Диагностика остеопороза: радиочастотная эхографическая мультиспектрометрия (REMS)

Несмотря на наличие разных методов исследования костной ткани проблема диагностики остеопороза остается до конца не решенной, поэтому продолжается поиск и разработка новых методов, сочетающих в себе доступность, безопасность, хорошую достоверность и воспроизводимость, а также возможность оценивать наряду с плотностью еще и качество костной ткани.

Одним из наиболее интересных и перспективных представляется недавно предложенный принципиально новый метод исследования костной ткани — радиочастотная эхографическая мультиспектрометрия.

По определению ВОЗ, остеопороз — системное заболевание скелета с характерным снижением костной массы и изменениями микроархитектоники костной ткани, приводящими к повышенной хрупкости кости и переломам.

В настоящее время остеопороз остается серьезной социально значимой проблемой. Ежегодно в мире случается более 9 млн переломов, ассоциированных с остеопорозом. Наиболее часто встречаются переломы дистального отдела предплечья, а также проксимального отдела бедренной кости и компрессионные переломы тел позвонков, которые значимо влияют не только на физическое и психологическое состояние пациента, но и на продолжительность жизни.

Так, смертность в течение первого года после перелома шейки бедра может достигать 25%. Лечение таких пациентов требует больших экономических затрат, так как необходима госпитализация, оперативное лечение и длительный уход. Переломы позвонков также значимо влияют на состояние пациентов, уменьшая двигательную активность и нарушая способность к самообслуживанию.

Поскольку остеопороз имеет длительное латентное течение, клинически диагноз может быть установлен только после появления низкоэнергетических переломов характерных локализаций. Между тем ранняя диагностика остеопороза позволит своевременно назначать терапию, снизить риск переломов и, соответственно, улучшить качество жизни больных, сохранить двигательную активность, а зачастую и жизнь, а также уменьшить экономические расходы на лечение переломов. Согласно современным представлениям, ранняя диагностика заболевания основана на измерении минеральной плотности костной ткани (МПКТ) в позвоночнике и проксимальном отделе бедренной кости либо на подсчете высокого 10-летнего риска переломов по FRAX.

«Золотой стандарт» в диагностике остеопороза — двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (Dual-energy X-rays Absorptiometry, DXA), определяющая проекционную МПКТ в г/см 2 .

Для установления диагноза используется Т-критерий, выражающийся в стандартных отклонениях и определяющий, насколько удалена МПКТ пациента от среднего значения МПКТ молодого здорового человека. Согласно рекомендациям ВОЗ, значение Т-критерия выше –1 стандартного отклонения принято за норму, от –1 до –2,4 включительно соответствует остеопении, при Т-критерии –2,5 и ниже диагностируется остеопороз. Измерение МПКТ с помощью DХА является точным, воспроизводимым и безопасным для пациента, так как доза облучения при данном исследовании минимальна.

Тем не менее метод имеет и свои недостатки. Дороговизна оборудования для проведения денситометрических измерений ограничивает его широкое распространение, а следовательно, делает его малодоступным для населения.

Кроме того, установка такого оборудования в России требует соблюдения определенных норм, принятых для рентгеновских аппаратов (наличие помещения определенной площади, стен с баритовой штукатуркой, просвинцованных дверей в кабинет), а также сертифицированных специалистов — врачей-рентгенологов, что также затрудняет установку рентгеновского денситометра в некоторых медицинских учреждениях.

Кроме того, очень важно, что стандартная DXA-денситометрия оценивает только МПКТ, в то время как прочность кости обусловлена не только ее плотностью, но и качеством. В последнее время для оценки качества костной ткани был разработан трабекулярный костный индекс (ТКИ). ТКИ рассчитывается с помощью дополнительного программного пакета TBS iNsight® (Medimaps Group SA, Женева, Швейцария), который устанавливается на рентгеновский денситометр.

Для оценки используется стандартная денситограмма позвоночника в прямой проекции, дополнительного исследования не требуется.

