Document 2530706
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UlTRASONIDO CUANTITATIVO PARA MEDICION DE FACTORES QUE INCIDEN EN LA CALIDAD DEL HUESO Bustamante Paola, Coria Nadia, Carrera de Bioingeniería. Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan [email protected] Resumen, El Ultrasonido Cuantitativo (QUS) es una técnica que utiliza el ultrasonido(US)para evaluar la atenuacion del sonido(BUA) y la velocidad del sonido (SOS) en el hueso, a partir de estos parámetros permite predecir fracturas relacionadas con patologías reumaticas, como por ejemplo la osteoporosis. La predicción del riesgo de fractura con el BUA y el SOS es independiente de la predicción del riesgo de fractura medido por la disminución de la masa ósea, lo q apoya el fundamento teorico de que el US da infomracion acerca de variables que inciden en la calidad del hueso. Actualmente se dispone de varios métodos diagnósticos para la evaluación de la osteoporosis. Estas son técnicas que involucran radiación ionizante pero solo miden densidad osea(DMO). Se conoce que la disminución del DMO en los pacientes solo explica el 70 % de las fracturas que se ocasionan, lo que determina la existencia de otros parámetros tales como alteraciones en la microestructura ósea que no es analizada mediante este tipo de radiación .Una técnica no invasiva y libre de irradiación, que proporciona información acerca de la arquitectura y la elasticidad del hueso es el QUS. Palabras claves: hueso, ultrasonido, fractura, osteoporosis, QUS, BUA , SOS, DMO 1. Introducción Caracteristicas del QUS El US es una onda mecánica, acústica, que trasmite frecuencias no audibles por el ser humano en rangos que superan los 20 Khz y que permite apreciar propiedades mecánicas del hueso como la atenuación y la velocidad con que el sonido atraviesa el hueso. No produce radiación ionizante, es fácil de utilizar y en sus otras aplicaciones médicas no se han demostrado efectos colaterales. Adicionalmente, el hecho de que pueda predecir el riesgo de fractura en un individuo, independientemente de su masa ósea, sugiere que genera información acerca de la estructura anisotrópica y tridimensional del hueso. El US no mide la masa ósea. Los parámetros que mide el US son la atenuación o BUA (broadband ultrasound attenuation) y la velocidad del sonido a través del hueso o SOS (speed of sound). El BUA (fig. 1)es el producto de la absorción de energía a través del paso de las trabéculas, lo cual se mide en decibelios en relación con la frecuencia con que ocurre ese gasto, medido en Mhz. El mecanismo de atenuación de la onda de ultrasonido en el hueso trabecular predominantemente es dispersión, mientras la absorción predomina en el hueso cortical. Este parámetro es el que más correlaciona con la presencia de fracturas y su información aporta datos sobre la densidad ósea y la cantidad, estructura y orientación trabecular. Fig.1. Medicion de BUA 1 El SOS (fig. 2)indica la velocidad con que el sonido puede atravesar el hueso, medido en número de metros por segundo y su resultado depende más de la elasticidad y densidad ósea que de la orientación trabecular como es el caso del BUA. Fig.3 2. Tipos de Sistemas de QUS disponibles Fig.2 Medida del SOS El BUA y el SOS están moderadamente relacionados, con un coeficiente de correlación de alrededor de 0,7. Esta moderada correlación sugiere que están influenciados por diferentes propiedades del hueso. La combinación matemática del BUA y el SOS se denomina «coeficiente stiffness» . La evaluación de estos parámetros, pueden permitir deducir las propiedades mecánicas del hueso, los cuales a su vez son determinantes importantes de la rigidez y resistencia frente a cargas y el subsiguiente riesgo de fractura. En 1984 Christian Langton describió por primera vez la atenuación de la velocidad del sonido asociada a la presencia de osteoporosis haciéndolo una medida cuantitativa, desde entonces hay un interés creciente por el estudio de esta técnica dada la larga historia de aplicaciones seguras en otras áreas de la medicina y lo relativamente barato de esta tecnología. Hay varios sistemas disponibles para uso clínico en la actualidad, que es muy importante conocer porque la mayoría de los estudios han sido realizados con los sistemas de calcáneo y es la técnica preferencial por sus resultados. Los diferentes sistemas de US de los que se dispone en la actualidad son: 1) Sistemas de calcáneo basados en agua: (fig. 4).Son los más utilizados y en éstos es donde se han realizado la mayoría de los estudios que determinan una utilidad clínica para el US en la osteoporosis. Se puede considerar al modelo Achilles como el prototipo de estos sistemas; además de medir la atenuación y la velocidad del sonido calcula un índice llamado stiffness (rigidez), definido como una combinación de la velocidad normal y la atenuación del sonido, el cual se calcula por la fórmula: stiffness: 0,67 BUA + 0,28 SOS-420. Se cree que este índice puede mejorar el coeficiente de variación por encima de los valores que dan la atenuación o la velocidad solas. La última generación de US de calcáneo basados en sistemas de agua, como el DTUONE, trae un software que permite medir imágenes y una región de interés en el hueso, lo que aumenta la precisión del estudio, además de medir los datos con relación a la atenuación del sonido y la velocidad del sonido. 