Absorptiométrie à rayons X à double énergie

L'absorptiométrie biphotonique à rayons X ( DXA ou DEXA ) est un moyen de mesurer la densité minérale osseuse (DMO) à l'aide de l'imagerie spectrale . Deux faisceaux de rayons X , de niveaux d'énergie différents , sont dirigés vers les os du patient . Lorsque l'absorption des tissus mous est soustraite, la densité minérale osseuse (DMO) peut être déterminée à partir de l'absorption de chaque faisceau par l'os. L'absorptiométrie biphotonique à rayons X est la technologie de mesure de la densité osseuse la plus largement utilisée et la plus étudiée.

L'examen DXA est généralement utilisé pour diagnostiquer et suivre l'ostéoporose , contrairement à la scintigraphie osseuse nucléaire , qui est sensible à certaines maladies métaboliques des os dans lesquelles les os tentent de guérir d'infections, de fractures ou de tumeurs. Il est également parfois utilisé pour évaluer la composition corporelle .

Les tissus mous et les os ont des coefficients d'atténuation différents aux rayons X. Un faisceau de rayons X unique traversant le corps sera atténué à la fois par les tissus mous et par les os, et il n'est pas possible de déterminer, à partir d'un seul faisceau, le degré d'atténuation attribuable aux os. Cependant, les coefficients d'atténuation varient en fonction de l'énergie des rayons X et, surtout, le rapport des coefficients d'atténuation varie également. La DXA utilise deux énergies de rayons X. La différence d'absorption totale entre les deux peut être utilisée, par une pondération appropriée, pour soustraire l'absorption par les tissus mous, ne laissant que l'absorption par les os, qui est liée à la densité osseuse.

Un type de scanner DXA utilise un filtre au cérium avec une tension de tube de 80 kV , ce qui produit des énergies photoniques effectives d'environ 40 et 70 keV . Il existe également un type de scanner DXA utilisant un filtre au samarium avec une tension de tube de 100 kV, ce qui produit des énergies effectives de 47 et 80 keV. De plus, la tension du tube peut être commutée en continu entre une valeur basse (par exemple 70 kV) et une valeur élevée (par exemple 140 kV) en synchronisme avec la fréquence du réseau électrique, ce qui produit des énergies effectives alternant entre 45 et 100 keV.

La combinaison de l'absorptiométrie à rayons X double et du laser utilise le laser pour mesurer l'épaisseur de la région scannée, ce qui permet de contrôler différentes proportions de tissus mous maigres et de tissu adipeux dans les tissus mous et d'améliorer la précision.

Le groupe de travail des services de prévention des États-Unis recommande que les femmes de plus de 65 ans passent un examen DXA. La date à laquelle les hommes doivent être testés est incertaine mais certaines sources recommandent l'âge de 70 ans . Les femmes à risque devraient envisager de passer un examen lorsque leur risque est égal à celui d'une femme normale de 65 ans.

Le risque d'une personne peut être mesuré à l'aide du calculateur FRAX de l'Université de Sheffield , qui inclut de nombreux facteurs de risque cliniques différents, notamment une fracture de fragilité antérieure, l'utilisation de glucocorticoïdes , un tabagisme important, une consommation excessive d'alcool, la polyarthrite rhumatoïde, des antécédents de fracture de la hanche parentale, une maladie rénale et hépatique chronique, une maladie respiratoire chronique, l'utilisation à long terme de phénobarbital ou de phénytoïne, la maladie cœliaque, la maladie inflammatoire de l'intestin et d'autres risques.

L’Organisation mondiale de la santé a défini les catégories suivantes en fonction de la densité osseuse chez les femmes blanches :

La densité osseuse est souvent donnée aux patients sous la forme d'un score T ou d'un score Z. Le score AT indique au patient quelle est sa densité minérale osseuse par rapport à celle d'un jeune adulte du même sexe ayant une densité minérale osseuse maximale. Un score T normal est de -1,0 et plus, une faible densité osseuse est comprise entre -1,0 et -2,5 et l'ostéoporose est de -2,5 et moins. Le score AZ est simplement une comparaison de la densité minérale osseuse d'un patient par rapport à la densité minérale osseuse moyenne d'un homme ou d'une femme de son âge et de son poids.

