la densimétrie osseuse digitalisée (dod) : étude expérimentale · 2010. 5. 8. · revue méd....

Introduction

La densimétrie osseuse ou densitométrie est une techniqued’examen du tissu osseux très utilisée en médecine humaine.Le principe des mesures est d’apprécier la teneur en selsminéraux par unité de volume de tissu osseux ou une gran-deur de signification équivalente [15]. Les applications sonttrès nombreuses tant dans le dépistage ou le diagnostic quedans le suivi des affections du tissu osseux [4, 16].L’exploitation de la densitométrie en médecine vétérinairepermettrait une amélioration considérable des moyens de dia-gnostic et de suivi des ostéopathies. Malheureusement, àl’exception de la recherche clinique, une telle technique tardeencore à se mettre en place.

Les techniques actuelles de densitométrie font appel à unappareillage spécifique et coûteux. Les outils sont conçuspour l’homme.

L’application à l’animal serait possible à condition d’avoiraccès à une technologie [4, 16] :

- d’un coût raisonnable ;- pouvant accueillir un animal quelle que soit sa taille ;- possédant un logiciel s’adaptant à chaque espèce ;- d’utilisation simple (nombre d’étapes réduit) ;- nécessitant la coopération ou la contention de l’animal

pendant une durée limitée ;- fournissant des résultats répétables, fiables et précis ;- disposant d’une banque de données de référence

complète.

ARTICLE ORIGINAL

La densimétrie osseuse digitalisée (DOD) :étude expérimentale° P. MEYNAUD-COLLARD, ° D. MATHON, °° R. DARMANA, ° E. ASIMUS, °°° P. FRAYSSINET,et ° A. AUTEFAGE

° Laboratoire de Chirurgie expérimentale du Tissu osseux et cartilagineux - École Nationale Vétérinaire de Toulouse, 23, Chemin des Capelles, F-31076 Toulouse Cedex 3°° INSERM U518 - Toulouse - France

°°° Sté DEPUY-BIOLAND - Toulouse - France

SUMMARY

Digitalized osseous densimetry (DOD) - An experimental study.ByP. MEYNAUD-COLLARD, D. MATHON, R. DARMANA, E. ASI-MUS, P. FRAYSSINET and A. AUTEFAGE.

The purpose of this study is to assess the current capabilities of a newtechnique of bone densitometry: digitalized osseous densimetry (DOD). Allbasic techniques currently used for noninvasive assessment of the skeletonare expensive and inappropriate to animals. Precision and accuracy has beenused to described the performance characteristics of the measurement tech-nique. DOD is a simple, noninvasive and less expensive technique. It isrelatively fast and has a low associated radiation dose. It is accurate and pre-cise. It would substantially improved performance to establish a diagnosisof bone disease in veterinay medicine.

KEY-WORDS : bone mineral density - bone densitometry- absorptiometry - digitalized radiographs.

RÉSUMÉ

L’objectif de cet article est la validation d’une nouvelle technique demesure de la densité osseuse non-invasive : la densimétrie osseuse digitali-sée (DOD). Les techniques classiques sont trop complexes à mettre enœuvre, trop onéreuses et souvent inadaptées à la médecine vétérinaire. Uneétude de la précision et de l’exactitude a été réalisée. La DOD est une tech-nique simple d’utilisation, relativement peu onéreuse. L’examen est rapide,ne nécessite pas de formation spécifique. L’irradiation du patient et du per-sonnel est peu importante. Enfin, les résultats très encourageants de préci-sion et d’exactitude permettent de présager des nombreux avantages quepourraient apporter le développement d’une telle technique en médecinevétérinaire dans le cadre du diagnostic et du suivi des affections osseuses.

MOTS-CLÉS : densité osseuse - densitométrie - absorp-tiométrie - densité minérale - radiographies digitalisées.

