Estudio Comparativo entre Densitometría Ósea por Fotón Dual y por Ultrasonido

Correlación entre Densidad Ósea, Velocidad del Sonido, y Dureza Ósea

Dr. Santiago Restrepo URIBE
Dr. Luis Fernando SerranO RIMA
Dra. Tatiana Buitrago HALL

Departamento de Imágenes Diagnósticas.
Fundación Santa Fe de Bogotá.

Resumen

R ecientemente se ha introducido la utilización de la densitometría por ultrasonido del calcáneo (DUC) como método de tamizaje en la valoración de osteoporosis en mujeres post-menopáusicas. Mediante la DUC se determinan tres parámetros: la velocidad del sonido (SOS), atenuación de la banda de ultrasonido (BUA) y el índice de dureza (stiffness). No existen estudios conclusivos de la correlación de estos parámetros ultrasonográficos con la densidad ósea mineral establecida por densitometría por fotón dual (DEXA). En el presente estudio se valoraron 110 pacientes, la mayoría de sexo femenino (97%), entre los 36 años y los 96 años, en quienes el mismo día se les realizó osteodensitometría por DEXA del esqueleto axial (Columna lumbar de L1 a L5) y apendicular (femur proximal) y DUC. Se realizó un análisis de regresión lineal utilizando múltiples pares de variables para buscar los coeficientes de correlación de Pearson entre los parámetros de la DUC y de la DEXA. Se encontró que en general existen correlaciones positivas pero entre leves y moderadas entre los dos métodos de medición, con coeficientes de correlación que fluctuaron entre r= 0.37 y r= 0.62. En conclusión si se considera que la densidad mineral ósea (DMO) es un parámetro fundamental de la fortaleza ósea, la correlación baja o moderada de las mediciones por ultrasonido con respecto a la medición de la DMO por DEXA, hacen cuestionar el valor predictivo de la DUC para establecer riesgos de fractura en pacientes con osteoporosis.

Summary

Recently a new technology based on ultrasound of the calcaneous has been proposed as an screening exam for the diagnosis of osteoporosis in post-menopausal women. In ultrasound densitometry of the calcaneous three parameters are measured: speed of sound (SOS), broadband ultrasound attenuation (BUA), and the stiffness index. There is no conclusive data regarding the correlation of these parameters with the measurements of dual energy x-ray absorsiotometry (DEXA), in which a very accurate measurement of bone mineral density (BMD) is performed. In this study we evaluated the exact correlation between the measurements performed between those two different technologies. For that purpose, a group of 110 patients, nearly all of women with ages ranging from 36 to 96 years, were evaluated with DEXA and DUC in the same day. DEXA analysis and measurement were done both in the axial (lumbar spine, from L1-L5) and in the appendicular skeleton (proximal femur). A regression analysis was performed, to establish the Pearson coefficient of correlation, between different pairs of variables crossing those of the DEXA with the ones from the DUC. We found a low to moderate correlation between bone mineral density measured by DEXA and the measurements obtained with ultrasound with correlation coefficients ranging r =0.37 to r= 0.62. In conclusion the parameters obtained by ultrasound do not reflect in an accurate way the bone mineral density neither in the axial nor in the appendicular skeleton. This raises the question of its role in the screening of post-menopausal women, since it has been established the paramount importance of mineral content in the strength of bone.

Introducción

La osteoporosis se caracteriza por una disminución generalizada y progresiva de la masa ósea, que provoca una disminución de la resistencia del esqueleto. La reabsorción ósea está aumentada y la mayor pérdida de hueso trabecular con respecto al hueso compacto lleva a las principales complicaciones de esta enfermedad, que incluyen: compresión vertical o fracturas por aplastamiento de los cuerpos vertebrales en la columna, fracturas del cuello femoral y del extremo distal del radio1.

Aproximadamente 1.5 millones de individuos en U.S.A. sufren fracturas osteoporóticas cada año, haciendo que la osteoporosis se convierta en una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en los ancianos. El costo anual de la osteoporosis para el sistema de salud de los Estados Unidos actualmente excede los 10 billones de dólares2-3.

Aunque existen múltiples factores responsables de la patogénesis de las fracturas osteoporóticas, la causa prevenible más importante es la baja densidad mineral ósea (DMO). Varios estudios prospectivos han demostrado claramente que la medición de la DMO puede predecir el desarrollo de fracturas.

Actualmente el método de imágenes utilizado como patrón de oro para la medición de la densidad mineral ósea es la osteodensitometría por fotón dual, la cual utiliza radiación ionizante. Más recientemente se ha desarrollado una nueva técnica basada en el principio del ultrasonido, la cual permite hacer esta misma medición en una forma mas sencilla, rápida, sin necesidad de utilizar radiación ionizante y a un menor costo.

Aunque la densidad mineral ósea (DMO) es responsable muy principalmente de la fortaleza y resistencia ósea, hay evidencia de que existen otros factores estructurales, como densidad y ordenamiento de la trabécula ósea, y espesor de la misma, que también son elementos contributivos de utilidad. Aunque se sabe que los parámetros que se miden por el ultrasonido, como son la velocidad del sonido (SOS) y el índice de dureza (“stiffness”) son en alguna medida independientes de la densidad ósea, quisimos evaluar la correlación entre densidad ósea y las variables estudiadas por el ultrasonido de calcáneo, por ser esta densidad un elemento esencial en la valoración de la fortaleza del hueso y del diagnóstico de la osteoporosis.

