IMAGING NELL OSTEOPOROSI DALL RX ALLA DENSITOMETRIA E MORFOMETRIA

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1 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

2 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: , 1993

3 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 , 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: , 1990.

4 BMD: quanto vale? Il rischio relativo di frattura aumenta secondo un fattore di 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, Hui SL, Slemenda CW, Johnston CC. Age and bone mass as predictors of fracture in a prospective study. J Clin Invest 81: , 1988.

5 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).

6 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.

7 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

8 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

9 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.

10 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 (P- A). 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.

11 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

12 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

13 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

14 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).

15 T-score CLASSIFICAZIONE T SCORE Normale >= -1 SD Osteopenia compreso tra -1 e SD Osteoporosi <= 2.5 SD Osteoporosi severa <= 2.5 SD + evidenza radiologica di una o più fratture

16 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 giorni precedenti la densitometria, di esame radiologico dell intestino con il bario Viceversa, scoliosi con rotazione corpi vertebrali >60 sottostima BMD

17 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.

18 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

19 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

20 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.

21 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)

22 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.

23 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

24 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.

25 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

26 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 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

27 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):

28 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

29 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.

30 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.

31 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.

32 FRATTURA BICONCAVA DI L2 altezza posteriore altezza media = 8,7 mm (24,8%) altezza anteriore altezza media altezza posteriore 35,2 mm 26,4 mm 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.

33 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.

34 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): Blake GM, Rea JA, Fogelman I 1997 Vertebral morphometry studies using dual-energy x-ray absorptiometry. Semin Nucl Med 27(3):

35 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.

36 AZIENDA SANITARIA PROVINCIALE DI SIRACUSA DISTRETTO OSPEDALIERO N. 1 - OSPEDALE TRIGONA NOTO DIRETTORE. DI U. O. C. DI RADIOLOGIA Dott. Giuseppe Capodieci