Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
So sánh độ cứng xương đùi đo được từ DXA và QCT trong đánh giá nguy cơ gãy hông
Tóm tắt
Độ cứng xương đùi, chẳng hạn như độ cứng trục và độ cứng uốn, tích hợp cả thông tin hình học và vật liệu của xương, do đó có thể là một chỉ số hiệu quả về sức mạnh của xương và nguy cơ gãy hông. Độ cứng xương đùi lý tưởng nên được đo từ chụp cắt lớp vi tính định lượng (QCT), nhưng QCT không được khuyến nghị sử dụng trong lâm sàng thường quy do mối quan ngại của công chúng về việc tiếp xúc với liều bức xạ cao. Phương pháp hấp thụ tia X năng lượng đôi (DXA) hiện đang là phương tiện hình ảnh chính trong lâm sàng. Tuy nhiên, DXA là hai chiều và chưa rõ liệu độ cứng ước lượng từ DXA có độ chính xác đầy đủ để thay thế cho QCT trong ứng dụng lâm sàng hay không. Nghiên cứu này đã khảo sát độ chính xác của độ cứng xương đùi (trục và uốn) ước lượng từ CTXA (chụp cắt lớp vi tính hấp thụ tia X) và DXA so với những thông số đo trực tiếp từ QCT. QCT vùng gần xương đùi và DXA từ 67 đối tượng đã được thu thập. Đối với mỗi xương đùi, tập dữ liệu QCT đã được chiếu vào CTXA bằng CTXA-Hip (Mindways Software, Inc., USA). Độ cứng xương đùi tại cổ xương đùi và vùng giữa hai trochanter sau đó được tính toán từ QCT, CTXA và DXA, tương ứng, và các mối quan hệ đàn hồi - mật độ khác nhau đã được xem xét trong phép tính. Mối tương quan Pearson giữa độ cứng đo được từ QCT và CTXA/DXA đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy có sự tương quan mạnh giữa độ cứng được suy diễn từ QCT và CTXA, mặc dù các tương quan bị ảnh hưởng bởi mối quan hệ đàn hồi - mật độ được áp dụng. Mối tương quan giữa độ cứng được suy diễn từ QCT và DXA yếu hơn nhiều, chủ yếu do sự không nhất quán trong định hướng xương đùi trong chiếu QCT và vị trí DXA. Nghiên cứu lâm sàng sơ bộ của chúng tôi cho thấy độ cứng xương đùi có hiệu suất tốt hơn một chút so với hình học xương đùi trong việc phân biệt các trường hợp gãy hông và nhóm đối chứng.
Từ khóa
#Độ cứng xương đùi #QCT #DXA #nguy cơ gãy hông #phân tích hình ảnh.Tài liệu tham khảo
Boonen S, Autier P, Barette M, Vanderschueren D, Lips P, Haentjens P (2004) Functional outcome and quality of life following hip fracture in elderly women: a prospective controlled study. Osteoporos Int 15:87–94
Brunner LC, Eshilian-Oates L, Kuo TY (2003) Hip fractures in adults. Am Fam Physician 67:537–543
Abrahamsen B, van Staa T, Ariely R, Olson M, Cooper C (2009) Excess mortality following hip fracture: a systematic epidemiological review. Osteoporos Int 20:1633–1650
Alvarez-Nebreda ML, Jimenez AB, Rodriguez P, Serra JA (2008) Epidemiology of hip fracture in the elderly in Spain. Bone 42:278–285
Brauer CA, Coca-Perraillon M, Cutler DM, Rosen AB (2009) Incidence and Mortality of Hip Fractures in the United States. J Am Med Assoc 302:1573–1579
Marshall D, Johnell O, Wedel H (1996) Meta-analysis of how well measures of bone mineral density predict occurrence of osteoporotic fractures. BMJ 312:1254–1259
Barrett-Connor E, Siris ES, Wehren LE, Miller PD, Abbott TA, Berger ML, Santora AC, Sherwood LM (2005) Osteoporosis and fracture risk in women of different ethnic groups. J Bone Miner Res 20:185–194
Cranney A, Jamal SA, Tsang JF, Josse GR, Leslie WD (2007) Low bone mineral density and fracture burden in postmenopausal women. CMAJ 177:575–580
