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Angel Alberich-Bayarri, PhD
1 Biomedical Imaging Research Group
La Fe Polytechnics and University Hospital2 QUIBIM SL
Biomarcadores
musculoesqueléticos
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Contenido
• Introducción
• Hueso
• Cartílago
• Músculo
• Proyectos
• Conclusiones A.I.
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Introducción
• Las alteraciones del sistema musculoesquelético son el segundo mayor
contribuyente a la discapacidad en todo el mundo.
• El dolor lumbar es la principal causa de discapacidad a nivel mundial.
• No únicamente en edad avanzada, son relevantes a lo largo del ciclo
vital.
• Entre una de cada tres y una de cada cinco personas vive sufre
enfermedades del sistema musculoesquelético dolorosas e
incapacitantes.
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Introducción
¿Qué herramientas tenemos para caracterizar el
sistema musculoesquelético mediante la
radiología cuantitativa?
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HUESO
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Hueso
• Martí-Bonmatí L, Ramirez-Fuentes C, Alberich-Bayarri Á, et al. Curr
Opin Oncol.2015
• Alberich-Bayarri A, Martí-Bonmatí L, Sanz-Requena R, et al.
Radiologia. 2014
• Roque WL, Arcaro K, Alberich-Bayarri A. IEEETrans Biomed Eng.
2013
• Alberich-Bayarri A, Marti-Bonmati L, Angeles Pérez M, et al. Med
Phys. 2010
• Alberich-Bayarri A, Marti-Bonmati L, Sanz-Requena R, et al. AJR
Am J Roentgenol. 2008
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Hueso
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Hueso
Modelos multivariantes de degeneración ósea
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CARTÍLAGO
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Cartílago
Tejido
Makela J. Structural and Functional Alterations of Articular Cartilae in
OA. Exp. And Computational Examination. PhD Dissertation, 2016.
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Cartílago
Biomarcadores de imagen a partir de Resonancia Magnética
Espesor T1 T2
Morfología Proteoglicanos Colágeno
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Cartílago
T = Transformación ME-DESS
T2 S
E M
ult
i-e
cho
Registro y segmentación
T2 D
ESS
3D
T
T
TRA COR
SAG ISO
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Cartílago
Espesor
X
1. Contorno y esqueleto
2. Transformada en
distancia
3. Contorno con
distancia al esqueleto
𝐸𝑠𝑝 =σ𝑒(𝑖)
𝑛
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Cartílago
Espesor → Parcelación
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Cartílago
Mapas T2Ajuste de mínimos cuadrados
monoexponencial no lineal
1 2 3 4 5 6Echo
50
100
150
200
250
300
Sig
na
l In
ten
sity
TE 1
TE 2
TE 3
TE 4
TE 5
TE 6
Valor T2 vóxel a vóxel
𝑆𝐼 𝑇𝐸 = 𝑀0𝑒−𝑇𝐸𝑇2
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Cartílago
Espesor T1 T2
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MÚSCULO
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Músculo
Ferrando B, Gomez-Cabrera MC, et al. Allopurinol partially prevents disuse
muscle atrophy in mice and humans. Sci Rep. 2018
Sarcopenia
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Músculo
Colaboración: Rebeca Mirón (Hosp. General) y Consuelo Borrás
Fragilidad
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PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN
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Proyectos de investigación (1/3)
Osteoprev: Impacto de la femoroplastia con cemento como
prevención de la fractura de cadera (in vitro, in silico e in vivo)
Proyecto coordinado: DPI2014-53401-C2-2-R
Inyección cemento RM pre y 3 meses post
femoroplastia
Ensayo mecánicoBiomarcadores de
imagen
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Proyectos de investigación (1/3)
Osteoprev: Impacto de la femoroplastia con cemento como
prevención de la fractura de cadera (in vitro, in silico e in vivo)
Proyecto coordinado: DPI2014-53401-C2-2-R
0
50
100
150
200
1 2 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15
MPA
Rabbit
Young's Modulus (MPa)Fémur izquierdo (control)
Fémur derecho (cemento)
Incremento promedio de módulo elástico (Young): 47.24%
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Proyectos de investigación (2/3)
Cohorte
• 9 sujetos sanos
• Edad: 24 - 51
• Sexo: 8M - 1F
• Inyección de ácido hialurónico
pre-ejercicio 1 rodilla.