Revue Méd. Vét., 2001, 152, 2, 171-182

Ce cahier des charges est ambitieux. C’est dans l’optiqued’y répondre le plus efficacement que nous avons mis aupoint et validé une nouvelle technique de densitométrie noninvasive : la densimétrie osseuse digitalisée (DOD). Le prin-cipe de la DOD est une association de plusieurs techniques :

- la radiogrammétrie et la photodensitométrie qui utilisentun cliché radiographique [4, 16] ;

- l’absorptiométrie biphotonique qui utilise une double lon-gueur d’onde [4, 16].

La validation d’une technique consiste à évaluer sa repro-ductibilité, son exactitude et sa sensibilité. Les deux premiersparamètres ont été étudiés distinctement.

Les mesures de reproductibilité ont été effectuées sur unnombre restreint d’échantillons, ce qui a permis de multiplierle nombre de mesures par unité.

L’évaluation de l’exactitude a été réalisée sur l’ensembledes 68 échantillons de façon à couvrir une échelle de densitésla plus vaste possible.

L’étude de la sensibilité ne fait pas l’objet de cette publica-tion.

Matériels et méthodes [4]A) PROTOCOLE DE BASE

Les mesures de densité ont été effectuées sur deux typesd’échantillons : des échantillons «naturels» et des échan-tillons «de synthèse». Les échantillons dits «naturels» étaientcomposés de petits morceaux d’os cubiques ou parallélépipé-diques, d’origine bovine, canine ou humaine. Les échan-tillons «de synthèse» regroupaient des céramiques phospho-calciques, de forme cylindrique. Les dimensions de tous leséchantillons ont été mesurées à l’aide d’un pied à coulisseélectronique à affichage digital (R 75 - ROCH S.A.,Luneville - France). Le nombre total d’échantillons s’estélevé à 68 dont 48 fragments osseux et 20 céramiques dephosphate de calcium.

Quatre groupes d’échantillons ont été formés en fonctionde leur espèce d’origine. Chaque groupe a été radiographiédeux fois sur le même film (T-MAT G/RA Film Kodak(18*24 cm), Eastman Kodak Company, NY 14650 - USA)associé à un écran placé au sein d’une cassette (Kodak X-Omatic cassette, Lanex Fine Screens, Eastman KodakCompany, NY 14650 - USA) à l’aide d’une installation deradiologie conventionnelle (SIREGRAPH CF - SIEMENSAktiengesellschaft, Erlangen - Allemagne). Les deux clichésse différenciaient l’un de l’autre par la valeur du kilovoltage,les autres coordonnées radiologiques étant constantes (figure1). La différence de kilovoltage (KeV) a été notée par lecturedirecte de la valeur affichée sur le pupitre de commande del’appareil radiologique. Le développement a été effectué parune machine à développer du type GEVAMATIC CURIX 60(AGFA-Gevaert, Rueil-Malmaison - France).

Sur chaque cliché était associé un groupe d’échantillons etun fantôme. Ce dernier était composé de 14 cases distinctesplacées les unes à côté des autres et de densité radiologiquecroissante. Sur le cliché radiographique, les variations dedensités du fantôme sont caractérisées par un dégradé de grisévoluant du blanc au noir (figure 1).

Les radiographies ont été numérisées à l’aide d’un scannerà plat (MIRAGE D-16L - UMAX Data Systems Inc.,Thetascan, Toulouse - FRANCE) et du logiciel AdobePhotoshop 3.0™ (Adobe Systems France, Noisy-le-Grand -FRANCE) pour Macintosh avec une définition de 150 dpi.Chaque image saisie a été transférée dans le logiciel dédié demesure de densité : Mac Do™ (Macintosh - Densitéosseuse), qui fait appel aux logiciels Optilab 2.6™ (GraftekFrance, Mirmande - France), Labview™ (Graftek France,Mirmande - France) et Concept VI™ (Graftek France,Mirmande - France) pour Macintosh (figure 2).

Une fois les images chargées dans le logiciel, la calibrationa été réalisée sur chaque cliché à partir du fantôme (enregis-trement des niveaux de gris respectifs).

Le premier temps a consisté à délimiter une aire sur l’écrandite «zone d’intéret». Une fois la région d’intérêt définie,l’opérateur peut la conserver et l’utiliser au cours de chaquesérie de mesures.

