Osteodensitometri

Osteodensitometri (OD) er metoder til måling af skelettets kalkindhold. I de seneste år er brugen af OD steget betydeligt som følge af en øget diagnostisk indsats over for osteoporose og bedre behandlingsmuligheder. Desuden er analyse af hoftegeometri og vertebral morfometri nu mulig. Teknikkerne adskiller sig i pris, flytbarhed, ydeevne, strålehygiejne og klinisk evidens. Nogle teknikker kan udløse medicintilskud fra Lægemiddelstyrelsen. Denne oversigt sammenligner de tilgængelige metoder, deres fordele og ulemper samt de vigtigste fejlkilder. Det konkluderes, at dual energy X-ray absorptiometry (DXA) af lænd og hofte trods fejlkilder er den bedst dokumenterede teknik til diagnostik og behandlingskontrol af osteoporose, men ikke nødvendigvis til forskningsformål og prognosticering.

Osteoporose defineres i dag som lav knoglemasse og påvirket knoglearkitektur, som fører til reduceret knoglestyrke og øget risiko for brud. En grænse for bone mineral density (BMD) på 2,5 SD under middelværdien hos raske yngre er af en arbejdsgruppe under WHO foreslået som definition [1]. Vurderingen er baseret på måling af lænd, hofte og underarm. Tærsklen blev valgt, fordi den giver en prævalens, der svarer til livstidsrisikoen for osteoporotiske brud. I de kommende år vil en definition baseret på den estimerede tiårsrisiko for hoftebrud, hvor også andre parametre medregnes, eller på knoglestyrke sandsynligvis vinde indpas. BMD og alder er de stærkeste risikofaktorer for lavenergibrud. Med den tiltagende forekomst af osteoporose og adgang til effektiv behandling er der et stigende behov for måling af BMD. Målingen har tre formål: 1) diagnostik, 2) estimering af frakturrisiko og 3) bestemmelse af knogletab eller behandlingsrespons. For indikationer henvises der til klaringsrapporten fra Dansk Knoglemedicinsk Selskab (DKMS) [2]. Osteodensitometri (OD) er ikke synonymt med dual energy X-ray absorptiometry (DXA), da DXA-skanning kan anvendes til andet end mineralbestemmelse, og måling af BMD kan foregå med andre teknikker. Den bedre adgang til OD muliggør en målrettet indsats over for osteoporose ikke mindst hos patienter med øget risiko på grund af medicinske sygdomme og behandlinger. Et stigende antal læger bliver bedt om rådgivning med baggrund i OD. Desuden pågår der en løbende debat om, hvilke metoder det er bedst at benytte i den daglige klinik. I det følgende gives der en opsummering af de tilgængelige metoder, deres fejlkilder, fortolkning og brug.

Begreber

Knoglemineralindholdet opgives almindeligvis som knoglemineraltæthed (BMD) (tekstboks 1). Ved vertebrale frakturer med reduceret korpushøjde bliver BMD forhøjet, uden at dette er udtryk for øget calciumindhold. Bone mineral content (BMC) er i dette tilfælde et sikrere mål, men frakturerede hvirvler bør identificeres på skanningsbilledet eller ved eventuelle røntgenundersøgelser og udelukkes af vurderingen.

DXA

DXA er en todimensional røntgenmetode til bestemmelse af BMD. Der anvendes en røntgenkilde, som udsender stråling ved to energiniveauer, hvoraf det ene er under, og det andet er over grænsen for Compton-effekten (spredning og ændring af bølgelængden når fotoner med høj energi rammer stationære elektroner). Attenuationen af strålingen ved de to energiniveauer er karakteristisk for vævssammensætningen. Strålerne med høj og lav energi absorberes i tilnærmelsesvis samme grad i bløddelene, mens lavenergistrålingen i særlig grad svækkes af knogle. BMD i den enkelte pixel bestemmes af [3]:

         m lav - (Rblød × m høj )

BMD =

          τ knogle, lav - (Rblød × τ knogle, høj )

