Techniques de mesure 
de la densité minérale osseuse 
et de la composition corporelle 
P Braillon 
Résumé. – Parmi les mét...
31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic 
la compos...
Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 
L’atténua...
31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic 
L2 0,9791...
Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 
Col 
fémo...
31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic 
tronc, le...
Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 
propre, d...
31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic 
de décroi...
Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 
*A 
*B 
v...
31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic 
absorptio...
Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 
la DMO co...
31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic 
ces exame...
Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 
[48] Kell...
Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la

833 vues

Publié le

Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la

Publié dans : Santé & Médecine
0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
833
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
4
Actions
Partages
0
Téléchargements
7
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la

  1. 1. Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle P Braillon Résumé. – Parmi les méthodes de mesure de la densité minérale osseuse, l’absorptiométrie à rayons X en double énergie (DXA), reste actuellement considérée comme la méthode de référence. Elle présente en effet une excellente reproductibilité et elle permet, moyennant une irradiation très faible, d’obtenir des informations, non seulement sur le compartiment osseux, mais aussi sur la composition corporelle en masse musculaire et masse grasse. La tomodensitométrie quantitative (QCT) est une autre technique intéressante. Elle est cependant limitée essentiellement aux mesures de densité minérale au rachis lombaire et elle est plus irradiante que la précédente. Pour ces deux techniques, les valeurs mesurées chez un patient sont à comparer aux valeurs normales établies pour l’appareillage utilisé. Ceci se fait en général en utilisant la valeur d’un écart-type comme unité. Les écarts de la valeur mesurée avec la moyenne pour l’âge et le maximum estimé chez l’adulte jeune ainsi définis, et notés habituellement Z score et T score, sont utilisés pour caractériser la normalité de la densité mesurée (T > - 1) ou le risque fracturaire, en cas d’ostéopénie (-2,5 < T < - 1,0) ou d’ostéoporose (T < - 2,5). Des méthodes non irradiantes d’étude du compartiment osseux, telles celles utilisant l’atténuation des ultrasons, ont été également mises au point pour le dépistage de l’ostéoporose. La mesure de la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans le milieu osseux, en général au calcanéus, ainsi que leur atténuation sur une bande de fréquences suffisamment large (en dB/MHz), permettent d’obtenir des renseignements sur la qualité mécanique du squelette. Les méthodes d’investigation comme la résonance magnétique peuvent apporter des informations nouvelles. Elles demandent cependant un matériel difficile à utiliser pour des examens de pratique courante. En pédiatrie, ces examens ont un intérêt certain et se développent. Ils font appel au même type de matériel que chez l’adulte, mais l’analyse des résultats obtenus chez un jeune patient doit se faire en considérant les éventuels retards ou avances de croissance. Les règles pratiques à observer dans ces investigations sont très générales. La technique et le site de mesure les mieux adaptés étant définis, il est important, dans le cas d’un suivi, de préciser l’intervalle utile entre deux examens. Enfin, une grande rigueur doit être apportée à l’analyse des résultats et à la rédaction du compte-rendu d’examen qui peuvent conduire à la prescription d’un traitement de longue durée. © 2002 Editions Scientifiques et Médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés. Mots-clés : densité minérale osseuse, composition corporelle, croissance, ostéodensitométrie (DXA-QCT-QUS). Introduction L’expression couramment employée de « densitométrie osseuse » recouvre en fait un ensemble de techniques quantitatives de mesures non invasives du contenu en minéral d’une zone délimitée du squelette ou de sa totalité. Ces techniques, qui peuvent être fort différentes les unes des autres dans leur principe physique, sont actuellement dominées par l’une d’elles, dite « absorptiométrie biphotonique à rayons X » ou, selon sa dénomination anglo-saxonne d’origine, quasi universellement utilisée, dual energy X-ray absorptiometry, en général abrégée par DXA (abréviation qui sera adoptée ici). Outre la détermination de paramètres osseux, cette méthode permet la mesure de la composition corporelle en « masse maigre » et « masse grasse » avec beaucoup de facilité, sur des examens du corps entier. Ceci lui confère un important potentiel supplémentaire qui permet d’étendre le champ d’activités du radiologue à un domaine actuellement en développement, car il s’agit de problèmes de santé publique de toute première importance. Il en est ainsi tout particulièrement de l’ostéoporose. Cette pathologie osseuse « silencieuse » et courante fait l’objet de très nombreuses études, en liaison avec le développement de produits pharmaceutiques efficaces pour sa prévention et son traitement. Les méthodes non invasives dont on peut disposer pour diagnostiquer une ostéopénie et suivre son évolution au cours du temps sont donc d’un grand intérêt, aussi bien en clinique qu’en recherche. Il a été en effet établi récemment que le taux de pertes minérales osseuses est un facteur lié à la mortalité et que, par exemple, chaque diminution d’un écart-type de la densité minérale osseuse (DMO) du col fémoral chez les femmes de plus de 65 ans est associée à une augmentation de la mortalité par un facteur supplémentaire de 1,3 [43]. Un autre aspect, également d’importance en santé publique et que permettent d’appréhender quantitativement les techniques de DXA, est celui de Pierre Braillon : Docteur ès sciences physiques, docteur en médecine, département d’imagerie pédiatrique, hôpital Debrousse, 29, rue Soeur-Bouvier, 69322 Lyon, France. Encyclopédie Médico-Chirurgicale 31-100-F-10 31-100-F-10 Toute référence à cet article doit porter la mention : Braillon P. Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle. Encycl Méd Chir (Editions Scientifiques et Médicales Elsevier SAS, Paris, tous droits réservés), Radiodiagnostic - Neuroradiologie-Appareil locomoteur, 31-100-F-10, 2002, 13 p.
  2. 2. 31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic la composition corporelle. Sa 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 deux exemples très actuels. Historique Partant de l’idée que l’opacité aux rayons X du tissu osseux est liée à sa charge en minéraux, la mesure du contenu minéral osseux (CMO) a été envisagée dès les premiers développements de la radiographie. Ainsi, en 1939, Mack [64] publie une technique d’estimation du « degré de minéralisation » des os à partir de la mesure de la densité optique de clichés radiographiques. Si cette technique simple n’a pas répondu aux attentes des cliniciens, c’est que, à l’époque, la qualité inégale des clichés et la faible reproductibilité de la méthode ne permettaient de détecter les pertes en minéral osseux que lorsqu’elles atteignaient des valeurs de l’ordre de 40 %. Ces valeurs correspondent malheureusement à des ostéoporoses avérées. Des méthodes indirectes d’estimation de la minéralisation du squelette, par exemple la détermination de l’index corticodiaphysaire, ont été développées dans les années 1950, en particulier en pédiatrie [57]. Cependant, la mesure de ce qu’il a été convenu d’appeler la DMO (bone mineral density [BMD]) n’a connu son véritable essor qu’en 1963 avec le développement par Cameron et Sorenson [19] d’une technique d’absorptiométrie utilisant un rayonnement gamma monoénergétique (single photon absorptiometry) issu d’une source isotopique, le plus souvent une source d’iode 125 (rayonnement c de 27,5 keV). Avec cette méthode, la pratique des mesures non invasives de la DMO devenait un outil de diagnostic. Seule était cependant possible l’étude de zones du squelette périphérique, zones où 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 rapidement développée, avec la mise au point de sources c biphotoniques scellées (de gadolinium 153, essentiellement). De telles sources, à deux énergies (dual photon absorptiometry) 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, en plus de leur prix et de la nécessité d’avoir un agrément pour leur utilisation, la limitation majeure de telles sources isotopiques était le faible flux de photons émis. Ce débit faible conduisait 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’arrivée, en 1987 [96], de sources à rayons X fonctionnant sur le même principe de deux énergies, mais avec un débit moyen de photons 1 000 fois plus élevé, a levé cette limitation. Les méthodes de DXA, développées à partir des premiers travaux de Stein, ont été introduites rapidement en clinique [14, 48]. Elles sont maintenant les plus utilisées et sont devenues les méthodes de référence pour les mesures de densité osseuse. Les autres techniques également utilisées pour ces mesures sont surtout la tomodensitométrie quantitative (quantitative computed tomodensitometry [QCT]), dont les débuts remontent à 1976 [42, 87], qui permet de faire des mesures volumiques sur des images de haute qualité, et les techniques ultrasonores (quantitative ultrasound [QUS]) développées à l’origine pour pratiquer le dépistage de l’ostéoporose à grande échelle, sans irradiation [38, 55, 89]. Enfin, les méthodes de résonance magnétique, dont l’utilisation dans le domaine de la mesure osseuse a été initiée par Wehrli [100], 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, qui demandent des installations très spécifiques et qui sont en général très irradiantes, ne sont pas utilisées hors du laboratoire et ne seront pas décrites ici. Qualité des mesures : reproductibilité et exactitude Reproductibilité et exactitude sont deux paramètres importants de toute mesure quantitative. La reproductibilité d’un appareil est sa capacité à donner, pour la mesure d’une même quantité, des résultats aussi proches les uns des autres que possible. On peut parler également de variabilité, mais il faut sûrement éviter le terme de précision qui peut entraîner des confusions avec l’exactitude (en anglais, precision est employé pour reproductibilité). L’exactitude est évidemment l’aptitude d’un appareil de mesure à donner des résultats en bon accord avec la valeur de définition, comme on parle de « justesse » d’une balance. La notion de reproductibilité est particulièrement importante dans le domaine des mesures osseuses, en particulier lors de suivis de patients, par exemple dans les cas d’estimation de l’effet d’une thérapeutique. L’exactitude est un élément nécessaire pour permettre de faire rapidement la comparaison entre deux résultats. Cependant, dans les études multicentriques, on a souvent affaire à des appareils de mesure calibrés différemment et qui ne donnent donc pas exactement le même résultat pour une même mesure. On peut alors recalculer l’ensemble de ces résultats pour les « standardiser ». Ainsi, dans le domaine osseux, des corrélations ont-elles été établies, à partir de mesures sur des fantômes, pour faire correspondre les résultats de densitomètres à rayons X de marques différentes, ainsi que ceux de certains types de scanners [40, 78]. D’une façon générale, la reproductibilité d’un appareil est définie par le