Atenuación ultrasónica del calcáneo: precisión y correlación con la absorciometría doble de rayos X lumbar y de antebrazo

Antecedentes. La ultrasonografía cuantitativa del calcáneo (QUS) ha sido propuesta como una alternativa útil para la evaluación de la masa ósea por su comodidad y la ausencia de radiaciones ionizantes. Hemos realizado una comparación entre la atenuación ultrasónica (broadband ultrasound attenuation, BUA) obtenida en el calcáneo y las determinaciones de densidad mineral ósea (DMO) mediante absorciometría doble de rayos X (DXA) en la columna lumbar (DMO-L) y antebrazo (radio ultradistal, DMO-UDR). Además, se ha estudiado la precisión de la técnica BUA.

Métodos. Las mediciones en el calcáneo se llevaron a cabo con un aparato UBA 575 y las mediciones de DMO con un densitómetro Hologic QDR 1000/w.

Resultados. La reproducibilidad in vitro (analizada con 4 estándares diferentes, dos de alta densidad y dos de baja) fue de 2,07 ± 1,23%. La reproducibilidad in vivo de la BUA (estudiada en 8 mujeres mediante 3-4 determinaciones en cada una de ellas, realizadas en distintos días), fue de 4,48 ± 2,8%. La variabilidad interoperador, que se estudió en 5 mujeres por dos médicos diferentes, fue de 1,94 ± 2,06%. La correlación entre la BUA y la DXA se estudió en 20 mujeres posmenopáusicas: 11 de ellas (grupo I, edad: 55 ± 3,8 años) tenían DMO normal (definida como DMO-L Z-score > ­2 DE), y 9 (grupo II, edad: 53,4 ± 7,2 años) tenían DMO baja (Z-score ¾ ­2 DE). Se encontró correlación significativa de la BUA del calcáneo con la DMO-L y con la DMO-UDR (r = 0,60 y r = 0,54, respectivamente; p < 0,01). En el análisis por subgrupos se encontró correlación significativa de la BUA con la DMO-L en el grupo I (r = 0,67; p < 0,05), y con DMO-UDR (r = 0,89; p < 0,001) en el grupo II. No se observó correlación entre la BUA del calcáneo con la edad, peso, talla o índice de masa rorporal.

Conclusiones. Aunque existe correlación significativa entre la BUA del calcáneo y la DMO medida mediante DXA, no es posible identificar de forma fiable a las mujeres con baja masa ósea con la ultrasonografía del calcáneo.

Background: Ultrasound bone attenuation (BUA) has been proposed as a valid predictor of axial bone mass, with the advantages of being portable and radiation-free. We have made a comparison between measurements of BUA in the calcaneus with dual X-ray absorptiometry (DXA) measurements of bone mineral density in the forearm (ultradistal radius: UDR-BMD) and spine (Lumbar: L-BMD). In addition, the precision of BUA measurements was studied.

Methods: Bone measurements in the calcaneus were performed with UBA 575 and BMD was measured with Hologic QDR 1000/w.

Results: In vitro reproducibility analyzed with 4 different test bone standards (two high and two of low density) was 2.07 ± 1.23%. In vivo reproducibility in 8 women (3-4 measurements in each one, in different days) was 4.48 ± 2.8%. Interoperator variability studied in 5 women by two different physicians was 1.94 ± 2.06%. Correlation between BUA and DXA was studied in 20 postmenopausal women: 11 with normal BMD (group I, age 55 ± 3.8 years) and 9 with low bone mass defined by a Z-score of MBD-L ¾ ­2 SD (group II, age 53.4 ± 7.2 years). Significant positive correlation (p < 0.01) was found between BUA and BMD-L (r = 0.6) and BMD-UDR (r = 0.54). In subgroup analysis there was a positive correlation between BUA and BMD-L in group I (r = 0.68, p < 0.05) and between BUA and BMD-UDR in group II (r = 0.89, p < 0.001). No correlation was found between BUA values and age, weight, height nor body mass index.

Conclusions: Although we have found a positive pérdida correlation between BUA and DXA measurements, BUA values are not able to reliably identificate postmenopausal women with low bone mass.