Hvor τ er attenuationskoefficienterne, m den målte attenuation og R en vævsspecifik konstant, som udtrykker forholdet mellem bløddelsattenuation ved de to energiniveauer. Uens fordelt fedt eller ødem omkring den målte knogle er fejlkilder. Akuratessefejlen (Tabel 1 ) ved DXA er størst for lateraloptagelse af columna, 10%, mens den er omkring 5% for standardoptagelserne af hofte og lænd og 2% for underarmen [4]. Sammenhængen mellem volumen og projiceret areal er ikke lineær, hvorfor BMD måles falsk højere i store knogler. Dette giver anledning til en - ganske vist utilsigtet - forbedring af frakturprædiktionen, idet store knogler har større brudstyrke end små ved samme sande densitet. Det mest udbredte DXA-udstyr er af mærkerne Hologic, Lunar og Norland. Resultaterne er ikke direkte numerisk sammenlignelige fra det ene fabrikat til det andet, ligesom normalområderne ikke er kongruente. Med alle nyere DXA-skannere kan man rapportere en i store træk sammenlignelig standardiseret BMD (sBMD). Med det nyeste udstyr kan man undersøge en anatomisk region på et halvt minut eller derunder, og billederne nærmer sig røntgenkvalitet. Hverken fraktur eller metastaser kan dog diagnosticeres tilfredsstillende ved almindelig DXA, hvorfor undersøgelsen i disse tilfælde må suppleres med konventionel røntgen, scintigrafi eller MR-skanning. DXA anvendes typisk på lænd og hofte samt eventuelt som helkropsundersøgelse. De væsentligste fejlkilder til DXA er nævnt i Figur 1 . En vigtig patientafhængig fejlkilde er nedsat knoglemineralisering (Figur 2 ).

Andre røntgenbaserede metoder

Single X-ray absorptiometry (SXA) svarer til DXA, men metoden benytter kun én røntgenenergi og kan ikke korrigere for bløddele. Metoden har høj præcision, er velegnet til måling på underarmen, hvor knoglevævet kun har beskedent bløddelsdække, og har en lav akuratessefejl. SXA er en videreudvikling af single photon absorptiometry , som har været tilgængelig i mere end 30 år, og der findes meget langvarige studier [6], som dokumenterer frakturprædiktion. Til diagnostik har BMD af underarmen den ulempe, at korrelationen med BMD i lænd eller hofte er lav (forudsiger omkring 30% af variationen i lænd og hofte) [7] samt at underarmen responderer beskedent på behandling og underestimerer behandlingseffekten på hofte og lænd [8, 9]. Hvis man benytter lav BMD i underarmen som kriterium, udvælges en anden population end ved undersøgelse af lænd eller hofte. Lav aksial BMD synes i post hoc-analyse af kliniske studier at være en forudsætning for, at bisfosfonatbehandling har effekt [10]. Skanning af underarmen kan ikke udløse tilskud til osteoporosebehandling i Danmark. Metoden er relateret til frakturrisiko og lader sig anvende prognostisk, mens der savnes evidens for, at den kan anvendes til diagnostik og behandlingskontrol.

Ved kvantitativ CT bestemmes volumetrisk BMD i hofte eller lænd. Metoden har fordele frem for DXA, idet den er baseret på tredimensionale optagelser. Det er således muligt at bestemme BMD direkte i corpora uden bidrag fra rygsøjlens posteriore elementer, størrelsesartefakter og aortakalcifikation. Den større røntgendosis og pris begrænser klinisk brug. Der er dog udviklet kompakte perifere CT-skannere til billeddannelse og måling af tredimensional BMD i underarmen, femur og tibia. Udstyret åbner mulighed for strukturanalyse af den trabekulære og kortikale arkitektur.

Digital X-ray radiogrammetry (DXR) består i analyse af den kortikale knogle på røntgenbilleder af underarm og hånd. Ved måling af knoglebredde og kortikal tykkelse beregnes knoglevolumen i radius, ulna eller metakarpalknogler. Da den kortikale densitet varierer meget lidt her, er det muligt at opnå et estimat for BMD direkte fra knoglevolumen. Metoden prædikterer omkring 75% af variationen af BMD i underarmen, men kun 35% i lumbal columna [11] og udviser relation til frakturrisiko med samme sikkerhed som DXA af underarmen.

