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DENSITOMETRIA ÓSSEA

Márcia de Carvalho Silva1

A densitometria óssea é uma modalidade de Diagnóstico por Imagem que determina

a Densidade Mineral Óssea de uma ou mais regiões anatômicas do paciente

permitindo o diagnóstico de doenças ósseas metabólicas e endócrinas que

envolvem alterações na auto-regulação dos sais inorgânicos, cálcio e fósforo, no

corpo humano. A osteoporose é um exemplo de doença metabólica, independente

de sua causa, passível de detecção por este método diagnóstico que permite ainda

a avaliação da resposta a um dado tratamento1.

Na Tabela 1, são listadas as indicações para a realização de exames de

Densitometria Óssea de acordo com o Consenso Brasileiro de Osteoporose 20022.

Tabela 1: Indicações para as medidas de Densidade Mineral Óssea conforme o Consenso Brasileiro de Osteoporose 2012

– todas as mulheres de 65 anos ou mais;

– mulheres em deficiência estrogênica com menos de 45 anos;

– mulheres na peri e pós-menopausa (com um fator de risco maior ou dois menores);

– mulheres com amenorreia secundária prolongada (por mais de um ano);

– todos os indivíduos que tenham sofrido fratura por trauma mínimo ou atraumática;

– indivíduos com evidências radiográficas de osteopenia ou fraturas vertebrais;

– homens com 70 anos ou mais; – indivíduos que apresentem perda de estatura (maior que 2,5 cm) ou hipercifose torácica; – indivíduos em uso de corticoides por três meses ou mais (doses maiores que 5 mg de prednisona);

– mulheres com índice de massa corporal baixo (menor que 19 kg/m2);

– portadores de doenças ou uso de medicações associadas à perda de massa óssea

– para monitoramento de mudanças de massa óssea decorrente da evolução da doença e dos diferentes tratamentos disponíveis

1  Física Médica Hospital Israelita Albert Einstein, São Paulo. Mestre em Ciências (Instituto de Física da USP), Especialista em Radiologia Diagnóstica (Associação Brasileira de Física Médica).

2

Ainda de acordo com o Consenso, exames comparativos para fins de avaliação da

eficácia terapêutica ou evolução da doença devem ser realizados com intervalos

mínimos que, em geral, são entre 12 e 24 meses.

METABOLISMO DO OSSO

O osso é um tecido vivo. O tecido ósseo antigo é removido por células chamadas

osteoclastos e substituído por um novo produzido por células denominadas

osteoblastos1.

A Figura 1 ilustra a variação da massa óssea com a idade de maneira figurativa.

Durante a juventude a taxa de absorção óssea é menor que a taxa de construção e

a aquisição de massa óssea é gradual durante a infância e acelerada durante a

adolescência até a idade adulta. O pico de massa óssea é a quantidade máxima de

massa óssea que um indivíduo acumula desde o nascimento até a maturidade do

esqueleto, que ocorre aproximadamente aos 20 anos. Depois de parar o

crescimento e o pico de massa óssea for atingido, na idade adulta, a taxa de

reabsorção óssea torna-se ligeiramente maior do que a taxa de formação,

resultando numa diminuição gradual da massa óssea com a idade.3

Os  osteoclastos  são  osteócitos  que  destroem  ou  absorvem  osso  para  liberar  

cálcio.  

Osteoblastos  tem  a  função  de  construir  ou  subs:tuir  o  

tecido  ósseo  

3

Figura 1: Ilustração puramente figurativa da variação da massa óssea no ser humano de acordo

com a idade. De forma geral, ocorre um aumento de massa óssea no período que vai da infância e

adolescência até a idade adulta, quando ocorre o pico de massa, seguido da diminuição gradual da

massa óssea com a idade.

Normalmente, a taxa de perda de massa óssea é de cerca de 0,5-1% por ano e

ocorre em ambos os sexos e todas as raças. Quase todos os ossos do esqueleto

são afetados de alguma forma, com os padrões de perda variando de osso para

osso. O volume ósseo total, ou seja, seu tamanho permanece relativamente

inalterado com o avançar da idade, pois a perda de massa óssea ocorre dentro do

osso³. As mulheres, em média, têm menor massa óssea do que os homens em

qualquer idade, mas esta disparidade cresce com o aumento da idade, pois a taxa

de perda óssea em mulheres é maior do que em homens e é acelerada após a

menopausa. Durante toda sua vida as mulheres perdem cerca de 40% de sua

massa óssea, enquanto que os homens perdem cerca de 25%.²

A taxa de perda de massa óssea varia entre indivíduos e devido a diversos fatores

como: peso corporal, nível de atividade física, quantidade de cálcio e vitamina D na

dieta, tabagismo, consumo de álcool, doença ou uso de certos medicamentos a

longo prazo. O determinante principal da força do osso é a sua massa ou a

quantidade de osso que está presente. Testes biomecânicos mostraram que quase

4

80% da força do osso são explicados pela massa óssea. Como resultado da perda

normal de massa óssea relacionada com a idade, ocorre um aumento da incidência de

fraturas devido à fragilidade do osso.3

A perda de massa óssea ocorre ao longo do esqueleto e muitas vezes, resulta em

uma condição chamada osteoporose, que literalmente significa osso poroso, onde

os ossos do esqueleto tornam-se mais porosos e as trabéculas ósseas mais finas. A

osteoporose, especialmente em mulheres, enfraquece o esqueleto aumentando a

incidência de fraturas. As regiões mais acometidas são: os ossos do quadril, da

coluna e do punho.

OSTEOPOROSE

A osteoporose é caracterizada pela diminuição na massa óssea para um nível

abaixo daquele requerido para o suporte mecânico de atividades normais e pela

ocorrência de deterioração da microarquitetura do tecido ósseo, com um

consequente aumento da fragilidade óssea e susceptibilidade à fratura4.

