Digital panoramic radiography as a tool for analyzing the quality of trabecular bone microarchitecture / Radiografia panorâmica digital como ferramenta de análise da qualidade da microarquitetura óssea trabecular

Abstract Introduction Osteoporosis is a metabolic disease characterized by reduced bone mineral density, often accompanied by loss of quality of trabecular bone microarchitecture. Objective To assess the quality or degradation of trabecular bone microarchitecture in digital panoramic radiography to better predict the risk of fragility fractures. Material and method The sample included 68 female patients, age-matched, and divided into three groups according to densitometric results. Trabecular Bone Score values were measured and digital panoramic radiographs were taken. Fractal analysis with box counting was conducted in the region of premolars and angle of the mandible, with regions of interest measuring 64×64 and 80×120 pixels. In the statistical analysis, Pearson's correlation was applied between the Trabecular Bone Score and fractal analysis results obtained in each group, using age as a control variable and assigning individualized age ranges within groups. Result A moderate correlation was identified in the regions of interest of 64×64 and 80×120 pixels at the angle of the mandible in the osteoporosis group and in the normal group. A moderate correlation was also obtained using age as a control variable in the 64x64 pixel regions of interest in the premolar region. Considering age range, the within-group analysis presented a strong correlation in the osteoporosis group and moderate correlation in the osteopenia and normal groups. Conclusion Fractal analysis in digital panoramic radiographs was shown to be a promising predictive instrument of bone microarchitecture quality.

Resumo Introdução A osteoporose é uma doença metabólica caracterizada pela redução da densidade mineral óssea, muitas vezes acompanhada da perda de qualidade da microarquitetura óssea trabecular. Objetivo Avaliar a qualidade da microarquitetura óssea trabecular em radiografia panorâmica digital a fim de identificar precocemente a sua degradação, possibilitando melhor predição do risco de fraturas por fragilidade. Material e método A amostra consistiu de 68 pacientes do sexo feminino, pareadas por idade, e divididas em 3 grupos conforme resultado densitométrico. Foram aferidos os valores de Trabecular Bone Score e realizadas radiografias panorâmicas digitais. A análise fractal com box counting foi feita na região de pré-molares e ângulo da mandíbula, com regiões de interesse medindo 64x64 e 80x120 pixels. Na análise estatística utilizou-se a correlação de Pearson entre os resultados de Trabecular Bone Score e de análise fractal obtidos em cada grupo, utilizando-se a idade como variável de controle e através de atribuição de grupos etários individualizados intragrupos. Resultado Identificou-se correlação moderada nas regiões de interesse de 64x64 e 80x120 pixels, em ângulo da mandíbula no grupo Osteoporose e no grupo normal. Também se obteve correlação moderada utilizando a idade como variável de controle nas regiões de interesse de 64x64 pixels, em região de pré-molares. A análise intragrupos, considerando a faixa etária, resultou em correlação forte, no grupo osteoporose e moderada nos grupos osteopenia e normal. Conclusão A análise fractal em radiografias panorâmicas digitais se mostrou promissora como instrumento preditivo da qualidade de microarquitetura óssea.

Bone quality evaluation of experimental osteometabolic disease in Pantanal alligators (Caiman yacare) by High Resolution Computerized Microtomography (µCT) / Avaliação da qualidade óssea de doença osteometabólica experimental em jacarés do pantanal (Caiman yacare) por Microtomografia Computadorizada (µCT)

