imaging nell` osteoporosi dall` rx alla densitometria e

AZIENDA SANITARIA PROVINCIALE DI SIRACUSA
DISTRETTO OSPEDALIERO N. 1 - OSPEDALE TRIGONA NOTO
DIRETTORE. DI U. O. C. DI RADIOLOGIA
Dott. Giuseppe Capodieci
IMAGING NELL’ OSTEOPOROSI
DALL’ RX ALLA DENSITOMETRIA E
MORFOMETRIA
Anna Giuffrida
OSTEOPOROSI, OP (Miller e Bonnick, 1996):
→
malattia cronica progressiva con
- bassa massa ossea
- deterioramento microarchitetturale del tessuto osseo
che conduce a fragilità ossea e ad un conseguente aumento del rischio di frattura.
Oggi, grazie a farmaci che aumentano la densità ossea e riducono l’incidenza di
fratture nei soggetti colpiti, l’OP è un problema prevenibile e trattabile, e non più un
“effetto collaterale” dell’invecchiamento.
→ necessità di una valutazione clinico-strumentale che faciliti prevenzione e
trattamento prima che si rendano evidenti clinicamente le fratture ossee.
Anone. Consensus development conference: diagnosis, prophylaxis and treatment of osteoporosis. Am J Med 94: 646-650, 1993
Il rischio di frattura ossea da OP dipende da:
1. età
2. BMD
3. altri fattori: menopausa precoce; menarca tardivo;
periodi prolungati di amenorrea; scarso apporto
alimentare di calcio; tabagismo; elevato consumo di
alcool; scarsa attività fisica; familiarità per osteoporosi;
età avanzata
Il principale parametro che definisce e quantifica la resistenza ossea è la densità
minerale ossea (bone mineral density, BMD).
Mazzess RB, Wahner HW. Nuclear medicine and densitometry. In: Riggs BL, Melton LJ (eds) Osteoporosis: etiology, diagnosis,
and management. Raven Press, New York, pp 251- 295, 1988.
Ross PD, David JW, Vogel JM, et al. A critical review of bone mass and the risk of fractures in osteoporosis. Calcif Tissue Int 46:
149-161, 1990.
BMD: quanto vale?
Il rischio relativo di frattura aumenta secondo un fattore di 1.5-3.0
per ogni deviazione standard decrescente della BMD, variando a
seconda dell’area di misurazione e della tecnica usata.
La capacità della BMD di predire le fratture è comparabile a quella
della misurazione della pressione arteriosa e significativamente più
affidabile del dosaggio del colesterolo sierico per predire l'infarto del
miocardio.
Gardsell P, Johnell O, Nilsson B. The predictive value of bone loss for fragility fractures in women: a longitudinal study over 15
years. Cacif Tissue Int 49: 90-94, 1991.
Hui SL, Slemenda CW, Johnston CC. Age and bone mass as predictors of fracture in a prospective study. J Clin Invest 81: 1804-1809, 1988.
come misurare la BMD?
Attualmente, la tecnica di densitometria ossea maggiormente utilizzata
- la Densitometria a raggi X a Singola e a Doppia Energia (DXA, SXA)
Ormai superate e in disuso ma d’importanza storica:
tecniche di Assorbimetria a Singolo e a Doppio Raggio Fotonico (SPA e DPA).
Tecniche di Assorbimetria
a Singola e a Doppia Energia a raggi X (SXA e DXA)
SXA (single energy X-ray absorptiometry) e DXA (dual energy X-ray
absorptiometry) utilizzano l’attenuazione dei raggi X nell’attraversare il distretto
scheletrico da esaminare.
Tali tecniche sono basate sull’assorbimento e sull’interazione con il tessuto osseo
dei fotoni incidenti emessi dalla sorgente.
SXA e DXA sono tecniche proiettive → rappresentazione bidimensionale della
struttura ossea esaminata. Si ottiene dunque una misura integrata di tutte le
strutture comprese nel tragitto del fascio radiante.
