+7 (727) 250 00 11
+7 (776) 250 05 58

ISSN 2225-806X

ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕНСИТОМЕТРИИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОСТЕОПОРОЗА

Автор: Шакиева Р.А., Мыркасымова А.К.
Место работы: Казахская Академия питания, Казахский Национальный Медицинский Университет им. С.Д. Асфендиярова, г. Алматы

Согласно определению ВОЗ, остеопороз – это нарастающее системное заболевание костной системы, в основе которого лежат низкая костная масса и повреждение микроархитектуры костной ткани, в результате которых увеличивается предрасположенность к переломам [1]. Остеопоротические переломы увеличиваются с возрастом, что обусловливает большое количество случаев инвалидности и смертности. Поэтому остеопороз (ОП) во всем мире является важной проблемой здравоохранения, которая имеет значительные социально-экономические последствия.

Для оценки минеральной плотности костной ткани (МПК) в настоящее время применяются следующие методы [2,3]:

• двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (ДРА);

• ультразвуковая денситометрия (УЗ-денситометрия);

• количественная компьютерная томография (ККТ).

В клинической практике чаще применяются ДРА и УЗ-денситометрия. «Золотым стандартом» в диагностике остеопороза признана двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия, которая характеризуется точностью и быстротой измерения, возможностью исследования различных отделов скелета, низкой лучевой нагрузкой.

В 1994 году экспертами ВОЗ были сформулированы диагностические критерии ОП, основанные на рентгенденситометрических измерениях МПК костей различной локализации. ОП определяется при снижении МПК более минус 2,5 среднеквадратичного отклонения (SD) МПК пациента от среднестатистического показателя МПК для взрослых лиц того же пола в возрасте 30 лет по достижении пика костной массы (Т-score). Т-критерии определяют как нормальную минеральную плотность костной ткани при показателях не более одного стандартного отклонения (SD) от среднего уровня пика костной массы у молодых женщин (Т-критерий от 0 до -1); низкая минеральная плотность костной ткани или остеопения (ОПН) констатируются при показателях от -1,0 до -2,5 SD среднего пика костной массы у молодых женщин; остеопороз диагностируется при показателях ниже -2,5 SD от среднего уровня пика костной массы у молодых женщин [1]. В большинстве рекомендаций по менеджменту ОП, пороговые значения для разграничения больных ОП и здоровых с помощью ультразвуковой остеометрии установлены такие же, как и для ДРА [4].

В 2007 году Международное общество клинической денситометрии (ISCD) в «Официальных положениях об адекватном применении методики количественных ультразвуковых исследований (КУЗ) в клинической практике» приняло ряд рекомендации в Азиатско-тихоокеанском регионе, в дальнейшем подтвержденные в инициативе ISCD — IOF FRAX 2010 года [5]. Основные положения этих документов, главным образом, были ориентированы на аппараты УЗ-денситометрии для пяточной кости. Наибольшее количество метаболически активной трабекулярной ткани приходится на пяточную кость.

Поражение трабекулярной и кортикальной частей костей при разных типах ОП чрезвычайно разнится. Постменопаузальный, гипогонадальный ОП характеризуется преимущественным поражением трабекулярной метаболически активной части костной ткани. Сенильный тип ОП, а также гипертиреоидный, гиперпаратиреоидный, диабетические типы ОП характеризуются преимущественным поражением кортикального вещества. Медицинская оценка причин низкой МПК не может быть уместна только по данным УЗ-денситометрии, в клинике необходима оценка минеральной плотности костной ткани по ДРА костной другим методам. УЗ-денситометрия используется в основном для предварительной скрининг-диагностики снижения прочностных свойств костной ткани [6].

В ультразвуковой денситометрии наиболее часто исследуют пяточную и большеберцовую кости, а также фаланги пальцев, реже пястные и плюсневые кости, а также кости предплечья. При этом измеряется [5]:

1. BUA (Broadband Ultrasound Attenuation – широкополосная ультразвуковая подстройка) в дБ/МГц – параметр, который отражает плотность и структуру кости на основании анализа, проходящего через кость, ультразвукового импульса;

2. SOS (Speed of Sound – скорость звука), в м/с – скорость проходящих через кость ультразвуковых волн отражает плотность минералов;

3. BQI (Bone Quality Index, альфа, умноженное на SOS плюс бета, умноженное на BUA) – это взвешенная сумма SOS и BUA, индекс качества кости, – отражает степень нарушения структуры костной ткани, снижения минеральной плотности, в целом состояние прочности костной ткани.

