Денситометрическая диагностика оп

Распространенность  ОП, по данным эпидемиологических исследований, в экономически развитых странах  возрастает. Эпидемиологические исследования последних двух десятилетий 20 века показывают, что в мире насчитывается  около 250 млн человек, страдающих ОП. Наибольшее распространение он имеет в старших возрастных группах. От 30 до 50% женщин в постменопаузе и около 50% населения обоего пола после 75 лет имеют ОП. В популяции риск переломов шейки бедра очень высок и составляет: у женщин  в  постменопаузе 14%,  а  у  мужчин 6%.  Общий  риск остеопоротических переломов существенно выше – 30-40%. Фактически, не менее трети взрослых женщин в течение оставшейся жизни могут перенести один  и  более  остеопоротических  переломов  с  достаточно  тяжелыми  с клинической точки зрения последствиями. У женщин в возрасте старше 50  лет риск остеопоротических переломов сопоставим с риском рака молочной железы (9-12%) и сердечно-сосудистых  заболеваний (30-40%). У мужчин риск остеопоротических переломов примерно в 3 раза ниже, чем у женщин,  но также достаточно высок.  Согласно материалам Европейского конгресса по ОП, проходившего в 1998 году в Берлине, в постменопаузальном периоде у женщин диагностируется 39% переломов шейки бедра, позвоночника или запястья, ассоциированных с ОП, а у мужчин того же возраста – 13%. Во многих странах отмечается увеличение частоты остеопоротических переломов.     В Беларуси, согласно статистическим данным, случается более 100 000 переломов в год, более половины из них – по причине ОП. Статистические прогнозы предсказывают увеличение числа переломов на 40% в 2025 году по сравнению с уровнем 1990 г.[8].

1.4 Диагностика  ОП

Основной целью диагностики  ОП является профилактика переломов  костей, а также возрастных деформаций позвоночного столба и нижних конечностей.     Ключевой вопрос диагностики – установление плотности костной массы (ее количества в единице объема) и ее способности  противостоять внешним и внутренним факторам повреждения. Для этого  изучается ее микро- и макроархитектоника, а также упругость (эластичность) КТ [2, 27].

Для оценки состояния кости  самым доступным методом практически  в любом лечебном учреждении является рентгенография. На обзорных рентгенограммах  раздельно изучаются как кортикальные, так и трабекулярные участки  скелета. Общая характеристика трабекулярной зоны при ОП может быть охарактеризована как кость повышенной прозрачности. Количество трабекул в единице площади рентгенограммы уменьшено. Начальные проявления ОП - остеопению - методом обычной рентгенографии диагностировать невозможно [32].

Однако рентгенологически  можно оценить плотность КТ только при потере костной массы более 30%, когда на R-снимках появляется крупнопетлистый рисунок кости, истончение кортикального слоя и  подчеркнутость его краев. ОП в позвонках  проявляется изменением трабекулярного рисунка (повышение прозрачности тел позвонков), истончением замыкательных пластинок суставных впадин и повышенной их контрастностью. При прогрессировании ОП трабекулярный рисунок претерпевает патологическую перестройку: уменьшается количество горизонтальных костных балок. Несущие основную механическую нагрузку вертикальные трабекулы сохраняются и создают вертикальную исчерченность. Некоторые из вертикальных балок могут утолщаться, горизонтальные склонны полностью исчезать. При дальнейшем прогрессировании ОП трабекулярный рисунок становится невидимым, и, в этом случае, речь идет о "пустом" теле позвонка. В целом тело позвонка становится прозрачным, окаймленным контрастно подчеркнутыми замыкательными пластинками («рамочный позвонок») (рисунок Б4).  Деформация тел позвонков является результатом микропереломов трабекул и возникает, чаще всего, в нижней трети грудного отдела позвоночника (рисунок Б5). Происходит деформация замыкательных пластинок в виде их вдавления («рыбьи позвонки») (рисунок Б6). Впоследствии наступает продавленность опорных площадок тела позвонка, он приобретает форму клина или двояковогнутой линзы. При ОП возможны прорывы верхней и нижней опорных площадок тел позвонков с образованием грыж Шморля [23, 24]. Исследование костей таза позволяет оценить изменения в тазобедренных суставах, шейке бедра и костях таза (рисунок Б7).

