Aktuální možnosti a perspektivy zobrazovacích metod v diagnostice osteoporózy

Diagnostika osteoporózy

Již řadu desetiletí je referenčním standardem duální rentgenová absorpciometrie (DXA). Tato metoda má ovšem své nedostatky a objevují se nové zobrazovací metody, které mohou její použití doplnit, nebo dokonce nahradit. Stále více se uplatňují trojrozměrná zobrazení využívající výpočetní tomografii (CT) nebo magnetickou rezonanci (MRI). U CT je slibná zejména automatická segmentace obratlů s extrakcí hodnot založená na hlubokém strojovém učení, v rámci MRI je k dispozici několik metod kvantifikace tukové frakce kosti, jakými jsou spektroskopie a zobrazení chemického posunu. Další zpřesnění měření složení těl obratlů a síly kostí nabízí analýza textury (TA) a analýza metodou konečných prvků (FEM).

DXA jako referenční standard

Referenční metodou v diagnostice osteoporózy a k odhadu rizika zlomenin je DXA, která měří plošnou kostní minerální denzitu (aBMD) a na základě porovnání její absolutní hodnoty s průměrem u mladých jedinců stejného pohlaví definuje osteoporózu jako T-skóre ≤ –2,5. Nevýhodou této zobrazovací metody je ovšem její dvojrozměrnost, která může vést k chybě měření dané velikostí obratle, polohou pacienta nebo degenerativním onemocněním kloubů.

Od roku 2007 není dle Světové zdravotnické organizace (WHO) T-skóre dostatečným kritériem pro identifikaci pacientů s vysokým rizikem osteoporotických zlomenin, u nichž je vhodná intervence. Pro tento účel bylo vytvořeno skóre trabekulární kosti (TBS), které vychází z analýzy textury stupňů šedi na snímku z DXA a přináší nepřímý index mikrostruktury kostní trámčiny.

Výpočet 10letého rizika osteoporotické zlomeniny se provádí pomocí široce používaného on-line kalkulátoru FRAX zahrnujícího vedle aBMD také individuální rizikové faktory. Lze ho použít pro screening osteoporózy, například v ambulanci praktického lékaře, i bez vložení hodnoty aBMD.

Indikace k DXA vyšetření u postmenopauzálních žen a u mužů:

• stav po menopauze a vysoký věk
• anamnéza atraumatické či nízkotraumatické zlomeniny (kromě fraktur lebky, hlezna, drobných kostí končetin a prstů rukou a nohou)
• kumulace rizikových faktorů zlomenin
• přítomnost onemocnění s negativním vlivem na kostní hmotu
• probíhající či plánovaná léčba glukokortikoidy
• pokles tělesné výšky o ≥ 2 cm (vs. předchozí pravidelné měření) nebo o ≥ 6 cm (vs. maximální dosažená výška v mládí)

• Při vyšetření DXA je vhodné provést také boční snímek páteře k vyloučení kompresních zlomenin obratlů. Moderní přístroje umožňují tzv. total body scan pro zjištění celotělového minerálu.

Ultrasonografie není vhodná

Měření BMD pomocí kvantitativní ultrasonografie (QUS), nejčastěji na kalkaneu a radiu, není vhodnou metodou pro zahájení ani sledování léčby osteoporózy.

CT – trojrozměrná data a možnost oportunního vyšetření

CT jako metoda trojrozměrného zobrazení umožňuje získat volumetrickou BMD (vBMD v g/cm³). WHO dosud nestanovila oficiální kritéria diagnózy osteoporózy na základě CT, Americká radiologická společnost (ACR) však určila referenční hodnoty vBMD < 80 mg/cm³ pro definici osteoporózy a 80 ≤ vBMD ≤ 120 mg/cm³ jako definici osteopenie v lumbální páteři. Hodnoty vBMD je nutné měřit v trabekulární kostní tkáni (trabekulární vBMD). Při kvantitativní CT (prováděné za účelem měření vBMD) se obvykle měří ve 3 obratlových tělech (L1–L3) oproti referenčnímu fantomu.

