Skolioza – Rokowania, prognozy i postęp choroby

Skolioza
Rokowania, prognozy i postęp choroby

Prognoza skoliozy idiopatycznej młodzieńczej (AIS) jest ściśle związana z początkowym kątem Cobba, dojrzałością szkieletową (Risser ≤1, Sanders ≤5) oraz czynnikami takimi jak wiek diagnozy (≥13 lat), historia rodzinna, mineralizacja kości (≤110 mg/cm³) i szybkość wzrostu (≥7-8 cm/rok). Ryzyko progresji krzywizny wzrasta znacząco wraz z kątem Cobba: 20% przy 10°, 60% przy 20° i 90% przy 30°. Radiologiczne wskaźniki 3D, takie jak indeks skręcenia (TI ≥3,7°) i rotacja kręgu szczytowego (AVR ≥5,8°), są bardziej precyzyjne w przewidywaniu progresji niż tradycyjny kąt Cobba, zwłaszcza w łagodnych krzywiznach. Wskaźnik korekcji w pozycji leżącej (SCI >1,21) oraz elastyczność kręgosłupa są istotnymi predyktorami skuteczności leczenia gorsetem, redukując ryzyko progresji o 60%. Nowoczesne modele uczenia maszynowego, w tym Random Forest, umożliwiają przewidywanie końcowego kąta Cobba z dokładnością do 5°, wykorzystując rutynowe parametry kliniczne, co znacząco wspiera indywidualizację terapii.

Prognoza skoliozy

Wskaźniki prognostyczne
Czynniki ryzyka progresji

Nowoczesne metody przewidywania prognozy

Modele predykcyjne i sztuczna inteligencja
Opracowywanie modeli predykcyjnych
Modele szacujące ryzyko progresji

Predykcja 3D progresji krzywizny

Wskaźniki predykcyjne 3D
Modele oparte na uczeniu maszynowym

Wyniki leczenia i prognozy długoterminowe

Wyniki leczenia zachowawczego
Wyniki leczenia operacyjnego

Przyszłość przewidywania prognozy skoliozy

Kolejne rozdziały

Prognoza skoliozy

Prognoza skoliozy może znacząco różnić się w zależności od stopnia deformacji kręgosłupa. Przy początkowym rozpoznaniu w dzieciństwie trudno jest przewidzieć przyszły wzrost kręgosłupa w miarę rozwoju dziecka, dlatego oczekiwana deformacja nie może być określona z całkowitą pewnością. Istnieją jednak pewne czynniki wskazujące, które mogą pomóc przewidywać rokowanie w indywidualnych przypadkach. Anomalie odcinka piersiowego kręgosłupa i liczne w pełni segmentowane półkręgi mają tendencję do większej progresji.¹

Jeśli podejmowane są interwencje promujące zdrowy wzrost kręgosłupa i zmniejszające skrzywienie, rokowanie zazwyczaj ulega poprawie. W przypadku łagodnych form skoliozy prognoza jest pozytywna i większość osób nie wymaga żadnego specyficznego leczenia. Obecne badania nie doprowadziły do jednoznacznych wniosków dotyczących wyników lub wynikających powikłań zdrowotnych w tej grupie pacjentów.¹

Wskaźniki prognostyczne

Badania medyczne wykazały, że dla osób ze skoliozą ogólny stan zdrowia fizycznego i psychicznego przez całe życie jest porównywalny z populacją ogólną. Nawet bez leczenia, dziewięciu na dziesięciu pacjentów wykazuje prawidłową funkcję sercowo-naczyniową i płucną.² Jednak w przypadku ciężkiej skoliozy interwencje promujące zdrowy wzrost kręgosłupa są rutynowo zalecane. Ten poziom deformacji jest rzadki w krajach rozwiniętych, ale wiąże się ze znacznie zwiększoną śmiertelnością w porównaniu z innymi stopniami zaawansowania.²

Szczególnie wartościowe okazują się być czynniki radiologiczne, które są bardziej obiektywne i mają najwyższą wartość w przewidywaniu ryzyka progresji krzywizny. Podsumowując większość parametrów wykazujących istotność statystyczną, najważniejszymi czynnikami są początkowa wielkość krzywizny i status dojrzałości szkieletowej. Te dwa czynniki mogą skutecznie przewidzieć ryzyko progresji skoliozy idiopatycznej młodzieńczej (AIS).³

Czynniki ryzyka progresji

Specyficzne dla pacjenta czynniki ryzyka progresji krzywizny obejmują: wiek (w momencie diagnozy ≥13 lat), historię rodzinną, status mineralny kości (≤110 mg/cm³ w ilościowej tomografii komputerowej) oraz szybkość wzrostu (≥7-8 cm/rok, szczyt 11,6±1,4 lat). Istotne radiologiczne kryteria wskazujące na progresję krzywizny obejmują dojrzałość szkieletową, oznaczoną stopniami Rissera (Risser≤1) lub skalą dojrzałości Sandersa (SMS≤5), początkowy stopień kąta Cobba (≥25° progresja) oraz lokalizację krzywizny (pojedyncza lub podwójna krzywizna piersiowa).⁴

