Сүйек тығыздығын өлшеу диагностикасы

Кіріспе

Сүйек минералдық тығыздығын анықтауға арналған диагностикалық тест.

Қос энергиялы рентгендік абсорбциометрия (DXA немесе DEXA) – спектральдік бейнелеуді пайдаланып сүйек минералдық тығыздығын (BMD) өлшеу әдісі. Науқастың сүйектеріне әртүрлі энергия деңгейлерінде екі рентген сәулесі бағытталады. Жұмсақ тіндердің сіңірілуін ескермейтін болсақ, әрбір сәуленің сүйектермен сіңірілуі арқылы сүйек минералдық тығыздығын (BMD) анықтауға болады. Қос энергиялы рентгендік абсорбциометрия – сүйек тығыздығын өлшеудегі ең көп қолданылатын және жақсы зерттелген технология. DXA сканилеуі көбінесе остеопорозды диагностикалау және оның барысын қадағалау үшін қолданылады. Ядролық сүйек сканилеуінен айырмашылығы, ол сүйектердің инфекциялардан, сынықтардан немесе ісіктерден жазылуға тырысатын метаболикалық ауруларына сезімтал. Сонымен қатар, дене құрамын бағалау үшін де қолданылуы мүмкін.

Физика

Жұмсақ тіндер мен сүйектің рентген сәулелерін сіңіру коэффициенттері әртүрлі. Денеден өтетін бір рентген сәулесі жұмсақ тіндер мен сүйек екеуін де сіңіреді, бірақ бір сәуледен сүйектің қаншалықты сіңіргенін анықтау мүмкін емес. Дегенмен, сіңіру коэффициенттері рентген сәулелерінің энергиясына байланысты өзгереді, және маңыздысы, сіңіру коэффициенттерінің арақатынасы да өзгереді. DXA рентген сәулелерінің екі энергиясын пайдаланады. Екі энергия арасындағы жалпы сіңірудің айырмашылығын тиісті салмақтармен есептеу арқылы жұмсақ тіндердің сіңіруін алып тастауға болады, нәтижесінде сүйек сіңіруі қалады, ол сүйек тығыздығымен байланысты. DXA сканерлерінің бір түрі 80 кВ құбыр кернеуімен церий сүзгісін қолданады, бұл шамамен 40 және 70 кэВ тиімді фотон энергиясын береді. Сондай-ақ, 100 кВ құбыр кернеуімен самарий сүзгісін қолданатын DXA сканерінің түрі бар, ол 47 және 80 кэВ тиімді энергияны қамтамасыз етеді. Еркектерді тексерудің оптималды уақыты белгісіз. Қауіп тобына жататын әйелдер 65 жастағы әйелдің тәуекелімен тең болғанда сканерлеуді қарастыруы керек. Адамның тәуекелін бағалау үшін Шеффилд университетінің FRAX калькуляторын пайдалануға болады, ол бұрынғы әлсіздік сынықтары, глюкокортикоидтарды қолдану, темекі тарту, алкогольді шамадан тыс ішу, ревматоидты артрит, ата-анасының жамбас сүйегінің сыну тарихы, созылмалы бүйрек және бауыр аурулары, созылмалы тыныс алу жолдары аурулары, фенобарбитал немесе фенитоиннің ұзақ мерзімді қолданылуы, целиакия ауруы, ішек қабыну аурулары және басқа да тәуекел факторларын қамтиды. Балалардағы сүйек массасын бағалау үшін DXA қолдануда ерекше мән беру керек. Балалардың сүйек минералды тығыздығын ересектердің деректерімен салыстыру (T-баллын есептеу үшін) балалардың BMD-сін төмен бағалайды, себебі балалардың сүйек массасы толық дамыған ересектерге қарағанда аз. Бұл балаларда остеопенияның дұрыс емес диагнозына әкелуі мүмкін. Сүйек минералды тапшылығын асыра бағалаудан аулақ болу үшін BMD көрсеткіштері көбінесе бірдей жынысты және жастағы эталондық деректермен салыстырылады (Z-баллын есептеу арқылы). Сонымен қатар, DXA өлшемінде BMD-ны түсіндіруге әсер ететін жасқа қоса басқа да факторлар бар. Маңызды факторлардың бірі – сүйектің мөлшері. DXA бойы ұзын адамдардың сүйек минералды тығыздығын асыра бағалап, бойы кішкентай адамдардың сүйек минералды тығыздығын төмен бағалайды деп көрсетілген. Бұл қате DXA-ның BMD-ны есептеу әдісіне байланысты. DXA-да сүйек минералды құрамы (сканерленген сүйектердің рентген сәулесін сіңіруі ретінде өлшенеді) сканерленген аймақтың ауданына (машинамен өлшенген) бөлінеді. DXA BMD-ны ауданды (aBMD: аймақтық сүйек минералды тығыздығы) пайдаланып есептегендіктен, бұл массаны көлемге бөлу болып табылатын нақты сүйек минералды тығыздығын дәл өлшеу емес. DXA BMD-ді көлемдік сүйек минералды тығыздығынан ажырату үшін зерттеушілер кейде DXA BMD-ді аймақтық сүйек минералды тығыздығы (aBMD) деп атайды. Сүйектің мөлшерінің айырмашылықтарының шатастыратын әсері сүйек минералды тығыздығын есептеуде тереңдік мәнінің жоқтығына байланысты. DXA технологиясының көлемді бағалаудағы қиындықтарына қарамастан, бұл сүйек минералды құрамының сенімді өлшемі болып табылады. Бұл кемшілікті түзету әдістеріне DXA-мен өлшенген проекциялық ауданнан шамамен алынған көлемді есептеу кіреді. Осылайша түзетілген DXA BMD нәтижелері сүйек минералды тығыздығы (BMAD) деп аталады және сүйек минералды құрамының сүйек көлемінің кубоидты бағалауына қатысты қатынасы болып табылады. BMAD нәтижелері aBMD нәтижелеріне ұқсас, себебі олар сүйектің көлемінің шамамен алынған мәнін пайдаланады, сондықтан нақты сүйек минералды тығыздығын дәл көрсете алмайды. BMAD негізінен ғылыми зерттеулер үшін қолданылады және клиникалық тәжірибеде кеңінен қолданылмайды. Сандық компьютерлік томография (QCT) сияқты басқа бейнелеу технологиялары сүйектің көлемін өлшеуге қабілетті, сондықтан DXA нәтижелеріне тән сүйектің мөлшерінің шатастыратын әсеріне ұшырамайды. Пациенттердің BMD өлшеуін әрқашан бір машинада немесе кем дегенде бір өндірушінің машинасында қайталауы маңызды. Машиналар арасындағы қателер немесе өлшемдерді бір өндірушінің стандартынан екіншісіне аударуға тырысу өлшемдердің сезімталдығын жоя алатын үлкен қателерге әкелуі мүмкін. Егер пациент стронций қоспаларын қабылдаса, DXA нәтижелерін түзету қажет. DXA трабекулярлық сүйек баллын өлшеу үшін де қолданылуы мүмкін.

