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AI; R-CNNAnalyse assistée par l'IA des échographies du genou pour la prédiction du résultat dans les affections dégénératives du genou

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But de l'étude

Cette étude observe dans quelle mesure un modèle d'IA identifie et segmente les structures du genou normales, fait la distinction entre les structures du genou normales et pathologiques, et prédit les résultats cliniques réussis après une thérapie d'injection guidée par échographie chez les individus atteints de troubles dégénératifs du genou.

Ce qui est collecté

Test diagnostique Data

Données recueillies dès le début de l'étude - Prospective
Test diagnostique
Qui peut participer

Arthrite+3

+ Maladies des Articulations

+ Maladies musculo-squelettiques

À partir de 18 ans
Voir tous les critères d'éligibilité
Comment se déroule l'étude

Cohorte

Suivi d'un groupe de personnes dans le temps pour mieux comprendre les causes et l'évolution d'une maladie.
Observationnel
Date de début : juillet 2026
Voir le détail du protocole

Résumé

Sponsor principalNational Taiwan University Hospital
Contacts de l'étudeWei-Ting Wu, MDVoir plus de contacts
Dernière mise à jour : 22 juillet 2026
Issu d'une base de données validée par les autorités. Revendiquer en tant que partenaire

Date de début de l'étude : 1 juillet 2026

Date à laquelle le premier participant a commencé l'étude.

High-resolution musculoskeletal ultrasonography has become a first-line imaging modality because it enables real-time visualization and dynamic assessment with high accessibility and low cost. Nevertheless, ultrasound remains highly operator-dependent, resulting in variability in image acquisition and interpretation, which limits standardization and widespread implementation, particularly for complex joints such as the knee. Building on our established expertise in computational ultrasound and deep-learning-assisted dynamic shoulder analysis, including patented artificial intelligence (AI)-derived quantitative biomarkers, this three-year project aims to develop an AI platform for advanced knee ultrasound analysis and to construct a predictive model for clinical outcomes following ultrasound-guided injections in degenerative knee disorders. In the first year, we will establish a normative AI foundation model for knee ultrasonography by developing automated localization and multi-structure segmentation of major anatomical components, including tendons, ligaments, cartilage, fat pads, and peripheral nerves. Standardized acquisition protocols will be implemented to ensure consistent image quality. A Faster Region-Based Convolutional Neural Network (Faster R-CNN) framework incorporating ResNet50, a Feature Pyramid Network, and a Region Proposal Network will be used to detect key bony landmarks, followed by a multi-structure segmentation engine and quantitative feature extraction modules (e.g., thickness, surface regularity, and tissue heterogeneity). Segmentation performance will be evaluated using Intersection-over-Union and Dice coefficients, while measurement reliability will be assessed using intraclass correlation coefficients, standard error of measurement, minimal detectable change, and Bland-Altman analyses. In the second year, the platform will be expanded to differentiate pathological patterns in knee tendons, ligaments, cartilage, and fat pads. Expert clinicians will label each segmented structure as normal or abnormal and further annotate clinically relevant subtypes, such as tendinopathy, calcification, partial or full-thickness tears, synovial hypertrophy or effusion, cartilage wear or exposure, and meniscal degeneration or tear. Supervised learning models will be trained for classification and evaluated using accuracy, precision, recall (sensitivity), and F1-score. In the third year, we will develop an outcome prediction model for ultrasound-guided injections by integrating retrospective and prospective real-world data from approximately 150 patients receiving common injection therapies, including intra-articular hyaluronic acid, dextrose prolotherapy or platelet-rich plasma, and peripheral nerve-targeted interventions. Treatment success will be defined using validated patient-reported outcome measures, including the Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score and the Patient Acceptable Symptom State, incorporating minimal clinically important difference thresholds. Feature selection methods and cross-validation will be applied to mitigate overfitting. Model performance will be assessed using area under the receiver operating characteristic curve, sensitivity, specificity, accuracy, F1-score, and calibration metrics, with Shapley Additive exPlanations employed to enhance interpretability. External validation will be performed if additional datasets become available. This project is expected to deliver the first systematic AI-based normative atlas for knee ultrasonography and an interpretable outcome prediction framework, improving diagnostic consistency, reducing operator dependency, and enabling personalized, evidence-informed injection strategies.