O esqueleto humano é constituído por cerca de 80% de osso cortical e 20% de osso

trabecular. Na osteoporose, o volume anatômico do osso não é alterado, mas o osso

mostra afinamento cortical e porosidade. Além disso, na porção trabecular, ocorre o

afinamento dos trabéculos e, em algumas regiões, o desaparecimento. Na

osteoporose, a proporção de osso mineral no volume ósseo é reduzida e o espaço é

preenchido com gordura. A razão do tecido ósseo específico para a medula óssea

aumenta.4

Uma vez que a força do osso é proporcional à massa óssea, a medida da massa ou

densidade óssea fornece os meios para diagnosticar a osteoporose e para estimar o

risco de um indivíduo sofrer fraturas4. As medições quantitativas da densidade

óssea na coluna lombar, em AP, e do fêmur proximal, colo femoral e/ou fêmur total e

antebraço, segundo os critérios propostos pela OMS, provaram ser eficazes no

diagnóstico da osteoporose. O maior valor preditivo para fratura se dá quando se

mede o próprio local de interesse. Por exemplo, o melhor local para se avaliar risco

5

de fratura da coluna é a própria coluna. Os locais centrais (coluna lombar, em AP e

do fêmur proximal, colo femoral e/ou fêmur total) são os indicados para detectar

respostas aos tratamentos2.

MEDIDAS QUANTITATIVAS

Uma vez que a força do osso é proporcional à massa óssea, a medição da massa

óssea ou, como é normalmente chamada, a densidade óssea, fornece os meios

para o diagnóstico da osteoporose e para estimar o risco de fraturas de um

indivíduo. As medições quantitativas da densidade óssea da coluna lombar,

antebraço, quadril e calcanhar provaram ser tão eficazes para prever o risco de

fratura como a medida da pressão arterial alta ou níveis elevados de colesterol no

sangue estão em predizer o risco de acidente vascular cerebral ou doença

cardíaca3.

As grandezas de Conteúdo Mineral Ósseo – BMC (do inglês Bone Mineral Content),

dado em g ou g/cm e Densidade Mineral Óssea – BMD (do inglês Bone Mineral

Density), dado em g/cm2 são os parâmetros medidos para análise quantitativa da

massa óssea presente. Estes valores são importantes, pois são utilizados para

monitorar as mudanças da massa óssea com o tempo. Entretanto, a medida isolada

da densidade mineral óssea de um indivíduo não oferece um diagnóstico específico

de osteoporose. A medida de BMD de um paciente deve ser comparada com valores

normais de jovens do mesmo sexo e com indivíduos normais de mesmo sexo e

idade e, em alguns casos, mesma etnia e peso. Os valores são, então, expressos

como porcentagem ou desvio padrão em relação a essa população. Para isso, são

usados os índices T-score e Z-score.

6

O índice T-score mede a diferença entre o BMD do paciente e o BMD médio da

população jovem normal e é calculado pela equação:

𝑇 − 𝑠𝑐𝑜𝑟𝑒 =𝐵𝑀𝐷!"#$%&'% − 𝐵𝑀𝐷!"#$%

𝑆𝐷!"#$%

Onde: BMDpaciente é o BMD medido no paciente; BMDjovem é o valor médio de BMD

da população jovem de mesmo sexo e SDjovem é o desvio padrão.

Os critérios de diagnóstico de osteoporose usando o resultado de T-score foram

propostos pela Organização Mundial de Saúde (OMS) em 1994 e são apresentados

na Tabela 2.

Tabela 2: Critérios de diagnóstico propostos pela OMS

Valor de T-score Diagnóstico

Até -1 Normal

Entre -1,1 e -2,5 Osteopenia

Abaixo de -2,5 Osteoporose

Abaixo de -2,5 na presença de fratura Osteoporose estabelecida

Esta classificação está bem estabelecida para mulheres na pós-menopausa, mas

não há consenso no uso destes critérios em jovens, homens e em casos de

osteoporose secundária (osteoporose causada por outras doenças ou condições)2.

Índices  de  BMD  

T-­‐score  Compara  a  BMD  do  indivíduo  com  a  BMD  da  população  

jovem  normal  

Z-­‐score  Compara  a  BMD  do  indivíduo  

com  a  BMD  média  da  população  de  mesma  idade,  

sexo  e  etnia    

7

O índice Z-score mede a diferença entre o BMD do paciente e o BMD médio da

população de mesma idade, sexo e etnia e é calculado pela equação:

𝑍 − 𝑠𝑐𝑜𝑟𝑒 =𝐵𝑀𝐷!"#$%&'% − 𝐵𝑀𝐷!"#$%

𝑆𝐷!"#$%

Onde: BMDpaciente é o BMD medido no paciente; BMDpares é o valor médio de BMD da

população de mesma idade e sexo e SDpares é o desvio padrão.

Resultados de Z-score iguais ou abaixo de -2,0 podem sugerir causas secundárias

de osteoporose. Em crianças, o Z-score é usado para avaliação da massa óssea.

PRINCÍPIOS FÍSICOS DA DENSITOMETRIA ÓSSEA

O exame de Densitometria Óssea é o mais importante método usado na

determinação in vivo da massa óssea, permitindo o diagnóstico de doenças

relacionadas à perda de massa óssea como a osteoporose.

Os equipamentos de densitometria óssea são baseados na medida da atenuação do

feixe de radiação quando ele passa através do osso. A Figura 3 ilustra o processo

de atenuação do feixe de radiação ao atravessar um material. Nas energias usadas

em equipamentos de densitometria óssea, a radiação interage com o tecido ósseo e

o tecido mole do paciente principalmente por dois processos: efeito fotoelétrico e

espalhamento Compton.

