Prédiction par apprentissage automatique de la progression de la maladie dans la scoliose idiopathique de l'adolescent

Contexte et aperçu du problème La scoliose idiopathique de l'adolescent (SIA) est un trouble musculosquelettique progressif caractérisé par une déformation tridimensionnelle de la colonne vertébrale survenant pendant l'adolescence.
Le diagnostic est généralement établi avec un angle de Cobb supérieur à 10° et la présence d'une rotation axiale.
Bien que l'étiologie exacte reste inconnue, les principales théories incluent des anomalies tissulaires (fibres musculaires, volume osseux), une biomécanique vertébrale altérée (croissance osseuse asymétrique) et des facteurs neurologiques (épaisseur corticale asymétrique, latéralisation cérébrale et distorsions du schéma corporel).

La nature progressive de la SIA, en particulier le risque élevé d'aggravation au début de la puberté, complique la prise de décision clinique.
Le traitement est traditionnellement divisé en trois étapes :

Observation et exercice : Pour les angles de Cobb entre 10°-25°.

Exercice et corset : Pour les angles de Cobb entre 25°-45°.

Chirurgie : Pour les angles de Cobb supérieurs à 45°.

Malgré ces directives, la progression imprévisible de la maladie et les difficultés d'observance thérapeutique créent des dilemmes importants.
Plus précisément, pour les cas à la limite de l'indication chirurgicale, les cliniciens sont confrontés au choix entre une chirurgie immédiate ou une surveillance conservatrice.
Actuellement, il n'existe pas de méthode définitive pour prédire la progression, et les patients sont généralement suivis à intervalles de 6 mois.
Pendant ces intervalles, l'état d'un patient peut rester stable ou se détériorer significativement.

De plus, les directives recommandent de porter un corset en moyenne 18 heures par jour, souvent pendant plusieurs années.
Cette exigence est physiquement et psychologiquement éprouvante pour les adolescents, entraînant une mauvaise observance en raison de préoccupations esthétiques, de limitations fonctionnelles et d'irritation cutanée.
L'incapacité à prédire la progression entraîne souvent un surtraitement (corset inutile) ou un sous-traitement (intervention retardée), qui présentent tous deux des risques pour la santé à long terme du patient.

Préoccupations radiologiques La progression de la maladie est surveillée par radiographie directe (radios).
Cependant, l'imagerie fréquente augmente le risque de cancer à vie en raison de l'exposition cumulative aux rayonnements ionisants.
Notamment, le risque de cancer du sein chez les filles atteintes de SIA serait environ sept fois plus élevé que dans la population saine.
À l'inverse, l'allongement des intervalles de suivi risque de manquer des fenêtres d'intervention précoce.
Un modèle d'intelligence artificielle (IA) capable de prédire la progression de la courbe pourrait optimiser la fréquence d'imagerie, garantissant la sécurité tout en maintenant l'efficacité clinique.

Objectif et méthodologie de l'étude

L'objectif principal de cette recherche est de développer un modèle basé sur l'apprentissage automatique pour prédire l'angle de Cobb après une intervention d'exercices de 12 semaines.
Le modèle utilisera des données de base et post-traitement complètes, y compris :

Données démographiques et anthropométriques (Âge, taille, poids, sexe).

Évaluations cliniques (Angle de Cobb, score de Risser, angle de rotation du tronc).

Mesures fonctionnelles et physiques (Force musculaire du tronc, pression inspiratoire et expiratoire maximale [PIM/PEM], mesures d'équilibre Biodex).

Évaluations visuelles (Échelle de déformation visuelle de Walter Reed [WRVAS]).

Hypothèses de recherche

Hypothèse principale : Un modèle d'apprentissage automatique entraîné sur des données d'évaluation avant et après l'exercice peut prédire significativement l'angle de Cobb à la fin d'une période de 12 semaines avec une précision à la fois statistique et clinique.

Hypothèse secondaire : En prédisant le risque de progression (la probabilité d'une augmentation de l'angle de Cobb), ce modèle contribuera à réduire les interventions chirurgicales inutiles, le surtraitement (corset/chirurgie) et l'exposition cumulative aux rayons X.