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Sviluppo di un protocollo riproducibile per la valutazione quantitativa della cartilagine di ginocchio tramite immagini di MRI 3T e CBCT e loro integrazione: applicazione e validazione in una coorte di pazienti affetti da artrosi mediale in ginocchio varo. = Development of a reproducible protocol for the quantitative evaluation of the knee cartilage from combined MRI 3T and CBCT images: application and validation on a cohort of patients affected by medial varus knee osteoarthritis.

Alessandra Ferrera

Sviluppo di un protocollo riproducibile per la valutazione quantitativa della cartilagine di ginocchio tramite immagini di MRI 3T e CBCT e loro integrazione: applicazione e validazione in una coorte di pazienti affetti da artrosi mediale in ginocchio varo. = Development of a reproducible protocol for the quantitative evaluation of the knee cartilage from combined MRI 3T and CBCT images: application and validation on a cohort of patients affected by medial varus knee osteoarthritis.

Rel. Cristina Bignardi. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica, 2023

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Abstract:

L'osteoartrosi o artrosi (OA) è una patologia degenerativa delle articolazioni molto diffusa che affligge quasi il 50% della popolazione sopra i 60 anni. La diagnosi e la classificazione precoce dell'OA sono di fondamentale importanza per l'introduzione di trattamenti conservativi, o chirurgici, mirati a rallentare lo sviluppo della patologia per ritardare la chirurgia protesica. Due indicatori fondamentali per la valutazione dello stato della cartilagine articolare sono il suo spessore e il valore del tempo di rilassamento T2, entrambi ottenibili da immagini di Risonanza Magnetica (MRI). Non è tuttavia presente un protocollo riproducibile e standardizzato per la valutazione di tali parametri e diversi sono gli approcci presentati in letteratura. Lo scopo di questa tesi è sviluppare un protocollo standardizzabile e riproducibile per la stima quantitativa dello spessore e del valore di T2 della cartilagine di ginocchio al fine di rendere tali biomarcatori utilizzabili nel contesto clinico come strumenti di valutazione della condizione della cartilagine. La tesi è stata svolta all’interno del laboratorio di Bioingegneria Computazionale (BIC) dell’Istituto Ortopedico Rizzoli di Bologna, nell’ambito di un progetto finanziato dal Ministero della Salute volto a valutare l’efficacia dell’operazione di osteotomia tibiale valgizzante (HTO) in soggetti affetti da OA mediale di ginocchio in esito di varismo. Nello studio clinico del progetto sono stati arruolati 50 soggetti alla baseline e ad 1 anno di follow-up. Per consentire la confrontabilità tra anatomie diverse, è stata sviluppata una metodologia di suddivisione topologica della cartilagine del ginocchio. Il protocollo è stato ideato integrando le informazioni cliniche ricavabili dall’MRI con l’alta risoluzione della Tomografia Computerizzata a Fascio Conico (CBCT) che garantisce un maggior dettaglio nelle superfici ottenibili per segmentazione. Dal volume della CBCT vengono segmentate le superfici delle ossa, sulle quali vengono identificati dei punti di repere anatomici utilizzati per costruire i piani di taglio. Il volume CBCT viene registrato spazialmente sulla MRI. La cartilagine, segmentata da MRI viene suddivisa in sotto-regioni anatomiche, tramite i piani di taglio registrati. Il workflow si compone di numerosi passaggi che richiedono l’utilizzo di software commerciali e proprietari sui quali sono state all’occorrenza implementate funzioni ad hoc per automatizzarne alcune fasi e risolvere problematiche riscontrate nel corso dello sviluppo della metodologia. Tale protocollo è stato applicato su una sotto-coorte dello studio clinico originale, composta da 21 pazienti (15 M, 6 F) con un’età media di (52.4 ± 8.3) anni, BMI di (27.3 ± 4.4) kg/m2, affetti da OA nel compartimento mediale e varismo. Su tali soggetti sono stati inoltre calcolati gli angoli di varismo, la larghezza tibiale, la collocazione dei punti di contatto rispetto al centro del ginocchio e gli angoli intrarticolari per valutare eventuali correlazioni. Le analisi sono state effettuate su ciascuna subregione descrivendo lo spessore e il T2 tramite la media, la mediana, la deviazione standard. Il protocollo proposto è risultato essere applicabile con successo su tutte le differenti anatomie analizzate. I risultati ottenuti per lo spessore ed i valori di T2 sono risultati in ottimo accordo con valori riportati in letteratura su coorti simili al sottogruppo in esame: il metodo risulta quindi validato indirettamente e verrà applicato per tutti i pazienti dello studio.

Relators: Cristina Bignardi
Academic year: 2022/23
Publication type: Electronic
Number of Pages: 116
Subjects:
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica
Classe di laurea: New organization > Master science > LM-21 - BIOMEDICAL ENGINEERING
Aziende collaboratrici: ISTITUTO ORTOPEDICO RIZZOLI
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/26201
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