Tecniche di Assorbimetria
a Singola e a Doppia Energia a raggi X (SXA e DXA)
SXA
Sorgente energetica: sistema a raggi X, che emette un fascio
radiante monoenergetico (55 keV)
E’ utilizzata per misurare la BMD di radio distale, ulna e
calcagno
Dose equivalente 0,1 microSv
SCARSAMENTE UTILIZZATA
Tecniche di Assorbimetria
a Singola e a Doppia Energia a raggi X (SXA e DXA)
DXA - costituenti
Introdotta nel 1987, nel 1988 il suo utilizzo clinico è stato approvato
dalla FDA. Attualmente è la tecnica densitometrica di riferimento.
E’ costituita da:
• sorgente radiogena
• sistema per la separazione dei
due livelli energetici
• apparato di rilevazione digitale
DXA – produzione del fascio RX
In base alla modalità di produzione del fascio fotonico, si distinguono:
• sistemi a fascio costante
• sistemi a fascio pulsato
I sistemi a fascio costante (Lunar e Norland) emettono un fascio radiante
costante per intensità e tensione, successivamente filtrato, in modo da ottenere
due fasci distinti a differenti bande di energia.
I sistemi a fascio pulsato (Hologic) emettono alternativamente un fascio
fotonico prodotto, istante per istante, a due differenti tensioni (70 e 140 kVp), in
modo da generare due distinti fasci fotonici.
DXA – generazioni di densitometri
scanner di 1^ generazione: la sorgente, posizionata sotto il
lettino, si muove in maniera sincrona con un sistema di rivelatori
posti al di sopra del paziente → proiezione postero-anteriore (PA).
scanner di 2^ generazione: è possibile effettuare la scansione in
proiezione laterale del rachide lombare (L-DXA), facendo
mantenere al paziente la posizione supina, grazie ad un braccio
ruotante a 90°.
L’operatore in ambedue i sistemi posiziona le regioni d’interesse
(ROI), e l’apparecchiatura fornisce automaticamente i dati relativi
al BMC dell’osso e alla BMD di ciascun distretto esaminato.
Le principali indicazioni cliniche alla
densitometria ossea sono:
1.
2.
3.
4.
Pazienti con deformità vertebrali o con evidenza
radiologica di osteopenia
Monitoraggio della terapia in pazienti affetti da
osteoporosi
Donne in postmenopausa pervalutare l’eventuale
inizio della terapia sostitutiva
Soggetti con età superiore a 60 anni con importanti
fattori di rischio
DXA – regioni scheletriche esaminabili
Regioni scheletriche accessibili:
- rachide lombare o dorso-lombare nelle proiezioni PA e LL
- femore prossimale (da solo o congiuntamente al controlaterale)
- radio distale ed ultradistale
- scheletro intero
misurazione BMD: in quale sito scheletrico?
Nella popolazione generale, nel periodo immediatamente post-menopausale, una
qualunque misurazione della BMD (lombare, femorale o del radio) ha valore
predittivo di qualsiasi frattura da OP.
La scelta del sito dipende dal contesto clinico nel quale la valutazione viene
effettuata.
Esempio: nell'anziano l'anca sembra essere il sito più idoneo
Alcuni Autori sostengono tuttavia che la misurazione di BMD in siti anatomici
multipli potrebbe essere di aiuto nel considerare i rischi di frattura di anca e rachide
nel singolo paziente.
Cummings SR, Black DM, Nevitt MC, et al. Bone density at various sites for prediction of hip fractures: the study of
osteoporotic fractures. Lancet 341: 72-75, 1993
DXA – refertazione e criteri OMS
La refertazione si basa sui criteri OMS, che scaturiscono
dall’analisi di un enorme database con gruppi di individui
differenti per età, sesso e razza, classificati sulla base del
T-score.
Il T score rappresenta la differenza (deviazione standard)
tra la BMD del paziente esaminato e la media della BMD
della popolazione in età giovanile dello stesso sesso.
Nella valutazione di soggetti con età >80 anni è
consigliato il parametro Z score (confronto con BMD
della popolazione di riferimento di pari età).
T-score
CLASSIFICAZIONE
T SCORE
Normale
>= -1 SD
Osteopenia
compreso tra -1 e - 2.5 SD
Osteoporosi
<= –2.5 SD
Osteoporosi severa
<= –2.5 SD + evidenza
radiologica di una o più fratture
DXA rachide lombare
Misura BMD e BMC delle vertebre
del tratto L1-L4, secondo una
proiezione PA o LL.