Soft tissue and bone have different attenuation coefficients to X rays. A single X ray beam passing through the body will be attenuated by both soft tissue and bone, and it is not possible to determine, from a single beam, how much attenuation was attributable to the bone. However, the attenuation coefficients vary with the energy of the X rays, and, crucially, the ratio of the attenuation coefficients also varies. DXA uses two energies of X ray. The difference in total absorption between the two can be used, by suitable weighting, to subtract out the absorption by soft tissue, leaving just the absorption by bone, which is related to bone density. One type of DXA scanner uses a cerium filter with a tube voltage of 80 kV, resulting in effective photon energies of about 40 and 70 keV. There is also a DXA scanner type using a samarium filter with a tube voltage of 100 kV, resulting in effective energies of 47 and 80 keV. The date at which men should be tested is uncertain At risk women should consider getting a scan when their risk is equal to that of a normal 65 year old woman. A person's risk can be measured using the University of Sheffield's FRAX calculator, which includes many different clinical risk factors including prior fragility fracture, use of glucocorticoids, heavy smoking, excess alcohol intake, rheumatoid arthritis, history of parental hip fracture, chronic renal and liver disease, chronic respiratory disease, long term use of phenobarbital or phenytoin, celiac disease, inflammatory bowel disease, and other risks. Special considerations are involved in the use of DXA to assess bone mass in children. Specifically, comparing the bone mineral density of children to the reference data of adults (to calculate a T score) will underestimate the BMD of children, because children have less bone mass than fully developed adults. This would lead to an over diagnosis of osteopenia for children. To avoid an overestimation of bone mineral deficits, BMD scores are commonly compared to reference data for the same gender and age (by calculating a Z score). Also, there are other variables in addition to age that are suggested to confound the interpretation of BMD as measured by DXA. One important confounding variable is bone size. DXA has been shown to overestimate the bone mineral density of taller subjects and underestimate the bone mineral density of smaller subjects. This error is due to the way by which DXA calculates BMD. In DXA, bone mineral content (measured as the attenuation of the X ray by the bones being scanned) is divided by the area (also measured by the machine) of the site being scanned. Because DXA calculates BMD using area (aBMD: areal Bone Mineral Density), it is not an accurate measurement of true bone mineral density, which is mass divided by a volume. In order to distinguish DXA BMD from volumetric bone mineral density, researchers sometimes refer to DXA BMD as an areal bone mineral density (aBMD). The confounding effect of differences in bone size is due to the missing depth value in the calculation of bone mineral density. Despite DXA technology's problems with estimating volume, it is still a fairly accurate measure of bone mineral content. Methods to correct for this shortcoming include the calculation of a volume that is approximated from the projected area measure by DXA. DXA BMD results adjusted in this manner are referred to as the bone mineral apparent density (BMAD) and are a ratio of the bone mineral content versus a cuboidal estimation of the volume of bone. Like the results for aBMD, BMAD results do not accurately represent true bone mineral density, since they use approximations of the bone's volume. BMAD is used primarily for research purposes and is not yet used in clinical settings. Other imaging technologies such as quantitative computed tomography (QCT) are capable of measuring the bone's volume, and are, therefore, not susceptible to the confounding effect of bone size in the way that DXA results are susceptible. It is important for patients to get repeat BMD measurements done on the same machine each time, or at least a machine from the same manufacturer. Error between machines, or trying to convert measurements from one manufacturer's standard to another can introduce errors large enough to wipe out the sensitivity of the measurements. DXA results need to be adjusted if the patient is taking strontium supplements. DXA can also used to measure trabecular bone score.

