XI Congresso OrtoMed, 15-17 Dicembre 2016, Firenze Influenza degli Errori DXA sulla Valutazione della Performance di un Nuovo Metodo Ultrasonico per la Densitometria Femorale. Studio promosso da AMGEN e svolto in collaborazione con la asl i lecce: san cesraio e l’oncologico del Vito Fazzi Conversano F. 1, Pisani P.1, Muratore M.2, Greco A.3, Peccarisi M.3, Aventaggiato M.3, Di Paola M.1, Costanza D.2, Grimaldi A.2, Casciaro S. 1 1Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Fisiologia Clinica, Lecce 2ASL Lecce, S.O. “A. Galateo”, U.O. di Reumatologia, San Cesario di Lecce (LE) 3Echolight S.p.a, Lecce. conversano@ifc.cnr.it

Introduzione (1/2) L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) indica che l’osteoporosi viene diagnosticata quando per la densità minerale ossea (BMD) si ha: T-score ≤ -2.5 sui siti anatomici di riferimento In questo contesto, la Dual X-ray Absorptiometry (DXA) è la tecnica più utilizzata in ambito clinico per la misura della BMD e la diagnosi dell’osteoporosi; è tipicamente usata come «gold standard» di riferimento per valutare l’accuratezza di nuovi metodi diagnostici. 17/12/2016 2 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Introduzione (2/2) Tuttavia, recenti studi documentano che più del 90% dei referti DXA sono affetti da errori che ne alterano il risultato diagnostico. Questo aspetto può avere anche effetti significativi sulla valutazione comparativa dell'efficacia di metodi diagnostici innovativi. L'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) indica che l’Osteoporosi viene diagnosticata quando la densità minerale ossea (BMD) misurata sui siti anatomici di riferimento, colonna vertebrale e femore prossimale, risulta essere almeno 2.5 deviazioni standard al di sotto del valore medio del picco di massa ossea nei giovani adulti. La tecnica Dual X-ray Absorptiometry (DXA) è attualmente considerata il “gold standard” di riferimento per la misura della BMD e la diagnosi dell’osteoporosi. Gli esiti degli esami DXA, pertanto, sono utilizzati come “riferimenti” rispetto ai quali valutare la performance diagnostica di nuovi approcci alternativi in fase di validazione clinica. 17/12/2016 3 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Obiettivo dello Studio Valutare l’effettiva performance di un nuovo metodo ecografico per la diagnosi dell’osteoporosi sul collo del femore, tenendo conto dell’influenza di eventuali errori DXA. Tuttavia, recenti studi in letteratura[1] documentano che un’altissima percentuale di indagini DXA di routine risulta affetta da errori specifici che ne alterano il risultato diagnostico. Questo aspetto può avere anche effetti significativi sulla valutazione comparativa dell'efficacia di metodi diagnostici innovativi. 17/12/2016 4 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Metodi - Arruolamento Pazienti - E’ stato condotto uno studio clinico in cui sono state arruolate 159 pazienti di sesso femminile secondo i seguenti criteri di arruolamento: 55-65 anni BMI < 30 Assenza di gravi difficoltà deambulatorie Prescrizione medica per densitometria ossea del collo del femore È stato condotto uno studio clinico in cui sono state arruolate 159 pazienti di sesso femminile di età compresa tra 55 e 65 anni, che sono state sottoposte a convenzionale densitometria DXA femorale ed a scansione ecografica dello stesso sito anatomico con la nuova metodologia US. In un primo momento tutti i referti DXA sono stati assunti come “riferimento gold standard” per valutare la performance dell’OS, attraverso il calcolo dell’accuratezza diagnostica e del coefficiente di correlazione con la BMD DXA. In una seconda fase, sono stati esclusi dall’analisi tutti i referti DXA che presentavano un errore dovuto ad errato posizionamento del paziente, presenza di artefatti o errata segmentazione dell’immagine, così come identificato dalla recente letteratura specialistica [1]. E’ stata quindi rivalutata l'accuratezza diagnostica effettiva dell’approccio US considerato, includendo soltanto quei pazienti che presentavano un referto DXA affidabile. 