La scansione PA, in alcuni contesti
clinici, può fornire un risultato
densitometrico sovrastimato →
necessità di ripetere la scansione
in un altro distretto scheletrico.
Cause di sovrastima della BMD:
1. spondiloartrosi
2. calcificazione aorta addominale
3. frattura di una o più VL
4. esecuzione, nei 10-15 giorni
precedenti la densitometria, di
esame radiologico dell’intestino
con il bario
Viceversa, scoliosi con rotazione
corpi
vertebrali
>60°→
sottostima BMD
DXA femore prossimale
Suddivisione del femore prossimale in
specifiche regioni d’interesse, sulla base
delle differenti regioni anatomiche che
lo compongono, ognuna delle quali
contiene diversa % di osso trabecolare
e corticale.
La REGIONE TOTALE comprende
tutte le singole regioni.
DXA radio distale ed ultradistale
E’ consigliato valutare l’arto non dominante (BMD <).
L’epifisi distale del radio è costituita da osso spongioso rivestito da sottile strato
di osso compatto, che aumenta gradatamente di spessore procedendo verso la
diafisi.
Semplificando:
-Radio ultradistale è trabecolare
-Radio distale è corticale
Dove posizionare la ROI ?
Se spazio interosseo > 8 mm → sito distale
Nella valutazione del paziente con OP, accanto alla misurazione della BMD, è
importante la precoce identificazione delle fratture vertebrali da OP, per
quantificare il rischio di future fratture
 studiare la capacità dei farmaci per OP di ridurre l’incidenza di nuove fratture

A tale scopo, è fondamentale la conoscenza delle metodiche di
MORFOMETRIA VERTEBRALE
FRATTURE VERTEBRALI
importanza clinica
La diagnosi mediante l’esame radiologico, nella pratica
clinica, risulta essere la migliore modalità per identificare e
per confermare la presenza di una frattura vertebrale
correlata ad OP.
FRATTURA VERTEBRALE
definizione radiologica
riduzione di 4 mm o del 15% di una delle tre altezze vertebrali (anteriore, centrale,
posteriore) rispetto ai valori basali o, in assenza di questi, rispetto ai valori normali di
riferimento di una popolazione di donne sane in età fertile.
3 tipi:
1. a cuneo anteriore
2. biconcava
3. collasso totale (deformità da compressione)
FRATTURE VERTEBRALI
IMPACT STUDY
Lo studio IMPACT ha dimostrato come, a livello
mondiale, le fratture vertebrali siano frequentemente
sotto-diagnosticate, in modo particolare per quanto
riguarda le donne in postmenopausa affette da OP
→ maggiore consapevolezza dell’importanza di
aumentare l’accuratezza e di ridurre la variabilità
nell’interpretazione e nella terminologia riguardo la
diagnosi di fratture vertebrali in pazienti con OP.
Delmas PD, Watts N, Eastell R, von Ingersleben G, van de Langerijt L, Cahall L 2001 Underdiagnosis of vertebral
fractures is a worldwide problem: the IMPACT study. J Bone Miner Res 16(Suppl 1):S139.
FRATTURE VERTEBRALI e
MORFOMETRIA
Negli ultimi 20 anni, sono stati proposti vari metodi per fornire una valutazione
standardizzata del rachide, raggruppabili in due grandi categorie:
1. metodi visivi semiquantitativi
2. metodi quantitativi di morfometria vertebrale
METODI VISIVI SEMIQUANTITATIVI
si basano su una RX LL di rachide dorsale e lombare → assegnazione alle FV di
un punteggio in base a tipo e gravità della deformazione vertebrale;
garantiscono maggiore riproducibilità rispetto all’analisi dei radiogrammi ad
occhio nudo senza specifici criteri per la diagnosi di frattura;
due sono i principali: quello di Kleerekoper e quello di Genant.
INDICE DI
KLEEREKOPER
Ad ogni vertebra da T4 a L5 viene
assegnato
un
punteggio.
