Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la

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.

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

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

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

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

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

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

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

*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

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

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

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

[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.
[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.
[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

Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la

Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

En vedette

En vedette (8)

Similaire à Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la

Similaire à Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la (20)

Plus de imma-dr

Plus de imma-dr (20)

Dernier

Dernier (7)

Techniques de mesure de la densité minérale osseuse et de la