2 Fig.6 Fig.4 2) Calcáneos secos( fig.5) No utilizan el agua, sino sistemas secos basados en aplicación de geles que facilitan la transmisión de las ondas acústicas. Se considera al equipo CUBA clinical un prototipo de éstos. Los valores de BUA no están normalizados con relación al grueso del talón en los sistemas clínicos, aunque la versión para investigación sí lo permite. 4) Tibia: Los de tibia miden el hueso cortical de la parte media de la tibia, que tiene muy fácil acceso al US sin mucho tejido conectivo que lo rodee. Ha sido investigado en centros como la Universidad de Harvard y algunos estudios muestran validez para el diagnóstico y predicción del riesgo de fracturas. Se considera al Sound Scan 2000 un prototipo de estos equipos. La casa manufacturera menciona que el hueso cortical de la tibia es el principal contribuyente de la resistencia a fracturas. 3. Evaluación de osteoporosis mediante QUS Fig.5 3) Falanges: ( fig.6) Los equipos basados en la medición de las falanges, usualmente la distal de cuatro dedos y se fundamentan en el hecho de que las falanges tiene una tasa de recambio óseo similar al de otras partes del cuerpo, en especial las vértebras, con proporciones similares de hueso canceloso y cortical. Se ha sugerido que las falanges pueden servir para monitorizar pacientes con artritis reumatoide. La osteoporosis se puede definir como la disminución de la densidad mineral ósea y deterioro microestructural del tejido óseo, con la subsecuente disminución en la competencia mecánica del hueso y por lo tanto un incremento en la susceptibilidad a fracturas. La prevalencia creciente de la osteoporosis, conjuntamente con la importante morbilidad y mortalidad asociada a esta entidad, hace necesario su diagnóstico y manejo temprano, para prevenir sus complicaciones. La perdida de hueso trabecular en el calcáneo es un buen predictor del riesgo de osteoporosis.y por ello es el hueso de preferencia del ultrasonido cuantitativo. Desde una perspectiva clínica,el calcáneo contiene una proporción de hueso trabecular cercana al 90% y los cambios metabólicos en el hueso relacionados a la edad se manifiestan primero en el hueso trabecular, de manera que el calcáneo es un buen indicador del estatus del esqueleto. La medición de la densidad mineral ósea en el calcáneo ha demostrado ser un buen predictor del riesgo de fractura de cadera en la perimenopausia y en mujeres ancianas y 3 se correlaciona bien con las medidas de la densidad mineral ósea en fémur. Desde una perspectiva técnica, el calcáneo es fácilmente accesible, con poca superposición de tejido blando y las superficies mediolaterales del hueso son planas y paralelas, permitiendo una excelente transmisión del ultrasonido. La mayoría de las técnicas actuales miden predominantemente hueso cortical. En el mejor de los casos, los tomógrafos y las proyecciones laterales de vértebras de los equipos DEXA son las determinaciones que actualmente dan cierta información sobre el hueso trabecular. El hueso trabecular es importante, ya que aunque la mayor cantidad de masa ósea está dada por la presencia de hueso cortical con relación al trabecular (5:1), la mayor cantidad de superficie de recambio y renovación ósea es trabecular con relación a la cortical (7:1). Además, después de un período de reposo absoluto en cama se puede perder hasta un 15% del hueso trabecular y este hueso es el que fundamentalmente está implicado en la osteoporosis tipo I, el cual es el período de tiempo donde se pierde la mayor cantidad de masa ósea. Se considera que el hueso trabecular manifiesta más tempranamente los cambios osteoporóticos que el hueso cortical(fig.7). Fig. 7 Hueso trabecular 4. Comparación con otros métodos A pesar de que el ultrasonido cuantitativo y la densitometría ósea se emplean con las mismas indicaciones, ambas técnicas se basan en propiedades físicas distintas y evalúan diferentes propiedades del hueso. La densitometría ósea es dependiente solo de la cantidad de tejido óseo mineralizado; mientras que el ultrasonido cuantitativo depende de otros factores, como la conectividad, engrosamiento de las trabéculas y anisotropía. Estas propiedades son referidas colectivamente como «factores de calidad