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HISTORIQUE
Les techniques de mesure du contenu et de la densité minérale osseuse ont suscité ces dernières années au plan mondial un intérêt majeur lié à la prévalence de l’ostéoporose particulièrement dans les pays occidentaux. Très tôt dans l’histoire de la Radiologie des méthodes d’estimation de la minéralisation osseuse avaient été envisagées. Ainsi, Mack [5] avait publié en 1939 une technique d’estimation du «degré de minéralisation» des os, à partir de la mesure de la densité optique de clichés radiographiques. Cette méthode était malheureusement trop dépendante des différents facteurs techniques liés à l’appareillage et aux films radiographiques. Des méthodes indirectes d’estimation de la minéralisation du squelette, telle que la détermination de l’index cortico-diaphysaire, ont été développées dans les années 50, en particulier en Pédiatrie [44] .Cependant, ce n’est qu’en 1963, avec le développement par Cameron et Sorenson [57] d’une technique de détermination de ce qu’il a été convenu d’appeler la densité minérale osseuse (ou Bone Mineral Density, BMD), que les mesures non invasives de la densité minérale osseuse sont devenues réellement un outil de diagnostic. Cependant, avec cette technique fondée sur l’analyse de l’absorption d’un rayonnement gamma monoénergétique (Single Photon Absorptiometry, SPA) issu d’une source isotopique (le plus souvent une source d’iode 125, rayonnements γ de 27.5 keV), seule l’étude de zones du squelette périphérique était possible. Dans ces zones, en effet, la quantité de tissus mous est suffisamment faible pour ne pas avoir d’influence notable sur la mesure osseuse. L’extrémité distale des os de l’avant-bras était en général choisie en raison de son accès facile et de l’importante proportion d’os trabéculaire de l’extrémité du radius. Pour mesurer le squelette axial, c’est à dire, en fait, s’affranchir de l’influence des tissus mous sur la mesure, une nouvelle technologie a été mise au point à partir de sources γ biphotoniques scellées, sources de Gadolinium 153, essentiellement. De telles sources, à deux énergies (Dual Photon Absorptiometry, DPA) permettaient en effet de calculer l’absorption propre de chacune des deux composantes, tissus mous et tissus osseux, définie par deux équations d’absorption à deux inconnues. Cependant, ces sources isotopiques présentaient une émission de faible flux, une limitation majeure pour leur utilisation en clinique, en plus de leur prix et de la nécessité d’avoir un agrément pour leur manipulation. Ce débit faible conduisait en effet à des temps d’acquisition longs, d’environ 15 minutes pour trois vertèbres lombaires, ainsi qu’à une reproductibilité médiocre, de l’ordre de 2,5 %. L’utilisation de sources à rayons X en 1987 fonctionnant sur le même principe de deux énergies, mais avec un débit moyen de photons 1000 fois plus élevé que les sources isotopiques, a levé cette limitation. Les méthodes d’Absorptiométrie Biphotonique à Rayons X (ou, selon la dénomination anglosaxonne d’origine, « Dual Energy X-ray Absorptiometry » qui a conduit à l’abréviation « DXA », quasi universellement utilisée), développées à partir des premiers travaux de Stein [24], ont été introduites rapidement en clinique [71,72]. Elles sont maintenant les plus utilisées et sont devenues les méthodes de référence pour les mesures de densité osseuse. D’autres techniques sont également utilisées pour ces mesures, en particulier la tomodensitométrie quantitative (ou Quantitative Computed Tomodensitometry, QCT), dont les débuts remontent à 1976 [11,70], qui permet de faire des mesures volumiques sur des images de haute qualité. Les techniques ultrasonores, développées à l’origine pour pratiquer le dépistage de l’ostéoporose à grande échelle, sans irradiation [77,79] sont assez largement utilisées. Enfin, les méthodes de résonance magnétique dont l’utilisation dans le domaine de la mesure osseuse a été initiée par Wehrli [79], commencent à faire leur entrée dans le domaine de l’investigation osseuse quantitative en diagnostic. D’autres méthodes, telles l’activation neutronique, la diffusion cohérente de photons gamma, sont possibles. Elles demandent cependant des installations très spécifiques et elles sont en général très irradiantes. Elles ne sont donc pas utilisées hors du laboratoire. Les études de composition corporelle représentent un autre aspect d’importance en santé publique, études que les techniques de « DXA » permettent d’appréhender quantitativement de façon simple et à bas coût. La mesure chez les malades atteints de pathologies ayant une influence directe sur le métabolisme musculaire et lipidique, ainsi que tous les problèmes liés à la nutrition, l’obésité en particulier, sont des exemples très actuels.
