evaluation de la qualite osseuse

COM M EN T EVALU ER LA QU ALI T E OSSEU SE ET QU EL I N T ERET EN PRAT I QU ?

Kar i ne Br i ot H ôpi tal Cochi n

Par i s

D EN SI T OM ET RI E OSSEU SE

Détecteur s

Détecteur s

Sour ce à r ayons X

Sour ce à r ayons X

L unar i DXA

H ol ogi c Del phi

D EN SI T OM ET RI E OSSEU SE

D I AGN OST I C D E L ’OST EOPOROSE T ≤ -1 : ostéopéni e T ≤ -2,5 : ostéopor ose

OM S, 1997

I N CI D EN CE ET PREVALEN CE FRAT U RAI RE EN FON CT I ON D E LA BM D

149 524 femmes ménopausées non­ostéoporotiques d’âge moyen 64,5 ± 9,3 ans [50 ­104]

Suivi 1 an (80%) – DXA périphérique (The NORA Cohort) Siris ES, Arch Intern Med 2004;164:1108­12

RI SQU E AT T RI BU ABLE

• T < -2,5 et fr actur e

10 à 44 % (15 %) Stone et a l J BM R 2003

• Tabac et cancer du poumon

80 % D a mber et a l Br J Ca ncer 1986

• H TA, chol estér ol et mal adi es CV

10 à 35 % H e et a l Ar ch i nter n M ed 2001

OUTIL FRAX

En cour s de va l i da ti on

RESI ST AN CE OSSEU SE Matériau:

Structure:

• Minéral

• Géométrie

• Microarchitecture

•Collagène •Microfissures?

Remodel age osseux

QUELS PARAMETRES GEOMETRIQUES? Bi en connu pour l es os tubul a i r es

• 1. Taille: résistance à la compression • 2. Diamètre ou surface de section • 3. Distribution de la masse osseuse • 4. Epaisseur de la corticale • 5. Angle (hanche)

GEOMETRIE ET BIOMECANIQUE Orientatio n

Diamètr e M ass 1

Bending Strength

1

INFLUENCE DE LA GEOMETRIE SUR LA RESISTANCE

Orientatio n

Diamètr e Mass 1

Bending Strength

1

INFLUENCE DE LA GEOMETRIE SUR LA RESISTANCE

Orientatio n

Diamètr e Mass 1

Bending Strength

1

INFLUENCE DE LA GEOMETRIE SUR LA RESISTANCE

Orientatio n

Diamètr e Mass 1

Bending Strength

8

INFLUENCE DE LA GEOMETRIE SUR LA RESISTANCE

Orientatio n

Diamètr e Mass 1

Bending Strength

8

INFLUENCE DE LA GEOMETRIE SUR LA RESISTANCE

Orientatio n

Masse osseuse identique mais distribution différente de la masse osseuse

Diamètr e

Bending Strength 1

Bending Strength 8

REPART I T I ON D E LA M ASSE OSSEU SE M OM EN T D ’I N ERT I E CSM I = π /4 (r 4 outer – r 4 i nner )

Sur face (cm²) CSM I (cm 4) Rési stance

2,77 0,61 100%

2,77 1,06 149%

2,77 1,54 193%

GEOM ET RI E D U FEM U R ET FRACT U RE D E L’ESF

Fa ul kner , J BM R 1993

RADIOGRAPHIE STANDARD

Pul l ki nen et al , 2004

IP STRUCTURAL ANALYSIS = HSA

HIP STRUCTURAL ANALYSIS = HS

REDICTION DU RISQUE DE FRACTUR PAR L’EPAISSEUR CORTICALE Cohor te SOF; 7474 femmes de pl us de 65 a ns sui vi es 13 a ns

Ka ptoge et a l , J BM R 2009

DIMINUTION DE L’EPAISSEUR CORTICALE

M a yhew M et a l . La ncet 2005

SCANNER 3D Eval uati on de l a densi té osseuse (tr abécul ai r e et cor ti cal e) et de l a géométr i e Trabéculaire 1 1 2 3

2 3 Cortical e

4

4

Hanch e

Rachis

3D –pQCT EN HAUTE RESOLUTION

Xtr eme CT (Sca nco, Zur i ch)

EPAISSEUR CORTICALE ET RISQUE DE FRACTURE

Epa i sseur cor ti ca l e mesur ée a u poi gnet et a u ti bi a pa r pQCT (Sca nco)

Sor nay Rendu E et al . J BM R 2007

3D-XA

Vue l a tér a l e

Vue a ntér opostér i eur e Kol ta et col l , Osteopor os I nt 2008

3D-XA

RESI ST AN CE OSSEU SE Matériau:

Structure:

• Minéral

• Géométrie

• Microarchitecture

•Collagène •Microfissures?