УЗ-денситометрия не дает показаний по осевому скелету, а выявляет лишь тенденцию к изменениям плотности в одной его точке, в нашем случае – пяточной кости. Термины ОП и ОПН, применяемые при интерпретации данных УЗ-денситометрии пяточной кости в данной работе, не являются клиническими диагнозами, они лишь отражают степень снижения структурной прочности (хрупкость) и степень снижения  минеральной плотности (МПК), за которым могут стоять многие и многие патологии костной ткани. Сущностью УЗ-денситометрии и основной ее целью является не постановка диагноза, а эпидемиологический подход к проблеме ОП для определения риска переломов у обследованной популяции населения.

Свойства кости определяются внеклеточным веществом, взаимодействием органического матрикса (20-23%,) и твердой фазой неорганических минералов (70%). При резорбции кости ионы кальция и фосфора из твердой фазы переходят во внеклеточную жидкость, а потом уже рассасывается органический матрикс. Нарушение прочности костной ткани начинается с изменения минеральной составляющей, поэтому термин «снижение МПК» состоятелен при УЗ-денситометрии. Можно использовать термин «нарушение прочностных свойств костной ткани», но он уже включает в себя понятие «снижение минеральной плотности». Таким образом, используемый нами термин «нарушение (снижение) минеральной плотности костной ткани» (НМПК) может быть использован при УЗ-денситометрии [7,8].

Ультразвуковая костная денситометрия, благодаря особенностям ультразвука, позволяет оценивать эластичность и жесткость кости. При этом между определяемым этим методом индексом жесткости и минеральной плотности костной ткани существует тесная зависимость. Достоинства метода состоят в возможности осуществления скрининговых программ (низкая стоимость и портативность), высокой скорости исследования, отсутствии лучевых нагрузок, большой точности и хорошей воспроизводимости. В заключение отметим, что измерения SOS отражают несколько разные качества кости, таких как, плотность, упругость, толщина кортикального слоя и, в меньшей степени, микроархитектура кости, таким образом, способствуя получению более полной картины ломкости кости, чем при оценке только минеральной плотности кости методом ДРА.

Цель. Целью настоящего исследования являлось определение диагностической эффективности УЗ-денситометрии (пяточная кость) по сравнению с ДРА (поясничный отдел позвоночника и проксимальный отдел бедра).

Материал и методы. Исследование проводилосьв рамках НТП Министерства здравоохранения Республики Казахстан «Разработка комплексной программы профилактики остеопороза в Республике Казахстан в 2011-2013 гг.» Казахской академией питания и Казахским национальным медицинским университетом им. С.Д. Асфендиярова.Определение минеральной плотности костной ткани (МПК) осуществлялось нами методами рентгеновской абсорбциометрии для диагностики остеопороза (у 112 пациентов) и УЗ-денситометрии для определения прочностных свойств костной ткани (в условиях различных клиник города Алматы у 612 пациентов). В основу настоящей работы легло одномоментное обследование 112 женщин и мужчин в возрасте от 44 до 89 лет, проживающих в городе Алматы. Средний возраст составил 63,9±5,4 лет. Все обследованные мужчины и женщины были разделены на группы в зависимости от возраста, с интервалом в 10 лет.

При клинических исследованиях для постановки диагноза был использован метод двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (Dual-Energy X-ray Absorptiometry, сокращенно DXA или DEXA, ДРА). Обследование DEXA XR46 (NORLAND, США) и интерпретацию результатов проводил специализированный врач-радиолог на базе медицинского диагностического центра ТОО MGM-STAN. Аппарат включает программы сканирования и анализа позвоночника во фронтальной проекции, в боковой/латеральной проекции, а также проксимальной части бедренной кости. Программа сравнивает данные с популяционными нормами (NHANES III), по Т и Z критериям  ВОЗ (от 5 лет). ДРА просвечивает кости рентгеновскими лучами с низкой дозой радиации посредством двух энергетических потоков, чтобы измерить минеральную плотность костной ткани. Доза радиации низкая – меньше одной десятой дозы стандартной рентгенографии грудной клетки. Денситометрия занимает от 10 до 30 минут, в зависимости от используемой аппаратуры и исследуемых частей тела. Оценивались следующие параметры: минеральная плотность костной ткани (г/см2), костная масса (г) поясничных позвонков (L1–L4) и тазобедренного сустава, где происходит большинство связанных с остеопорозом переломов. В проксимальном отделе бедренной кости определялась суммарная МПКТ (МПКТ Total) и МПКТ шейки бедренной кости (N).