Ultralyd

Knoglevævets mekaniske egenskaber påvirker lydbølgers udbredelseshastighed (SOS) og attenuation (BUA). Det er en forudsætning for måling, at knoglen har et beskedent bløddelsdække, og især calcaneus har været genstand for forskningsmæssig anvendelse. Ultralydundersøgelse af calcaneus prædikterer kun omkring 23% af BMD i lænden hos ældre, men udviser sammenhæng med frakturrisiko på andre steder, inklusive hoften [5]. Bisfosfonatbehandling giver anledning til målbar ændring ved ultralydskanning, men erfaringerne ved behandlingskontrol er beskedne. Det er ikke klart, om ultralydskanning kan spare DXA-skanninger. Anvendt i en population, hvor 25% har osteopeni, er den negative prædiktive værdi over for osteopeni 90%, hvilket er en forbedring over for en a priori-sandsynlighed på 75% for normal BMD [12]. To ud af tre personer med osteopeni af calcaneus havde dog normal BMD i columna. Undersøger man en population, hvor 50% har osteopeni, har 25% af dem, som erklæres raske ved ultralydskanning, lav BMD i lænden.

Diagnostik af osteoporose

Definitionen af osteoporose på baggrund af en T-score på under -2,5 baseres som anført på en kombination af målesteder [1]. T-score beregnes som følger:

T-score = (BMD - ung voksen gennemsnit BMD)/

(ung voksen standardafvigelse)

Forekomsten af T-score < -2,5 med stigende alder er vist iFigur 3 . Når man har valgt ikke at bruge et alderskorrigeret normalområde (Z-score), skyldes det, at osteoporose så ville være lige hyppigt i alle aldersklasser. Det strider mod den eksponentielt stigende frakturhyppighed med alderen.

Tabet af knoglemineral efter overgangsalderen sker med forskellig hastighed på forskellige anatomiske steder, og mange patienter har derfor lav BMD på et målested, men normal eller høj BMD i et andet. Tilføjes nye målesteder, stiger hyppigheden af osteoporose [1, 7]. Normalisering af T- og Z-scorer på tværs af anatomiske regioner kan kun skabe kortvarig konkordans [13]. Det har været foreslået udelukkende at basere diagnosen osteoporose på lav BMD i hoften. Dette ville imidlertid betyde, at patienter med svær BMD-nedsættelse i ryggen og stor vertebral frakturrisiko ikke ville blive opfattet som kandidater til medicinsk behandling, selv om der er god evidens for behandlingseffekt i denne patientkategori. Med fejlkilder og frakturepidemiologi in mente er det rationelt at lægge hovedvægten på BMD i columna hos yngre uden degenerative forandringer, mens man hos ældre i højere grad vejledes af forholdene i hoften. Det ses af formlen, at ikke kun middelværdien hos yngre voksne, men også spredningen påvirker forekomsten af osteoporose. Anvendes normalområder med høj middelværdi eller for snæver spredning, vil osteoporose blive overdiagnosticeret. DXA-udstyr leveres med indbyggede normalmaterialer, som imidlertid varierer med hensyn til geografi, rekruttering, eksklusionskriterier og omfang af studiepopulationen. Der findes endnu ikke et dansk normalmateriale for DXA, som dækker alle aldre og begge køn, men DKMS arbejder på et etablere et sådant. Normalområder for børn og mænd er i skrivende stund særligt begrænsede. For hoften findes dog et stort, repræsentativt amerikansk normalmateriale [14].

Frakturrisiko

Alle de omtalte metoder udviser sammenhæng med risikoen for fraktur, men graden afhænger af alder, målested og teknik. Risikogradienten er stejlere inden for et målested end på tværs af anatomiske lokalisationer [5]. Den stærkeste information om risikoen for hoftebrud fås ved DXA af collum femoris, mens lumbal BMD er den stærkeste prædiktor for vertebral fraktur. Ultralydskanning af calcaneus kan måle sig med DXA med hensyn til frakturprædiktion. Nogle faktorer har stærk sammenhæng med frakturrisiko uafhængigt af BMD (f.eks. alder og tidligere frakturer), mens andre risikofaktorer alene forudsiger BMD. Den umiddelbare risiko for brud er således højere hos en 80-årig end hos en 60-årig med samme BMD, mens livstidsrisikoen for brud er højest hos den 60-årige.