Le comité de l’OMS ne disposait pas de suffisamment de données pour créer des définitions pour les hommes ou d’autres groupes ethniques.

Des considérations particulières doivent être prises en compte lors de l'utilisation de la DXA pour évaluer la masse osseuse chez les enfants. Plus précisément, la comparaison de la densité minérale osseuse des enfants aux données de référence des adultes (pour calculer un score T) sous-estimera la DMO des enfants, car les enfants ont moins de masse osseuse que les adultes pleinement développés. Cela conduirait à un surdiagnostic d' ostéopénie chez les enfants. Pour éviter une surestimation des déficits minéraux osseux, les scores de DMO sont généralement comparés aux données de référence pour le même sexe et le même âge (en calculant un score Z ).

En outre, d’autres variables, en plus de l’âge, sont susceptibles de fausser l’interprétation de la DMO mesurée par DXA. La taille des os est une variable importante qui peut fausser l’interprétation de la DMO mesurée par DXA. Il a été démontré que la DXA surestime la densité minérale osseuse des sujets plus grands et la sous-estime des sujets plus petits. Cette erreur est due à la façon dont la DXA calcule la DMO. Dans la DXA, la teneur minérale osseuse (mesurée comme l’atténuation des rayons X par les os scannés) est divisée par la surface (également mesurée par l’appareil) du site scanné.

Étant donné que la DXA calcule la densité minérale osseuse (DMO) à partir de la surface (aDMO : densité minérale osseuse surfacique), elle ne constitue pas une mesure précise de la densité minérale osseuse réelle, qui est la masse divisée par un volume . Afin de distinguer la DMO DXA de la densité minérale osseuse volumétrique , les chercheurs font parfois référence à la DMO DXA sous le nom de densité minérale osseuse surfacique (aDMO). L'effet de confusion des différences de taille des os est dû à la valeur de profondeur manquante dans le calcul de la densité minérale osseuse. Malgré les problèmes de la technologie DXA pour estimer le volume, elle constitue toujours une mesure assez précise du contenu minéral osseux. Les méthodes permettant de corriger cette lacune incluent le calcul d'un volume qui est approximé à partir de la mesure de surface projetée par DXA. Les résultats de la DMO DXA ajustés de cette manière sont appelés densité minérale osseuse apparente (BMAD) et sont un rapport entre le contenu minéral osseux et une estimation cuboïdale du volume osseux. Comme les résultats de l'aDMO, les résultats de la BMAD ne représentent pas avec précision la densité minérale osseuse réelle, car ils utilisent des approximations du volume de l'os. Le BMAD est principalement utilisé à des fins de recherche et n’est pas encore utilisé dans des contextes cliniques.

D'autres technologies d'imagerie telles que la tomodensitométrie quantitative (QCT) sont capables de mesurer le volume de l'os et ne sont donc pas sensibles à l'effet de confusion de la taille de l'os comme le sont les résultats de la DXA.

Il est important que les patients effectuent des mesures répétées de la DMO sur le même appareil à chaque fois, ou au moins sur un appareil du même fabricant. Les erreurs entre les appareils ou les tentatives de conversion des mesures d'une norme d'un fabricant à une autre peuvent introduire des erreurs suffisamment importantes pour annuler la sensibilité des mesures.

Les résultats de la DXA doivent être ajustés si le patient prend des suppléments de strontium .

La DXA peut également être utilisée pour mesurer le score osseux trabéculaire .

La DXA est de loin la technique la plus utilisée pour mesurer la densité minérale osseuse, car elle est considérée comme bon marché, accessible, facile à utiliser et capable de fournir une estimation précise de la densité minérale osseuse chez les adultes.

La position officielle de la Société internationale de densitométrie clinique (ISCD) est qu'un patient peut être testé pour la DMO s'il présente une pathologie susceptible de précipiter une perte osseuse, s'il va se voir prescrire des médicaments connus pour provoquer une perte osseuse ou s'il est traité et doit être surveillé. L'ISCD déclare qu'il n'existe pas de corrélation clairement comprise entre la DMO et le risque de fracture chez un enfant ; le diagnostic d'ostéoporose chez l'enfant ne peut pas être posé sur la base de critères de densitométrie. Les scores T sont interdits chez les enfants et ne devraient même pas apparaître sur les rapports DXA. Ainsi, la classification de l'OMS de l'ostéoporose et de l'ostéopénie chez l'adulte ne peut pas être appliquée aux enfants, mais les scores Z peuvent être utilisés pour faciliter le diagnostic.