Bunnell opisał, że ryzyko progresji na początku dojrzewania wynosi 20% przy skoliozie 10°, 60% przy skoliozie 20° i aż 90% przy skoliozie 30°. Rokowanie odnośnie progresji skoliozy idiopatycznej wydaje się być bardziej optymistyczne dla chłopców.⁵

Patologiczny mechanizm progresji krzywizny skoliozy idiopatycznej opisano w najnowszych publikacjach. Czynniki przyczyniające się do progresji obejmują: wpływ grawitacji, działanie mięśni, siły reaktywne powodujące zwiększoną lordozę, ludzki chód oraz skręcenie indukowane wzrostem.⁵

Nowoczesne metody przewidywania prognozy

Modele predykcyjne i sztuczna inteligencja

Postępy w dziedzinie uczenia maszynowego doprowadziły do powstania narzędzi oferujących zindywidualizowane przewidywania wyników leczenia w deformacjach kręgosłupa u dorosłych (ASD). Algorytmy uczenia maszynowego generują specyficzne dla pacjenta prawdopodobieństwa wyników, w tym poważnych powikłań, reoperacji i ponownych przyjęć.⁶ Moc predykcyjna narzędzi wspomagających podejmowanie decyzji skoncentrowanych na pacjencie szybko się poprawia dzięki postępom w sztucznej inteligencji (AI), w tym uczeniu maszynowym (ML).⁶

Modele klasyfikacji dla wszystkich trzech miar wyników były lepsze niż przypadkowe dla wszystkich (AUC = MC 0,6 (0,5-0,7), RA 0,6 (0,5-0,7), RO 0,6 (0,5-0,7)). Modele przewidywania ASD dla poważnych powikłań, ponownych hospitalizacji i reoperacji działały lepiej niż przypadkowo w kohorcie dorosłych pacjentów ze skoliozą lędźwiową, chociaż jednorodność ASLS (objawowa skolioza lędźwiowa dorosłych) wpłynęła na kalibrację i dokładność.⁶⁷

Modele zawyżały prawdopodobieństwo ponownej hospitalizacji (obserwowane = 20,7%, średnia prognozowana = 30,1%) i ponownej operacji (obserwowane 17,2%, średnia prognozowana = 28,5%). Linia kalibracji przecina linię doskonałą i pokazuje, że modele niedoszacowują ryzyko dla pacjentów z niskim ryzykiem i przeszacowują ryzyko dla pacjentów z wysokim ryzykiem.⁸

Opracowywanie modeli predykcyjnych

Skrócone modele predykcyjne ISSG-ESSG sprawdziły się lepiej niż przypadkowe dla poważnych powikłań, nieplanowanych reoperacji i ponownych hospitalizacji po operacji u pacjentów z objawową skoliozą lędźwiową dorosłych. Każdy model działał lepiej niż przypadkowy, z AUC około 0,6 i wynikami Briera poniżej 0,25.⁸ Optymalizacja modeli wymaga próbek z całym zakresem wyników (0%-100%), co podkreśla potrzebę ciągłego gromadzenia danych, ponieważ spersonalizowane modele predykcyjne mogą poprawić podejmowanie decyzji zarówno przez pacjenta, jak i chirurga.⁷

W jednym z badań wykazano, że najlepszy model predykcyjny osiąga wydajność AUROC (obszar pod krzywą ROC) na poziomie 0,86, 0,85 i 0,83 dla przewidywania odpowiedzi na pojedyncze pytania SRS-22R w trzech horyzontach czasowych: od przedoperacyjnego do 6-miesięcznego, rocznego i 2-letniego po operacji.⁹ Dodatkowo model ten skutecznie przewidywał inne wyniki rehabilitacji pacjentów na podstawie minimalnie istotnych klinicznie różnic (MCID) i wskaźników korekcji we wszystkich trzech horyzontach czasowych.⁹

Modele szacujące ryzyko progresji

Opracowano modele, które szacują prawdopodobieństwo złej prognozy (progresja kąta Cobba >45° przed osiągnięciem dojrzałości szkieletowej) bez leczenia oraz z 6, 12 lub 18 godzinami noszenia gorsetu dziennie.¹⁰ Innym przykładem jest model Rissera do przewidywania prognozy skoliozy idiopatycznej młodzieńczej (AIS) w momencie dojrzałości szkieletowej, który również szacuje prawdopodobieństwo złej prognozy bez leczenia.¹¹

Wskaźnik korekcji w pozycji leżącej (SCI) został zidentyfikowany jako predyktor wyników leczenia gorsetem u pacjentów ze skoliozą idiopatyczną młodzieńczą. Wykazano, że wysoka elastyczność w pozycji leżącej (iloraz szans (OR) 0,947 (95% CI 0,910 do 0,984); p = 0,006) i wskaźnik korekcji (OR 0,926 (95% CI 0,890 do 0,964); p < 0,001) prognozują niższą częstość progresji po dostosowaniu do kąta Cobba, znaku Rissera, typu krzywizny, statusu menarche, oceny dystalnej kości promieniowej i łokciowej oraz przestrzegania zasad noszenia gorsetu.¹²