В ДРА участвовали 112 испытуемых, у которых предварительно МПК измерялось УЗ денситометром SONOST 3000 (Южная Корея) по пяточной кости. Наличие или отсутствие снижения МПКТ определялось по Т-критерию в соответствии с рекомендациями рабочей группы ВОЗ: значения в пределах от -1,0 до -2,5 стандартной девиации (SD) расценивается как низкая минеральная плотность, в пределах -2,5 SD и ниже – остеопороз [1].

Процедура обследования пациента занимает около 5 минут. Единственным расходным материалом для работы является УЗИ-гель. Условия эксплуатации: рабочая температура 10-40°С, относительная влажность 30-75%, атмосферное давление 700-1060 гПа. Устанавливают систему в чистой зоне с хорошей вентиляцией.

Пациент должен быть в сидячем положении. Сначала надо очистить поверхности панели спиртом. Затем протереть обе стороны пятки пациента салфеткой смоченной спиртом и нанести обильное количество геля с обеих сторон (между прибором и кожей пятки не должно быть воздуха). Правильное положение ног и тела пациента имеет большое значение. Пятки должны тесно прилегать к измерительной части прибора. Измерительный прибор и тело должны быть на одной линии. Ставят ноги пациента. Пациент не должен шевелить ногой. После этого вводят данные пациента (ФИО, дату рождения, пол, национальность, рост, вес, какая сторона ноги) и начинают измерять. Время сканирования составляет 15 секунд. Результат исследования выводится на экране в виде цветной диаграммы, не требующей сложной интерпретации и распечатывается на термальной бумаге со всеми цифровыми данными.

Руководство по УЗ-денситометрии SONOST 3000 (Южная Корея) содержит справочные и эталонные данные, где указано BQI более -1,0 – интерпретируется как норма, от -1,0 до -2,5 – как остеопения, -2,5 и ниже – как остеопороз. Т-критерий представляет собой BQI респондента выше или ниже усредненного значения для молодого человека 30 лет (пик костной массы).

В референсных кривых, используемых в денситометрах SONOST 3000  (Южная Корея), отклонение -2SD (Т-критерий) соответствует примерно 80% пиковой костной массы. Референсная база денситометра включает показатели для лиц азиатской национальности, что позволило использование его для исследуемой популяции.

Результаты исследования.

Нами было выявлено:

– между показателями КУС и ДЭРА поясничной области отсутствует статистическая зависимость;

– между КУС и ДРА проксимального отдела бедра и шейки бедренной кости существует статистически достоверная связь; коэффициент корреляции между параметрами КУС и ДРА проксимального отдела бедра (total) составляет 0,21 (p=0,029); между КУС и ДРА шейки бедра коэффициент – r=0,26, p=0,07 (таблица 1).

В результате проведенного исследования 112 человек было выявлено, что частота НПМК шейки бедренной кости по данным ДРА в 2 раза ниже, чем при УЗ-денситометрии (таблица 2). Количество ложноположительных результатов КУС в сравнении с ДРА составило 16,2%, ложноотрицательных результатов УЗ-остеометрии в сравнении с ДРА – 100%.

Чувствительность УЗ-денситометрии в выявлении НМПК составляет 0,98, а специфичность – 0. Результаты УЗ-денситометрии в большей степени отражают состояние шейки бедренной кости, чем позвоночника и общего проксимального отдела бедра. Однако низкая специфичность теста ограничивает возможности  УЗ-денситометрии в диагностике ОП. В то же время отрицательные результаты УЗ-денситометрии позволяют с уверенностью высказать суждение об отсутствии заболевания.

Таким образом, учитывая отсутствие плотной корреляции между результатами этих методов, а также результаты проведенного анализа диагностических параметров, УЗ-денситометрия может применяться в скрининг-диагностике ОП для выявления лиц с высоким риском возникновения переломов, с последующим исследованием на ДРА. Нормальные значения Т-критерия по УЗ-денситометрии и отсутствие остеопоротического перелома позволяют отказаться от дальнейшего сравнительно дорогостоящего обследования и проведения лечения.

Литература:

  1. World Health Organization. Assessment of fracture risk and its application to screening for postmenopausal osteoporosis // WHO technical report series 843. – Geneva: – WHO. – 1994
  2. Kanis J.A. Diagnosis of osteoporosis and assessment of fracture risk// Lancet. – 2012. – N 359. – p. 1929-1936
  3. Lewiecki E.M., Borges J.L. Bone density testing in clinical practice // Minerva Med. – 2005. – Vol. 96 (5). – р. 317-313
  4. National Osteoporosis Foundation. Osteoporosis: review of the evidence for prevention, diagnosis, and treatment and cost-effectiveness analysis // Osteop. Int. – 1998. – V. 8. – р. 7-800
  5. Official Positions of the International Society for Clinical Densitometry, © Copyright ISCD, October 2007, Supersedes all prior «Official Positions» publications
  6. Hans D., Kanis J.A., Baim S. et al. Joint Official Positions of the International Society for Clinical Densitometry and International Osteoporosis Foundation on FRAX ®. Executive Summary of the 2010 Position Development Conference on Interpretation and use of FRAX® in clinical practice // J. Clin. Densitom. 2011 Jul-Sep; 14(3): р. 171-80
  7. Kanis J.A., Oden A., Johnell O. et al. The use of clinical risk factors enhances the performance of BMD in the prediction of hip and osteoporotic fractures in men and women // Osteoporos. Int. 2007; 18(8): р. 1033-46
  8. Kanis J.A., Burlet N., Cooper C. et al.; European Society for Clinical and Economic Aspects of Osteoporosis and Osteoarthritis (ESCEO). European guidance for the diagnosis and management of osteoporosis in postmenopausal women // Osteoporos. Int. 2008; Apr; 19(4): р. 399-428. Epub 2008, Feb 12. Review. Erratum in: Osteoporos. Int. 2008 Jul; 19(7): р. 1103-4

‘m�]ni�� :EN-US’>of Sound – скорость звука), в м/с – скорость проходящих через кость ультразвуковых волн отражает плотность минералов;

3. BQI (Bone Quality Index, альфа, умноженное на SOS плюс бета, умноженное на BUA) – это взвешенная сумма SOS и BUA, индекс качества кости, – отражает степень нарушения структуры костной ткани, снижения минеральной плотности, в целом состояние прочности костной ткани.

УЗ-денситометрия не дает показаний по осевому скелету, а выявляет лишь тенденцию к изменениям плотности в одной его точке, в нашем случае – пяточной кости. Термины ОП и ОПН, применяемые при интерпретации данных УЗ-денситометрии пяточной кости в данной работе, не являются клиническими диагнозами, они лишь отражают степень снижения структурной прочности (хрупкость) и степень снижения  минеральной плотности (МПК), за которым могут стоять многие и многие патологии костной ткани. Сущностью УЗ-денситометрии и основной ее

целью является не постановка диагноза, а эпидемиологический подход к проблеме ОП для определения риска переломов у обследованной популяции населения.

Свойства кости определяются внеклеточным веществом, взаимодействием органического матрикса (20-23%,) и твердой фазой неорганических минералов (70%). При резорбции кости ионы кальция и фосфора из твердой фазы переходят во внеклеточную жидкость, а потом уже рассасывается органический матрикс. Нарушение прочности костной ткани начинается с изменения минеральной составляющей, поэтому термин «снижение МПК» состоятелен при УЗ-денситометрии. Можно использовать термин «нарушение прочностных свойств костной ткани», но он уже включает в себя понятие «снижение минеральной плотности». Таким образом, используемый нами термин «нарушение (снижение) минеральной плотности костной ткани» (НМПК) может быть использован при УЗ-денситометрии [7,8].

Ультразвуковая костная денситометрия, благодаря особенностям ультразвука, позволяет оценивать эластичность и жесткость кости. При этом между определяемым этим методом индексом жесткости и минеральной плотности костной ткани существует тесная зависимость. Достоинства метода состоят в возможности осуществления скрининговых программ (низкая стоимость и портативность), высокой скорости исследования, отсутствии лучевых нагрузок, большой точности и хорошей воспроизводимости. В заключение отметим, что измерения SOS отражают несколько разные качества кости, таких как, плотность, упругость, толщина кортикального слоя и, в меньшей степени, микроархитектура кости, таким образом, способствуя получению более полной картины ломкости кости, чем при оценке только минеральной плотности кости методом ДРА.

Цель. Целью настоящего исследования являлось определение диагностической эффективности УЗ-денситометрии (пяточная кость) по сравнению с ДРА (поясничный отдел позвоночника и проксимальный отдел бедра).

Материал и методы. Исследование проводилосьв рамках НТП Министерства здравоохранения Республики Казахстан «Разработка комплексной программы профилактики остеопороза в Республике Казахстан в 2011-2013 гг.» Казахской академией питания и Казахским национальным медицинским университетом им. С.Д. Асфендиярова.Определение минеральной плотности костной ткани (МПК) осуществлялось нами методами рентгеновской абсорбциометрии для диагностики остеопороза (у 112 пациентов) и УЗ-денситометрии для определения прочностных свойств костной ткани (в условиях различных клиник города Алматы у 612 пациентов). В основу настоящей работы легло одномоментное обследование 112 женщин и мужчин в возрасте от 44 до 89 лет, проживающих в городе Алматы. Средний возраст составил 63,9±5,4 лет. Все обследованные мужчины и женщины были разделены на группы в зависимости от возраста, с интервалом в 10 лет.

