Effets de la résolution sur l'analyse de radiographies de tissus osseux

- L'objectif de cette communication est de déterminer la résolution optimale (efficace et de faible coût) d'un système de radiographie numérique permettant une aide au diagnostic précoce de l'ostéoporose par quantification de la qualité du tissu osseux. Pour ce faire, un prototype haute résolution a été développé. Il est l'association d'une source X mini foyer et d'un capteur matriciel dont les pixels carrés sont de 16 microns de côté. La résolution a été artificiellement dégradée en moyennant les pixels adjacents. Deux méthodes d'analyse de la texture de telles images ont été mises en oeuvre : la première est basée sur une étude morphologique des travées après binarisation des images et une autre sur une mesure fractale de la rugosité des mêmes images en niveaux de gris. Les résultats montrent sur des échantillons de têtes de fémur que pour détecter les modifications de l'architecture trabéculaire, une résolution proche de 20 microns serait adaptée

A new anisotropy index on trabecular bone radiographic images using the fast Fourier transform

BACKGROUND: The degree of anisotropy (DA) on radiographs is related to bone structure, we present a new index to assess DA. METHODS: In a region of interest from calcaneus radiographs, we applied a Fast Fourier Transform (FFT). All the FFT spectra involve the horizontal and vertical components corresponding respectively to longitudinal and transversal trabeculae. By visual inspection, we measured the spreading angles: Dispersion Longitudinal Index (DLI) and Dispersion Transverse Index (DTI) and calculated DA = 180/(DLI+DTI). To test the reliability of DA assessment, we synthesized images simulating radiological projections of periodic structures with elements more or less disoriented. RESULTS: Firstly, we tested synthetic images which comprised a large variety of structures from highly anisotropic structure to the almost isotropic, DA was ranging from 1.3 to 3.8 respectively. The analysis of the FFT spectra was performed by two observers, the Coefficients of Variation were 1.5% and 3.1 % for intra-and inter-observer reproducibility, respectively. In 22 post-menopausal women with osteoporotic fracture cases and 44 age-matched controls, DA values were respectively 1.87 ± 0.15 versus 1.72 ± 0.18 (p = 0.001). From the ROC analysis, the Area Under Curve (AUC) were respectively 0.65, 0.62, 0.64, 0.77 for lumbar spine, femoral neck, total femoral BMD and DA. CONCLUSION: The highest DA values in fracture cases suggest that the structure is more anisotropic in osteoporosis due to preferential deletion of trabeculae in some directions

Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome associated with COVID-19: An Emulated Target Trial Analysis.

RATIONALE: Whether COVID patients may benefit from extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) compared with conventional invasive mechanical ventilation (IMV) remains unknown. OBJECTIVES: To estimate the effect of ECMO on 90-Day mortality vs IMV only Methods: Among 4,244 critically ill adult patients with COVID-19 included in a multicenter cohort study, we emulated a target trial comparing the treatment strategies of initiating ECMO vs. no ECMO within 7 days of IMV in patients with severe acute respiratory distress syndrome (PaO2/FiO2 <80 or PaCO2 ≥60 mmHg). We controlled for confounding using a multivariable Cox model based on predefined variables. MAIN RESULTS: 1,235 patients met the full eligibility criteria for the emulated trial, among whom 164 patients initiated ECMO. The ECMO strategy had a higher survival probability at Day-7 from the onset of eligibility criteria (87% vs 83%, risk difference: 4%, 95% CI 0;9%) which decreased during follow-up (survival at Day-90: 63% vs 65%, risk difference: -2%, 95% CI -10;5%). However, ECMO was associated with higher survival when performed in high-volume ECMO centers or in regions where a specific ECMO network organization was set up to handle high demand, and when initiated within the first 4 days of MV and in profoundly hypoxemic patients. CONCLUSIONS: In an emulated trial based on a nationwide COVID-19 cohort, we found differential survival over time of an ECMO compared with a no-ECMO strategy. However, ECMO was consistently associated with better outcomes when performed in high-volume centers and in regions with ECMO capacities specifically organized to handle high demand. This article is open access and distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

Effets du tennis sur la densité, la macroarchitecture et la microarchitecture osseuses de l'avant-bras dominant

Résumé [...].ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Les enjeux de la microarchitecture osseuse

Le diagnostic de l'ostéoporose (OP) postménopausique repose essentiellement sur la densitométrie osseuse. Evaluée par absorptiométrie à rayon X (DXA), la densité minérale osseuse (DMO) fournit une mesure fiable et non invasive de la quantité d'os présent. Si la DMO est considérée comme un bon estimateur de la résistance osseuse, elle ne fournit, cependant, qu'une information partielle sur la qualité de l'os. Dès la première définition de l'OP en 1993, il a été souligné que cette maladie, facteur de risque de fracture, était aussi conditionnée par d'autres facteurs parmi lesquels l'altération de la microarchitecture trabéculaire osseuse prend une grande place. Cette notion du rôle de la microarchitecture trabéculaire a été élargie en 2001 à celle du rôle de facteurs qualitatifs osseux. Un des enjeux majeurs actuels serait donc de mieux diagnostiquer l'OP et donc la possibilité de mieux définir le risque fracturaire en combinant différentes informations, indépendantes et complémentaires relatives à la résistance osseuse, faisant espérer une meilleure maîtrise de l'épidémiologie de la maladie. Dans ce sens, plusieurs études ont démontré l'intérêt d'associer l'analyse de la micro-architecture osseuse à la DMO pour une meilleure prédiction du risque fracturaire. L'objectif de cet article est de faire le point sur les enjeux de la microarchitecture osseuse et les différents outils de caractérisation (analyse morphologique, topologique, de texture) et les méthodes d'imagerie (imagerie par rayons X, scanner et IRM) de la microarchitecture trabéculaire osseuse