Sommando i singoli valori si ottiene l’indice
di Kleerekoper, o VDS (vertebral deformity
score) con range tra 0 e 42.
Si basa sul tipo di deformità → il grado non
riflette
necessariamente
la
progressione/gravità di una frattura
vertebrale.
Talvolta risulta arbitrario, poiché spesso le
fratture vertebrali si presentano come una
combinazione dei tre tipi di deformità
descritti → l’utilizzo di questo metodo
NON è raccomandato.
Kleerekoper M, Parfitt AM, Ellis BI 1984 Measurement of vertebral fracture rates in osteoporosis. In: Christiansen C, Arnaud
CD, Nordin BEC, Parfitt AM, Peck WA, Riggs BL (eds.) Copenhagen International Symposium on Osteoporosis June 3-8, 1984,
vol. 1. Dep of Clinical Chemistry, Glostrup Hospital, Copenhagen, pp 103-108.
INDICE DI GENANT
E’ il metodo più recente, ed è l’unico attualmente raccomandato dal
National Osteoporosis Foundation’s Working Group on Vertebral Fractures
Vengono valutate le vertebre nel
tratto T4 – L4, visivamente e
senza misurazioni dirette →
calcolo di un indice sintetico,
SFI (spinal fracture index),
corrispondente alla somma di
tutti i gradi assegnati a ciascuna
vertebra divisa per il numero di
vertebre studiate.
Deformità
Grado
Assente
0
Incerta
0,5
Definizione
Vertebra normale
Vertebra borderline
Lieve
1
Riduzione del 20-25% di un’altezza vertebrale
Moderata
2
Riduzione del 25-40% di un’altezza vertebrale
Severa
3
Riduzione > 40% di un’altezza vertebrale
INDICE DI GENANT
E’ il metodo più recente, ed è l’unico attualmente raccomandato dal
National Osteoporosis Foundation’s Working Group on Vertebral Fractures
A differenza del metodo precedente, il tipo di deformità vertebrale non influenza la
gradazione delle fratture.
E’
metodo altamente riproducibile, la cui precisione però dipende fortemente
dall’esperienza dei radiologi e diminuisce per le fratture lievi.
ATTENZIONE!
Normali varianti dell’aspetto vertebrale classico possono essere mal interpretate e
considerate fratture lievi.
Esempi: le vertebre nel tratto mediotoracico e alla giunzione toraco-lombare hanno
fisiologicamente una lieve deformazione a cuneo; nel tratto lombare è frequente un certo
grado di biconcavità delle limitanti vertebrali.
→ l’efficacia del metodo dipende dall’esperienza dell’operatore
Genant HK, Wu CY, van Kuijk C, Nevitt MC 1993 Vertebral fracture assessment using a semiquantitative technique. J
Bone Miner Res 8(9):1137-48.
METODI QUANTITATIVI
Consistono nella misurazione delle altezze dei corpi vertebrali sulle immagini
del rachide in proiezione laterale.
Finalità: ottenere misurazioni oggettive e riproducibili.
Le misurazioni possono essere effettuate con due modalità:
1. MRX (morphometric X-ray radiography) con apparecchio RX
convenzionale
2. MXA (morphometric X-ray absorptiometry) con apparecchio RX
per DXA
MRX (morphometric X-ray radiography)
Misurazione manuale o computerizzata, con software dedicato:
l’operatore posiziona 6 punti (3 superiori + 3 inferiori) delimitanti ciascuna
vertebra tra T4 e L5;
il software calcola le altezze anteriore, centrale e posteriore, e i rapporti tra
loro; poi confronta i dati ottenuti con quelli normali.
Tecnica: centrare il fascio su T7 per il segmento toracico e su L3 per quello
lombare del rachide, in modo da circoscrive sempre alle stesse vertebre l’errore
legato alla geometria a cono del fascio radiante.
POSIZIONAMENTO DEI 6 PUNTI VERTEBRALI
I punti vertebrali anteriori devono essere posizionati all’interno del punto
di origine degli osteofiti.
I punti vertebrali postero-superiori toracici vanno posti sotto la
prominenza della faccetta costale superiore. Per questo in una vertebra
normale il rapporto tra altezza anteriore e posteriore è uguale a 1.