Степень тяжести ОП по рентгенологическим признакам можно оценить следующим  образом:

- 1-я степень - пограничные  изменения (подозрения на уменьшение  костной плотности, редуцирование  трабекул);

- 2-я степень - легкий ОП (отчетливое истончение трабекул, подчеркнутость замыкательных пластинок, уменьшение костной плотности);

- 3-я степень - умеренный ОП (дальнейшая убыль костной плотности, продавленность опорных площадок тел позвонков - двояковогнутость, клиновидная форма одного позвонка);

- 4-я степень - тяжелый ОП (тяжелая деминерализация, множественные «рыбьи» или клиновидные позвонки) [23].

Несомненные преимущества рентгенографии – доступность и простота. Существенный недостаток – низкая чувствительность, сложность динамической оценки состояния  пациентов, выявление остеопороза  лишь при потере более 30% костной  массы [1]. Данный метод диагностики ОП громоздок и мало надёжен,  поскольку требует дифференциальной диагностики с врождённой дисплазией (диспластический кифоз). Кроме того, и в норме средние грудные позвонки имеют умеренно  выраженную  переднюю  клиновидную форму.  Если  же клиновидная форма тела  позвонка  является  результатом перелома,  то  на рентгенограммах должны  отмечаться  все его признаки:  линия перелома,  угловая деформация  верхней площадки,  смещение  отломка за  пределы передней линии позвоночного столба [22].

Напротив, РД относятся к  очень чувствительным приборам, которые  потерю костной массы улавливают на самом раннем этапе развития ОП.

В то же время метод РД, относящийся к количественным, с помощью которых можно точно измерять количество гидроксиапатита кальция в костях, не позволяет оценить структуру, а также истинную форму и размеры костей. Учитывая эти данные можно говорить, что эти 2 лучевых метода диагностики, стандартной рентгенографии и РД, являются взаимодополняющими [21].

В последние 30 лет наблюдается  стремительное развитие специальных  неинвазивных  методов  исследования  кости,  которые  в  последнее  время широко  применяются  для  диагностики  ОП.     В настоящее  время для ранней диагностики  ОП  используются различные методы костной денситометрии, позволяющие выявить уже 2-5% потери массы кости, оценить динамику плотности КТ в процессе развития заболевания или эффективность лечения. Они позволяют с высокой точностью определять костную массу и плотность кости как во всём скелете,  так и в отдельных его участках [15].  Измерение плотности кости считается в настоящее время наиболее  надёжным  методом оценки минерального состава кости и определения риска переломов. Определённое изменение в плотности кости может быть клинически важным показателем,  указывающим  на  риск  развития  костной  патологии.  ОП характеризуется  снижением  плотности  кости (гидроксиапатита  кальция), причём преимущественно губчатой, как метаболически более активной по сравнению  с  кортикальной.  Поскольку прочность и,  соответственно, резистентность кости к переломам примерно на 70%  зависит от костной массы,  определение последней,  имеет важную  прогностическое значение. Денситометрическое  измерение плотности кости в большинстве случаев позволяет на  ранних  стадиях выявить снижение минерализации костей и, следовательно, определить риск переломов.

ОДМ в зависимости от используемого  оборудования осуществляется рентгеновским, радиоизотопные,  ультразвуковым методом  или методом компьютерной томографии. Эти методы отличаются друг от друга по возможности измерения МПКТ, сочетано или отдельно трабекулярных или кортикальных костей, а также точности воспроизводимости, дозе радиации, времени, необходимом для проведения исследования . Каждый из них обладает определёнными достоинствами и недостатками [22].