Certaines cliniques peuvent effectuer systématiquement des examens DXA sur des patients pédiatriques souffrant de maladies telles que le rachitisme nutritionnel , le lupus et le syndrome de Turner . Il a été démontré que le DXA permet de mesurer la maturité squelettique et la composition de la graisse corporelle et a été utilisé pour évaluer les effets de la thérapie pharmaceutique. Il peut également aider les pédiatres à diagnostiquer et à surveiller le traitement des troubles de l'acquisition de la masse osseuse pendant l'enfance.

Cependant, il semble que la DXA en soit encore à ses débuts en pédiatrie et que ses limites et inconvénients soient largement reconnus. Certains pensent que les examens DXA à des fins diagnostiques ne devraient même pas être effectués en dehors de centres spécialisés et, si un examen est effectué en dehors d'un de ces centres, il ne devrait pas être interprété sans consultation d'un expert dans le domaine. En outre, la plupart des médicaments administrés aux adultes ayant une faible masse osseuse ne peuvent être administrés aux enfants que dans le cadre d'essais cliniques strictement surveillés.

Le calcium corporel entier mesuré par DXA a été validé chez les adultes en utilisant l'activation neutronique in vivo du calcium corporel total mais cela ne convient pas aux sujets pédiatriques et des études ont été menées sur des animaux de taille pédiatrique.

Les analyses DXA peuvent également être utilisées pour mesurer la composition corporelle totale et la teneur en graisse avec un degré élevé de précision comparable à la pesée hydrostatique avec quelques réserves importantes. À partir des analyses DXA, une image « d'ombre de graisse » à faible résolution peut également être générée, ce qui donne une impression globale de la répartition de la graisse dans tout le corps. Il a été suggéré que, tout en mesurant très précisément les minéraux et les tissus mous maigres (LST), la DXA peut fournir des résultats faussés en raison de sa méthode de calcul indirect de la masse grasse en la soustrayant de la LST et/ou de la masse cellulaire corporelle (BCM) que la DXA mesure réellement.

Les analyses DXA ont été suggérées comme des outils utiles pour diagnostiquer des conditions avec une distribution anormale des graisses, telles que la lipodystrophie partielle familiale . Elles sont également utilisées pour évaluer l'adiposité chez les enfants, en particulier pour mener des recherches cliniques.

La DXA utilise des rayons X pour mesurer la densité minérale osseuse. La dose de rayonnement des systèmes DEXA actuels est faible, aussi faible que 0,001 mSv , soit bien moins qu'une radiographie thoracique ou dentaire standard. Cependant, la dose délivrée par les anciennes sources de rayonnement DEXA (qui utilisaient des radio-isotopes plutôt que des générateurs de rayons X ) pouvait atteindre 35 mGy, considérée comme une dose importante selon les normes de santé radiologique .

La qualité des opérateurs DXA varie considérablement. La DXA n'est pas réglementée comme d'autres techniques d'imagerie par rayonnement en raison de son faible dosage. Chaque État américain a une politique différente quant aux certifications nécessaires pour utiliser une machine DXA. La Californie , par exemple, exige des cours et un examen organisé par l'État, tandis que le Maryland n'a aucune exigence pour les techniciens DXA. De nombreux États exigent une formation et un certificat de la Société internationale de densitométrie clinique (ISCD).

En Australie, la réglementation diffère selon l'État ou le territoire concerné. Par exemple, dans l'État de Victoria, une personne effectuant des examens DXA doit suivre une formation reconnue sur l'utilisation sûre des densitomètres minéraux osseux. En Nouvelle-Galles du Sud et dans le Queensland, un technicien DXA n'a besoin que d'études préalables en sciences, en soins infirmiers ou dans d'autres études de premier cycle connexes. L'Agence de protection de l'environnement (EPA) supervise l'octroi de licences aux techniciens, mais cette procédure est loin d'être rigoureuse et la réglementation est inexistante.