Moderne tecniche di imaging nella diagnosi delle malattie metaboliche dello scheletro

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1 Moderne tecniche di imaging nella diagnosi delle malattie metaboliche dello scheletro Giuseppe Guglielmi Radiologia - Università di Foggia IRCCS San Giovanni Rotondo

2 TECNICHE PRINCIPALI Esame radiologico DXA (lombare e femorale) QCT (lombare)

3 TECNICHE SECONDARIE Valutazione allo scheletro appendicolare: - pdxa - pqct - QUS

4 ASPETTI RADIOLOGICI Ridotta densità (osteopenia) Assottigliamento corticale Riduzione dei sistemi trabecolari Aumento della striatura vertebrale

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6 Diagnosis of Vertebral Fracture Clinical diagnosis misses 67% - 75% of vertebral fractures Radiologic diagnosis misses 27% - 85% of vertebral fractures

7 Acquired Deformities Scheurmann s

8 Borderline Vertebral Fractures

9 Morphometry with Six-Point Placements

10 SEMIQUANTITATIVE VISUAL GRADING OF VERTEBRAL FRACTURES Normal (Grade 0) Wedge fracture Biconcave fracture Crush fracture Mild fracture (Grade 1, ~20-25%) Moderate fracture (Grade 2, ~25-40%) Severe fracture (Grade 3, ~40%) Genant, Wu, Li

11 DENSITOMETRIA OSSEA La diagnosi di osteopenia/osteoporosi è basata sui Criteri dell OMS Valore predittivo nella valutazione del rischio di frattura

12 DXA Densitometria a raggi X a doppia energia Misura bidimensionale della BMD (g/cm 2 ) PA (postero-anteriore) + laterale Metodo proiettivo Errori: Sovrapposizione di altri tessuti, mezzi di contrasto e corpi estranei

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15 Hologic Delphi with Instant Vertebral Assessment (IVA) LVAq TM for PRODIGY TM

16 VANTAGGI DELLA DXA Relativo basso costo Bassa dose erogata Elevata precisione (1-2%)

17 LIMITI DELLA DXA Falso aumento della BMD per: - Osteofiti - Scoliosi - Calcificazioni Aortiche Ito, Radiology (1993); Guglielmi, Radiology (1994) Yu, Calcif Tissue Int (1995)

18 DXA: Speciali Applicazioni Pediatria Avambraccio Valutazione Periprotesica

19 DXA Valutazione della composizione corporea

20 Tomografia Computerizzata Quantitativa - QCT Misura volumetrica tridimensionale in (mg/cm 3 ) Non inficiata dalla sovrapposizione di altri tessuti

21 QCT - RACHIDE LOMBARE T12 - L4 Phantom di calibrazione

22 QCT - RACHIDE LOMBARE: parametri Spessore di strato: 8-10 mm Inclinazione del gantry per ogni vertebra Protocollo bassa energia e bassa dose: es. 80 kvp, 146 mas Dose Effettiva Erogata: appr msv

23 QCT interpretazione dei risultati Le unità UH sono convertite in mg di Idrossiapatite/ml Criteri OMS non applicabili T-score < -2.5 non è espressione di osteoporosi Un numero maggiore di pazienti rispetto alla DXA sarebbero diagnosticati come osteoporotici

24 QCT Volumetrica Il rischio di frattura viene valutato in base ai valori medi del BMD: mg/cc = modico rischio di frattura mg/cc = moderato rischio di frattura <50 mg/cc = severo rischio di frattura Felsenberg et al. Radiologe 1999;39:

25 QCT Volumetrica L1-L3 o L1-L2 Sezioni contigue di 3 mm = immagini su un volume di 8-12 cm Mancata angolazione del gantry Acquisizione dei dati in <30-40 secondi

26 ANALISI VERTEBRALE

27 ANALISI COLLO FEMORALE Cross-sectional Area IT (d) (c) (a) FH mincsa FH mincsa IT (b) mincsa IT Z

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29 HRTC: Analisi strutturale Parametri morfologici: Trabecular bone volume: BV/TV Trabecular thickness: Tb.Th Trabecular separation: Tb.Sp Trabecular number: Tb.N Trabecular orientation: Tb.O

30 New Micro-CT scanners for in vivo applications In vivo 3D-CT 82 mm isotropic 3D resolution allows to image the three-dimensional trabecular network in the human forearm and lower leg Courtesy SCANCO Medical AG

31 Osteoporosi: Nuova Definizione 1947: Riduzione quantitativa di tessuto osseo normale (dd osteomalacia) 2008: Compromissione della struttura-resistenza ossea che determina un aumentato rischio di frattura. La resistenza ossea prende in esame due principali parametri: la densità ossea e la qualità ossea.

32 Ultrasonografia ossea quantitativa (QUS): ruolo nella valutazione qualitativa del tessuto osseo - Speed of Sound - Attenuation - Stiffness

33 SEDI DI MISURA CALCAGNO FALANGI MANO TIBIA RADIO OSSO TRABECOLARE OSSO TRABECOLARE-CORTICALE OSSO CORTICALE OSSO TRABECOLARE-CORTICALE

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35 Medullary canal width (mm) Medullary canal widht (mm) Phalanx thickness (mm) Phalanx thickness (mm) Hand Hand Phalanx Phalanx Guglielmi G et al., Calcif Tissue Int 2003

36 normal subject millivolts 6 7 µsec. 8 9 Ad-SoS AD-SoS = = m/s m/s UBPI = osteoporotic subject. millivolts 6 7 µsec. 8 9 Guglielmi G et al., Calcif Tissue Int 2003 AD-SoS= 1848 m/s UBPI = 0.17 Ad-SoS = 1848 m/s UBPI = 0.17

37 Clinical studies Multivariate analyses show that differences between couples in QUS parameters are mainly due to age and to differences in height This means that environmental conditions significantly influence skeletal maturation The observed effect is more relevant in the females population with respect to males

38 Clinical studies Different characteristics of the ultrasound signal can be ascribed to each bone tissue condition, allowing a clear differentiation of bone tissue changes occurring in menopause, osteoporosis and renal osteodystrophy.

39 La nuova nota 79

40 Risonanza Magnetica Quantitativa Il tempo di rilassamento trasversale (T2*) può essere correlato alla densità e alla struttura del network trabecolare. T2* può contribuire alla valutazione qualitativa del tessuto osseo e alla stima del rischio di frattura.

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42 RM ad alto campo: 3T Il principale vantaggio di un sistema RM ad alto campo è rappresentato dall aumento del rapporto segnale/rumore (S/R). Con l incremento del S/R la risoluzione spaziale può essere aumentata. Per lo stesso motivo è possibile ridurre i tempi d esame. Ad alto campo ci può essere maggior perdita di segnale dovuta a suscettibilità magnetica

43 HR MRI CALCANEUS

44 T2* calculation in selected Regions Of Interest (ROIs) cavum calcanei C C S T subtalar region T C tuber calcanei articular talar surface baseline of the bone articular cuboid surface Guglielmi G. et al. RSNA 2007

45 Uppermost point of the calcaneus Central large ROI 90 Baseline of the bone

46 VERTEBROPLASTICA

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48 RUOLO DEL RADIOLOGO Diagnosi Monitoraggio Trattamento Ricerca - Studio radiologico - Fratture - Densitometria ossea - Densitometria ossea - Radiologia Interventistica - Analisi della struttura ossea trabecolare