surgumedВестник СурГУ. МедицинаVestnik SurGU. Meditsina2949-3447Сургутский государственный университет10.35266/2949-3447-2025-3-5surgumed-893Research ArticleКЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕCLINICAL MEDICINE. ORIGINAL RESEARCHАВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОЦЕНКА МЫШЕЧНОЙ И ЖИРОВОЙ ТКАНИ ПО ДАННЫМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ КИШЕЧНИКА: ПИЛОТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕAUTOMATED ASSESSMENT OF MUSCLE AND ADIPOSE TISSUE WITH COMPUTED TOMOGRAPHY DATA FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF INFLAMMATORY BOWEL DISEASES ACTIVITY: PILOT STUDYhttps://orcid.org/0000-0002-9766-3390СморчковаА. К.SmorchkovaА. К.

младший научный сотрудник, врач-рентгенолог

Junior Researcher, Radiologist

https://orcid.org/0000-0002-5283-5961ВасильевЮ. А.VasilevYu. A.

кандидат медицинских наук, директор

Candidate of Sciences (Medicine), Director

https://orcid.org/0000-0002-8521-4045ШумскаяЮ. Ф.ShumskayaYu. F.

врач-гастроэнтеролог, врач-рентгенолог, начальник

Gastroenterologist, Radiologist, Head

https://orcid.org/0000-0001-9337-7453МнацаканянМ. Г.MnatsakanyanM. G.

доктор медицинских наук, профессор, врач-гастроэнтеролог, заведующая

Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Gastroenterologist, Head

https://orcid.org/0000-0003-1694-4682ПетряйкинА. В.PetraikinA. V.

доктор медицинских наук, доцент, главный научный сотрудник, врач-рентгенолог

Doctor of Sciences (Medicine), Docent, Chief Researcher, Radiologist

https://orcid.org/0000-0001-5580-5234СенюковаО. В.SenyukovaO. V.

кандидат физико-математических наук, доцент

Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent

https://orcid.org/0009-0009-6316-7178БариевА. Н.BarievA. N.

аспирант, врач-рентгенолог

Postgraduate, Radiologist

https://orcid.org/0000-0002-5854-8082КупринаИ. В.KuprinaI. V.

кандидат медицинских наук, врач-гастроэнтеролог

Candidate of Sciences (Medicine), Gastroenterologist

https://orcid.org/0009-0008-1733-6842ФоминыхЕ. В.FominykhE. V.

кандидат медицинских наук, заведующая, врач-рентгенолог

Candidate of Sciences (Medicine), Head, Radiologist

Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы, МоскваРоссияResearch and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies of the Moscow Health Care Department, MoscowRussian FederationПервый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова Минздрава России, МоскваРоссияI. M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenovskiy University), MoscowRussian FederationМосковский государственный университет имени М. В. Ломоносова, МоскваРоссияLomonosov Moscow State University, MoscowRussian Federation20253110202518339–49Copyright © Сморчкова А.К., Васильев Ю.А., Шумская Ю.Ф., Мнацаканян М.Г., Петряйкин А.В., Сенюкова О.В., Бариев А.Н., Куприна И.В., Фоминых Е.В., 20252025Сморчкова А.К., Васильев Ю.А., Шумская Ю.Ф., Мнацаканян М.Г., Петряйкин А.В., Сенюкова О.В., Бариев А.Н., Куприна И.В., Фоминых Е.В.Smorchkova А.К., Vasilev Y.A., Shumskaya Y.F., Mnatsakanyan M.G., Petraikin A.V., Senyukova O.V., Bariev A.N., Kuprina I.V., Fominykh E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.surgumed.ru/jour/article/view/893

