Densitómetros óseos - El Hospital: Información para el desarrollo de los servicios de salud en América Latina

ECRI Institute
Densitómetros óseos
Reporte del Sistema de Comparación de Producto de asistencia sanitaria del ECRI Institute

Alcance de esta Comparación de Producto

La presente Comparación de Producto cubre los absorciómetros de doble energía y los densitómetros óseos por ultrasonido (también denominados ultrasonómetros). En www.ecri.org encuentre las especificaciones de ambos sistemas.

Información UMDNS
Esta Comparación de Producto cubre los siguientes términos de dispositivos y códigos de productos, tal como aparecen enumerados en el Sistema Universal de Nomenclatura de Dispositivos Médicos del ECRI Institute™ (UMDNS™):

Densitómetros óseos por ultrasonido (Densitometers, Bone, Ultrasonic) [18-382].
Densitómetros óseos por absorciometría radiológica de doble energía (Densitometers, Bone, X-Ray, Dual-Energy Absorptiometry) [17-747].

Propósito
La absorciometría radiológica de doble energía (DXA o DEXA, por sus siglas en inglés: Dual X-ray Absorptiometry o Dual-Energy X-ray Absorptiometry, respectivamente) utiliza una fuente de doble energía de rayos X, para evaluar el contenido mineral óseo (CMO) en el esqueleto axial. Este es el método preferido en los Estados Unidos, aunque en algunos otros países la absorciometría radiológica de energía simple (SXA, por su sigla en inglés: Single-Energy X-ray Absorptiometry) todavía puede estar en uso. Los densitómetros óseos ultrasónicos miden la atenuación del ultrasonido de banda ancha (AUB) y la velocidad del sonido (SOS, por su sigla en inglés: Speed of Sound), para proporcionar un índice cuantitativo de ultrasonido del esqueleto apendicular. El objetivo primario de estas mediciones no invasivas es detectar las disminuciones cuantitativas de la masa ósea relacionadas con enfermedades metabólicas de los huesos, tales como la osteoporosis, y evaluar la eficacia del tratamiento. La osteoporosis, el trastorno metabólico óseo más común, afecta a más de 200 millones de personas en todo el mundo. En los Estados Unidos, 44 millones de mujeres de 50 años o mayores se encuentran afectadas por la osteoporosis, y cada año se producen más de 1,8 millones de fracturas óseas osteoporóticas. A medida que las poblaciones envejecen, la prevalencia de fracturas y los costos de la atención de la salud asociados aumentan de manera significativa. La osteoporosis ya no es considerada una enfermedad que afecta solo a las mujeres postmenopáusicas ni una consecuencia natural del envejecimiento. Aunque la enfermedad aún sigue siendo subdiagnosticada y subtratada en los hombres, se sabe que son más los que presentan fracturas de la cadera debidas a osteoporosis que los que sufren de cáncer de próstata (Griswald, 2001). Como resultado de una mayor conciencia sobre la severidad y la persistencia de esta enfermedad, Medicare empezó a cubrir las pruebas para la osteoporosis con la Ley de Medición de la Masa Ósea (BMMA, por su sigla en inglés: Bone Mass Measurement Act) de 1998.

La osteoporosis, literalmente "hueso poroso", se caracteriza por una pérdida del mineral óseo (hidroxiapatita de calcio) y de la matriz de colágeno. La pérdida mineral ósea se produce tanto en el hueso trabecular como en el cortical. La fortaleza de un hueso, y por consiguiente su resistencia a la fractura, depende de la cantidad de masa mineral que posee. Una disminución en la densidad mineral ósea (DMO) causa la subsecuente reducción de la fuerza del hueso y un incremento del riesgo de fractura. Los pacientes osteoporóticos tienen niveles bajos de DMO y CMO; por lo tanto, el riesgo de fractura se incrementa. La Organización Mundial de la Salud define la osteoporosis como niveles mayores de 2,5 desviaciones estándar por debajo del promedio de la DMO o el CMO de las mujeres jóvenes sanas.

Las mediciones de la DMO y el CMO mediante los densitómetros óseos pueden diagnosticar la osteoporosis y determinar el riesgo de fractura para los pacientes osteoporóticos. Los métodos de ultrasonido, tales como la AUB y la SOS, miden otros parámetros de integridad ósea, como la rigidez, la elasticidad y la microarquitectura del hueso, que también se pueden utilizar para predecir el potencial de fractura.

