骨筋系 MRIにおけるファウンデーションモデルの臨床的有用性：マーカーの忠実性と予後予測

arXiv:2501.13376v3 Announce Type: replace-cross 要旨：骨筋系画像診断における精密医療には、スケーラブルな計測インフラが必要である。私たちは、臨床的意思決定支援に適した標準量化マーカーに変換するためのモジュール化システムを構築しました。プロンプト可能ファウンデーションセグメンター（SAM, SAM2, MedSAM）を多様化する骨筋系データセットでファインチューニングし、自動検出と組み合わせ、完全自動のプロンプト化を実現しました。ファインチューニング後のセグメンテーションは、軟骨、骨、および軟部組織のバイオマーカーにおいて、専門家によるアノテーションとの高い一致率を伴い、臨床的に信頼性の高い計測値を提供しました。同様の計測値を用いた 2 つのアプリケーションを提示しました：(i) 感度を維持しながら検証負荷を削減する 3 段階の膝トライアージカスケード、および (ii) 膝の置換術と初発性骨軟骨症の予測に有用なカルリブレーションとネットベネフィットを伴う 48 ヶ月のランドマークモデル。当社のモデルアガノスティックかつオープンソースなアーキテクチャは、独立した検証と開発を可能にします。この研究は、自動計測から臨床的意思決定への道筋を検証し、信頼性の高いバイオマーカーは今日の作業負荷最適化と明後の患者リスク層別化の両方に寄与することを示しました。さらに、開発されたフレームワークは、ファウンデーションモデルを精密医療システム内で運用化するどのような方法が可能かを示しています。

arXiv:2501.13376v3 Announce Type: replace-cross Abstract: Precision medicine in musculoskeletal imaging requires scalable measurement infrastructure. We developed a modular system that converts routine MRI into standardized quantitative biomarkers suitable for clinical decision support. Promptable foundation segmenters (SAM, SAM2, MedSAM) were fine-tuned across heterogeneous musculoskeletal datasets and coupled to automated detection for fully automatic prompting. Fine-tuned segmentations yielded clinically reliable measurements with high concordance to expert annotations across cartilage, bone, and soft tissue biomarkers. Using the same measurements, we demonstrate two applications: (i) a three-stage knee triage cascade that reduces verification workload while maintaining sensitivity, and (ii) 48-month landmark models that forecast knee replacement and incident osteoarthritis with favorable calibration and net benefit across clinically relevant thresholds. Our model-agnostic, open-source architecture enables independent validation and development. This work validates a pathway from automated measurement to clinical decision: reliable biomarkers drive both workload optimization today and patient risk stratification tomorrow, and the developed framework shows how foundation models can be operationalized within precision medicine systems.