No efeito Fotoelétrico, o fóton incidente interage com um elétron do meio e é

totalmente absorvido. No espalhamento Compton, somente uma parte da energia do

fóton incidente é perdida para o meio e a interação resulta em um fóton espalhado

com direção alterada e com energia reduzida. Em ambos os casos, ocorre a perda

de energia do feixe de radiação incidente através da ionização.

8

Figura 3: Um feixe de radiação com intensidade inicial I0 é atenuado pelo material de espessura t e

coeficiente de atenuação µ, resultando em um feixe atenuado de intensidade I.

Se o feixe de radiação incidente for composto por fótons de mesma energia (feixe

monoenergético), a atenuação do feixe, quando ele travessa um dado material,

obedecerá a equação abaixo:

I = I0.e-µt Eq. 01

Onde I é a intensidade do feixe após atravessar o material, I0 é a intensidade do

feixe incidente, µ é o coeficiente de atenuação linear (cm-1) e t é a espessura em cm

do material atravessado pelo feixe.

O gráfico da Figura 4 mostra os coeficientes de atenuação linear em função da

energia do feixe incidente para o tecido mole, composto por elementos de baixo

número atômico (principalmente carbono, oxigênio e hidrogênio) e para o osso

mineral, cuja composição inclui elementos de números atômicos mais altos como

fósforo e cálcio.

O coeficiente de atenuação linear é proporcional a sua densidade ρ (g/cm3) e

depende do número atômico dos elementos que compõem o material e da energia

do feixe incidente.

A equação 1 também pode ser escrita em termos de coeficiente de atenuação de

massa (µ/ρ), em cm2/g, e da espessura de massa (x), em g/cm2, esta última sendo

definida como a massa por unidade de área e obtida multiplicando-se a espessura

pela densidade (t.ρ), ou seja:

9

I = I0.e-(u/ρ).x Eq. 02

Figura 4: Gráfico dos coeficientes de atenuação linear em função da energia dos fótons. Observe

que os coeficientes de atenuação linear do osso são maiores do que os do tecido mole e água. Essa

característica é que permite a distinção entre esses dois materiais em densitometria óssea. Observe também que os coeficientes de atenuação linear da água e do tecido mole são bastante parecidos.

Em densitometria óssea, considera-se que somente dois materiais contribuem para

a atenuação do feixe: o tecido mole (que inclui músculo, gordura, pele, vísceras, e

ainda, os tecidos ósseos como colágeno e medula óssea) e o osso mineral.

Dessa forma, a equação 2 fica:

I = I0.e-((µ/ρ)m.x

m+(µ/ρ)

osso.x

osso)

Eq. 03

Onde m representa o tecido mole e osso representa o tecido ósseo. A Figura 5

ilustra o processo de atenuação quando o feixe de radiação atravessa essas duas

estruturas.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

30 50 70 90 110 130 150 170 190

Coeficiente  de  Atenuação  Linear  �(cm-­‐1)

Energia  (keV)

ÁguaTecido  mole

Osso  cortical

10

Figura 5: O feixe de radiação com intensidade inicial I0 é atenuado pelo tecido mole e pelo osso

resultando em um feixe de intensidade I

Resolvendo a equação 3 obtemos o valor de xosso que é a Densidade Mineral Óssea

(Bone Mineral Density – BMD) expressa em g/cm2 medida em ponto que

corresponde a determinado caminho atravessado pelo feixe de radiação.

Multiplicando o valor de BMD pela área (cm2) é obtido o valor de Conteúdo Mineral

Ósseo (Bone Mineral Content - BMC) expresso em g.

EQUIPAMENTOS

Os principais componentes de um sistema de absormetria estão esquematizados na

Figura 6.

11

Figura 6: Equipamento de densitometria óssea

Uma fonte emissora de fótons, que pode ser tanto um radioisótopo (SPA e DPA)

quanto um tubo de raios X (DXA), emite fótons que são colimados em um feixe. O

feixe de fótons passa através do paciente (onde alguns fótons sofrerão os efeitos já

descritos acima, reduzindo a intensidade do feixe) e continua até alcançar o

detector, onde é registrada a intensidade do feixe transmitido. O sistema fonte-

colimador-detector é cuidadosamente alinhado e mecanicamente conectado. O

mecanismo se movimenta de um lado para o outro formando as linhas de varredura

que irão compor a imagem. Uma vez obtida a imagem, regiões de interesse (ROI –

Region of Interest) são selecionadas conforme a anatomia examinada e os valores

de BMD são calculados, assim como os índices T-score e Z-score. Esses valores

são apresentados na forma de um relatório.

O formato do feixe pode ser do tipo pencil beam (feixe lápis) ou fan beam (feixe

leque). No caso do feixe tipo pencil beam, um colimador na forma de orifício é

colocado na saída da fonte emissora, produzindo um feixe na forma de lápis. Nestes

sistemas, um único detector posicionado no lado oposto recebe o feixe de radiação

Controles  da  mesa

Mesa  de  Exame

Fonte  de  radiação

Sistema  de  detecção

Comando  do  equipamento

12

transmitido, de forma que os movimentos do sistema fonte-detector precisam ser

lineares de um lado para outro (sentido lateral) seguidos por um movimento para

frente (sentido longitudinal), como mostra a Figura 7.

Figura 7: Nos sistema de feixe tipo lápis, o sistema fonte detector faz o movimento de varredura no

sentido lateral e longitudinal compondo, assim, as linhas de varredura que irão formar a imagem.