coefficient de variation (CV) de mesures répétitives effectuées in vitro, par exemple sur des fantômes de colonne lombaire, et in vivo chez des témoins, avec ou sans repositionnement entre les mesures (CV s’exprime par le rapport de l’écart-type, ou déviation standard [DS] des mesures, à leur moyenne, m, en % : CV = 100 ´ DS / m). Des considérations statistiques montrent que la variation significative minimale, d, ou least significant change [24, 34], que peut détecter l’appareil de mesure vaut alors : d = 2,8 ´ CV. Cette quantité est en fait celle qu’il faut prendre en considération, car elle permet de définir le temps nécessaire entre deux examens pour obtenir des résultats de mesure significatifs. Par exemple, si des mesures de DMO sont pratiquées chez un groupe de patients sur un appareil de densitométrie qui présente un CV de 1 % pour ces mesures et si l’évolution probable de cette densité est de 2 % par an, des mesures successives à 1 an d’intervalle seulement n’ont pas de signification chez ces patients. Avec de telles valeurs, un intervalle d’au moins 18 mois entre deux examens est en effet nécessaire pour apprécier une variation significative de densité. Principes généraux des examens de densitométrie osseuse utilisant les rayons X BASES PHYSIQUES ÉLÉMENTAIRES [13] Les examens densitométriques utilisant les rayons X ont tous comme point commun la mesure de l’absorption par les tissus d’un faisceau de rayons X, mono- ou polychromatique. Cette mesure se fait par l’intermédiaire de détecteurs de type cristal scintillateur (iodure de sodium [NaI-Tl]) ou semi-conducteur (tellurure de cadmiun [Cd- Te]). Différentes possibilités techniques peuvent être envisagées, en utilisant soit une méthode d’acquisition et d’analyse par projection sur un plan perpendiculaire à l’axe du faisceau de rayons X (DXA), soit les méthodes volumiques plus élaborées de l’imagerie tomodensitométrique (QCT, ou éventuellement synchrotron). Dans tous les cas, une image numérique est obtenue directement. Un traitement plus ou moins élaboré de cette image, selon la conception du logiciel, peut être ensuite pratiqué : modifications de taille (zoom), d’orientation et de contraste (et/ou de couleurs), mais aussi mesures de distance, d’angle et de surface ou de volume (correspondant à un nombre de pixels ou de voxels). 2
  3. 3. Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 L’atténuation du faisceau de rayons X, dont la modélisation peut se faire de façon simple grâce à une fonction exponentielle, dépend à la fois de l’épaisseur des tissus traversés et de leur coefficient d’atténuation pour le rayonnement utilisé (si f0 est le flux de photons à l’entrée et f le flux après traversée d’une épaisseur X de tissus de coefficient d’atténuation linéaire μ, alors : f = f0. exp (– μ.X) ; μ dépendant de l’énergie du rayonnement). Cette atténuation varie de façon abrupte lorsque le faisceau passe d’une zone de tissus mous à une zone qui contient du tissu osseux. Par un seuillage, défini à partir du niveau moyen d’absorption des tissus mous (constituant ce que l’on peut appeler la « ligne de base »), les limites physiques du tissu osseux peuvent être ainsi obtenues. Ceci conduit, selon la technique, surfacique (DXA) ou volumique (QCT), à la détermination d’un nombre de pixels ou de voxels considérés comme occupés par du tissu osseux. Cette étape importante de l’acquisition permet donc le calcul de la surface de projection des pièces osseuses ou de leur volume. Pour la méthode absorptiométrique (DXA), le calcul montre que la quantité obtenue à partir de la mesure de l’atténuation correspond en fait à une masse de tissus par unité de surface. Par abus de langage, cette quantité est désignée par « densité » et elle est exprimée en général en g/cm2. Finalement, la méthode permet de définir deux quantités : la densité surfacique et la surface de projection des éléments étudiés. Le produit de ces deux quantités conduit à une masse : masse osseuse ou masse des tissus mous. Les mesures du tissu osseux sont faites en général en équivalent hydroxyapatite (HAP), minéral du tissu osseux dont le contenu en calcium est de 40 %. APPAREILLAGE ¦ Absorptiométrie à rayons X Actuellement, la majorité des examens dits d’absorptiométrie se pratique avec des appareils utilisant un rayonnement biphotonique (DXA), même pour les mesures du squelette périphérique. Par l’intermédiaire de deux équations d’absorption, ces appareils présentent l’avantage important de faire la discrimination entre tissu mou et tissu osseux (cf supra). Pour les appareils à rayonnement monophotonique, seule l’absorption moyenne des tissus traversés est obtenue et la mesure sélective de l’un ou l’autre de ces tissus n’est pas possible. Pour déterminer avec le plus d’exactitude possible ce qui revient au tissu osseux, ces appareils monoénergétiques utilisent le plus souvent un « équivalent » tissu mou d’épaisseur constante et bien définie. Par exemple, pour les mesures de la DMO du radius et du cubitus, l’avant-bras est immergé dans un bac d’eau. Les appareils à isotopes ont été abandonnés et peu d’appareils à rayons X de type monoénergétique (single energy X-ray absorptiometry) sont utilisés. Pour les appareils de DXA, deux technologies ont été développées. La première utilise un faisceau cylindrique de rayons X (dit souvent pencil beam) de faible diamètre, de l’ordre du millimètre, qui balaye la zone de tissu à étudier ligne par ligne, en « X-Y ». Dans une deuxième approche technologique, des appareils utilisant un faisceau en « éventail » (fan beam) ont été réalisés pour permettre un balayage unique de la zone de mesure, en général selon la direction de l’axe principal de la table d’examen (fig 1A, B). La deuxième technique a l’avantage faible de permettre une acquisition plus rapide, mais elle est plus irradiante que la technique en single beam. De plus, il existe un agrandissement des surfaces de projection, variable selon la distance avec la source, c’est-à-dire selon le niveau des tissus mesurés par rapport à la table d’examen et donc selon la corpulence des patients. Cette distorsion, difficile à corriger, complique les mesures. Des appareils de la toute dernière génération, utilisant un faisceau large (cone beam) et une matrice bidimensionnelle de détecteurs à semi-conducteurs permettant des acquisitions quasi instantanées sur des surfaces d’environ 20 cm ´ 20 cm, semblent avoir résolu, dans leur conception, la majorité de ces problèmes (fig 1C). D S *A *B *C 1 Options technologiques possibles pour le balayage de la zone de mesure en absorp-tiométrie biphotonique à rayons X (DXA). S : source ; D : détecteur. A. Faisceau cylindrique (pencil beam). Le diamètre du faisceau de rayons X est de l’ordre du millimètre. Ce faisceau très directif implique un balayage ligne par li-gne, en « X-Y ». L’espacement entre chaque ligne de balayage peut être adapté au type d’examen. De plus, avec cette technique de projection orthogonale, les mesu-res de surface peuvent être faites avec beaucoup d’exactitude. B. Faisceau large, en « éventail » (fan beam). L’acquisition se fait en un balayage unidirectionnel. C. Faisceau conique, bidimensionnel (cone beam). Ce type de faisceau, associé à un capteur matriciel, permet de faire des examens très rapides, par acquisition suc-cessives portant sur des zones dont la surface est d’environ 20 cm ´ 20 cm. ¦ Tomodensitométrie En tomodensitométrie, les mesures sont faites, à l’étage vertébral lombaire, dans un tissu qui comporte, outre la substance minérale, une trame protéique, des cellules sanguines et de la graisse qui remplace progressivement le tissu hématopoïétique au cours du vieillissement. Cette dernière composante entraîne une sous-estimation des valeurs de densité minérale qui doit être corrigée [56]. L’idéal serait de pouvoir faire les mesures de densitométrie osseuse en utilisant un scanner qui fonctionnerait avec plusieurs énergies (en toute rigueur, avec trois énergies pour résoudre avec exactitude les quatre composantes citées ci-dessus). La réalisation technologique d’un tel système serait évidemment très compliquée. On a pourtant disposé d’excellents scanners fonctionnant en double énergie et qui permettaient de faire une très bonne correction de l’« effet graisse » [45, 46] tout en ayant une bonne reproductibilité [11]. Dans ces appareils, les deux tensions nécessaires étaient fournies sous la forme d’impulsions successives, de 85 et 125 kVp par exemple, ce qui était possible lorsque la vitesse d’acquisition des coupes n’était pas trop élevée (de 7 à 10 secondes par coupe). Avec les vitesses de rotation actuelles, de l’ordre de la seconde ou moins, il est malheureusement devenu beaucoup plus difficile de mettre en oeuvre une technologie fiable de ce type de commutation et les méthodes de mesures dont on dispose sur les scanners usuels se font en simple énergie. Toutefois, des corrections pour l’âge sont en général programmées dans les logiciels de calcul de DMO. 3
  4. 4. 31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic L2 0,9791 12,21 3,30 12,47 L3 1,031 13,95 3,30 13,53 L4 0,9877 15,04 3,30 15,22 L2 - L4 0,9993 41,20 9,90 41,23 L1 - L4 0,9820 51,92 12,90 52,87 IMAGERIE Le scanner, de par sa conception prioritaire d’instrument d’imagerie, présente évidemment toutes les qualités pour faire des images de haute définition et des scanners travaillant en très haute définition ont été développés pour faire des études de la texture osseuse du squelette périphérique [26, 27, 86]. Cependant, il existe des scanners commerciaux fonctionnant en double énergie qui sont spécifiquement dédiés aux mesures de DMO du squelette périphérique et qui n’ont pas vocation à faire de l’imagerie fine (pQCT). Pour les examens absorptiométriques de type DXA, la qualité des images peut venir en second plan. Il n’est en effet pas nécessaire d’avoir une excellente résolution spatiale pour positionner une zone d’intérêt sur l’image du rachis lombaire ou de l’extrémité supérieure du fémur. L’acquisition des données se fait ainsi, pour beaucoup d’examens, avec des appareils d’absorptiométrie qui sont des appareils robustes, dotés d’une informatique beaucoup moins lourde que celle d’un scanner. De ce fait, les images obtenues, de qualité souvent modeste, ne peuvent pas être utilisées pour le diagnostic radiologique, sauf éventuellement celui de tassement vertébral net, en général déjà connu (les fabricants de matériel font apparaître de façon bien claire cette limitation sur l’impression des résultats d’examen). Cet aspect est toutefois en train d’évoluer, avec le développement de logiciels permettant des études véritablement morphologiques des corps vertébraux, sur des acquisitions de profil du rachis et qui demandent des images de bonne qualité. PRÉPARATION DU PATIENT Il n’y a pas à réaliser de préparation particulière du patient. Il faut bien entendu faire retirer tous les éléments absorbants qui pourraient se trouver dans le champ d’investigation, tels bijoux, agrafes métalliques, boutons, fermetures à glissière ou tout autre élément métallique. Il faut également s’assurer que le patient n’a pas subi très récemment des examens faisant intervenir des produits de contraste ou une scintigraphie. Enfin, il est conseillé de ne pas pratiquer de mesures densitométriques, chez une femme en âge de procréer, sans être assuré qu’une grossesse n’est pas en cours, même avec les appareils d’absorptiométrie qui sont très peu irradiants. Examens absorptiométriques usuels chez l’adulte RACHIS LOMBAIRE C’est l’examen de base, pratiqué quasi systématiquement au cours d’un bilan osseux. Cet élément porteur du squelette axial qu’est la colonne lombaire est en effet composé pour une part importante d’os trabéculaire [74], composante osseuse