Tomografia Computadorizada Quantitativa Diagnóstico da Osteoporose

Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica

Universidade do Minho Departamento de Eletrónica Industrial

2011/2012

Marino Maciel Nº52557

Orientador: Prof. Higino Correia

1

Sumário

Osteoporose

Motivação e objetivos

Diagnóstico da osteoporose

Absortiometria de raios X de dupla energia (DXA)

Tomografia computadorizada quantitativa (QCT)

• QCT – software Osteo

DXA versus QCT

T-score e Z-score

Resultados

Critérios de diagnóstico

Primeiras conclusões

2

Osteoporose

Diminuição da resistência

Aumento da fragilidade

Risco de fratura elevado

Causa: desequilíbrio entre a taxa de reabsorção e formação no ciclo de remodelação óssea

“Osso poroso”

Perda da massa óssea e deterioração da arquitetura do tecido ósseo

3

Tipos de Osteoporose

Risco de Fratura

Osteoporose Densidade

Mineral Óssea (BMD)

Thresholds de diagnóstico e de

intervenção

Osteoporose Primária

Pós-menopáusica

Associada ao envelhecimento

Osteoporose Secundária

Induzida por drogas

Congénita

Devido à dieta

Métodos de Diagnóstico

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Motivação e Objetivos

Osteoporose Grande foco de preocupação na sociedade atual

Risco de fratura

Aumento da taxa de mortalidade

Métodos de diagnóstico

Diferenças Critérios de diagnóstico Vantagens/ Desvantagens

“Epidemia do século 21”

Prevenção

Intervenção

Monitorização

5

Discrepância

Diagnóstico da Osteoporose

Absortiometria de raios X de dupla energia (DXA)

Tomografia computadorizada quantitativa (QCT)

BMD em diferentes locais anatómicos

BMD recorrendo a diferentes técnicas de

diagnóstico

Diagnóstico e monitorização da

osteoporose não deverá ser feito

utilizando alternadamente

diferentes técnicas ou acedendo

a diferentes locais anatómicos

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DXA

Princípio: medição da atenuação, através do corpo do paciente, de um feixe de

radiação gerado por uma fonte de raio X com 2 níveis de energia.

Densidade bidimensional (por área): g/cm2

2 energias diferentes

Densidade de 2 tipos de tecido

Osso Tecidos moles

7

DXA

Custo económico

Baixa dose de radiação

Método mais utilizado para

diagnóstico da Osteoporose

Sobreposição osso trabecular

e cortical

Densidade bidimensional (por

área projetada)

8

QCT

1ª Etapa: Exame TC convencional

Aquisição inicial dos dados, através da medição dos coeficientes de atenuação linear, após passagem

da radiação X pelo paciente.

Reconstrução Tomográfica: formação de uma imagem axial,

recorrendo a um processo matemático complexo.

9

QCT

A medida de atenuação que ocorre no osso trabecular e cortical pode ser

convertida em BMD

Necessário a utilização de Referências

Referência: material com características de atenuação similares às do osso

Medição da atenuação no scan

tomográfico

Conhecimento da concentração do

material de referência

2ª Etapa: Transformação HU em BMD

Densidade tridimensional: mg/cm3

10

QCT - Software Osteo

Vértebras da coluna lombar: L1, L2 e L3;

Definição automática de ROIs na referência e

nas porções de osso trabecular e cortical;

Ajusto dos contornos;

Avaliação Osteo.

BMD tridimensional

Separação BMD cortical e

trabecular

Elevado custo

Dose de radiação superior

à aplicada na DXA

11

DXA versus QCT

DXA QCT

BMD Bidimensional Tridimensional

T-score

Z-score

Separação osso cortical e trabecular

×

Local de Medição Coluna lombar Anca

Coluna Lombar

Custo Intermédio Elevado

Dose de Radiação Baixa Elevada

Portabilidade Limitada ×

Parâmetros utilizados no Diagnóstico da Osteoporose

12

T-score e Z-score T

-Sco

re

• Desvio da BMD do paciente em relação à média da BMD do grupo de controlo saudável, do mesmo sexo.

Z-s

core

• Desvio da BMD do paciente em relação à média da BMD do grupo de referência com a mesma idade e sexo.

Desvio Padrão (SD): termo matemático que expressa o quanto o teste

efetuado (cálculo da BMD) varia da média.

Grupo de controlo saudável: pacientes com idades compreendidas entre

os 25 e 30 anos, onde se verifica maior pico de BMD.