Remodel age osseux

I M PORT AN CE D ES CON N ECT I ON S

I M PORT AN CE D ES CON N ECT I ON S

OS T RABECU LAI RE ET CORT I CAL Os tr a bécul a i r e -N ombr e de tr a vées -Epa i sseur des tr a vées -Espa ce entr e l es tr a vées

-Connecti vi té du r ésea u tr a bécul a i

Os cor ti ca l - Epa i sseur • Por osi té

Bi opsi e cr ête i l i aque

M OD I FI CAT I ON S D E L’ARCH I T ECT U RE T RABECU LAI RE EN 1 AN Chez des femmes r écemment ménopausées, 12 pai r es de bi opsi es

% de va r i a ti on vs va l eur i ni ti a l e

* p<0.05 vs va l eur i ni ti a l e

+

*

* * Vol .osseux DMO l omba i r e tr a bécul a i r e

N br e de tr a vées

Sépa r a ti on Vol ume étoi l e tr a bécul a i r (por osi té) e

Dufr esne et al , 2003

SCAN N ER A RESOLU T I ON CLI N I QU E Résol uti on: ~200mm / pi xel

IRRADIATION

Cortet, JBMR, 1994 Cortet, Osteoporosis Int, 1999,2002 Sandor, CTI, 1992

3D –pQCT EN HAUTE RESOLUTION Xt r eme CT , Scanco

~ Taille du voxel80 µm 3 ~ 3 min/scan, < 4 µSv Radius distal et tibia

Reproductibilité: densité: 0.7 1.5% * µ-architecture: 1.5 4.4% * * Boutroy et al. J Clin Endocrinol Metab. 2005; 90:6508­15

3D –pQCT - M I CROARCH I T ECT U RE D ensi tés

M i cr oa r chi tectur e Ra di us

T i bi a

DTrab

D Cor t D 100 Xtr eme CT (Sca nco, Zur i ch)

T ibia

Radius

Préménopause

Ostéopénie

Ostéoporose

Ostéoporose sévère

Boutroy et al. J Clin Endocrinol Metab. 2005; 90:6508­15

Di scr i mi nati on of des femmes ostéopéni ques avec et sans fr actur e par H R-pQCT

% Difference

30%

26%*

20% F em Spi ne N eck 10% BM D BM D

13%* BV/T V

T bN

T bT h

0% -0.3% 0.4%

T bSp

T bSpSD

-5%

-10%

-9%* -12%* * p < 0.05

Boutroy et al. J Clin Endocrinol Metab. 2005; 90:6508­15

M OD I FI CAT I ON S D E LA M I CROARCH I T ECT U RE ET PRESEN CE D E FRACT U RE Epa i sseur cor ti ca l e et mi cr oa r chi tectur e mesur ée a u poi gnet et a u ti bi a pa r pQCT (Sca nco)

Sor nay Rendu E et al . J BM R 2007

M I CROARCH I T ECT U RE D E L’OS CORT I CAL

Contrôl e

Fracture du col fémoral

Bell et al 2000; Jordan et al, 2000

I N FLU EN CE D E L’AGE SU R L’OS CORT I CAL 20 ans

75 ans

Cooper et al , Bone 2006

AN ALYSE D E T EXT U RE

BM A TM , D3A M edi cal Systems

Si te web : www.d3a-medi cal .com

AN ALYSE D E T EXT U RE

Témoin : Hmean = 0.788

Ostéoporose : Hmean = 0.444

Benhamou C.L.et al., 2001, JBMR, 16 : 697­704

Ana l ys e fr a cta l D ensi té élev é

Tscore < ­2.5 SD + Hmean

Tscore < ­2.5 SD + Hmean bas

Tscore ≥ ­2.5 SD+ Hmean élev ­2.5 SD Tscore ≥ as + Hmean b é

Tscore < ­2.5 SD

Tscore ≥ ­2.5 SD

H mean bas élev é

H mean

APPORT D U PARAM ET RE H

14

12

10

8

6

4

2

0

Ana l yse fr a cta l e+densi té

Benhamou C.L.et al., 2001, JBMR, 16 : 697­704

T r a becul a r Bone Scor e

D’apr ès D.H ans 2)Achi tectur e tr abécul ai r e « tr ouée »

1)Achi tectur e tr abécul ai r e dense: -ni veaux gr i s en gr ande quanti té

-ni veaux gr i s en fai bl e quanti té TBS haut

-de fai bl e ampl i tude

-de gr ande ampl i tude

-for te pente var i ogr amme

-fai bl e pente var i ogr amme

TBS=pente à l ’or i gi ne

TBS bas

RESI ST AN CE OSSEU SE Matériau:

Structure

• Minéral

• Géométrie

• Microarchitecture

•Collagène

RELAT I ON M I N ERALCOLLAGEN E

Collagèn e Minéral

Landis et al, 1996

EXEM PLES CLI N I QU ES

Ostéomal aci e

Ostéogénèse i mpar fai te

REM OD ELAGE OSSEU X ET M I N ERALI SAT I ON

B

A

Meunier and Boivin, 1997

PAS D ’EVALU AT I ON N ON I N 2VASI VE D E LA M I N ERALI SAT I ON

RESI ST AN CE OSSEU SE Matériau:

Structure:

• Minéral

• Géométrie

• Microarchitecture

•Collagène

•Microfissures?

M I CROT RAU M AT I SM E/M I CROFRACT U R E D AN S L’OS CORT I CAL ET T RABECU LAI RE

Sha ffl er , 2003

FREQU EN CE D ES M I CROCRACKS mi cr oscopi e l aser a

Artefact liébà la moelle

Microcrack

Chapurlat R et al., Lyon, France, 1053, actualisé

RESI ST AN CE OSSEU SE Structure: • Géométrie

• Microarchitecture

Matériau: • Minéral

•Collagène •Microfissures?

Remodel age osseux

M ARQU EU RS D U REM OD ELAGE FORM ATI ON • Ostéocal ci ne • total e • décar boxyl ée • Phosphatases al cal i nes • total es • osseuses • Pr opepti des du col l agène I

RESORPTI ON • H ydr oxypr ol i ne, H ydr oxyl ysi ne • Phosphatase aci de tar tr ate-r ési stante • Si al opr otei ne • Pyr i di nol i ne (PYR) Deoxypyr i di nol i ne (D-Pyr ) NTX CTX

CTX-M M P

VARI ABI LI T E D ES M ARQU EU RS Les pa r a mètr es à vér i fi er

Les pa r a mètr es à contr ôl er • J eûne • Age • I nsuffi sance r énal e (30ml / mn)• Cycl e nycthémér al • Cycl e menstr uel , sai sons ?

• I nsuffi sance hépati que • Sexe • Fr actur e r écente • Gr ossesse et l actati on • Contr acepti fs • I mmobi l i sati on • Tr ai tements

RESORPT I ON ET D EN SI T E BASSE RR 5 4 3 2 1

BM D

CTX

BM D + CTX Gar ner o et al , 1996

RI SQU E FRACT U RAI RE CH EZ LES FEM M ES OST EOPEN I QU ES • 671 femmes (62 ans) • 322 ostéopéni ques • 76 fr actur es (48 % du total )

• 2,5 < T < -2

H R = 2,5 (1,3-4,6)

• PAO

H R = 2,2 (1,4-3,8)

• ATCD de

H R = 2,2 (1,2-4,3)

• fr actur e

Sor na y-Rendu et a l , J BM R 2005

RI SQU E D E FRACT U RE ET AGE D U COLLAGEN E Cohor te pr ospecti ve PERF N=1534 15 Remodelage osseux et âge du collagène osseux

Probabilité ans de fracture à 10 ans 60

Âge du collagène osseux

2,0

40

Fracture prévalente DMO basse

RR

Probabilité (%)

Sérum CTX

Résorption CTX sérique

Âge du collagène ααCTX/ββCTX

1,5

DMO normale

20

1,0 0 55

60

65 Âge (années)

70

1

75

Bas

2

3

4 Élevé

1 Bas

2

3

4 Quartiles Élevé

ASBMR 2006 - D’après Byrjalsen I et al., Herlev, Danemark, 1199

CON CLU SI ON S

•

L a densi tométr i e est l ’examen cl é

•

L es pr ogr ès sont en cour s... géométr i e osseuse anal yse de textur e pQCT

……

D EN SI T OM ET RI E OSSEU SE

BM A

BM A TM , D3A M edi cal Systems

Si te web : www.d3a-medi cal .com

3D –pQCT EN HAUTE RESOLUTION

Xtr eme CT (Sca nco, Zur i ch)

IMPLICATIONS et CONCLUSIONS EVALUATION DU RISQUE FRACTURAIRE • Mesure de la densité osseuse

• Antécédent personnel de fracture • Facteurs de risque cliniques

+ • Paramètres de macroarchitecture

•MAIS LEQUEL?

M OD ELI SAT I ON EN ELEM EN T S FI N I S

M OD ELES EN ELEM EN T S FI N I S AVAN T

18moi s de tér i pa r a ti de

Keaveny TM , J BM R 2007