I punti centrali, superiore ed inferiore, vanno posti sulla singola limitante
superiore ed inferiore della vertebra, a metà della distanza tra i rispettivi
punti anteriori e posteriori.
FRATTURA VERTEBRALE: riduzione di 4 mm o del 15% di una delle tre
altezze vertebrali (anteriore, centrale, posteriore) rispetto ai valori basali o,
in assenza di questi, rispetto ai valori normali di riferimento di una
popolazione di donne sane in età fertile.
FRATTURA A CUNEO DI T12
altezza anteriore – altezza posteriore = 11,4 mm (42,7%)
altezza anteriore
15,3 mm
altezza media
21,0 mm
altezza posteriore
26,7 mm
REFERTO: La morfometria vertebrale ha evidenziato frattura a cuneo di T12 per riduzione
dell’altezza anteriore rispetto alla posteriore di oltre 4 mm.
FRATTURA BICONCAVA DI L2
altezza posteriore – altezza media = 8,7 mm (24,8%)
altezza anteriore
35,2 mm
altezza media
26,4 mm
altezza posteriore
35,1 mm
REFERTO: La morfometria vertebrale ha evidenziato frattura biconcava (o monoconcava) di L2 per
riduzione dell’altezza centrale rispetto alla posteriore di oltre 4 mm.
FRATTURA
DA COMPRESSIONE DI T5
Valore medio altezze posteriori T4+T6 = 21,6 mm
Riduzione di altezza T5 = 21,6 – 16,1 = 5,5 mm (25,5%)
altezza posteriore T4 20,8 mm
altezza posteriore T5 16,1 mm
altezza posteriore T6 22,4 mm
REFERTO: La morfometria vertebrale ha evidenziato frattura a tipo collasso di T5 per riduzione
dell’altezza globale oltre 4 mm rispetto alle vertebre adiacenti.
MXA (morphometric X-ray absorptiometry)
Tale metodica prevede la esecuzione della morfometria sulle
immagini della colonna vertebrale ottenute con la tecnica
assorbimetrica con raggio a doppia energia (DEXA: Dual Energy
X-ray Absorbimetry).
Rea JA, Steiger P, Blake GM, Fogelman I 1998 Optimizing data acquisition and
analysis of morphometric X-ray absorptiometry. Osteoporos Int 8(2):177-83.
Blake GM, Rea JA, Fogelman I 1997 Vertebral morphometry studies using dual-energy
x-ray absorptiometry. Semin Nucl Med 27(3):276-90.
MORFOMETRIA: CONCLUSIONI
La diagnosi di frattura vertebrale (deformazione del corpo vertebrale senza rima di frattura)
richiede la combinazione di lettura dei radiogrammi da parte del Medico Radiologo ed
esecuzione della morfometria vertebrale.
La valutazione qualitativa serve per escludere, per quanto possibile radiologicamente, altre
cause di deformazione vertebrale.
Un radiologo esperto dopo un adeguato addestramento, può essere in grado di graduare le
fratture vertebrali sulla base della sola lettura qualitativa (valutazione semiquantitativa dei
radiogrammi secondo il metodo di Genant).
Qualora, soprattutto nei casi di deformazione lieve, anche tale approccio risulti insufficiente
a stabilire se l’entità della deformazione abbia o no superato la soglia di frattura (4 mm o
15%), è necessario misurare le altezze vertebrali, cioè effettuare la morfometria vertebrale.
conclusioni estratte da: MINISTERO DELLA SALUTE - DIPARTIMENTO DELLA QUALITA’ - DIREZIONE GENERALE
DELLA PROGRAMMAZIONE SANITARIA, DEI LIVELLI DI ASSISTENZA E DEI PRINCIPI ETICI DI SISTEMA Individuazione dei criteri di Accesso alla Densitometria Ossea. TECNICHE, PRINCIPI FISICI, APPARECCHIATURE III Febbraio 2005.
AZIENDA SANITARIA PROVINCIALE DI SIRACUSA
DISTRETTO OSPEDALIERO N. 1 - OSPEDALE TRIGONA NOTO
DIRETTORE. DI U. O. C. DI RADIOLOGIA
Dott. Giuseppe Capodieci