Human-centered CT-based CADx Tools for Traumatic Torso Hemorrhage

以人为中心、基于 CT 的 CADx 工具,用于治疗躯干外伤出血

基本信息

  • 批准号:
    10566836
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-01 至 2027-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Trauma is responsible for 180,000 deaths annually in the United States and accounts for 59% of deaths in the population younger than 45 years. 86% of preventable deaths are related to sequalae of massive torso hemorrhage. Rapid precision diagnostic tools are needed to triage patients for early activation of massive transfusion protocols and urgent surgical or angiographic hemostatic intervention to circumvent the vicious cycle of acidosis, coagulopathy, hypothermia, and death resulting from exsanguination. Whole-body CT angiography (WBCTA) is the workhorse screening and surgical planning modality for torso hemorrhage. Lethal but preventable hemorrhage typically arises from pelvic fractures and solid organ lacerations, manifesting on WBCTA as foci of contrast extravasation and pooled cavitary hemorrhage (e.g., pelvic hematoma, hemothorax, or hemoperitoneum). Rapid assessment of WBCTA can result in earlier intervention, with associated survival benefit, but reader fatigue, study volume, reading room distractions, and injuries involving multiple body regions remain sources of diagnostic error and interpretation delays. Assessment of organ injury severity, pelvic fracture severity, and overall hemorrhage burden remains reader dependent and subjective. Clinical tools including the Shock Index have many confounders that impede forecasting of actionable hemorrhage- related outcomes. Automated WBCTA computer aided diagnosis (CADx) tools that detect bleeding pelvic fractures and organ lacerations, classify severity grade, and deliver precise voxelwise volumetric measurements of multicavitary hemorrhage burden will greatly accelerate and standardize image analysis, reduce turnaround time for reporting of critical results, improve the accuracy and objectivity of clinical decision making, and ultimately reduce time to life-saving hemorrhage control interventions. To capitalize on the benefits of automated point-of-care CT-based CADx tools in the fast-paced, and safety critical trauma care setting, such tools must be rapid, accurate, generalizable, and elicit a high level of end-user trust. To minimize bias, ensure clinical utility, and maximize robustness for turn-key deployment in future multicenter clinical trials, the tools must scale to large diverse populations, and achieve human factors engineering goals established through expert target user input. Our team will bring to bear combined technical and clinical expertise in trauma radiology, medical image processing, and human-centered software design to create an orchestrated suite of rapid, accurate, clinically relevant, and user-centered CADx tools for torso hemorrhage. In Aim 1, we will curate and annotate a uniquely large dataset of consecutively selected admission trauma WBCTAs. In Aim 2, we will use this big data approach and human-centered design principles to develop a suite of interactive high-trust CADx tools. In Aim 3, we will assess generalizability with a large out-of-sample dataset and assess user acceptance with simulated deployment. The work will result in rapid, robust, and human-centered CADx tools for detection, precision diagnostics, and personalized decision support for hemorrhage-control interventions.
在美国,创伤每年导致 18 万人死亡,占美国死亡人数的 59% 45岁以下的人口。 86% 可预防的死亡与巨大躯干后遗症有关 出血。需要快速精确的诊断工具来对患者进行分类,以便早期激活大量的 输血方案和紧急手术或血管造影止血干预以避免恶性事件 酸中毒、凝血障碍、体温过低和失血导致死亡的循环。全身CT 血管造影(WBCTA)是躯干出血的主要筛查和手术计划方式。致命 但可预防的出血通常是由骨盆骨折和实体器官撕裂引起的,表现为 WBCTA 作为造影剂外渗和合并空腔出血的病灶(例如盆腔血肿、血胸、 或腹腔积血)。快速评估 WBCTA 可以实现早期干预,并与生存相关 好处,但读者疲劳、学习量、阅览室干扰以及涉及多个身体的伤害 区域仍然是诊断错误和解释延迟的根源。评估器官损伤严重程度, 骨盆骨折的严重程度和总体出血负担仍然取决于读者和主观性。临床 包括休克指数在内的工具有许多混杂因素,阻碍了对可采取行动的出血的预测。 相关结果。用于检测盆腔出血的自动化 WBCTA 计算机辅助诊断 (CADx) 工具 骨折和器官撕裂,对严重程度进行分类,并提供精确的体素体积 多腔出血负担的测量将大大加速和标准化图像分析, 减少关键结果报告的周转时间,提高临床决策的准确性和客观性 制定,并最终减少挽救生命的出血控制干预措施的时间。为了利用 基于 CT 的自动化床旁 CADx 工具在快节奏且安全关键的创伤护理中的优势 就设定而言,此类工具必须快速、准确、通用,并能赢得最终用户的高度信任。尽量减少 偏差,确保临床实用性,并最大限度地提高未来多中心临床试验中交钥匙部署的鲁棒性, 这些工具必须扩展到大量不同的人群,并实现既定的人因工程目标 通过专家目标用户输入。我们的团队将结合创伤方面的技术和临床专业知识 放射学、医学图像处理和以人为本的软件设计,创建一套精心策划的套件 快速、准确、临床相关且以用户为中心的躯干出血 CADx 工具。在目标 1 中,我们将策划 并注释连续选择的入院创伤 WBCTA 的独特大型数据集。在目标 2 中,我们将 使用这种大数据方法和以人为本的设计原则来开发一套交互式高信任度 CADx 工具。在目标 3 中,我们将使用大型样本外数据集评估泛化性并评估用户 通过模拟部署进行验收。这项工作将带来快速、强大且以人为本的 CADx 工具 用于出血控制干预措施的检测、精确诊断和个性化决策支持。

项目成果

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