1. Analyse quantitative morphologique du cartilage à partir du scanner spectral à comptage de photons
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C. Garcelon, Loic Boussel, Françoise Peyrin, Cécile Olivier, Juan F P J Abascal, Philippe Douek, S. Uk, Christine Chappard, H.K. Ea, Salim Si-Mohamed, Biologie, Bioingénierie et Bioimagerie Ostéo-articulaires (B3OA (UMR_7052)), École nationale vétérinaire d'Alfort (ENVA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Imagerie Tomographique et Radiothérapie, Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), European Synchroton Radiation Facility [Grenoble] (ESRF), Groupe Hospitalier Est, Service de Radiologie, Hospices Civils de Lyon (HCL), Bioingénierie et Bioimagerie Ostéo-articulaires, Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-Articulaires (B2OA (UMR_7052)), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École nationale vétérinaire d'Alfort (ENVA), Service de Rhumatologie [CHU Lariboisière], Hôpital Lariboisière-Fernand-Widal [APHP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), École nationale vétérinaire - Alfort (ENVA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and École nationale vétérinaire - Alfort (ENVA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
030203 arthritis & rheumatology ,03 medical and health sciences ,0302 clinical medicine ,Rheumatology ,[SDV.MHEP.RSOA]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Rhumatology and musculoskeletal system ,[SDV.IB.IMA]Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Imaging ,030212 general & internal medicine ,[SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS - Abstract
Introduction Les modalites d’imagerie qui aident a mieux comprendre le processus arthrosique sont la radiographie, l’IRM, la tomographie X, les ultrasons, la DXA et le TEP. A ce jour, seuls l’IRM et la tomographie sont des modalites tri-dimensionnelles (3D). L’analyse du cartilage sous forme de cartographie 3D ont ete largement developpe en IRM avec des applications in vivo reservees a la recherche clinique. L’arthroscanner permet de visualiser la surface du cartilage et la presence de calcifications mais est tres peu utilise en pratique clinique. La tomographie spectrale a comptage de photons est une nouvelle technologie qui est l’extension en multi-energie de la tomographie a double energie qui a montre son utilite pour la detection des cristaux d’urate de sodium. L’acces a des images mono-energetiques permet d’ameliorer le contraste des tissus mous habituellement non visibles en scanner classique en particulier le cartilage et le menisque. Nous proposons dans ce travail le developpement de biomarqueurs a type d’analyse morphologique quantitative du cartilage. Materiels et methodes Nous avons utilise un prototype (Philips Healthcare, Haifa) situe au CERMEP, Lyon, il s’agit appareil clinique dote d’un tube a rayons X classique et d’un detecteur a conversion directe de photons resolutif en energie qui permet l’obtention de voxels isotropes de 250 × 250 × 250 microns. L’acquisition dure quelques minutes. Cet appareil permet de recuperer une serie d’images mono-energetiques de 30 keV a 120 keV, nous avons selectionne les images a 60 keV qui offraient le meilleur contraste pour la visualisation du cartilage. Pour ce faire, nous avons etudie 24 specimens de genoux (15 normaux et 9 arthrosiques avec presence d’osteophytes), 5 hommes (âge moyen : 75,6 ± 14,3 ans), 17 femmes (87,7 ± 9,7 ans). Nous avons analyse le tibia et le femur separement des compartiments femoro-tibial medial et lateral. Nous avons utilise le logiciel itk-SNAP 3,8.0 selon un processus semi-automatique avec segmentation manuelle et interpolation. Le parametre mesure est l’epaisseur moyenne du cartilage en mm par la methode 3D des spheres. Resultats Les epaisseurs moyennes (ep_moys) du tibia lateral etaient de 2,82 ± 0,44 pour les normaux (Nx) versus 1,96 ± 0,94 mm pour les arthrosiques (OA), au tibia medial, les ep_moys etaient de 2,14 ± 0,36 Nx versus 1,95 ± 0,5 mm OA. Au femur lateral, les ep_moys etaient de 1,74 ± 0,34 Nx versus 1,32 ± 0,5 mm OA et au femur medial les ep_moys etaient de 1,35 ± 0,3 Nx versus 1,28 ± 0,7 mm OA. La difference a ete evalue a l’aide du test t et les differences etaient significatives au compartiment lateral pour le tibia (p = 0,002), femoral (p = 0,01), la difference n’etait pas significative au tibia medial et limite au niveau du femur medial (p = 0,04). Conclusion Le scanner spectral a comptage de photons est un nouvel outil qui permettra d’analyser sur la meme image des parametres quantitatifs 3D du cartilage et de l’os sous chondral pour ameliorer la comprehension du phenomene arthrosique et mieux suivre l’evolution naturelle ou sous l’effet des traitements.
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- 2020
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