Prédiction de l’évolution de la scoliose idiopathique de l’adolescent à partir d’images radiographiques biplanaires

Résumé

La Scoliose Idiopathique de l’Adolescent (SIA) touche 1 à 4 % des adolescents. Le suivi radiographique régulier de ces adolescents permet d’observer la progression de la pathologie et de proposer une prise en charge thérapeutique adaptée au moment opportun. Ces dernières années, plusieurs auteurs ont proposé des méthodes de prédiction de l’évolution de la SIA dès la première radiographie de diagnostic, afin de permettre de réduire l’exposition aux rayons X et d’anticiper la démarche thérapeutique. C’est le cas de notre partenaire clinique, le CHU Sainte Justine, qui publia une méthode de prédiction de l’évolution de la SIA par régression linéaire à partir de paramètres cliniques issus de la radiographie bi-planaire de diagnostic (Nault et al., 2020). La plupart des méthodes de prédiction de l’évolution de la SIA ne considèrent pas l’influence du port du corset durant la croissance des adolescents. Ainsi, ce travail propose dans un premier temps d’évaluer la méthode de prédiction de notre partenaire clinique, puis dans un second de développer une méthode de prédiction de l’évolution de la SIA considérant le port du corset durant la croissance. La méthode de Nault et al., (2020) permet de prédire l’amplitude de la déformation rachidienne (angle de Cobb) à la maturité osseuse de l’adolescent. Son évaluation a consisté en l’estimation de la reproductibilité interopérateur de ses paramètres cliniques et leurs impacts sur la prédiction, la validation des données utilisées pour sa conception et le test de la méthode sur une nouvelle cohorte. Les quatre paramètres cliniques issus de la reconstruction en trois dimensions de la radiographie de diagnostic utilisés dans la méthode, l’angle de Cobb, l’angle du plan de la courbure maximale et le cunéiformisme des disques intervertébraux T3-T4 et T8- T9 ont une reproductibilité inter-opérateur 2RMSsd de respectivement 4.7°, 4.9°, 3.7°, 4.2°, engendrant une variabilité de l’angle de Cobb prédit de respectivement 2.43°, 3.44°, 3.25° et 0.61°. Les reconstructions en trois dimensions du rachis utilisées lors de la conception de la méthode ont fait l’objet d’une vérification. Une forte variabilité des paramètres cliniques entre la reconstruction initiale et la vérification est observée (4.5°, 3.3°, 5.5° et 16.8° pour ces mêmes paramètres). La méthode suggérait un coefficient de détermination R² de 0.643 en apprentissage (n = 172). Son test sur une nouvelle cohorte (n = 127) démontre un coefficient de détermination R² de 0.329 et une différence absolue moyenne de 7.8° entre l’amplitude de la courbure à maturité osseuse prédite et la réelle. L’évaluation de la méthode de notre partenaire clinique suggère que cette dernière est peu généralisable à l’ensemble de la population d’enfants scoliotiques. Ainsi, il est proposé le développement d’une méthode de prédiction de l’évolution de la SIA de la radiographie de diagnostic jusqu’à la maturité osseuse considérant le port éventuel du corset par apprentissage machine. Celle-ci est scindée en deux prédictions : la prédiction de la prescription du corset, puis la prédiction de l’évolution de la SIA malgré le port du corset. La première prédiction, basée sur un arbre de décision, permet en apprentissage (n = 140) une exactitude de 0.86 et en test (n = 36) une exactitude de 0.81, une sensibilité de 0.84 et une spécificité de 0.73. La seconde prédiction, utilisant une approche par machine à vecteurs de support, permet en apprentissage (n = 55) une exactitude de 0.80 et en test (n = 10) une exactitude de 0.80, une sensibilité de 0.33 et une spécificité de 1.00. Globalement, la méthode développée dans ce mémoire propose la prédiction de l’évolution de la SIA dès la radiographie de diagnostic avec une exactitude de 0.63 en considérant huit paramètres issus de la reconstruction en trois dimensions de la colonne vertébrale : l’angle de Cobb, la rotation intervertébrale axiale T1-T2, T4-T5, T5-T6, T6-T7 et T9-T10, le cunéiformisme T6-T7 et le type de corset proposé en première intention. Ce mémoire a également proposé de redéfinir la progression de la SIA. Habituellement elle est définie comme une aggravation de l’angle de Cobb de plus de six degrés entre le diagnostic et la maturité osseuse de l’adolescent. Ici l’étude d’une évolution annuelle de la SIA (degrés par an) a été proposée afin de mettre en valeur la rapidité d’évolution de la pathologie. Bien que cela semble avoir un intérêt clinique, aucune plus-value ne fut démontrée face à la prédiction de l’évolution de la SIA malgré le port du corset. Considérant l’évolution de la SIA dans son ensemble, de la première radiographie de diagnostic jusqu’à la maturité osseuse tout en envisageant le port du corset et utilisant des méthodes d’apprentissage machine, la méthode de prédiction proposée dans ce travail semble prometteuse. Aucune méthode de la littérature ne proposait une méthode globale de prédiction telle que celle-ci. L’ajout de patients supplémentaires permettrait un meilleur apprentissage des modèles et une amélioration des résultats.

Date	19 avr. 2022
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jacques A. de Guise (Directeur(-trice)) & Carlos Vázquez (Codirecteur(-trice))