CC BY
15
HEINRICH RESCH, CHRISTIAN MUSCHITZ, ROLAND KOCIJAN, OLIVIER LAMY, ANGELA TRUBRICH, DIETER PAHR, WOLFGANG SCHIMA, FRITZ LOMOSCHITZ, STYLIANOS KAPIOTIS AND DIDIER HANS
St. Vincent Hospital—Medical Department II—Academic Teaching Hospital of Medical University of Vienna, Austria Center of Bone Diseases, Lausanne University Hospital Switzerland, Institute of Lightweight Design and Structural Biomechanics, Vienna University of Technology, Vienna, Austria Department of Diagnostic and Interventional Radiology, St. Vincent Hospital, Vienna, Austria Labcon — Medical Laboratories Ltd., St. Vincent Group, Vienna, Austria
Bone structure assessed by TBS reflects trabecular microarchitecture of transiliac bone biopsies in idiopathic osteoporotic females with fragility fractures
Osteoporosis is a skeletal disorder characterized by low bone strength and increased fracture risk. Bone mineral density (BMD) is considered the standard measurement for the diagnosis of osteoporosis. In daily clinical routine, it is evaluated by dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). Patients who sustain osteoporosis-related fragility fractures have reduced bone mass and alterations in their bone structure. However, most of the fragility fractures occur in patients with osteopenia or even normal BMD, suggesting that BMD is of limited benefit in fracture risk prediction. In addition, there is a considerable overlap in BMD values of patients with and without fractures.This suggests that BMD alone is not a reliable indicator of the factors that contribute to fracture risk. Several factors are known to influence bone strength and fracture risk, including the anatomic dimensions of cortical bone, the microstructure of trabecular bone, microdamage, as well as bone mineralisation and turnover. To address these issues, advanced analytical methods have been invented to assess cortical and trabecular microarchitecture separately, most precisely by invasive methods, such as transiliac biopsies. In clinical routine, transiliac biopsies are restricted to untypical, unclear and complicated cases in the diagnosis of osteoporosis, since it is an invasive procedure. Furthermore, there have been doubts whether the iliac crest is a representative site. Among noninvasive techniques, high resolution peripheral quantitative computed tomography (HR-pQCT) and magnetic resonance imaging (MRI) allow direct measurement of the bone microarchitecture. However these two methods remain unsuitable for routine screening due to high costs, the availability of devices or the lack of validation studies. Therefore, Trabecular Bone Score (TBS), a new grey-scale textural analysis to estimate trabecular microarchitecture from the anterior/posterior (AP) Spine DXA, has been introduced. It is a texture measurement that can be applied to any X-ray image, including DXA images, by quantifying variations in grey levels using the experimental variogram approach. TBS is able to differentiate between 3D microarchitectures that exhibit the same BMD but different trabecu-lar characteristics. The benefit of TBS in addition to BMD for fracture risk assessment has been documented in several cross-sectional and prospective studies. On the structural level of bone tissue significant correlations have been identified between TBS and 3D parameters of bone microarchitecture
independent of any correlation between TBS and BMD. The analysis was performed however in human cadaver vertebrae. The aim of this cross-sectional study was to evaluate correlations between TBS of the spine and microarchitectural parameters of transiliac bone biopsies in females with idiopathic osteoporosis and fragility fractures. As a result, the clinical impact and precision of TBS in bone quality assessment was evaluated. The following structural parameters of transiliac bone biopsies from 12 treatment-naive and otherwise healthy females (mean 47; range 34 to 69.5 years) with fragility fractures were analyzed by a microtomographic imaging system: Bone volume/total volume (BV/TV), trabecular thickness (TbTh), trabecular separation (TbSp), number of trabeculi (TbN), connectivity density (ConnD) and structure model index (SMI). Spine BMD was assessed by DXA and site-matched spine TBS parameters were extracted from the DXA image using the TBS iNsight calculator. Laboratory tests did not reveal any evidence of metabolic disorder in any of our subjects. There was a correlation between TBS and the following 3D parameters: TBS and BV/TV: r = 0.70 (p < 0.01), TBS and TbSp: r = -0.70 (p < 0.01), TBS and TbN: r = 0.58 (p < 0.05), and TBS and SMI: r = -0.75 (p < 0.01). Even after adjustment for spine BMD, the correlation between TBS and BV/TV, TbN, TbSp and SMI remained significant. Using the stepwise regression approach the best models combining density and microarchitecture predicted 97% of the TBS parameters. The association between TBS and microarchitectural parameters indicated that low TBS showed a marked deteriorated microarchitecture related to low TbN, high TbSp, altered SMI as well as low BV/TV. Hence, TBS is a reliable tool for assessment of the trabecular tissue structure in transiliac bone biopsies.
