2 курс / Нормальная физиология / Технологии_и_методы_определения_состава_тела_человека_Мартиросов

ческие, так и осевые участки скелета (поясничный отдел позвоночника, проксимальные отделы бедра).

Встроенное программное обеспечение автоматически корректирует результаты измерений с учётом плотности мягких тканей. Данный метод мало инвазивен (суммарная доза облучения не превышает 0,02–0,03 мЗв), относительно доступен и не требует активного участия пациентов (Mazess et al., 1990; Pietrobelli et al., 1996). По сравнению с ДФА, результаты измерений методом ДРА более точны, а длительность измерений значительно меньше (табл. 4.4) при сравнительно низкой дозе облучения. Поэтому метод ДРА

11От англ. dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA). Прежнее название — количественная цифровая рентгенография (от англ. quantitative digital rentgenography (QDR). Отсюда происходит аббревиатура, используемая в названии рентгеновских денситометров фирмы Hologic.

143

рассматривается в качестве “золотого стандарта” остеоденситометрии.

На рис. 4.24–4.26 показано стационарное оборудование метода ДРА с возможностью изучения всего тела. Лидерами в производстве таких устройств являются компании Hologic, Lunar и Norland (США). Например, ежегодный объём продаж компании Lunar составляет около 20 млн. долл., а с момента её появления в 1980 г. было реализовано свыше 12000 рентгеновских и ультразвуковых остеоденситометров. В России более широко распространено оборудование компаний Lunar и Hologic. В настоящее время оборудование для рентгеновской костной денситометрии производится во многих странах мира. Перспективны разработки французской фирмы DMS (рис. 4.26) и шведской компании Demetech (рис. 4.29). В 2000 году на выставке “Радиология–2000”, проходившей в рамках I Российской научной конференции “Лучевая диагностика и лучевая терапия на пороге третьего тысячелетия”, был представлен первый отечественный рентгеновский денситометр “ДенсиконМТ”, разработанный ЗАО “Медицинские технологии” совместно с

ООО “Медрентех”. Прибор не требует применения водной ванны и позволяет проводить исследование минеральной плотности костной ткани (МПКТ) не только в амбулаторных условиях, но и на дому. Устройство весит 29 кг, длительность сканирования составляет 15 с, доза облучения не превышает 15 мкЗв (Чикирдин, 2001). К сожалению, данная разработка не была запущена в серийное производство.

Таблица 4.4. Сравнительная характеристика рентгеновских и

радиоизотопных методов определения состава тела человека

тазобедренного сустава), а ошибка измерения МПКТ не превышает 3%. Клинические испытания денситометра проведены в Центральном институте травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова (ЦИТО МЗ РФ). Основные комплектующие и программное обеспечение производятся в России, а сборка и наладка прибора осуществляются на отечественном оборудовании, что существенно снижает стоимость изделия по сравнению с зарубежными аналогами и позволяет надеяться на высокую экономическую эффективность его использования.

О возможностях остеоденситометров судят по нескольким характеристикам, основные из которых — точность и воспроизводимость результатов измерений. Под точностью обычно понимается среднеквадратическое отклонение результатов оценки МПКТ in situ от данных химического анализа. Точность результатов денситометрии считается низкой, если относительная величина среднеквадратического отклонения не превышает 5%. Относительная величина разброса результатов повторных измерений обычно не превышает 1—2%. Воспроизводимость характеризует разброс результатов повторных измерений, выполненных в течение короткого промежутка времени. Сравнительные характеристики точности и воспроизводимости метода, а также длительности измерений приведены в табл. 4.4.

Физические основы метода. Особенности взаимодействия рентгеновского излучения с костной, жировой и другими тканями организма обусловлены различиями их физико-химических свойств (Pietrobelli et al., 1996). Если с одной стороны изучаемого объекта поместить источник рентгеновского излучения, то интенсивность выходящего потока определяется толщиной, плотностью и химическим составом объекта. Функция интенсивности зависит от энергии излучения. В случае низких энергий она определяется фотоэлектрическим эффектом и эффектом Комптона и имеет вид

где I0 — начальная интенсивность, T — толщина объекта, а µ — линейный коэффициент ослабления. Если толщина объекта известна, то указанное соотношение приводится к виду

где M — масса объекта, а µm — массовый коэффициент ослабления, определяемый по формуле µm = µ/ρ, где ρ — плотность объекта. Если объект состоит из двух или более химических элементов, то коэффициент µm задаётся в виде линейной свёртки массовых коэффициентов ослабления для отдельных элементов µmi :

i

где ci — массовые концентрации (доля i-го элемента в общей массе вещества), а сумма берётся по всем элементам, из которых состоит данное вещество.