Цель исследования – изучить возможности применения показателей жировой и мышечной ткани, определенных по компьютерно-томографическим изображениям органов брюшной полости, полученных с использованием программного обеспечения на основе технологий искусственного интеллекта, для неинвазивной оценки активности воспалительных заболеваний кишечника. Проведено ретроспективное одноцентровое кросс-секционное исследование. Рассмотрены клинико-анамнестические, лабораторные, инструментальные данные пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. Для анализа нативных компьютерно-томографических изображений (уровень середины тела L3 позвонка) использовано программное обеспечение на основе технологий искусственного интеллекта: определены площади поперечного сечения и средняя рентгеновская плотность скелетной мышечной ткани, площади внутримышечной, висцеральной и подкожной жировой ткани. Рассчитаны скелетно-мышечный индекс, доля содержания внутримышечной жировой ткани. Активность заболевания определялась по эндоскопическим, гистологическим и томографическим данным. В исследование включены данные 61 пациента (25 женщин (41 %); 24 пациента с язвенным колитом (39,3 %) и 37 – с болезнью Крона (60,7 %); 50 пациентов в атаке (82 %) и 11 – в ремиссии (18 %)). В группе атаки по сравнению с группой ремиссии выявлено уменьшение площади (p = 0,038) и доли (p = 0,017) внутримышечного жира. По результатам ROC-анализа пороговый уровень для предсказания ремиссии для площади внутримышечного жира составил 3,53 см 2 (AUROC 0,67), для доли – 3,72 % (AUROC 0,71).

This study endeavors to explore how parameters of adipose and muscle tissue, acquired through abdominal computed tomographic imaging and processed by artificial intelligence software, can be utilized to assess the activity of inflammatory bowel diseases without invasive procedures. We conducted a retrospective mono-centric cross-sectional study. Clinical and anamnestic, laboratory, and instrumental data of patients with inflammatory bowel diseases are analyzed. To analyze unenhanced computed tomographic images (middle level of the L3 vertebral body), artificial intelligence software is used to determine the cross-sectional areas and average X-Ray absorption of skeletal muscle tissue, areas of intramuscular, visceral, and subcutaneous adipose tissue. The skeletal muscle index and the percentage of intramuscular adipose tissue are calculated. Disease activity is determined based on endoscopic, histological, and tomographic data. The study included data from61 patients (25 women (41%); 24 patients with ulcerative colitis (39,3%) and 37 with Crohn’s disease (60,7%); 50 patients with active disease (82%) and 11 in remission (18%)). Comparing the active group to the remission one, we observed a decrease in the area (p=0,038) and content (p=0,017) of the intramuscular fat. According to the results of the ROC analysis, the threshold level for predicting remission for the area of intramuscular fat is 3,53 cm2 (AUROC 0,67), for the intramuscular fat content – 3.72% (AUROC 0,71).