Nos equipamentos que emitem um feixe no formato de leque (fan beam), o

colimador tem a forma de uma fenda e o sistema detector é composto por um

arranjo de multi elementos detectores, de forma que é possível fazer a varredura

com o sistema se movendo em uma única direção (longitudinal) (Figura 8). Essa

tecnologia permite aquisições com tempos muito menores em relação ao sistema do

tipo pencil beam.

13

Figura 8: Nos sistema de feixe tipo leque o sistema fonte-detectores executa o movimento em

apenas um sentido (longitudinal), reduzindo significativamente o tempo de aquisição em relação ao

sistema de feixe lápis.

Absormetria por fóton único (Single photon Absorptiometry – SPA)

A absormetria por fóton único (SPA) foi originalmente introduzida por Cameron e

Sorensen em 19634 e foram usadas fontes seladas monoenergéticas de Iodo-125

(28 keV) ou Amerício-241 (60 keV).

Esses instrumentos eram limitados a regiões que poderiam ser imersas ou rodeadas

por um material com propriedades de absorção equivalentes ao tecido mole (tal

como a água), de forma que a espessura total de osso mineral e tecido mole fosse

constante. Isso era necessário porque havia duas incógnitas (xosso e xm) para se

determinar e somente uma equação para resolvê-las (Eq. 03). Na prática, eram

medidas, a intensidade transmitida por um ponto contendo osso mais tecido mole

(Iosso+tec.mole) e a intensidade transmitida por um ponto de mesma espessura, mas

contendo apenas tecido mole (Im) (Figura 9). Ou seja, na primeira medida temos a

redução da intensidade do feixe devido à contribuição dos dois tecidos (osso +

tecido mole) e, na segunda, somente devido à atenuação do tecido mole. Com as

duas equações era possível calcular, então, os valores de BMC e BMD.

Fontes Seladas são fontes radioativas que estão hermeticamente encapsuladas, de tal forma que o material radioativo não se disperse em condições normais de uso, impedindo o contato direto com o material (ou seja, impedindo a contaminação do meio). A fonte selada só pode ser aberta se for destruída.

14

Figura 9: Esquema de aquisição de um sistema DPA. A fonte radioativa emite um feixe de radiação

continuo ao longo do eixo passando ora pela parte contendo somente água (que simula o tecido

ósseo) ora passando pela região anatômica (braço) contendo tecido mole e osso. O detector no lado

oposto registra a intensidade do feixe transmitido ponto a ponto.

Absormetria por fótons de dupla energia (Dual Photon Absorptiometry – DPA)

A limitação do método SPA devido a necessidade de rodear a região com material

equivalente a tecido mole levou ao desenvolvimento da técnica de absormetria por

fótons de dupla energia (DPA).

Inicialmente eram usadas duas fontes radioativas de energias distintas, como: I-125

(28 keV) e Am-241 (60 keV) ou Am-241 (60 keV) e Cs-137 (662 keV).

Posteriormente, o isótopo Gadolínio-153, que emite fótons de duas energias

distintas (44 e 100 keV) passou a ser usado. O princípio de dupla energia de

radiação baseia-se no fato de que as características de atenuação diferem no osso e

nos tecidos moles em função da energia da radiação, como mostrado anteriormente

na Figura 4. A diferença na atenuação entre o osso e o tecido mole é maior no feixe

de baixa energia. Nesta tecnologia, duas equações de transmissão, uma para cada

energia de fóton, são usadas para a determinação dos valores de BMC e BMD.

A Figura 10 mostra como ocorre a aquisição de sinal de um sistema SPA.

15

Figura 10: No sistema de dupla energia, dois perfis de atenuação são obtidos: o perfil de atenuação

do feixe de alta energia e o perfil de atenuação do feixe de baixa energia. A atenuação feixe de alta

energia devida ao tecido mole é multiplicada por uma constante para se igualar ao de baixa energia

(normalização) e os perfis são subtraídos um do outro. O resultado fornece a atenuação devida

somente ao osso.

Absormetria por dupla energia de Raios X (Dual X-ray Absorptiometry – DXA)

Embora a tecnologia DPA tenha trazido significantes melhoras no campo de

densitometria, ainda havia uma série de problemas práticos. O tempo de varredura

para exames de alta precisão de quadril e coluna, por exemplo, eram longos (20-40

minutos) e a resolução era limitada (4-8 mm). Além disso, devido ao decaimento da

fonte radioativa, eram necessárias complicadas correções e a fonte precisava ser

trocada anualmente, implicando em um custo considerável além de dificuldades de

importação da fonte de Gd-153. Assim, em 1987, a Hologic introduziu a tecnologia

DXA, onde a fonte radioativa foi substituída por um tubo de raios X, cujo alto fluxo de

16

fótons permite tempos de varredura muito mais curtos (6 minutos). Além disso, a

precisão e resolução dessa tecnologia foram substancialmente melhoradas e, por

isso, a tecnologia DPA deixou de ser produzida, sendo totalmente substituída pela

DXA.

Para obter as duas energias necessárias para a determinação dos índices BMD e

BMC, os equipamentos DXA usam uma das seguintes técnicas: chaveamento de

energia ou filtração do feixe com filtros de terras raras.

Nos sistemas de chaveamento de energia, o potencial de aceleração dos elétrons no

tubo de raios X é chaveado entre dois diferentes valores (em geral, 70kVp e 140

kVp) e, portanto, a energia máxima do feixe emitido alterna entre 70 kVp e 140 keV.

