Mật độ khoáng xương là gì? Các nghiên cứu khoa học

Khái niệm mật độ khoáng xương (BMD)

Mật độ khoáng xương (Bone Mineral Density – BMD) là chỉ số thể hiện hàm lượng khoáng chất, chủ yếu là canxi và phosphat, có trong một đơn vị diện tích hoặc thể tích xương. Chỉ số này phản ánh mức độ cứng chắc và khả năng chống chịu của xương trước các tác động cơ học. Trong lâm sàng, BMD thường được sử dụng để đánh giá nguy cơ loãng xương và gãy xương, đặc biệt ở các vị trí như cổ xương đùi, cột sống thắt lưng và cổ tay.

BMD được đo bằng đơn vị g/cm² trong kỹ thuật DXA, hoặc mg/cm³ trong các phương pháp định lượng thể tích. Giá trị BMD càng cao thì mật độ khoáng trong xương càng lớn, tương ứng với sức bền cơ học tốt hơn. BMD đóng vai trò thiết yếu trong chẩn đoán các bệnh lý chuyển hóa xương, theo dõi tiến triển bệnh và đánh giá hiệu quả điều trị bằng thuốc hoặc can thiệp dinh dưỡng.

Mặc dù BMD là chỉ số quan trọng, nó không phản ánh đầy đủ về chất lượng xương như vi cấu trúc, độ đàn hồi hay khả năng tự phục hồi. Do đó, việc đánh giá BMD nên được kết hợp với các thông số lâm sàng và các công cụ dự đoán nguy cơ như FRAX để có cái nhìn toàn diện hơn về sức khỏe xương.

Thành phần khoáng của xương và vai trò sinh lý

Thành phần khoáng chiếm khoảng 60–70% trọng lượng khô của mô xương, chủ yếu ở dạng tinh thể hydroxyapatite có công thức hóa học $Ca_{10}(PO_4)_6(OH)_2$. Những tinh thể này phân bố trong chất nền collagen, tạo nên độ cứng và độ bền cho xương. Ngoài hydroxyapatite, xương còn chứa các ion như magnesium, fluoride và carbonate đóng vai trò điều chỉnh cấu trúc vi mô và độ hòa tan của khoáng chất.

Chức năng sinh lý chính của khoáng xương gồm hai mặt: cung cấp độ bền cơ học cho bộ xương và đóng vai trò là kho dự trữ các ion quan trọng cho cơ thể. Khi nồng độ canxi máu giảm, cơ thể sẽ huy động canxi từ xương vào máu thông qua hoạt động của tế bào hủy xương. Quá trình này chịu ảnh hưởng bởi các hormon như parathyroid hormone (PTH), calcitonin và vitamin D.

Quá trình tạo khoáng được điều hòa bởi cân bằng giữa hai loại tế bào: tế bào tạo xương (osteoblasts) và tế bào hủy xương (osteoclasts). Ở người trưởng thành khỏe mạnh, quá trình này diễn ra liên tục và có kiểm soát. Tuy nhiên, khi mất cân bằng – ví dụ tăng hoạt động hủy xương hoặc giảm hoạt động tạo xương – sẽ dẫn đến giảm mật độ khoáng và tăng nguy cơ gãy xương.

Phương pháp đo mật độ khoáng xương

Hiện nay, tiêu chuẩn vàng trong đo BMD là kỹ thuật hấp thụ tia X năng lượng kép (DXA – Dual-energy X-ray Absorptiometry). Phương pháp này sử dụng hai mức năng lượng tia X khác nhau để phân biệt mô xương và mô mềm, từ đó ước tính chính xác lượng khoáng chất có trong xương. DXA thường được thực hiện ở các vị trí có nguy cơ gãy cao như cột sống thắt lưng (L1–L4), cổ xương đùi và xương cánh tay.

Bên cạnh DXA, một số phương pháp khác cũng được sử dụng trong nghiên cứu và lâm sàng bao gồm:

• QCT (Quantitative Computed Tomography): đo mật độ khoáng theo thể tích (mg/cm³), cho hình ảnh ba chiều nhưng chi phí cao hơn.
• QUS (Quantitative Ultrasound): sử dụng sóng siêu âm để ước tính BMD, thường dùng ở xương gót chân, phù hợp cho sàng lọc sơ bộ.
• RA (Radiographic Absorptiometry): đo BMD từ hình ảnh X-quang thông thường, ít phổ biến do độ chính xác thấp hơn DXA.

