Une nouvelle technique de simulation numérique des altérations du tissu trabéculaire osseux

La structure trabéculaire osseuse est constituée d'un agencement tridimensionnel de travées osseuses qui s'interconnectent entres elles. Le but de ce travail a été de simulé le processus de perte osseuse à partir de modèles simplifiés de type amincissement ou suppression de travées osseuses. Douze prélèvements d'os trabéculaire ont été extraits de têtes fémorales humaines et les reconstructions 3D ont été obtenues par la technique d'Imagerie à Résonance Magnétique à la résolution de 78 μm. Une technique de modélisation et d'analyse par graphe (3D-LSGA : Line Skeleton Graph Analysis) a été utilisée afin d'identifier et d'individualiser chacune des travées osseuses du réseau trabéculaire. Cette individualisation a permis d'appliquer des scénarios d'altérations numériques de type amincissement ou suppression de travées osseuses. Chaque image 3D initiale a généré une série de modèles 3D justifiant d'un échantillonnage progressif sur la fraction volumique de solide (fs) et/ou sur la caractéristique d'Euler-Poincaré (N3) caractérisant la topologie de la structure trabéculaire. L'évolution des caractéristiques fs et N3 a été observée et interprétée au cours des deux scénarios d'altérations, montrant notamment la complémentarité de ces deux caractéristiques pour expliquer les modifications du tissu osseux trabéculaire. Le modèle de graphe constitue un outil puissant pour la mise en œuvre d'algorithme de simulation d'altérations osseuses.