Структура кктки за TBS вщображас мшроархтоктуру трабекулярноТ кктковоТ тканини, отриману шляхом бюпсп клубовоТ кктки в жшок з щюпатичним остеопорозом та низькоенергетичними переломами
Мшеральну щтьнють истково1 тканини (МЩКТ) вважають еталоном для дiагностики остеопорозу. У повсякденнш клЫчнш практищ вона дослщжуеть-ся шляхом двохенергетично! реттешвсько! абсорбцю-метри (ДРА). Пащенти з остеопоротичними переломами мають знижену исткову масу та порушення струк-тури истково1 тканини. Однак бтьшють низькоенер-гетичних переломiв виникають у хворих з остеопешею або навпъ за нормально! МЩКТ, що наводить на думку, що МЩКТ не е единим фактором у прогнозувант ризику переломiв. Крiм того, юнуе значний зби^ у зна-ченнях МЩКТ у пащентав iз переломами та без них. Це дозволяе припустити, що лише МЩКТ не е надшним шдикатором факторiв, як! сприяють ризику переломiв. На сьогодт вщомо деилька факторiв, що впливають на мщнють исток i ризик переломiв, до них зараховують анатомiчнi розм1ри кортикально! истки, мшрострук-туру трабекулярно! истково1 тканини (TBS), мшро-ушкодження, а також мiнералiзацiю та ремоделюван-ня истково! тканини. Для !х дослщження були винай-
90
Бшь. Суглоби. Хребет, ISSN 2224-1507
№ 3 (15), 2014
дет досконалi аналiтичнi методи, що дозволяють ощ-нити окремо структуру кортикально! та трабекулярно! истково! тканини. До них, зокрема, зараховують бю-псiю клубово! истки, яка е найбiльш точним швазив-ним методом. У ктшчнш практицi призначення бюпси клубово! истки для дiагностики остеопорозу е об-меженим та застосовуеться лише в нетипових, незрозу-мiлих i складних випадках. Крiм того, виникають сум-шви щодо того, чи е гребшь клубово! кiстки репрезен-тативним мюцем для дослщження. Серед неiнвазивних методiв, якi дозволяють проводити пряме дослщження мiкроархiтектури кiстки, видiляють периферичну кль-исну комп'ютерну томографiю з високою роздтьною здатнiстю (HR-pQCT) та магнггно-резонансну томогра-фiю. Однак цi два методи залишаються непридатними для рутинного скриншгу у зв'язку з високими витрата-ми, низькою поширенiстю спещальних приладiв та вщ-сутнiстю дослщжень, як б пiдтверджували !х валщнють. Тому була запроваджена нова методика ощнки трабекулярно! истково! тканини, аналiз !! текстури та варiацiй вiдтiнкiв сiрого денситометричного зображення, який дозволяе оцiнити мiкроархiтектуру трабекулярно! ист-ково! тканини в передньозаднiй проекци попереково-го вщдту хребта. Цю методику можна застосовувати до будь-якого рентгешвського зображення, у тому чи^ й ДРА, шляхом присного аналiзу варiацiй вiдтiнкiв ti-рого, використовуючи експериментальний пщхщ варю-грам. TBS здатний розрiзняти 3D-мiкроархiтектуру кусток, як! мають однаковi данi МЩКТ, проте вiдмiннi характеристики трабекулярно! тканини. Переваги TBS як доповнення до МЩКТ в ощнщ ризику переломiв були зафксоваш в деклькох одномоментних i проспектив-них дослщженнях. На структурному рiвнi юстково! тканини були виявлеш вiрогiднi кореляцшш зв'язки м1ж TBS та 3D-параметрами юстково! мiкроархiтектури не-залежно вщ наявностi кореляцй' м1ж показниками TBS
РОМАНЕНКО В.1.
Нацональний медичний унверситет '¡м. О.О. Богомольця, м. Ки/в
Концепфя змшаного болю у нижнш частинi спини
Бiль у нижнш частиш спини (БНЧС) е одшею з най-бiльш частих скарг, з якою пацiенти звертаються до ль каря. Через поеднання рiзних механiзмiв патогенезу БНЧС часто складно пщбрати ефективне лiкування. Вважаеться, що ноцицептивний i невропатичний ме-хашзми вiдiграють важливу роль при БНЧС з iррадiа-цiею в нижню кiнцiвку або без не!.
