Évaluation de la microarchitecture trabéculaire et des propriétés mécaniques osseuses in vivo chez l’humain par scanner périphérique a haute résolution : application clinique à l’ostéoporose

In vivo assessment of trabecular microarchitecture and bone biomechanical properties by high resolution peripheral quantitative tomography : application to osteoporosis

• Auteur / Autrice : Nicolas Vilayphiou
• Direction : Roland D. Chapurlat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Humaine
• Date : Soutenance le 16/12/2010
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Projet sur la Qualité Osseuse dans l'Ostéoporose
• Jury : Président / Présidente : René Rizzoli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Mitton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Thomas, Marie-Christine de Vernejoul

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Fractures

Os

Ostéoporose

Mots clés libres

Microarchitecture osseuse

HR-pQCT

Ostéoporose

Fracture par fragilité

Densité minérale osseuse

Densité minérale osseuse

Analyse en éléments finis

Bone Microarchitecture

HR-pQCT

Osteoporosis

Fragility fracture

Bone mineral density

Biomechanics

Finite element analysis

Résumé

La microarchitecture osseuse est un des déterminants de la qualité osseuse qui peut maintenant être évaluée in vivo au radius et au tibia distaux avec une résolution isotropique de 82μm par un nouveau scanner à haute résolution (XtremeCT, SCANCO Medical AG). Par ailleurs, l’utilisation d’analyse en éléments finis sur les volumes 3D obtenus permet d’évaluer les propriétés biomécaniques de l’os comme la résistance osseuse. Nous avons montré qu’il s’agissait d’une technique prometteuse pour évaluer la densité, la microarchitecture et les propriétés biomécaniques osseuses au niveau des sites périphériques, notamment parce que ces mesures étaient associées chez la femme avec des fractures ostéoporotiques de toutes sortes. Nous avons également montré que les mêmes mesures étaient tout aussi pertinentes chez l’homme, alors qu’il est moins sujet à l’ostéoporose. Les résultats étaient associés aux fractures ostéoporotiques de toutes sortes, notamment les fractures vertébrales. L’analyse en éléments finis permet donc la mesure in vivo de la résistance osseuse, ce qui pourrait fournir des informations sur la fragilité osseuse et le risque de fracture non accessible par les seules mesures de densité ou de microarchitecture osseuse.

Bone microarchitecture is one of the determinants of bone quality that can now be evaluated in vivo at the distal radius and tibia with an isotropic resolution of 82μm with a new high-resolution peripheral scanner (XtremeCT, SCANCO Medical AG). Moreover, the use of finite element analysis on the 3D bone volume acquired allows the assessment of bone biomechanical properties such as bone strength. Our studies show that this technique is promising to assess bone density, microarchitecture and strength at peripheral skeletal sites. Indeed those measures were associated with osteoporotic fractures of all kinds in women. We also demonstrated that those same measures were associated with osteoporotic fractures of all kinds, including vertebral fractures, in men, who are less prone to be affected by osteoporosis. Finite element analysis allows in vivo measurement of bone strength, which might provide additional information about bone fragility and fracture risk that are not assessed by measures of density or microarchitecture.