13

Resultados

Paciente 1

• Sexo Feminino

• Idade atual: 57 anos

• Densitometrias: 2005, 2007, 2008, 2010

• Osteo TC: 2012

Tratamento:

• Medicação

• Dieta

14

Paciente 1 - DXA

DXA 2010

15

Paciente 1 - DXA

0,76

0,78

0,8

0,82

0,84

0,86

0,88

0,9

0,92

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

BM

D -

g/c

m2

Ano

BMD Vertebral

L2

L3

L4

16

Paciente 1 - DXA

0,8326

0,8154

0,8459 0,8452

0,81

0,815

0,82

0,825

0,83

0,835

0,84

0,845

0,85

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

BM

D -

g/c

m2

Ano

BMD Total (L2-L4)

Melhoria da BMD

Tratamento/ prevenção

17

Paciente 1 - DXA

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

T-sc

ore

Ano

T-score vertebral

L2

L3

L4

-2,05 -2,15

-1,96 -1,97

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

T-sc

ore

Ano

T-score total

Critério de Diagnóstico WHO

18

Paciente 1 - DXA

-2

-1,8

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Z-s

core

Ano

Z-score vertebral

L2

L3

L4

Diminuição geral do valor Z-score

-1,33

-1,36

-1,11

-1,08

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Z-s

core

Ano

Z-score total

19

Paciente 1 - QCT

Topograma + Vistas Axiais Vértebras L1, L2 e L3

L1

L2 L3

20

Paciente 1 - QCT

Vértebra L1

21

Paciente 1 - QCT

Gráfico de comparação com a população de referência do mesmo sexo do paciente!

22

Paciente 1 - QCT

Vértebra L2

23

Paciente 1 - QCT

DXA 2010 QCT 2012

T-score -2,13 -3,05

Z-score -1,17 -0,95

24

Paciente 1 - QCT

Vértebra L3

25

Paciente 1 - QCT

DXA 2010 QCT 2012

T-score -1,49 -3,02

Z-score -0,72 -0,91

26

Paciente 1 - QCT

BMD trabecular de referência: 101,3 mg Ca-HA/ml BMD trabecular obtida: 82,0 mg Ca-HA/ml Desvio preocupante!

27

Paciente 1 - DXA e QCT

DXA 2010 QCT 2012

BMD 0,8452 g/cm2 82,0 ml Ca-HA/ml

T-score -1,97 -2,80

Z-score -1,03 -0,70

T-score Z-score

Conclusões contraditórias utilizando as duas modalidades de diagnóstico

QCT DXA vs

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Paciente 1 - DXA e QCT

Aumento do valor de T-score

Aumento do valor de Z-score

-1,33 -1,36

-1,11

-1,08

-1,6

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Z-s

core

Ano

Z-score total

Permanência no estado de Osteopenia, com melhoria nos últimos anos

-2,05 -2,15 -1,96 -1,97

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

T-s

core

Ano

T-score total

Em 2012, o valor de T-score (-2,80) pela técnica QCT, diagnosticaria

Osteoporose em grau avançado, seguindo o critério WHO

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Critérios de Diagnóstico

T-Score Estado

≥ -1 Normal

-1< (T-score) < -2,5 Osteopenia

≤ -2,5 Osteoporose

≤ -2,5, com historial de fraturas

Osteoporose estabelecida

Critério definido pela WHO

Medições através da técnica DXA

Conclusão: deverá existir um critério de diagnóstico distinto para a técnica QCT!

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Critérios de Diagnóstico

BMD Vertebral Estado

>120 mg/cm3 Normal

80 < BMD < 120 mg/cm3 Osteopenia

≤ 80 mg/cm3 Osteoporose

≤ 50 mg/cm3 Risco de fratura muito elevado

Critério de diagnóstico QCT [1]

Recurso direto ao valor da BMD do osso trabecular

Alternativa: Z-score < -2 SD diagnostica Osteoporose

[1] J. E. Adams, “Quantitative computed tomography,” European Journal of Radiology, vol. 71, no. 3, pp. 415-424, 2009.

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Primeiras conclusões

Seguindo o critério de diagnóstico QCT, o paciente 1 continua nos limites da Osteopenia, devendo manter o tratamento.

BMD = 82,0 mg Ca-HA/ml

Porquê QCT?

Fornece separadamente a BMD tridimensional do osso trabecular e cortical;

A osteoporose afeta, em primeiro lugar, o osso trabecular: maior precisão no diagnóstico;

Técnica DXA sobrepõe o osso cortical e trabecular;

Contudo a dose de radiação aplicada é superior.

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Questões?

Obrigado pela atenção!