Macroarchitecture and bone strength (role of the cortical bone)

L objectif de ce travail était d étudier certains aspects de la géométrie ou macroarchitecture afin de mieux comprendre la contribution de la géométrie sur le risque de fracture. Pour les os tubulaires, l apposition périostée tente de compenser la perte osseuse après la ménopause et il existe peu d études pour les vertèbres. Dans une étude prospective, les dimensions des corps vertébraux augmentent significativement à 3 ans chez les femmes ménopausées ostéoporotiques et que cette augmentation est fortement associée à la taille initiale des os suggérant que les os plus grands ont besoin d une expansion périostée plus importante pour maintenir la résistance osseuse. Des études antérieures ont suggéré qu il fallait évaluer la géométrie du rachis dans sa globalité en étudiant le rôle des courbures rachidiennes. Dans une deuxième étude prospective de 3 ans chez des femmes ménopausées ostéoporotiques, la cyphose thoracique est un facteur de risque de fractures vertébrales même après ajustement sur la présence de fractures vertébrales prévalentes. Une troisième étude prospective qui a cherché à identifier les paramètres géométriques associés au risque de fracture de hanche chez les femmes ménopausées ostéoporotiques non traitées montre que l épaisseur corticale fémorale mesurée par l outil HSA (Hip Structural Analysis) améliore la prédiction du risque de fracture de hanche indépendamment de la mesure de la densité minérale osseuse (DMO). L outil géométrique que nous avons développé pour s affranchir de l influence de la DMO montre que l augmentation de la distance intertrochantérienne est associée à une augmentation du risque de fracture indépendamment de la DMO. En revanche l outil actuel est peu reproductible pour la mesure de la corticale fémorale.The aim of the study was to study certain aspects of bone geometry or macroarchitecture to understand better the contribution of bone geometry on the risk of fracture. For tubular bones, periosteal apposition can occur to compensate bone loss after the menopause and there is no data concerning the prospective changes in vertebral body dimensions. In a prospective study of women with postmenopausal osteoporosis, vertebral body dimensions increase over 3 years in women and the bigger bones need more periosteal expansion to maintain bone strength. Previous studies showed that whole spine geometry and especially the spinal curvatures need be evaluated to understand the role of vertebral geometry on the risk of fracture. In a second prospective study in postmenopausal osteoporotic women, thoracic kyphosis is a risk factor for vertebral fractures over 3 years, even after adjusting on presence of prevalent fractures. A third prospective study aimed at identifying the geometric parameters associated with an increase risk of hip fracture in postmenopausal osteoporotic women untreated. Femoral cortical thickness measured by HSA tool (Hip Structural Analysis) is associated with an increase risk of hip fracture, independently of bone mineral density (BMD). The geometrical tool which we developed to eliminate the influence of the BMD shows that increase in the intertrochanteric distance is associated with an increase risk of hip fracture.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF

Consommation chronique d'alcool, exercice physique et tissu osseux (modifications densitométriques, architecturales, biomécaniques et métaboliques chez le rat)