Ostéoporose et risque fracturaire
La relation entre la diminution de la DMO mesurée par DXA et l’augmentation du risque de fracture ostéoporotique ainsi que l’influence de l’âge et du sexe ont été étudiées dans 2 métaanalyses. Les résultats ont montré que la DMO basse était un facteur prédictif fort du risque de fracture ostéoporotique et de fracture de hanche, à la fois chez l’homme et chez la femme, et de force similaire chez l’homme et la femme Pour une diminution de la DMO d’une déviation standard :
– le risque relatif de fracture quel que soit son type et quel que soit le site mesuré était de 1,5 (IC 95 % : 1,4-1,6) ; le risque de fracture vertébrale était de 2,3 (IC 95 % : 1,9-2,8) pour une DMO mesurée au rachis et le risque de fracture de hanche était de 2,6 (IC 95 % : 2,0-3,5) pour une DMO mesurée à la hanche [59] ;
– le risque augmentait significativement avec l’âge (gradient de risque combiné hommes femmes : à 50 ans, 1,37 et à 85 ans, 1,54) [67].
Le contrôle qualité des ostéodensitométres
Comme nous l’avons vu, la norme ISO 9001 exige que les appareils de mesure soient: [15] étalonnés avant leur utilisation, et vérifiés à des intervalles réguliers. En effet, les appareils peuvent connaître des dérives, pouvant provenir de la source de rayonnement (tube à rayons X), des composants mécaniques, électroniques, notamment des détecteurs, sensibles aux conditions environnementales (température, tension électrique, vieillissement des composants etc.). Pour ce faire, on dispose d’objets tests appelés fantômes, développés par les constructeurs dès la commercialisation des premiers appareils. Il existe différents types de fantôme :
les « fantômes de calibration » ou « d’exactitude » ou « fantômes constructeur », que le constructeur utilise lors de l’installation de l’appareil (CQ initial), afin d’étalonner l’appareil et vérifier l’exactitude et la linéarité de la mesure (Fig. 43) ;
les « fantômes de stabilité » (Fig.44), mis à disposition des utilisateurs, et destinés à s’assurer que l’appareil est stable dans le temps ; ceux-ci servent également à la calibration journalière des appareils ne comprenant pas de calibration interne. Ce fantôme est propre à chaque constructeur et chaque densitomètre
L’EXPLORATION PAR LES ULTRASONS
L’utilisation des ultrasons (US) est une technique utilisée de longue date dans l’industrie, en particulier dans l’industrie nucléaire et des transports. Le principe de cette méthode est de mesurer les modifications de l’onde ultrasonore provoquées par le tissu osseux. A la différence de l’échographie, les mesures se font en transmission, et trois types de résultat peuvent être fournis [64] :
l’atténuation d’un faisceau ultrasonore ou Broadband Ultrasound Attenuation (BUA), exprimée en dB/MHz.
la vitesse de transmission des US ou Speed Of Sound (SOS) qui mesure la vélocité des US à travers les tissus. Elle s’exprime en m/s.
la vitesse longitudinale de propagation des US qui mesure la vélocité des US le long d’un os cortical. Elle s’exprime également en m/s.