Une rubrique dédiée permet de préciser l’épaisseur de l’ob-jet mesurée à l’aide d’un pied à coulisse électronique à affi-chage digital (R75 - ROCH S.A., Luneville - France) (préci-sion de 0,01 mm). En tenant compte de l’épaisseur de l’objet,la densité de la zone délimitée a été immédiatement calculéepar l’ordinateur et affichée en bas de l’écran. Elle est expri-mée en g/cm3. Toutes les mesures ont été enregistrées ettransférées dans un tableur du type Excel™ (Microsoft, LesUlis - France) puis dans un logiciel de statistique : Systat5.2™ (SYSTAT, Evanston - U.S.A.). La valeur de densité del’échantillon a été obtenue par le calcul de la moyenne de lamesure effectuée sur les clichés avec les deux énergies diffé-rentes. Ce sont ces moyennes qui ont servi de référence poureffectuer les diverses étapes de validation.

B) ÉTUDE DE LA REPRODUCTIBILITÉAu cours de cette étude, le nombre d’échantillons a été

limité à douze. Pour chaque échantillon, dix mesures de den-sité ont été effectuées sur les deux clichés par un même opé-rateur, le même jour (soit 240 mesures).

L’influence de chaque paramètre a été étudiée :

- l’opérateur : réalisation par un second opérateur de dix me-sures de densité de chaque échantillon (n = 12) sans connaîtreles résultats du premier intervenant, soit 240 mesures ;

- l’appareil radiographique : réalisation de dix clichés dequatre échantillons le même jour, dans les mêmes conditionspar le même opérateur puis mesure de la densité osseuse parun opérateur unique, soit 80 mesures ;

- la numérisation des clichés : une radiographie (composéede deux clichés de deux énergies différentes) de quatreéchantillons a été scannée dix fois de suite, les mesures effec-tuées par un seul opérateur, soit 80 mesures ;

- la source d’acquisition numérique : réalisation de mesuresde la densité sur une radiographie des douze échantillonsscannée à l’aide de deux scanners différents : un scannerdédié (TruScan X-Ray Film Digitizer - TRUVEL,Chatsworth - U.S.A.) et un scanner à plat (MIRAGE D-16L -UMAX Data Systems Inc., Thetascan, Toulouse - FRANCE),soit 240 mesures.

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172 MEYNAUD-COLLARD (P.) ET COLLABORATEURS

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LA DENSIMÉTRIE OSSEUSE DIGITALISÉE (DOD) : ÉTUDE EXPÉRIMENTALE 173

FIGURE 2. — Copie écran présentant le logiciel Mac Do™ en cours de mesure.

FIGURE 1. — Radiographies de quatre échantillons osseux associés au fantôme.

C) ÉTUDE DE L’EXACTITUDE

Pour les soixante-huit échantillons, les moyennes des deuxmesures (deux énergies différentes) ont été comparées auxdensités apparentes mesurées par des moyens physiques(échantillons plongés dans un récipient d’eau).

D) ÉTUDE DE L’INFLUENCE DES TISSUS MOUS

Dix-huit céramiques ont été radiographiées immergéesdans de l’eau, permettant ainsi de mimer la présence d’uneépaisseur homogène et constante de tissus mous en périphé-rie de l’os. Après avoir vérifié que le récipient destiné à rece-voir les échantillons et l’eau n’entraînait pas ou peu de varia-tions de la densité, des clichés ont été réalisés selon la mêmeprocédure (deux énergies). Quatre niveaux d’immersion dif-férents ont été utilisés : 10, 25, 50 et 100 mm de profondeur(soit P10, P25, P50 et P100).

Les variations de densité liées au niveau d’eau ont étédéterminées par comparaison des mesures P10, P25, P50 etP100 avec celles effectuées sans eau.

Enfin, l’influence des tissus mous sur l’exactitude desvaleurs a été recherchée en comparant les mesures réaliséesaux différents niveaux d’immersion avec les valeurs de den-sité apparente.