17/12/2016 5 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Metodi - Acquisizione Dati - Tutte le pazienti sono state sottoposte alle seguenti indagini diagnostiche sul collo del femore: Scansione DXA convenzionale (Hologic Discovery): Scansione ecografica con tecnologia EchoSound (Echolight): È stato condotto uno studio clinico in cui sono state arruolate 159 pazienti di sesso femminile di età compresa tra 55 e 65 anni, che sono state sottoposte a convenzionale densitometria DXA femorale ed a scansione ecografica dello stesso sito anatomico con la nuova metodologia US. In un primo momento tutti i referti DXA sono stati assunti come “riferimento gold standard” per valutare la performance dell’OS, attraverso il calcolo dell’accuratezza diagnostica e del coefficiente di correlazione con la BMD DXA. In una seconda fase, sono stati esclusi dall’analisi tutti i referti DXA che presentavano un errore dovuto ad errato posizionamento del paziente, presenza di artefatti o errata segmentazione dell’immagine, così come identificato dalla recente letteratura specialistica [1]. E’ stata quindi rivalutata l'accuratezza diagnostica effettiva dell’approccio US considerato, includendo soltanto quei pazienti che presentavano un referto DXA affidabile. 17/12/2016 6 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Metodi - Analisi Dati (1/2) - In una PRIMA FASE, tutti i referti DXA sono stati assunti come riferimento “gold standard” per valutare la performance del nuovo metodo ecografico, che è stata quantificata attraverso il calcolo di: accuratezza diagnostica (% di pazienti classificati nella stessa categoria diagnostica dalle due tecniche); coefficiente di correlazione (r) tra i valori di BMD forniti. In un primo momento tutti i referti DXA sono stati assunti come “riferimento gold standard” per valutare la performance dell’OS, attraverso il calcolo dell’accuratezza diagnostica e del coefficiente di correlazione con la BMD DXA. In una seconda fase, sono stati esclusi dall’analisi tutti i referti DXA che presentavano un errore dovuto ad errato posizionamento del paziente, presenza di artefatti o errata segmentazione dell’immagine, così come identificato dalla recente letteratura specialistica [1]. E’ stata quindi rivalutata l'accuratezza diagnostica effettiva dell’approccio US considerato, includendo soltanto quei pazienti che presentavano un referto DXA affidabile. 17/12/2016 7 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Metodi - Analisi Dati (2/2) - Nella SECONDA FASE, sono stati esclusi dall’analisi tutti i referti DXA che presentavano un errore riconducibile ad una delle seguenti tipologie [1]: È stata quindi valutata la performance effettiva, includendo soltanto quei pazienti che presentavano un referto DXA affidabile. In un primo momento tutti i referti DXA sono stati assunti come “riferimento gold standard” per valutare la performance dell’OS, attraverso il calcolo dell’accuratezza diagnostica e del coefficiente di correlazione con la BMD DXA. In una seconda fase, sono stati esclusi dall’analisi tutti i referti DXA che presentavano un errore dovuto ad errato posizionamento del paziente, presenza di artefatti o errata segmentazione dell’immagine, così come identificato dalla recente letteratura specialistica [1]. E’ stata quindi rivalutata l'accuratezza diagnostica effettiva dell’approccio US considerato, includendo soltanto quei pazienti che presentavano un referto DXA affidabile. Errato Posizionamento Errori di Analisi Dati Presenza di Artefatti 1. Messina C. et al., Eur. Radiol. 