воспалительные заболевания кишечникасостав телакомпьютерная томографияискусственный интеллектinflammatory bowel diseasebody compositioncomputed tomographyartificial intelligenceданная статья подготовлена авторским коллективом в рамках научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы «Разработка и создание аппаратно-программного комплекса для оппортунистического скрининга остеопороза» (№ ЕГИСУ: 123031400007-7).this paper is prepared by the group of authors as a part of R&D “Development of a hardware- software suite for opportunistic osteoporosis screening” (United Government Information System (EGISU) No. 123031400007-7).ReferencesWang R., Li Z., Liu S. et al. Global, regional and national burden of inflammatory bowel disease in 204 countries and territories from 1990 to 2019: A systematic analysis based on the Global Burden of Disease Study 2019 // British Medical Journal Open. 2023. Vol. 13, no. 3. P. 1–14. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2022-065186.Wang R., Li Z., Liu S. et al. Global, regional and national burden of inflammatory bowel disease in 204 countries and territories from 1990 to 2019: A systematic analysis based on the Global Burden of Disease Study 2019 // British Medical Journal Open. 2023. Vol. 13, no. 3. P. 1–14. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2022-065186.Шелыгин Ю. А., Ивашкин В. Т., Белоусова Е. А. и др. Язвенный колит (K51), взрослые // Колопроктология. 2023. Т. 22, № 1. С. 10–44. https://doi.org/10.33878/2073-7556-2023-22-1-10-44.Шелыгин Ю. А., Ивашкин В. Т., Белоусова Е. А. и др. Язвенный колит (K51), взрослые // Колопроктология. 2023. Т. 22, № 1. С. 10–44. https://doi.org/10.33878/2073-7556-2023-22-1-10-44.Mosli M., Al Beshir M., Al-Judaibi B. et al. Advances in the diagnosis and management of inflammatory bowel disease: Challenges and uncertainties // Saudi Journal of Gastroenterology. 2014. Vol. 20, no. 2. P. 81–101. https://doi.org/10.4103/1319-3767.129473.Mosli M., Al Beshir M., Al-Judaibi B. et al. Advances in the diagnosis and management of inflammatory bowel disease: Challenges and uncertainties // Saudi Journal of Gastroenterology. 2014. Vol. 20, no. 2. P. 81–101. https://doi.org/10.4103/1319-3767.129473.Шумская Ю. Ф., Нефедова Т. С., Ахмедзянова Д. А. и др. Скрытое течение болезни Крона: роль томографических методов в диагностике // Digital Diagnostics. 2023. Т. 3, № 4. С. 394–402. https://doi.org/10.17816/DD110952.Шумская Ю. Ф., Нефедова Т. С., Ахмедзянова Д. А. и др. Скрытое течение болезни Крона: роль томографических методов в диагностике // Digital Diagnostics. 2023. Т. 3, № 4. С. 394–402. https://doi.org/10.17816/DD110952.Scaldaferri F., Pizzoferrato M., Lopetuso L. R. et al. Nutrition and IBD: Malnutrition and/or sarcopenia? A practical guide // Gastroenterology Research and Practice. 2017. Vol. 2017, no. 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1155/2017/8646495.Scaldaferri F., Pizzoferrato M., Lopetuso L. R. et al. Nutrition and IBD: Malnutrition and/or sarcopenia? A practical guide // Gastroenterology Research and Practice. 2017. Vol. 2017, no. 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1155/2017/8646495.Dhaliwal A., Quinlan J. I., Overthrow K. et al. Sarcopenia in inflammatory bowel disease: A narrative overview // Nutrients. 2021. Vol. 13. https://doi.org/10.3390/nu13020656.Dhaliwal A., Quinlan J. I., Overthrow K. et al. Sarcopenia in inflammatory bowel disease: A narrative overview // Nutrients. 2021. Vol. 13. https://doi.org/10.3390/nu13020656.Michalak A., Kasztelan-Szczerbińska B., Cichoż-Lach H. Impact of obesity on the course of management of inflammatory bowel disease – A review // Nutrients. 2022. Vol. 14, no. 19. P. 1–22. https: // doi.org/10.3390/nu14193983.Michalak A., Kasztelan-Szczerbińska B., Cichoż-Lach H. Impact of obesity on the course of management of inflammatory bowel disease – A review // Nutrients. 2022. Vol. 14, no. 19. P. 1–22. https: // doi.org/10.3390/nu14193983.Weidinger C., Ziegler J. F., Letizia M. et al. Adipokines and their role in intestinal inflammation // Frontiers in Immunology. 2018. Vol. 9. P. 1–7. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01974.Weidinger C., Ziegler J. F., Letizia M. et al. Adipokines and their role in intestinal inflammation // Frontiers in Immunology. 2018. Vol. 9. P. 1–7. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01974.Ding N. S., Tassone D., Al Bakir I. et al. Systematic review: The impact and importance of body composition in inflammatory bowel disease // Journal of Crohn’s and Colitis. 2022. Vol. 16, no. 9. P. 1475–1492. https://doi.org/10.1093/ecco-jcc/jjac041.Ding N. S., Tassone D., Al Bakir I. et al. Systematic review: The impact and importance of body composition in inflammatory bowel disease // Journal of Crohn’s and Colitis. 2022. Vol. 16, no. 9. P. 1475–1492. https://doi.org/10.1093/ecco-jcc/jjac041.Ando K., Uehara K., Sugiyama Y. et al. Correlation among body composition parameters and long-term outcomes in Crohn’s disease after anti-TNF therapy // Frontiers in Nutrition. 2022. Vol. 9. P. 1–11. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.765209.Ando K., Uehara K., Sugiyama Y. et al. Correlation among body composition parameters and long-term outcomes in Crohn’s disease after anti-TNF therapy // Frontiers in Nutrition. 2022. Vol. 9. P. 1–11. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.765209.Шелыгин Ю. А., Ивашкин В. Т., Ачкасов С. И. и др. Клинические рекомендации. Болезнь Крона (К50), взрослые // Колопроктология. 2023. Т. 22, № 3. С. 10–49. https://doi.org/10.33878/2073-7556-2023-22-3-10-49.Шелыгин Ю. А., Ивашкин В. Т., Ачкасов С. И. и др. Клинические рекомендации. Болезнь Крона (К50), взрослые // Колопроктология. 2023. Т. 22, № 3. С. 10–49. https://doi.org/10.33878/2073-7556-2023-22-3-10-49.Сморчкова А. К., Сенюкова О. В., Земцов М. С и др. Прототип алгоритма искусственного интеллекта для автоматической сегментации скелетной мышечной и внутримышечной жировой тканей на КТ-изображениях для оценки состава тела человека // Конгресс Российского общества рентгенологов и радиологов : сб. тезисов. СПб. : Санкт-Петербургская общественная организация «Человек и его здоровье», 2023. С. 203–204.Сморчкова А. К., Сенюкова О. В., Земцов М. С и др. Прототип алгоритма искусственного интеллекта для автоматической сегментации скелетной мышечной и внутримышечной жировой тканей на КТ-изображениях для оценки состава тела человека // Конгресс Российского общества рентгенологов и радиологов : сб. тезисов. СПб. : Санкт-Петербургская общественная организация «Человек и его здоровье», 2023. С. 203–204.Сморчкова А. К., Петряйкин А. В., Артюкова З. Р. MosMedData: набор диагностических компьютерно-томографических изображений органов брюшной полости на уровне L3 позвонка с сегментацией скелетной мышечной и внутримышечной жировой тканей : свидетельство о государственной регистрации базы данных, охраняемой авторскими правами 2023624494 Рос. Федерация. № 2023624335 ; заявл. от 28.11.2023 ; опубл. 08.12.2023. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_56011717_40743539.PDF (дата обращения: 20.02.2025).Сморчкова А. К., Петряйкин А. В., Артюкова З. Р. MosMedData: набор диагностических компьютерно-томографических изображений органов брюшной полости на уровне L3 позвонка с сегментацией скелетной мышечной и внутримышечной жировой тканей : свидетельство о государственной регистрации базы данных, охраняемой авторскими правами 2023624494 Рос. Федерация. № 2023624335 ; заявл. от 28.11.2023 ; опубл. 08.12.2023. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_56011717_40743539.PDF (дата обращения: 20.02.2025).O’Neill B. Sample size determination with a pilot study // PLoSONE. 2022. Vol. 17, no. 2. P. 1–13. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0262804.O’Neill B. Sample size determination with a pilot study // PLoSONE. 2022. Vol. 17, no. 2. P. 1–13. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0262804.Xiong Z., Zhang Y., Wu P. et al. Enhancing radiologist’s detection: An imaging-based grading system for differentiating Crohn’s disease from ulcerative colitis // BioMed Central Medicine. 2024. Vol. 22. P. 1–14. https://doi.org/10.1186/s12916-024-03669-5.Xiong Z., Zhang Y., Wu P. et al. Enhancing radiologist’s detection: An imaging-based grading system for differentiating Crohn’s disease from ulcerative colitis // BioMed Central Medicine. 2024. Vol. 22. P. 1–14. https://doi.org/10.1186/s12916-024-03669-5.He S., Huang Y., Peng Y. et al. Association between body fat composition and disease duration, clinical activity, and intravenous corticosteroid-induced response in inflammatory bowel disease // Lipids in Health and Disease. 