Behandlingskontrol

Man skal kunne detektere en behandlingseffekt (responsivitet), og den målte værdi skal være reproducerbar (præcision). En mindre præcis metode kan være brugbar, hvis de forventede ændringer på målestedet er store. Responsivity index (RI) udtrykker den forventede ændring i forhold til CV. I hoften er ændringen i BMD i trochanter under bisfosfonatbehandling således større end i totaloptagelsen af hoften, men præcisionen er ringere. Totalregionen er derfor mere følsom (Figur 4 ). Er ændringen beskeden, kræves der et mere følsomt målested, en mere præcis metode eller længere observation. Få medicinske behandlinger giver anledning til så store stigninger i BMD, at genundersøgelse inden 11/2 -2 år er relevant. Under glukokortikoidbehandling kan tabet i BMD være så stort, at undersøgelse med kortere intervaller er hensigtsmæssigt. Den mindste detekterbare ændring i BMD er 2 √ 2 × CV, hvilket for DXA svarer til ca. 4,2% i lænd og hofte. Det er et åbent spørgsmål, om man for at fortsætte behandling skal kræve 95% sandsynlighed for, at BMD er steget. Nogle forfattere anbefaler et 80% konfidensniveau for ikke at indstille en behandling, som med stor sandsynlighed har været effektiv. Ændring i BMD af lænd og hofte er den sikreste indikator for effekten af antiresorptiv behandling [8, 9]. Nogle medicinske behandlinger reducerer dog frakturforekomsten ti dligere og i højere grad, end hvad man skulle forvente ud fra ændringen i BMD [17]. Der kan være indikation for at genundersøge ubehandlede personer med grænsenedsat BMD efter nogle år. Kvinder omkring menopausen med en T-score på mellem -1/2 og 0 bør genundersøges efter tre år, mens kvinder med en T-score på mellem -1/2 og -1 bør genundersøges efter 1-2 år [18]. Hos 50% af ubehandlede perimenopausale kvinder, som taber signifikant i lumbal BMD, er der intet signifikant knogletab i underarmen [9]. Ved gentagelse af DXA skal man være opmærksom på, om billederne er anatomisk identiske (nummering af vertebrae og hofterotation), og om der er tilkommet sammenfald.

Nye anvendelser af DXA

DXA kan anvendes til påvisning af vertebral fraktur, som er en indikator for øget frakturrisiko. Teknikken er baseret på semiautomatiseret analyse af en lateraloptagelse omfattende Th4 til L4. Der er også udviklet algoritmer til måling af bl.a. kortikal bredde, tværsnitsareal og inertimoment i proksimale femur og lænden af hofteaksen. Disse målinger øger formentlig undersøgelsens prædiktive værdi for hoftebrud. Herudover findes der særlige softwareløsninger til vurdering af stabiliteten af alloplastikmateriale, til pædiatrisk brug og til undersøgelse af forsøgsdyr.

Konklusioner

Ved diagnostik bør DXA af både lænd og hofte benyttes. Hvis resultaterne ikke er samstemmende, kan hovedvægten lægges på hoften hos ældre, mens undersøgelse af lænden er mere informativ hos yngre. Undersøgelse af det perifere skelet giver ligeledes oplysninger om den relative risiko for knoglebrud, men undersøgelserne har begrænset dokumentation i diagnostik, udvælgelse af patienter til behandling og til behandlingskontrol. Rigtigt anvendt kan teknikkerne måske spare på antallet af DXA-undersøgelser. Til behandlingskontrol anbefales DXA af lænd og hofte. Opfølgning bør foretages med samme skanner, og inkonklusive undersøgelser bør begrænses ved at undgå gentagelse af undersøgelsen for tidligt (efter mindre end 1-2 år).

Bo Abrahamsen, Endokrinologisk Afdeling M, Odense Universitetshospital, DK-5000 Odense C.

Antaget: 31. oktober 2003

Interessekonflikter: ingen angivet

Ovenstående artikel bygger på en større litteraturgennemgang end litteraturlistens 18 numre. Oplysning om denne baggrundslitteratur kan fås fra forfatterne.