2015 17/12/2016 8 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Metodi - Schema per valutare l’accuratezza diagnostica - (T-score, BMD, ecc.) Pazienti sani Pazienti osteopenici In un primo momento tutti i referti DXA sono stati assunti come “riferimento gold standard” per valutare la performance dell’OS, attraverso il calcolo dell’accuratezza diagnostica e del coefficiente di correlazione con la BMD DXA. In una seconda fase, sono stati esclusi dall’analisi tutti i referti DXA che presentavano un errore dovuto ad errato posizionamento del paziente, presenza di artefatti o errata segmentazione dell’immagine, così come identificato dalla recente letteratura specialistica [1]. E’ stata quindi rivalutata l'accuratezza diagnostica effettiva dell’approccio US considerato, includendo soltanto quei pazienti che presentavano un referto DXA affidabile. Pazienti osteoporotici 17/12/2016 9 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Risultati - Prima Fase: tutti i referti DXA inclusi - r=0.74 (p<0.001) In un primo momento tutti i referti DXA sono stati assunti come “riferimento gold standard” per valutare la performance dell’OS, attraverso il calcolo dell’accuratezza diagnostica e del coefficiente di correlazione con la BMD DXA. In una seconda fase, sono stati esclusi dall’analisi tutti i referti DXA che presentavano un errore dovuto ad errato posizionamento del paziente, presenza di artefatti o errata segmentazione dell’immagine, così come identificato dalla recente letteratura specialistica [1]. E’ stata quindi rivalutata l'accuratezza diagnostica effettiva dell’approccio US considerato, includendo soltanto quei pazienti che presentavano un referto DXA affidabile. Accuratezza = 83% 17/12/2016 10 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Risultati - Identificazione dei referti DXA errati - In seguito all’esame dettagliato dei referti DXA, sono stati esclusi dall’analisi 48 pazienti (30.2%) per la presenza di varie imprecisioni: Errato Posizionamento del paziente Errori di Analisi dei Dati (segmentazione) Presenza di Artefatti nell’immagine 22 (45.8%) 24 (50.0%) 2 (4.2%) In un primo momento tutti i referti DXA sono stati assunti come “riferimento gold standard” per valutare la performance dell’OS, attraverso il calcolo dell’accuratezza diagnostica e del coefficiente di correlazione con la BMD DXA. In una seconda fase, sono stati esclusi dall’analisi tutti i referti DXA che presentavano un errore dovuto ad errato posizionamento del paziente, presenza di artefatti o errata segmentazione dell’immagine, così come identificato dalla recente letteratura specialistica [1]. E’ stata quindi rivalutata l'accuratezza diagnostica effettiva dell’approccio US considerato, includendo soltanto quei pazienti che presentavano un referto DXA affidabile. 17/12/2016 11 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Risultati - Seconda Fase: solo referti DXA corretti - r=0.81 (p<0.001) In un primo momento tutti i referti DXA sono stati assunti come “riferimento gold standard” per valutare la performance dell’OS, attraverso il calcolo dell’accuratezza diagnostica e del coefficiente di correlazione con la BMD DXA. In una seconda fase, sono stati esclusi dall’analisi tutti i referti DXA che presentavano un errore dovuto ad errato posizionamento del paziente, presenza di artefatti o errata segmentazione dell’immagine, così come identificato dalla recente letteratura specialistica [1]. E’ stata quindi rivalutata l'accuratezza diagnostica effettiva dell’approccio US considerato, includendo soltanto quei pazienti che presentavano un referto DXA affidabile. Accuratezza = 92% 17/12/2016 12 INFLUENZA DEGLI ERRORI DXA SULLA VALUTAZIONE DELLA PERFORMANCE DI UN NUOVO METODO ULTRASONICO PER LA DENSITOMETRIA FEMORALE

Conclusioni Gli errori comunemente presenti nelle indagini DXA di routine hanno un’evidente influenza sulla valutazione comparativa delle performance di nuovi metodi diagnostici. Nel nostro caso, si è riscontrata una sottostima dell’efficacia diagnostica del metodo EchoSound applicato al collo del femore dell’ordine del 10%. E’ stato confermato che le indagini DXA richiedono una serie di interazioni dipendenti dall’operatore per fornire risultati attendibili. L’approccio utilizzato può essere esteso alla valutazione retrospettiva della performance di altri metodi diagnostici per i quali si è stato assunto il DXA come «gold standard». 06/12/2013 Accuratezza Diagnostica di una Nuova Metodica per la Densitometria Ecografica Lombare su una Coorte di Donne Adulte (45-65 anni)

GRAZIE PER L’ATTENZIONE! 06/12/2013 Accuratezza Diagnostica di una Nuova Metodica per la Densitometria Ecografica Lombare su una Coorte di Donne Adulte (45-65 anni)