McClung MR (2005) The relationship between bone mineral density and fracture risk. Curr Osteoporos Rep 3:57–63
Cefalu CA (2004) Is bone mineral density predictive of fracture risk reduction? Curr Med Res Opin 20:341–349
Unnanuntana A, Gladnick BP, Donnelly E, Lane JM (2010) The assessment of fracture risk. J Bone Jt Surg Am 92:743–753
Beck TJ (2007) Extending DXA beyond bone mineral density: understanding hip structure analysis. Curr Osteoporos Rep 5:49–55
Beck TJ, Ruff CB, Warden KE, Scott WW Jr, Rao GU (1990) Predicting femoral neck strength from bone mineral data: a structural approach. Invest Radiol 25:6–18
Yoshikawa T, Turner CH, Peacock M, Slemenda CW, Weaver CM, Teegarden D, Markwardt P, Burr DB (1994) Geometric structure of the femoral neck measured using dual-energy X-ray absorptiometry. J Bone Miner Res 9:1053–1064
Mochizuki T, Yano K, Ikari K, Kawakami K, Hiroshima R, Koenuma N, Ishibashi M, Shirahata T (2016) Hip structure analysis by DXA of teriparatide treatment: a 24-month follow-up clinical study. J Orthop 13:414–418
Beck TJ, Looker AC, Ruff CB, Sievanen H, Wahner HW (2000) Structural trends in the aging femoral neck and proximal shaft: analysis of the Third National Health and Nutrition Examination Survey dual-energy X-ray absorptiometry data. J Bone Miner Res 15:2297–2304
Ramamurthi K, Ahmad O, Engelke K, Taylor RH, Zhu K, Gustafsson S, Prince RL, Wilson KE (2012) An in vivo comparison of hip structure analysis (HSA) with measurements obtained by QCT. Osteoporos Int 23:543–551
Mayhew P, Kaptoge S, Loveridge N, Power J, Kroger HP, Parker M, Reeve J (2004) Discrimination between cases of hip fracture and controls is improved by hip structural analysis compared to areal bone mineral density. An ex vivo study of the femoral neck. Bone 34:352–361
Ahlborg HG, Nguyen ND, Nguyen TV, Center JR, Eisman JA (2005) Contribution of hip strength indices to hip fracture risk in elderly men and women. J Bone Miner Res 20:1820–1827
Kaptoge S, Beck TJ, Reeve J Stone KL, Hillier TA, Cauley JA, Cummings SR (2008) Prediction of incident hip fracture risk by femur geometry variables measured by hip structural analysis in the study of osteoporotic fractures. J Bone Miner Res 23:1892–1904
Timoshenko S, Goodier JN (1951) Theory of elasticity. McGraw-Hill Book Company Inc, New York
Wight JK, MacGregor JG (2012) REINFORCED CONCRETE—mechanics and design. Pearson, London
Hartsuijker C, Welleman JW (2007) Engineering mechanics. Springer, New York
Helgason B, Perilli E, Schileo E, Taddei F, Brynjólfsson S, Viceconti M (2008) Mathematical relationships between bone density and mechanical properties: a literature review. Clin Biomech 23:135–146
Borders S, Petersen KR, Orne D (1977) Prediction of bending strength of long bones from measurements of bending stiffness and bone mineral content. J Biomed Eng 99:40–44
Keaveny TM, Wachtel EF, Ford CM, Hayes WC (1994) Differences between the tensile and compressive strengths of bovine tibial trabecular bone depend on modulus. J Biomech 27:1137–1146
Yeni YN, Dong XN, Fyhrie DP, Les CM (2004) The dependence between the strength and stiffness of cancellous and cortical bone tissue for tension and compression: extension of a unifying principle. Biomed Mater Eng 14:303–310
Ritchie RO, Koester KJ, Ionova S, Yao W, Lane NE, Ager JW III (2008) Measurement of the toughness of bone: a tutorial with special reference to small animal studies. Bone 43:798–812