à renouvellement rapide. Le patient est installé en décubitus dorsal, les jambes surélevées par un coussin suffisamment épais pour compenser la lordose et rendre l’axe du rachis lombaire le plus rectiligne possible. La mesure est souvent pratiquée sur les vertèbres L2 à L4, pour que la zone de balayage n’empiète pas sur les dernières côtes et les crêtes iliaques. L’examen peut aussi se faire de L1 à L4, pour obtenir une information sur une zone plus importante du rachis (fig 2). La prise en compte de l’arthrose rachidienne (ostéophytes, arthrose articulaire postérieure) ainsi que des zones de calcifications extrarachidiennes (plaques d’athérome), qui peuvent conduire à une mesure faussement élevée, constitue une des limitations majeures de cet examen. L’acquisition en incidence latérale a été développée pour tenter de résoudre ces artefacts de mesure [99]. Cependant, et bien que sa sensibilité puisse être meilleure que celle de l’examen en incidence postéroantérieure, sa moins bonne reproductibilité et l’irradiation plus importante qu’il apporte font discuter l’intérêt de cet examen, qui reste assez peu pratiqué [4, 7, 67]. EXTRÉMITÉ SUPÉRIEURE DU FÉMUR La mesure de cette zone complète souvent celle de la colonne lombaire en incidence postéroantérieure. Elle permet en effet de lever l’ambiguïté qui peut exister sur les résultats obtenus en mesurant un rachis atteint d’arthrose modérée. De plus, il a été bien démontré que la valeur de la DMO du col fémoral est le meilleur paramètre pour estimer le risque fracturaire à ce niveau [102]. Le patient est toujours installé en décubitus dorsal, le membre inférieur à mesurer étendu dans le plan de la table d’examen et en abduction de 10° à 15°. On utilise un système de cale au pied, ou de sangle à la cuisse, pour obtenir une rotation interne qui permette de compenser l’antéversion du col fémoral et le mette dans un plan perpendiculaire au faisceau de rayons X. L’acquisition se fait sur une zone qui englobe la tête fémorale et va jusqu’à 10 à 15 mm au-dessous du petit trochanter. Trois zones d’analyse sont habituellement définies par l’opérateur, comme on peut le voir sur la figure 3. La plus intéressante, car la plus sensible et la plus reproductible, est la zone du col fémoral. Elle est délimitée par un rectangle dont la longueur, perpendiculaire à l’axe du col, déborde de quelques millimètres la projection des corticales et dont la largeur est réglée pour correspondre sensiblement à la longueur du col. Pour assurer à la mesure la meilleure reproductibilité possible, il est habituel de rendre cette zone tangente à la tubérosité du grand trochanter. La deuxième zone de mesure délimite la région du grand trochanter. Enfin, la troisième zone est placée, de façon automatique ou manuellement, dans la région de plus faible densité. C’est la zone triangulaire dite de Ward, du nom du chirurgien qui a décrit cette zone délimitée par l’orientation des travées osseuses suivant les lignes de contrainte en traction et en compression de l’extrémité supérieure du fémur (la densité de ces travées est classiquement cotée par l’indice de Singh, de 7 à 1). Pour des raisons informatiques, cette zone de mesure est BMD g/cm2 BMC g Longueur cm Surface cm2 2 Exemple d’examen du rachis lombaire chez une femme de 48 ans, mesurant 1,58 m. Chez cette femme ménopausée, la densité minérale osseuse moyenne des quatre vertèbres mesurées est située à un demi-écart-type au-dessous de la valeur normale pour l’âge (Z = - 0,5) et à 0,9 écart-type au-dessous de la valeur maximale moyenne à 30 ans (T = - 0,9). La surface de projection et la hauteur de ces quatre vertèbres valent 52,87 cm2 et 12,90 cm, données qui peuvent être uti-lisées pour rapporter la densité minérale osseuse à la taille et obtenir une valeur de densité volumique corrigée. BMD : bone mineral density ; BMC : bone mineral content. 4
  5. 5. Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 Col fémoral 0,7352 3,6620 1,50 04,981 Troc 0,5012 5,933 11,84 Tri W 0,5922 0,5922 1,00 01,000 en général constituée par un petit carré et son positionnement n’est pas très reproductible. Il faut donc être prudent dans l’interprétation du résultat obtenu à ce niveau. Les deux cols, dont la géométrie n’est en général pas strictement symétrique, ne présentent pas la même densité. Les différences moyennes sont, dans notre expérience, de près de 10 % (0,5 à 1 écart-type). Il faut donc prendre soin de toujours mesurer le même fémur lors d’examens répétés chez un même patient. Les nouveaux logiciels, récemment développés pour faire la mesure des deux cols au cours du même examen [68], ont un intérêt certain, car on ne sait pas, a priori, quel côté présente la densité la plus faible. Enfin, on peut signaler ici la mesure particulière de la DMO périprothétique, pratiquée essentiellement dans le cas de prothèses non scellées de la hanche [23, 50, 95, 97]. Pour effectuer ces examens qui intéressent les orthopédistes, il faut un logiciel spécifique permettant de faire les mesures dans les zones définies par Grüen [36]. Ils ne seront pas décrits plus en détail ici. CORPS ENTIER L’examen absorptiométrique du « corps entier », dont Mazess [66] a été l’un des tout premiers promoteurs, est de plus en plus pratiqué et actuellement, dans presque toutes les études cliniques mises en place par les laboratoires pharmaceutiques, une absorptiométrie « corps entier » est prévue. Cet examen apporte en effet de nombreux renseignements, aussi bien sur le compartiment osseux que sur la composition corporelle en masse maigre et masse grasse (fig 4). Les indications sont de ce fait nombreuses. C’est le cas en pathologie osseuse où une analyse globale et région par région du squelette peut être utile. L’intérêt dans les ostéoporoses, les ostéomalacies, les ostéogenèses imparfaites ou les myélomes, par exemple, est évident. La mesure simultanée des tissus mous permet d’étendre ces indications à la plupart des pathologies endocriniennes (diabète, maladie de Cushing, hypo- et hyperthyroïdies, hyperparathyroïdies, syndrome de Turner), aux désordres métaboliques (malabsorptions digestives, syndrome immunodéficitaire acquis, sarcomes, maladies sanguines), à l’obésité et l’anorexie mentale etc. L’examen est simple à réaliser et, avec les appareillages actuels, il peut se faire avec des vitesses de balayage élevées sans perdre d’information (par exemple 260 mm/s en single beam ; il ne prend ainsi qu’environ 5 minutes pour un sujet adulte de taille moyenne). Le patient est installé en décubitus dorsal, les membres supérieurs alignés le long du corps, les mains à plat en pronation et les membres inférieurs alignés dans l’axe du corps, en rotation interne d’environ 20° pour bien dégager les péronés. Cette installation assure une bonne reproductibilité à l’examen (CV » 0,7 %). Aux zones d’intérêt usuelles, qui délimitent l’extrémité céphalique, le BMD g/cm2 BMC g Longueur cm Surface cm2 3 Étude de l’extrémité supérieure du fémur. L’acquisi-tion englobe la tête fémorale et s’étend jusqu’à 10 à 12 mm au-dessous du petit trochanter (six à huit lignes de ba-layage). Classiquement, trois zones d’intérêt sont définies pour l’analyse. Celle du col fémoral, délimitée par un rec-tangle dont la longueur est perpendiculaire à l’axe du col fé-moral, est en général positionnée de façon à être tangente à la tubérosité du grand trochanter. Ce positionnement précis assure une bonne reproductibilité à la mesure de la densité minérale de cette zone. La deuxième zone d’intérêt est celle du grand trochanter, délimitée par le versant interne du grand trochanter et l’axe du col. Enfin, la zone de densité minérale minimale est définie par un petit carré et corres-pond sensiblement au triangle deWard. La zone de mesure la plus reproductible et qui s’avère la plus sensible est celle du col fémoral.BMD : bone mineral den-sity ; BMC : bone mineral content. Troc : trochanter. Tri deW : triangle deWard. BMD g/cm2 BMC g Surface cm2 Longueur cm Largeur cm Masse maigre g Masse grasse g Tête Tronc Abdomen Mb sup. Mb inf. Total 1,8830 0,8449 0,9567 0,6148 0,9171 0,9269 0542,9 0840,0 0313,2 0362,6 0942,8 2688,0 0288,2 0994,3 0327,3 0589,8 1028,0 2900,0 03250 17442 08666 03360 12886 36937 0715,7 11305,0 05232,0 03827,0 08058,0 23905,0 4 Examen « corps entier ». L’analyse porte sur l’ensem-ble du squelette et des tissus mous (masse maigre et masse grasse), mais elle est également faite par régions d’intérêt. Sur cet exemple de résultats normaux, obtenus chez une femme de 57 ans, sans anomalie du métabolisme osseux, la densité minérale osseuse du squelette entier (DMOt = 0,929 g/cm2) correspond à une valeur moyenne. La densité minérale de l’extrémité céphalique, qui varie très peu avec l’âge, est deux fois plus élevée, alors que celle du squelette des membres supérieurs est 1,5 fois plus faible. Pour cette raison, la DMOt est un paramètre peu sensible. Pour inter-préter les résultats d’examen « corps entier », il est préféra-ble d’utiliser les valeurs du contenu minéral osseux CMO (ici CMOt = 2 688 g) qui sont corrélées au poids corporel. BMD : bone mineral density ; BMC : bone mineral content. 5
  6. 6. 31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic tronc, le pelvis et les membres, il est possible, avec la plupart des logiciels, d’ajouter au moins deux zones d’analyse supplémentaires à contours déformables. Cet ensemble de zones de calcul permet de faire une analyse détaillée du squelette osseux ainsi que de la répartition de la masse musculaire et de la masse grasse. Ceci est particulièrement utile pour comparer deux zones symétriques du corps, ce qui peut être le cas, par exemple, pour estimer l’évolution d’une algodystrophie. SQUELETTE PÉRIPHÉRIQUE L’avant-bras, qui a été le tout premier site de mesure de la DMO (cf supra) est parfois quelque peu oublié. Il s’agit cependant d’un site intéressant pour effectuer un dépistage simple de l’ostéoporose [80]. En effet, en pratiquant deux mesures, l’une au niveau distal, riche en os trabéculaire et l’autre au tiers moyen de l’avant-bras, quasi purement cortical, des informations précises sur la DMO des deux compartiments osseux sont obtenues (fig 5). La mesure de la DMO peut être faite en d’autres sites, poignet et main par exemple, avec des applications tels le suivi des hyperparathyroïdies ou même des polyarthrites rhumatoïdes [93], ou le contrôle de l’évolution normale de la croissance [17]. Le calcanéum, os porteur très riche en os trabéculaire, est également étudié et il existe maintenant des appareils de DXA dédiés presque uniquement à cette zone du squelette. Ces appareils utilisent un faisceau conique de rayons X et un détecteur matriciel à semi-conducteurs, couvrant l’ensemble de la zone à mesurer. La mesure se fait ainsi de façon quasi instantanée, en 5 à 10 secondes. De plus, l’acquisition et l’analyse peuvent être faites avec une excellente résolution spatiale (pixels de 0,2 mm, par exemple). Pour le squelette périphérique, il existe également (cf supra) des méthodes de mesure tomodensitométriques utilisant de petits scanners qui fonctionnenent en double énergie et sont équipés de logiciels qui permettent de mesurer avec une très bonne reproductibilité la DMO des deux composantes osseuses trabéculaire et corticale, ainsi que les surfaces respectives de ces compartiments sur des sections droites des os, ouvrant ainsi la voie à des investigations nouvelles [94]. Une technique dérivée pour l’analyse du squelette périphérique est la radiogrammétrie. Avec cette technique, la DMO est estimée en comparant l’atténuation des os et celle d’un matériau absorbant connu, ou en analysant la densité optique de radiographies numérisées de la main, la méthode prend alors le nom de digital X-ray radiogrammetry [6, 41]. Elle