Педиатриядағы қазіргі клиникалық практика

DXA – сүйек минералдық тығыздығын өлшеу үшін ең көп қолданылатын әдіс, себебі ол арзан, қолжетімді, пайдалануға ыңғайлы және ересектерде сүйек минералдық тығыздығын дәл бағалауға мүмкіндік береді. Халықаралық клиникалық денситометрия қоғамының (ISCD) ресми ұстанымы бойынша, егер пациентте сүйек жоғалуына себеп болатын жағдай болса, сүйек жоғалуына әкелетін дәрілер тағайындалса немесе емделуде және бақылау қажет болса, BMD тестілеуі жүргізілуі мүмкін. ISCD баланың сүйек сыну қаупі мен BMD арасында нақты байланыс жоқ екенін мәлімдейді; балалардағы остеопорозды денситометриялық критерийлер негізінде диагностикалауға болмайды. Балаларда Т-деңгейлерін қолдануға тыйым салынған және олар DXA есептерінде де көрсетілмеуі керек. Осылайша, ересектердегі остеопороз және остеопенияның Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДҰ) жіктемесі балаларға қолданылмайды, бірақ Z-деңгейлері диагноз қоюға көмектесе алады. Кейбір клиникалар тамақтану рахиті, қызыл жегі және Тернер синдромы сияқты жағдайлары бар педиатриялық пациенттерге DXA сканилеуін жүзеге асырады. DXA сүйек жетілуін және дене майының құрамын өлшеуге қабілетті және фармацевтикалық терапияның әсерін бағау үшін қолданылған. Бұл педиатрларға балалық шақта сүйек массасының қалыптасуының бұзылуын диагностикалауға және емдеуді бақылауға көмектеседі. Алайда, DXA педиатрияда әлі де бастапқы сатысында болып көрінеді және DXA-ның шектеулері мен кемшіліктері бар екені кеңінен мойындалған. DXA сканилеуі диагностикалық мақсаттарда мамандандырылған орталықтардан тыс жерде жүргізілмеуі керек деген пікір бар, және егер сканилеу осы орталықтардың бірінен тыс жерде жасалса, оны осы саладағы сарапшымен кеңеспей түсіндіруге болмайды. Бұл педиатриялық пациенттерге қолайлы емес, ал зерттеулер педиатриялық өлшемдегі жануарлар үстінде жүргізілген. DXA сканилеуінен төмен ажыратымдылықтағы «май көлеңкесі» суреті де алынады, ол денеде майдың таралуы туралы жалпы түсінік береді. DXA минералдар мен жұмсақ тіндерді (LST) өте дәл өлшесе де, май массасын LST және/немесе дене клеткалық массасынан (BCM) алып тастау арқылы жанама есептеу әдісіне байланысты бұрмаланған нәтижелер беруі мүмкін. DXA сканилеуі, мысалы, отбасылық ішінара липодистрофия сияқты, майдың бұрыс таралуымен байланысты жағдайларды диагностикалау үшін пайдалы құрал ретінде ұсынылған.

