mdbrain vs. FreeSurfer: Reproduzierbarkeits- und Performancemessungen in der Hirnvolumetrie

Zielsetzung Vergleich zwischen FreeSurfer und mdbrain zur Reproduzierbarkeit und diagnostische Genauigkeit von Hirnvolumenmessung

Material und Methoden Hirnvolumenmessungen wurden mit der Open-Source-Software FreeSurfer (v6.0.0) durchgeführt und mit der neuen kommerziell erhältlichen KI-basierten Softwarelösung mdbrain (v2.0.0) verglichen. Beide Algorithmen wurden am MIRIAD-Datensatz getestet, der 45 Patienten mit bestätigter Alzheimer-Krankheit und 23 gesunde Kontrollpersonen umfasst, die über einen Zeitraum von 2 Jahren untersucht wurden. Darüber hinaus sind zwei Back-to-Back-Scans (n=178) enthalten, die am selben Tag durchgeführt wurden. Die Hirnvolumetrie wurde für das gesamte Gehirn, die graue/weiße Substanz, die Frontal-, Parietal-, Temporal- und Okzipitallappen, sowie Hippocampus und alle Ventrikel durchgeführt. Beide Produkte wurden in Bezug auf (a) Reproduzierbarkeit, (b) Performance und (c) Sensitivität/Spezifität verglichen. Für (a) wurden nur die Back-to-Back-Scans verwendet. (b) wurde unter Verwendung der ROC quantifiziert, indem der AUC Wert berechnet wurde, und (c) unter Verwendung des Youden-Index auf die am besten funktionierende Region.

Ergebnisse In Bezug auf die Reproduzierbarkeit zeigte mdbrain eine signifikant höhere Stabilität im Vergleich zu FreeSurfer (mittlere Referenzabweichungen von 0,39% vs. 1,04%). Die Performanceanalyse ergab auch höhere AUC-Werte für alle Regionen von bis zu 0,99 für den Hippocampus gegenüber 0,94 mit Freesurfer. Zusätzlich wurden leicht erhöhte Sensitivitäts-/Spezifitätswerte von 0,96/1,00 für mdbrain gegenüber 0,93/0,96 für FreeSurfer berechnet.

Schlußfolgerungen Im Vergleich zu FreeSurfer zeigt mdbrain bessere Ergebnisse für (a)-(c) unabhängig von den evaluierten Regionen. Dies spiegelt sich in den verbesserten Mittelwerten und einem verringerten Gesamtfehler wider. Unter Berücksichtigung der kürzeren Auswertezeit von ~10min vs. ~10h scheint mdbrain ein wertvolles Werkzeug für die Hirnvolumenmessung in der klinischen Praxis zu sein.