 

La osteoporosis es una enfermedad cuya prevalencia alcanza actualmente en nuestro medio proporciones casi epidémicas, lo que ha generado gran interés por su diagnóstico y tratamiento precoces¹. La enfermedad se caracteriza por un período de pérdida asintomática de masa ósea, cuya consecuencia fundamental es un aumento del riesgo de fracturas que se producen tras traumatismos mínimos o incluso de forma espontánea. Por ello, en el momento actual se considera indispensable la medición de la masa ósea en el abordaje clínico de la enfermedad, tanto para el diagnóstico como para evaluar la eficacia del tratamiento².

Existen diversos métodos no invasivos de medida de la densidad mineral ósea (DMO) con aplicación clínica. Todos ellos utilizan radiaciones ionizantes procedentes de diversas fuentes de energía. Entre ellas se encuentran la absorciometría monofotónica (single photon absorptiometry, SPA), la absorciometría bifotónica (dual-photon absorptiometry, DPA), la absorciometría única de rayos X (single X-ray absorptiometry, SXA), la absorciometría doble de rayos X (dual X-ray absorptiometry, DXA) y la tomografía computarizada cuantitativa (quantitative tomography computadorized, QTC). La más ampliamente utilizada es la DXA por su mayor precisión y por la posibilidad de medir la DMO tanto en esqueleto axial como apendicular, e incluso corporal total. Sin embargo, requiere un aprendizaje costoso que no está al alcance de todos los centros sanitarios³.

Recientemente, ha despertado gran interés la ultrasonografía ósea cuantitativa (quantitative ultrasound, QUS) para la estimación de la masa ósea. Su precio, más asequible, y la ausencia de radiaciones ionizantes la convierten en una alternativa interesante a las técnicas de absorciometría tradicionalmente utilizadas. La mayoría de las técnicas se aplican en el calcáneo por su alto contenido en hueso esponjoso o trabecular, más sensible a los cambios metabólicos que el hueso cortical⁴. Los valores más frecuentemente utilizados en la QUS son la atenuación ultrasónica (broadband ultrasonic attenuation, BUA) y la velocidad del ultrasonido (speed of sound, SOS). Se ha descrito que la atenuación de pulsos ultrasónicos por el calcáneo permite discriminar a mujeres con y sin fracturas osteoporóticas⁵. Por otra parte, recientemente se ha demostrado que la ultrasonometría del calcáneo puede predecir el riesgo de fractura de cadera independientemente de la DMO⁶. Así, se ha señalado que, por cada desviación estándar que descienden los valores de ultrasonometría o de DMO, se duplica el riesgo de fractura de cadera⁷.

El propósito de este trabajo ha sido estudiar la reproducibilidad (precisión) de la BUA del calcáneo y comparar estos resultados con los valores de DMO obtenidos mediante DXA en columna lumbar (DMO-L) y radio ultradistal (DMO-UDR) en un grupo de mujeres posmenopáusicas.

MATERIAL Y MÉTODOS

Se incluyó en el estudio a 20 mujeres posmenopáusicas remitidas a nuestra consulta para estudio de la DMO. De todas ellas se obtuvieron peso, talla e índice de masa corporal (IMC). Ninguna de ellas tenía antecedentes de tratamiento con estrógenos, calcio o cualquier otro fármaco que afectase al metabolismo óseo. Todas las mujeres tenían una ingesta de calcio adecuada (aproximadamente 1.000 mg/día), realizaban actividad física moderada y no presentaban antecedentes clínicos ni evidencia radiológica de fracturas osteoporóticas.

La medición de la DMO se realizó mediante técnica DXA con un densitómetro QDR 1000w (Hologic Inc., Waltham, MA, EE.UU.). De cada paciente se obtuvieron dos mediciones, una en columna lumbar L2-L4 (DMO-L) y otra en el antebrazo no dominante (radio ultradistal, DMO-UDR). Para cada paciente, se calcularon los Z-scores de la DMO-L en relación con una población control de mujeres españolas de igual edad y sexo⁸. La precisión in vitro de la técnica utilizando un estándar vertebral (o "fantoma") de hidroxiapatita fue del 0,36% en las 243 mediciones obtenidas a lo largo de 2 años. La precisión in vivo es del 1,3%.

Las mujeres participantes se dividieron en dos grupos de acuerdo con su DMO-L: grupo I, formado por 11 mujeres (edad: 55 ± 3,8 años) con DMO-L normal (definida como Z-score > ­2 desviaciones estándar [DE]), y grupo II, constituido por 9 mujeres (edad: 53,3 ± 7,2 años) con baja masa ósea (Z-score ¾ ­2 DE).