V posledních letech je věnováno stále více pozornosti tzv. oportunní CT, kdy se pro měření vBMD využívají data z CT vyšetření (s kontrastem i bez kontrastu) provedeného za jiným účelem (např. pro onkologický staging) bez použití fantomu. Zjištění vBMD bez použití fantomu dnes usnadňuje také CT s duální energií záření (DECT). Pro výpočet vBMD je třeba učit oblast zájmu na CT snímku. To lze provést manuálně nebo pomocí poloautomatických algoritmů a testována je dnes rovněž automatická segmentace obratlů s extrakcí hodnot z oportunního CT založená na hlubokém strojovém učení. Její výsledky vykazují významně lepší predikci rizika zlomenin než DXA.

K získání informací o kvalitě a síle kosti se kromě vBMD stále častěji používají pokročilé metody analýzy CT snímků, jako je TA (např. při nedostatečném rozlišení detailů struktury těla obratle), nebo numerické metody jako FEM. Použití TA u snímku CT z běžné praxe v kombinaci s hlubokým strojovým učením umožní s vysokou přesností identifikovat pacienty s rizikem osteoporotické zlomeniny a FEM prokázala lepší predikci síly obratle při kompresi než vBMD vypočtená z kvantitativní CT.

CT vyšetření však představuje vysokou radiační zátěž pro pacienta a je finančně nákladné, proto se v běžné praxi k diagnostice ani sledování osteoporózy nevyužívá.

Magnetická rezonance – bez radiační zátěže

Od 90. let se k hodnocení mikrostruktury kosti požívají MRI metody, jako je T2 mapování nebo zobrazení trabekulární kosti s vysokým rozlišením, po roce 2000 potom MRI spektroskopie a CSE-MRI (MRI kódovaná chemickým posunem mezi protony v molekulách tuku a vody). Tyto metody umožňují kvantifikovat tukovou frakci v kostní dřeni (BMFF) nebo hustotu protonů tukové frakce (PDFF) jako poměr protonů triglyceridů a všech protonů (vody + triglyceridů). Kromě těchto metod se pro zobrazení trabekulární kosti používá kvantitativní mapování susceptibility (QSM) a pro zobrazení kortikální kosti zobrazení s ultrakrátkým echo-časem (UTE). MRI je samozřejmě na rozdíl od DXA a CT zobrazovací metodou bez radiační zátěže pro pacienta.

MRI je z medicínského pohledu v managementu osteoporózy velmi vítaná, vzhledem k její finanční náročnosti se ale v praxi nepoužívá.

Závěr

Kvantitativní 3D zobrazení hraje v diagnostice osteoporózy a odhadu rizika zlomenin stále významnější roli. Referenčním standardem stále zůstává DXA, ale řada nových metod CT a MRI dnes dokáže lépe ozřejmit kvalitu, strukturu a sílu kosti. Trojrozměrné zobrazení pomocí CT či MRI v kombinaci s moderními analytickými metodami, jako jsou algoritmy automatické segmentace, TA nebo FEM, umožňuje odhadnout riziko zlomenin lépe než dle aBMD. Bez jasných validovaných kritérií pro stanovení diagnózy osteoporózy dle dat z CT či MRI ovšem nelze tyto metody v širokém měřítku zavést do klinické praxe. Jejich použití navíc limituje radiační zátěž u CT a vysoká cena obou metod.

(zza)

Zdroje:
1. Sollmann N., Kirschke J. S., Kronthaler S. et al. Imaging of the osteoporotic spine − quantitative approaches in diagnostics and for the prediction of the individual fracture risk. Rofo 2022 Oct; 194 (10): 1088−1099, doi: 10.1055/a-1770-4626.
2. Rosa J., Palička V., Býma S. Osteoporóza. Novelizace 2018. Doporučené diagnostické a terapeutické postupy pro všeobecné praktické lékaře. Společnost všeobecného lékařství ČLS JEP, Praha, 2018. Dostupné na: https://smos.cz/wp-content/uploads/2019/12/dp_diagnosticke-a-terapeuticke-postupy-pro-praktiky-2018.pdf
3. Hans D., Métrailler A., Gonzalez Rodriguez E. et al. Quantitative ultrasound (QUS) in the management of osteoporosis and assessment of fracture risk: an update. Adv Exp Med Biol 2022; 1364: 7−34, doi: 10.1007/978-3-030-91979-5_2. 
4. Li C., Sun J., Yu L. Diagnostic value of calcaneal quantitative ultrasound in the evaluation of osteoporosis in middle-aged and elderly patients. Medicine (Baltimore) 2022 Jan 14; 101 (2): e28325, doi: 10.1097/MD.0000000000028325.