Por se tratar de um tubo de raios X, o feixe de radiação emitido é, na verdade,

composto com fótons de várias energias (espectro), sendo as energias máximas

numericamente iguais ao potencial aplicado no tubo de raios X. Portanto, por se

DPA

Fonte: Gd-153

- Decaimento da fonte radioativa exigia complicadas correções e troca periódica (alto custo e processos de importação complicados)

- Tempos de aquisição longos

- Baixa resolução (menor estrutura visível na ordem de 4 mm)

DXA

Fonte: Tubo de raios X

Elimina a necessidade de troca anual da fonte (redução de custos e processos)

Alto fluxo de fótons permite tempos de varredura muito mais curtos

Aumento da resolução e precisão

17

tratar de um feixe policromático, são necessárias algumas correções que são feitas

automaticamente pelo sistema.

Nos sistemas que usam filtros de terras raras, o feixe emitido pelo tubo de raios X é

filtrado por um filtro de terras raras com bordas de absorção de energia

característica (k-edge) específicas. O uso dos filtros k-edge divide o espectro de

raios X emitido em duas porções: uma de alta energia e outra de baixa energia.

Neste caso, como no sistema DPA com fonte radioativa de Gd-153, as energias alta

e baixa são emitidas simultaneamente (ao contrário do sistema de chaveamento)

possibilitando a adaptação de um sistema DPA para DXA com o mínimo de ajustes

nos detectores e no software de análise.

Outras técnicas de mensuração:

1 – Radiografia Plana e Radiogrametria e Absorciometria Radiográfica

As primeiras tentativas de quantificar a densidade do osso usavam a radiografia

plana do esqueleto. Entretanto, a desmineralização do osso só se torna visível após

uma perda de 30-50% de densidade óssea. As radiografias convencionais são

excelentes para mostrar fraturas, mas a avaliação através da classificação dos

padrões trabeculares do osso e a espessura do córtex vertebral é altamente

subjetiva e, portanto, esse método foi substituído por outros métodos mais

quantitativos.3

A Radiogrametria ou Morfometria Radiográfica utiliza a medida dos ossos em uma

radiografia de mão, onde são quantificadas as dimensões características anatômicas

do osso, tais como a espessura do osso nas regiões da parte média da diáfise da

falange ou metacarpo. Como a precisão radiogrametria é limitada (3-5%), e a

mudança na espessura cortical de um indivíduo é geralmente pequena, a

radiogrametria não é capaz de detectar com segurança a perda óssea ou monitorar

as alterações ósseas em um indivíduo.3

18

A Absorciometria Radiográfica é similar à radiogrametria com a diferença de que,

neste caso, é incluído um padrão de alumínio na forma de “escada” na radiografia.

As densidades óticas das imagens radiográficas do osso e dos degraus da escada

de alumínio são então medidas e a massa de osso é determinada como equivalente

de massa de alumínio no ponto onde a densidade ótica do osso é igual à densidade

ótica de determinado degrau de alumínio. Efeitos de endurecimento de feixe e

radiação espalhada reduzem a acurácia desse método em ossos da coluna ou no

pescoço femural, limitando essa técnica às medidas nas extremidades.3

2 – Ultrassonometria óssea (QUS)

Nesta modalidade, é medida a distância entre dois pontos e o tempo necessário

para a onda sonora atravessar a distância entre esses dois pontos. A velocidade do

som através do osso é inversamente relacionada ao risco de fratura, ou seja,

velocidades maiores para atravessar a distância entre os dois pontos estão

relacionadas a maior densidade e óssea ou resistência a fratura. As estruturas

anatômicas geralmente estudadas são: tornozelo, falanges dos pododáctilos (pés)?

e tíbia. Embora esse método tenha a vantagem óbvia de não usar radiação

ionizante, a variedade de equipamentos, transdutores e frequências torna difícil

determinar a exatidão do método e, portanto, ele não é recomendado para

monitoração de alterações esqueléticas, embora seja usado no diagnóstico de

osteoporose e predição de risco de fratura. 5

3 – Tomografia Computadorizada Quantitativa (QCT)

A Tomografia Computadorizada Quantitativa (QCT) pode ser realizada na maioria

dos equipamentos de CT existentes, mas exige software e padrões de referência

mineral (fantomas) com sofisticada calibração e técnicas de posicionamento. O

software e o fantoma de referência são usados para converter o número CT

(Unidades Hounsfield) em valores equivalentes de osso.5

19

A QCT, quando apropriadamente calibrada, apresenta valores de densidade

volumétrico do osso em unidades de g/cm3. Por ser uma modalidade de natureza

tridimensional, a QCT pode medir tanto o osso trabecular metabolicamente mais

ativo como o osso compacto em quase todos os locais do esqueleto. Em geral, a

QCT é usado para medir o osso trabecular da região central das vértebras lombares.

Para a aquisição das imagens de CT, um objeto simulador padrão é posicionado por

baixo do paciente para permitir a correlação entre o número CT e valores de

densidade óssea. Um fator limitante dessa técnica está relacionado à gordura

presente na medula óssea, que aumenta com a idade. Quando o conteúdo de

gordura aumenta, a densidade óssea aparente diminui e vice-versa, reduzindo a

acurácia do método. Novos equipamentos de CT com duas energias (DEQCT - Dual

Energy Quantitative Computed Tomography) em que são realizados exames QCT

em duas diferentes energias de feixe de raios x, melhoram a acurácia, mas a

precisão é significativamente pior do que na tomografia com energia única.5

Estatística e a importância da precisão na densitometria:

A performance de um método de densitometria óssea é caracterizada pela sua

sensibilidade diagnóstica, acurácia e precisão.

A sensibilidade diagnóstica é a capacidade de uma medida de fazer a distinção

entre indivíduos normais e osteoporóticos e entre a perda óssea relacionada à idade

ou à doença.

A acurácia é a habilidade do sistema em medir o mesmo conteúdo de osso mineral

de um objeto como o medido por um método independente como calcinação ou

análise por ativação de nêutrons.

