É expressivo o número de pesquisadores que está se dedicando ao estudo da morfologia e da topologia trabecular a partir das imagens de tomografia computadorizada e de ressonância magnética. No âmbito dos estudos morfológicos, devido à significativa relação com a resistência mecânica, a razão entre o volume ósseo e o volume total (BV/TV, na notação histomorfométrica) constitui-se em um dos indicadores que vem merecendo especial atenção. No caso das imagens de alta resolução e de baixo ruído, como as obtidas na microtomografia computadorizada, o cálculo de BV/TV parece ser uma tarefa trivial, visto tratar-se de um histograma de intensidade bimodal. Nessa situação, a imagem pode ser binarizada mediante o ajuste do limiar de corte no ponto intermediário dos dois modos. Todavia, nas modalidades
produtoras de imagens clínicas, em que o tamanho do voxel tem a mesma ordem de grandeza da espessura dos elementos estruturais a serem resolvidos, independentemente da relação sinal-ruído, a sobreposição de volumes parciais pode causar o alargamento da distribuição dos histogramas, e dois picos podem sobrepor-se na forma de um pico alargado. Para contornar essa situação, Majumdar et al., conforme citado por Turner [57], escolheram um limiar de corte empírico como forma de padronização, fazendo para tanto uma inversão da escala de cinza da imagem e ajustando um limiar na intensidade correspondente a 50% do pico do histograma (em direção da intensidade menor).
Para o caso de avaliações topológicas, uma vez realizada a segmentação da imagem, processa-se a esqueletização, com a finalidade de facilitar a análise da arquitetura trabecular. Nesse processo, o tecido mineral ósseo é representado pelos pixels claros. Dentre os parâmetros topológicos calculados mediante esse procedimento, os mais comuns são:
a) comprimento total do eixo mediano: número de pixels claros presentes na imagem erodida (esqueletizada);
b) número de terminações nos eixos medianos: número de pixels claros com um vizinho claro medido na imagem erodida (esqueletizada);
c) número de nós nos eixos medianos: número de pixels claros com 3 ou mais vizinhos brancos, medidos na imagem erodida (esqueletizada);
d) número de malhas (medula): número de áreas escuras presentes na imagem segmentada;
e) número de estruturas coerentes presentes na rede: número de áreas claras na imagem segmentada [48].
A par dessas linhas de pesquisa, Gordon et al. [70], há mais de uma década, utilizaram imagens tomográficas de alta resolução, submetendo-as ao processo de segmentação e esqueletização, com a finalidade de estudar a conectividade trabecular. Para tanto, aplicaram um procedimento denominado de análise de treliça, com a finalidade de quantificar o grau de conectividade da arquitetura óssea representada na imagem esqueletizada. Na análise de treliça, a rede examinada é considerada como consistindo de um número de treliças unidimensionais. A junção entre três ou mais treliças é definida como um nó (Nd). Uma estrutura que é conectada de um lado e está livre do outro, é denominada de terminação livre (F). Aquelas treliças representando trabéculas com disposição perpendicular ao plano de corte da imagem aparecem como um ponto na imagem esqueletizada. Essas são contadas como pontos isolados (Ip). O comprimento total da rede trabecular é quantificado como o comprimento da rede (Nl). Um osso bem conectado é caracterizado por um grande número de
nós e poucas terminações livres. Seguindo esses conceitos, os autores definiram a conectividade trabecular (CI) da seguinte maneira:
CI = [(Nd – F – Ip)/Nl] x 100
Esta fórmula pretende ponderar de maneira igual à importância mecânica de cada índice do numerador. Ou seja, o efeito positivo de um nó na estabilidade mecânica é cancelado por uma terminação livre ou ponto isolado. Desta maneira, um valor alto de CI reflete um alto grau de conectividade, enquanto que um baixo (ou até negativo) valor reflete uma estrutura fraca ou altamente desconexa. A divisão pelo comprimento da rede é feito para levar em consideração o tamanho do osso [70].
Uma importante linha de pesquisa voltada ao estudo da topologia trabecular é a que Turner [57] aborda quando discute o trabalho de Feldkamp et al. Nesse artigo, Turner ressalta que os pesquisadores realizaram a esqueletização das imagens trabeculares e mostraram que a conectividade da estrutura pode ser expressa em termos da Característica de Euler-Poincaré. O autor argumenta que é plausível, para uma determinada razão entre volume ósseo e volume total de tecido, uma rede bem conectada ser mecanicamente mais resistente.
Como mostrado histologicamente, a existência de espaços vazios na rede trabecular, o seu número e área total podem dar uma indicação sobre a competência mecânica da estrutura óssea. Não existem dúvidas de que o risco de fratura aumenta à medida que a massa óssea diminui. Apesar dessa relação ser forte, uma massa óssea alta não é suficiente para prevenir fraturas porque a resistência do osso à fratura também depende de outros fatores. Por exemplo, a geometria óssea, a qualidade óssea, a presença de microdanos podem influenciar no risco a fratura. Desses fatores, o de maior interesse é o expressado na quantificação da qualidade e arquitetura ósseas em função de achados histológicos [70].
Também são conhecidos diversos trabalhos que utilizaram radiografias planas para caracterizar a estrutura trabecular óssea. Todavia, em imagens radiológicas planas, a estrutura tridimensional é representada por uma imagem bidimensional. Essa imagem bidimensional sobrepõe (borra) a estrutura trabecular. Com isso, há uma limitação para definir-se a arquitetura trabecular. Essa limitação pode ser superada mediante a aquisição de cortes tomográficos de resolução e espessura adequadas [70].
No processo normal de envelhecimento, observa-se a perda de massa óssea da estrutura trabecular vertebral. Conforme abordado, o aspecto mais grave ocorre quando há a remoção completa ou parcial de uma trabécula, em vez de um afinamento uniforme e generalizado da estrutura. O espaço resultante pela perda trabecular é preenchido por gordura e as trabéculas remanescentes ficam mais separadas, menos conectadas e menos resistentes à
força de compressão. Mediante medições de conectividade e de espaçamento intratrabecular derivados de imagens adquiridas “in vivo” [70], a competência mecânica da arquitetura óssea pode ser inferida, corroborando a importância do valor diagnóstico de indicadores como a Característica de Euler-Poincaré.