Luukudoksen ja osteoporoosin kuvantamismenetelmät : Systemaattinen kirjallisuuskatsaus

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, mitä osteoporoosin kuvantamismenetelmiä on käytössä Suomessa ja maailmalla. Työ tehtiin Lappeenrannan teknilliselle yliopistolle, ja se toteutettiin systemaattisena kirjallisuuskatsauksena. Kuvantamismenetelmistä selvitettiin toimintaperiaate, reliabiliteetti, validiteetti, sensitiivisyys sekä spesifisyys. Systemaattisen kirjallisuuskatsauksen haut tehtiin EBSCO ja Medline -tietokannoista. Lopulliseen analyysiin hyväksyttiin mukaan 42 artikkelia. Kuvantamismenetelmiä ovat kaksienerginen röntgenabsorptiometria (DXA), kvantitatiivinen ultraääni (QUS), kaksienerginen röntgenlaser (DXL), kvantitatiivinen tietokonetomografia (QCT), magneettikuvaus (MRI), digitaalinen röntgengrammetria (DXR), yksienerginen fotoniabsorptiometria (SPA) ja yksienerginen röntgenabsorptiometria (SXA).

DXA, SPA, SXA ja DXL perustuvat röntgen- tai fotonisäteen vaimenemiseen elimistössä. QUS kuvantaa luun ominaisuuksia ultraäänen vaimenemisen avulla, ilman säteilyrasitusta. MRI hyödyntää solujen käyttäytymistä magneettikentässä. DXR:llä osteoporoosi todennetaan tavallisista röntgenkuvista, joiden avulla arvioidaan luun tiheyttä. QCT:llä saadaan aikaiseksi leikekuvia kuvattavasta kohteesta. Pääosin osteoporoosi todennetaan DXA:lla, jolle myös WHO:n kriteerit on tehty. QUS, DXR ja DXL voivat toimia hyvinä esitutkimuksina, mutta varsinaiseen diagnoosiin ja lääkkeiden määräämiseen tarvitaan DXA:lla varmistettu diagnoosi. QCT:llä pystytään myös tarkasti määrittämään luun BMD (bone mineral density), mutta laitteella on suuri säteilyrasitus, jolloin sen käyttö osteoporoosin diagnosoinnissa on varsin vähäistä. MRI:tä käytetään yleensä osteoporoottisen murtuman todentamisessa. MRI ja QCT antavat myös tietoa hohkaluun rakenteesta, mihin DXA ei pysty.

Reliabiliteetin kannalta on erittäin tärkeää, että kuvantamislaite kalibroidaan säännöllisesti joka kerta ennen mittausta. Mittauskohteen asettelu vaikuttaa suuresti kuvantamismenetelmän toistettavuuteen. Sensitiivisyys ja spesifisyys riippuvat kunkin menetelmän kohdalla käytetystä mittalaitteesta, mitattavasta kehonosasta, T-scoren raja-arvosta ja oikean viitearvokannan käytöstä. SPA ja SXA ovat vanhimpia menetelmiä, joiden pohjalta on rakentunut eniten käytössä oleva DXA. DXL pohjautuu DXA:han. MRI ja QCT eivät ole ensisijaisesti osteoporoosin kuvantamiseen suunniteltuja, mutta ne tarjoavat siihen hyvän mahdollisuuden. QUS ja DXR ovat uusimpia menetelmiä.

The purpose of this thesis was clarify the imaging techniques for bone and osteoporosis. The study was commissioned by the Lappeenranta University of Technology. The thesis is a systematic review. From all the imaging techniques, validity, reliability, sensitivity and specifity was sorted out. The databases used were EBSCO and Medline. Forty-two articles were used in this report. Eight techniques were examined in this thesis. The techniques were dual energy x-ray absorptiometry (DXA), quantitative ultrasound (QUS), dual energy x-ray laser (DXL), quantitative computed tomography (QCT), magnetic resonance imaging (MRI), digital x-ray radiogrammetry (DXR), single photon absorptiometry (SPA), and single energy x-ray absorptiometry (SXA).

DXA, SPA, SXA and DXL are based on x-ray or photon absorbtiometry in the human body. QUS is based on absorption of ultrasound parameters without radiation exposure. MRI uses magnetic fields which change the magnetic balance of cells. Bone density is estimated from the hand x-ray with special software in DXR technique. QCT can generate three dimensional pictures from cross-sectional areas, for example, the vertebrae. DXA is used as a golden standard of defining osteoporosis. The World Health Organisation has made diagnostic criteria of osteoporosis for DXA only. QUS, DXR and DXL are good pre-screening methods for DXA but the diagnosis must be ensured by DXA. QCT can define bone mineral density very accurately but the radiation exposure is higher than in other methods. MRI can be used in identifying osteoporotic fractures in the vertebrae. MRI and QCT offer information of trabecular bone structure which is impossible with other devices.

The placing of the scanning area and calibration effects the reliability of the imaging techniques. In every technique, sensitivity and specifity depend on the device that is used, the scanning area, T-score thresholds and reference data. SPA and SXA are the oldest techniques. DXA is developed using the information of SPA and SXA. MRI and QCT are not primarily developed for screening for osteoporosis, but they offer a good opportunity to evaluate bone condition. QUS and DXR are the most recently developed devices, and there is not yet available much scientific data about DXR.