Les mesures peuvent être réalisées sur une zone de mesure avec ou sans le support d’une image. Plusieurs études prospectives montrent que les valeurs ultrasoniques sont plus basses chez les patientes ostéoporotiques. En revanche, le suivi sous traitement est pour le moment impossible en raison de la faible variation biologique des paramètres et des coefficients de reproductibilité des mesures [17].
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE
I) HISTORIQUE
II) pRINCIPES GENERAUX ET TECHNIQUES DE L’ABSORPTIOMETRIE BIPHOTONIQUE
II -1) rappel sur Structure et physiologie de l’os
II-2) L’ostéoporose
II-2-1) Définition et étiologies
II-2-2) Epidémiologie
II-2-3) GRAVITE
II-3) BASES PHYSIQUES
II-3-1) Interaction des rayonnements X avec la matière
II-3-1-1) Interaction d’un faisceau de photons avec la matière (phénomène global)
II-3-1-2) Interaction d’un photon avec la matière (phénomènes élémentaires)
II-3-1-3) Domaine de prépondérance de chacun de ces effets
II-3-1-4) Interaction des rayons X avec les tissus biologiques
II-3-2) Les différents tissus traverses par les rayonnements lors de l’absorptiométrie
II-3-3) Estimation du contenu minéral osseux ( CMO)
II-3-3 1) Modèle théorique
II-3-3 2) Absorptiomètre biphotonique
II-3-3 3) Correction de la ligne de base
II-3-4) Mise en œuvre technologique de l’absorptiometrie biphotonique
II-3-4 1) Production du rayonnement biphotonique
II-3-4 2) Détection et comptage des photons transmis [50]
II-3-4 3) Mode de balayage et géométrie de détection
II-3-5) Principes de radioprotection
II-3-5 1) Les rayonnements ionisants et leurs effets
II-3-5 2) Exposition aux rayonnements ionisants : unités de mesure et évaluation
II-3-5 3) Niveau d’exposition d’un examen densitométrique. Éléments de comparaison
III- MISE EN OEUVRE PRATIQUE ET GRANDEURS MESUREES
III-1) PREPARATION DU PATIENT ET PROCEDURE DE MESURE
III-2) MISE EN PLACE DU PATIENT ET SITE DE MESURE USUEL
III-4) PERFORMANCE DES MESURES
III-4-1) Exactitude et reproductibilité
III-4-1-1) L’Exactitude et son évaluation en pratique
III-4-1-2) La reproductibilité et son évaluation en pratique
III-4-2) contrôle de qualité
III-4-2-1) Assurances qualités
III-4-2-2) Assurance qualité en absorptiométrie biphotonique à rayons X
III-4-2-3) Le contrôle qualité des ostéodensitométres
III-5) particularite des mesures chez l’enfant
III-5-1) Intérêts pratiques des mesures chez l’enfant
IV) INDICATIONS ET CONTRE INDICATIONS
IV-1) INDICATIONS
Particularité des indications chez l’enfant
IV-2) CONTRE INDICATIONS
V) AVANTAGES ET LIMITES
VI) AUTRES METHODES DE MESURE DE LA MASSE OSSEUSe
VI-1) Détermination de la masse de calcium [22]
VI-2) L’absorptiométrie monophotonique à rayons X
VI-3) Méthodes radiographiques d’évaluation de la minéralisation osseuse
VI-3-1) Radiographie standard
VI-3-2) La tomodensitométrie quantitative (quantitative computed tomography [QCT])
VI-4) L’exploration par les ultrasons
VI-5) Histomorphométrie osseuse
DEUXIEME PARTIE
I-) MATERIELS ET METHODES
I-1) Cadre d’étude
I-2) Type d’étude
I-3) CRITERES D’INCLUSIONS ET DE NON INCLUSION
I-4) METHODES
II) résultats
III) Discussion
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
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