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Étude des paramètres IRM comme biomarqueurs de la scoliose idiopathique de l'adolescence

Maxime Huber

Master's thesis (2014)

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Abstract

During skeletal growth, scoliosis progression is accelerated which implies asymmetricalloads on vertebrae and intervertebral discs. If scoliosis and its evolution have been studied formore than a century, a question stays unresolved: why does scoliosis progress in some people buteither does not progress or spontaneously corrects itself in others?The study of intervertebral discs via multi-parametric MRI seems to be an encouragingapproach. Indeed, MRI is non invasive and MRI parameters are sensitive to changes ofmechanical and biochemical properties of intervertebral discs. We hypothesize MRI parametersare biomarkers of adolescent idiopathic scoliosis. Our specific objectives are to measure in vivoMRI parameters of young people with adolescent idiopathic scoliosis (AIS) and to study theseMRI parameters as biomarkers of the scoliosis and its severity.Eleven patients with AIS who gave their informed consent were included in ourmultiparametric MRI protocol accepted by the ethic committee of our institution. The group wasmade up of 2 boys and 9 girls, 1 patient had a Risser grade of 0, 7 had a Risser grade of 4 and 3had a Risser grade of 5, 6 patients had a Cobb angle less than 30° ad 5 had one more than 40°. Allthe acquisitions were realized on a 3T MRI Whole-body Philips Achieva X-Series. Theacquisitions of sagittal plans weighted according to T1ρ, T2, MTR and diffusion were performedin 45 minutes. Mappings of T1ρ, T2, MTR, FA and MD were estimated. A region of interest of4-mm-diameter circle located at the center of the intervertebral disc was chosen for each disc.Statistical analyses were made with means of these regions of interest. The nucleus wassegmented because it is the part of the disc where the degeneration is the most visible.For each patient, 2 areas were defined: the apical zone between end vertebrae and thecontrol zone that was composed of discs outside the scoliotic curve. ANOVAs were performedaccording to the Risser grades, apical or control zone, Cobb angles and Pfirrmann grades.Moreover, agglomerative hierarchical clustering was proposed to study the classification of discsaccording to their localization in the spine (apical zone versus control zone) and according to theCobb angle (low Cobb angle vs. High Cobb angle).

Résumé

La progression de la scoliose idiopathique chez l'adolescent connait une périoded'accélération au moment de la croissance osseuse, cette dernière s'accompagnant d'unchargement asymétrique sur les éléments de la colonne vertébrale à savoir les vertèbres et lesdisques intervertébraux. Si la scoliose et son évolution sont étudiées depuis maintenant plus d'unsiècle, une question reste en suspens : pourquoi la scoliose progresse-t-elle chez certains enfantsalors que pour d'autres, la scoliose stoppe sa progression voire se corrige elle-même ?L'étude des disques intervertébraux par l'imagerie par résonance magnétiquemultiparamétrique semble être une voie prometteuse. En effet, l'IRM présente l'avantage d'êtrenon invasive et les paramètres IRM qui en résultent sont sensibles aux changements despropriétés mécaniques et biochimiques internes aux disques intervertébraux. Nous supposons queles paramètres IRM sont des biomarqueurs de la scoliose idiopathique de l'adolescence. Nosobjectifs spécifiques sont la mesure in vivo des paramètres IRM d'enfants porteurs d'une scolioseidiopathique de l'adolescence et l'étude de ces paramètres IRM comme biomarqueurs de lascoliose et de sa sévérité.Pour ce faire, 11 patients porteurs d'une scoliose idiopathique de l'adolescence qui ontdonné leur consentement ont été inclus dans notre protocole d'IRM multiparamétrique acceptépar le comité d'éthique de notre institution. Il s'agissait de 2 garçons et 9 filles, 1patient avait ungrade de Risser de 0, 7 avaient un grade de Risser de 4 et 3 en avaient un de 5, 6 patients avaientun angle de Cobb inférieur à 30° et 5 en avaient un supérieur à 40. Toutes les acquisitions sontréalisées sur un IRM 3T Whole-body Philips Achieva X-Series. Les acquisitions des coupessagittales pondérées selon T1ρ, T2, MTR et la diffusion sont réalisées en 45 minutes. Lescartographies de T1ρ, T2, MTR, FA et MD sont estimées, une pour chaque disque. Les analysesstatistiques ont été effectuées sur les moyennes d'une zone d'intérêt circulaire de 4 mm dediamètre au centre du nucleus pulposus. Le nucleus est choisi puisqu'il est la partie où ladégénération est la plus visible.Pour chaque patient, deux zones sont définies : la zone apicale se situant entre lesvertèbres limites de la scoliose et la zone contrôle qui contient les disques en dehors de la
Department: Institut de génie biomédical
Program: Génie biomédical
Academic/Research Directors: Delphine Périé-Curnier
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/1564/
Institution: École Polytechnique de Montréal
Date Deposited: 23 Dec 2014 11:41
Last Modified: 11 Nov 2022 18:16
Cite in APA 7: Huber, M. (2014). Étude des paramètres IRM comme biomarqueurs de la scoliose idiopathique de l'adolescence [Master's thesis, École Polytechnique de Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/1564/

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