Adquisición
• Resonancia Magnética
• Ambas rodillas
• Pre-post ultramaratón, 80km
• Siemens Magnetom Verio 3T
• 36 adquisiciones
Estudio del impacto de ultramaratón en los valores
de espesor y T2 del cartílago femoral antes y
después del ejercicio
Colaboración: Dr. Jordi Catalá (Institutos Dra. Guirado, Barcelona)
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Proyectos de investigación (2/3)
• Se obtuvieron diferencias significativas en la mediana
(p=0.037) y en el percentil-25 (p=0.017) del T2 pre vs. post-
ultramaratón, (valores mayores post-ultramaratón).
• En los casos con ácido hialurónico desaparecieron estas
diferencias (p=0.24 y 0.16).
• El espesor del cartílago no presentó diferencias
significativas.
Colaboración: Dr. Jordi Catalá (Institutos Dra. Guirado, Barcelona)
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Proyectos de investigación (2/3)
N=9 sujetos, 18cartílagos (D e I)
Espesor global 2.21 ± 0.32 mm
T2 global 64.19 ± 3.25 ms
Volumen global 15.62 ± 3.78 cm3
PRE POST p
Mediana T2global
61.65 ± 3.44 ms 63.72 ± 2.09 ms 0.037
P25 T2global
48.45 ± 4.13 ms 51.20 ± 1.89 ms 0.017
Colaboración: Dr. Jordi Catalá (Institutos Dra. Guirado, Barcelona)
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Proyectos de investigación (3/3)
Ligamento femoropatelar medial
Colaboración: Dr. Vicente Sanchís (Hosp. Arnau de Vilanova) y Dra.
Mª Ángeles Pérez (Universidad de Zaragoza)
Patient – specific FE
model of the joint
Parametric model of
the joint
Anatomic virtual MPFL reconstruction *
Quasi-anatomical MPFL reconstruction **
*(Sanchis-Alfonso et al. 2015)
**(Pérez-Prieto et al., 2015)
Nonanatomic reconstructed MPFL with severe pain
** (anterior femoral tunnel)
Nonanatomic reconstructed MPFL with satisfactory
results * (posterior femoral tunnel)
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Proyectos de investigación (3/3)
Ligamento femoropatelar medial
Colaboración: Dr. Vicente Sanchís (Hosp. Arnau de Vilanova) y Dra.
Mª Ángeles Pérez (Universidad de Zaragoza)
0° 30° 60°
Positions of the MPFL
during the Nonanatomic
reconstruction with
satisfactory results under
different flexion angles
90° 120°
MPFL Maximum
increment length
(Tension)
MPFL relaxed
(no tension)
MPFL relaxed
(no tension)
MPFL Maximum
increment
length
(Tension)
Nonanatomic satisfactory results
30º
Flexionangle
Anatomic virtual * Nonanatomic satisfactory results*
Quasi-anatomical ** Nonanatomic severe pain **
*(Sanchis-Alfonso et al. 2015) **(Pérez-Prieto et al., 2015)
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Conclusiones
ANSYS
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Proyectos de investigación (4/4)
Ligamento femoropatelar medial
“Ninguno de nosotros es tan bueno como todos nosotros juntos”, Ray Kroc
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Angel Alberich-Bayarri, PhD
1 Biomedical Imaging Research Group
La Fe Polytechnics and University Hospital2 QUIBIM SL
Biomarcadores
musculoesqueléticos