Изотопные  и  рентгеновские  денситометры подразделяются на моноэнергетические и двухэнергетические. Рентгеновские денситометры подразделяются на одноэнергетические (Single Photon Absorptiometry - SPA или с рентгеновским источником излучения – Single X-ray Absorptiometry - SXA), которые используется преимущественно для измерения плотности только кортикальной ткани (дистальных участков лучевой и плечевой костей и пяточной кости),  и двухэнергетические (Dual Photon Absorptiometry - DPA, с рентгеновским источником излучения - Dual Energy X-ray Absorptiometry - DXA) –  кортикальную и трабекулярную кость, что позволяет определять МПКТ периферического и осевого скелета [2].

Моноэнергитические рентгеновские и изотопные денситометры предназначены для определения показателей плотности в периферических отделах скелета (в стандартных условиях это средняя и дистальная треть лучевой кости). Эти приборы достаточно портативны, точны в измерениях и удобны для скриннинговых обследований и контроля  за лечением, однако они не могут измерить плотность кости в поясничных позвонках и проксимальных отделах бедренной кости, предотвращение переломов в которых является главной задачей при лечении ОП.

На двухэнергетических рентгеновских и радиоизотопных денситометрах можно проводить  измерения  не  только  в  периферических,  но  и  в  центральных отделах  скелета. Помимо измерения МПКТ в любом участке скелета (стандартными программами являются поясничные позвонки, проксимальные отделы бедренной кости - шейка, трохантер, треугольник Варда, а также дистальная и средняя треть лучевой кости), многие из них имеют программу «все тело», которая позволяет определить содержание минералов во всем скелете, а также отдельно жировой ткани и мышечной массы.

В настоящее время отдают предпочтение рентгеновским денситометрам перед изотопными, так как они не требуют замены дорогостоящего источника изотопов, обладают большей разрешающей способностью, меньше времени затрачивается на одно исследование, меньше лучевая нагрузка. Лучевая нагрузка при одном исследовании на костном рентгеновском денситометре точечного типа составляет 2-4 миллирентген, веерного типа - до 30 миллирентген. Современные модели костных денситометров («Эксперт» фирмы «Лунар» и «Голоджик 4500») позволяют также проводить морфометрические исследования и измерения с 4 грудного по 4 поясничный позвонки, определяя на ранних стадиях компрессионные переломы.

В большинстве  руководств  по  ОП рекомендуют  проводить  скрининговые  денситометрические  исследования женщинам  в  постменопаузальном  периоде,  пожилым  людям  для  профилактики переломов, а также  пациентам любого возраста с нарушением минерального обмена.

В настоящее время наиболее точным методом диагностики ОП признана рентгеновская двухэнергетическая ОДМ, точность которой колеблется по данным разных авторов от 1% до 5%, причём лучевая нагрузка приближается к фоновой [2].

В таблица А3 и А4 представлены обобщенные данные, позволяющие сравнивать диагностические возможности различных методов денситометрии.

1.4.1 Моноэнергетическая  и  двухэнергетическая  радиоизотопная  денситометрии

Методы изотопной  денситометрии основаны на измерении поглощения фотонного излучения в биологических тканях исследуемого участка тела больного. Суть  заключается в регистрации прохождения монохроматического потока фотонов одной энергии через кость и мягкие ткани. При этом количество минерального вещества кости на пути, поперечном потоку, градуируют, основываясь на различии интенсивности потока до и после прохождения через исследуемую область [1]. Костная плотность в месте прохождения излучения  определяется  по  количеству  поглощенных  фотонов;  интенсивность потока фотонов измеряется сцинтилляционным детектором. На основании полученных данных вычисляются следующие параметры: а)  костная масса, выраженная в граммах на 1 см длинны обследуемого участка кости.  б)  плотность  кости,  выраженная  в  граммах  на 1 см² площади измеренного участка кости.

Метод моноэнергетической  радиоизотопной  денситометрии (SPA)  основан на прохождении фотонов из наружного радиоизотопного источника через кость к детектору. Низкая энергия фотонов способствует максимальному контрасту между костью и мягкими тканями. Однако ослабление фотонного пучка мягкими тканями не позволяет применять этот метод для осевого скелета.