Computerized microtomography is the gold standard examination for the evaluation of the three-dimensional bone structure. This experiment was developed to evaluate the structure and bone quality of Caiman yacare with metabolic bone disease using high resolution computerized microtomography (μCT). The animals were distributed into four groups: G1 - hyperphosphatemic diet with sun exposure deprivation (n=4), G2 - hyperphosphatemic diet with sun exposure (n=4), G3 - balanced diet with sun exposure deprivation (n=4), and G4 - balanced diet with exposure to sunlight (n=4). The parameters for the trabecular bone (Trabecular Number, Trabecular Thickness, Trabecular Separation, Bone Pattern Factor, Fractal Dimension, Euler Number, Structural Model Index, Degree of Anisotropy, Eigenvalues 1, 2 and 3, and Centroides X, Y and Z), and cortical bone (Number of Closed Pores, Volume of Closed Pores, Surface of Closed Pores, Closed Porosity, Volume of Open Pores, Open Porosity and Total Porosity). The overall results showed that the structure and bone quality of group G3 and G4 were better than those of groups G1 and G2, and that the diet factor influenced more than the sun exposure factor. The computerized microtomography allowed to evaluate the quality of the cortical and trabecular bones of the Pantanal alligator tibia with osteometabolic disease. The diet and sun exposure factors influenced individually the results of the μCT parameters between the groups, demonstrating the functional and structural complexity. Thus, these parameters can contribute to the interpretation of the mechanical behavior of bones and correlate them with the risk of lesions and fractures associated with osteometabolic diseases.(AU)

Microtomografia computadorizada é o exame padrão-ouro para a avaliação da estrutura tridimensional do osso. Este estudo experimental foi desenvolvido para avaliar a estrutura e a qualidade óssea de jacarés-do-pantanal (Caiman yacare) com doença óssea metabólica utilizando a microtomografia computadorizada (μCT) de Alta Resolução. Os animais foram distribuídos em quatro grupos, G1 - dieta hiperfosfatêmica com privação de luz solar (n=4), G2 - dieta hiperfosfatêmica com exposição à luz solar (n=4), G3 - dieta balanceada com privação de luz solar (n=4) e G4 - dieta balanceada com exposição à luz solar (n=4). Avaliaram-se os parâmetros para o osso trabecular (Número de Trabéculas, Espessura Trabecular, Separação Trabecular, Fator do Padrão Ósseo, Dimensão Fractal, Número de Euler, Índice do Modelo Estrutural, Grau de Anisotropia, Autovalores 1, 2 e 3 e Centroides X, Y e Z) e osso cortical (Número de Poros Fechados, Volume dos Poros Fechados, Superfície de Poros Fechados, Porosidade Fechada, Volume de Poros Abertos, Porosidade Aberta e Porosidade Total). Os resultados gerais evidenciaram que a estrutura e a qualidade óssea dos grupos G3 e G4 foram superiores aos dos grupos G1 e G2, sendo que o fator dieta influenciou mais do que o fator exposição solar. A Microtomografia Computadorizada permitiu avaliar a qualidade dos ossos cortical e trabecular da tíbia de jacarés do pantanal com doença osteometabólica. Os fatores dieta e exposição solar influenciaram individualmente no resultado dos parâmetros do μCT entre os grupos, demonstrando a complexidade funcional e estrutural. Assim, esses parâmetros podem contribuir na interpretação do comportamento mecânico dos ossos e correlacioná-los com o risco de lesões e fraturas associadas às doenças osteometabólicas.(AU)

Osteoporosis management in patient with renal function impairment / Manejo da osteoporose no paciente com função renal comprometida

Aging is associated with decreases in bone quality and in glomerular filtration. Consequently, osteoporosis and chronic kidney disease (CKD) are common comorbid conditions in the elderly, and often coexist. Biochemical abnormalities in the homeostasis of calcium and phosphorus begin early in CKD, leading to an increase in fracture risk and cardiovascular complications since early stages of the disease. The ability of DXA (dual energy X-ray absorptiometry) to diagnose osteoporosis and to predict fractures in this population remains unclear. The management of the disease is also controversial: calcium and vitamin D, although recommended, must be prescribed with caution, considering vascular calcification risk and the development of adynamic bone disease. Furthermore, safety and effectiveness of osteoporosis drugs are not established in patients with CKD. Thus, risks and benefits of antiosteoporosis treatment must be considered individually.

O envelhecimento associa-se tanto ao declínio da qualidade óssea quanto da filtração glomerular. Consequentemente, osteoporose e doença renal crônica (DRC) são comorbidades frequentes em idosos, e muitas vezes coexistem. Anormalidades bioquímicas na homeostase do cálcio e do fósforo surgem precocemente na DRC, causando aumento do risco de fraturas e de complicações cardiovasculares desde fases precoces da doença. A capacidade da densitometria (DXA) em diagnosticar osteoporose e predizer fraturas nessa população é questionável. O manejo da doença é também controverso; cálcio e vitamina D são recomendados com cautela, devido ao risco de calcificações vasculares e de doença óssea adinâmica. Além disso, a segurança e a eficácia dos medicamentos para osteoporose ainda não estão estabelecidas em pacientes com DRC. Assim, riscos e benefícios do tratamento para osteoporose devem ser considerados individualmente nesses pacientes.

