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Misurare la resistenza scheletrica oltre la DEXA

Davide Diacinti1,2, Salvatore Minisola3

1Dipartimento di Scienze Odontostomatologiche e Maxillo Facciali, Università Sapienza, Roma, Italia. 2Dipartimento di Diagnostica Radiologica, Fondazione Policlinico e Università Tor Vergata, Roma, Italia. 3Dipartimento di Scienze Cliniche Internistiche, Anestesiologiche e Cardiovascolari, Università Sapienza, Roma, Italia.

Corresponding author:
Salvatore Minisola, Dipartimento di Scienze Cliniche Internistiche, Anestesiologiche e Cardiovascolari, Università Sapienza, Roma, Italia.
salvatore.minisola@uniroma1.it.

 
L’osteoporosi è caratterizzata da una riduzione della massa ossea e da alterazioni della microarchitettura, in particolare dell’osso spongioso, ma anche dell’osso compatto. Sia la quantità che la qualità dell’osso sono determinanti della sua resistenza. La quantità dipende dalla densità ossea che può essere valutata con la tecnica DXA (Dual-X-ray Absorptiometry) misurando la BMD (Bone Mineral Density). La qualità dell’osso dipende da diversi fattori: velocità del turnover osseo, distribuzione della massa ossea, microfratture, grado e qualità della mineralizzazione, qualità delle fibre di collageno e microarchitettura ossea soprattutto a livello trabecolare. Con la tecnica DXA è possibile ottenere una valutazione indiretta della microarchitettura ossea per ogni corpo vertebrale lombare applicando un algoritmo denominato “TBS” (Trabecular Bone Score) che rianalizza la dinamica spaziale delle variazioni dell’intensità dei pixel sul tratto vertebrale lombare, ricreando una mappatura qualitativa trabecolare. I valori di riferimento per donne in postmenopausa, stabiliti per analogia con le tre categorie della BMD, ovvero massa ossea normale, osteopenia ed osteoporosi sono: TBS ≥1.350 indice di una microarchitettura normale; TBS tra 1.200 e 1.350: microarchitettura parzialmente degradata; TBS ≤ 1.200: microarchitettura altamente degradata[1].
È stata dimostrata la validità del TBS quale indice di rischio fratturativo in popolazioni con alterata
qualità ossea come ad esempio in pazienti con insufficienza renale [2].

Negli ultimi anni sono state sviluppate nuove tecniche di imaging ad alta risoluzione per la valutazione diretta non invasiva della microarchitettura trabecolare: la tomografia computerizzata (HRCT e micro-TC effettuate rispettivamente a livello delle vertebre e del radio distale-falangi della mano) e la risonanza magnetica (HR-MRI o μ-MRI effettuata a livello di tibia distale, calcagno e polso).Recentemente con lo sviluppo di TC multistrato (fig.1) è stata raggiunta una risoluzione spaziale pari a 300 μm rispetto a 0,6 mm dell’HRCT, sufficiente per valutare lo spazio trabecolare e le connettività delle trabecole, evidenziando la capacità nell’analisi strutturale dell’osso e discriminando soggetti con e senza fratture vertebrali con maggior significatività rispetto alla BMD valutata con la DXA: pertanto utile nel predire l’insorgenza di future fratture vertebrali [3].Anche con l’RM è possibile valutare l’architettura dell’osso trabecolare tramite HR-MRI (fig.2) o μ-MRI poiché è stato dimostrato che il T2* del midollo osseo è influenzato non solo dalla densità trabecolare, ma anche dalla sua architettura spaziale risultando differente nel midollo con numerose e sottili trabecole rispetto a quello con poche e spesse trabecole, in presenza di uguale densità ossea [4].L’RM permette di valutare la qualità dell’osso trabecolare calcolando alcuni parametri isto-morfometrici standard della struttura ossea: frazione di area trabecolare ossea, spessore delle trabecole e spazio intertrabecolare. Poiché le trabecole ossee sono molto sottili (da 50 a 200 μm ), è necessario avere immagini ad elevata risoluzione spaziale. Ciò è difficile da ottenere nello scheletro assiale (vertebre o femore prossimale), per cui l’HR-MRI viene effettuata su tibia distale, calcagno e polso ed i parametri della struttura trabecolare valutati con HR-MRI correlano in maniera significativa con l’età ed i valori della densitometria ossea; in particolare lo spessore trabecolare, la frazione trabecolare ed il numero delle trabecole diminuiscono, mentre lo spazio intertrabecolare aumenta con la riduzione della densità minerale ossea[5].Una recente metodica d’imaging utilizzata per la valutare indirettamente la resistenza scheletrica è la risonanza magnetica spettroscopica (1H-MRS) applicata a livello L1-L4 con posizionamento di un box a su uno dei somi vertebrali in esame, applicando sequenze PRESS; la successiva elaborazione dei dati permette di ottenere spettri relativi al contenuto di grassi e acqua all’interno della vertebra e di calcolare la quantità di grasso midollare (Bone Marrow Fat-BMF) (fig3). In pazienti osteoporotiche in età post menopausale è emerso come un aumento dei valori di BMF sia correlato ad un basso valore di BMD ed aumentata prevalenza di fratture ossee, evidenziando che elevati valori di BMF possano essere indici di possibile fragilità scheletrica.[6]

Fig 1. MDCT
   
Figura1
Fig 2 HR-MRI
Figura1
Fig 3 1H-MRS
Figura1

Conflitti di interesse Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse
Consenso informato Lo studio presentato in questo articolo non ha richiesto sperimentazione umana
Studi sugli animali Gli autori non hanno eseguito studi sugli animali

Riferimenti Bibliografici  
  1. Hans D, Goertzen AL, Krieg M-A, Leslie WD. Bone micro-architecture assessed by TBS predicts osteoporotic fractures independent of bone density: the Manitoba study. J Bone Miner Res 2011;26:2762–9.
  2. Naylor KL, Lix LM, Hans D, Garg AX, Rush DN, Hodsman AB, et al. Trabecular bone score in kidney transplant recipients. Osteoporos Int. 2016;27(3):1115–21.
  3. Ito M, Ikeda K, Nishiguchi M, Shindo H, Uetani M, Hosoi T, Orimo H Multi-detector row CT imaging of vertebral microstructure for evaluation of fracture risk. J Bone Miner Res 2005.
  4. Benito M, Gomberg B, Wehrli FW, et al. Deterioration of trabecular architecture in hypogonadal men. J Clin Endocrinol Metab 2003; 88:1497–1502.
  5. Ouyang X, Selby K, Lang P et al. High resolution MR imaging of the calcaneus: age-related changes in trabecular structure and comparison with DXA measurements. Calcif Tissue Int 1997; 60:139-147
  6. Patsch JM, Li X, Baum T, Yap SP, Karampinos DC, Schwartz A V, et al. Bone marrow fat composition as a novel imaging biomarker in postmenopausal women with prevalent fragility fractures. J Bone Miner Res . 2013 Aug;28(8):1721–8
 

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