Wyższa elastyczność w pozycji leżącej (18,1%) i wskaźnik korekcji (28,8%) oraz SCI większy niż 1,21 prognozują niższe ryzyko progresji. Te nowe parametry mogą być wykorzystane jako wskazówka do optymalizacji wyników leczenia gorsetem.¹² Wykazano, że osiągnięcie SCI wynoszącego 1,21 jest związane z 60% redukcją ryzyka progresji krzywizny.¹³

Predykcja 3D progresji krzywizny

Wskaźniki predykcyjne 3D

W systematycznym przeglądzie zidentyfikowano predyktory 3D uzyskane z rekonstrukcji dwupłaszczyznowej i opisano aktualne metody poprawy przewidywania krzywizny u pacjentów z łagodną skoliozą idiopatyczną młodzieńczą. Indeks skręcenia (TI) i rotacja kręgu szczytowego (AVR) zostały zidentyfikowane jako dokładne predyktory progresji krzywizny we wczesnych wizytach. Początkowe TI ≥3,7° i AVR ≥5,8° były predykcyjne dla progresji krzywizny.¹⁴

W przypadku pacjentów z łagodnymi krzywymi, TI i AVR zidentyfikowano jako predyktory progresji krzywizny, przy czym TI ≥3,7° i AVR ≥5,8° okazały się ważnymi progami. Kąt Cobba jest słabym predyktorem w łagodnych krzywych, a potrzebne są dalsze badania, aby ocenić kifozę piersiową i klinowatość jako predyktory.¹⁴ Indeks skręcenia i rotacja kręgu szczytowego są dobrymi predyktorami 3D progresji krzywizny. Kąt Cobba 3D, kifoza piersiowa i klinowatość w płaszczyźnie strzałkowej są słabszymi predyktorami wymagającymi dalszych badań.¹⁴

Modele oparte na uczeniu maszynowym

Opracowano i zwalidowano model uczenia maszynowego (metoda Random Forest) do przewidywania końcowego głównego kąta Cobba u pacjentów z AIS. Wyniki wskazują, że możliwe jest przewidzenie wartości końcowego głównego kąta Cobba z dokładnością 5 stopni w porównaniu do pomiarów radiograficznych 2D.¹⁵

Siedem najbardziej predykcyjnych cech prognostycznych w kolejności ważności to: początkowy główny kąt Cobba, elastyczność, początkowy kąt lordozy lędźwiowej, początkowy kąt kifozy piersiowej, wiek przy ostatniej wizycie, liczba zaangażowanych poziomów oraz stopień Rissera „+” przy pierwszej wizycie. Model Random Forest przewidział końcowy główny kąt Cobba ze średnim błędem bezwzględnym (MAE) wynoszącym 4,64 stopnia.¹⁶

Zaproponowany model predykcyjny przewyższa istniejące modele pod względem wyższej dokładności, interpretowalności, większej wielkości próby, co zapobiega przeuczeniu, oraz łatwości użycia, wykorzystując cechy, które są rutynowymi pomiarami klinicznymi i stosunkowo łatwe do wyodrębnienia, zamiast skomplikowanej rekonstrukcji kształtu 3D z radiogramów 2D.¹⁵

Wyniki leczenia i prognozy długoterminowe

Wyniki leczenia zachowawczego

Po średnio 42 latach pacjenci z leczeniem zachowawczym umiarkowanej skoliozy idiopatycznej młodzieńczej wykazali dobry wynik kliniczny pomimo progresji deformacji. Zaobserwowano dobre wyniki kliniczne (EQ-5D-5L, PGWBI, SRS-24) pomimo progresji krzywizn pierwotnych i wtórnych.¹⁷

W przypadku gorsetu Chêneau (C-Brace), który jest potencjalnym narzędziem do leczenia skoliozy idiopatycznej młodzieńczej (AIS) z kątem Cobba między 20° a 45° dla krzywizny pierwotnej, globalna analiza nie wykazała statystycznie istotnej modyfikacji kąta Cobba (kąt Cobba przed gorsetem vs kąt Cobba po gorsecie: 30,8° ± 8,2 vs 29,3° ± 15,2, p = 0,26).¹⁸ Jednak na końcu terapii gorsetem C-brace pierwotny kąt Cobba został zmniejszony o ponad 5° u 27 pacjentów (35%), pozostał bez zmian (zmiana w zakresie ±5°) u 36 pacjentów (46%) i zwiększył się o więcej niż 5° u 15 pacjentów (19%).¹⁸

Gorset C-brace może być przydatny w zapobieganiu progresji krzywizny skoliotycznej u pacjentów z AIS. Głównym oczekiwanym celem terapii C-brace jest utrzymanie kształtu skoliotycznego kręgosłupa i uniknięcie progresji krzywizny. W badanej kohorcie wskaźnik powodzenia terapii C-brace (wszyscy badani z poprawionym lub niezmiennym pierwotnym kątem Cobba) wyniósł 81%.¹⁹