В результате анализа рассчитывается косвенный безразмерный показатель трабекулярной микроархитектуры, основанный на вариациях уровня серого цвета в пикселях на изображениях DXA. Снижение данного индекса свидетельствует о нарушении микроархитектоники костных балок и является дополнительным критерием, позволяющим оценивать риск переломов. Значения ТКИ выше 1,350 соответствуют отсутствию нарушений микроархитектоники, снижение от 1,30 до 1,20 расценивается как умеренное нарушение, и снижение ниже 1,20 свидетельствует о выраженном нарушении микроархитектуры трабекул. Показатели ТКИ могут быть использованы в качестве поправочного коэффициента для расчета риска переломов с помощью индекса FRAX. К сожалению, данное программное обеспечение опционально и интегрировано не во все денситометры.

Другой метод оценки прочности костной ткани — количественная компьютерная томография (ККТ).

Она позволяет получить томографическую трехмерную реконструкцию кости и дает объемную МПКТ, выраженную в г/см 3 , что уменьшает влияние артефактов (остеоартрита, кальциноза аорты, кальцификации связок) на значения МПКТ. В отличие от DXA, этот анализ дает возможность проводить раздельную оценку трабекулярной и кортикальной МПКТ.

Однако доза облучения при ККТ значительно выше, чем при DХА, что, наряду с высокой стоимостью обследования, вносит ограничения в распространение данного метода для диагностики и мониторинга лечения остеопороза. В течение долгого времени разрабатывались аппараты, которые позволили бы определять состояние костной ткани и диагностировать остеопороз с помощью ультразвука, так как ультразвуковые аппараты более доступны и безопасны. Устройства количественной костной сонометрии (ККС) измеряют свойства кости с помощью дифференциальных отражений и ослабления импульсных ультразвуковых волн.

Однако все имеющиеся на сегодняшний день ультразвуковые костные сонометры способны исследовать костную ткань только в периферических отделах скелета (пяточная кость, большеберцовая кость, кости предплечья), в то время как для диагностики остеопороза предпочтительно измерение костной ткани в позвоночнике и проксимальных отделах бедренной кости. В связи с этим в настоящее время ультразвуковые сонометры не используются для диагностики остеопороза и наблюдения за больными, получающими лечение.

Согласно официальным положениям Международного общества клинической денситометрии (International Society for Clinical Densitometry, ISCD), единственный допустимый участок скелета для клинического применения ККС с целью обнаружения остеопороза — пяточная кость, которая в сочетании с клиническими факторами риска может использоваться у пациентов старше 65 лет для выявления групп населения с высоким и низким риском переломов.

Таким образом, несмотря на наличие разных методов исследования костной ткани, проблема диагностики остеопороза остается до конца не решенной, поэтому продолжается поиск и разработка новых методов, сочетающих в себе доступность, безопасность, высокую достоверность и воспроизводимость, а также возможность оценивать наряду с плотностью еще и качество костной ткани.

Одним из наиболее интересных и перспективных представляется недавно предложенный принципиально новый метод исследования костной ткани — радиочастотная эхографическая мультиспектрометрия (Radiofrequency Echographic Multispectrometry, REMS).

Технология REMS — это неионизирующий метод диагностики остеопороза, в основе которого лежит использование ультразвука. Принцип действия основан на анализе нативных необработанных, нефильтрованных, так называемых радиочастотных, ультразвуковых сигналов, полученных во время эхографического сканирования.

Изучение костной ткани при помощи этого метода проводится, как и при DXA-денситометрии, в поясничных позвонках и шейке бедренной кости. Анализ нативных нефильтрованных ультразвуковых сигналов позволяет сохранить максимум информации о характеристиках исследуемых тканей, которые обычно отфильтровываются в ходе традиционного процесса реконструкции изображения в B-режиме ультразвука. При этом анализ спектров одиночной линии сканирования позволяет автоматически исключать сигналы, соответствующие артефактам, таким как кальцификации или остеофиты, благодаря выявлению неожиданных спектральных особенностей.

В результате обработки спектра полученных сигналов происходит построение графических моделей, которые затем сравниваются с ранее полученными эталонными спектральными моделями у людей с нормальной МПКТ, а также МПКТ у пациентов с остеопенией и остеопорозом. В результате рассчитывается индекс остеопороза (Osteoporosis Score, OS), соответствующий проценту анализируемых спектров, которые были классифицированы как «остеопороз». Затем используются линейные уравнения для преобразования показателя остеопороза в значения МПКТ.

