3D reconstruction of the proximal femur and lumbar vertebrae from dual-energy x-ray absorptiometry for osteoporotic risk assessment

Esta tesis aborda el problema creciente de fracturas asociadas a osteoporosis. La osteoporosis es una enfermedad de los huesos caracterizada por una degradacion de la estructura osea que puede conducir eventualmente a fracturas. La enfermedad progresa con la edad y en nuestra sociedad, que envejece rapidamente, se convierte en un problema de salud publica cada vez mas importante. En la actualidad, la medicion de la Densidad Mineral osea (DMO) por unidad de area hecha con DXA sigue siendo la modalidad estandar para el diagnostico de la osteoporosis y la evaluacion del riesgo de fractura. Estas mediciones, sin embargo, son descriptores limitados teniendo en cuenta que la forma tridimensional y la distribucion espacial de los huesos determinan en gran medida su fuerza. En esta tesis se desarrollo un metodo para reconstruir tanto la forma 3D como la distribucion de la DMO a partir de imagenes clinicas estandar de DXA. El metodo propuesto incorpora un modelo estadistico construido a partir de una gran base de datos de imagenes de QCT, el cual codifica plas variaciones en la forma y en la distribucion espacial del hueso. Mediante el uso de una tecnica de registro 3D-2D basada en intensidades, una instancia del modelo es hallada de manera que la proyeccion del modelo se corresponde con la imagen de DXA. El metodo fue evaluado por su capacidad para reconstruir la parte proximal del femur a partir de una sola imagen de DXA. Los parametros resultantes de las reconstrucciones fueron evaluados posteriormente por su capacidad para discriminar una fractura de cadera. El metodo de reconstruccion se extendio finalmente a la reconstruccion de las vertebras lumbares a partir de DXA anteroposterior y lateral, de ese modo incorporando al metodo un enfoque multi-objeto y multi-vista. Las tecnicas presentadas en esta tesis pueden potencialmente mejorar la precision en la estimacion del riesgo de fractura respecto a la estimacion que ofrece la practica clinica actual, a la vez que permiten mantener la DXA como la modalidad estandar.