Bone quality and osteoporosis therapy / Qualidade óssea e tratamento da osteoporose

Although BMD measured by DXA is a useful clinical tool for osteoporosis diagnosis, changes resulting from osteoporosis treatment only partially explain the observed reduction in fractures. Several other bone properties that influence its resistance to fractures and explain this discrepancy have been defined as "bone quality". Bone quality is determined by its structural and material properties and orchestrated by bone turnover, a continuous process of renewal through which old or damaged bone is replaced by a mechanically healthy bone and calcium homeostasis is maintained. Bone structural properties include its geometry (size and shape) and microarchitecture (trabecular architecture and cortical porosity), while bone material properties include its mineral and collagen composition as well as microdamage and its repair. This review aims to update concepts surrounding bone quality and how drugs employed to treat osteoporosis might influence them.

Embora a DMO, medida por DEXA, seja um recurso clínico útil para o diagnóstico da osteoporose, mudanças resultantes do tratamento da osteoporose explicam apenas parcialmente a redução de fraturas. As demais propriedades ósseas que influenciam sua resistência a fraturas, que não se referem à massa óssea e explicam a discrepância entre os valores de DMO e o risco de fratura, têm sido definidas como "qualidade óssea". A qualidade óssea é determinada por suas propriedades estruturais e materiais e orquestrada pela remodelação óssea, um processo contínuo de renovação por meio do qual o osso velho ou danificado é substituído por um osso mecanicamente saudável e a homeostase do cálcio é mantida. As propriedades estruturais ósseas incluem suas geometria (tamanho e formato) e microarquitetura (arquitetura trabecular e porosidade cortical), enquanto as propriedades materiais referem-se à sua composição mineral e colágena assim como ao microdano e seu reparo. O objetivo desta revisão é uma atualização sobre qualidade óssea e como os medicamentos empregados no tratamento da osteoporose podem modificá-la.

Avaliação da quantidade e qualidade óssea de crianças através de ultra-som quantitativo - um estudo piloto / Evaluation of the quantity and quality of children's bones by means of quantitative ultrasound - a pilot study

Este estudo objetivou avaliar a quantidade e qualidade óssea em escolares através de ultra-som qualitativo e relacionar com idade e variáveis de crescimento. Trata-se de um estudo exploratório, transversal, com 99 escolares, entre seis e dez anos de idade, sendo 52 meninos e 47 meninas. As variáveis de peso corporal, estatura e dobras cutâneas foram mensuradas e, posteriormente, calculou-se o IMC. O percentual de gordura corporal, peso gordo e peso magro foram estimados por um analisador de bioimpedância. A quantidade óssea (ADSoS) (m/s) e a qualidade óssea (UBPI) foram avaliadas pelo equipamento DBM Sonic BP-01. Utilizou-se a estatística descritiva, o teste t Student para amostras independentes e a correlação de Pearson. Não foram encontradas diferenças significativas entre meninos e meninas para: idade, peso, estatura e IMC. As meninas apresentaram valores superiores e estatisticamente significativos para a soma de quatro e duas dobras cutâneas, %G e peso gordo. A quantidade e a qualidade óssea aumentaram progressivamente com a idade, em ambos os sexos, com diferenças significativas e superiores para o feminino. As correlações entre AD-SoS e idade, peso, estatura e peso magro, foram moderadas e baixas para meninos, e baixas para as meninas. Como conclusões, os meninos apresentaram valores inferiores de tecido adiposo e superiores de reserva protéica em relação às meninas. As meninas apresentaram melhor quantidade óssea, no entanto a qualidade óssea foi similar para ambos os sexos. A tecnologia QUS mostrou a habilidade para medir mudanças na estrutura e crescimento ósseo.