Таким образом, результатом проведения REMS, как и при DXA (рентгеновской) денситометрии, является значение МПКТ, выражаемое в г/см 2 , а также Т-критерий.

При проведении исследования ультразвуковой конвексный датчик (3,5 мГЦ) помещается последовательно на живот и проксимальный отдел бедренной кости для визуализации зоны интереса — поясничных позвонков и шейки бедра. В зависимости от индекса массы тела пациента оператор выбирает оптимальный режим сканирования — устанавливает на аппарате соответствующие значения глубины сканирования и фокусировки датчика. Процесс сканирования длится около 40 секунд для шейки бедра и около 60 секунд для позвоночника.

Процесс дальнейшей обработки полностью автоматизирован, не зависит от оператора и занимает еще 2–3 минуты. В результате обработки отсекаются все сигналы недостаточного качества, в анализ включаются только корректные сигналы. Количество кадров, необходимых для правильной диагностики, составляет 1/25 фактически полученных данных, а данные, полученные сверх этого значения, только улучшают диагностическую надежность.

Это гарантирует, что все диагностические расчеты выполняются только на правильно полученных данных. В некоторых случаях система может запросить оператора повторить процедуру, но «шумные» кадры и возможные погрешности воспроизведения никогда не будут использоваться для определения результата. Для проведения исследования не требуется сертифицированный врач-рентгенолог или врач ультразвуковой диагностики, однако необходимо обучение навыкам работы с данным оборудованием.

По завершении сбора данных весь последующий процесс полностью автоматизирован, что исключает появление дополнительных источников возможных ошибок, влияющих на воспроизводимость измерений. В результате анализа аппарат генерирует отчет, включающий все общие параметры диагностики остеопороза: минеральная плотность костной ткани (МПКТ) (г/см 2 ), измеренная в поясничных позвонках с L1 по L4, в шейке бедра и общий показатель бедра, а также T-критерий и Z-критерий.

Программное обеспечение также позволяет управлять базой данных пациентов и создавать заключения. Благодаря лицензионному соглашению в аппарат интегрирован калькулятор FRAX®, что позволяет врачу рассчитать 10-летний риск переломов (основных остеопорозных и отдельно — перелома проксимального отдела бедренной кости). При заполнении анкетных данных необходимо ответить на вопросы по факторам риска, а после проведения исследования значение МПКТ, полученное для шейки бедра, будет автоматически включено в расчет риска переломов по FRAX.

Результат исследования позволяет получить информацию не только о количестве, но и о качестве кости, что важно для оценки прочности кости и прогнозирования риска перелома. Для этого в ближайшее время в отчет будет включен еще один показатель — уровень хрпкости кости (Fragility Score, FS), который обеспечит независимую оценку хрупкости кости и риска перелома посредством проведения специального статистического и спектрального анализа.

Специальный алгоритм автоматически анализирует полученные ультразвуковые изображения и связанные с ними радиочастотные сигналы внутренней микроархитектоники кости и рассчитывает показатель, описывающий качество кости и хрупкость скелета. Это безразмерное число в диапазоне 0–100, полученное при сравнении специфического для пациента спектра и эталонных спектральных моделей, больных с остеопоротическими переломами.

Недавние предварительные исследования показали, что FS имеет хорошую точность в различении людей с переломом и без переломов, а также что FS значительно коррелирует с риском перелома, рассчитанным с помощью FRAX с включением результата МПКТ шейки бедра.

В настоящее время ведутся дальнейшие исследования возможностей технологии REMS в диагностике болезней костно-мышечной системы.

Планируются исследования специфических параметров мышечной и хрящевой ткани, разработка критериев диагностики саркопении и остеоартрита.

Для оценки соответствия новой методики необходимым клиническим стандартам в 2017 году в Италии было проведено многоцентровое сравнительное исследование рентгеновской DXA-денситометрии и REMS. В исследование было включено 1914 женщин постменопаузального возраста, которым одновременно выполнялась рентгеновская DXA-денситометрия позвоночника и шейки бедра, а также исследование тех же областей с помощью технологии REMS.