Se recomienda el tamizaje de la osteoporosis para las mujeres postmenopáusicas y los ancianos -los grupos de mayor riesgo-, así como para los pacientes de cualquier edad que fracasaron en la construcción de suficiente masa ósea en sus primeros años de vida (por ejemplo, aquellos con alergia a la leche) o quienes exhiben altas tasas de pérdida de hueso.

La DXA se puede utilizar para monitorear los efectos del tratamiento farmacológico en pacientes con osteoporosis, identificar a las mujeres perimenopáusicas y postmenopáusicas con baja densidad ósea y evaluar a los pacientes con otras enfermedades metabólicas óseas. La técnica es también aplicable en estudios nutricionales, monitoreo de enfermos en hemodiálisis, programas de ejercicio y estudios del balance de calcio. La DXA se puede emplear para medir el calcio total del esqueleto, evaluar la composición corporal y monitorear la densidad ósea durante terapia hormonal tiroidea. Además, la investigación sugiere que la DXA puede ser de utilidad en el monitoreo de otras enfermedades relacionadas con los huesos, tales como osteomalacia (reblandecimiento del hueso como resultado de déficit de minerales), osteopenia (disminución de la masa ósea resultante de una tasa de síntesis ósea baja), osteodistrofia (desarrollo anormal de los huesos) e hiperparatiroidismo (actividad excesiva de las glándulas paratiroides, que termina por alterar el funcionamiento de las células óseas).

La densitometría ósea por ultrasonido también se usa para detectar a los pacientes en riesgo de osteoporosis, evaluar la fragilidad esquelética como predicción del riesgo de fracturas en el futuro y diagnosticar la osteoporosis. También se ha utilizado para monitorear la respuesta a la terapia farmacológica de la osteoporosis durante períodos de tiempo prolongados.

Principios de operación
Absorciometría radiológica de doble energía
Los sistemas DXA, el estándar de oro en densitometría para mediciones del antebrazo, la columna vertebral y la cadera, emplean uno de dos métodos para crear un espectro de doble energía desde una fuente radiológica. Un método implica la alternancia de pulsos de energía de bajo y alto voltaje, aplicados al tubo de rayos X. Los valores de atenuación de los rayos X de baja y alta energía resultantes se miden luego por separado. El otro método aplica un potencial constante a la fuente radiológica, mientras utiliza un filtro de borde en K para separar el espectro de energía dentro de dos bandas estrechas de energía. Un detector discriminador de energía, con un analizador de doble canal, cuenta los fotones resultantes. Las características de atenuación del hueso y los tejidos blandos varían con la energía de los rayos X. El empleo de dos energías permite evaluar el mineral óseo y los tejidos blandos en forma independiente de su homogeneidad. El CMO y la DMO se calculan en g/cm y g/cm2, respectivamente.

Los escáneres DXA utilizan un haz en lápiz acoplado a un detector simple (primera generación) o un haz en abanico acoplado a una serie lineal de detectores (segunda generación). El escáner de un haz en lápiz realiza una exploración de rastreo bidimensional, mientras que el escáner de haz en abanico lleva a cabo un solo barrido a través del paciente, y es mucho más rápido.



Figura 1. Trayectorias de escaneo típicas para la ...


La DXA es más efectiva que el ultrasonido para predecir el riesgo de futuras fracturas de cadera, y también proporciona una imagen clara de los espacios intervertebrales, particularmente en pacientes con CMO bajo. Las capacidades de obtención de imágenes de alta resolución de los sistemas DXA aseguran también la medición exacta de la región de interés en exploraciones posteriores del mismo paciente (figura 1).

Al igual que con otros métodos de evaluación cuantitativa del mineral óseo, la utilidad clínica de la DXA depende de su precisión, exactitud y sensibilidad. La precisión de cada técnica se basa en su capacidad de reproducir los resultados en forma confiable: la exactitud se refiere a qué tan cerca está la medición de la DXA de reflejar el verdadero CMO, y la sensibilidad se relaciona con la capacidad de detectar lecturas o cambios anormales con el tiempo. La precisión y la exactitud se expresan típicamente como el porcentaje del coeficiente de variación (CV) de las mediciones repetidas (mientras más bajo sea el CV, más preciso o exacto será el método). Con los sistemas DXA es posible obtener un CV de 0,4 a 2%. Para garantizar lecturas confiables, los sistemas DXA se deben calibrar con regularidad, utilizando un fantoma especial; sin embargo, muchas de las DXA más recientes tienen sistemas de calibración interna semiautomática.


Figura 2. Medición del talón con ultrasonido.....