2023. Vol. 22. P. 1–12. https://doi.org/10.1186/s12944-023-01874-4.He S., Huang Y., Peng Y. et al. Association between body fat composition and disease duration, clinical activity, and intravenous corticosteroid-induced response in inflammatory bowel disease // Lipids in Health and Disease. 2023. Vol. 22. P. 1–12. https://doi.org/10.1186/s12944-023-01874-4.Rowan C. R., McManus J., Boland K. et al. Visceral adiposity and inflammatory bowel disease // International Journal of Colorectal Disease. 2021. Vol. 36. P. 2305–2319. https://doi.org/10.1007/s00384-021-03968-w.Rowan C. R., McManus J., Boland K. et al. Visceral adiposity and inflammatory bowel disease // International Journal of Colorectal Disease. 2021. Vol. 36. P. 2305–2319. https://doi.org/10.1007/s00384-021-03968-w.Vumbaca S., Giuliani G., Fiorentini V. et al. Characterization of the skeletal muscle secretome reveals a role for extracellular vesicles and IL1α/IL1β in restricting fibro/adipogenic progenitor adipogenesis // Biomolecules. 2021. Vol. 11, no. 8. P. 1–22. https://doi.org/10.3390/biom11081171.Vumbaca S., Giuliani G., Fiorentini V. et al. Characterization of the skeletal muscle secretome reveals a role for extracellular vesicles and IL1α/IL1β in restricting fibro/adipogenic progenitor adipogenesis // Biomolecules. 2021. Vol. 11, no. 8. P. 1–22. https://doi.org/10.3390/biom11081171.Vebr M., Pomahačová R., Sýkora J. et al. A narrative review of cytokine networks: Pathophysiological and therapeutic implications for inflammatory bowel disease pathogenesis // Biomedicines. 2023. Vol. 11, no. 12. P. 1–52. https://doi.org/10.3390/biomedicines11123229.Vebr M., Pomahačová R., Sýkora J. et al. A narrative review of cytokine networks: Pathophysiological and therapeutic implications for inflammatory bowel disease pathogenesis // Biomedicines. 2023. Vol. 11, no. 12. P. 1–52. https://doi.org/10.3390/biomedicines11123229.Labarthe G., Dolores M., Verdalle-Cazes M. et al. Magnetic resonance imaging assessment of body composition parameters in Crohn’s disease // Digestive and Liver Disease. 2020. Vol. 52, no. 8. P. 878–884. https://doi.org/10.1016/j.dld.2020.06.024.Labarthe G., Dolores M., Verdalle-Cazes M. et al. Magnetic resonance imaging assessment of body composition parameters in Crohn’s disease // Digestive and Liver Disease. 2020. Vol. 52, no. 8. P. 878–884. https://doi.org/10.1016/j.dld.2020.06.024.Wang Y., Tian G., Chen S. et al. Myosteatosis reduces overall survival in patients with digestive system malignancies: A metaanalysis with trial sequential analysis // Nutrition Research. 2021. Vol. 94. P. 25–33. https://doi.org/10.1016/j.nutres.2021.08.003.Wang Y., Tian G., Chen S. et al. Myosteatosis reduces overall survival in patients with digestive system malignancies: A metaanalysis with trial sequential analysis // Nutrition Research. 2021. Vol. 94. P. 25–33. https://doi.org/10.1016/j.nutres.2021.08.003.Czigany Z., Kramp W., Bednarsch J. et al. Myosteatosis to predict inferior perioperative outcome in patients undergoing orthotopic liver transplantation // American Journal of Transplantation. 2020. Vol. 20, no. 2. P. 493–503. https://doi.org/10.1111/ajt.15577.Czigany Z., Kramp W., Bednarsch J. et al. Myosteatosis to predict inferior perioperative outcome in patients undergoing orthotopic liver transplantation // American Journal of Transplantation. 2020. Vol. 20, no. 2. P. 493–503. https://doi.org/10.1111/ajt.15577.Bamba S., Inatomi O., Takahashi K. et al. Assessment of body composition from CT images at the level of the third lumbar vertebra in inflammatory bowel disease // Inflammatory Bowel Diseases. 2021. Vol. 27, no. 9. P. 1435–1442. https://doi.org/10.1093/ibd/izaa306.Bamba S., Inatomi O., Takahashi K. et al. Assessment of body composition from CT images at the level of the third lumbar vertebra in inflammatory bowel disease // Inflammatory Bowel Diseases. 2021. Vol. 27, no. 9. P. 1435–1442. https://doi.org/10.1093/ibd/izaa306.Cruz-Jentoft A. J., Bahat G., Bauer J. et al. Sarcopenia: Revised European consensus on definition and diagnosis // Age and Ageing. 2018. Vol. 48, no. 1. P. 16–31. https://doi.org/10.1093/ageing/ afy169.Cruz-Jentoft A. J., Bahat G., Bauer J. et al. Sarcopenia: Revised European consensus on definition and diagnosis // Age and Ageing. 2018. Vol. 48, no. 1. P. 16–31. https://doi.org/10.1093/ageing/ afy169.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.