измерений, выполненных в периферических участках скелета — в пределах 5%. Эти данные соответствовали полученным ранее с использованием денситометра Lunar (Mazess et al., 1990). Отсюда был сделан вывод о возможности использования устройства для групповых исследований, а также о необходимости осторожной интерпретации результатов оценки регионального состава тела на индивидуальном уровне.

Точность метода. Для оценки точности метода ДРА в зависимости от пола, этнической принадлежности и уровня физического развития сопоставлялись результаты обследования 172 здоровых молодых людей в возрасте около 20 лет (Prior et al., 1997) с четырёхкомпонентной моделью состава тела (формула (1.18) на

146

стр. 30). Результаты оценки %ЖМТ высоко коррелировали между собой (r = 0,94); стандартная ошибка составила 2,8%ЖМТ, статистически значимые различия отсутствовали. По сравнению с четырёхкомпонентной моделью состава тела, оценка %ЖМТ методом ДРА оказалась точнее, чем в случае ГД. При этом величина стандартного отклонения слабо зависела от ИМТ (r = −0,34) и процентного содержания воды в БМТ (r = −0,51), и не зависела от этнической принадлежности и уровня физического развития.

В работе (Pintauro et al., 1996) было установлено существенное различие оценок ЖМТ у животных методом ДРА от результатов химического анализа состава тела и предложена следующая регрессионная формула (корректирующий фактор Пинтауро) для оценки ЖМТ:

ЖМТ = 0,78 × ЖМТДРА + 0,16 × (Масса тела, кг) + 0,34 кг,

где ЖМТДРА — величина жировой массы, оцененная методом ДРА. Построенная на основе прямых данных по составу тела, эта формула улучшила точность оценки ЖМТ. Применение её к оценкам состава тела у детей методом ДРА в работе (Fields, Goran, 2000) привело к нивелировке различий между результатами ДРА и четырёхкомпонентной модели. Отсюда был сделан вывод о применимости метода ДРА для определения ЖМТ у детей (при учёте фактора Пинтауро).

Проблема взаимной калибровки.

Сопоставление результатов оценки состава тела методом ДРА с использованием устройств, выпускаемых разными фирмами-производителями, показало, что устройство Hologic QDR по сравнению с Lunar DPX-L занижает оценку ЖМТ в среднем на 20%, минерального состава костей — на 20–25%,

а устройство Norland на 5% завышает эту оценку (Spector et al., 1995). Поэтому, согласованию стандартизации результатов измерений и взаимной калибровке таких устройств должно уделяться достаточно внимания (Kalender, Fischer, 1993; Dequeker et al., 1995).

В работах (Roemmich et al., 1997; Fields, Goran, 2000) оценки ЖМТ методом ДРА с использованием различных устройств

147

(Hologic DXA, Lunar DPX-L) сопоставлялись с четырёхкомпонентной моделью состава тела. В случае Hologic DXA, величина %ЖМТ у детей 9–15 лет была выше оценок, полученных на основе четырёхкомпонентной модели независимо от пола и возраста (Roemmich et al., 1997). Возможной причиной этого было неверное предположение о статусе гидратации безжировой массы тела у детей (использовалось значение, равное 73,2%). Применение устройства Lunar DPX-L показало статистически значимые различия оценок ЖМТ от результатов четырёхкомпонентной модели; при низких значениях ИМТ наблюдалась получаемая оценка была занижена, а при высоких значениях — завышена (Fields, Goran, 2000).