Precisão é a habilidade do instrumento em reproduzir o mesmo resultado em

repetidas medidas em um mesmo objeto. A precisão de um determinado

equipamento é importante porque é ela que determina a mínima alteração que pode

ser estatisticamente reconhecida como tal e não como um simples erro de medida.

Dois fatores são de extrema importância para se obterem exames de alta precisão:

20

posicionamento do paciente e Controle de Qualidade. Esses dois aspectos serão

tratados em seguida.

A Tabela 3 abaixo mostra os valores de Precisão para os métodos descritos

anteriormente.

Tabela 3: Valores de Precisão para os diferentes sistemas de Densitometria Óssea6

Técnica Anatomia Precisão (%)

SPA Raio distal 1-2 DPA Coluna Lombar

Fêmur proximal Corpo Inteiro

2 2 - 4 1 - 2

DXA Coluna Lombar Fêmur proximal Corpo Inteiro

0,8 - 1,5 2 - 3

1

CONTROLE DE QUALIDADE

O Controle de Qualidade nos equipamentos de Densitometria Óssea é obrigatório e

tem a finalidade de garantir a precisão do diagnóstico. Além da calibração inicial

efetuada pelo fabricante, devem-se realizar testes diários para monitorar a

performance do equipamento pontualmente e ao longo do tempo. Esses testes são

realizados com objetos simuladores próprios fornecidos pelo fabricante. Os objetos

simuladores podem ser blocos de alumínio em forma de escada (diferentes

espessuras) ou blocos contendo estruturas que simulam uma coluna lombar.

21

Figura 11: Objeto simulador para Controle de Qualidade de um equipamento Hologic.

Esses objetos simuladores são posicionados no equipamento e uma varredura é

efetuada (Figura 11). Valores de BMD da aquisição são computados

automaticamente pelo equipamento e o valor obtido é comparado com o valor

esperado, determinado previamente pelo fabricante no momento da instalação com

o mesmo objeto simulador que será usado nos testes diários. Se o valor obtido

diferir em mais de 1,5% do valor esperado, deve-se repetir a medida e, mantendo a

diferença, deve-se interromper o uso do equipamento e acionar a assistência técnica

do equipamento.

Os valores obtidos diariamente são adicionados à base de dados do equipamento e

é possível analisar o comportamento dos resultados ao longo do tempo, como

mostra a Figura 12.

Além do teste diário, alguns fabricantes podem incluir testes semanais, como é o

caso da Hologic que executa uma varredura de corpo inteiro no ar (sem nenhum

objeto na mesa de exames). Esse teste tem a finalidade de avaliar a uniformidade

da imagem e seu resultado é comparado com os limites estabelecidos.

22

Figura 12: Exemplo de gráfico gerado pelo software de Controle de Qualidade de um equipamento

Hologic. Além da distribuição dos resultados obtidos de BMD ao longo do tempo, é possível também

ver os resultados de BMC e da área do objeto simulador.

Procedimentos

1 - Questionário

Um exame bem sucedido de Densitometria Óssea leva em conta não só a aquisição

em si, mas também o levantamento histórico do paciente. Assim, é importante que

antes da aquisição o paciente responda um questionário com as questões abaixo:

1 – Nome

2 – Idade

3 – Peso e Altura

4 - Sexo

5 - Qual o motivo do exame?

23

6 - Já fez algum exame de densitometria óssea? Se sim, no mesmo local (clínica) ou

outro? Deixar os resultados anteriores em caso positivo.

7 - Tem hiperparatireoidismo ou exame com níveis de cálcio elevado no sangue?

8 - Tem prótese de quadril? Se sim, em qual lado (direito ou esquerdo)?

9 - Já se submeteu a alguma cirurgia? Qual?

10 - Realizou algum exame com Bário ou algum exame de Medicina Nuclear nas

últimas duas semanas? Se sim, qual?

11 - Informar as medicações em uso atualmente, especialmente Hormônios da

Tireóide, Anticoncepcionais orais e Cálcio.

Para pacientes do sexo feminino, acrescentar ainda as questões abaixo:

12 - Há alguma chance de estar grávida?

13 - Está na menopausa? Se sim, com que idade? Se não, informar a data da última

menstruação.

14 - Retirou cirurgicamente um ou dois ovários? Se sim, com qual idade?

Questões relacionadas a fatores de risco:

1 - Já teve fratura óssea? Se sim, informar o local e se foi fratura espontânea ou por

trauma.

2 - Os pais já tiveram fratura espontânea de quadril?

3 - Tem hábito de fumar? Se já foi tabagista, mas parou informar a quanto tempo

parou.

4 - Já fez uso de corticoides? Se usa ou já fez uso informar por quanto tempo, a

dose diária (mg/dia) e o nome do medicamento.

5 - Tem artrite reumatoide? Se sim, há quanto tempo foi diagnosticada

(meses/anos)?

24

6 - Tem o hábito de ingerir bebida alcoólica diariamente? Se sim, informar as doses

ao dia que costuma ingerir.

7 – O paciente tem alguma dessas patologias associadas à osteoporose

secundária?

a) Diabetes tipo I (insulinodependente)

b) Osteogênese imperfeita (do adulto)

c) hipertireoidismo (de longa data)

d) menopausa precoce (<45 anos) ou deficiência de testosterona

e) deficiência nutricional (ex. distúrbio de alimentação)

f) síndrome de má absorção (ex.: doenças intestinais)

g) insuficiência hepática crônica.

2 - Orientações Pré-Procedimento

- Checar o pedido médico

- Verificar se a altura e peso do paciente estão dentro dos limites do equipamento;

- Nunca realizar a densitometria óssea depois de exames com contrastes

radiográficos.