E) ÉTUDE COMPARÉE DOD / DEXA

Les céramiques ont été immergées dans une hauteur de50 mm d’eau. Le récipient a été placé sur le plateau d’unappareil de DEXA (DPX-L - Lunar Radiation Corporation,Madison, WI - U.S.A.). Toutes les mesures ont été effectuéesle même jour. Les valeurs de densité exprimées en g/cm2 ontété ensuite comparées à celles mesurées par DOD.

F) ANALYSE STATISTIQUE [2, 5, 9, 21, 25]

Chaque critère de reproductibilité a fait l’objet d’une ana-lyse de variance (ANOVA) pour mesures répétées. Cetteétude a permis de déterminer les indices de dispersion : lescoefficients de variation (CV) et de détermination (R2).

Pour l’exactitude, l’influence des tissus mous, la comparai-son DOD / DEXA, une relation du type y = ax + b a étérecherchée à l’aide d’une régression linéaire. Une vérifica-tion de l’homoscédasticité a été réalisée par l’intermédiaired’un graphique représentant les résidus (valeur estimée -valeur réelle) en fonction des valeurs ajustées. Si les résidussont répartis de façon homogène autour du zéro, l’homoscé-dasticité est alors vérifiée. Dans le cas contraire, le modèlelinéaire est insuffisant pour décrire le modèle. Une relationnon linéaire du type régression logarithmique a été alorsrecherchée. La démarche de vérification a été identique àcelle utilisée pour les régressions linéaires (R2, représenta-tion des résidus,…)

Le niveau de significativité a été fixé à 0,05. L’analyse sta-tistique a été réalisée à l’aide du logiciel Systat 5.2™ surMacintosh (SYSTAT, Evanston - U.S.A.).

RésultatsLa tension utilisée a varié entre 40 et 50 KeV. La différence

de tension entre les deux clichés d’un même groupe a étécomprise entre 3 et 5 KeV.

A) ÉTUDE DE LA REPRODUCTIBILITELes résultats de répétabilité montrent que le coefficient de

variation (CV) n’atteint pas les 1 % (cf tableau I).

Aucune interaction entre les facteurs opérateur, scanner etéchantillons (ou os) n’a été mise en évidence (P > 0,05)(tableau I).

Les influences des opérateurs et de l’appareil de numérisa-tion existent, les CV s’élevant respectivement à 6,85 % et à5,12 % (tableau I).

Deux critères présentent des CV bien plus élévés : l’in-fluence de l’appareil de radiologie (CV = 11,52 %) et l’in-fluence des tissus mous (CV = 78,95 %) (tableau I).

B) ÉTUDE DE L’EXACTITUDEL’étude de l’exactitude a été réalisée sur 68 échantillons

dont les densités apparentes (Dapp) variaient entre 0,125 et2,92 g/cm3. Les résultats graphiques sont représentés sur lafigure 3. De façon générale, les valeurs mesurées par DODsont sous-estimées par rapport à la densité apparente de33 %.

L’analyse de régression linéaire Y = aX + b (où Y repré-sente la densité apparente, X la densité mesurée par DOD eta,b des constantes) s’est montrée insuffisante : la dispersionliée au modèle est importante (R2 = 0,668) et la répartitiondes résidus hétérogène (tableau II).

L’allure de la courbe nous a conduit à réaliser une étudenon linéaire du type logarithmique. Une fois encore, la rela-tion obtenue (Y = 0,992.lnX + 1,578) n’a pas été très sasti-faisante (R2 = 0,710) et la représentation des résidus encorehétérogène.

Les écarts entre les deux types de données :

Y1 - Y(———---— x 100), où Y

- Y1 représente la densité estimée par la formule Y1 =0,992.lnX + 1,578,

- Y la densité apparente (Dapp),

ont été calculés et représentés (figure 4). Ils appartiennentà un intervalle assez vaste au sein duquel les variations sontimportantes. En observant avec plus d’attention ce gra-phique, il s’avère que les variations importantes ne sont liéesqu’à un petit groupe de valeurs : celles dont la densité est soittrès faible soit très forte.

