Une meilleure prévision des fractures de hanche osteoporotic utilisant la simulation 3D de la densimétrie d'os

L'ostéoporose est une maladie squelettique dont il y a une diminution de densité de la masse osseuse. Les os deviennent plus poreux et fragiles les rendant plus susceptibles de la fracture. Cette maladie réduit la densité osseuse et affaiblit l'os. L'affaiblissement de l'os augmente le risque de fracture. Parmi toutes les fractures osteoporotic possibles, les fractures de hanche sont un problème majeur dans les pays occidentaux. En fait, on l'estime qu'elles affectent un tiers de femmes et un cinquième des hommes. La fracture de hanche réduit la mobilité, qualité de vie et peut même augmenter la mortalité chez les femmes et des hommes. En soi, la prévision des fractures de hanche osteoporotic est très importante en termes de qualité de vie et espérance de vie.

L'objectif principal d'une étude récente publiée dans l'os de tourillon était de trouver des critères bioméchaniques pour la discrimination du risque de fractures de hanche en explorant les modèles 3D basés sur DXA et les simulations finies spécifiques d'élément pour des patients in vivo. Les volontés de Carlos Ruiz, le premier auteur de l'étude, et le Jérôme Noailly, le Coordinateur d'étude, les deux membres du laboratoire de biomécanique et de Mechanobiology à l'élément de recherches de BCN MedTech expliquent :

« Cette recherche a expliqué que la modélisation et la simulation bioméchanique de l'os au moyen de reconstructions 3D basées sur élément finies de la densimétrie conventionnelle d'os fournissent des descripteurs de la mécanique interne de tissu qui vont au delà de la densité osseuse traditionnellement explorée quand il s'agit de distinguer le risque de fracture osteoporotic du fémur proximal (fracture de hanche) ».

La méthode d'éléments finis est une méthode numérique de calcul très utilisée dans les simulations de l'examen médical et des systèmes biologiques complexes qui active résoudre des équations liées aux problèmes matériels sur les géométries compliquées.

Cette étude combine les compétences du laboratoire de biomécanique et de Mechanobiology en biomécanique de calcul et les compétences du groupe de SiMBIOSys à BCN MedTech, dirigées par Miguel A. Gonzalez Ballester (ICREA), dans l'analyse d'image biomédicale. Une telle synergie illustre des tendances neuves en exploitant le potentiel des modèles et les simulations pour améliorer le diagnostic patient, expliquent Jérôme Noailly et Miguel A. González Ballester : « D'une part, l'analyse d'image avancée fournit un cadre personnalisé de la modélisation et de la réalité augmentée, en intégrant la morphologie et les densités des os des patients dans les modèles virtuels. D'ailleurs, la conversion de ces modèles dans des modèles d'élément fini capables d'intégrer des équations du comportement mécanique de l'os en cas des événements mécaniques externes, tels qu'une chute, active les descripteurs calculateurs qui intègrent seulement les effets croisés entre la qualité d'os, la morphologie particulière d'os et les forces mécaniques externes qui dépendent souvent du grammage et de la hauteur du patient ».

« Les modèles 3D obtenus en cette étude viennent de la reconstruction densimétrie d'image de plat de la 2D (DXA, double rayon X d'énergie absorptiometry) utilisant le logiciel de 3D Shaper développé par Galgo médical, une compagnie secondaire de technologie d'UPF », le del Rio de Luis Miguel de commentaires, un radiologue au centre de radiologie de CETIR (groupe d'Ascires) et un contributeur à l'étude. Le potentiel de cette technologie biomédicale vient du fait que les simulations obtenues par cette recherche comprennent l'interaction en trois dimensions entre la densité osseuse, la géométrie du fémur et les charges mécaniques externes, qui ne peuvent pas être mesurées dans un patient.

Les résultats obtenus en cette étude montrent un pouvoir de discrimination habituellement plus grand que 80% comparé au calcul du risque de fracture de hanche suivant une chute par le patient. De plus, en distinguant le risque de fracture, les simulations ont permis aux auteurs d'accorder à l'importance relative pour la condition de tension de l'os trabeculaire, comparée à la condition de tension de l'os cortical.