ne peut s’appliquer qu’au squelette périphérique. Le plus souvent, les mesures sont faites sur les métacarpiens ou les phalanges et dans le cas où un matériau de référence est utilisé, en général sous la forme d’un coin d’aluminium, celui-ci est placé entre les doigts. La méthode a permis également de redécouvrir l’intérêt de la mesure de l’index corticodiaphysaire tel qu’il avait été défini auparavant [57]. RÉSULTATS ET ANALYSE DES DONNÉES Les paramètres osseux mesurés au cours des examens absorptiométriques de type DXA permettent, par comparaison avec les valeurs de référence obtenues lors de l’étude de populations témoins, de classer les patients en fonction de leur risque fracturaire. ¦ Grandeurs mesurées et unités À l’intérieur d’une zone d’intérêt définie par l’opérateur, les grandeurs mesurées correspondant à l’absorption, sont le CMO (noté plus souvent BMC, pour bone mineral content) et la DMO (ou BMD pour bone mineral density) qui s’expriment habituellement en g et g/cm2 en équivalent HAP, minéral du tissu osseux (mais qui devraient être, en unités internationales, en kg et kg/m2). Il faut noter que cette « densité » correspond en fait à la mesure d’une quantité de minéral par unité de surface. Il ne s’agit donc pas réellement d’une densité. Tout au plus peut-on parler (cf supra) de « densité surfacique ». Cet aspect est à bien noter, car il constitue une limitation de la technique. On voit immédiatement, en effet, que deux pièces osseuses de même densité minérale réelle peuvent avoir des valeurs de densité absorptiométrique différentes. Ainsi, deux éléments osseux cylindriques, de même longueur mais de section différente, ont-ils des densités minérales surfaciques (en g/cm2) proportionnelles à leur diamètre (fig 6). Les mesures effectuées sur des pièces osseuses en cours de croissance doivent donc être corrigées pour tenir compte de ce point et être comparables dans le temps. Il faut, bien entendu, ajouter les quantités mesurées dans les tissus mous, en même temps que les paramètres osseux : masse maigre (MM) et masse grasse (MG), habituellement notées en grammes. Les valeurs de ces deux composantes sont parfois données de façon accessoire lors des examens du rachis et de l’extrémité supérieure du fémur, mais elles sont évidemment de tout autre intérêt dans l’examen « corps entier ». On peut noter enfin que l’examen « corps entier » permet ainsi de mesurer le poids corporel : P = CMO + MM + MG et de faire l’estimation de chacune des composantes en pourcentage de P. ¦ Valeurs normales L’analyse de l’ensemble des données obtenues chez un patient, lors de l’un de ces examens, ne peut se faire que par comparaison à des valeurs de référence obtenues à partir de la mesure de populations témoins. Malheureusement, chaque fabricant de matériel de DXA a utilisé pour ses appareils une méthode d’étalonnage qui lui est BMD g/cm2 BMC g Longueur cm Surface cm2 Radius + cubitus distal Radius + cubitus proximal Radius proximal 0,3307 0,6357 0,6661 1,3820 1,4210 0,8642 1,00 1,00 1,00 4,180 2,236 1,297 5 Examen de l’avant-bras. Les mesures sont faites au ni-veau distal et au tiers moyen des os de l’avant-bras, permet-tant ainsi d’obtenir des informations sur les deux compar-timents osseux, trabéculaire et cortical. BMD : bone mineral density ; BMC : bone mineral content. h Faisceau de rayons X D1 D2 6 Correction pour la taille. Deux pièces osseuses cylindriques de même densité mi-nérale q et de même longueur h, mais de diamètres différents, D1 et D2, ont une den-sité minérale osseuse (DMO) proportionnelle à leur diamètre, lorsque celle-ci est me-surée par une méthode absorptiométrique de projection. En effet : DMO = q·p·h·D2/4·D·h = K·D (avec K = q·p/4). Cette modélisation simple montre l’intérêt qu’il y a à pratiquer une correction pour rap-porter les résultats à la taille. Cette correction est nécessaire pour pouvoir interpréter correctement les résultats de densitométrie osseuse par dual energy X-ray absorp-tiometry chez les sujets en cours de croissance, mais aussi chez les adultes dont la taille s’écarte de façon notable de la moyenne, une variation d’un écart-type sur la hauteur des vertèbres mesurées entraînant une variation du même ordre de grandeur sur DMO. 6
  7. 7. Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 propre, de telle sorte que les mesures qui pourraient être effectuées chez un même patient avec des appareils de marque différente ne sont pas directement comparables. Cependant, des corrélations ont été établies pour faire correspondre ces mesures (cf supra). Quel que soit le système de mesure et l’examen, les valeurs normales sont couramment représentées par une courbe représentant les valeurs moyennes de la quantité mesurée, par exemple la DMO au col fémoral, en fonction de l’âge des patients. Cette courbe moyenne est en général encadrée par deux courbes parallèles, séparées de ± 2 DS de la moyenne et définissant donc l’intervalle de confiance à 95 %. Parfois, les valeurs normales sont proposées en percentiles ; le 50e percentile correspond à la moyenne et les courbes représentant le 3e et le 97e percentiles sont alors utilisées (100 – 2 ´ 3 = 94% des valeurs). Au rachis lombaire La figure 7 donne un exemple de courbe des densités normales chez la femme entre les âges de 20 et 80 ans. Sur cette courbe, deux éléments sont à noter : – il existe un maximum de DMO (peak bone mass), pratiquement atteint en fin de croissance, mais que l’on peut situer plus précisément vers l’âge de 30 ans chez la femme ; – la décroissance quasi exponentielle qui se produit ensuite correspond à une perte physiologique normale ; il est intéressant de voir que le taux de cette perte est maximal vers 50 ans (avec une valeur moyenne de l’ordre de 0,9 % par an, entre 45 et 65 ans), ce qui met en évidence l’importance de la surveillance du squelette osseux chez la femme au cours de la période périménopausique [79]. Sur ce type de courbe, la valeur de la DMO mesurée à l’étage vertébral lombaire chez une patiente peut être comparée à la valeur moyenne pour l’âge, ainsi qu’à la valeur maximale dans la population de référence. Les différences avec ces valeurs moyennes normales peuvent se calculer en pourcentage, mais il est plus parlant de les exprimer en prenant comme unité un écart-type. Des « scores », notés Z et T, sont ainsi définis (fig 8). À l’extrémité supérieure du fémur À cet endroit, la courbe de variation de la DMO avec l’âge a une allure très semblable à celle correspondant au rachis lombaire. Les Z et T scores sont définis de la même façon pour chacune des zones mesurées et spécialement pour la zone du col fémoral (fig 9). On pouvait s’attendre à ce que, en utilisant cette façon identique d’exprimer les résultats, une patiente puisse avoir les mêmes Z score et T score pour les deux sites, vertébral lombaire et col fémoral. Une bonne concordance entre les résultats n’existe malheureusement que dans 56 % des cas, comme cela a été montré récemment chez plus de 5 000 patientes [103]. Examen « corps entier » Pour ce qui concerne le compartiment osseux, les informations les plus intéressantes obtenues à partir de cet examen sont celles du CMO total (CMOt ou BMCt) ou régional (CMO des membres, en particulier). La DMO du squelette entier (DMOt ou BMDt) est faiblement corrélée à la taille et au poids (r » 0,45, dans notre expérience). Elle varie peu avec l’âge et n’est donc pas très informative [13]. Cette faible sensibilité de la densité vient en partie du fait qu’elle est la moyenne de densités très différentes, celles des membres et celle de l’extrémité céphalique, par exemple. L’extrémité céphalique peut représenter en effet, plus du tiers du CMOt à 70 ans et sa densité qui ne varie pratiquement pas avec l’âge (variation de moins de 0,5 % entre 40 et 90 ans), peut être de plus du double de celle des membres. Le CMO, bien corrélé au poids corporel ou, si l’on veut prendre en compte la taille et le poids, à la surface corporelle [13], est d’un plus grand intérêt. De plus, son analyse région par région peut être utile dans de nombreux cas d’examens, en endocrinologie et en orthopédie, en particulier. Pour l’analyse de la composition corporelle, en masse maigre et masse grasse, le poids corporel est de loin le paramètre le plus important. En utilisant les corrélations linéaires établies entre masse grasse ou masse maigre et le poids, des valeurs moyennes de référence peuvent être calculées et, pour un patient donné, les écarts avec ces valeurs calculés. ¦ Classification des patientes et risque fracturaire Une commission de l’Organisation mondiale de la santé a défini des critères simples de classification des résultats de densitométrie osseuse, en vue du dépistage de l’ostéoporose, qui sont indiqués dans le tableau I [101]. Il faut cependant noter que ces critères s’appliquent à des femmes d’origine caucasienne ménopausées, pour la mesure de leur DMO par absorptiométrie biphotonique à rayons X, au rachis vertébral lombaire. La concordance entre les T scores lombaire et fémoral n’est pas totale (cf supra) et l’application des critères du tableau I aux mesures fémorales par DXA ou à l’analyse d’examens effectués avec d’autres modalités peut conduire à des conclusions erronées [30, 35, 47, 63, 84, 88]. Le risque fracturaire (RF) est souvent entendu comme étant le risque relatif de fracture en un site du squelette, correspondant à une DS 7 Valeurs normales (moyenne ± 2 DS) de la densité minérale osseuse (DMO) me-surée chez les femmes, à l’étage vertébral lombaire (L2-L4), sur un appareil Norland XR-36. La courbe présente un maximum vers l’âge de 30 à 35 ans, puis une décrois-sance avec un point d’inflexion vers 50 ans, qui correspond à la ménopause. 8 Les écarts de la valeur de densité mesurée, avec la valeur normale pour l’âge et avec la valeur maximale, sont en général calculées en déviation standard, conduisant à des scores Z et T. Noter que cette méthode peut s’appliquer à tous les types d’examens absorptiométri-ques. Elle a, de plus, l’avantage de donner des résultats plus comparables les uns aux autres que la valeur de densité minérale osseuse (DMO) en g/cm2, quand ils sont ob-tenus sur des appareils différents. Chez la patiente de 60 ans dont la valeur de DMO est représentée sur cette figure, Z = -1,0 et T = - 2,5 ; cette dernière valeur est celle retenue par l’Organisation mondiale de la santé pour porter le diagnostic d’ostéoporose. 9 Courbe des valeurs normales (moyenne ± 2 DS) de la densité minérale osseuse (DMO) mesurée au col fémoral chez la femme (appareil Norland XR-36). 7
