ارزیابی کمّی استئوپوروز با تصویربرداری

مقدمه:
پوکی‌استخوان ازمهمترین نگرانی‌های مرتبط بابهداشت و سلامت‌عمومی جامعه با عواقب کلان فردی و اقتصادی است که باافزایش سن‌جامعه، باراقتصادی آن روندی افزایشی دارد. از آنجا که علائم اولیه‌ی این بیماری تنها درزمان بروز اولین شکستگی نمایان می‌شود، تشخیص زودهنگام آن به یکی از دغدغه‌های مهم جامعه پزشکی تبدیل  شده‌است.
پوکی‌استخوان درواقع کاهش جرم، و زوال میکروساختار استخوان می‌باشد که منجر به ترد و شکننده‌شدن و درنتیجه افزایش احتمال شکستگی در آن می‌شود. تکنیکهای تصویربرداری بافت‌استخوانی، تـوانایی ارزیابی جرم و ریزساختار استخوان و درنتیجه بررسی میـزان پوکی را دارا می‌باشند. درحال‌حاضر، ارزیابی‌بالینی پوکی‌استخوان، براساس سنجش تراکم مواد‌معدنی استخوان (BMD) می‌باشد. بااین‌حال BMD عامل قابل اعتمادی برای پیش‌بینی شکستگی و یا تعیین استحکام استخوان نبوده و تأثیر مداخلات دارویی را به اندازه‌ی کافی ارزیابی نمی‌کند. همچنین، BMD تغییرات ساختاری ایجاد شده دراستخوان‌اسفنجی و قشری را به‌علت بی‌نظمی‌های متابولیکی، درمان دارویی یا افزایش سن،  به‌طور کامل نشان‌نمی‌دهد.
از آنجا که ریزساختار استخوان‌اسفنجی به‌علت نازک‌شدن و از دست‌دادن ساختار شبکه‌ای مورد هدف بیماری پوکی قرار‌می‌گیرد، محاسبه‌ی استحکام استخوان از اهمیت بالایی برخوردار بوده و در سال‌های اخیر توجه جامعه‌ی کلینیکی را به‌خود جلب کرده‌است.
درجه‌ی معدنی شدن به‌عنوان عامل مؤثر برخواص مکانیکی بافت شناخته شده که افزایش آن منجر به‌آسیب بیشتر به ‌بافت‌استخوان می‌گردد. علاوه براین، وجود نقاط بیش‌ازحد معدنی شده درساختار استخوان بالغ مبین نواحی شروع شکستگی و ترک می‌باشد.
1ـ تصویربرداری استخوان ـ روش BMD
‏1ـ‌‏1ـ DXA
‏DXA  از اشعه‌ی X با دو انرژی متفاوت برای تهیه‌ی یک پروجکشن ازتصویر درناحیه‌ی مورد نظر (ROI) استفاده می‌کند. از این پروجکشن‌ها دو اندازه‌گیری برای محاسبه‌ی جرم‌استخوان انجام می‌شود:
الف: سنجش ناحیه‌ای تراکم موادمعدنی(g/cm2)
ب: سنجش مقدار موادمعدنی(g)
‏DXA به‌طورمعمول روی ستون‌فقرات کمری یا پروکسیمال ران انجام می‌شود اما ممکن‌است درنواحی دیگری مانند شعاع دیستال یا پاشنه نیز انجام پذیرد.
ازمزیت‌های DXA می‌توان به‌دوز تابشی کم، کم‌هزینه‌بودن، استفاده‌ی آسان و سرعت اندازه‌گیری آن اشاره‌کرد. اسکنرهای جدید DXA، زمان و هزینه را به‌کمتراز مقداری که برای اسکنرهای قدیمی لازم بود کاهش داده‌اند. علاوه براین، اندازه‌گیری تراکم مواد‌معدنی توسطDXA، به‌عنوان استاندارد طلایی اندازه‌گیری نمره‌ی T محسوب  می‌شود.
ازجمله محدودیت‌هایDXA می‌توان به‌موارد زیر اشاره‌کرد:
این تکنیک اندازه‌گیری دوبُعدی، قادر به‌تفکیک دو استخوان‌قشری و اسفنجی نمی‌باشد و نمی‌تواند بین تغییرات ایجاد‌شده به‌علت هندسه‌ی‌استخوان (افزایش دربُعد سوم) و تغییرات ایجاد‌شده به‌علت افزایش تراکم‌استخوان (دریک حجم مشخص استخوان) تمایزی ایجاد کند.