Bảng so sánh các phương pháp đo BMD:

Phương pháp	Vị trí đo	Đơn vị	Ưu điểm	Hạn chế
DXA	Cột sống, cổ đùi	g/cm²	Chính xác, ít bức xạ	Không đánh giá được thể tích
QCT	Cột sống, toàn bộ cơ thể	mg/cm³	Hình ảnh 3D, định lượng thể tích	Chi phí cao, bức xạ nhiều
QUS	Gót chân	Không chuẩn hóa	Di động, không dùng tia X	Độ chính xác thấp, không chẩn đoán

Chỉ số T-score và Z-score

Kết quả đo BMD thường được thể hiện dưới dạng T-score và Z-score để giúp đánh giá tình trạng xương so với quần thể tham chiếu. T-score là sự so sánh giữa BMD của bệnh nhân với BMD trung bình của người trưởng thành khỏe mạnh (khoảng 30 tuổi, gọi là đỉnh khối xương). Z-score là sự so sánh với người cùng độ tuổi, giới tính và chủng tộc.

Theo tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), phân loại T-score như sau:

• T-score ≥ –1.0: bình thường
• –2.5 < T-score < –1.0: giảm mật độ xương (osteopenia)
• T-score ≤ –2.5: loãng xương (osteoporosis)

Z-score thường được sử dụng trong đánh giá trẻ em, người trẻ tuổi hoặc khi nghi ngờ có nguyên nhân thứ phát gây giảm BMD. Z-score < –2.0 thường được xem là “dưới mức mong đợi so với tuổi” và cần được đánh giá kỹ hơn các yếu tố bệnh lý liên quan. Các chỉ số này không chỉ mang giá trị chẩn đoán mà còn là cơ sở để theo dõi tiến triển bệnh và hiệu quả điều trị theo thời gian.

Các yếu tố ảnh hưởng đến mật độ khoáng xương

Mật độ khoáng xương chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố nội tại và ngoại sinh. Trong số đó, tuổi và giới tính là hai yếu tố cơ bản có ảnh hưởng lớn nhất. Sau tuổi đỉnh xương (thường là 30 tuổi), mật độ khoáng xương bắt đầu giảm dần theo thời gian. Ở phụ nữ, sự giảm mạnh estrogen sau mãn kinh khiến tốc độ mất xương tăng nhanh, trung bình 1–3% mỗi năm trong 5–10 năm đầu sau mãn kinh.

Di truyền cũng đóng vai trò quan trọng, với khoảng 60–80% sự khác biệt về BMD giữa các cá nhân là do yếu tố gen. Một số đột biến gen có thể ảnh hưởng đến chức năng của tế bào tạo xương hoặc hấp thu canxi. Ngoài ra, chủng tộc cũng là yếu tố liên quan, ví dụ người da trắng và người châu Á có nguy cơ loãng xương cao hơn người da đen.

Các yếu tố nguy cơ có thể thay đổi bao gồm:

• Chế độ ăn thiếu canxi, vitamin D
• Ít vận động, không chịu lực tác động lên xương
• Hút thuốc lá, uống rượu thường xuyên
• Suy dinh dưỡng, rối loạn ăn uống
• Sử dụng corticosteroid kéo dài
• Các bệnh nội tiết như cường giáp, đái tháo đường, hội chứng Cushing

Việc nắm rõ các yếu tố nguy cơ giúp xây dựng chiến lược phòng ngừa loãng xương phù hợp theo từng cá nhân và cộng đồng.

Ý nghĩa lâm sàng của BMD trong chẩn đoán và tiên lượng

BMD là công cụ không thể thiếu trong chẩn đoán loãng xương và tiên lượng nguy cơ gãy xương. Giá trị T-score từ kết quả DXA giúp xác định mức độ giảm khoáng xương theo tiêu chuẩn của WHO, đóng vai trò then chốt trong việc quyết định có cần điều trị bằng thuốc hay không. Tuy nhiên, không phải tất cả trường hợp có T-score thấp đều bị gãy xương, vì nguy cơ còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như tuổi, tiền sử gãy xương, dùng thuốc hoặc mắc bệnh mạn tính.