На заре развития этого  метода  в  денситометрах  использовался  источник  ионизирующего излучения  с фиксированным уровнем мощности излучения: I-125, (28 keV)  или Am-241, (60 keV). Основные физические характеристики этих аппаратов  ограничивали  их  использование.  Период  полураспада  радиоизотопного  источника излучения I-125 составляет 60 дней, так что приходилось заменять его через каждые 4-6 месяцев эксплуатации. Кроме того, измерения можно было  проводить  только  в  периферических  отделах  скелета,  которые следовало  либо  поместить  в  воду,  либо  обработать  гелем  или  другими  материалами  с  абсорбционными  свойствами,  эквивалентными  мягкими  тканями.  В  первых  моделях  изотопных  денситометров  оценка  плотности кости производилась  в дистальных отделах костей предплечья и в пяточных костях с помощью  прямолинейного сканера. Исследование занимает от 5 до 15 минут. В подобных денситометрах отсутствует автоматическая система,  позволяющая  репозиционировать  исследуемый  участок  кости,  поэтому требовалось  очень  точное  первичное  позиционирование  области  исследования и значительные навыки врача в этом вопросе.

Метод двухэнергетической изотопной денситометрии (DPA) основан на использовании двух дискретных фотонных источника излучения, что позволяет отдельно определить толщину мягких тканей и количество костных минералов на пути пучка. При этом методе исследования плотности КТ используются радиоактивные изотопы.  С помощью этого метода можно измерить содержание минерала в любом участке скелета.  При нем используются очень низкие дозы радиации, но требует гораздо большего времени для получения результатов исследования.

Данный  метод базируется  на  различии  в  поглощении  излучения  КТ  и окружающими  мягкими тканями. В то время как  фотоны с высокой энергией проникают  как  через  мягкие  ткани,  так  и  через  кость,  фотоны  с  низкой энергией проходят через мягкие ткани, но поглощаются в основном костью. Поскольку фотоны низкой энергии  ослабляются в тканях в большей  степени, чем фотоны высокой энергии, кость дает более высокую контрастность  в поглощении лучей.

Двухэнергетические  изотопные  денситометры  состоят  из  источника  ионизирующего  излучения,  сканирующей  системы,  воспринимающего датчика,  двухканального  анализатора  и  компьютера  с  программным обеспечением. Обычно  сканируемая  область  включает,  поясничный  отдел позвоночника, и проксимальный отдел бедренной  кости, которые более всего подвержены  переломам.  Анализатор  имеет  два  канала.  Один  настроен  на прием низкоэнергетических фотонов, другой - высокоэнергетических.

Основной  недостаток  этих  аппаратов  в  нестабильности  работы радиоизотопа, который со временем теряет мощность в связи с распадом, что сказывается на результатах  измерения. Плотность кости оказывается  ложно завышенной.

Методы радиоизотопная денситометрия применяются все реже, так как имеют источник радиоактивного излучения. Кроме того, они требуют периодической замены источника излучения, что также ограничивает их применение [22].

1.4.2 Двухэнергетическая  рентгеновская денситометрия (DEXA)

В клинической практике измерение  костной массы проводится с целью  выявления ее уменьшения, предупреждения переломов костей и длительного  контроля. ДЭРА обладает всеми качествами, необходимыми для решения этих задач, позволяя определить уже 2–4% потери костной  плотности [1].

Появление метода двухэнергетической рентгеновской денситометрии (DEXA) явилось  значительным прогрессом в развитии денситометрических методик.  Источником  фотонов,  служит  рентгеновская  трубка,  которая позволяет  интенсифицировать  поток  излучения  и  в  результате  получать более четкое изображение  и повысить точность измерений. Принцип  работы ДЭРА заключается в раздельном измерении энергии рентгеновского излучения при его прохождении  через тело пациента. Ослабление рентгеновского излучения частично связано с  костной, частично – с мягкими тканями. Поэтому используется рентгеновский пучок, спектр которого имеет два пиковых значения в различных энергетических диапазонах. Различие в ослаблении энергии позволяет путем математического анализа оценить массу костного минерала в исследуемой области [28].