Treize échantillons dont les écarts calculés précédemmentétaient supérieurs ou égaux à 50 % ont été identifiés, exclusde l’étude et une nouvelle analyse a été réalisée. C’est unerégression non linéaire de type logarithmique qui a donné lesrésultats les plus satisfaisants : R2 = 0,907 (figure 5).

L’étude des écarts entre les valeurs de densité apparente etcelles estimées à l’aide de la nouvelle relation logarithmique


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FIGURE 3. — Densités apparente et mesurée par DOD des 68 échantillons. Classement par ordre croissant de densité apparente.

TABLEAU I. — Présentation à l’aide des indices de dispersion des résultats de répétabilité et de reproductibilitépar catégorie : influence de l’appareil radiologique, de l’opérateur, du type de scanner, de la numérisation desclichés et des tissus mous.

TABLEAU II. — Présentation des résultats d’exactitude : équations des relations obtenues entre les valeurs dedensités mesurées par le logiciel Mac Do™ et celles de densités apparentes (Dapp). La catégorie «complète»représente l’étude réalisée sur la totalité de l’effectif ; la catégorie «modifiée», celle effectuée après retrait deséchantillons entraînant des valeurs aberrantes.

(Y = 0,979.ln(DOD) + 1,536) est alors bien meilleure (réduc-tion de l’amplitude de l’intervalle) (figure 6).

La figure 7 nous permet de constater que le logiciel MacDo™ sous-estime les valeurs de densité de 33 % et cela ensuivant une relation constante et du type :

Dapp = 0,979.ln(DOD) + 1,536.

C) INFLUENCE DES TISSUS MOUS

Il a été constaté une différence entre les mesures réaliséesen direct (échantillons posés sur la cassette radiographique =Y) et celles réalisées dans le récipient (X). Cette variationsuit une relation linéaire Y = 1,250.X - 0,163 (tableau III).

Pour tous les niveaux, une relation linéaire entre les deuxtypes de densité (mesure avant et après immersion) a été miseen évidence avec une bonne corrélation sauf pour le niveauP100 (cf tableau III). A cette profondeur, les valeurs formentun nuage de points désorganisés (R2 = 0,608) ; les premierssignes de dispersion apparaissent à partir du niveau P50(R2 = 0,872). A l’inverse, les niveaux P10 et P25 permettentdes mesures de bonne qualité (respectivement R2 = 0,968 etR2 = 0,954).

Enfin, la dernière partie a consisté à étudier les répercus-sions de l’eau sur les mesures d’exactitude. Ce sont des équa-

tions logarithmiques qui décrivent le mieux la relation exis-tant entre la densité apparente et les divers niveaux d’immer-sion (figure 8). Les corrélations varient de 0,787 à 0,870, àl’exception faite de la profondeur 100 mm (R2 = 0,498). Lesniveaux fournissant la meilleure corrélation sont les niveauxP10 et P25.

D) ÉTUDE COMPAREE : DOD / DEXALa densité apparente est une fonction logarithmique des

valeurs mesurées, aussi bien par DOD que par DEXA, avecdes R2 très voisins (figure 9). Dans les deux cas, les densitésmesurées sont sous-estimées par rapport à la réalité. Il existeune relation linéaire entre les valeurs mesurées par DOD etpar la DEXA :

DEXA = 0,609.DOD + 0,136 (R2 = 0,938).

Discussion

A) ENVIRONNEMENT TECHNIQUELa DOD est une technique simple et non invasive de den-

sitométrie. L’équipement nécessaire est constitué d’un appa-reil radiographique standard, d’un système informatique

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TABLEAU III. — Présentation des résultats «influence des tissus mous» : équations des relations obtenuesentre les valeurs de densité mesurées par le logiciel Mac Do™ et celles de densité apparente pour lesdivers niveaux d’immersion. (1) : densités mesurées dans le récipient ; (2) : densités mesurées pour lesniveaux respectivement de 10, 25, 50, 100 mm d’eau.

FIGURE 4. — Représentation graphique des écarts entre les valeurs de densité apparente et les valeurs de densité estimée (68 échantillons).

muni du logiciel dédié et d’un appareil de numérisation desimages (caméra ou scanner).