1ـ 2ـ  اندازه‌گیری کمی با امواج فراصوت (QUS):
‏QUS روش تصویربرداری غیریونیزان، با استفاده از امواج‌صوتی برای تعیین تراکم‌استخوان است، که در آن مبدل‌های پیزوالکتریک انرژی امواج فراصوتی که درون‌استخوان حرکت می‌کنند را به مبدل‌های دریافت‌کننده‌ی امواج منتقل می‌کنند. کاهش درمیزان سیگنال دریافتی این امواج، به منزله‌ی تضعیف توسط بافت استخوان می‌باشد. اگرچه QUS تصویری از ساختار استخوان به‌نمایش نمی‌گذارد اما شواهدی وجود دارد که اندازه‌گیری‌های QUS احتمالاً اطلاعاتی راجع به نظم ساختاری و ویژگی‌های مواد تشکیل دهنده‌ی بافت استخوانی در اختیار ما قرار‌می‌دهد. ازجمله علل گرایش به‌این روش می‌توان به‌نبود هیچ‌گونه تابش و اکسپوژر، ارزان و قابل حمل بودن تجهیزات مربوطه و سرعت انجام اسکن‌ها درآن اشاره‌کرد. فقدان حساسیت  در این‌روش، آن را برای اندازه گیری‌های درازمدت در روند بیماری‌پوکی، یا بررسی نحوه‌ی پاسخ به‌درمان، نامناسب کرده است. QUS  علیرغم وجود میزان قابل‌توجهی نتایج منفی کاذب، می‌تواند استخوان سالم از پوک راتشخیص دهد.  پیش‌بینی احتمال شکستگی در زنان سالخورده توسط QUS امری اثبات شده‌است. نتایج بررسی‌ها نشان‌داده‌اند که دراین گروه، QUS یک پیش‌بینی‌کننده‌ی خوب (به‌خوبیDXA) برای شکستگی‌های لگن بوده اما برای تخمین استقامت ستون فقرات مناسب نمی‌باشد.
1ـ3ـ‌‌‌  اندازه‌گیـــری کـمـی باسی‌تـی‌اسکـن (QCT)
در QCT یک چشمه‌ی‌تابشی، پرتوهای X عبوری از جسم مورد نظر را به یک آشکارساز که درطرف مقابل چشمه قرارگرفته‌است، منتقل می‌کند. چشمه و آشکارساز حول جسم مورد تصویربرداری می‌چرخند و پرتوهای X تضعیف‌شده به‌شکل یک‌سری پروجکشن دریافت می‌شوند. الگوریتم‌های ریاضی بازسازی، برای تهیه‌ی اطلاعات مورد نیاز، از نحوه‌ی توزیع فضایی تضعیف اشعه‌ی X درجسم مورد نیاز‌است. از فانتوم کالیبراسیون برای تبدیل تضعیف به‌تراکم موادمعدنی استفاده می‌شود که تراکم حجمی موادمعدنی استخوان را به دست می‌دهد.
برتری QCT به DXA و QUS این است که با تهیه‌ی یک رزولوشن مکانی سه‌بُعدی، امکان ارزیابی تراکم موادمعدنی حجمی و ریزساختار استخوان را فراهم می‌کند. این مزیت در درک تغییرات مرتبط با پاتولوژی استخوان و همچنین ارزیابی نحوه‌ی پاسخ به‌درمان کاربرد دارد. همچنین QCT امکان ارزیابی و بررسی سهم جداگانه‌ی استخوان اسفنجی و قشری را فراهم می‌کند.
از محدودیت‌های QCT می‌توان به هزینه و دوز تابشی بیشتر نسبت به DXA، و محدودیت دسترسی به تجهیزات اشاره‌کرد. این روش، به‌علت توانایی بررسی جداگانه‌ی استخوان‌اسفنجی، حساس‌ترین روش برای تعیین کاهش تراکم‌استخوان در ناحیه‌ی مهره‌ها محسوب می‌شود. درمورد پیش‌بینی احتمال شکستگی در ستون‌فقرات، ارجحیتی بین QCT و DXA وجود ندارد. بررسی‌های in-vivo  نشان‌داده‌اند که اندازه‌گیری‌های (BMD QCT)و(BMD DXA)درمورد تعیین استحکام‌استخوان مهره‌ها و شعاع دیستال، نتایج مشابه و قابل‌مقایسه‌ای ارائه می‌دهند.