Ahmad O, Ramamurthi K, Bouxsein ML, Engelke K, Wilson KE, Taylor RH (2009) Evaluation of 3D structural properties of the proximal femur using multiple 2D DXA images and a statistical atlas. J Clin Densitom 12:111–112
Ohnaru K, Sone T, Tanaka K, Akagi K, Ju Y-I, Choi H-J, Tomomitsu T, Fukunaga M (2013) Hip structural analysis: a comparison of DXA with CT in postmenopausal Japanese women. Springerplus 2:331
Prevrhal S, Shepherd JA, Faulkner KG, Gaither KW, Black DM, Lang TF (2008) Comparison of DXA hip structural analysis with volumetric QCT. J Clin Densitom 12:232–236
Engelke K, Lang T, Khosla S, Qin L, Zysset P, Leslie WD, Shepherd JA, Schousboe JT (2015) Clinical use of quantitative computed tomography (QCT) of the hip in the management of osteoporosis in adults: the 2015 ISCD official positions—part I. J Clin Densitom 18:338–358
Adams JE (2013) Advances in bone imaging for osteoporosis. Nat Rev Endocrinol 9:28–42
Lekamwasam S, Lenora RSJ (2003) Effect of leg rotation on hip bone mineral density measurements. J Clin Densitom 6:331–336
Goh JC, Low SL, Bose K (1995) Effect of femoral rotation on bone mineral density measurements with dual energy X-ray absorptiometry. Calcif Tissue Int 57:340–343
Khoo BC, Brown K, Cann C, Zhu K, Henzell S, Low V, Gustafsson S, Price RI, Prince RL (2009) Comparison of QCT-derived and DXA-derived areal bone mineral density and t scores. Osteoporos Int 20:1539–1545
Cann CE, Adams JE, Brown JK, Brett AD (2014) CTXA hip—an extension of classical DXA measurements using quantitative CT. PLoS ONE 9(3):e91904
Li B, Aspden RM (1997) Composition and mechanical properties of cancellous bone from the femoral head of patients with osteoporosis or osteoarthritis. J Bone Miner Res 12:641–651
Morgan EF, Bayraktar HH, Keaveny TM (2003) Trabecular bone modulus–density relationships depend on anatomic site. J Biomech 36:897–904
Dalstra M, Huiskes R, Odgaard A, van Erning L (1993) Mechanical and textural properties of pelvic trabecular bone. J Biomech 26:523–535
Currey JD (1969) The relationship between the stiffness and the mineral content of bone. J Biomech 2:477–480
Currey JD (1969) The mechanical consequences of variation in the mineral content of bone. J Biomech 2:1–11
Barak MM, Currey JD, Weiner S, Shahar R (2009) Are tensile and compressive young’s moduli of compact bone different? J Mech Behav Biomed Mater 2:51–60
Luo Y (2018) Empirical functions for conversion of femur areal and volumetric bone mineral density. J Biomed Biol Eng. https://doi.org/10.1007/s40846-018-0394-x
Martin RB, Burr DB (1984) Non-invasive measurement of long bone cross-sectional moment of inertia by photon absorptiometry. J Biomech 17:195–201
Danielson ME, Beck TJ, Karlamangla AS, Greendale GA, Atkinson EJ, Lian Y, Khaled AS, Keaveny TM, Kopperdahl D, Ruppert K, Greenspan S, Vuga M, Cauley JA (2013) A comparison of DXA and CT based methods for estimating the strength of the femoral neck in post-menopausal women. Osteoporos Int 24:1379–1388
Knowles NK, Reeves JM, Ferreira LM (2016) Quantitative computed tomography (QCT) derived bone mineral density (BMD) in finite element studies: a review of the literature. J Exp Orthop 3:1–16
Luo Y (2017) Image-based multilevel biomechanical modeling for fall-induced hip fracture. Springer, New York