  8. 8. 31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic de décroissance de la DMO mesurée en ce site ou en un autre site. Des valeurs de ce paramètre RF/DS, calculées par Eddy et al [28] sont données dans le tableau II. On peut également estimer le RF en admettant qu’il évolue de façon sensiblement exponentielle avec la valeur de T et qu’il peut être estimé en l’exprimant par la quantité 2–Z ou 2–T [59]. Une patiente qui présenterait, pour sa DMO lombaire, une valeur de Z de -1,5 et une valeur de T de -3, aurait ainsi un risque relatif de faire un tassement vertébral environ trois fois plus élevé qu’une femme de son âge ayant une DMO normale et huit fois plus élevé qu’une femme normale de 30 ans (2 1,5 = 2,8 et 23 = 8). Les mêmes calculs de risque de fracture de l’extrémité supérieure du fémur seraient à faire avec les Z et T scores correspondants. MORPHOMÉTRIE VERTÉBRALE La proportion d’individus de plus de 50 ans qui présentent un aspect de tassement d’au moins une vertèbre est sensiblement identique dans tous les pays développés et atteint 20 à 25 % [70, 75]. Or, il est établi depuis une dizaine d’années [83] et confirmé depuis, dans diverses études [5, 69], que le risque de nouvelle fracture, au rachis ou à l’extrémité supérieure du fémur, est largement augmenté (de deux à cinq fois) s’il existe déjà un tassement vertébral. Malheureusement, pour différentes raisons, en particulier parce que les tassements vertébraux non traumatiques sont en général quasi asymptomatiques, ces fractures sont très souvent de découverte fortuite et on estime que seulement un quart d’entre elles sont cliniquement connues [29]. Certains appareils d’absorptiométrie sont maintenant capables de faire des clichés, en « mode radio », de l’ensemble du rachis de profil, en des temps courts, permettant des acquisitions en apnée (10 secondes environ). De plus, la résolution spatiale, de cinq à dix paires de lignes par centimètre, est suffisante pour que des mesures fiables de la hauteur des corps vertébraux, par exemple aux niveaux antérieur et postérieur, puissent être pratiquées. Associées à celle de la DMO, ces mesures constituent un apport important dans un bilan du squelette osseux et peuvent être d’une aide certaine dans la décision de mettre en route un traitement. On considère en effet que 30 % environ des patients qui nécessiteraient d’être traités ne le sont pas s’ils n’ont pas eu un examen radiologique du rachis. Tomodensitométrie quantitative La tomodensitométrie, conçue d’abord pour fournir des images d’excellente définition (cf supra) est à mettre à part ici. PRINCIPE TECHNIQUE Les premières mesures avec cette technique ont été initiées par Alvarez [1]. Elles se sont ensuite assez vite développées [20, 58, 87]. Ce sont des mesures volumiques qui se pratiquent dans une zone de tissu osseux bien délimitée. Elles sont en effet effectuées dans un volume défini par l’aire de la zone d’intérêt et l’épaisseur de la coupe scanographique, toutes les deux programmées par l’opérateur. Le centre du corps vertébral, composé d’os trabéculaire, représente la zone d’étude la plus habituelle. L’échelle densitométrique en unités Hounsfield ne peut malheureusement pas être utilisée directement et on obtient la densité minérale d’une pièce osseuse par comparaison avec celle d’un fantôme de densité minérale connue et mesuré en même temps (fantôme dans le matelas de la table d’examen) (fig 10A) ou dans un deuxième temps (fantôme d’une section horizontale de l’abdomen, comportant une vertèbre modélisée) (fig 10B). Dans ces conditions, les mesures de densité en unités Hounsfield peuvent être corrigées et transformées en densité minérale, en g (ou plus souvent en mg) HAP/cm3. On a donc affaire ici à une véritable mesure de masse volumique. APPLICATIONS PRATIQUES POSSIBLES Cette excellente technique qui devrait se développer, avec les possibilités nouvelles de reconstruction qu’offre l’acquisition hélicoïdale, reste cependant encore d’utilisation limitée. Une des raisons provient sans doute des logiciels eux-mêmes, avec lesquels les mesures ne sont bien établies que pour la composante osseuse trabéculaire au rachis, mais elle vient aussi, au moins en France, du désintérêt quasi total du milieu radiologique pour ces mesures, jugées parfois longues et compliquées et laissées aux soins d’autres spécialités. Des développements de logiciels extrêmement intéressants existent, et des mesures très complètes et très informatives peuvent être faites sur des reconstructions tridimensionnelles, en particulier à l’extrémité supérieur du fémur ou encore aux maxillaires, pour les applications d’implantologie dentaire. Il faut signaler, de plus, qu’avec les scanners actuels la technique a une très bonne reproductibilité, même sur des durées de plusieurs années [9]. RÉALISATION DES EXAMENS USUELS AU RACHIS LOMBAIRE Le patient est installé en décubitus dorsal, les jambes surélevées par un coussin pour redresser le rachis et les membres supérieurs placés de façon à ne pas se trouver dans la zone de mesure, en mettant par exemple les bras derrière la tête, position qui a l’avantage supplémentaire de tirer sur le rachis. On utilise le « mode radio » du scanner pour programmer une coupe sur chacune des vertèbres à étudier, en général de L1 à L4. Chacune de ces coupes est centrée sur le plan médian horizontal des corps vertébraux. Leur épaisseur doit être suffisamment importante pour que la mesure soit effectuée dans un volume osseux représentatif de l’ensemble du corps vertébral. On choisit le plus souvent 10 mm. L’acquisition est faite également sur un fantôme de référence, simultanément ou dans un deuxième temps (cf supra). ZONES D’INTÉRÊT POUR L’ANALYSE L’opérateur positionne une région d’intérêt au centre de l’image du corps vertébral, région habituellement de forme elliptique, pour prendre en compte la plus large part possible du tissu osseux trabéculaire du corps vertébral, en évitant la zone vasculaire postérieure dont la morphologie est très variable d’un étage Tableau I. – Critères définis par l’Organisation mondiale de la santé pour le diagnostic de l’ostéoporose chez les femmes d’origine cauca-sienne, en fonction de la valeur de l’écart de la densité minérale os-seuse mesurée avec celle de la population adulte jeune normale (T score). Normal T > - 1 Ostéopénie - 2,5 < T < - 1,0 Ostéoporose* T < = - 2,5 *Les patientes de ce dernier groupe qui ont déjà fait une ou plusieurs fractures sont classées comme ayant une ostéoporose sévère. Tableau II. – Risque fracturaire (RF) relatif pour une diminution d’un écart-type (ou déviation standard [DS]) de la densité minérale os-seuse mesurée : RF/DS (d’après Eddy et al [28]). Noter que le meilleur prédicteur du risque fracturaire en un site est la valeur de la densité minérale mesurée en ce site. Il faut également noter l’excellente valeur prédictive globale de la mesure au col fémoral. RF/DS Sites de mesure Poignet Vertèbre Fémur Avant-bras 1,8 1,6 1,6 Rachis lombaire 1,6 2,0 1,3 Col fémoral 1,6 1,9 2,6 8
  9. 9. Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 *A *B vertébral à l’autre. Certains logiciels plus élaborés font une détection des contours osseux et positionnent automatiquement des régions d’intérêt qui délimitent les deux composantes osseuses trabéculaire et corticale (fig 10A). Une zone d’intérêt est placée dans la zone appropriée du fantôme, pour obtenir la ou les valeurs de référence utilisées pour calculer les densités vertébrales chez le patient, en équivalent minéral (fig 10). RÉSULTATS ET VALEURS NORMALES Le calcul de la densité se fait ainsi pour chaque voxel constituant le volume d’intérêt délimité dans le corps vertébral. La valeur moyenne finalement obtenue (en mg HAP/cm3) est à comparer à la valeur normale pour l’âge, soit en pourcentage de cette valeur moyenne, soit de façon plus classique, en utilisant la valeur de l’écart-type de la population normale comme unité, pour définir l’écart de la valeur mesurée avec la valeur moyenne normale. Les résultats peuvent ainsi être donnés en Z et T scores, comme pour les mesures par DXA. INTÉRÊT ET LIMITES La méthode QCT permet de ne prendre en compte, à l’étage lombaire, que le tissu osseux vertébral et de s’affranchir ainsi des artefacts de mesure qui peuvent intervenir dans la mesure par DXA. Elle a aussi de ce fait une plus grande sensibilité, avec un taux annuel de pertes en minéral osseux de l’ordre de 1,2 % chez la femme, entre les âges de 45 et 70 ans et une perte globale à 80 ans de plus de 50 % par rapport à la valeur trouvée chez l’adulte jeune (fig 11). La DMO mesurée par QCT est très nettement corrélée avec le RF, non seulement aux vertèbres, mais aussi au trochanter [51]. Les limites de cette méthode d’étude de la DMO viennent principalement de la dose d’irradiation qu’elle délivre et qui est sensiblement plus élevée que celle apportée par les examens absorptiométriques de type DXA. Même si les calculs montrent que la dose efficace reste faible [44], il n’est pas d’usage de pratiquer ces mesures chez les enfants et seulement quelques études spécifiques ont été faites [32] (cf infra). Il est à noter, toutefois, que des mesures par QCT peuvent être faites au cours d’examens non spécifiques [39], n’entraînant ainsi pas d’irradiation supplémentaire. Un aspect important : l’irradiation La dose d’irradiation délivrée au cours d’examens utilisant des rayonnements ionisants, ou dose absorbée D, correspond à l’énergie apportée aux tissus par unité de masse. Son unité est donc le Joule par kilogramme (J/kg), plus souvent appelée Gray (Gy). Cependant, l’effet spécifique d’un rayonnement est différent selon que l’on a affaire à des particules, neutrons par exemple, ou à des rayonnements photoniques, rayons X ou c. Pour en tenir compte, on introduit un coefficient d’efficacité biologique ou « facteur de qualité » Q et on définit la dose équivalente par Deq = Q ´ D, qui est exprimée en Sievert (Sv). En fait, pour les énergies utilisées dans le domaine du radiodiagnostic, les choses sont simples, car Q = 1 et une dose absorbée de 1 Gy correspond à une dose équivalente de 1 Sv (mais Q serait de 10 pour des neutrons). Enfin, chaque tissu a une sensibilité propre aux rayonnements ionisants et pour connaître l’effet global sur l’organisme d’une irradiation localisée on affecte à chaque organe un facteur de pondération (par exemple, selon les données de l’International commission on radiological protection de 1990 [2] : pour les gonades, 0,20 ; la moelle osseuse, 0,12 ; le foie, 0,05 etc). La dose efficace, exprimée également en Sievert, est obtenue en faisant la somme des quantités calculées pour chacun des organes irradiés pendant l’examen. Par exemple, un scanner abdominal conduisant à une dose absorbée de 30 mGy apporte une dose efficace d’environ 7 mSv [44]. Une règle générale évidente est de faire en sorte que les examens radiologiques soient le moins irradiants possible. Cette règle, exprimée dans le principe « ALARA » (as low as reasonably achievable) et souvent citée, s’applique évidemment aux examens 10 Exemple de mesure de la densité minérale osseuse à l’étage vertébral lombaire, par tomodensitométrie quantitative. Cette mesure qui se pratique sur une coupe épaisse, d’environ 10 mm, au centre du corps vertébral (os trabéculaire), mais également, avec certains logiciels, sur la composante corticale (A), conduit à des valeurs de densité réelle, en g/cm3. Pour obtenir ces valeurs, il faut mesurer des fantômes comportant un ou plusieurs matériaux de référence, de densités connues. Ces mesures peuvent être ef-fectuées sur la même coupe tomographique que la vertèbre à mesurer, le fantôme étant positionné sous le patient, dans un logement du matelas (A), ou dans un deuxième temps, sur des coupes effectuées sur un fantôme comportant un modèle de vertèbre dont le corps est amovible et peut être constitué de matériaux de densités différentes (B). 11 Taux global de pertes physiologiques en minéral osseux chez la femme, tel qu’il peut être estimé à partir de la variation de la densité minérale osseuse mesurée au ra-chis lombaire, par absorptiométrie à rayons X (DXA) et par tomodensidométrie quan-titative (QCT). La mesure par QCT, au centre du corps vertébral, en os purement tra-béculaire, est plus sensible que la mesure par DXA, qui prend en compte la composante corticale. Ainsi, les pertes physiologiques en minéral osseux trabéculaires sont-elles de près de 55 % chez la femme entre 30 et 85 ans. 9