Wyniki leczenia operacyjnego

Chirurgiczne leczenie ciężkich i nieleczonych skrzywień kręgosłupa u dzieci i młodzieży może być uważane za bezpieczne, z dopuszczalną częstością występowania drobnych powikłań. LITID (Less Invasive Temporary Internal Distraction) wyłania się jako metoda oferująca poprawę jakości życia i funkcji płucnych, osiągając znaczne średnie korekcje deformacji o 70% w płaszczyźnie czołowej i 60% w płaszczyźnie strzałkowej, wraz ze średnim wzrostem wysokości tułowia o 10,8 cm.²⁰

Ponadto osiągnięto typową redukcję garbów żebrowych o 76% i poprawę funkcji oddechowej, co zostało wskazane przez poprawę przewidywanej natężonej objętości wydechowej w 1 sekundzie (o 25-56%) i natężonej pojemności życiowej (o 35-65%), prowadząc do klinicznie i statystycznie istotnej poprawy jakości życia przy ocenie za pomocą SRS-22r, bez uciekania się do bardziej radykalnych procedur o wysokim ryzyku.²¹

Przyszłość przewidywania prognozy skoliozy

Obecnie rozwijane są metody klasyfikacji 3D krzywizny kręgosłupa w skoliozie idiopatycznej młodzieńczej z zastosowaniami w przewidywaniu wyników chirurgicznych. Grupowanie K-means izotropowo skalowanych krzywych kręgosłupa 3D zapewnia skuteczną, opartą na danych metodę klasyfikacji pacjentów.²²

Wprowadzone ramy obiecują narzędzie do podejmowania decyzji chirurgicznych, które może być spersonalizowane dla lekarzy w oparciu o preferowane przez nich techniki. Ramy te mogą być wykorzystane jako narzędzie pomocnicze dla chirurgów do modyfikacji kilku czynników podczas operacji w celu zminimalizowania różnic między optymalnymi a możliwymi wynikami, podobnie jak minimalizacja żalu w teorii decyzji.²³

Oparte na związkach przeprowadzone analizy sugerują zwrócenie dodatkowej uwagi na parametry strzałkowe (np. lordoza, pionowa oś strzałkowa) i obraz własny pacjenta, wykraczające poza główne kąty Cobba, aby poprawić podejmowanie decyzji chirurgicznych dla pacjentów z AIS. W epoce medycyny spersonalizowanej, proponowany system wspomagania decyzji klinicznych oparty na odpowiedzialnej sztucznej inteligencji może ułatwić przedoperacyjne doradztwo i wspólne podejmowanie decyzji w rzeczywistych warunkach klinicznych.²⁴

Niedawno opracowana ocena genetyczna, z 53 zidentyfikowanymi loci, może obecnie pomóc przewidzieć ryzyko progresji skoliozy idiopatycznej. Opracowano również prognostyczny test genetyczny, znany jako ScoliScore. Chociaż te wstępne wyniki są obiecujące, ich ogólna stosowalność jest nadal niepewna.⁵

Szeroki zakres wartości normatywnych, już wykazany w dużej populacji zdrowych dzieci, oraz uznane zmiany parametrów miednicy i parametrów strzałkowych w trakcie wzrostu mogą znacznie wpływać na te wyniki i utrudniać wyciągnięcie jednoznacznych wniosków. Mimo że wciąż pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi, wydaje się, że parametry strzałkowe są skorelowane z rozwojem deformacji kręgosłupa, i zaleca się ich monitorowanie podczas terapii.²⁵

Kolejne rozdziały

Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.

Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.

