardabweichung führt zu einer Obergrenze der Präzision BoneXperts von 0,18 Jahren. 2. Der Vergleich der manuellen Methoden zeigt, dass in der Ersten Zürcher Longitudinalstudie das Knochenalter nach Greulich & Pyle besser mit dem Wachstumspotential korreliert, und somit eine genauere Endgrößenvorhersage gewährleistet, als das nach Tanner-Whitehouse. Der Knochenalterbestimmung nach Greulich & Pyle ebenbürtig zeigte sich die Software BoneXpert.

Schlussfolgerung: Das Knochenalter der linken und rechten Hand eines Individuums ist im Durchschnitt gleich und darüber lässt sich zeigen, dass BoneXpert Ergebnisse hoher Präzision liefert und in dieser Hinsicht somit keine Bedenken gegen eine Nutzung der Software bestehen. Des Weiteren wurde aufgezeigt, dass bei vergleich-bar guten Ergebnissen mit der manuellen Greulich & Pyle - Methode alle Vorteile der automatisierten Datenaufnahme und -verarbeitung genutzt werden können, was die Arbeit in der täglichen klinischen Routine erheblich vereinfachen könnte.

Aim: The aim of this work is to assess whether there is an average difference in automated bone age (BA) determination from the left and right hand for normal children over a wide age range as well as to introduce a framework that assesses the effectiveness of a bone age method by its ability to predict the final adult height, as there are several bone age methods in use today and it is difficult to decide which method is best. This was exercised for the Greulich Pyle method, the Tanner Whitehouse method and BoneXpert.

Materials and methods: 119 boys and 112 girls from the first Zurich Longitudinal Study were included in the study. Radiographs of the left and right hands in the age range 2-20 years were digitised and analysed by BoneXpert to determine Greulich Pyle bone age (GP BA), which was then compared to the previously made manual Greulich Pyle ratings.

Results: • Comparison of left and right hand BoneXpert GP BA shows no average difference (< 0.07 years with 95% confidence). • The standard deviation between the left and right sides is 0.25 years for both boys and girls (computed for BA<17 y and BA<15 y respectively), which implies that the precision of BoneXpert GP BA determination is 0.18 years or better. • BoneXpert GP BA for boys and girls are on average 0.10 and 0.21 years below the chronological age. • The average difference between BoneXpert GP BA and the manual ratings varies with age and for boys below 10 y it is 0.8 y. This is interpreted as a rater bias. The SD at each age is, however, remarkably low: 0.50 and 0.49 y for boys and girls respectively. • The manual Greulich Pyle rating was better than manual Tanner Whitehouse rating according to the new framework. The BoneXpert method worked as well as the manual GP rating.