Validation des études méthodologiques dans l’arthrose : précision et reproductibilité

l’arthrose : précision et reproductibilité

Parce que les algorithmes de traitement utilisés pour la quantification des images peuvent

faire l’objet d’erreurs, la validation par confrontation avec des méthodes indépendantes

établies est nécessaire. Cela doit être réalisé, non seulement en utilisant des fantômes connus,

mais aussi avec des structures biologiques d’intérêt car la plupart des artéfacts IRM

apparaissent uniquement lorsque le tissu d’intérêt est placé dans le champ magnétique.

3.5.1 Validation des mesures

La validité technique des mesures fondées sur l’IRM a été abordée dans des analyses

comparatives sur des articulations cadavériques [Eckstein et coll., 1996; Piplani et coll., 1996; Sittek et

coll., 1996; Eckstein et coll., 1997; Eckstein et coll., 1998a; Cohen et coll., 1999a; Eckstein et coll., 2000b], sur

des articulations amputées [Peterfy et coll., 1994b; Cicuttini et coll., 1999b] et sur des articulations de

patients avant arthrotomie totale du genou [Peterfy et coll., 1994b; Cicuttini et coll., 1999b; Burgkart et

coll., 2001]. La dernière méthode fournit une opportunité unique pour valider les mesures

puisque les patients peuvent être imagés in vivo avant la chirurgie, et l’articulation pourra être

conservée et analysée ex vivo après l’opération.

La plupart des études de validation ont rapporté une bonne concordance entre les valeurs

moyennes mesurées par les différentes méthodes, avec des erreurs aléatoires (sur- ou

sous-estimations absolues) d’environ 5 à 10 % [Eckstein, 2004]. En ce qui concerne le cartilage

humain, l’IRM ne révèle aucune sur- ou sous-estimations par rapport aux méthodes de

référence et le degré d’exactitude des mesures IRM leur est similaire. Graichen et coll.

[Graichen et coll., 2004] ont récemment démontré que des résultats précis peuvent être obtenus

sur des patients avec arthrose sévère (avant arthroplastie totale du genou), en ce qui concerne

le pourcentage de surface articulaire couverte par le cartilage ainsi que l’épaisseur de la

couche restante du cartilage. Des études de validation ont aussi été réalisées dans des

articulations plus petites contenant du cartilage moins épais comme l’articulation

métacarpo-phalangienne [Peterfy et coll., 1995] et l’articulation du coude [Graichen et coll., 2000].

3.5.2 Reproductibilité des mesures quantitatives du cartilage dans

l’arthrose

Dans le cadre de l’arthrose, la reproductibilité des mesures du cartilage est d’une importance

critique pour les études cliniques car les changements du cartilage se produisent très

lentement. Des techniques hautement reproductibles sont nécessaires pour déterminer ces

changements avec une confiance statistique suffisante et en particulier pour déterminer l’effet

de traitements médicamenteux. Il est important de noter que le niveau de précision d’une

technique est un paramètre majeur à considérer pour déterminer le nombre de patients à

inclure dans une étude et la durée de cette étude. Il est évident que ces facteurs ont un énorme

impact sur le coût des études cliniques [Peterfy, 2000]. En outre, il serait discutable, d’un point

de vue éthique, d’exposer un grand nombre de patient à une longue étude avec un nouvel

agent thérapeutique, alors qu’une information équivalente serait obtenue dans un temps plus

court et avec moins de patients.

La reproductibilité des mesures quantitatives du cartilage par IRM dépend du processus

d’acquisition des images et du processus d’analyse des images. Contrairement à la

radiographie, des variations dans le positionnement de l’articulation sont moins critiques car

la technique est tridimensionnelle et les mesures quantitatives d’intérêt sont obtenues à partir

de reconstruction dans les trois directions de l’espace après reformatage des données plutôt

que par projection. Cela représente un avantage considérable pour des études cliniques

multicentriques nécessitant des techniques d’acquisitions robustes, et en considérant que

l’analyse des images puisse être réalisée dans des centres spécialisés.

3.5.3 Analyse statistique de la précision des mesures

Les paramètres les plus communément utilisés pour quantifier les erreurs de précision des

mesures sont l’écart type (σ) de mesures répétées et le coefficient de variation (CV) exprimé

en pourcentage (CV%). L’intervalle de confiance des écarts types et des CV, décrits dans une

étude sur la précision des mesures par Glüer et coll. [Gluer et coll., 1995], dépendent du nombre

de sujets examinés et du nombre de mesures répétées réalisées. Dans cette même étude, les

auteurs recommandent au moins 3 à 4 mesures répétées par individu sur au moins 14 sujets

représentatifs afin d’évaluer le niveau d’erreur entachant la précision des mesures.

3.5.4 Résultats spécifiques des erreurs de précision des mesures IRM du

volume et de l’épaisseur du cartilage

La plupart des études ont étudié la précision de protocoles d’acquisition IRM spécifiques

associés à des logiciels spécifiques de traitement et d’analyse d’images dans des conditions

d’acquisition à court terme (images obtenues dans le cadre d’une session d’acquisition IRM,

mais en repositionnant l’articulation entre les acquisitions). Une étude récente a évalué la

précision à long terme pour l’analyse quantitative du cartilage [Eckstein et coll., 2002b]. Lorsque

l’on compare les résultats obtenus dans différents compartiments de l’articulation et pour

différentes orientations des coupes, la plus faible erreur (CV% ~ 1 %) a été observée pour la

rotule sur des coupes axiales [Eckstein et coll., 2000a]. En revanche, des erreurs plus importantes

(entre 1,9 et 3,9 %) ont été rapportées pour l’analyse des condyles fémoraux sur des coupes

sagittales [Eckstein et coll., 2002b]. Les erreurs sur la précision du calcul des épaisseurs

moyennes du cartilage ont été rapportées comme très similaires à celles du volume du

cartilage [Stammberger et coll., 1999a; Hyhlik-Durr et coll., 2000; Burgkart et coll., 2001] ainsi qu’à celles

des surfaces articulaires [Eckstein et coll., 2002a; Burgkart et coll., 2003].

3.5.5 La sensibilité des mesures quantitatives IRM au changement du

cartilage

L’estimation de l’amincissement du cartilage lors du vieillissement normal (en l’absence

d’arthrose) a été obtenue à partir de données représentatives recueillies sur des sujets sains

âgés sans antécédents de symptômes, traumatismes ou chirurgie articulaires (50-78 ans) et

comparée avec une cohorte de sujets sains jeunes (20-30 ans) dans les mêmes conditions

[Hudelmaier et coll., 2001]. Ainsi, les auteurs ont déterminé une diminution annuelle estimée à

0,3-0,5 % de l’épaisseur du cartilage pour tous les compartiments du genou. Récemment, les

premières données sur le changement du volume du cartilage ont été obtenues par des études

longitudinales. Aucun changement significatif de volume du cartilage n’a été détecté sur des

sujets sains sur une période d’environ 2 ans, mais une perte significative du cartilage a été

détectée pour des patients ayant subis une méniscectomie partielle [Cicuttini et coll., 2002b].

Malgré des différences inter-groupes, le taux de perte du cartilage observé dans les groupes

arthrosiques est d’environ 5 % par an [Cicuttini et coll., 2002a; Wluka et coll., 2002].