DXA is, by far, the most widely used technique for bone mineral density measurements, since it is considered to be cheap, accessible, easy to use, and able to provide an accurate estimation of bone mineral density in adults. The official position of the International Society for Clinical Densitometry (ISCD) is that a patient may be tested for BMD if they have a condition that could precipitate bone loss, is going to be prescribed pharmaceuticals known to cause bone loss, or is being treated and needs to be monitored. The ISCD states that there is no clearly understood correlation between BMD and the risk of a child's sustaining a fracture; the diagnosis of osteoporosis in children cannot be made using the basis of a densitometry criteria. T scores are prohibited with children and should not even appear on DXA reports. Thus, the WHO classification of osteoporosis and osteopenia in adults cannot be applied to children, but Z scores can be used to assist diagnosis. Some clinics may routinely carry out DXA scans on pediatric patients with conditions such as nutritional rickets, lupus, and Turner syndrome. DXA has been demonstrated to measure skeletal maturity and body fat composition and has been used to evaluate the effects of pharmaceutical therapy. It may also aid pediatricians in diagnosing and monitoring treatment of disorders of bone mass acquisition in childhood. However, it seems that DXA is still in its early days in pediatrics, and there are widely acknowledged limitations and disadvantages with DXA. A view exists that DXA scans for diagnostic purposes should not even be performed outside specialist centers, and, if a scan is done outside one of these centers, it should not be interpreted without consultation with an expert in the field. but this is not suitable for paediatric subjects and studies have been carried out on paediatric sized animals. From the DXA scans, a low resolution "fat shadow" image can also be generated, which gives an overall impression of fat distribution throughout the body It has been suggested that, while very accurately measuring minerals and lean soft tissue (LST), DXA may provide skewed results due to its method of indirectly calculating fat mass by subtracting it from the LST and/or body cell mass (BCM) that DXA actually measures. DXA scans have been suggested as useful tools to diagnose conditions with an abnormal fat distribution, such as familial partial lipodystrophy.

Сәулелену әсері

DXA сүйек минералдық тығыздығын өлшеу үшін рентген сәулелерін пайдаланады. Қазіргі DEXA жүйелерінің сәулелену дозасы өте төмен, 0,001 мСв-қа дейін, бұл стандартты кеуде немесе тіс рентгенінен әлдеқайда аз. Алайда, ескі DEXA сәулелену көздері (рентген генераторларының орнына радиоизотоптарды қолданған) 35 мГy-ға дейін доза бере алатын, бұл радиологиялық денсаулық стандарттары бойынша елеулі доза саналады.

Америка Құрама Штаттары

DXA операторларының сапасы кең ауқымда өзгереді. DXA төмен дозасының себебінен басқа сәулеленуге негізделген бейнелеу техникалары сияқты қатаң реттелмейді. АҚШ-тың әр штаты DXA аппаратын пайдалану үшін қандай сертификаттар қажеттігі туралы әртүрлі саясатқа ие. Мысалы, Калифорния штаты курстық жұмыс пен мемлекеттік сынақтан өтуді талап етеді, ал Мэриленд штатында DXA техниктеріне ешқандай талап қойылмайды. Көптеген штаттар Халықаралық клиникалық денситометрия қоғамынан (ISCD) оқу курсын және сертификатты талап етеді.

Австралия

Австралияда ережелер қолданылатын штатқа немесе аумаққа қарай өзгеше болады. Мысалы, Виктория штатында DXA сканерін жүргізетін адам сүйек минералдық тығыздығын өлшеу құралдарын қауіпсіз пайдалану бойынша аккредиттелген курсты аяқтауы керек. Жаңа Оңтүстік Уэльс және Квинсленд штаттарында DXA техникіне ғылым, медбикелік немесе басқа да бакалавриат деңгейіндегі білім жеткілікті. Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) техниктерді лицензиялауды қадағалайды, алайда бұл процеске қатаңдық жетпейді және тиісті реттеулер мүлдем жоқ.