Materiały źródłowe

#1 Azthena logo with the word Azthena
https://www.news-medical.net/health/Scoliosis-Prognosis.aspx
The prognosis of scoliosis can vary immensely according to the degree of the spinal deformity. Upon the initial diagnosis during childhood, it is difficult to predict the future growth of the spine as the child grows; therefore, the expected deformity cannot be known with certainty. […] However, there are some indicative factors that can help to speculate the prognosis of the condition for the individual. Thoracic spine anomalies and multiple fully segmented hemivertebrae have a tendency to progress more. […] If interventions are made to promote healthy spinal growth and reduce curvature, the prognosis is usually improved. […] The prognosis for this condition is positive and most individuals with the form of the condition do not require any specific treatment. […] Current research has not drawn strong conclusions about the outcomes or resulting health complications of this group of individuals with the condition.
#2 Azthena logo with the word Azthena
https://www.news-medical.net/health/Scoliosis-Prognosis.aspx
For this reason, the utility of surgical intervention is not clear and recommendations are currently made on a case-by-case basis. […] This often causes the ribs to press against the lungs, leading to a restriction of breathing and thus lead to hypoxia. […] Intervention to promote healthy spinal growth is routinely recommended for individuals with severe scoliosis. […] This level of deformity is rare in developed countries but is associated with significantly increased mortality rates in respect to other severities. […] Medical studies have shown that, for individuals with scoliosis, the overall physical and mental health over their lifetime is comparable to the general population. […] Even without treatment, most patients with scoliosis are able to lead functional and productive lives, with nine out of ten patients displaying normal cardio and pulmonary function. […] They argue that other factors should also be considered, including spinal flexibility and the asymmetry of the ribs and vertebrae.
#3
https://link.springer.com/article/10.1007/s00586-021-06817-0
This systematic review summarised the current state of knowledge as the basis for creation of patient-specific algorithms regarding a risk calculation for a progressive scoliotic deformity. Curve magnitude is the most relevant predictive factor, followed by status of skeletal maturity and curve location. […] Therefore, the aim of this systematic review was to identify the most contributing patient-specific and radiological risk factors and their influence on curve progression. […] In summary, several risk factors of curve progression in AIS have been identified in recent years. Especially, radiological parameters, which are more objective, seem to have highest value in predicting risk of curve progression. Summarising the majority of parameters showing significance, the most relevant factors found are the initial curve magnitude and status of skeletal maturity. These two factors may successfully predict the risk of progression of AIS.
#4
https://link.springer.com/article/10.1007/s00586-021-06817-0
Idiopathic scoliosis, defined as a10 curvature of the spine in the frontal plane, is one of the most common spinal deformities. Age, initial curve magnitude and other parameters define whether a scoliotic deformity will progress or not. Still, their interactions and amounts of individual contribution are not fully elaborated and were the aim of this systematic review. […] Patient-specific risk factors for curve progression from initial curve were age (at diagnosis13 years), family history, bone mineral status (110 mg/cm3 in quantitative CT) and height velocity (78 cm/year, peak 11.61.4 years). Relevant radiological criteria indicating curve progression included skeletal maturity, marked by Risser stages (Risser1) or Sanders Maturity Scale (SMS5), the initial extent of the Cobb angle (25 progression) and curve location (thoracic single or double curve).
#5 2016 SOSORT guidelines: orthopaedic and rehabilitation treatment of idiopathic scoliosis during growth | Scoliosis and Spinal Disorders | Full Text
https://scoliosisjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13013-017-0145-8
Bunnell reported that the risk of progression at the beginning of puberty is 20% in 10 scoliosis, 60% in 20 scoliosis, and as much as 90% in 30 scoliosis. […] The prognosis regarding IS progression seems to be more optimistic for boys. […] The pathologic mechanism of progression of IS curve is described in recent publications. The factors that contribute to progression include the effect of gravity, the muscle action, the reactive forces causing increased lordosis, the human gait, and the growth induced torsion. […] Recently developed genetic assessment, with 53 identified loci, can now help predict the risk of IS progression. […] A prognostic genetic test, known as ScoliScore, has also been developed. Although these initial results have been promising, their generalizability is still uncertain.
#6 Validation of Adult Spinal Deformity Surgical Outcome Prediction Tools in Adult Symptomatic Lumbar Scoliosis
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9771887/
Advances in machine learning have led to tools offering individualized outcome predictions for adult spinal deformity (ASD). […] Machine-learning algorithms produce patient-specific probabilities of outcomes, including major complication, reoperation, and readmission in ASD. […] Model classification for all three outcome measures was better than chance for all (AUC = MC 0.6 (0.50.7), RA 0.6 (0.50.7), RO 0.6 (0.50.7)). […] ASD prediction models for major complication, readmission, and reoperation performed better than chance in a cohort of adult lumbar scoliosis patients, though the homogeneity of ASLS affected calibration and accuracy. […] The predictive power of patient centered decision aids is rapidly improving due to advances in artificial intelligence (AI), including machine learning (ML).
#7
https://journals.lww.com/10.1097/BRS.0000000000004416