Densitometría ósea por ultrasonido
Los sistemas de densitometría ósea por ultrasonido no dependen de una fuente de radiación para la determinación de la fuerza del hueso. En su lugar, los densitómetros óseos ultrasónicos utilizan ondas sonoras para medir la integridad del esqueleto apendicular, típicamente a través del calcáneo (talón) o de las falanges de los dedos. Se pueden usar otras partes del esqueleto, tales como las falanges de los dedos de los pies, o la tibia (pierna). Como las ondas ultrasónicas exhiben las propiedades de reflexión, refracción y difracción de las ondas normales, se producen ecos cada vez que el haz encuentra una interfaz de impedancias acústicas diferentes, tales como la de hueso/músculo. Los ecos creados por dos transductores colocados en posición opuesta uno con respecto del otro se pueden utilizar para medir el espesor del hueso (figura 2).


Figura 3. Atenuación del ultrasonido de banda....



Además de producir ecos, las ondas de ultrasonido pueden pasar a través del hueso para ser detectadas por el transductor del lado opuesto. Los sistemas ultrasónicos generan un ancho de banda de la energía de ultrasonido de 0,2 a 0,6 MHz, que pasa a través del talón. Como los rangos de atenuación, expresados en decibeles, varían para las diferentes frecuencias -la atenuación es mayor a frecuencias más altas-, el hueso actúa como un filtro sensible a la frecuencia (figura 3).

La AUB, expresada en decibeles por megahercios, se utiliza como una medida de la fuerza ósea. El hueso osteoporótico tiene una AUB más baja que el sano. Otras mediciones que se pueden obtener con los sistemas de densitometría ósea ultrasónica incluyen la SOS y el índice cuantitativo de ultrasonido o la rigidez (una combinación de la AUB y la SOS). El hueso sano dará lecturas más altas de SOS y del índice cuantitativo de ultrasonido que el osteoporótico. Un fabricante ofrece un sistema que puede estimar la DMO a partir del índice cuantitativo de ultrasonido. El sistema de ultrasonido de otro fabricante produce una imagen mediante el escaneo y el mapeo de los valores de densidad para diferentes puntos del calcáneo, ajustando los puntos a píxeles individuales.

Los densitómetros óseos por ultrasonido pueden ser "húmedos" o "secos". Ambos sistemas requieren el uso de una interfaz líquida entre la piel del paciente y los transductores. En un sistema húmedo, esto se logra al colocar el talón en un baño de agua a temperatura controlada. Los sistemas secos, que no requieren un baño de agua, permiten aplicar los transductores directamente en la piel del paciente, utilizando un gel para ultrasonido como medio conductor del mismo.

Un fabricante de unidades de ultrasonido utiliza una técnica seca conocida como ultrasonido cuantitativo axial, que se basa en la medición de la SOS a lo largo de un hueso (mano o muñeca). Las ondas ultrasónicas son transmitidas y recibidas sucesivamente por transductores integrados en una sonda simple portátil. La SOS se determina mediante la medición de la propagación del tiempo a lo largo de diferentes trayectorias.

Problemas reportados
El ECRI Institute no ha recibido ningún reporte de problemas serios relacionados con el funcionamiento de los sistemas DXA o AUB. Las proporciones altas de grasa encontradas por los rayos X en los tejidos blandos o en la médula ósea pueden hacer que el CMO y la DMO sean subestimados. Paton et al. (1995) encontraron que las mediciones mediante DXA de la composición corporal pueden variar de una máquina a otra; por lo tanto, ellos sugieren que se desarrolle un fantoma estándar de tejidos blandos acordado internacionalmente, frente al cual se puedan calibrar todas los equipos DXA que se utilizan en la investigación de la composición corporal.

Como sucede con otros métodos de ultrasonido clínico, la reproductibilidad y la precisión de las mediciones de AUB dependen del posicionamiento de los transductores. La variación en las mediciones repetidas de la AUB de los huesos del paciente ha sido reportada mayor que las variaciones de las mediciones con los sistemas DXA. En los Estados Unidos, los sistemas de densitometría ósea por ultrasonido actualmente están limitados al diagnóstico de la osteoporosis. En otros lugares se ha utilizado el ultrasonido para monitorear la respuesta al tratamiento, así como para el diagnóstico de osteoporosis. Sin embargo, como la densitometría ósea por ultrasonido no es tan precisa como la DXA, puede ser necesario esperar de dos a tres años entre las exploraciones -a diferencia de alrededor de un año con la DXA- para detectar los pequeños cambios óseos asociados con la progresión de la osteoporosis. Las diferentes metodologías para la densitometría, tales como el diseño del escáner, calibraciones y algoritmos de análisis, han dado lugar a variaciones considerables de los sistemas entre los fabricantes. Se han desarrollado fórmulas de conversión basadas en la calibración cruzada en humanos para estandarizar las mediciones de la columna vertebral de diferentes escáneres DXA. Actualmente, en otros sitios se están considerando esfuerzos para estandarizar las lecturas de DXA, así como las de la densitometría ósea por ultrasonido.