Все результаты DXA были перепроверены двумя различными опытными операторами, чтобы избежать возможных ошибок, после чего эти данные применялись для сравнения с результатами диагностики при помощи REMS. На всех отчетах REMS была выполнена проверка качества правильности глубины датчика и выбора фокуса. После исключения всех результатов с возможными ошибками для окончательного сравнительного анализа оставлено 1195 измерений по осевому скелету и 1373 измерения проксимальных отделов бедренной кости.

В ходе проведенного анализа было показано, что технология REMS обладает хорошей воспроизводимостью. Наименьшее значимое отклонение, рассчитанное с помощью калькулятора прецизионной точности, при измерении позвоночника составило 1,05%, а при измерении проксимальных отделов бедра — 0,88%. Метод также продемонстрировал хорошую воспроизводимость при проведении исследований разными операторами: при исследовании бедра и позвоночника отличия не превышали 1%.

Чувствительность REMS при выявлении пациентов с остеопорозом и без остеопороза составила 91,7% для позвоночника и 91,5% для бедра, а специфичность — 92,0% и 91,8% соответственно. Кроме того, степень корреляции между T-критериями по DXA и REMS составила r=0,94 для поясничного отдела позвоночника и r=0,93 для шейки бедра (p <0,001 для обоих).

Результаты данного многоцентрового клинического исследования продемонстрировали высокую чувствительность и специфичность технологии REMS для диагностики остеопороза, а также значительное диагностическое соответствие с золотым стандартом DXA (общее диагностическое соответствие составило 88,8% для поясничного отдела позвоночника и 88,2% для шейки бедра).

В июле 2019 года технология REMS обсуждалась на совещании экспертов Европейского общества по клиническим и экономическим аспектам остеопороза, остеоартрита и заболеваний опорно-двигательного аппарата (European Society for Clinical and Economic Aspects of Osteoporosis, Osteoarthritis and Musculoskeletal Diseases, ESCEO). Согласно заключению экспертов, применение данной технологии может улучшить диагностику заболевания и наблюдение за пациентами с остеопорозом, а также прогнозирование случаев новых переломов, в связи с чем метод получил одобрение.

Таким образом, радиочастотная эхографическая мультиспектрометрия (REMS) является первым методом, основанным на применении ультразвука, который позволяет измерять МПКТ в центральных участках скелета — позвоночнике и проксимальных отделах бедренной кости. Благодаря своему нерадиационному подходу REMS может применяться для массовых исследований населения или программ профилактики, ранней диагностики в клинической практике и для краткосрочных терапевтических наблюдений, а также в педиатрической практике.

Метод продемонстрировал хорошую сопоставимость с «золотым стандартом» в диагностике остеопороза — DXA-денситометрией, а также хорошую воспроизводимость как при работе одного, так и нескольких операторов. Компактные размеры оборудования и мобильная версия делают удобным использование данной методики для маломобильных пациентов, как находящихся в стационаре, так и наблюдающихся на дому. Небольшие размеры и отсутствие каких-либо требований к помещению, в котором устанавливается прибор, делают его более доступным для любого медицинского центра.

Мобильная версия может также быть использована для выездных скрининговых исследований в удаленных регионах для выявления групп пациентов с высоким риском переломов, нуждающихся в назначении лечения.

Хорошая воспроизводимость метода позволит использовать его в программах наблюдения за пациентами, получающими препараты с возможным отрицательным воздействием на костную ткань (ингибиторы ароматазы, глюкокортикостероиды), для своевременного выявления снижения МПКТ и, соответственно, назначения более активной протективной терапии. В настоящее время продолжается изучение возможностей технологии REMS для диагностики других заболеваний — саркопении и остеоартрита.

Способность метода исключать влияние на МПКТ артефактов (кальцификации аорты, остеофитов, кальциноза связок) может значительно повысить качество диагностики остеопороза у пожилых пациентов, пациентов с сахарным диабетом 2-го типа и с анкилозирующим спондилоартритом, которые зачастую имеют завышенные показатели МПКТ по результатам DXA.

Источник: Opinion Leader ~ # 34. 2020 ~ Остеопороз