Sponsor principalNational Taiwan University Hospital
Contacts de l'étudeWei-Ting Wu, MDVoir plus de contacts
Dernière mise à jour : 22 juillet 2026
Issu d'une base de données validée par les autorités. Revendiquer en tant que partenaire

Protocole

Cette section fournit des détails sur le plan de l'étude, y compris la manière dont l'étude est conçue et ce qu'elle évalue.
Détails du design

310 participants à inclure

Nombre total de participants que l'essai clinique vise à recruter.

Cohorte

Ce type d'étude observe, sur une période définie, un groupe de personnes partageant une caractéristique commune (comme une maladie ou une année de naissance), afin d'analyser leur état de santé ou leur exposition à certains facteurs.

Éligibilité

Les chercheurs recherchent des patients correspondant à une certaine description appelée critères d'éligibilité : état de santé général ou traitements antérieurs du patient.
Conditions
Critères

Tout sexe

Le sexe biologique des participants éligibles à s'inscrire.

À partir de 18 ans

Tranche d'âge des participants éligibles à participer.

Volontaires sains autorisés

Indique si les individus en bonne santé et ne présentant pas la condition étudiée peuvent participer.

Conditions

Pathologie

ArthriteMaladies des ArticulationsMaladies musculo-squelettiquesArthroseMaladies rhumatismalesOstéoarthrite du genou

Critères

Objective 1: Development of an AI-Based Normative Model for the Healthy Knee Inclusion Criteria: * Clinical diagnosis of healthy adult without major systemic disease * Age ≥18 years * Able to understand and follow study instructions * Ambulatory without walking aids * No pain in either knee for at least 6 months before enrollment Exclusion Criteria: * Previous knee surgery * Rupture of one or more cruciate ligaments * Knee injection within the preceding 6 months * Major trauma involving the knee or periarticular region * Rheumatic or autoimmune disease Objective 2: Development of an AI-Based Model for the Identification of Pathological Knee Structures Inclusion Criteria: * Clinical diagnosis of radiographic knee osteoarthritis * Age ≥18 years * Knee pain in at least one knee during the preceding year * Medical records confirming knee pain, soreness, or stiffness within 1 month before enrollment * Radiographic evidence of knee osteoarthritis, defined by at least one of the following: * Kellgren-Lawrence grade ≥2 on anteroposterior radiographs * Kellgren-Lawrence grade ≥2 on skyline (patellofemoral) radiographs * Superior or inferior patellar osteophytes or posterior tibial osteophytes on lateral radiographs Exclusion Criteria: * Systemic rheumatic disease (e.g., rheumatoid arthritis or ankylosing spondylitis) * Malignancy * Previous major knee trauma (including fracture) * Previous knee surgery * Intra-articular corticosteroid injection within the preceding 3 months Objective 3: Development of an AI-Assisted Predictive Model for Injection Treatment Outcomes Inclusion Criteria: * Clinical diagnosis of radiographic knee osteoarthritis requiring ultrasound-guided injection therapy * Age ≥18 years * Knee pain in at least one knee during the preceding year * Medical records confirming knee pain, soreness, or stiffness within 1 month before enrollment * Radiographic evidence of knee osteoarthritis, defined by at least one of the following: * Kellgren-Lawrence grade ≥2 on anteroposterior radiographs * Kellgren-Lawrence grade ≥2 on skyline (patellofemoral) radiographs * Superior or inferior patellar osteophytes or posterior tibial osteophytes on lateral radiographs * Willingness to undergo ultrasound-guided injection therapy and complete scheduled follow-up assessments Exclusion Criteria: * Systemic rheumatic disease (e.g., rheumatoid arthritis or ankylosing spondylitis) * Malignancy * Previous major knee trauma (including fracture) * Previous knee surgery * Intra-articular corticosteroid injection within the preceding 3 months

Plan de l'étude

Découvrez tous les traitements administrés dans cette étude, leur description détaillée et ce qu'ils impliquent.
Objectifs de l'étude

Objectifs de l'étude

Objectifs principaux

Objectifs secondaires

Centres d'étude

Ce sont les hôpitaux, cliniques ou centres de recherche où l'essai est conduit. Vous pouvez trouver le site le plus proche de vous ainsi que son statut.

Cette étude comporte 1 site

Recrutement en cours

National Taiwan University Hospital Beihu Branch

Taipei, TaiwanOuvrir National Taiwan University Hospital Beihu Branch dans Google Maps
Recrutement en cours
1 Centres d'Étude