  10. 10. 31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic absorptiométriques utilisant des rayonnements ionisants. Cependant, la dose d’irradiation reçue par le patient lors de tels examens est faible, de l’ordre de quelques microSieverts, comme l’ont montré les mesures effectuées par les constructeurs et confirmées dans différentes études [18, 72, 82]. Ainsi, un examen absorptiométrique du rachis lombaire en incidence postéroantérieure, en mode standard (single beam) délivre-t-il environ 2 μSv. Les examens faits en utilisant des appareils qui travaillent en fan-beam, ainsi que les investigations de morphométrie vertébrale sont cependant plus irradiants (10 à 30 μSv et 50 μSv environ, respectivement). Ces valeurs sont à comparer à celles correspondant aux examens radiologiques courants, environ 3 mSv pour un examen du rachis lombaire et 60 à 80 μSv pour une radiographie de face du thorax, et à la dose due à l’irradiation naturelle (au moins 2,5 mSv/an, en moyenne, en France ; une dose de 1 mSv correspond ainsi à environ 6 mois d’irradiation naturelle). Les examens effectués par tomodensitométrie apportent une dose d’irradiation supérieure, mais on peut réduire cette dose en utilisant les paramètres d’acquisition les plus faibles possibles (une règle classique pour estimer la dose d’irradiation, en microSieverts délivrée au cours d’un examen tomodensitométrique pratiqué à 120- 130 kVp, est de multiplier la valeur de l’intensité en mAs par 70). De plus, il faut prendre en compte la dose efficace et non la dose à la peau. Note : Les anciennes unités, rad et rem, sont parfois encore utilisées. Elles correspondent à 1 cGy et 1 cSv, respectivement. Autres méthodes Pour pratiquer un dépistage large de l’ostéoporose, on a cherché à développer des méthodes d’utilisation simple et si possible non irradiantes. Les méthodes ultrasonores sont maintenant bien établies et largement utilisées. D’autres méthodes, plus destinées à l’étude de la texture du tissu osseux, sont encore essentiellement utilisées en recherche. Cependant, certaines d’entre elles, celles dérivées de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) en particulier, commencent à apparaître comme des techniques possibles dans les études cliniques. MÉTHODES ULTRASONORES : SITES DE MESURE ET GRANDEURS MESURÉES Le site de mesure le plus courant est le calcanéum, os porteur riche en composante trabéculaire. Les appareils utilisés sont à bain d’eau, avec régulation de la température du bain, pour éviter une dérive des mesures, ou à sec, en utilisant un gel de contact (fig 12). Moins fréquemment, au moins dans le dépistage de l’ostéoporose, la diaphyse des os longs, du tibia en particulier [81], ainsi que les phalanges sont également des sites utilisés [25]. Deux grandeurs sont habituellement mesurées : la vitesse c des ondes ultrasonores (très souvent notée SOS, pour speed of sound) et l’atténuation en fonction de la fréquence (notée BUA, pour broadband ultrasound attenuation), introduite par Langton [53, 55]. La définition de cette dernière grandeur repose sur le fait que l’atténuation des ondes ultrasonores augmente avec la fréquence et qu’elle correspond à la somme des atténuations des milieux traversés, lorsqu’on l’exprime de façon logarithmique (en décibels par mégaHertz). Techniquement, des ondes ultrasonores sont émises par un transducteur sur une bande de fréquences large, comprise entre 0,1 et 0,6 MHz par exemple, et l’intensité des ondes recueillies par un second transducteur, après traversée des tissus, est soustraite de celle mesurée dans un milieu de référence, l’eau en général. Ainsi, une relation linéaire entre l’amplitude de l’atténuation et la fréquence est établie (fig 13). La pente de la droite correspondante est la valeur de BUA, qui s’exprime en dB/MHz. Récemment, une technique d’analyse du rayonnement ultrasonore rétrodiffusé a également été envisagée [84] et un nouvel index BUB (broadband ultrasound backscattering) a été défini pour l’analyse des propriétés du tissu osseux. E R 12 Méthode d’estimation de la densité minérale osseuse utilisant des ondes ultraso-nores. La mesure se fait le plus souvent au calcanéum, os porteur riche en os trabécu-laire. Les transducteurs émetteur (E) et récepteur (R) sont placés de part et d’autre de la pièce osseuse à étudier. Ils sont positionnés soit à une distance fixe, et la mesure se fait alors dans un bac d’eau maintenue à température constante (vitesse de propagation des ondes sonores dans l’eau dégazée, à 25 °C : co » 1 480 m/s), soit en contact avec la peau, par l’intermédiaire d’un gel. La vitesse de propagation de l’onde acoustique qui peut ainsi être mesurée et qui est di-rectement liée au module de Young du milieu traversé, donne une estimation de la qua-lité mécanique de ce milieu. *A *B 13 Les mesures acoustiques sur une bande de fréquences suffisamment large (de 0,5 MHz, par exemple) permettent de définir le taux d’absorption sur cette bande (ou BUA, pour broad band attenuation), en dB/MHz. Ce paramètre apparaît comme une ca-ractéristique des qualités mécaniques de l’os, liée à son architecture tridimensionnelle. A. Os normal. B. Ostéoporose. La vitesse c, dont l’ordre de grandeur [98] est d’environ 1 750 m/s lorsqu’elle est mesurée dans des échantillons de tissus osseux déminéralisés et d’environ 4 000 m/s dans des échantillons dans lesquels les protéines ont été extraites, est directement liée aux propriétés mécaniques de l’os. Elle s’exprime en effet par c2 = E/q, expression dans laquelle E est la valeur moyenne du module de Young du milieu dans la direction de propagation de l’onde ultrasonore et q est la masse volumique de ce milieu. In vivo, les valeurs des vitesses mesurées au calcanéum sont proches de la vitesse de référence c0 trouvée dans l’eau, ce qui met en évidence de façon nette l’influence des tissus mous et indique que les interprétations simples, souvent utilisées, sont sans doute assez éloignées de la réalité physique, qui devra être prise en compte pour des développements futurs [37]. Cependant, il a été établi que la valeur de BUA est associée au poids corporel, à la prise de calcium, ainsi qu’à des facteurs de risque comme l’activité physique et le passé familial d’ostéoporose [21] et plusieurs études ont indiqué que les mesures de la SOS et de la BUA au calcanéum peuvent avoir la même valeur prédictive que les mesures classiques de DMO par DXA [3, 31, 62]. Une étude récente [92] a également montré que, dans les diaphyses des os longs (au tiers distal du radius et au tiers moyen de la diaphyse du tibia), la vitesse des ondes sonores est corrélée à 10
  11. 11. Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 la DMO corticale, sans qu’elle puisse être associée de façon nette à l’épaisseur des corticales, un important déterminant de la résistance mécanique des os longs. In vivo, la reproductibilité moyenne des mesures est de l’ordre de 2 à 4 % pour la SOS et de 6 % pour la BUA [73, 91]. MÉTHODES DE RÉSONANCE MAGNÉTIQUE Bien que la composante minérale du tissu osseux ne donne pas de signal propre, le signal provenant des autres composantes, et en particulier de la moelle, permet d’obtenir des images précises de la structure osseuse trabéculaire et d’effectuer des mesures des principaux paramètres osseux utiles pour l’estimation des propriétés mécaniques de l’os. Les premiers développements datent de 1991 [100] et l’influence des travées osseuses sur le temps de relaxation T2* de la moelle osseuse a été bien mise en évidence en utilisant des champs élevés, de l’ordre de 7 Teslas. L’évolution du matériel et des techniques IRM permet aujourd’hui d’obtenir des images en haute résolution, avec des champs magnétiques courants de 1,5 Teslas [60, 61, 65]. Ces techniques peuvent maintenant être utilisées dans l’investigation du squelette périphérique, par exemple au calcanéum ou à l’extrémité distale du radius [52]. Applications pédiatriques En pédiatrie, spécialité où les mesures par absorptiométrie se développent rapidement, les examens usuels les plus utiles sont ceux de la colonne lombaire et du corps entier. Ces deux types d’examen donnent en effet l’ensemble des résultats nécessaires à l’estimation de l’état du squelette osseux et de la composition corporelle en masse musculaire et masse grasse, en fonction des paramètres de croissance. Considérant d’une part que les soudures épiphysodiaphysaires au fémur ne sont effectives que vers l’âge de 15 ans et d’autre part que chez les enfants et les adolescents, sauf dans les cas de grandes scolioses, il n’y a pas de condensations osseuses au rachis qui pourraient conduire à des interprétations erronées des valeurs de densité mesurées à ce niveau, nous ne pratiquons pas systématiquement l’examen densitométrique de l’extrémité supérieure du fémur. En effet, cet examen, classique chez l’adulte, n’apporte là aucun élément nouveau important. De plus, une irradiation supplémentaire, bien que faible, peut ainsi être évitée dans une zone de tissus sensibles. Nous effectuons cependant cet examen de l’extrémité supérieure du fémur dans des cas spécifiques, tels ceux d’épiphysiolyse ou encore de certains traumatismes de la hanche, où les mesures de densité minérale et de CMO peuvent avoir un intérêt dans le traitement orthopédique. PARTICULARITÉS DE L’ANALYSE DES RÉSULTATS Chez les enfants et les adolescents, les résultats densitométriques sont obtenus sur un squelette en croissance et les courbes des valeurs normales du contenu minéral et de la DMO établies en fonction de l’âge sont bien superposables aux courbes de croissance staturale. Ceci est particulièrement évident à l’étage vertébral lombaire [33] (fig 14). Il en résulte que la valeur de la DMO, à ce niveau, peut être très sensiblement différente chez deux enfants de même âge, mais qui auraient des parcours staturaux différents, ce qui est fréquemment le cas chez des enfants normaux, en période prépubertaire ou dans des circonstances pathologiques comme, par exemple, dans les insuffisances rénales [22]. Il a été bien montré que l’ambiguïté qui peut exister alors sur la normalité de cette densité peut être levée en rapportant les résultats à la taille. Une correction simple et suffisante consiste à considérer le rachis lombaire comme un cylindre à base circulaire dont le diamètre est la largeur moyenne de l’image projetée du rachis et la hauteur la longueur de balayage, deux quantités données par l’analyse de l’examen. La densité minérale volumique obtenue ainsi est presque constante pendant toute la période de la croissance [8, 49, 90]. Pour le corps entier, la DMO varie avec l’âge beaucoup plus que chez l’adulte. Cependant, et encore plus que chez l’adulte, 14 Courbes des valeurs normales de la densité minérale osseuse (DMO) mesurée par dual energy X-ray absorptiometry au rachis lombaire chez la fille et la jeune femme. L’allure de cette courbe, qui correspond à des sujets de taille normale pour l’âge, est celle d’une courbe de croissance. L’interprétation des résultats de mesure absorptiométrique de DMO chez un enfant dont la croissance est avancée ou différée, doit se faire après correction de ces résultats pour la taille. BMD : bone mineral density. l’extrémité céphalique entre en compte pour un pourcentage important (de plus de 40 % du CMO global à 2 ans et encore d’au moins 20 % à 20 ans) et sa DMO vaut environ deux fois celle des membres inférieurs et trois fois celle des membres supérieurs. Si l’on veut se servir du paramètre DMO, il est donc nécessaire d’utiliser des courbes de référence qui ne prennent pas en compte cette portion du squelette [12]. La reproductibilité de la méthode pour la mesure de la composition corporelle en masse maigre et masse grasse est bonne, permettant de déceler des variations faibles, comme on a pu le mettre en évidence chez de jeunes patients dialysés [15]. Les résultats peuvent être analysés en fonction de l’âge. Des courbes des valeurs normales, aussi bien pour le CMO du squelette que pour la masse maigre et la masse grasse, ont été publiées en fonction de l’âge [16]. Cependant, tout comme au rachis lombaire, il s’avère difficile, avec ces courbes, d’interpréter correctement les examens effectués chez des enfants qui présentent un retard ou une avance de croissance. Une façon à la fois plus simple et beaucoup plus informative d’interpréter les données absorptiométriques est de se référer au poids corporel qui est, là aussi, le paramètre le mieux corrélé avec le CMOt, la masse maigre et la masse grasse [10]. De plus, il peut être utile de préciser la distribution du CMO et des tissus mous dans des régions d’intérêt particulier, comme les membres, par exemple dans le cas d’anomalies orthopédiques ou chez des sujets atteints d’ostéogenèse imparfaite [10, 16]. Conduite pratique Une large part des indications des examens de DMO provient du dépistage de l’ostéoporose chez la femme en période périménopausique et, éventuellement, du suivi de ces patientes au cours de leur traitement. Cependant, de nombreuses pathologies peuvent entraîner une ostéoporose secondaire dont le diagnostic doit être fait également de façon précoce. Pour cette deuxième catégorie d’ostéoporose, les deux sexes ont des facteurs de risque sensiblement équivalents et on voit par exemple des hommes jeunes qui présentent une hypercalciurie pouvant hypothéquer rapidement la qualité mécanique de leur squelette. Peu d’études spécifiques ont été faites chez l’homme [76, 77]. Les méthodes de mesure sont évidemment les mêmes que chez la femme, mais les courbes des valeurs normales en fonction de l’âge diffèrent sensiblement d’un sexe à l’autre. TECHNIQUE DE MESURE À UTILISER ET SITE DE MESURE Les différentes techniques dont on peut disposer n’ont, de toute évidence, pas le même rapport coût/bénéfice et il ne serait pas raisonnable, dans l’état actuel de la technologie, de faire le dépistage de l’ostéoporose en utilisant les méthodes d’IRM, par exemple. Pour 11