При клинических исследованиях для постановки диагноза был использован метод двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (Dual-Energy X-ray Absorptiometry, сокращенно DXA или DEXA, ДРА). Обследование DEXA XR46 (NORLAND, США) и интерпретацию результатов проводил специализированный врач-радиолог на базе медицинского диагностического центра ТОО MGM-STAN. Аппарат включает программы сканирования и анализа позвоночника во фронтальной проекции, в боковой/латеральной проекции, а также проксимальной части бедренной кости. Программа сравнивает данные с популяционными нормами (NHANES III), по Т и Z критериям  ВОЗ (от 5 лет). ДРА просвечивает кости рентгеновскими лучами с низкой дозой радиации посредством двух энергетических потоков, чтобы измерить минеральную плотность костной ткани. Доза радиации низкая – меньше одной десятой дозы стандартной рентгенографии грудной клетки. Денситометрия занимает от 10 до 30 минут, в зависимости от используемой аппаратуры и исследуемых частей тела. Оценивались следующие параметры: минеральная плотность костной ткани (г/см2), костная масса (г) поясничных позвонков (L1–L4) и тазобедренного сустава, где происходит большинство связанных с остеопорозом переломов. В проксимальном отделе бедренной кости определялась суммарная МПКТ (МПКТ Total) и МПКТ шейки бедренной кости (N).

В ДРА участвовали 112 испытуемых, у которых предварительно МПК измерялось УЗ денситометром SONOST 3000 (Южная Корея) по пяточной кости. Наличие или отсутствие снижения МПКТ определялось по Т-критерию в соответствии с рекомендациями рабочей группы ВОЗ: значения в пределах от -1,0 до -2,5 стандартной девиации (SD) расценивается как низкая минеральная плотность, в пределах -2,5 SD и ниже – остеопороз [1].

Процедура обследования пациента занимает около 5 минут. Единственным расходным материалом для работы является УЗИ-гель. Условия эксплуатации: рабочая температура 10-40°С, относительная влажность 30-75%, атмосферное давление 700-1060 гПа. Устанавливают систему в чистой зоне с хорошей вентиляцией.

Пациент должен быть в сидячем положении. Сначала надо очистить поверхности панели спиртом. Затем протереть обе стороны пятки пациента салфеткой смоченной спиртом и нанести обильное количество геля с обеих сторон (между прибором и кожей пятки не должно быть воздуха). Правильное положение ног и тела пациента имеет большое значение. Пятки должны тесно прилегать к измерительной части прибора. Измерительный прибор и тело должны быть на одной линии. Ставят ноги пациента. Пациент не должен шевелить ногой. После этого вводят данные пациента (ФИО, дату рождения, пол, национальность, рост, вес, какая сторона ноги) и начинают измерять. Время сканирования составляет 15 секунд. Результат исследования выводится на экране в виде цветной диаграммы, не требующей сложной интерпретации и распечатывается на термальной бумаге со всеми цифровыми данными.

Руководство по УЗ-денситометрии SONOST 3000 (Южная Корея) содержит справочные и эталонные данные, где указано BQI более -1,0 – интерпретируется как норма, от -1,0 до -2,5 – как остеопения, -2,5 и ниже – как остеопороз. Т-критерий представляет собой BQI респондента выше или ниже усредненного значения для молодого человека 30 лет (пик костной массы).

В референсных кривых, используемых в денситометрах SONOST 3000  (Южная Корея), отклонение -2SD (Т-критерий) соответствует примерно 80% пиковой костной массы. Референсная база денситометра включает показатели для лиц азиатской национальности, что позволило использование его для исследуемой популяции.

Результаты исследования.

Нами было выявлено:

– между показателями КУС и ДЭРА поясничной области отсутствует статистическая зависимость;

– между КУС и ДРА проксимального отдела бедра и шейки бедренной кости существует статистически достоверная связь; коэффициент корреляции между параметрами КУС и ДРА проксимального отдела бедра (total) составляет 0,21 (p=0,029); между КУС и ДРА шейки бедра коэффициент – r=0,26, p=0,07 (таблица 1).

В результате проведенного исследования 112 человек было выявлено, что частота НПМК шейки бедренной кости по данным ДРА в 2 раза ниже, чем при УЗ-денситометрии (таблица 2). Количество ложноположительных результатов КУС в сравнении с ДРА составило 16,2%, ложноотрицательных результатов УЗ-остеометрии в сравнении с ДРА – 100%.