Анализ на остеопороз как проводится

Механизм развития патологии костных тканей

Кость представляет собой высокоспецифичную ткань, в составе которой содержаться три структурных элемента:

• белковый матрикс, составляющий основную соединительную ткань, удерживающую минеральные вещества в составе кости;
• минеральный компонент, состоящий из кальция и фосфора;
• костные клетки, отвечающие за перестройку костной ткани.

Вопреки сложившемуся мнению, кость не имеет постоянного, единожды сформированного, строения. По сути, она представляет собой живую структуру, основной целью которой является обеспечение оптимального поддержания человеческого тела. В течение жизни, характер нагрузок на несущий аппарат человеческого тела неоднократно меняется, причинами изменений могут служить:

• увеличение массы тела;
• изменение образа жизни (увеличение или уменьшение подвижности);
• увеличение внешних нагрузок (систематическое поднятие тяжестей) и т.д.

Влияние этих факторов заставляет кость постоянно осуществлять внутреннюю перестройку, позволяющую сохранять устойчивость и максимально противодействовать изменяющимся нагрузкам. При этом происходит разрушение костной ткани в месте, не требующем повышенной прочности, и формирование более твердой, в наиболее «нагруженном» участке.

Возрастной период до 20-30 лет характеризуется высокой скоростью обменных процессов, в которых под влиянием различных факторов (силовых нагрузок, количества употребленного кальция, гормональных изменений), происходит формирование костей. По достижении максимальной массы костной ткани, процессы потери и восстановления уравновешиваются. Основной причиной остеопороза становится преобладание процессов резорбции (разрушения) над процессами формирования.

Важно! Если у молодых людей скорость обменных процессов в костях составляет 50% в течение года, то у возрастной категории старше 50 лет не более 5%, при этом процессы резорбции неизбежно преобладают над процессами формирования.

Индивидуальные показатели минеральной плотности костей у больного сравнивают с нормальными величинами. При этом принимают во внимание возраст и пол (индекс Z) и идеальные параметры у взрослых людей того же пола (индекс Т). Разница в показателях, полученных у обследуемого, и нормальной величиной выражается в форме стандартного отклонения (Standard deviation, SD). Величина, соответствующая одному отклонению, в процентах, как правило, не превышает 12%.

Степень поражения	Показатель
Нормальное состояние	Минеральная плотность бедренной кости пациента отличается от нормы меньше чем на 1 SD
Остеопения (уменьшение костной массы)	Уменьшение минеральной плотности кости по сравнению с нормой на 1-2,5 SD
Остеопороз	Уменьшение минеральной плотности костной ткани в сравнении с нормальным значением больше чем на 2,5 SD

Главная методика, которая применяется для выявления минеральной плотности костей, – двойная рентгеновская абсорбциометрия. Этот метод весьма чувствителен и специфичен (более 90%). Это «золотой стандарт» в диагностике остеопороза и оценке риска переломов. Достоверность результата исследования снижается при выраженной деминерализации костей (остеомаляция при скудном рационе, остеоартрит).

По-другому метод называется как «денситометрия» или «ультрасонометрия». Способы диагностики остеопороза, которые не задействуют источники ионизирующего излечения, вызывают значительный интерес. К таким методикам как раз относится денситометрия костей.

Количественные ультразвуковые методики (КУЗ) придуманы и введены в практическую деятельность врачей не так давно. Сегодня ультрасонометрия является общепринятым методом оценки состояния костей in vivo («на живом организме», противопоставляется термину инвитро – «в стекле»), который по клиническим показателям равносилен аксиальной рентгенденситометрии и намного превосходит периферическую денситометрию.

Преимущества УЗ-денситометрии по сравнению с прочими методиками определения состояния костей:

• такой скрининг можно проводить неинвазивным путем, при этом на больного не действует ионизирующее излучение, что увеличивает желание пройти исследование;
• УЗ-технология не такая дорогая, как аппаратура для рентгенденситометрии, разработанное устройство портативно;
• УЗ-диагностика остеопороза применяется более широко, чем рентгенденситометрия и может служить для эпидемиологических изысканий;
• отсутствие ионизирующего облучения облегчает процесс размещения, лицензирования и применения аппаратуры, так как для этого нужно меньшее помещение и не такой сложный инструктаж для медработников. В то же время обучение персонала и требуемые мероприятия для гарантии качества должны обеспечиваться.