FRAX (Fracture Risk Assessment Tool) là công cụ tính toán xác suất gãy xương trong 10 năm tới dựa trên BMD cùng với các yếu tố lâm sàng khác. Công cụ này được phát triển bởi Đại học Sheffield và được WHO hỗ trợ. Bạn có thể truy cập tại đây để sử dụng FRAX trực tuyến. Chỉ số đầu ra bao gồm:

• Nguy cơ gãy xương chính (hông, cột sống, cổ tay…)
• Nguy cơ gãy xương hông

Trong lâm sàng, nếu nguy cơ gãy hông >3% hoặc nguy cơ gãy xương chính >20%, thì nên bắt đầu điều trị đặc hiệu bất kể giá trị T-score là bao nhiêu.

BMD cũng được dùng để theo dõi hiệu quả điều trị loãng xương. Một thay đổi ≥3–5% trong BMD được xem là có ý nghĩa lâm sàng và có thể phản ánh tác động của thuốc hoặc các biện pháp can thiệp khác.

Vai trò của BMD trong nghiên cứu và dịch tễ học

Trong nghiên cứu lâm sàng và dịch tễ học, BMD là chỉ số được sử dụng rộng rãi như một tiêu chí thay thế (surrogate endpoint) để đánh giá hiệu quả của các biện pháp can thiệp, đặc biệt là thuốc chống loãng xương. Các nghiên cứu lớn như NHANES (Hoa Kỳ) hoặc EPIC (châu Âu) đều sử dụng BMD để khảo sát xu hướng loãng xương, chênh lệch giới và ảnh hưởng của lối sống đến sức khỏe xương.

Bên cạnh đó, BMD còn giúp xác định nhóm nguy cơ cao trong cộng đồng, từ đó đưa ra các khuyến cáo về sàng lọc và dự phòng. Các can thiệp như bổ sung vitamin D, canxi, hoặc khuyến khích hoạt động thể chất có thể được thiết kế dựa trên dữ liệu BMD theo vùng địa lý, giới tính hoặc độ tuổi.

Ví dụ, một nghiên cứu trên phụ nữ sau mãn kinh cho thấy nhóm có hoạt động thể lực thường xuyên có BMD cao hơn trung bình 5–10% so với nhóm ít vận động, giảm rõ rệt nguy cơ gãy xương hông. Các dữ liệu như vậy có giá trị cao trong xây dựng chính sách y tế cộng đồng và chiến lược can thiệp sớm.

Giới hạn và sai số trong đo BMD

Mặc dù BMD là chỉ số đáng tin cậy, vẫn tồn tại nhiều yếu tố có thể gây sai số trong quá trình đo lường. Một số nguyên nhân phổ biến bao gồm tư thế bệnh nhân không chuẩn khi thực hiện DXA, sự hiện diện của vôi hóa mạch máu, thoái hóa cột sống hoặc các bất thường về cấu trúc xương. Những yếu tố này có thể làm giá trị BMD cao giả tạo, dẫn đến đánh giá sai mức độ loãng xương.

Đo BMD cũng chỉ phản ánh khối lượng khoáng chất mà không phản ánh được cấu trúc vi mô, độ đàn hồi hay khả năng chịu lực của xương – những yếu tố đóng vai trò thiết yếu trong nguy cơ gãy xương thực tế. Do đó, hai người có cùng BMD có thể có nguy cơ gãy xương khác nhau.

Để khắc phục giới hạn này, một số kỹ thuật bổ sung đã được phát triển:

• Trabecular Bone Score (TBS): đánh giá chất lượng vi cấu trúc xương từ ảnh DXA
• High-resolution peripheral QCT (HR-pQCT): chụp cắt lớp vi cấu trúc xương ngoại biên
• Finite Element Analysis (FEA): mô phỏng cơ học xương để dự đoán lực gãy

Tuy nhiên, các phương pháp này chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu hoặc trung tâm chuyên sâu vì chi phí và độ phức tạp cao.

Tài liệu tham khảo

1. NIH – Bone Mineral Density
2. International Society for Clinical Densitometry (ISCD) – Official Positions
3. Kanis JA et al. (2013). The diagnosis of osteoporosis. Journal of Bone and Mineral Research, 18(7), 1139–1141.
4. FRAX® Fracture Risk Assessment Tool
5. Looker AC et al. (2012). Updated data on proximal femur bone mineral levels. Osteoporosis International, 23(1), 171–182.
6. Cosman F et al. (2014). Clinician’s Guide to Prevention and Treatment of Osteoporosis. Osteoporosis Int, 25(10), 2359–2381.
7. Bouxsein ML et al. (2010). Guidelines for assessment of bone microarchitecture in vivo with HR-pQCT. Journal of Bone and Mineral Research, 25(7), 1468–1486.