Метою дано! роботи було визначення представ-леносп рiзних компонентiв болю в нижнш частиш спини.
Методи. Було обстежено 67 пащентав (27 чоловь ыв, 40 жшок) iз БНЧС тривалютю понад 3 мiсяцi та ш-тенсивнiстю болю за вiзуальною аналоговою шкалою (ВАШ) вiд 4 до 10 балiв. Обстеження включало комп-лексне неврологiчне та ортопедичне дослщження з елементами кiлькiсного сенсорного тестування, а та-кож застосування опитувальника DN-4. Пацiенти бу-
i МЩКТ. Проте аналiз проводився на хребщ трупного матерiалу людини. Метою даного одномоментного дослщження було дослщити кореляцiйнi зв'язки мiж по-казником TBS хребта й параметрами мкроархггектури взято! при бюпси клубово! истки в жшок з щюпатич-ним остеопорозом та низькоенергетичними переломами. У результата було дослщжено клшчну значущють та точнiсть TBS в оцшщ якосп кiстки. Було ощнено струк-турнi параметри бiопсiй клубово! истки 12 нелкова-них та соматично здорових ж1нок (середнiй вк: — 47 ро-кiв, дiапазон вiд 34 до 69,5 року) iз низькоенергетичними переломами, яи аналiзували за допомогою мкрото-мографи. Вивчали такi показники: об'ем ыстки/загаль-ний об'ем (BV/TV), товщина трабекул, вiдстань м1ж ними (TbSp), к1льк1сть трабекул (TbN), еднальна щть-нiсть i показник структури моделi (SMI). МЩКТ хребта ощнювали методом ДРА, параметри TBS хребта були ощнеш iз зображення ДРА за допомогою калькулятора TBS Insight. Лабораторш тести не виявили жодних до-казiв порушення обмiну речовин у наших пащентав. Було встановлено кореляцшш зв'язки м1ж TBS та такими 3D-параметрами: TBS i BV/TV г = 0,70 (p < 0,01), TBS i TbSp: г = -0,70 (p < 0,01), TBS i TbN: г = 0,58 (p < 0,05) та TBS i SMI: г = -0,75 (p < 0,01). Навпъ тсля врахуван-ня МЩКТ хребта кореляцй' мiж BV/TV, TbN, TbSp та SMI залишалися значущими. Використання покроко-вого регресшного аналiзу дозволило найдосконалшим моделям, що поеднували показники МЩКТ та мкро-архитектури кiстки, передбачати TBS на 97 %. Зв'язок м1ж TBS та параметрами мкроархггектури кустки показав, що низький показник TBS указуе на виражене пошкодження мiкроархiтектури та низький показник TbN, високу TbSp, порушення SMI, а також низький BV/TV. Отже, TBS е надшним iнструментом для оцшки структури трабекулярно! ыстково! тканини в бюпси клубово! истки.
ли роздтеш на 3 групи: 1-ша група — пацiенти з БНЧС без iррадiацi! в нижню кшщвку, 2-га група — пацiенти з БНЧС з iррадiацiею болю в нижню кшщвку й вщсут-нютю неврологiчного дефiциту, 3-тя група — пащен-ти з БНЧС, радикулярним поширенням болю в нижню кшщвку i неврологiчним дефiцитом.
Результата. За даними невролопчного дослiдження й сенсорного тестування невропатичний компонент болю на поперековому рiвнi був виявлений у 35 % па-щенпв 3-! групи, 22,2 % пащенпв 2-! групи i 10 % пащ-ентiв 1-! групи; на рiвнi нижньо! кiнцiвки — у 80 % па-цiентiв 3-! групи i 26 % пащенпв 2-! групи. Цi данi були шдтверджеш при застосуваннi опитувальника DN-4 на рiвнi 4 балiв iз показниками чутливостi 80 %, специ-фiчностi 92 % та шдексом Йодена 0,72.
Висновки. Невропатичний компонент пею чи ш-шою мiрою був виявлений у всiх пщгрупах пацiентiв iз БНЧС, навiть у тих, яы не мали iррадiацi! болю в нижню кшщвку. Важливо розрiзняти процентне сшввщ-ношення ноцицептивного та невропатичного компонент у картинi БНЧС i враховувати це при призна-ченнi патогенетично! терапи.
№ 3 (15), 2014
www.mif-ua.com
91
