AI-based diagnosis and phenotype - Genotype correlations in syndromic craniosynostoses.

Artificial intelligence Dysmorphology Machine learning Syndromic craniosynostosis

Journal

Journal of cranio-maxillo-facial surgery : official publication of the European Association for Cranio-Maxillo-Facial Surgery
ISSN: 1878-4119
Titre abrégé: J Craniomaxillofac Surg
Pays: Scotland
ID NLM: 8704309

Informations de publication

Date de publication:
05 Feb 2024
Historique:
received: 02 12 2023
accepted: 02 02 2024
medline: 27 8 2024
pubmed: 27 8 2024
entrez: 26 8 2024
Statut: aheadofprint

Résumé

Apert (AS), Crouzon (CS), Muenke (MS), Pfeiffer (PS), and Saethre Chotzen (SCS) are among the most frequently diagnosed syndromic craniosynostoses. The aims of this study were (1) to train an innovative model using artificial intelligence (AI)-based methods on two-dimensional facial frontal, lateral, and external ear photographs to assist diagnosis for syndromic craniosynostoses vs controls, and (2) to screen for genotype/phenotype correlations in AS, CS, and PS. We included retrospectively and prospectively, from 1979 to 2023, all frontal and lateral pictures of patients genetically diagnosed with AS, CS, MS, PS and SCS syndromes. After a deep learning-based preprocessing, we extracted geometric and textural features and used XGboost (eXtreme Gradient Boosting) to classify patients. The model was tested on an independent international validation set of genetically confirmed patients and non-syndromic controls. Between 1979 and 2023, we included 2228 frontal and lateral facial photographs corresponding to 541 patients. In all, 70.2% [0.593-0.797] (p < 0.001) of patients in the validation set were correctly diagnosed. Genotypes linked to a splice donor site of FGFR2 in Crouzon-Pfeiffer syndrome (CPS) caused a milder phenotype in CPS. Here we report a new method for the automatic detection of syndromic craniosynostoses using AI.

Identifiants

pubmed: 39187417
pii: S1010-5182(24)00055-6
doi: 10.1016/j.jcms.2024.02.010
pii:
doi:

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

Sous-ensembles de citation

IM

Informations de copyright

Copyright © 2024 The Authors. Published by Elsevier Ltd.. All rights reserved.

Déclaration de conflit d'intérêts

Declaration of competing interest The authors have no conflicts of interest relevant to this article to disclose.

Auteurs

Quentin Hennocq (Q)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France; Département de chirurgie maxillo-faciale et chirurgie plastique, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Centre de Référence des Malformations Rares de la Face et de la Cavité Buccale MAFACE, Filière Maladies Rares TeteCou, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France; Laboratoire 'Forme et Croissance du Crâne', Hôpital Necker-Enfants Malades, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Faculté de Médecine, Université Paris Cité, Paris, France. Electronic address: quentin.hennocq@aphp.fr.

Giovanna Paternoster (G)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France; Département de neurochirurgie, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Centre de Référence des Malformations Rares de la Face et de la Cavité Buccale MAFACE, Filière Maladies Rares TeteCou, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France.

Corinne Collet (C)

Département de génétique moléculaire, Hôpital Robert Debré, Université de Paris Cité, Paris, France.

Jeanne Amiel (J)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France; Service de médecine génomique des maladies rares, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France.

Thomas Bongibault (T)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France; Laboratoire 'Forme et Croissance du Crâne', Hôpital Necker-Enfants Malades, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Faculté de Médecine, Université Paris Cité, Paris, France.

Thomas Bouygues (T)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France; Laboratoire 'Forme et Croissance du Crâne', Hôpital Necker-Enfants Malades, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Faculté de Médecine, Université Paris Cité, Paris, France.

Valérie Cormier-Daire (V)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France; Service de médecine génomique des maladies rares, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France.

Maxime Douillet (M)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France.

David J Dunaway (DJ)

UCL Great Ormond Street Institute of Child Health and Craniofacial Unit, Great Ormond Street Hospital for Children, London, UK.

Nu Owase Jeelani (NO)

UCL Great Ormond Street Institute of Child Health and Craniofacial Unit, Great Ormond Street Hospital for Children, London, UK.

Lara S van de Lande (LS)

UCL Great Ormond Street Institute of Child Health and Craniofacial Unit, Great Ormond Street Hospital for Children, London, UK; Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Erasmus Medical Center, Rotterdam, the Netherlands.

Stanislas Lyonnet (S)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France; Service de médecine génomique des maladies rares, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France.

Juling Ong (J)

UCL Great Ormond Street Institute of Child Health and Craniofacial Unit, Great Ormond Street Hospital for Children, London, UK.

Arnaud Picard (A)

Département de chirurgie maxillo-faciale et chirurgie plastique, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Centre de Référence des Malformations Rares de la Face et de la Cavité Buccale MAFACE, Filière Maladies Rares TeteCou, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France.

Alexander J Rickart (AJ)

UCL Great Ormond Street Institute of Child Health and Craniofacial Unit, Great Ormond Street Hospital for Children, London, UK.

Marlène Rio (M)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France; Service de médecine génomique des maladies rares, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France.

Silvia Schievano (S)

UCL Great Ormond Street Institute of Child Health and Craniofacial Unit, Great Ormond Street Hospital for Children, London, UK.

Eric Arnaud (E)

Département de neurochirurgie, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Centre de Référence des Malformations Rares de la Face et de la Cavité Buccale MAFACE, Filière Maladies Rares TeteCou, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France; Clinique Marcel Sembat (Ramsay), Boulogne, France.

Nicolas Garcelon (N)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France.

Roman H Khonsari (RH)

Imagine Institute, INSERM UMR1163, 75015, Paris, France; Département de chirurgie maxillo-faciale et chirurgie plastique, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Centre de Référence des Malformations Rares de la Face et de la Cavité Buccale MAFACE, Filière Maladies Rares TeteCou, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France; Laboratoire 'Forme et Croissance du Crâne', Hôpital Necker-Enfants Malades, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Faculté de Médecine, Université Paris Cité, Paris, France; Département de neurochirurgie, Hôpital Necker - Enfants Malades, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Centre de Référence des Malformations Rares de la Face et de la Cavité Buccale MAFACE, Filière Maladies Rares TeteCou, Faculté de Médecine, Université de Paris Cité, 75015, Paris, France.

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