L’acquisition des images est rapide, et de ce fait, moinscontraignante qu’avec un appareil de DEXA ou de tomoden-sitométrie, dont les temps de pose sont de l’ordre de vingt àtrente minutes.

B) CHOIX DES ÉCHANTILLONS

L’objectif de l’étude était d’analyser des échantillonsosseux répartis sur une large gamme de densités. Pour facili-ter les mesures, les échantillons ont été prélevés de façon àobtenir une forme géométrique (cubes, cylindres,…). La den-

sité des échantillons d’origine humaine a varié entre 0,2 et0,6 g/cm3 (valeur mesurée par DOD), celle des échantillonsprélevés dans l’épaisseur d’os cortical bovin a évolué entre1,68 à 1,84 g/cm3.

L’industrie biomédicale a apporté les valeurs intermé-diaires de densités. Grâce aux céramiques phosphocalciques,les densités les plus faibles et les plus élevées ont pu êtreobtenues. En outre, elles ont la particularité de présenter despropriétés d’absorption proches de celles de l’os. Les résul-tats ont pu être comparés car la valeur de référence utilisée aété la densité apparente. Elle est obtenue en faisant le rapportde sa masse sur son volume, sans tenir compte de la constitu-tion propre de l’objet : quantification de la quantité de miné-

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FIGURE 5. — Représentation graphique de la densité apparente en fonction de la densité mesurée par DOD (55 échantillons).

FIGURE 6. — Représentation graphique des écarts entre les valeurs de densité apparente et les valeurs estimées après retrait des échan-tillons erratiques (55 échantillons).


FIGURE 7. — Densité apparente, mesurée par DOD et estimée par la relation non linéaire des 55 échantillons. Classement par ordre croissantde densité apparente.

FIGURE 8A. — Echantillons recouverts par 10 mm d’eau.

FIGURES 8. — Représentations graphiques non linéaires de la densité apparente en fonction de la densité mesurée par DOD pour lesdivers niveaux d’immersion (18 échantillons).

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FIGURE 8 B. — Echantillons recouverts par 25 mm d’eau.


FIGURE 8 C. — Echantillons recouverts par 50 mm d’eau.


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raux, de graisse, de mœlle, suite à une dégradation complète,

impossible à effectuer sur les céramiques.

C) PRÉCISION - RÉPÉTABILITÉ - REPRODUCTIBILITÉ

La précision permet de connaître le seuil de détection d’un

appareil de mesure. Si un appareil réalise des erreurs de

mesures de 1 %, le minimum de variation détectable s’élè-

vera aux alentours de 2,8 % [8, 11]. Or, en médecinehumaine, les pertes osseuses chez un individu sain sont éva-luées à 2 à 3 % par an [8, 11]. Cela explique l’abandon de cer-taines techniques en pratique courante : radiogrammétrie,activation neutronique du calcium, rayonnement diffusé deCompton (> 3 % d’erreurs de précision) [1, 17, 18, 24]. Lestechniques de dernière génération, DEXA et QCT, présententdes erreurs de précision variant entre 0,5 et 3 % [1, 8, 11, 18,


FIGURE 8 D. — Echantillons recouverts par 100 mm d’eau.

FIGURES 8. — Représentations graphiques non linéaires de la densité apparente en fonction de la densité mesurée par DOD pourles divers niveaux d’immersion (18 échantillons).

FIGURE 9. — Représentations graphiques non linéaires de la densité apparente des 18 céramiques phosphocalciques enfonction de la densité mesurée par DOD d’une part et par DEXA d’autre part.

Y = 1,148.LnX + 1,898R2 = 0,862

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22]. La variation est fonction des sites de mesures, les valeursles plus importantes provenant des segments enfouis dansune masse musculaire importante (limites des indications).

