Avaliação do processo de análise da estrutura trabecular do corpo vertebral como elemento preditor do risco de fratura

Abstract

Uma das maiores preocupações clínicas com relação à osteoporose reside no risco aumentado de fraturas das vértebras e dos ossos longos. Existe uma forte associação entre a baixa massa óssea e o risco de fratura. Todavia, recentes estudos demonstram que a densidade óssea por si só é responsável por 65% da variação da resistência óssea, e que pela incorporação à densidade mineral das informações advindas da arquitetura trabecular, pode-se aumentar a predição para 90%. O presente trabalho visou ao desenvolvimento de um processo de avaliação da arquitetura trabecular vertebral, mediante o emprego do programa de computador OsteoImage, que permite calcular a conectividade (CEP) e a fração óssea aparente trabecular (app B. Ar/T. Ar) a partir de imagens tomográficas das vértebras. Para tanto, preparou-se 45 corpos vertebrais extraídos de cadáveres, os quais foram submetidos a exames de tomografia computadorizada e de densitometria mineral por meio de raios-X de dupla energia (DEXA). A partir das imagens tomográficas de cada corpo vertebral, calcularam-se os valores de CEP e app B. Ar/T. Ar. Posteriormente, os corpos verebrais foram submetidos a ensaios de compressão, com a finalidade de levantar a curva tensão-deformação e determinar a carga máxima suportada pela vértebra. Os resultados mostraram uma correlação positiva moderada da densidade mineral óssea com a força e a tensão máximas (respectivamente, r = 0,506; p < 0,001 e r = 0,594; p < 0,001). O teste de correlação entre CEP e app B. Ar/T. Ar resultou em r = - 0,843; p < 0,001, indicando uma forte correlação negativa entre conectividade e fração óssea aparente, o que caracteriza melhor conectividade em estruturas trabeculares mais densas.Para a totalidade das vértebras avaliadas, os resultados dos testes de correlação entre os parâmetros arquiteturais trabeculares e as medições de densitometria e carga máxima não permitiram estabelecer indicadores para a estimação do risco de fratura. Todavia, resultados individualizados da correlação da variação da conectividade (Delta CEP) com a tensão de ruptura permitiram distinguir os corpos vertebrais mais frágeis, mesmo quando apresentam leitura de densitometria similar aos mais resistentes, sinalizando para a importância dos indicadores arquiteturais na análise do risco de fratura óssea.

The major concern regarding clinical osteoporosis is the increased risk of fractures of the vertebrae and long bones. There is a strong association between low bone mass and fracture risk. However, recent studies show that bone density alone accounts for 65% of the variation in bone strength, and by incorporating to the mineral density the information calculated from the trabecular architecture, it’s possible to increase the prediction to 90%. This study aims to develop an evaluation process of vertebral trabecular architecture, through the use of the computer program called OsteoImage, to calculate the connectivity (CEP) and the apparent trabecular bone fraction (app B. Ar/T. Ar) from tomographic images of the vertebrae. In this way, 45 cadaver vertebrae were underwent to CT scans and to bone mineral density (DEXA). From the tomographic images of each vertebral body, it was calculated the values of CEP and app B. Ar/T. Ar. Later, the vertebrae were tested for compression, in order to raise the stressstrain curve and determine the maximum load supported by every vertebra. The results showed a moderate positive correlation between BMC and the maximum force supported by the vertebral body (r = 0. 639, p <0. 001), but a weak positive association with the maximum stress (r = 0. 389, p = 0. 008). The BMD showed a moderate positive correlation with strength and maximum stress (respectively, r = 0. 506, p <0. 001 and r = 0. 594, p <0. 001). The correlation test between CEP and app B. Ar/T. Ar resulted in r = - 0. 843, p <0. 001, indicating a strong negative correlation between trabecular bone fraction and connectivity. This means that as the trabecular density increases, the connectivity increases as well.For all the vertebrae evaluated, the results of correlation tests between the trabecular architecture and mineral density and maximum load measurements can not establish indicators for the estimation of fracture risk. However, individual results of the correlation between changes in connectivity (Delta CEP) and maximum load permit to distinguish the weaker vertebral bodies from the stronger ones, despite having similar densitometry behavior, indicating the importance of trabecular architectural indicators for bone fracture risk analysis.