Рентгенологический метод

Рентгенография является одним из самых доступных и информативных методов диагностики при остеопорозе. С ее помощью можно:

• с большой степенью вероятности судить о наличии или отсутствии патологии;
• точно локализовать патологический процесс;
• определить его распространенность в скелете;
• установить характер его течения и форму проявления.

Картина остеопороза костей на пленках рентгенографии может быть видна, как пятнистая или диффузная рарефикация кости.

Общим радиологическим признаком патологии для обеих форм остеопороза является высокая степень прозрачности для рентгеновских лучей рисунка костей скелета. В зависимости от формы эти участки могут располагаться в виде более светлых островков на фоне нормальной или слабоизмененной ткани костей (пятнистая форма), или кость может быть полностью светлая (при диффузной форме).

При рентгенографии заметно истончение отдельных костных пластин, а сеть структуры кости выглядит широкопетлистой, то есть с увеличенными ячейками. При этой форме патологии наружный слой (корковый) костей не истончается, в отдельных случаях может наблюдаться разрыхление внутреннего слоя и превращение его в губчатую костную ткань.

Рентгенологическое исследование при диффузной форме остеопороза показывает изменение губчатой ткани. Она состоит из редких и едва заметных балок, почти не задерживающих рентгеновские лучи.

При крайней степени резорбции кости на снимке выглядят «стекловидными» и не отличаются от подстилающих тканей. Корковый слой на всем протяжении кости сильно истончен, со стороны внутренней полости может быть заметна продольная исчерченность. Наружный слой кортикального вещества дает такую плотную тень на снимке, что кости кажутся, обведенными по контуру черной тушью.

Рентгенологическое обследование при остеопорозе является основным методом диагностики заболевания. На рентгенограмме изменения в структуре скелета становятся заметны при потере 20–30% костного вещества. Преимуществом R-графии являются:

• доступность — метод не требует специальной аппаратуры;
• простота — обследование не требует предварительной подготовки пациента;
• быстрота — рентгенография даже при выполнении в нескольких проекциях занимает не более 10–20 мин.

Рентген установки есть в каждом населенном пункте, что позволяет охватить значительную часть населения и провести скрининг остеопороза в группах риска.

Незаменима R-графия при осложнении остеопороза: переломах костей в результате резорбции костной ткани. Большое диагностическое значение имеет микрорадиоскопия, с помощью которой проводят исследование изменений, происходящих в пястных костях. Этот метод рентгенографии позволяет на протяжении длительного периода времени отслеживать терапевтический эффект.

Показания

Поскольку потеря минеральной плотности костей (МПК) всегда является следствием какого-либо заболевания или состояния, то существуют определенные категории лиц, которым показано обследование на остеопороз.

Так, показаниями к обследованию являются:

• возраст старше 45 лет для женщин и старше 55 для мужчин;
• женщины в период постменопаузы;
• эндокринные нарушения (сахарный диабет, нарушение функции щитовидной железы);
• многократные беременности (более 3) или длительное кормление грудью;
• несколько случаев перелома костей в течение 3–5 лет;
• пациенты, принимающие препараты группы кортикостероидов, а также транквилизаторы и противосудорожные препараты;
• ведение малоподвижного образа жизни (длительный постельный режим, использование инвалидного кресла);
• резкое похудание или постоянный маленький вес;
• наличие родственников с диагнозом остеопороз.

Важно! Недостаточное поступление в организм витамина Д может стать причиной развития остеопороза. Курение и употребление спиртных напитков, являются одной из причин развития остеопороза.

Характеристика применяемых методов

Исследование костной системы человека пополнилось новыми методами, которые считаются более информативными, чем рентгенография. Остеоденситометрия включает следующие методы инструментальной диагностики:

• двойная рентгеновская абсорбциометрия;
• количественная ультразвуковая денситометрия;
• количественная КТ;
• МРТ.

Двойная рентгеновская абсорбциометрия базируется на рентгеновском излучении. Для визуализации происходящих в костной ткани изменений используют специальные рентген-денситометры — комплексы, способные измерять плотность костей не только в центральной оси скелета, но и на его периферии. Обследования проводят с применением двух методов:

• одноэнергетической рентгеновской абсорбциометрии — для исследования дистальных участков костной системы (костей верхней конечности и пяточной кости);
• двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии — используется для оценки уровня минерализации костей всего скелета.