Materiales y métodos

Se realizó un estudio prospectivo de correlación entre la densitometría por fotón dual con rayos X (DEXA) en la columna vertebral y en el cuello femoral y la densitometría por ultrasonido en el calcáneo (DUC). Todos los pacientes incluidos en el estudio dieron su consentimiento para realizarles en forma adicional a la osteodensitometría por fotón dual, el estudio de osteodensitometría por ultrasonido del calcáneo. Se incluyeron pacientes adultos, remitidos por sus médicos tratantes al Departamento de Imágenes Diagnósticas de la Fundación Santa Fe de Bogotá, para la realización de densitometría por fotón dual con rayos X (DEXA), por diversas condiciones clínicas o médicas, y que aceptaran libremente, a que se les realizara una Densitometría por ultrasonido del calcáneo (DUC), sin ningún costo, en la misma sesión en la que se les realizara la DEXA. Se excluyeron del estudio los pacientes que tenían instrumentaciones metálicas en la columna o materiales de osteosíntesis metálicas en el pie izquierdo, en el cual se hacen las mediciones con ultrasonido. También se excluyeron aquellos con curvas escolióticas importantes, o áreas focales de alteración en la densidad de algún, o algunos de los sitios valorados, que pudiera falsear la correlación entre los dos exámenes. Todos los pacientes fueron interrogados acerca de su patología de base, terapia con corticoesteroides, tratamiento de suplencia hormonal y antecedentes traumáticos de columna, fémur, cuello de pie o pie.

Para los estudios de DEXA se utilizó un equipo LUNAR DPX-PLUS con la técnica convencional sobre la columna lumbar en posición anteroposterior y sobre el cuello femoral, generalmente izquierdo (a menos que existiera deformidad, cirugía, etc.) y para los estudios de densitometría ósea por ultrasonido se utilizó un equipo LUNAR ACHILLES-PLUS. El ultrasonido del calcáneo se realizó en el mismo lado del cuello femoral evaluado.

Los parámetros que se evaluaron en cada estudio incluyeron:

DEXA:

En la columna se midió la densidad mineral ósea en la región lumbar (L1 – L4) tanto en gramos por centímetro cuadrado (gm/cm2 ), como expresada en valores de Z-score (*) y T-score(**).

En el fémur se midió la densidad mineral ósea en las regiones del cuello femoral, en el triángulo de Wards y en la región trocantérica tanto en gramos por centímetro cuadrado (gm/cm2 ) como expresada en valores de Z-score (*) y T-score (**).

En los casos de densitometría por US:

Se utilizaron los valores de velocidad del sonido (“speed of sound”, SOS en m/s), atenuación de la banda de ultrasonido (BUA en dB/MHz) y el índice de dureza o “stiffness” obtenido a partir de los dos valores anteriores, al igual que este último valor expresado en términos de Z-score (*) y T-score (**).

(*) Z-score: Valor expresado en unidades de desviación estándar que indica la diferencia entre la densidad ósea del sujeto y la densidad promedio de una población de la misma edad.

(**) T-score: Valor expresado en unidades de desviación estándar que indica la diferencia entre la densidad ósea del sujeto y la densidad promedio de una población de adultos jóvenes normales.
Análisis estadístico: Se realizó un análisis de regresión lineal para múltiples pares de variables, calculándose el coeficiente de correlación de Pearson (r) entre distintos pares de variables. Posteriormente se calculó el índice de determinación (r2), y la significación estadística de los coeficientes de correlación obtenidos mediante una prueba “t” (student). Se realizaron 110 estudios de DEXA y por US en forma consecutiva, en los mismos pacientes.

De los 110 pacientes que conformaron el grupo de estudio, el 97.27% (n=107) fueron mujeres y el 2.73% (n=3) fueron hombres. El rango de edades se encontró entre 34 y 96 años, el promedio (± 1 DS) de la edad del grupo en general fue de 59 ± 10.52 años.

Debido a que las variables utilizadas son de escala de medición de razón, se utilizó el coeficiente de correlación de Pearson para medir la relación entre los siguientes pares de variables:

El Z-score del fotón dual en la columna y el Z-score del ultrasonido en el calcáneo.
El Z-score del fotón dual en el fémur y el Z-score del ultrasonido en el calcáneo.
El T-score del fotón dual en columna y el T-score del ultrasonido en el calcáneo
El T-score del fotón dual en el fémur y el T-score del ultrasonido en el calcáneo.
El SOS del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea de la columna (L1-L4).
El SOS del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea del cuello femoral.
El SOS del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea en el triángulo de Wards.
El SOS del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea en la región trocantérica.
La BUA del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea de la columna (L1-L4).
La BUA del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea del cuello femoral.
La BUA del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea en el triángulo de Wards.
La BUA del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea en la región trocantérica.
El Stiffness del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea en la columna (L1-L4).
El Stiffness del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea en el cuello femoral.
El Stiffness del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea en el triángulo de Wards.
El Stiffness del ultrasonido en el calcáneo y la densidad ósea en la región trocantérica.

La pruebas estadísticas se evaluaron a un nivel de significancia del 0.1%, 1% y 5%. Como variables de confusión se tuvieron en cuenta la edad del paciente, las patologías asociadas, el antecedente de trauma en el pie a examinar con el ultrasonido, la terapia de suplencia hormonal y la ingestión de corticoesteroides.

Se realizó un análisis estratificado por edades para cada una de las relaciones y solamente se realizó análisis estratificado para las demás variables de confusión cuando estas tuvieron un efecto estadísticamente significativo dentro de los grupos etáreos.