Tomographie à haute résolution par rayons X : application à l'étude de la perte osseuse chez le sujet âgé

par Emmanuelle Cendre

Thèse de doctorat en Génie biologique et médical

Sous la direction de Gilles Peix.

Soutenue en 1998

à Lyon, INSA .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Ce travail de recherche a pour but l'approche des mécanismes du vieillissement osseux. En vue d'expliquer la variabilité de la résistance mécanique de l'os spongieux, nous avons déterminé, de manière non invasive (tomographie par rayons X à haute résolution (HRCT)) des paramètres caractéristiques de l'architecture osseuse, sur modèle animal (vertèbres de brebis âgées) et sur l'homme (vertèbres, calcanéums). Un premier tomographe a permis d'obtenir des coupes de résolution spatiale égale à 3,3 paires de lignes par mm (150 microns). Nous avons également construit un second tomographe de résolution ajustable entre 8 et 200 microns. Des méthodes spécifiques de segmentation ont été développées, afin d'extraire des paramètres de structure et de connectivité. Par ailleurs, l'architecture osseuse a été caractérisée par des paramètres issus d'une analyse de la texture des images. Dans un premier temps, les essais mécaniques la HRCT et d'autres techniques d'investigation de la qualité osseuse (mesures de densité physique et absorptiométrique, histomorphométrie) ont été mis au point sur modèle animal. Sur les calcanéums humains, W1 examen ultrasonore a complété les mesures précédemment citées. Les paramètres HRCT, validés par comparaison avec l' histomorphométrie (technique ayant une excellente résolution mais destructive) ont mis en évidence des corrélations significatives avec la contrainte maximale en compression et le module d Young. De fortes corrélations ont également été obtenues entre la mécanique et la densité apparente ou les paramètres ultrasonores déterminés sur le calcanéum. La HRCT de résolution 150 microns semble suffisante pour déterminer des paramètres indispensables à la construction d'un modèle du comportement biomécanique de l'os. Cette résolution offre l'avantage de délivrer une dose compatible avec une application in vivo. Cette conclusion ouvre des perspectives de recherche pour la mise au point d'appareillages non invasifs permettant l'évaluation clinique du risque fracturaire vertébral.

  • Titre traduit

    = High resolution X-Ray computed tomography : application to the study of age-related bone loss


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    This thesis concerns the study of age-related bone loss mechanisms. The aim is to determine if a high resolution computed tomography (HRCT) system with 150μm resolution is sufficient to-predict non invasively mechanical properties in ewe lumbar vertebrae and in human cancellous bone (vertebrae and os calcis). A first HRCT system allowed to obtain two-dimensional slices with 150 μm resolution. We built a second HRCT system with an adjustable resolution between 200 and 8 μm. Specific segmentation methods were developed in order to extract structural and connectivity parameters. Moreover, bone architecture was characterized by textural parameters. In a first time, we developed on animal model different techniques to evaluate the cancellous bone's quality: its density (physical density and density evaluated by dual x-ray absorptiometry), its structure (estimated by histomorphometry and HRCT) and its mechanical properties. On human os calcis, ultrasonic measures were also performed. The HRCT system (resolution 150 ~rn) was evaluated by referring to the standard histomorphometric technique. The results obtained enabled us to derive significant correlations for most of the measured parameters. Moreover, the strong correlations obtained between HRCT structural parameters and mechanical properties are of the same magnitude as those determined from histomorphometry, but with the remarkable advantage that HRCT is a non invasive method. On the os calcis, significant correlations were equally obtained between compressive properties and the measures of ultrasound attenuation or apparent density. In conclusion, the resolution (150 μm) of our HRCT system enabled the mechanical properties of human cancellous bone to be partly predicted. This type of resolution allows us to consider the possibility of perfecting an in vivo HRCT system on peripheral bone. Further studies are necessary to confirm whether HRCT and ultrasound measurements on the os calcis could help to estimate vertebral rnechanical properties and to predict the vertebral fracture risk.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (300 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 273-285

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2176)
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