La BUA del calcáneo se obtuvo con un aparato UBA 575 (Hologic Inc., MA, EE.UU.), el mismo día en el que se realizó la medición de la DMO mediante DXA. El ultrasonido es una vibración mecánica en movimiento cuya intensidad y velocidad son atenuadas según las características mecánicas del medio que atraviesan. En este método, el pie se sumerge en un baño con agua y detergente para disminuir la tensión superficial. La temperatura del agua debe mantenerse constante a 37 °C, ya que la atenuación ultrasónica es dependiente de la temperatura. El talón queda situado entre dos transductores dispuestos coaxialmente que actúan como emisor y receptor de ultrasonidos, respectivamente. El sistema dispone de un estabilizador neumático del pie para mejorar la reproducibilidad. El barrido se hace en una región de 22 * 22 mm dividida en una matriz de 9 puntos (3 * 3). Primero se obtiene una medición de referencia sólo con el agua y posteriormente con el pie ya sumergido y en posición estable durante 3 min. El calcáneo atenúa más las frecuencias altas que las bajas. De esta forma, la atenuación es aproximadamente una función lineal de las frecuencias utilizadas. La pendiente de dicha función es lo que se conoce como valor BUA y se expresa en decibelios/megahercios (dB/MHz)⁹.

El estudio de la precisión de la técnica BUA se realizó de la forma siguiente:

1. Reproducibilidad in vitro: se utilizaron 4 estándares óseos (fantoma), dos de alta densidad y dos de baja, proporcionados por el fabricante del aparato. Con cada fantoma se realizaron 4 determinaciones (dos diarias en días consecutivos).

2. Reproducibilidad in vivo a corto plazo: se estudió en 8 mujeres a lo largo de una semana. En seis de ellas se realizaron 4 mediciones en días no consecutivos y 3 en las otras dos.

3. Variabilidad interoperador: se calculó a partir de las mediciones de la BUA en 5 mujeres posmenopáusicas, efectuadas por dos técnicos diferentes.

Todas las mediciones de la BUA las llevó a cabo la misma persona (G.M.), salvo en el análisis indicado en el tercer punto.

Análisis estadístico

Para el análisis de la precisión de la técnica BUA se calculó el coeficiente de variación (CV) de los datos obtenidos según la fórmula: CV = (DE/m) * 100, siendo DE la desviación estándar y m la media de los datos.

Los coeficientes de correlación se expresan como coeficiente de Pearson, y las diferencias entre grupos se calcularon mediante la t de Student. Se consideró significativo un valor de p < 0,05.

RESULTADOS

No existían diferencias significativas en la edad o IMC entre mujeres normales (Z-score lumbar > ­2) y con baja masa ósea (Z-score lumbar ¾ ­ 2). Las mujeres posmenopáusicas con baja masa ósea lumbar tenían menor DMO en el antebrazo y una menor BUA en el calcáneo, pero las diferencias no alcanzaron significación estadística (tabla 1 y fig. 1).

La reproducibilidad in vitro determinada con 4 estándares de diferentes densidades fue del 2,07 ± 1,23%. La reproducibilidad in vivo de la técnica BUA determinada en 8 mujeres en varias mediciones fue del 4,48 ± 2,46% (tabla 2). La variabilidad interoperador fue del 1,94 ± 2,6%.

Se observó correlación estadísticamente significativa (p < 0,01) de la BUA del calcáneo con la DMO-L (r = 0,6; fig. 2) y con la DMO-UDR (r = 0,54; fig. 3). En el grupo de mujeres normales se observaba correlación significativa entre la BUA y la DMO-L (r = 0,67; p < 0,05), pero no entre BUA y DMO-UDR (r = 0,45, no significativo [NS]). En las 9 mujeres con baja masa ósea (Z-score ¾ ­2), existía correlación significativa de la BUA con la DMO-UDR (r = 0,89; p < 0,001), pero no entre la BUA y la DMO-L (r = 0,45, NS). No se encontró correlación entre la BUA y la edad, peso, talla o IMC de las mujeres estudiadas.