  12. 12. 31-100-F-10 Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle Radiodiagnostic ces examens de dépistage, les deux méthodes principales à envisager sont celles utilisant les ultrasons (QUS) et celles de type DXA, la première ayant, d’après des études récentes [54] le même pouvoir de discrimination que l’absorptiométrie à rayons X pratiquée au niveau du calcanéum. Si le praticien a des éléments qui le font s’orienter vers un bilan radiologique plus complet, un examen par QCT peut être programmé en même temps que le bilan scanographique prévu, qu’il soit à orientation osseuse ou non [39]. Dans ces indications, le site à étudier est plus ou moins imposé : calcanéum pour QUS, rachis lombaire pour QCT. Les examens de DXA offrent plus de choix. Il est encore habituel de prescrire un examen du rachis lombaire, mais il faut se souvenir de la possibilité de surestimation de la DMO mesurée, due à la présence d’arthrose. L’examen de l’extrémité supérieure du fémur, qui donne une idée très précise du risque fracturaire en diverses zones du squelette osseux (cf supra), est certainement le meilleur examen à prescrire pour les patients à partir de la cinquantaine. Chez les enfants, bien que des résultats intéressants aient été obtenus à partir de mesures ultrasonores du calcanéum [71], il n’existe pas d’appareils à ultrasons pour les mesures par QUS tout à fait satisfaisants pour réaliser des examens bien adaptés au squelette en croissance. La méthode actuellement la plus intéressante pour cette population d’enfants et d’adolescents est très certainement représentée par l’examen « corps entier » par DXA, examen qui permet en un temps bref et moyennant une dose d’irradiation minime d’obtenir des informations très complètes sur le compartiment osseux et la composition corporelle en masse musculaire et masse grasse. INTERVALLE ENTRE DEUX EXAMENS Quelle que soit la technique utilisée, il faut évidemment respecter un intervalle de temps suffisant entre deux examens, afin que la différence entre les deux mesures soit significative. On a vu que cet intervalle est déterminé essentiellement par la reproductibilité du système de mesure, qu’il faut donc connaître. COMPTE-RENDU ET CONSÉQUENCES THÉRAPEUTIQUES Les résultats fournis par les examens de densitométrie doivent être analysés avec beaucoup de rigueur, car de leur interprétation découlent souvent des décisions pour la mise en place de thérapeutiques de longue durée [85]. Il faut s’attacher à préciser les paramètres mesurés en fonction de la taille du patient et ne pas se contenter d’une simple comparaison avec les valeurs moyennes définies dans une population standard. L’application de critères utilisant le T score, en particulier, doit se faire avec prudence. Références [1] Alvarez RE, Macovski A. Energy selective reconstruction in X-ray computed tomography. Phys Med Biol 1976 ; 21 : 733-744 [2] Annalsoftheinternationalcommissiononradiological pro-tection (IRCP), 1990 : n° 60 [3] Bauer DC, Glüer CC, Cauley JA, Vogt TM, Ensrud KE, Genant HK et al. Broadband ultrasound attenuation pre-dicts fractures stronglyandindependently of densitometry in olderwomen.Aprospective study.Studyof osteoporotic fractures research group. Arch Intern Med 1997 ; 157 : 629-634 [4] Bjarnason K, Nilas L, Hassager C, Christiansen C. Dual energy X-ray absorptiometry of the spine – decubitus lateral versus anteroposterior projection in osteoporotic women: comparison to single energy X-ray absorptiom-etry of the forearm. Bone 1995 ; 16 : 255-260 [5] Black DM, Arden NK, Palermo L, Pearson J, Cummings SR. Prevalent vertebral fractures predict hip fractures and new vertebral fractures but not wrist fractures. Study of osteoporotic fractures research group. J Bone Miner Res 1999 ; 14 : 821-828 [6] Black DM, Palermo L, Sorensen T, Jorgensen JT, Lewis C, Tylavsky F et al. A normative reference database study for Pronosco X-posure system. J Clin Densitom 2001 ; 4 : 5-12 [7] Blake GM, Herd RJ, Fogelman I. A longitudinal study of supine lateral DXA of the lumbar spine: a comparison with posteroanterior spine, hip, and total-body DXA. Osteopo-rosis Int 1996 ; 6 : 462-470 [8] BraillonPM.Volumetricbonemineral density derived from dual energy X-ray absorptiometry measurements. Nucl Med Commun 1999 ; 20 : 106 [9] Braillon PM. Quantitative computed tomography preci-sion and accuracy for long-term follow-up bone mineral density measurements. A five-year in vitro assessment. J Clin Densitom 2002 : 5 [10] Braillon PM, Bérard J, Chatelain P, Pracros JP. Contenu minéral osseux et composition corporelle au cours de la croissance. Quantification par absorptiométrie à rayons X. J Radiol 2002 ; 83 : 627-633 [11] Braillon PM, Bochu M. Tomodensitométrie quantitative à deux énergies. Reproductibilité des mesures de densité minérale. RBM 1989 ; 11 : 238-241 [12] Braillon PM, Cochat P, Giraud S, Salle BL, Delmas PD, MeunierPJ.Wholebodydual-energy X-ray absorptiometry in children, adolescentsandyoungadults. [abstract]. JBone Miner Res 1993 ; 8 : S291 [13] BraillonPM,DelmasPD.Méthodesd’évaluation des ostéo-poroses. Paris : Sandoz, 1992 [14] Braillon PM, Duboeuf F, Meary MF, Barret P, Delmas PD, Meunier PJ. Mesure du contenu minéral osseux par radio-graphie digitale quantitative. Premiers résultats au niveau vertébral lombaire. Presse Méd 1989 ; 18 : 1062-1065 [15] Braillon PM, Lapillonne A, Giraud S, Salle BL, Cochat P. Pre-cision of body composition measurements by dual-energy X-ray absorptiometry. Appl Radiat Isot 1998 ; 49 : 501-502 [16] BraillonPM,CochatP. Analysis ofdualenergyX-rayabsorp-tiometry whole body results in children, adolescents and young adults. Appl Radiat Isot 1998 ; 49 : 623-624 [17] Braillon PM, Guibal AL, Pracros-Deffrenne P, Serban A, Pracros JP, Chatelain P. Dual energy X-ray absorptiometry of the hand and wrist – a possible technique to assess skele-tal maturation: methodology and data in normal youths. Acta Paediatr 1998 ; 87 : 924-929 [18] Braillon PM, Salle BL, Brunet J, Glorieux FH, Delmas PD, Meunier PJ. Dual energy X-ray absorptiometry measure-ment of bone mineral content in newborns : validation of the technique. Pediatr Res 1992 ; 32 : 77-80 [19] Cameron JR, Sorenson J. Measurement of bone mineral in vivo : an improved method. Science 1963 ; 142 : 230-236 [20] Cann CE, Genant HK, Boyd DP. Precise measurement of vertebral density changes in serial studies using computed tomography. Invest Radiol 1979 ; 14 : 372-378 [21] Cheng S, Fan B, Wang L, Fuerst T, Lian M, Njeh C et al. Factorsaffectingbroadbandultrasound attenuation results of the calcaneus using a gel-coupled quantitative ultra-sound scanning system. Osteoporosis Int 1999 ; 10 : 495-504 [22] Cochat P, Braillon P, Feber J, Hadj-Aïssa A, Dubourg L, Liponski I et al. Body composition in children with renal disease: use of dual energy X-ray absorptiometry. Pediatr Nephrol 1996 ; 10 : 264-268 [23] Cohen B, Rushton N. A comparative study of peri-prosthetic bone mineral density measurement using two different dual-energy X-ray absorptiometry systems. Br J Radiol 1994 ; 67 : 852-855 [24] CummingsSR, BlackD.Shouldperimenopausalwomenbe screened for osteoporosis? Ann Intern Med 1986 ; 104 : 817-823 [25] Duboeuf F, Hans D, Schott AM, Giraud S, Delmas PD, Meunier PJ. Ultrasound velocity measured at the proximal phalanges: precision and age-related changes in normal females. Rev Rhum [engl ed] 1996 ; 63 : 427-434 [26] DurandE,RuegseggerP. Cancellousbonestructure: analy-sis of high resolution CT images with the run-length method. J Comput Assist Tomogr 1991 ; 15 : 133-139 [27] Durand E, Ruegsegger P. High-contrast resolution of CT images for bone structure analysis. Med Phys 1992 ; 19 : 569-573 [28] Eddy D, Johnston CC, Cummings SR et al. Osteoporosis: review of the evidence for prevention, diagnosis,andtreat-ment and cost-effectiveness analysis. Osteoporosis Int 1998 ; 8 (suppl 4) : 1-88 [29] Ensrud KE.Whatproportion of incidentmorphometricver-tebral fractures are clinically diagnosed and vice versa? J Bone Miner Res 1999; 14 (suppl 1) : S138 [30] FaulknerKG,VonStetten E, Miller P. Discordance in patient classification using T-scores. J Clin Densitom 1999 ; 2 : 343-350 [31] Frost ML, Blake GM, Fogelman I. Quantitative ultrasound and bone mineral density are equally strongly associated with risk factors for osteoporosis. J Bone Miner Res 2001 ; 16 : 406-416 [32] Gilsanz V.Bonedensity in children: a review of the available techniquesandindications. Eur J Radiol1998;26: 177-182 [33] Glastre C, Braillon P, David L, Cochat P, Meunier PJ,Delmas PD. Measurement of bone mineral content of the lumbar spine by dual energy X-ray absorptiometry in normal chil-dren: correlationswithgrowthparameters. J Clin Endocrinol Metab 1990 ; 70 : 1330-1333 [34] Glüer CC. Monitoring skeletal changes by radiological techniques. J Bone Miner Res 1999 ; 14 : 1952-1962 [35] GramppS, Genant HK, Mathur A, Lang P, JergasM,Takada M et al. Comparisons of non-invasive bone mineral mea-surements in assessing age-related loss, fracture discrimi-nation, anddiagnostic classification. JBoneMinerRes1997; 12 : 1954-1955 [36] Gruen TA. Radiographic criteria for the clinical perfor-mance of uncemented total joint replacements. In : Quan-titative characterization and performance of porous implants for hard tissue applications. ASTM STP 953. Phi-ladelphia : American Society for Testing Materials, 1987 : 207-218 [37] Haire TJ, Langton CM. Biot theory: a review of its applica-tion to ultrasound propagation through cancellous bone. Bone 1999 ; 24 : 291-295 [38] Hans D, Dargent-Molina P, Schott AM, Sebert JL, Cormier C, KotzkiPOet al. Ultrasonographic heel measurements to predict hip fracture in elderlywomen:theEPIDOSprospec-tive study. Lancet 1996 ; 348 : 511-514 [39] Hopper KD, Wang MP, Kunselman AR. The use of clinical CT for baseline bone density assessment. J Comput Assist Tomogr 2000 ; 24 : 896-899 [40] Hui SL, Gao S, Zhou XH, Johnston CC, Lu Y, Glüer CC et al. Universal standardisation of bone density measurements: a method with optimal properties for calibration among several instruments. J Bone Miner Res1997;12:1463-1470 [41] Hyldstrup L, Nielsen SP. The metacarpal index by digital X-ray radiogrammetry: normative reference values and comparison with dual X-ray absorptiometry. J Clin Densi-tom 2001 ; 4 : 299-306 [42] Isherwood I, Rutherford RA, Pullan BR, Adams PH. Bone mineral estimation by computer assisted transverse axial tomography. Lancet 1976 ; 2 : 712-715 [43] KadoDM,BrownerWS,Blackwell T,GoreR,CummingsSR. Rate of bone loss is associated with mortality in older women: a prospective study. J Bone Miner Res 2000 ; 15 : 1974-1980 [44] Kalender WA. Effective dose values in bone mineral mea-surements by photon absorptiometry and computed tomography. Osteoporosis Int 1992 ; 2 : 82-87 [45] Kalender WA, Felsenberg D, Louis O, Lopez P, Klotz E, OsteauxMet al. Reference values for trabecular and corti-cal vertebral bone density in single and dual energy quan-titativecomputedtomography. Eur J Radiol1989;9:75-80 [46] Kalender WA, Perman WH, Vetter JR, Klotz E. Evaluation of a prototype dual energy computed tomography appara-tus. I. Phantom studies. Med Phys 1986 ; 13 : 334-339 [47] Kanis JA, Glüer CC. An update on the diagnosis and assess-mentof osteoporosis with densitometry.Committeeof sci-entific advisors, international osteoporosis foundation. Osteoporosis Int 2000 ; 11 : 189-191 12
