Caractérisation de l'architecture tridimensionnelle du tissu trabéculaire in vitro et in vivo par IRM

par David Last

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Geneviève Guillot.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .


  • Résumé

    Le tissu osseux se présente sous deux formes, cortical ou trabéculaire. Le tissu cortical est un tissu compact formant l'enveloppe résistante de l'os. Le tissu trabéculaire est un tissu poreux constitué de travées osseuses d'une centaine de microns d'épaisseur, formant un espace interconnecté empli de moelle. Ce tissu est un site privilégié pour détecter l'ostéoporose. En raison de sa capacité à délivrer des images 3D de résolution spatiale élevée et isotrope et de son innocuité, l'IRM est une modalité de choix pour caractériser son architecture. Cependant, la résolution spatiale est limitée, de l'ordre de grandeur de l'épaisseur des travées osseuses. Trois objectifs sont Visés par ce travail. Le premier est de mettre en œuvre des outils pour caractériser l'architecture trabéculaire à partir d'images 3D acquises à une résolution de quelques dizaines de microns. Le deuxième est de les utiliser pour établir la validité de la représentation de la structure par microscopie IRM à 8. 5 T par comparaison à une technique de référence, la tomographie X par rayonnement synchrotron. Cette étude, menée in vitro sur 29 échantillons de calcanéum, a consisté à comparer les paramètres d'architecture calculés sur des régions d'intérêt recalées automatiquement, communes aux deux modalités d'imagerie. Cette confrontation a montré que l'IRM à (66 mM)^3 de résolution assurait un très bon rendu de l'organisation générale de l'architecture. Par contre, l'évaluation de la fraction osseuse, bien que précise, était affectée par un biais important. Des hypothèses sur son origine ont été émises et vérifiées. Enfin, le troisième est d'établir un protocole d'imagerie in vivo. Nous avons obtenu des images 3D à 7 T de l'articulation distale du doigt humain à (78 mM)^3 de résolution sur lesquelles une méthode automatique pour isoler les zones trabéculaire et corticale a été développée. Une première évaluation des paramètres calculés sur la région trabéculaire a aussi été effectuée.

  • Titre traduit

    Three-dimensional characterization of trabecular bone architecture using MR microscopy in vitro and in vivo studies


  • Résumé

    There are two types of bone tissues, cortical and trabecular. Cortical bone is a compact tissue constituting bone envelope. Trabecular bone is a porous tissue consisting in a lattice of trabeculae (around 100 mM width) delimiting an interconnected space filled with marrow. Early detection of osteoporosis is possible in this tissue. As it is a non invasive method able to provide 3D images with isotropic resolution, MRI is of interest for trabecular bone architecture studies. However MRI resolution is at present limited to about 100 mM, i. E. Comparable to trabecular thickness. This work had the three following aims. The first one was to develop methods for the assessment of structure parameters in order to characterize trabecular architecture on 3D images with a spatial resolution of a few tells of microns. The second one was to use them to estimate the accuracy of 8. 5 T MR microscopy trabecular structure representation by reference to a "Gold Standard" technique: synchrotron radiation X-ray microtomography. This was performed in vitro on 29 calcaneus samples. Architecture parameters computed on common regions of interest (ROI) were compared between the two modalities. These ROIs were previously automatically matched. It was shown that the trabecular structure general organization was reliably represented by MR (66 mM)^3 resolution images. On the other hand, bone volume fraction evaluation, although precise, was significantly biased. Several hypothesis were checked to explain this bias. Finally, the third one was to establish an in vivo protocol. (78 mM)^3 resolution MR images of the human finger were acquired at 7 T. These images were used to develop an automatic 3D method to delineate trabecular and cortical regions. Computation of architecture parameters was also performed on the trabecular region.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2004 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Caractérisation de l'architecture tridimensionnelle du tissu trabéculaire in vitro et in vivo par IRM

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Informations

  • Détails : 261 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.229-242.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)240
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