Consideraciones de compra
Recomendaciones del ECRI Institute
En www.ecri.org puede encontrar las recomendaciones requeridas para el funcionamiento mínimo de los densitómetros óseos. Los principales criterios para la selección de un sistema de rayos X son alta velocidad y precisión, dosis bajas de radiación y el tamaño total. Los densitómetros de haz en abanico deben efectuar las exploraciones individuales en menos de diez segundos, y los sistemas de haz en lápiz deben requerir menos de un minuto. Ambos tipos deben realizar análisis automáticos de la DMO y el CMO, hacer correcciones automáticas de los datos y emplear un sistema automático de posicionamiento del paciente. Los densitómetros óseos por ultrasonido generalmente son más pequeños que los sistemas DXA de mesa grandes, y la dosis de radiación no es un problema; queda como factor principal la precisión y velocidad. Los sistemas deben llevar a cabo las exploraciones en menos de un minuto y realizar análisis automático de los datos y correcciones. Como la DXA se utiliza para el monitoreo a largo plazo y la creación de bases de datos de referencia, el manejo de los informes es importante. Deben considerarse características como los datos que se obtienen y las opciones de análisis, así como la capacidad de compartir datos antiguos con un sistema nuevo.

Otras consideraciones
Los fabricantes tienen una amplia gama de modelos diseñados para aplicaciones clínicas específicas (por ejemplo, sistemas que pueden hacer todas las mediciones posibles para investigación o procedimientos limitados para prácticas pequeñas). Al escoger los sistemas DXA se debe tener en cuenta la forma del haz. Los que utilizan la tecnología de haz en abanico ofrecen tiempos de exploración más cortos, mediante la realización de un solo barrido a lo largo del paciente, y un mayor volumen de pacientes. Los sistemas de haz en lápiz, sin embargo, ofrecen menor exposición a la radiación y típicamente cuestan menos que los sistemas de haz en abanico. La instalación de un sistema DXA de cuerpo entero por lo general requiere una sala de examen que pueda acomodar la mesa para escáner, así como la consola del operador.

Dependiendo del tamaño de la mesa y de la consola del operador, puede ser necesaria una habitación que mida 244 × 244 cm (8 × 8 pies) o más. Sin embargo, se está incrementando la disponibilidad de mesas pequeñas. Como los sistemas DXA utilizan radiación, pueden requerir licencia y técnicos certificados para su adecuada operación.

Para ayudar en la adquisición de un sistema DXA, algunos fabricantes ofrecen acuerdos de financiación, conforme a un programa de tarifas compartidas para las instituciones que cumplan los requisitos. No es necesaria ninguna decisión de inversión hasta después de que se pueda demostrar la demanda del servicio. El programa de financiación de DXA requiere el pago de una tarifa específica por cada prueba realizada al paciente y permite la posibilidad de retirarse del programa y devolver el equipo en cualquier momento, sin penalización.

Las alternativas a los sistemas DXA de cuerpo entero incluyen los DXA periféricos y los de ultrasonido. Estos sistemas, por lo general más pequeños y menos costosos, evalúan el esqueleto periférico, en lugar del axial. La exposición a la radiación de estos sistemas es menor que la de los DXA típicos. A diferencia de los absorciómetros, los densitómetros óseos ultrasónicos no utilizan radiaciones ionizantes ni requieren instalaciones especiales, certificación u operación por parte de técnicos certificados. Como resultado, se espera que la densitometría ósea por ultrasonido se use en los consultorios médicos, clínicas móviles y otros sitios, mientras que la DXA está limitada en gran medida a las clínicas de osteoporosis de los hospitales.

Estado de desarrollo
Los primeros sistemas DXA disponibles comercialmente se introdujeron en 1987. La DXA es el procedimiento primario que se utiliza para medir el CMO y la DMO en el esqueleto axial. La DXA ha hecho posible la detección de cambios pequeños en el CMO con una precisión superior al 1%, y en última instancia, debería permitir la evaluación más precisa de los pacientes con osteopenia y osteoporosis.