L’influence propre de chaque paramètre a été déterminée.Cependant, peu d’éléments de référence ont été publiés. Eneffet, la reproductibilité est généralement étudiée dans sa glo-balité et non paramètre par paramètre. La DOD présente unerépétabilité au sens strict excellente pour chacun des élé-ments étudiés : opérateur, radiographie, source d’acquisition,numérisation, le coefficient de variation n’évoluant qu’entre0,59 et 0,76 %. Elle est meilleure que la répétabilité de laDEXA dont le coefficient de variation se situe entre 0,9 et4,8 % [19, 22].

L’influence de l’opérateur est un des rares paramètres pourlequel des résultats ont été publiés. L’opérateur serait à l’ori-gine de 0,2 à 7,6 % des erreurs pour la DEXA [3, 14, 19, 22],6,85 % pour la DOD. La technique ne demande pas de com-pétences spécifiques. Cependant, l’utilisation régulière del’appareil apporte indéniablement une régularité dans lesmesures de l’opérateur.

Le principal inconvénient de la DOD est lié au fort taux devariabilité imposé par l’utilisation de la radiographie(11,52 %). Afin de réaliser des mesures fiables, la qualité ducliché doit être irréprochable. Du fait de l’hétérogénéité d’unfaisceau de rayons X, des variations de noircissement del’ordre de 7 % peuvent être observées entre deux points dis-tants de 10 cm sur un même film directement exposé aurayonnement X [15]. Par conséquent, il est recommandé deréduire au maximum le champ utile et de rapprocher le fan-tôme de l’élément radiographié.

Les rayons diffusés produits lors de la prise de cliché ten-dent à voiler le film (densité uniforme). De ce fait, ils entrai-nent une sous-estimation de la quantité de calcium osseux.Toutes ces variations sont reproductibles, non-aléatoires,leurs répercussions peuvent être en grande partie contrôlées.

Les coordonnées radiologiques jouent aussi un rôle trèsimportant : le cliché doit être net, bien contrasté. Si l’ombreradiologique est trop blanche ou trop noire, le logiciel estincapable d’effectuer les mesures de densité. Il sera parfoisimpossible de radiographier simultanément un fantôme etdes éléments de densités très différentes. Il serait judicieux dedisposer, comme pour la DEXA, de plusieurs fantômes répar-tis sur l’échelle de densités [22].

Enfin, le développement du cliché doit être complet et debonne qualité (qualité des produits de développement).L’élimination systématique des clichés de mauvaise qualitéréduira considérablement l’observation de valeurs aber-rantes.

Le changement de scanner peut entraîner une variation desrésultats de 5,12 %. Cette situation tend à rappeler celle ren-contrée avec la technologie DEXA où les résultats varientd’un appareil à l’autre [6, 7, 10]. Pour des raisons identiques,il est conseillé de réaliser les suivis avec le même appareil,sinon d’effectuer un étalonnage du nouveau matériel.

D) EXACTITUDE

Les conditions de validition de l’exactitude sont moinsstrictes que pour la précision. Un appareil est considérécomme valable si l’erreur de mesure par rapport à la valeurréelle se situe aux environs de 4 à 6 % [24]. Pour tous les den-sitomètres, les valeurs d’exactitude mesurées in vitro et exvivo sont très bonnes voire excellentes (< 6 %). In vivo, lesvaleurs atteignent parfois 11 à 15 %, voire 20 % suivant lessites de mesures. En fonction du fabricant, les appareils deDEXA sous-estiment la densité dans des proportions variantentre 14 et 33 % par rapport au Contenu Minéral Osseux(CMO) [20]. Dans notre cas, toute mesure DOD sous-estimeen moyenne la valeur de densité de 33 %. Ce résultat est sansrépercussions majeures, car une relation fiable et constante aété définie entre les valeurs mesurées par DOD et les valeursréelles. Il suffira d’étalonner le logiciel en conséquence.

L’étude des soixante-huit échantillons n’a pas permis l’ob-tention d’une relation satisfaisante entre la densité apparenteet la densité mesurée par DOD (R2 = 0,668). Les défauts decorrélation provenaient des échantillons de très faible ou trèsforte densité dont les images étaient médiocres. Une fois ceséchantillons exclus de l’étude, la seconde relation entre lesdonnées a pu être définie : c’est une relation non linéaire,logarithmique de coefficient de corrélation R2 = 0,910.

