Détection et classification de l’ostéoporose à partir d’images médicales par Deep Learning
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University of Tlemcen
Abstract
L'ostéoporose est une pathologie osseuse systémique et dégénérative, définie par une diminution
progressive de la masse osseuse et une détérioration de la microarchitecture osseuse. Sa forme localisée
au genou exige un dépistage précoce pour optimiser la prise en charge médicale. Ce travail propose
une solution d'apprentissage profond pour automatiser la détection de l'ostéoporose du genou à partir
de radiographies, dans un objectif d'aide au diagnostic. Cinq architectures de réseaux de neurones (un
CNN personnalisé, DenseNet121, ResNet50, InceptionV3 et EfficientNetB0) ont été rigoureusement
comparées sur un ensemble issu de la fusion de trois bases de données : OKXD-MM-2024, OKD-SK
2023 et OKXD-SP-2021.
En classification binaire, notre CNN personnalisé, entraîné de zéro, atteint une accuracy de 96,64%.
Une validation externe sur la base indépendante MCKOX-MG-2024 confirme sa robustesse avec une
accuracy de 91,95 %. En classification multiclasse visant à identifier les stades Normal, Ostéopénie et
Ostéoporose, l'intégration de la fonction de perte Focal Loss permet de gérer le déséquilibre des classes
et conduit à une accuracy globale de 88,03 % et un F1 score de 88,09 %. Ces résultats sont tout à fait
comparables à ceux rapportés dans l'état de l'art. La méthode d'explicabilité Grad-CAM valide le
recours à des biomarqueurs anatomiques réels. Enfin, l'application web interactive OstéoDiag Pro
concrétise ces résultats en vue d'une intégration clinique aisée.