Trabecular bone mass evaluation as related to cortical mass in the human leg

GUSTAVO ROBERTO COINTRY; RICARDO FRANCISCO CAPOZZA; SARA FELDMAN; PABLO ANDRÉS MORTARINO; LAURA MAFFEI; ANDRÉS ALVARISQUETA; JOSÉ LUIS FERRETTI

Honolulu (Hawaii, USA)

Congreso; XXIX ANNUAL MEETING, American Society for Bone & Mineral Research (ASBMR); 2007

American Society for Bone & Mineral Research (ASBMR)

La hipótesis de trabajo de este estudio propone que la anatomía de la tibia humana reflejaría su adaptación morfogenética biomecánica a cargas cambiantes, de compresión axial pura cerca del tobillo (articulación única), a una combinación de ésta con flexión y torsión crecientes en sentido proximal, hasta la rodilla (articulación doble). El análisis estructural tibial provisto por la pQCT puede describir los cambios seccionales correspondientes, con aplicaciones clínicas novedosas. Para demostrarlo, determinamos indicadores de masa (CMO, área cortical), calidad material (vDMO cortical), y diseño diáfiso-metafisario (diámetro perióstico, grosor cortical, momentos de inercia para flexión y torsión -MIs-) en scans seriados tomados cada 5% de la longitud tibial total, numerados de C1 a C19 en sentido proximal, en 10 varones y 10 mujeres normales de 20 a 40 años, comparando y correlacionando los cambios observados. El análisis de los cortes en sentido proximal reveló que 1. El área cortical creció mucho de C1 a C9 (r=0.965, p<0.001), se mantuvo estable hasta C15, y cayó abruptamente más arriba (r=-0.798, p<0.001). 2. El CMO cortical reflejó estrechamente esos cambios, sugiriendo una invariancia de la vDMO cortical. 3. La vDMO cortical, corregida del error tomográfico derivado del efecto de volumen parcial para cortezas finas, que demostramos importante para grosores menores de 2.5 mm, se mantuvo estable en todos los cortes. 4. De C5 a C16, los MIs crecieron exponencialmente. De C5 a C9 lo hicieron en correlación directa con el área o el CMO cortical, pero de C10 a C16 crecieron inversamente a ellos, y directamente con el perímetro perióstico. 5. La relación entre los MIs (y) y el CMO cortical creció exponencialmente a todo lo largo del hueso (r=0.987, p<0.001). 6. El CMO total decayó un 33% de C1 a C3, y luego aumentó con igual pendiente hasta C9, recuperando el valor original de C1 en C7, y manteniéndose estable de C10 a C16. Esta información confirma nuestra hipótesis de que la tibia soporta distalmente compresión uniaxial pura, validándola desde el tobillo hasta C3. La falta de estimulación natural en flexión y torsión hasta C3 determinaría la máxima redondez del diseño diafisario en ese sitio, con los menores valores de masa (cortical pura, 50% más eficiente mecánicamente que la combinación de cortical y trabecular según los datos), y también de MIs, para todo el hueso. Esto se explica porque, para resistir en compresión, la variable más relevante es la cantidad de material mineralizado disponible (CMO, área cortical), y no su distribución (MIs). Sin variación demostrable de la vDMO cortical, el aumento de masa a partir de C3, con aumento exponencial de los MIs y del diámetro perióstico, revela también la adaptación diafisaria al stress creciente en flexión y torsión en sentido proximal. Esta requeriría mayor aporte de masa mineral hasta C15. Más distalmente, la masa disminuye, pero el diámetro perióstico crece mucho, y la corteza se adelgaza, creciendo exponencialmente los MIs (sensibles a la periferización del material cortical), hasta constituir la doble estructura necesaria para soportar ambos cóndilos femorales independientemente. En la práctica, el estudio demuestra la utilidad de los sitios estandardizados para cortes de pQCT, ubicados 4, 14 y 38% proximales al tobillo (cercanos a C1, C3 y C7 respectivamente) para analizar la eficiencia biomecánica de la estructura tibial, y para evaluar los cambios de masa ósea trabecular con referencia a la cortical del mismo individuo, con un criterio biomecánico inédito. En estudios separados hemos determinado cartas normales Z-scorizadas de estas relaciones como referencia para diagnósticos comparativos.