Influence of age, gender and weight on spinal osteoarthritis in the elderly: An analysis of morphometric changes using X-ray images

Various factors in addition to normal aging are reported to be associated with spinal osteoarthritis. The links between the risk factors and osteoarthritis are unclear. This study proposes an analysis of factors associated with spinal osteoarthritis using a collection of cervical and lumbar X-ray images, maintained by the US National Library of Medicine. Five hundred and forty-eight images of adults (60–74 years old, 242 males, 306 females) are analyzed. Six to nine anatomical points are selected by an experienced radiologist on each vertebra. Four dimensionless indexes are calculated: the anterior-to-posterior height ratio (APR), the disc space relative to posterior height of vertebra (DS) and the number of osteophytes. Correlations of these parameters are estimated with three anthropometric indexes: age, gender and body mass index. The univariate relationships are evaluated using one-way analysis of variance and Kruskal-Wallis test. Osteophytes are more frequent for men than for women. Men have lower APR from the levels L1 to L4 and lower DS at the levels C4 and C5. The lumbar levels L2 and L4 are more affected with age by changes in APR. Obese group has a higher DS at the level C3-C4 and a higher APR at the level L1. The analysis of images shows the predominant effect of osteoarthritis at the lower levels of the cervical and lumbar spine.

RésuméDe nombreux facteurs en plus de la vieillesse normale sont associés à l’ostéoarthrite du rachis. Les liens entre les facteurs de risque et l’ostéoarthrite ne sont pas clairement identifiés et localisés. La présente étude propose une analyse de facteurs anthropométriques associés à l’ostéoarthrite en utilisant une base d’images radiographiques cervicales et lombaires, maintenue par la Librairie nationale de médecine des États-Unis. Cinq cent quarante-huit images de rachis d’adultes (âgés de 60 à 74 ans, 242 masculins, 306 féminins) sont analysées. Six à neuf points anatomiques sont sélectionnés par un radiologiste expérimenté sur chaque vertèbre. Quatre indices sans dimension sont calculés: le rapport de hauteur antéro-postérieur (RAP), l’espace discal rapporté à la hauteur postérieure de la vertèbre (ED) et le nombre d’ostéophytes. Les corrélations de ces paramètres avec trois indices anthropométriques sont estimées : l’âge, le genre et l’indice de masse corporelle. Les relations univariées sont évaluées par une analyse de la variance à un facteur et un test de Kruskal-Wallis. Les ostéophytes sont plus nombreux chez les hommes que chez les femmes. Les hommes ont un RAP plus petit sur les niveaux L1 à L4 et un ED plus petit aux niveaux C4 et C5. Les niveaux lombaires L2 et L4 sont plus affectés par des changements du RAP avec l’âge. Le groupe de patients obèses a un ED plus grand au niveau C3-C4 et un RAP plus grand au niveau L1. L’analyse des images montre l’effet prédominant de l’ostéoarthrite sur les niveaux bas du rachis cervical et lombaire.