Advances in machine learning (ML) have led to tools offering individualized outcome predictions for adult spinal deformity (ASD). Our objective is to examine the properties of these ASD models in a cohort of adult symptomatic lumbar scoliosis (ASLS) patients. […] ASD prediction models for MC, RA, and RO performed better than chance in a cohort of adult lumbar scoliosis patients, though the homogeneity of ASLS affected calibration and accuracy. Optimization of models require samples with the breadth of outcomes (0%100%), supporting the need for continued data collection as personalized prediction models may improve decision-making for the patient and surgeon alike.
#8 Validation of Adult Spinal Deformity Surgical Outcome Prediction Tools in Adult Symptomatic Lumbar Scoliosis
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9771887/
Decision aid use in spine surgery has progressed from general surgical risk calculators to spine-specific tools and has the potential to offer patient personalized models. […] The models overestimated the probabilities of readmission (observed = 20.7%, predicted mean = 30.1%) and repeat operation (observed 17.2%, predicted mean = 28.5%). […] The calibration line (Figure 2A) crosses perfect and shows that the models underestimate risk for low-risk patients and overestimate risk for high-risk patients. […] Each model performed better than chance, with AUCs of approximately 0.6 and Brier scores under 0.25. […] The abbreviated ISSG-ESSG prediction models performed better than chance for major complication, unplanned reoperation, and readmission after surgery for patients with adult symptomatic lumbar scoliosis.
#9 Predicting pediatric patient rehabilitation outcomes after spinal deformity surgery with artificial intelligence | Communications Medicine
https://www.nature.com/articles/s43856-024-00726-1
Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is the most common type of scoliosis, affecting 14% of adolescents. The Scoliosis Research Society-22R (SRS-22R), a health-related quality-of-life instrument for AIS, has allowed orthopedists to measure subjective patient outcomes before and after corrective surgery beyond objective radiographic measurements. However, research has revealed that there is no significant correlation between the correction rate in major radiographic parameters and improvements in patient-reported outcomes (PROs), making it difficult to incorporate PROs into personalized surgical planning. […] The best prediction model achieves an area under receiver operating curve (AUROC) performance of 0.86, 0.85, and 0.83 for individual SRS-22R question response prediction over three-time horizons from pre-operation to 6-month, 1-year, and 2-year post-operation, respectively. Additionally, we demonstrate the efficacy of our proposed prediction method to predict other patient rehabilitation outcomes based on minimal clinically important differences (MCID) and correction rates across all three-time horizons.
#10 Risser Model for Predicting the Prognosis of Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) at Skeletal Maturity | University of Iowa Health Care Stead Family Children’s Hospital
https://uihc.org/childrens/risser-model-predicting-prognosis-adolescent-idiopathic-scoliosis-ais-skeletal-maturity
Estimates the probability of a poor prognosis (Cobb angle progression 45 prior to skeletal maturity) without treatment. […] Estimates the probability of a poor prognosis (Cobb angle progression 45 prior to skeletal maturity) without treatment and with 6, 12 or 18 hours of brace wear per day.
#11 Predicting the Prognosis of Untreated Patients with Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) at Skeletal Maturity using the Simplified Skeletal Maturity Scoring System | University of Iowa Health Care Stead Family Children’s Hospital
https://uihc.org/childrens/predicting-prognosis-untreated-patients-adolescent-idiopathic-scoliosis-ais-skeletal
Estimates the probability of a poor prognosis (Cobb angle progression 45 prior to skeletal maturity) without treatment. […] Maximum Cobb Angle (11 – 47) – None – 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47. […] Sanders Maturity Stage (1-2, 3, 4+) – None – 1-2 3 4+.
#12 Supine correction index as a predictor for brace outcome in adolescent idiopathic scoliosis | Bone & Joint
https://boneandjoint.org.uk/Article/10.1302/0301-620X.104B4.BJJ-2021-1220.R1
The aim of this study was to assess the ability of morphological spinal parameters to predict the outcome of bracing in patients with adolescent idiopathic scoliosis (AIS) and to establish a novel supine correction index (SCI) for guiding bracing treatment. […] High supine flexibility (odds ratio (OR) 0.947 (95% CI 0.910 to 0.984); p = 0.006) and correction rate (OR 0.926 (95% CI 0.890 to 0.964); p 0.001) predicted a lower incidence of progression after adjusting for Cobb angle, Risser sign, curve type, menarche status, distal radius and ulna grading, and brace compliance. […] A higher supine flexibility (18.1%) and correction rate (28.8%), and a SCI of greater than 1.21 predicted a lower risk of progression. These novel parameters can be used as a guide to optimize the outcome of bracing.
#13 Supine correction index as a predictor for brace outcome in adolescent idiopathic scoliosis | Bone & Joint
https://boneandjoint.org.uk/Article/10.1302/0301-620X.104B4.BJJ-2021-1220.R1
Curve progression with brace treatment in patients with adolescent idiopathic scoliosis can be predicted by their curve flexibility and in-brace correction rate. […] A 18.1% supine flexibility and 28.8% correction rate predicts lower risk of curve progression. […] A supine correction index (correction rate/flexibility) greater than 1.21 predicts lower risk of curve progression. […] We have shown that high supine flexibility and correction rate are the major determinants of lower risk of curve progression in patients with AIS, after adjusting for maturity and objectively measured brace compliance. […] We have shown that reaching an SCI of 1.21 is associated with a 60% reduction in the risk of curve progression.
#14 3D prediction of curve progression in adolescent idiopathic scoliosis based on biplanar radiological reconstruction | Bone & Joint
https://boneandjoint.org.uk/Article/10.1302/2633-1462.53.BJO-2023-0176.R1
