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Experimental evaluation of microtomography assessment of bone fusion - 27/03/08

Doi : RCE-10-2006-92-6-0035-1040-101019-200520000 

H. Pascal-Moussellard [1],

B. Brunet-Imbault [1],

E. Aguado [1],

P. Pilet [1],

S. Delplace [1],

C.-L. Benhamou [1],

G. Daculsi [1]

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Résumé

Étude expérimentale de la microtomographie X dans l'évaluation de la fusion osseuse

Affirmer avec certitude la fusion d'une arthrodèse reste difficile malgré les progrès des techniques d'imagerie. Le micro-scanner est une technique d'imagerie qui permet une analyse à la fois qualitative et quantitative de la micro-architecture osseuse.

L'objectif de cette étude était d'évaluer cette technique en l'appliquant à l'arthrodèse cervicale avec cage inter-somatique sur un modèle animal et de valider les résultats par une analyse histologique et en microscopie électronique à balayage.

Huit chèvres ont été opérées d'une discectomie au niveau C3-C4 et réparties en deux groupes. Le groupe 1 (3 animaux) a été implanté avec des cages en PEEK sans greffon osseux. Le groupe 2 (5 chèvres) a été implanté avec la même cage remplie d'os autologue iliaque. Après euthanasie, au 6e mois, les niveaux instrumentés ont été analysés au microscanner, puis sur coupe histologique et en microscopie électronique à balayage (MEB).

Les 3 animaux implantés avec une cage vide (groupe 1) ont développé une pseudarthrose, tandis qu'un seul animal présentait une pseudarthrose dans le groupe 2. Les analyses histologique et MEB ont confirmé le diagnostic fait par micro-scanner. Le microscanner a, en outre, permis l'analyse en 3 dimensions de l'échantillon et l'étude de l'architecture trabéculaire du greffon inter-somatique.

Le microscanner permet une analyse micrométrique d'un échantillon. Il représente la seule technique d'analyse en 3 dimensions (des coupes sont possible dans les trois plans de l'espace et la reconstruction 3D visualise l'ensemble de l'échantillon) à la fois qualitative et quantitative. L'analyse de la micro-architecture trabéculaire est un progrès majeur dans l'évaluation de la valeur mécanique d'une arthrodèse. Il s'agit de la seule technique non destructrice pour l'échantillon, qui reste utilisable pour d'autres tests en particulier biomécanique.

Le microscanner représente une avancée technique pour l'analyse de la fusion osseuse. Les applications futures de cette technique quantitative seront vraisemblablement nombreuses (suivi d'une arthrodèse, évaluation de la qualité mécanique d'une greffe...). Son adaptation in vivo sera vraisemblablement rapide.

Abstract

Purpose of the study

Certain confirmation of bone fusion remains difficult to obtain after arthrodesis despite progress in imaging techniques. Micro-CT enables both qualitative and quantitative analysis of bone microarchitecture. The purpose of this study was to evaluate this technique using a cervical arthrodesis with an intersomatic cage on an animal model and to validate results with histological analysis and scanning electron microscopy (SEM).

Material and methods

C3-C4 discectomy was performed in eight goats divided into two groups. In group 1 (three animals), PEEK cages were inserted without bone graft. In group 2 (five goats) the same cage was inserted and filled with an autologous iliac graft. The animals were sacrificed at 6 months. The instrumented levels were analyzed with a micro-CT. Histological slides were obtained and SEM performed.

Results

Nonunion was observed in the three animals with an empty cage (group 1), while only one animal in group 2 presented nonunion. Histology and SEM confirmed the diagnosis established with the microscanner, which also enabled a 3D analysis of the sample and study of the trabecular architecture of the intersomatic graft.

Discussion

The microtomography system enabled a micrometric analysis of the sample. This is the only technique enabling 3D analysis (slices can be obtained in the three planes for 3D reconstruction) for both qualitative and quantitative assessment. Analysis of the trabecular microstructure provides major progress in evaluating the mechanical value of the fusion. The sample is not destroyed and can be studied further with other biomechanical techniques.

Conclusion

Microtomography is an important technical advancement for the analysis of bone fusion. Future applications will undoubtedly be numerous (e.g., follow-up after arthrodesis, analysis of the mechanical quality of a graft). In vivo applications will probably be adapted soon.


Mots clés : Microtomographie , fusion osseuse

Keywords: Microscanner , bone fusion


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Vol 92 - N° 6

P. 535-542 - octobre 2006 Retour au numéro

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