DISCUSIÓN

Se acepta que la masa ósea o DMO es el factor de riesgo que, de forma aislada, mejor predice el riego de fractura osteoporótica¹⁰. La DXA como método de medida de la DMO ha desplazado a otros procedimientos, pero existe una búsqueda activa de técnicas alternativas con un coste inferior y mayor disponibilidad. Entre estas nuevas técnicas destaca la ultrasonometría ósea cuantitativa (QUS); entre sus ventajas figuran que no utiliza radiaciones ionizantes ­por lo que no requiere personal con capacitación específica­, el ser una técnica notablemente más barata que la DXA y la facilidad de traslado de los aparatos de unas consultas a otras⁴. Sin embargo, la utilidad clínica real de esta técnica es todavía material de debate.

Existen pocos datos acerca de la precisión in vitro de la técnica BUA¹¹. Nosotros hemos evaluado la reproducibilidad in vitro mediante 4 estándares óseos suministrados por el fabricante del aparato. La precisión in vitro obtenida (2,07%) es todavía 6 veces inferior a la obtenida con la DXA (0,3%). Esto indica que otros factores ajenos al propio pie y su colocación, como el tiempo de inmersión, la temperatura del agua o la concentración del detergente, pueden afectar las determinaciones. En los sistemas más novedosos de QUS del calcáneo se utiliza un gel de contacto entre los transductores y el calcáneo, como agente transmisor de los ultrasonidos, en lugar de agua, lo que podría incrementar la precisión in vitro¹².

En nuestro estudio, la precisión in vivo a corto plazo de la BUA del calcáneo fue del 4,4%, resultado similar al descrito por otros autores^13-21 (tabla 3). Aunque no se ha estudiado la precisión in vivo a largo plazo, es de suponer que debería observarse una variación del valor BUA al menos superior al 8% ­el doble del CV­ para considerar que ha existido una variación significativa de la masa ósea²². Teniendo en cuenta que en las mujeres posmenopáusicas la pérdida anual de masa ósea se sitúa en torno al 3-5%, se puede deducir que esta técnica no es útil para estudios seriados de la masa ósea, o para valorar la eficacia de tratamientos antirresortivos. El grosor de los tejidos blandos que rodean al calcáneo y, especialmente, el posicionamiento del pie parecen desempeñar un papel fundamental en la precisión de la técnica²³.

Por último, en nuestra experiencia la influencia del operador es pequeña, siempre que se respete cuidadosamente la técnica de realización.

A pesar del reducido tamaño de la muestra, hemos encontrado correlación significativa de los valores BUA del calcáneo con la DMO tanto en la columna lumbar como en el radio ultradistal (r = 0,6 y r = 0,54, respectivamente), si bien la correlación no es lo suficientemente estrecha como para establecer una predicción de la DMO a partir de los valores de BUA. Estos resultados coinciden con los descritos por otros autores (tabla 3). Se ha señalado que los ultrasonidos ofrecen información no sólo de la cantidad de masa ósea, sino también de la calidad del hueso, lo que podría explicar la moderada correlación entre ambas mediciones²⁴. En este sentido, algunos autores han demostrado que existe correlación entre los valores BUA y parámetros histomorfométricos del hueso trabecular²⁵. Por otra parte, no es posible discriminar, a partir del valor BUA, aquellas mujeres con baja masa ósea de las que tienen masa ósea normal, ya que aunque las mujeres con Z-score lumbar e inferior a ­2 DE tienen un valor BUA medio un 10% inferior a las que tienen DMO lumbar normal, las diferencias entre ambos grupos no son significativas (fig. 1).

La ausencia de correlación significativa entre la DMO lumbar y la BUA en el subgrupo de mujeres posmenopáusicas con baja masa ósea depende probablemente del escaso número de pacientes estudiadas. Sin embargo, no se puede descartar que la pérdida de masa ósea afecte en mayor medida al hueso trabecular axial que al calcáneo en las mujeres osteoporóticas, lo que limitaría aún más la aplicabilidad clínica de la técnica.

En conclusión, la BUA del calcáneo es una técnica sencilla y fácilmente disponible, aunque con una precisión claramente inferior a la DXA. Aunque sus resultados se correlacionan de forma moderada con los de la DMO obtenida por DXA en la columna lumbar y el antebrazo, no permite discriminar entre mujeres posmenopáusicas normales y las que presentan baja masa ósea. Estos resultados indican que no debe realizarse la QUS como método sustitutivo de la DXA, sino en todo caso como una técnica complementaria de evaluación de la masa ósea.