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Enregistrement W3203170364 · doi:10.1101/2021.09.29.462292

Predicting Knee Adduction Moment Response to Gait Retraining with Minimal Clinical Data

2021· preprint· en· W3203170364 sur OpenAlexaff
Nataliya Rokhmanova, Katherine J. Kuchenbecker, Peter B. Shull, Reed Ferber, Eni Halilaj

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2021
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueOsteoarthritis Treatment and Mechanisms
Établissements canadiensUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésGaitRetrainingPhysical medicine and rehabilitationOsteoarthritisGround reaction forcePhysical therapyGait analysisComputer scienceMedicineArtificial intelligenceKinematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Knee osteoarthritis is a progressive disease mediated by high joint loads. Foot progression angle modifications that reduce the knee adduction moment (KAM), a surrogate of knee loading, have demonstrated efficacy in alleviating pain and improving function. Although changes to the foot progression angle are overall beneficial, KAM reductions are not consistent across patients. Moreover, customized interventions are time-consuming and require instrumentation not commonly available in the clinic. We present a model that uses minimal clinical data to predict the extent of first peak KAM reduction after toe-in gait retraining. For such a model to generalize, the training data must be large and variable. Given the lack of large public datasets that contain different gaits for the same patient, we generated this dataset synthetically. Insights learned from ground-truth datasets with both baseline and toe-in gait trials (N=12) enabled the creation of a large (N=138) synthetic dataset for training the predictive model. On a test set of data collected by a separate research group (N=15), the first peak KAM reduction was predicted with a mean absolute error of 0.134% body weight * height (%BW*HT). This error is smaller than the test set’s subject average standard deviation of the first peak during baseline walking (0.306 %BW*HT). This work demonstrates the feasibility of training predictive models with synthetic data and may provide clinicians with a streamlined pathway to identify a patient-specific gait retraining outcome without requiring gait lab instrumentation. Author Summary Gait retraining as a conservative intervention for knee osteoarthritis shows great promise in extending pain-free mobility and preserving joint health. Although customizing a treatment plan for each patient may help to ensure a therapeutic response, this procedure cannot yet be performed outside of the gait laboratory, preventing research advances from becoming a part of clinical practice. Our work aims to predict the extent to which a patient with knee osteoarthritis will benefit from a non-invasive gait retraining therapy using measures that can be easily collected in the clinic. To overcome a lack of normative databases for gait retraining, we generated data synthetically based on limited ground-truth examples, and provided experimental evidence for the model’s ability to generalize to new subjects by evaluating on data collected by a separate research group. Our results can contribute to a future in which predicting the therapeutic benefit of a potential treatment can determine a custom treatment path for any patient.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,045
Tête enseignante GPT0,290
Écart entre enseignants0,245 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2021
Routes d'admission1
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