- O paciente não poderá tomar cálcio no dia do exame.

- Para densitometria de corpo inteiro o paciente deve suspender a ingestão de água

3 horas antes do exame

- Pacientes grávidas não devem realizar o procedimento

- Conferir se o (a) paciente respondeu a todos os itens do questionário. No caso de

pacientes do sexo feminino, com idade superior a 45 anos que tenham alguma

dúvida quanto à possibilidade de estar na menopausa (ex. estar usando DIU mirena,

25

antecedente de histerectomia etc), o médico deverá ser consultado. As pacientes

ooforectomizadas estão tecnicamente na menopausa.

- Verificar se o (a) paciente tem exame anterior. Em caso positivo, o(a) paciente

deverá entregar o exame anterior para comparação;

- Pedir ao (à) paciente que tire os sapatos e qualquer tipo de metal que possa

interferir no exame, tais como: fivelas, botões, sutiãs com aro metálico, roupas com

zíperes, colchetes etc;

- Identificar a etnia do paciente: branco, negro, asiático, etc..

- Posicionar corretamente o(a) paciente.

3 - Contraindicações:

- Gravidez

- Ingestão recente de meio de contraste oral

- Exame recente de medicina nuclear

- Impossibilidade de se manter em posição decúbito dorsal na mesa de exames sem

se movimentar durante tempo do exame. Alguns equipamentos têm a opção de

modos de scan rápidos (fast scan) que reduzem o tempo de aquisição.

4 - Posicionamento

Coluna lombar em AP:

Os parâmetros de aquisição e processamento do exame de Coluna Lombar devem

seguir os protocolos do fabricante. Esses protocolos diferem em detalhes de um

fabricante/modelo para outro, mas, em geral, a aquisição é feita com o paciente

deitado em posição supina na mesa de exame e com a parte inferior das pernas

26

apoiadas em um suporte que é fornecido com o equipamento (Figura 12). O apoio

das pernas tem a finalidade de reduzir a lordose e alinhar os espaços entre os

discos vertebrais com o feixe de raios X, melhorando a visualização da separação

das vértebras individuais na imagem. Com o uso do laser, deve-se posicionar

corretamente onde a varredura será iniciada e, além disso, a coluna deve ficar

perfeitamente centralizada no campo de visão.

Figura 12: Posicionamento do paciente para uma aquisição de Coluna Lombar. O uso do apoio para

as pernas tem a finalidade de reduzir a lordose e alinhar os espaços entre os discos vertebrais com o

feixe de raios X. Para o correto alinhamento do laser deve-se seguir as orientações do fabricante

A espessura abdominal deve ser medida caso o paciente seja obeso ou

excessivamente magro, quando a população sob estudo mostrar variação na

composição corporal entre os exames (exemplo: pacientes com doença hepática

apresentando ou não ascite) e em pacientes seguindo dietas para reduzir peso.

Se a região de interesse for de L2 a L4, a varredura deve cobrir a área que vai de

2,5-5 cm abaixo das margens anteriores da crista ilíaca até logo acima do processo

27

xifóide. Se a região de interesse incluir L1, então a varredura deverá se estender até

cerca de 4 cm acima do processo xifoide.

Durante a varredura, a imagem formada vai sendo mostrada no monitor do

equipamento e o operador deve interromper a varredura se os pontos de referência

anatômicos não estiverem aparecendo ou se a coluna estiver fora de centro. Se isso

ocorrer, o operador deve reposicionar o paciente e reiniciar a varredura.

Terminada a aquisição, o software do equipamento identifica automaticamente as

Regiões de Interesse (ROI´s) que serão analisadas e apresentará os valores para

essas regiões (Figura 13). Deve-se evitar alterar esses ROI´s, embora, em alguns

casos, sejam necessários pequenos ajustes. Se houver exame anterior do paciente,

é importante que o operador verifique a imagem anterior para garantir que idênticas

regiões de interesse (ROI´s) sejam avaliadas. O exame anterior pode ser o relatório

impresso ou, se o exame anterior tiver sido feito no mesmo equipamento, pode ser

recuperado do banco de dados.

Figura 13: a) exemplo de imagem de coluna lombar mostrando os ROI´s selecionados (L1, L2, L3 e

L4). b) exemplo de tabela apresentada no relatório final do exame, mostrando os valores de área,

BMC, BMD, T-score e Z-score para cada ROI e o total.

a)

b)

28

Quadril - Fêmur Proximal

O exame de Quadril (Fêmur Proximal) é um exame relativamente comum devido à

alta mortalidade associada à fratura nessa região anatômica. Na determinação do

BMD do quadril, o correto posicionamento do paciente e, principalmente, dos

membros inferiores, é de extrema importância para obter-se uma medida de alta

precisão. Assim como no caso da coluna, os protocolos entre os diferentes

fabricantes podem ter pequenas diferenças e o operador deve estar atento isso.

O paciente deve retirar os sapatos e deitar na mesa na posição supina com os

membros inferiores esticados. O pé deve ser firmemente preso ao suporte específico

conforme mostra a Figura 14. O suporte serve para garantir a rotação apropriada da

perna e também a reprodutibilidade do posicionamento em exames futuros. É

importante salientar que não é somente o pé que deve ser rotacionado, mas toda a

perna. Uma forma de verificar se a rotação está adequada é observar se o joelho

está apontando levemente para dentro (não para cima ou para o lado de fora). O

paciente é alinhado com a linha central da mesa assim como o centro do suporte de

pé, de forma a garantir a reprodutibilidade do ângulo nos exames futuros.