La investigación dentro de las aplicaciones clínicas de la DXA ha sido vigorosa, y se han tenido avances considerables. La DXA en posición anteroposterior (AP) está fácilmente disponible para el uso clínico, y la mayoría de las unidades ofrecen una mayor velocidad de escaneo, disminución de errores ocasionados por el movimiento del paciente, precisión mejorada y seguimiento de los cambios en el CMO a través del tiempo. La característica de mayor flujo de fotones de la DXA es aplicable, de manera especial, a las exploraciones en posición lateral. Si bien la DMO de la columna vertebral AP puede ser sobrestimada, debido a que los elementos posteriores incluidos en el escáner contienen más hueso cortical, las exploraciones laterales de la columna proporcionan una medición más exacta de la DMO de la columna, debido a que el escáner excluye los elementos posteriores y se centra en la región trabecular del segmento medio de los cuerpos vertebrales. Los cambios en la DMO en sitios específicos de las vértebras también pueden ser monitoreados de manera más eficiente en la posición lateral. Sin embargo, la precisión y la exactitud se pueden afectar más por los cambios en la homogeneidad de los tejidos blandos, y las costillas y/o las calcificaciones aórticas pueden ocasionar un incremento de la atenuación de los rayos X en la posición lateral. Desarrollos posteriores de software, que permitan la edición más precisa en la exploración lateral, pueden rectificar estos problemas.

En la actualidad, muchas unidades de DXA son capaces de evaluar la composición corporal total; la DXA se ha utilizado en investigación para caracterizar la distribución de los tejidos blandos en las mujeres anoréxicas. Se ha establecido con exactitud que la DMO y la grasa corporal se encuentran por debajo del promedio en estas mujeres, y también se ha detectado adelgazamiento de los huesos asociado con la anorexia. Casi todos los sistemas DXA son capaces de medir directamente la masa esquelética y los porcentajes de hueso, músculo magro y grasa de un paciente.

Algunas unidades también tienen la capacidad de monitorear los cambios en la DMO después de una artroplastia total de la cadera. Los errores inherentes a la exposición a los rayos X y al procesamiento de la película en la radiografía seriada, el método tradicional utilizado para monitorear la DMO periprotésica, causan dificultades para la cuantificación de la reabsorción ósea después de la artroplastia de cadera. La investigación en curso ha demostrado que la DXA puede detectar cambios longitudinales en la DMO periprotésica. Los sistemas DXA con algoritmos especiales también pueden detectar automáticamente las interfases hueso/implante y hueso/tejidos blandos, así como medir las respuestas del paciente a los implantes. Con investigación y desarrollo adicionales, los sistemas DXA pueden ayudar en los estudios sobre los efectos de reabsorción ósea próximal (stress shielding), el desempeño de los implantes de cadera y la evidencia de cambios en el hueso relacionados con estos implantes. La capacidad de monitorear la cadera ortopédica, en espera de la autorización de la Administración de Alimentos y Drogas de los Estados Unidos (FDA) para algunas unidades, tiene muchas aplicaciones en ortopedia y constituye un importante uso nuevo de la DXA.

Los densitómetros óseos ultrasónicos han estado disponibles con facilidad en Europa, Asia y América Latina desde 1984. Más recientemente, la densitometría ósea por ultrasonido ha obtenido la aprobación de precomercialización de la FDA. La densitometría por ultrasonido ofrece unidades portátiles de bajo costo, que evitan el uso de radiación. Aunque no es posible reemplazar a la DXA como el estándar de oro en densitometría, el ultrasonido le proporciona al clínico una alternativa para el tamizaje de la osteoporosis. El ultrasonido es una herramienta sencilla y económica para la investigación inicial de las enfermedades metabólicas y pediátricas del hueso, y se puede utilizar en conjunto con un sistema DXA más sofisticado, para la detección y el monitoreo de la osteopenia axial.

Existen otras tecnologías para medir la DMO y para evaluar el riesgo de fractura, incluyendo la tomografía computarizada cuantitativa (TCQ) y la resonancia magnética. La TCQ es una modalidad tridimensional que mide la verdadera densidad volumétrica, en lugar del contenido mineral por unidad de área. Es especialmente útil para la evaluación de la columna vertebral en pacientes que no pueden ser estudiados de manera efectiva con DXA, tales como los obesos. La TCQ y la DXA son los métodos más populares que se utilizan en la actualidad para detectar la osteoporosis (Griswald, 2001).

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Acerca del autor
Reporte del Sistema de Comparación de Producto de asistencia sanitaria del ECRI Institute,
Este reporte del ECRI Institute se titula “Densitometers, Bone”©, updated February 2009, ECRI Institute. Traducido por B2Bportales, Inc., con autorización del ECRI Institute. B2Bportales, Inc. es responsable por la traducción y edición de la versión en español, a partir del material original.


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