  13. 13. Radiodiagnostic Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la composition corporelle 31-100-F-10 [48] Kelly TL, SlovikDM,Schoenfeld DA, NeerRM.Quantitative digital radiography versus dual photon absorptiometry (DPA) of the lumbar spine. J Clin Endocrinol Met 1988 ; 67 : 839-844 [49] Kröger H, Kotaniemi A, Vainio P, Alhalva E. Bone densito-metry of the spine and femur in children by dual energy X-ray absorptiometry. Bone Miner 1992 ; 17 : 75-85 [50] Kröger H, Miettinen H, Arnala I, Koski E, Rushton N, Suo-malainen O. Evaluation of periprosthetic bone using dual-energy X-ray absorptiometry: precision of the method and effect of operation on bone mineral density. J Bone Miner Res 1996 ; 11 : 1526-1530 [51] Lang TF, Augat P, Lane NE, Genant HK. Trochanteric hip fracture: strong association with spinal trabecular bone mineral density measured with quantitative CT. Radiology 1998 ; 209 : 525-530 [52] Lang TF, Augat P, Majumdar S, Ouyang X, Genant HK. Non-invasive assessment of bone density and structure using computed tomography and magnetic resonance. Bone 1998 ; 22 (suppl 5) : 149S-153S [53] Langton CM. The role of ultrasound in the assessment of osteoporosis. Clin Rheumatol 1994 ; 13 (suppl 1) : 13-17 [54] Langton CM, Langton DK. Comparison of bone mineral density and quantitative ultrasound of the calcaneus: site-matched correlation and discrimination of axial BMD status. Br J Radiol 2000 ; 73 : 31-35 [55] Langton CM, Palmer SB, Porter RW. The measurement of broadband ultrasonic attenuation in cancellous bone. Eng Med 1984 ; 13 : 89-91 [56] Laval-Jeantet AM, Roger B, Cann CE. Age related changes of vertebral marrow fat and influence on CT densitometry. J Comput Assist Tomogr 1983 ; 7 : 562-563 [57] Laval-JeantetM.La radiographie des structures finesdel’os sur films sans écrans renforçateurs. Application à l’étude de la corticale du nourrisson normal et rachitique. [thèse], Paris, 1957 [58] Laval-JeantetM,Laval-JeantetAM,Lamarque JL, Demoulin B. Évaluation de la minéralisation osseuse vertébrale par tomographie computérisée. J Radiol 1979 ; 60 : 87-93 [59] Lenchik L, Rochmis P, Sartoris DJ. Optimized interpretation and reporting of dual X-ray absorptiometry (DXA) scans. AJR Am J Roentgenol 1998 ; 171 : 1509-1519 [60] Link TM, Majumdar S, Augat P, Lin JC, Newitt D, Lu Y et al. In vivo high-resolution MRI of the calcaneus: differences in trabecular structure in osteoporosis patients. J Bone Miner Res 1998 ; 13 : 1175-1182 [61] Link TM, Majumdar S, Lin JC, Newitt D, Augat P, OuyangX et al. A comparative study of trabecular bone properties in the spine and femur using high resolution MRI and CT. J Bone Miner Res 1998 ; 13 : 122-132 [62] Lochmuller EM, Eckstein F, Kaiser D, Zeller JB, Landgraf J, Putz R et al. Prediction of vertebral failure loads from spinal and femoral dual-energy X-ray absorptiometry, and calca-neal ultra-sound: an in situ analysis with intact soft tissues. Bone 1998 ; 23 : 417-424 [63] Lu Y, Genant HK, Sheperd J, Zhao S, Mathur A, Fuerst TP et al. Classification of osteoporosis based on bone mineral densities. J Bone Miner Res 2001 ; 16 : 901-910 [64] MackPB, O’Brien AT, Smith JM,BaumanAW.Amethod for estimating the degree of mineralisation of bones from trac-ings of roentgenograms. Science 1939 ; 89 : 467 [65] Majumdar S, Kothari M, Augat P, Newitt DC, Link TM, Lin JC et al. High-resolution magnetic resonance imaging: three-dimensional trabecular bone architecture and bio-mechanical properties. Bone 1998 ; 22 : 445-454 [66] Mazess RB, Barden HS, Bisek JP, Hanson HA. Dual-energy X-ray absorptiometry for total-body and regional bone-mineral and soft-tissue composition. Am J Clin Nutr 1990 ; 51 : 1106-1112 [67] Mazess RB, Barden HS, Eberle RW, Denton MD. Age changes of spine density in posterior-anterior and lateral projections in normal women. Calcif Tissue Int 1995 ; 56 : 201-205 [68] Mazess RB, Nord R, Hanson JA, Barden HS. Bilateral mea-surement of femoral bone mineral density. J Clin Densitom 2000 ; 3 : 299-301 [69] Melton LJ 3rd, Atkinson EJ, Cooper C, O’Fallon WM, Riggs BL. Vertebral fractures predict subsequent fractures. Osteo-porosis Int 1999 ; 10 : 214-221 [70] Melton LJ 3rd, Lane AW, Cooper C, Eastell R, O’Fallon WM, Riggs BL. Prevalence and incidence of vertebral fractures. Osteoporosis Int 1993 ; 3 : 113-119 [71] Mughal MZ, Langton CM, Utretch G, Morrison J, Specker BL. Comparison between broad-band ultrasound attenu-ation ofthecalcaneumandtotalbodybonemineraldensity in children. Acta Paediatr 1996 ; 85 : 663-665 [72] Njeh CF, Fuerst T, Hans D, BlakeGM,Genant HK. Radiation exposure in bone mineral density assessment. Appl Radiat Isot 1999 ; 50 : 215-236 [73] Njeh CF, Hans D, Li J, Fan B, Fuerst T, He YQ et al. Compari-son of six calcaneal quantitative ultrasound devices: preci-sionandhip fracture discrimination. Osteoporosis Int2000; 11 : 1051-1062 [74] Nottestad SY,BaumelJJ,KimmelDB,Recker RR,HeaneyRP. The proportion of trabecular bone in human vertebrae. J Bone Miner Res 1987 ; 2 : 221-229 [75] O’Neil TW, Felsenberg D. The prevalence of vertebral frac-ture in europeanmenandwomen:the European Vertebral Osteoporosis Study. [abstract]. J Bone Miner Res 1999 ; 14 (suppl) : 1-147 [76] Orwoll ES. Osteoporosis in men. Endocrinol Metab Clin North Am 1998 ; 27 : 349-367 [77] Orwoll ES, Bevan L, Philips KR. Determinants of bone mineral density in older men. Osteoporosis Int 2000 ; 11 : 815-821 [78] Pearson J, Dequeker J, Henley M, Bright J, Reeve J, Kalender Wet al. European semi-anthropomorphic spine phantom for the calibration of bone densitometers: assessment of precision, stability and accuracy. The European quantita-tion of osteoporosis study group. Osteoporosis Int1995 ; 5 : 174-184 [79] Pouilles JM, Tremollières FA, Ribot C. The effects of meno-pauseonlongitudinalbonelossfromthe spine.Calcif Tissue Int 1993 ; 52 : 340-343 [80] Pouilles JM, Tremollières FA, Martinez S, Delsol M, Ribot C. Ability of peripheral DXA measurements of the forearm to predict low axial bone mineral density at menopause. Osteoporosis Int 2001 ; 12 : 71-76 [81] Prevrhal S, Fuerst T, Fan B, Njeh C,HansD,UffmannMet al. Quantitative ultrasound of the tibia depends on both cor-tical density and thickness. Osteoporosis Int 2001 ; 12 : 28-34 [82] Pye DW, Hannan WJ, Hesp R. Effective dose equivalent in dual X-ray absorptiometry. Br J Radiol 1990 ; 63 : 149 [83] Ross PD, Davis JW, Epstein RS, Wasnich RD. Pre-existing fractures and bone mass predict vertebral fracture inci-dence in women. Ann Intern Med 1991 ; 114 : 919-923 [84] Roux C, Roberjot V, Porcher R, Kolta S, Dougados M, Laugier P. Ultrasonic backscatter and transmission param-eters at the os calcis inpostmenopausalosteoporosis. JBone Miner Res 2001 ; 16 : 1353-1362 [85] Rubin SM, Cummings SR. Results of bone densitometry affectwomen’sdecisionsabouttakingmeasurestoprevent fractures. Ann Intern Med 1992 ; 116 : 990-995 [86] Ruegsegger P, Durand E, Dambacher MA. Localisation of regional forearmboneloss from high resolutioncomputed tomography. Osteoporosis Int 1991 ; 1 : 76-80 [87] Ruegsegger P, Elsasser U, Anliker M, Gnehm H, Kind H, Prader A. Quantification ofbonemineralization usingcom-puted tomography. Radiology 1976 ; 121 : 93-97 [88] Sandor T, Felsenberg D, Brown E. Comments on the hypotheses underlying fracture risk assessment in osteoporosis as proposed by the World Health Organisa-tion. Calcif Tissue Int 1999 ; 64 : 267-270 [89] SchottAM,Weill-Engerer S,HansD,DuboeufF,DelmasPD, MeunierPJ.Ultrasounddiscriminates patientswithhip frac-ture equally well as dual energy X-ray absorptiometry and independently of bone mineral density. J Bone Miner Res 1995 ; 10 : 243-249 [90] Schreuder MF, van Driel AP, van Lingen A, Roos JC, de Ridder CM, Manoliu RA et al. Volumetric measurements of bone mineral density of the lumbar spine. Comparison of three geometrical approximations using dual energy X-ray absorptiometry (DXA). Nucl Med Commun 1998 ; 19 : 727-733 [91] Sherwood KE, Ingle BM, Eastell R. Quantitative ultrasound measurements: short and long term precision. J Clin Densi-tom 1998 ; 1 : 108-112 [92] Sievänen H, Cheng S, Ollikainen S, Uusi-Rasi K. Ultrasound velocity and cortical bone characteristics in vivo. Osteopo-rosis Int 2001 ; 12 : 399-405 [93] Sievänen H, Kannus P, Oja P, Vuori I. Precision of dual energy X-ray absorptiometry in the upper extremities. Bone Miner 1993 ; 20 : 235-243 [94] Sievänen H, Koskue V, Rauhio A, Kannus P, Heinonen A, Vuori I. Peripheral quantitative computed tomography in human long bones: evaluation of in vitro and in vivo preci-sion. J Bone Miner Res 1998 ; 13 : 871-882 [95] Smart RC, Barbagallo S, Slater GL,KuoRS, Butler SP,Drum-mondRPet al.Measurementof periprostheticbonedensity in hip arthroplasty using dual-energy X-ray absorptiom-etry. Reproducibility of measurements. J Arthroplasty 1996 ; 11 : 445-452 [96] Stein JA, Lazewatsky JL, Hochberg AM. Dual-energy X-ray bone densitometer incorporating an internal reference system. Radiology 1987 ; 165 (S) : 313 [97] Trevisan C, Bigoni M, Cherubini R, Steiger P, Randelli G, Ortolani S. Dual X-ray absorptiometry for the evaluation of bonedensityfromtheproximalfemurafter total hip arthro-plasty: analysis protocols and reproducibility. Calcif Tissue Int 1993 ; 53 : 158-161 [98] Turner CH, Katz JL. Evaluating mechanical properties of bone using scanning acoustic microscopy. Ch 25 p 371; In : An YH, Draughn RA eds. Mechanical testing of bone and the bone-implant interface. 2000 [99] Uebelhart D, Braillon P, Meunier PJ, Delmas PD. Lateral-dual- photon absorptiometry of the spine in vertebral osteoporosis and osteoarthratis. Comparison with quanti-tative computed tomography. [abstract]. J Bone Miner Res 1989 ; 4 : S328 [100] Wehrli FW, Ford JC, Attie M, Kressel HY, Kaplan FS. Trabecular structure : preliminary application of MR interferometry. Radiology 1991 ; 179 : 615-621 [101] WHO Study. Évaluation du risque de fracture et son application au dépistage de l’ostéoporose post-ménopausique : rapport d’un groupe d’étude de l’OMS. Rome, 06/1992. et Technical Report Series 843, Geneva, 1994 [102] Woodhouse A, Black DM. BMD at various sites for the prediction of hip fracture: a meta-analysis of women. [abstract]. J Bone Miner Res 2000 ; 15:S145 [103] Woodson G. Dual X-ray absorptiometry T-score concordance and discordance between hip and spine measurements sites. J Clin Densitom 2000 ; 3 : 319-324 13

×