This systematic review aims to identify 3D predictors derived from biplanar reconstruction, and to describe current methods for improving curve prediction in patients with mild adolescent idiopathic scoliosis. […] Torsion index (TI) and apical vertebral rotation (AVR) were identified as accurate predictors of curve progression in early visits. Initial TI 3.7 and AVR 5.8 were predictive of curve progression. […] For patients with mild curves, TI and AVR were identified as predictors of curve progression, with TI 3.7 and AVR 5.8 found to be important thresholds. Cobb angle acts as a poor predictor in mild curves, and more investigations are required to assess thoracic kyphosis and wedging as predictors. […] The torsion index and apical vertebral rotation are good 3D predictors of curve progression. […] 3D Cobb angle, thoracic kyphosis, and sagittal wedging are weaker predictors that require further investigation. […] Serial spinal reconstructions and inclusion of growth extrapolation are needed to provide better predictive model accuracy.
#15 Predicting curve progression for adolescent idiopathic scoliosis using random forest model | PLOS One
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0273002
The proposed prediction model outperformed existing models in terms of higher accuracy, interpretability, greater sample size, which prevents overfitting, and ease of use, utilizing features that are routine clinical measurements and relatively easy to extract rather than sophisticated 3D shape reconstruction from 2D radiographs. […] In this study, a machine learning model (Random Forest method) was developed and validated to predict the final major Cobb angle in AIS patients. The results indicate that it is possible to predict the value of the final major Cobb angle with an accuracy of 5 degrees as compared to 2D radiographic measurements.
#16 Predicting curve progression for adolescent idiopathic scoliosis using random forest model | PLOS One
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0273002
Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) is a three-dimensional (3D) spinal deformity characterized by coronal curvature and rotational deformity. Predicting curve progression is important for the selection and timing of treatment. […] Although there is a consensus in the literature regarding prognostic factors associated with curve progression, the order of importance, as well as the combination of factors that are most predictive of curve progression is unknown. […] The seven most predictive prognostic features in the order of importance were initial major Cobb angle, flexibility, initial lumbar lordosis angle, initial thoracic kyphosis angle, age at last visit, number of levels involved, and Risser „+” stage at the first visit. The RF model predicted the final major Cobb angle with a Mean Absolute Error (MAE) of 4.64 degrees. […] A RF model was developed and validated to identify the most important prognostic features for curve progression and predict the final major Cobb angle. It is possible to predict the final major Cobb angle value within 5 degrees error from 2D radiographic features. Such methods could be directly applied to guide intervention timing and optimization for AIS treatment.
#17
https://link.springer.com/article/10.1007/s43390-022-00541-5
Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) affects up to 3% of otherwise healthy adolescents. The extreme long-term outcomes of nonoperative treatment are underreported. This study aimed to investigate the long-term outcome of nonoperative-treated AIS patients. […] After a mean of 42 years, patients with nonoperative treatment of moderate AIS demonstrated a good clinical outcome despite progression of the deformity. […] We observed good clinical outcomes (EQ-5D-5L, PGWBI, SRS-24) after a mean of 42 years despite progression of primary and secondary curves. […] Keeping the above-mentioned limitations in mind, we conclude that AIS patients undergoing nonoperative treatment of mild to moderate AIS reported good clinical outcomes despite progression of the scoliotic deformity after 29-58.8 years. […] After a mean of 42 years, patients with a desire for nonoperative treatment of mild to moderate AIS demonstrated a good clinical outcome despite substantial progression of the scoliotic deformity.
#18 Outcome of Conservative Therapy of Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) with ChÃªneau-Brace
https://www.mdpi.com/2077-0383/12/7/2507
Outcome of Conservative Therapy of Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) with ChÃªneau-Brace: ChÃªneau-brace (C-Brace) is a potential tool for the treatment of adolescent idiopathic scoliosis (AIS) with a Cobb angle between 20Â° and 45Â° for the primary curve. […] The aim of the present study was (1) to estimate study cohorts with C-brace therapy success and therapy failure and (2) to analyze possible factors that influence the therapy outcome. […] Global analysis revealed no statistically significant modification of the Cobb angle (Cobb angle pre-brace vs. Cobb angle post-brace: 30.8Â° Â± 8.2 vs. 29.3Â° Â± 15.2, p = 0.26). […] However, at the end of C-brace therapy, the primary Cobb angle was decreased by more than 5Â° in 27 patients (35%), unchanged (change within the range of Â±5Â°) in 36 patients (46%), and increased more than 5Â° in 15 patients (19%).
#19 Outcome of Conservative Therapy of Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) with ChÃªneau-Brace
https://www.mdpi.com/2077-0383/12/7/2507
The C-brace can be useful for the prevention of scoliotic curve progression in patients with AIS. However, many factors influence the therapy effect. […] The main expected goal of C-brace therapy is to hold the shape of the scoliotic spine and to avoid curve progression. […] In our study cohort, the success rate of C-brace therapy (all subjects with improved or unchanged primary Cobb angle) was by 81%. […] The results of this study demonstrate that it is possible to obtain satisfactory prevention of coronal curve progression, when treatment was started at the appropriate time and C-brace manufacturing was adequate. […] The initial primary Cobb angle seems to play a role as a risk factor for curve progression. […] A higher rate of Risser grade 0Â° was noticed in the deterioration group (58%) and a relatively lower rate in the improvement group (41%). […] Overall, the failure rate in this study was acceptable in comparison to the results of other authors.
