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Enregistrement W4394710140 · doi:10.1055/a-2305-2115

Deep Learning for Predicting Progression of Patellofemoral Osteoarthritis Based on Lateral Knee Radiographs, Demographic Data, and Symptomatic Assessments

2024· article· en· W4394710140 sur OpenAlexaboutno aff
Neslihan Bayramoğlu, Martin Englund, I.K. Haugen, Muneaki Ishijima, Simo Saarakkala

Notice bibliographique

RevueMethods of Information in Medicine · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueOsteoarthritis Treatment and Mechanisms
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNordForskNational Institute on AgingNational Institutes of HealthNvidiaU.S. Department of Health and Human Services
Mots-clésMedicineOsteoarthritisRadiographyOrthodonticsPatellofemoral jointPhysical therapyPhysical medicine and rehabilitationRadiologyPatellaPathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

OBJECTIVE: In this study, we propose a novel framework that utilizes deep learning and attention mechanisms to predict the radiographic progression of patellofemoral osteoarthritis (PFOA) over a period of 7 years. MATERIAL AND METHODS: This study included subjects (1,832 subjects, 3,276 knees) from the baseline of the Multicenter Osteoarthritis Study (MOST). Patellofemoral joint regions of interest were identified using an automated landmark detection tool (BoneFinder) on lateral knee X-rays. An end-to-end deep learning method was developed for predicting PFOA progression based on imaging data in a five-fold cross-validation setting. To evaluate the performance of the models, a set of baselines based on known risk factors were developed and analyzed using gradient boosting machine (GBM). Risk factors included age, sex, body mass index, and Western Ontario and McMaster Universities Arthritis Index score, and the radiographic osteoarthritis stage of the tibiofemoral joint (Kellgren and Lawrence [KL] score). Finally, to increase predictive power, we trained an ensemble model using both imaging and clinical data. RESULTS: Among the individual models, the performance of our deep convolutional neural network attention model achieved the best performance with an area under the receiver operating characteristic curve (AUC) of 0.856 and average precision (AP) of 0.431, slightly outperforming the deep learning approach without attention (AUC = 0.832, AP = 0.4) and the best performing reference GBM model (AUC = 0.767, AP = 0.334). The inclusion of imaging data and clinical variables in an ensemble model allowed statistically more powerful prediction of PFOA progression (AUC = 0.865, AP = 0.447), although the clinical significance of this minor performance gain remains unknown. The spatial attention module improved the predictive performance of the backbone model, and the visual interpretation of attention maps focused on the joint space and the regions where osteophytes typically occur. CONCLUSION: This study demonstrated the potential of machine learning models to predict the progression of PFOA using imaging and clinical variables. These models could be used to identify patients who are at high risk of progression and prioritize them for new treatments. However, even though the accuracy of the models were excellent in this study using the MOST dataset, they should be still validated using external patient cohorts in the future.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Autre devis · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,951
Score d'incertitude au seuil0,540

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,026
Tête enseignante GPT0,380
Écart entre enseignants0,354 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeAutre devis
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

Citations10
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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