del hueso». Tanto la masa ósea, como las propiedades mecánicas se unen en el denominado «módulo elástico», que se relaciona a la resistencia al estrés y determinan la velocidad de transmisión de la onda de ultrasonido a través del hueso. A pesar de que la masa ósea juega un papel de principal importancia en determinar la resistencia del hueso al estrés, la posibilidad de evaluar separadamente la masa ósea y las propiedades biomecánicas del hueso, pueden permitir una mejor evaluación del riesgo de fractura. Actualmente se dispone de varios métodos diagnósticos para la evaluación de la osteoporosis, los cuales incluyen la absorciometría de fotones simples (AFS), la absorciometría dual de fotones (ADF), la absorciometría dual de rayos X (DEXA)(fig. 8)y la tomografía cuantitativa de rayos X. Aunque son técnicas en general seguras, que han probado plenamente su utilidad, involucran radiación ionizante, son realizados por aparatos costosos, y adicionalmente no son fáciles de transportar, lo que impide la realización de estudios en comunidades con dificultades para la movilización (ancianos, incapacitados, etc.). Si bien la medición de la densidad mineral ósea (DMO) por cualquiera de estas técnicas, en especial con la tecnología DEXA. se considera el gold standard en el diagnóstico de la osteoporosis, la disminución del DMO en los pacientes afectados por la enfermedad sólo explica el 70%- 75% de las fracturas que se ocasionan, lo que determina la existencia de otros factores independientes involucrados en la patogénesis de las fracturas además de la masa ósea pico obtenida a los 40 años y la pérdida ósea relacionada con la menopausia y con la edad. La tendencia propia a la caída en los ancianos y en especial la calidad de la microestructura del hueso son factores independientes de la masa ósea, para la cual no hay evidencia de que la tecnología actual de radiación ionizante brinde una adecuada información. 4 Por ello se establece como una alternativa de diagnostico el ultrasonido óseo cuantitativo, una técnica no invasiva y libre de irradiación, que proporciona información no solo acerca de la densidad mineral ósea, sino también acerca de la arquitectura y elasticidad del hueso. Fig. 8 DEXA 5. Conclusión La mayor evidencia en el momento actual sustenta la utilidad del US como predictor de riesgo de fractura sobre todo a nivel del calcáneo en poblaciones de edad, lo cual es independiente de los resultados de los estudios con DEXA, con los cuales podemos considerar pobre su correlación. La evaluación ultrasónica del hueso es una técnica novedosa, para evaluación de la osteoporosis, que por sus costes es atractiva y que por la información que brinda parece tener unas indicaciones propias en pacientes mayores de edad, con incapacidad para movilizarse y/o de escasos recursos económicos y un complemento de la tecnología DEXA de columna lumbar y fémur sobre otros aspectos poco conocidos del hueso,como la calidad ósea. cuantitativo en varios sitios del esqueleto. J Clin 2000 Densitom; 3:1:1-7. 5. YQ, B Ventilador, Hans D, J Li, CY Wu, Njeh CF et al. Evaluación de una medición cuantitativa de ultrasonido calcáneo : la precisión y la discriminación de las fracturas de cadera en mujeres de edad avanzada en comparación con la absorciometría de rayos X de doble. Osteoporos Int 2000;. 11:354-360 6. Ross, P, C Huang, J Davis, K Imose, J. Yates, Vogel J et al. Predecir deformidad vertebral mediante la densitometría ósea en diferentes sitios del esqueleto y el ultrasonido calcáneo. Hueso de 1995;. 16:325-332 7. . Langton CM, SB Palmer, Porter R W. La medición de la atenuación ultrasónica de banda ancha en el hueso esponjoso. Londres: MEP Ltd 1984; 13:89-91. 8. Luis Vidal Neira1, Eduardo Cabello León2, Carlos Rueda Fernández3, Wilfredo Mormontoy Laurel4. Comparación entre los valores de densidad mineral ósea obtenidos por densitometría dual de rayos X, con los parámetros de ultrasonido del calcáneo. Rev. Soc. Per. Med. Inter. 17(1) 2004 | 9. C.V.Caballero Uribe.Evaluacion de la osteoporosis mediante el ultrasonido cuantitativo de calcáneo. 10. Karen M Knapp, PhD. Quantitative ultrasound and bone health. Salud pública de méxico / vol. 51, suplemento 1 de 2009. 6. Referencias 1.Blake GM, Wahner HW, Fogelman I. La evaluación de la osteoporosis: absorciometría de rayos X de doble y ultrasonido en la práctica clínica. Londres: Martin Dunitz Ltd, 1999 2.Waud CE, R Lew y Baran D T. La relación entre el ultrasonido y las mediciones de densitometría de masa ósea en el calcáneo en mujeres. Calcif Int. tejidos de 1992;. 51:415418 3. Antich P P. ultrasonido estudio de hueso in vitro. Calcif Int. Tejido 1993; 53: S157S161. 4. Barkmann R, E Kantorovich, Singal C, D Hans, HK Genant, Heller M et al. Un nuevo método para la medición de ultrasonido 5