Figura 14: a) suporte para prender o pé do paciente na posição correta durante um exame de quadril

e possibilitar a reprodução do posicionamento em exames futuros. b) o paciente e o suporte devem

ser alinhados no eixo central do equipamento e o joelho deve estar ligeiramente rodado para dentro.

a)

b)

29

Durante a varredura, a imagem em formação vai aparecendo na tela e o operador

deve ficar atento para interromper imediatamente a varredura em caso de mau

posicionamento ou movimento do paciente.

A região de varredura deve incluir toda a cabeça femoral, o grande trocânter e a

extremidade proximal da haste femoral pelo menos 1,5 cm abaixo do trocânter

pequeno.

A Figura 15a mostra um exemplo de imagem obtida neste exame. As regiões de

interesse quantificadas são: fêmur total, colo do fêmur, trocânter, região

intertrocantérica e região de Ward. As regiões de fêmur total e colo do fêmur são as

regiões mais usadas no diagnóstico enquanto que as regiões do trocânter e triângulo

de Ward são mais usadas para fins de pesquisa (Figuras 15 b e 15 c).7

a b

c

Figura 15: a) Exemplo de imagem de quadril; b) Indicação dos ROI´s usados na análise. O ROI fêmur

total é a soma das 3 áreas destacadas. c) Valores obtidos para as regiões indicadas em b.

30

Antebraço

Antes de iniciar o exame, mede-se o tamanho do antebraço, como mostra a figura

16a e anota-se o valor no software do equipamento. Este dado será usado na

análise dos resultados. Nos exames de antebraço em equipamentos DXA (sem

necessidade de imersão em água), o antebraço é posicionado em cima da mesa, e o

laser centralizado entre os ossos rádio e ulna. A posição inicial da varredura vai

depender de qual braço será avaliado (esquerdo ou direito) e do sentido de

varredura do equipamento. Alguns equipamentos possuem suportes especiais para

o posicionamento do antebraço evitando a movimentação durante a varredura.

Pede-se ao paciente manter o punho relaxado e que fique com a mão fechada. A

Figura 16b mostra um exemplo de posicionamento para um exame de antebraço.

Figura 16: a) Antes de posicionar o paciente, mede-se o tamanho do antebraço e o valor é inserido

no equipamento. Esse valor será usado na análise dos ROI´s. b) Exemplo de posicionamento para a

aquisição do antebraço direito. A posição inicial do laser dependerá do lado do braço (esquerdo ou

direito).

31

As regiões de interesse (ROI´s) no exame de antebraço são tipicamente: ultradistal

(UD), distal (raio médio - MID) e um terço do raio (1/3). A Figura 17 mostra as ROI´s

em uma imagem típica.

Figura 17: Imagem de antebraço mostrando as regiões de interesse (ROI´s): ultradistal (UD), distal

(raio médio - MID) e um terço do raio (1/3) e os valores obtidos em cada ROI e no total.

Corpo Total

O exame de corpo total é solicitado quando se pretende determinar o conteúdo

mineral total do corpo. Esta informação pode ser útil para estudos de balanceamento

de cálcio e estudos pediátricos.

Assim como nos outros estudos, é necessário seguir o protocolo de posicionamento

do fabricante do equipamento. O paciente é posicionado deitado em posição supina

na mesa de exames com todas as partes do corpo, incluindo os membros

superiores, dentro do campo de varredura do equipamento. A Figura 18 mostra um

exemplo de posicionamento para a aquisição de varredura de corpo total. Os pés

estão ligeiramente virados para dentro e é aconselhável prende-los com uma fita

para que não ocorra movimentação durante a varredura. as mãos podem estar em

pronação ( com as palmas voltadas para baixo), ou a 90º graus como mostra a figura,

dependendo do protocolo do fabricante e da clínica.

32

Figura 18: Posicionamento para o exame de Corpo Total. A fita prendendo os pés ajuda a evitar

movimentos involuntários.

Os valores de BMC e BMD médios são obtidos para todo o esqueleto assim como

de algumas sub-regiões como crânio, braços, costelas, coluna lombar e torácica,

pelve, abdome, tórax e membros inferiores. Além disso, a composição do tecido

mole é quantificada em termos de gordura e tecido magro a partir de medidas em

áreas que não contem osso. A definição das regiões de interesse em exames de

corpo total é específica para cada modelo/fabricante e o operador deverá consultar o

manual do fabricante para maiores informações. A Figura 19 mostra um exemplo de

um exame de corpo total mostrando as regiões de interesse e os valores reportados.

33

Figura 19: Exemplo de uma aquisição de corpo total. Os valores para as regiões do crânio, braços,

costelas, coluna lombar e torácica, pelve, tronco e pernas são reportados, bem como as quantidades

de gordura e tecido magro.

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REFERÊNCIAS:

1 Juhl, John H., Crummy, Andrew B., Kuhlman, Janet E. Interpretação Radiológica. 7.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. Capítulo 6. 2000.)

2 Consenso Brasileiro de Osteoporose 2002. Rev. Bras. Reumatol. – Vol. 42 – nº 6 –

Nov/Dez 2002

3 Wilson, Charles R. “Essentials of Bone Densitometry for the Medical Physicist”.

Medical College of Wisconsin, Milwaukee, WI. AAPM 2003 Annual Meeting

4 Wahner, Heins W., Fogelman, Ignac. “The evaluation of osteoporosis: Dual energy

X-ray absorptiometry in clinical practice”.

5 Techinical White Paper: Bone Densitometry – CRCPD Publication E-06-5

6 Meirelles, Eduardo S., Diagnóstico por Imagem na Osteoporose, Arq. Bras. De

Endocrinologia Metabol. Vol. 43, nº 06, Dez/1999, p. 423 - 427

7 Dual Energy X ray absorptiometry for bone mineral density and body composition

assessment. Vienna: International Atomic Energy Agency, 2010.