E) COMPARAISON AVEC LA DEXA

Les qualités de la DOD ont été confirmées par la compa-raison DOD / DEXA. Dans les deux cas, une fonction loga-rithmique lie la densité apparente d’un échantillon à cellemesurée par les appareils. La DEXA étant un bon densito-mètre de référence, cette comparaison permet de confirmerles capacités de la DOD (relation linéaire entre les deux typesde mesures). Les deux techniques sous-estiment leursmesures par rapport à la réalité, la DEXA d’avantage que laDOD.

F) INFLUENCE DES TISSUS MOUS

Leur présence peut entraîner des variations très impor-tantes, jusqu’à 82 % selon notre étude. Plusieurs paramètresinterviennent : leur épaisseur, leur composition, leur consis-tance.

Par l’étude de la DOD, nous avons déterminé que l’immer-sion des échantillons au-delà de 25 mm d’eau entraînait unedispersion des mesures et une imprécision aléatoires (rayon-nement diffusé). Ces résultats sont en accord avec ceuxpubliés dans la littérature à propos de la DEXA [13, 23, 26].Ainsi, il est conseillé de réaliser les mesures en priorité surdes éléments peu recouverts de tissus.

Associée à ces sources d’erreurs, il faut ajouter l’évalua-tion de la mesure du volume du segment osseux mesuré. Lorsd’études in vitro ou ex vivo, l’erreur est assez limitée(mesures directes à l’aide d’un pied à coulisse par exemple).Dans le cadre d’études in vivo, l’épaisseur de l’os pourra êtreestimée à partir de deux radiographies d’incidence orthogo-nale.


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Pour conclure, cette étude a permis la validation de cettenouvelle technique de mesure de la densité osseuse. Il a ainsiété démontré que la DOD avait une excellente reproductibi-lité (CV entre 0,59 et 11,53 %), une exactitude sous-estiméeen moyenne de 33 %.

Techniquement, la DOD ne requiert pas d’investissementsspécifiques ni de formation particulière, ce qui réduit le prixde revient de l’examen. Toute structure disposant d’un appa-reil de radiologie et d’un système informatique pourra lemettre en œuvre pour tout animal susceptible d’être radiogra-phié.

Cependant, quelques améliorations devront être apportéespour pallier les difficultés rencontrées. Le recours à la radio-graphie numérisée devrait apporter une amélioration de laprécision des mesures. On s’affranchira ainsi du film radio-graphique et des problèmes qui y sont liés (sensibilité et qua-lité du film, variations liées au développement, risques dedétérioration du cliché). Les seules sources de variations selimiteront à la source de rayons X et la numérisation del’image. En outre, les images enregistrées pourront êtrearchivées dans une banque d’images et transmises grâce aurelai informatique sans altération de leur qualité.

Le bénéfice se traduit en termes de gain :

- de temps : suppression de la prise du cliché, du dévelop-pement, …

- d’argent : certes, l’investissement en matériel est consé-quent, mais il reste encore inférieur à celui qu’entraîneraitl’achat, l’adaptation et l’entretien d’un appareil du typeDEXA dont l’utilisation se limite à la densitométrie.

Actuellement, il faudrait effectuer une étude in vivo de laDOD afin d’établir une banque de données de référence. Elledevrait regrouper pour chaque espèce, les variations physio-logiques et pathologiques du tissu osseux en fonction del’âge.

Même s’il reste des améliorations à apporter, des réfé-rences à établir, la DOD devrait à court terme apporter uneaide précieuse au diagnostic et au suivi des affections du tissuosseux.

RemerciementsLes auteurs remercient tous ceux qui ont collaboré directe-

ment ou indirectement à cette étude : Didier CONCORDETpour ses conseils de biostatisticien avisé, Pascal VERSIGNYpour les heures passées à chercher des échantillons, RichardREY pour la réalisation des clichés, et enfin Joëlle RIBAUTpour ses innombrables conseils.

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la densimétrie osseuse digitalisée (dod) : étude expérimentale · 2010. 5. 8. · revue méd....

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