IMAGING NELL’ OSTEOPOROSI

DALL’ RX ALLA DENSITOMETRIA E

MORFOMETRIA

Anna Giuffrida

AZIENDA SANITARIA PROVINCIALE DI SIRACUSA

DISTRETTO OSPEDALIERO N. 1 - OSPEDALE TRIGONA NOTO

DIRETTORE. DI U. O. C. DI RADIOLOGIA

Dott. Giuseppe Capodieci

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.

→ necessità di una valutazione clinico-strumentale che faciliti prevenzione e

trattamento prima che si rendano evidenti clinicamente le fratture ossee.

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.

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 1.5-3.0per ogni deviazione standard decrescente della BMD, variando aseconda dell’area di misurazione e della tecnica usata.

La capacità della BMD di predire le fratture è comparabile a quelladella misurazione della pressione arteriosa e significativamente piùaffidabile del dosaggio del colesterolo sierico per predire l'infarto delmiocardio.

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).

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)

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 radiantecostante per intensità e tensione, successivamente filtrato, in modo da otteneredue fasci distinti a differenti bande di energia.

I sistemi a fascio pulsato (Hologic) emettono alternativamente un fasciofotonico prodotto, istante per istante, a due differenti tensioni (70 e 140 kVp), inmodo da generare due distinti fasci fotonici.

scanner di 1^ generazione: la sorgente, posizionata sotto illettino, si muove in maniera sincrona con un sistema di rivelatoriposti al di sopra del paziente → proiezione postero-anteriore (P-A).

scanner di 2^ generazione: è possibile effettuare la scansione inproiezione laterale del rachide lombare (L-DXA), facendomantenere al paziente la posizione supina, grazie ad un braccioruotante a 90°.

L’operatore in ambedue i sistemi posiziona le regioni d’interesse(ROI), e l’apparecchiatura fornisce automaticamente i dati relativial BMC dell’osso e alla BMD di ciascun distretto esaminato.

DXA – generazioni di densitometri

Le principali indicazioni cliniche alla

densitometria ossea sono:

1. Pazienti con deformità vertebrali o con evidenza

radiologica di osteopenia

2. Monitoraggio della terapia in pazienti affetti da

osteoporosi

3. Donne in postmenopausa pervalutare l’eventuale

inizio della terapia sostitutiva

4. 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 scaturisconodall’analisi di un enorme database con gruppi di individuidifferenti per età, sesso e razza, classificati sulla base delT-score.

Il T score rappresenta la differenza (deviazione standard)tra la BMD del paziente esaminato e la media della BMDdella popolazione in età giovanile dello stesso sesso.

Nella valutazione di soggetti con età >80 anni èconsigliato il parametro Z score (confronto con BMDdella 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

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 rachide lombare

DXA femore prossimaleSuddivisione del femore prossimale inspecifiche regioni d’interesse, sulla basedelle differenti regioni anatomiche chelo compongono, ognuna delle qualicontiene diversa % di osso trabecolaree corticale.

La REGIONE TOTALE comprendetutte 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

La diagnosi mediante l’esame radiologico, nella praticaclinica, risulta essere la migliore modalità per identificare eper confermare la presenza di una frattura vertebralecorrelata ad OP.

FRATTURE VERTEBRALI

importanza clinica

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 diriferimento 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 livellomondiale, le fratture vertebrali siano frequentementesotto-diagnosticate, in modo particolare per quantoriguarda le donne in postmenopausa affette da OP

→ maggiore consapevolezza dell’importanza di

aumentare l’accuratezza e di ridurre la variabilitànell’interpretazione e nella terminologia riguardo ladiagnosi 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 vertebralfractures 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

Kleerekoper M, Parfitt AM, Ellis BI 1984 Measurement of vertebral fracture rates in osteoporosis. In: Christiansen C, ArnaudCD, 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.

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.

Vengono valutate le vertebre neltratto T4 – L4, visivamente esenza misurazioni dirette →calcolo di un indice sintetico,SFI (spinal fracture index),corrispondente alla somma ditutti i gradi assegnati a ciascunavertebra divisa per il numero divertebre studiate.

INDICE DI GENANTE’ il metodo più recente, ed è l’unico attualmente raccomandato dal

National Osteoporosis Foundation’s Working Group on Vertebral Fractures

Deformità Grado Definizione

Assente 0 Vertebra normale

Incerta 0,5 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

ATTENZIONE!

Normali varianti dell’aspetto vertebrale classico possono essere mal interpretate econsiderate fratture lievi.

Esempi: le vertebre nel tratto mediotoracico e alla giunzione toraco-lombare hannofisiologicamente una lieve deformazione a cuneo; nel tratto lombare è frequente un certogrado di biconcavità delle limitanti vertebrali.

→ l’efficacia del metodo dipende dall’esperienza dell’operatore

INDICE DI GENANTE’ 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.

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 trealtezze vertebrali (anteriore, centrale, posteriore) rispetto ai valori basali o,in assenza di questi, rispetto ai valori normali di riferimento di unapopolazione di donne sane in età fertile.

FRATTURA A CUNEO DI T12

altezza anteriore 15,3 mm

altezza media 21,0 mm

altezza posteriore 26,7 mm

altezza anteriore – altezza posteriore = 11,4 mm (42,7%)

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 anteriore 35,2 mm

altezza media 26,4 mm

altezza posteriore 35,1 mm

altezza posteriore – altezza media = 8,7 mm (24,8%)

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

altezza posteriore T4 20,8 mm

altezza posteriore T5 16,1 mm

altezza posteriore T6 22,4 mm

Valore medio altezze posteriori T4+T6 = 21,6 mm

Riduzione di altezza T5 = 21,6 – 16,1 = 5,5 mm (25,5%)

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.

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