Сопоставление с другими методами. Сравнение результатов применения ДРА с нейтронным активационным анализом и гидростатической денситометрией показало возможность достаточно точной оценки ЖМТ и БМТ. На этом основании метод ДРА иногда используется в качестве эталона для проверки прогнозирующих формул на основе ИМТ, а также калиперометрии и биоимпедансометрии (Roubenoff et al., 1993; Salvatoni et al., 1998).

Клиническое применение метода у детей связано в основном с мониторингом изменений состава тела при хронических заболеваниях, таких как астма, диабет и хроническая почечная недостаточность (Salvatoni et al., 1998). Определение состава тела на основе ДРА у детей больных астмой в динамике длительного лечения ингаляционными стероидами не выявило изменений МПКТ и состава мягких тканей (Agertoft, Pedersen, 1998). У детей больных диабетом состояние костных и мышечных тканей, по данным ДРА, соответствовало норме при изменённом содержании в организме воды и калия (Rosenfalck et al., 1995, Salvatoni et al., 1998).

К преимуществам метода ДРА относят: 1) оперативность метода, доступность результатов измерений сразу после завершения сканирования; 2) относительная безопасность метода, минимальный риск для здоровья; 3) в ходе обследования не требуется активного участия пациента; 4) возможность одновременной оценки нескольких компонент состава тела, включая минеральный состав костной ткани, а также ЖМТ и БМТ всего тела или отдельных частей тела.

Среди недостатков метода отметим следующие: 1) относительно высокая цена обследования; 2) преимущественное использование метода в стационарных условиях; 3) относительно низкая пропускная способность; 4) отсутствие сопоставления результатов

148

измерений с анатомическими данными по составу тела человека; 5) необходимость дальнейшего изучения точности измерений для новых устройств, использующих веерный пучок излучения, и их применения для мониторинга изменений состава тела (Kelly et al., 1998).

ДРА и остеопороз. По данным ВОЗ, частота заболеваемости остеопорозом занимает четвёртое место в мире среди неинфекционных заболеваний, уступая лишь сердечно-сосудистым, онкологическим заболеваниям и сахарному диабету (Kanis et al., 1994). Ранняя диагностика остеопороза является важным условием его успешного лечения. В случае постановки диагноза по факту перелома костей в тканях часто уже имеют место необратимые изменения. На сегодняшний день рентгеновская денситометрия костных тканей является основным методом диагностики остеопороза12, что обусловлено высокой корреляцией между минеральной плотностью костной ткани и риском возникновения переломов (Black et al., 1992). Критерии диагностики остеопороза были разработаны ВОЗ на основе эпидемиологических данных, характеризующих зависимость риска переломов от плотности костных тканей, полученных в результате измерений в области поясничного позвонка и бедренной кости у женщин. Возможности применения этих данных в диагностических целях для других популяций не изучались. Сканирование позвоночного столба и бедра — это сравнительно дорогостоящая процедура, выполняемая в стационарных условиях. Поэтому в скрининговых исследованиях для выявления остеопороза у бессимптомных больных чаще применяются устройства для измерения периферического, а не осевого скелета (Raisz, 1999).

Характеристика плотности костных тканей у детей и подростков возможна на основе Z-критерия. Расчёт Z-критерия проводится на основе разности между измеренной плотностью костных тканей и среднепопуляционной нормой для того же пола и возраста. Остеопении соответствует плотность костной массы, лежащая в пределах от −1 до −2 стандартных отклонений от нормы. Снижение плотности костной массы на 2 и более стандартных отклонения интерпретируется как наличие остеопороза. В расчёте на каждое стандартное отклонение меньше нормы относительный риск переломов увеличивается примерно в 2 раза независимо от возраста.

12Для этого также используются мониторинг малых изменений высоты позвоночного столба, оценка тонкой структуры и механических свойств костей, а также определение скорости ремоделирования костной ткани (Raisz, 1999).

149

4.6.3.Рентгеновская компьютерная томография

цию о структуре в виде изменения параметров некоторого физического поля или движущихся элементарных частиц при их взаимодействии с исследуемым объектом (Кравчук, 2001). В настоящее время к таким методам относятся рентгеновская компьютерная и магнитно-резонансная томография, а также радиоизотопные, ультразвуковые и биоэлектрические методы визуализации.

Для изучения состава тела применяются рентгеновская компьютерная (РКТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ).

150