La consommation d alcool a des effets sur le tissu osseux. L alcoolisme est une des causes d ostéoporose secondaire chez l homme. Dans ce travail nous avons mené différentes expérimentations chez le rat afin d étudier les effets d une consommation chronique d alcool combinée ou non à un entraînement aérobie sur le tissu osseux. Nous avons montré qu une faible dose d alcool administrée pendant une période courte peut avoir un effet positif sur la densité minérale osseuse et l épaisseur trabéculaire. En revanche, la combinaison activité physique et consommation modérée d alcool n a pas d effet additif sur la potentialisation du tissu osseux. Nous avons également démontré un effet dose de l alcool indiquant des effets délétères majorés sur la densité minérale osseuse (DMO), la microarchitecture corticale et la résistance osseuse avec des apports croissants (25%, 30% et 35% v/v). La modification de DMO s accompagne d un changement de composition corporelle et d une diminution de la leptine systémique. Cependant, le nombre d adipocytes augmente dans la moelle osseuse. Nous avons mis en évidence dans ce modèle d ostéoporose secondaire due à l alcool une augmentation de l apoptose des ostéocytes, corrélée à la diminution de la DMO et à l augmentation de l adiposité médullaire. Nous avons de plus mis en évidence une incorporation de lipides dans les ostéocytes, incorporation fortement corrélée à l apoptose de ces cellules. Enfin, nos résultats montrent qu un exercice physique régulier combiné à une consommation chronique et excessive d alcool permet de prévenir les effets délétères de l alcool sur les paramètres osseux (porosité corticale, épaisseur corticale) et limite la diminution de la DMO. Cette diminution est associée à une régulation de l apoptose des ostéocytes.Heavy chronic alcohol consumption has deleterious effects on bone tissue. It is one of the major causes of secondary osteoporosis in men. In this work, we draw several experimentations to assess the effects of chronic alcohol consumption on bone, combined or not to an aerobic training in the rat. We showed that light to moderate chronic alcohol consumption during a short time lead to an increase of bone mineral density (BMD) and trabecular thickness, whith no additive effects of physical exercise on bone tissue. When the alcohol doses were increased, we showed deleterious effects on BMD, microarchitecture, bone resistance with a dose effect with increasing alcohol doses (25%, 30% and 35% v/v): the more alcohol was concentrated and the more the bone parameters were decreased. The BMD decrease was associated with a change in body composition, and with a decrease in serum leptin. However, the number of lipid droplets in the bone marrow was increased dramatically. We demonstrated that there was a huge increase in osteocyte apoptosis with alcohol (35% v/v) in this alcohol-induced osteoporosis model, which was correlated with BMD and bone marrow adiposity. We have also shown that there was lipid incorporation in bone micro vessels and in osteocytes, which was correlated with osteocyte apoptosis. Lastly, we showed that when regular exercise was associated with heavy chronic alcohol consumption, the bone parameters were normal (trabecular, cortical thickness, femur length) and the BMD was less decreased compared to alcohol-fed and sedentary rats. These effects were associated with a regulation of osteocyte apoptosis.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF

b agonistes et antagonistes, exercice physique et tissu osseux (modifications architecturales, densitométriques, biomécaniques et métaboliques de l'os chez la rate ovariectomisée ou non)

L objectif de cette étude était d examiner chez la rate les effets osseux d un agoniste et d un antagoniste b adrénergiques utilisés respectivement dans le milieu du dopage et médical. Deux niveaux d études ont été établis : (1) effet d une dose dopante de salbutamol chez des rates soumises ou non à un protocole d entraînement et (2) effet préventif du propranolol couplé ou non à un exercice physique chez des rates ovariectomisées. Ces études ont comporté une analyse qui va de la microarchitecture aux propriétés biomécaniques de l os trabéculaire et cortical en passant par une analyse du métabolisme osseux. Un effet délétère du salbutamol a été noté sur la densité, la microarchitecture trabéculaire, l épaisseur et la porosité corticales que les animaux soient sédentaires ou entraînés. La répercussion majeure est une altération des propriétés biomécaniques extrinsèques et intrinsèques du tissu osseux. L analyse du propranolol a permis de mettre en avant un effet dose avec une efficacité préventive de l ostéopénie plus grande avec une dose faible de 0.1mg/kg. De plus malgré une absence d effet synergique du propranolol et de l exercice physique sur la structure corticale, un effet synergique a été mis en évidence sur les propriétés biomécaniques intrinsèques du tissu osseux. Ces études soulignent l importance du système nerveux sympathique dans la régulation de l os et laissent discerner une possible implication thérapeutique dans l'ostéoporose.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Osteocyte: the unrecognized side of bone tissue.

International audienceINTRODUCTION: Osteocytes represent 95% of all bone cells. These cells are old osteoblasts that occupy the lacunar space and are surrounded by the bone matrix. They possess cytoplasmic dendrites that form a canalicular network for communication between osteocytes and the bone surface. They express some biomarkers (osteopontin, beta3 integrin, CD44, dentin matrix protein 1, sclerostin, phosphate-regulating gene with homologies to endopeptidases on the X chromosome, matrix extracellular phosphoglycoprotein, or E11/gp38) and have a mechano-sensing role that is dependent upon the frequency, intensity, and duration of strain. DISCUSSION: The mechanical information transmitted into the cytoplasm also triggers a biological cascade, starting with NO and PGE(2) and followed by Wnt/beta catenin signaling. This information is transmitted to the bone surface through the canalicular network, particularly to the lining cells, and is able to trigger bone remodeling by directing the osteoblast activity and the osteoclastic resorption. Furthermore, the osteocyte death seems to play also an important role. The outcome of micro-cracks in the vicinity of osteocytes may interrupt the canalicular network and trigger cell apoptosis in the immediate surrounding environment. This apoptosis appears to transmit a message to the bone surface and activate remodeling. The osteocyte network also plays a recognized endocrine role, particularly concerning phosphate regulation and vitamin D metabolism. Both the suppression of estrogen following menopause and chronic use of systemic glucocorticoids induce osteocyte apoptosis. On the other hand, physical activity has a positive impact in the reduction of apoptosis. In addition, some osteocyte molecular elements like sclerostin, connexin 43, E11/gp38, and DKK1 are emerging as promising targets for the treatment of various osteo-articular pathologies