#20 Radiological and Pulmonary Results of Surgical Treatment of Severe Idiopathic Scoliosis Using Preoperative Halo Gravity Traction Compared with Less Invasive Temporary Internal Distraction in Staged Surgery in Adolescents
https://www.mdpi.com/2077-0383/13/10/2875
Severe and rigid scoliosis represents a type of spinal deformity characterized by a Cobb angle exceeding 90Â° and a flexibility of less than 30%. […] The primary objective of this investigation was to compare two cohorts of patients treated using these distinct methods to ascertain any divergences in terms of surgical and radiological outcomes, pulmonary function (PF), and quality of life (QoL). […] The surgical management of severe and untreated spinal curvatures in the pediatric and adolescent population can be considered safe, with a tolerable incidence of minor complications. […] LITID emerges as a method offering improved QoL and pulmonary function, achieving notably substantial average corrections in deformity by 70% in the coronal plane and 60% in the sagittal plane, alongside a mean increase in trunk height of 10.8 cm.
#21 Radiological and Pulmonary Results of Surgical Treatment of Severe Idiopathic Scoliosis Using Preoperative Halo Gravity Traction Compared with Less Invasive Temporary Internal Distraction in Staged Surgery in Adolescents
https://www.mdpi.com/2077-0383/13/10/2875
Furthermore, a typical reduction of 76% in rib humps and enhancements in respiratory function, as indicated by improvements in 1 s predicted forced expiratory volume (by 25â56%) and forced vital capacity (by 35â65%), were achieved, leading to a clinically and statistically significant enhancement in QoL when evaluated using SRS-22r, without resorting to more radical, high-risk procedures.
#22 Data-driven Classification of the 3D Spinal Curve in Adolescent Idiopathic Scoliosis with an Applications in Surgical Outcome Prediction | Scientific Reports
https://www.nature.com/articles/s41598-018-34261-6
Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is a three-dimensional (3D) deformity of the spinal column. […] As the suboptimal surgical outcomes can significantly impact the cost, risk of revision surgery, and long-term rehabilitation of adolescent patients, objective patient-specific models that predict the outcome of different treatment scenarios are in high demand. […] Here, we show that K-means clustering of the isotropically scaled 3D spinal curves provides an effective, data-driven method for classification of patients. […] This framework, once applied to a larger heterogeneous patient dataset, can further isolate the key surgeon-modifiable parameters and eventually lead to a patient-specific predictive model based on a limited number of factors determinable prior to surgery. […] The success of the surgical treatment of AIS is evaluated with function and mobility, patients postural balance, primary or compensatory curve progression, patients satisfaction, and quality of life at long-term follow-ups.
#23 Data-driven Classification of the 3D Spinal Curve in Adolescent Idiopathic Scoliosis with an Applications in Surgical Outcome Prediction | Scientific Reports
https://www.nature.com/articles/s41598-018-34261-6
The framework introduced here promises a surgical decision-making tool that can be personalized for physicians based on their preferred techniques. […] This framework can be used as an assistive tool for the surgeons to modify several factors during the surgery in order to minimize the differences between the optimal and possible outcomes, similar to minimizing regret in decision theory. […] The limitations of the current work include single-center and small patient dataset. […] A quantitative follow-up analysis of the spinal alignment as they relate to these surgical procedures is the subject of another study. […] The framework proposed here has an important implication in robotic surgery where a more quantifiable surgical goal can be established.
#24 Predicting pediatric patient rehabilitation outcomes after spinal deformity surgery with artificial intelligence | Communications Medicine
https://www.nature.com/articles/s43856-024-00726-1
Based on the relationship analysis, we suggest additional attention to sagittal parameters (e.g., lordosis, sagittal vertical axis) and patient self-image beyond major Cobb angles to improve surgical decision-making for AIS patients. In the age of personalized medicine, the proposed responsible AI-enabled clinical decision-support system may facilitate pre-operative counseling and shared decision-making within real-world clinical settings. […] Despite the fact that several PRO instruments and functional outcome metrics have been validated for AIS patients, SRS-22R has been widely adopted and validated across multiple languages and cultural contexts, enabling extensive data collection and study generalizability. […] Very few studies have specifically examined the factors that distinguish the best clinical outcomes from the worst for pediatric patients undergoing PSF surgery. Moreover, existing statistical analysis studies demonstrated that the correction rate does not correlate with the degree of improvement in the SRS-22R questionnaire in patients with AIS who underwent posterior fusion and instrumentation. Therefore, there is an urgent need to leverage the advances in conventional statistical analysis and state-of-the-art computational approaches to explore the relationship between pre-operative radiographic parameters and improvement in patient rehabilitation outcomes for optimal surgical results.
#25 2016 SOSORT guidelines: orthopaedic and rehabilitation treatment of idiopathic scoliosis during growth | Scoliosis and Spinal Disorders | Full Text
https://scoliosisjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13013-017-0145-8
The wide range of normative values, already demonstrated in large population of healthy children, and the recognized changes of pelvic and sagittal parameters during growth can significantly affect these results and make it very difficult to reach definite conclusion. […] Even though there still remain many unanswered questions, it appears that the sagittal parameters are correlated with the development of the spinal deformities, and we recommend they be monitored during therapy.