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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.17.2022.tde-06052022-162050
Documento
Autor
Nombre completo
Jamilly Gomes Maciel
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Ribeirão Preto, 2021
Director
Tribunal
Barbosa, Marcello Henrique Nogueira (Presidente)
Guimarães, Julio Brandão
Rodrigues, Marcelo Bordalo
Santos, Marcel Koenigkam
Título en portugués
Análise multiparamétrica da textura de vértebras lombares de imagens de ressonância magnética e correlação com fraturas por fragilidade
Palabras clave en portugués
Fratura
Micro arquitetura trabecular
Osteoporose
Ressonância magnética
Textura óssea
Resumen en portugués
A densidade mineral óssea (DMO) mensurada por densitometria óssea (DXA) apresenta sensibilidade limitada para predizer fraturas por fragilidade (FF). A microarquitetura trabecular (MT) é um dos principais contribuintes para a manutenção da resistência esquelética. Objetivamos realizar análise multiparamétrica da MT e da textura óssea (TO) de imagens de ressonância magnética (RM) de vértebras lombares e avaliar a correlação com a DMO e com FF na coluna vertebral. Amostra com 64 mulheres pós-menopausadas com (c) e sem (s) FF na coluna vertebral realizaram DXA da coluna lombar, sendo classificadas: massa óssea normal (N) sem FF (N, n=16), osteopenia sem FF (Ps, n=12), osteopenia com FF (Pc, n=12), osteoporose sem FF (OPs, n=12) e osteoporose com FF (OPc, n=12) e radiografias da coluna vertebral para o diagnóstico de FF. Sequências de RM da coluna lombar turbo spin eco (TSE) e eco de gradiente (EG) foram adquiridas. Os 22 atributos de TO foram extraídos da vértebra L3 com o software IBEX da sequência TSE. Os seguintes parâmetros da MT foram extraídos da vértebra L3 com software ImageJ da sequência EG: número Euler (EU), conectividade (CN), espessura trabecular (Tb.Es), espaçamento trabecular (Tb.Ep) volume ósseo (VO), volume trabecular (VT) e volume ósseo/volume trabecular (VO/VT). A diferença estatística entre os grupos foi analisada utilizando o teste ANOVA e pós-teste de Duncan. Para avaliação da correlação, foi realizado o coeficiente de correlação de Spearman (?); um valor de p<0,05 foi definido para significância estatística. A reprodutibilidade das medidas da TO foi avaliada com o coeficiente de concordância de LIN. Os grupos não apresentaram diferença em relação à idade, índice de massa corporal e idade da menopausa; p>0,05. O grupo N apresentou maior DMO comparativamente aos demais grupos de estudo (Ps, Pc, OPc e OPs); p<0,05. O grupo N apresentou maior CN e menor EU comparativamente com os grupos P e OP; p<0,05. Não houve diferença significativa entre os grupos em relação aos demais parâmetros da MT. As análises de TO demonstraram que os grupos com FF apresentaram menores valores dos atributos de textura cluster tendency e variance comparativamente aos grupos sem FF; p< 0,05. Os parâmetros CN e EU apresentaram uma correlação significativa e inversa com a DMO (r= 0,26 e -0,26; respectivamente). Dez atributos de TO apresentaram uma correlação significativa com a DMO: cluster proeminence, cluster tendency, correlation, entropy, information measure corr1, inverse variance, sum entropy, variance, sum average e sum variance (r= 0,41; 0,34; 0,57; 0,36; 0,38; 0,45; 0,32; 0,34; -0,27; -0,27). As análises de reprodutibilidade dos atributos de TO demonstraram valores de reprodutibilidade entre 0,68- 1,00. Os atributos de TO cluster tendency e variance conseguiram diferenciar entre os grupos com FF e sem FF. Observamos a redução da conectividade com a redução da DMO e uma correlação significativa entre a DMO e dez atributos de TO. Demonstramos uma concordância alta e muito alta nas análises de reprodutibilidade dos parâmetros de TO. Os resultados do estudo atual reforçam o papel da RM para avaliação multiparamétrica da qualidade óssea, fornecendo informações adicionais e complementares para avaliação da fragilidade esquelética.
Título en inglés
Multiparametric analysis of the texture of lumbar vertebrae from magnetic resonance imaging and correlation with fragility fractures
Palabras clave en inglés
Bone texture
Fragility fracture
Magnetic resonance imaging
Osteoporosis
Trabecular microarchitecture
Resumen en inglés
Bone mineral density (BMD) measured by bone densitometry (DXA) has limited sensitivity to predict fragility fractures (FF). Trabecular microarchitecture (TM) is one of the most important bone quality parameters enrolled in skeletal resistance. We aimed to perform a multiparametric analysis of TM parameters and bone texture (BT) from magnetic resonance images (MRI) of lumbar vertebrae and evaluate their correlation with BMD and FF in the spine. 64 postmenopausal women with (w) and without (wt) FF in the spine underwent lumbar spine DXA, being classified as normal bone mass without FF (N, n=16), osteopenia without FF (Pwt, n=12), osteopenia with FF (Pw, n=12), osteoporosis without FF (OPwt, n=12) and osteoporosis with FF (OPw, n=12) and spine radiographs for the diagnosis of FF. Turbo spin echo (TSE) and gradient echo (GE) MRI sequences were acquired. 22 BT attributes were extracted from the L3 vertebra using the IBEX (Imaging Biomarker Explorer) software from the TSE sequence. The following TM parameters were extracted from the L3 vertebra using the ImageJ software from the GE sequence: Euler number (EU), connectivity (CN), trabecular thickness, trabecular spacing, bone volume, trabecular volume, and apparent bone volume. Statistical difference between groups was evaluated using the ANOVA test and Duncan's post-test. To assess the correlation between the parameters, Spearman's correlation coefficient (?) was performed; and a value of p<0.05 was considered statistically significant. The reproducibility of BT analysis was evaluated with LIN's correlation coefficient. The groups did not differ in age, body mass index and menopausal age; p>0.05. Group N had higher BMD compared to other study groups (Pwt, Pw, OPwt, and OPw); p<0.05. Group N had higher CN and lower EU compared to groups P and OP; p<0.05. We did not observe a significant difference between groups regarding the other TM parameters. The TO analysis showed that the groups with FF had lower values of cluster tendency and variance attributes compared to the groups without FF; p<0.05. The CN and EU parameters had a significant and inverse correlation with the BMD (r= 0.26 and -0.26, respectively). Ten BT attributes presented a significant correlation with BMD: cluster prominence, cluster tendency correlation, entropy, information measure corr1, inverse variance, sum entropy, variance, sum average and sum variance (r= 0.41; 0.34; 0.57; 0.36; 0.38; 0.45; 0.32; 0.34; -0.27; -0.27). The reproducibility of the BT attributes showed reproducibility's coefficient between 0.68-1.00. Two BT attributes were able to differentiate between groups with FF and without FF. Our results demonstrated a reduction in connectivity with the decrease in BMD and a significant correlation between BMD and ten BT attributes. The reproducibility analysis demonstrated a high agreement for all BT attributes. The results from the current study reinforce the role of MRI for the multiparametric evaluation of bone quality, providing additional information that might be complementary in the assessment of skeletal fragility.
 
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Fecha de Publicación
2022-05-10
 
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