Двухэнергетический рентгенографический денситометр работает по тому же принципу, что и рентгеновский аппарат, но есть и существенные различия. Пучок лучей имеет 2 максимума на различных диапазонах излучения. С помощью математических расчетов производят определение разницы между этими значениями и определяют массу минерального вещества в той области скелета, которая подвергается исследованию.

Для точной диагностики остеопороза достаточно произвести исследование двух областей скелета: головки бедренной кости и прилегающего к ней участка и позвонков в поясничной области позвоночника. Однако современные денситометрические установки имеют встроенную программу «Все тело», позволяющую оценить уровень минерализации костной ткани во всем скелете или в отдельно взятой области.

Диагностика остеопороза у женщин с помощью этой программы позволяет не только оценить резорбцию костной ткани, но и оценить распределение жировой и безжировой массы тела на различных стадиях постменопаузы.

Установки снабжены компьютеризированным анализом скана, что позволяет снизить влияние человеческого фактора на оценку результата. Программа «Сравнительный анализ» позволяет оценить произошедшие в скелете изменения методом наложения выполненной ранее сканографии и на определенном этапе исследования. Оценка риска развития остеопороза проводится по двум критериям:

• Т — когда сравнение уровня минерализации костей скелета обследуемого сравнивают с контрольным показателем, соответствующим уровню МК у молодого человека аналогичного пола;
• Z — сравнение проводят с образцом той же возрастной группы, пола и конституции.

Неоспоримым достоинством метода является низкая доза облучения, которая в 10 раз меньше стандартной, используемой при R–графии. Однако на результат анализа влияют несколько факторов:

• для получения достоверных результатов необходимо проводить обследование на одном и том же аппарате, так как при калибровке денситометра могут быть использованы различные критерии оценки;
• при использовании программы «Все тело» значение имеет положение пациента, даже незначительное смещение может исказить результат, так как сравнение производит компьютер;
• при использовании программы «Сравнительный анализ» не учитываются индивидуальные особенности пациента, поэтому опытные специалисты вынуждены производить настройку программы вручную;
• требуется громоздкая, дорогостоящая аппаратура и специально оборудованное помещение;
• для обслуживания (настройки, наладки) и анализа результатов требуются специально обученные специалисты.

Благодаря совершенствованию систем двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии удалось снизить погрешность при обследовании на остеопороз по сравнению с рентгенографией и одноэнергетической рентгеновской абсорбциометрией до 0,5%. Это позволяет считать данный метод высокоинформативным и достоверным.

Рентгеновская денситометрия

Наиболее применяемым на практике способом обследования костей на остеопороз является денситометрия. Термин «денситометрия» объединяет несколько методов получения изображения, позволяющего выполнить количественную оценку минеральной плотности костей (МПК), обследуемого пациента. Определенные результаты в оценке МПК были достигнуты с помощью обычного рентгеновского снимка.

Однако получить сколько-нибудь значимый количественный результат с его помощью не представляется возможным. Определяющим фактором, исключившим рентгенографию из списков методик, применяемых для диагностики остеопороза, являлся тот факт, что даже при оценке снимка опытным врачом, выявить потерю костной ткани, составляющую менее 40%, не представлялось возможным.

Проведение динамической оценки прогрессии или регрессии заболевания также достаточно затруднительно, из-за низкой чувствительности оборудования. Несмотря на это, рентгенография успешно применяется при необходимости оценки степени деформации костных структур, например, позвонков, так как подобное явление зачастую имеет место при развитии остеопороза.

Важно! Исследование степени изменений МПК целесообразно проводить на участках скелета, где преобладает доля трабекулярной ткани (шейка бедра, поясничный отдел позвоночника, лучезапястный сустав), так как остеопенические изменения затрагивают ее в первую очередь.

Наиболее популярными методами рентгеновского исследования МПК принято считать:

• двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DЕХА);
• морфометрическая рентгеновская абсорбциометрия (МRА);
• количественная компьютерная томография (ККТ).

Все рентгенологические методы исследования степени снижения МПК основаны на перемещении ионизирующего излучения из источника, расположенного снаружи, через кость к фиксирующему детектору. При этом узкий пучок рентгеновского излучения направляется на исследуемый объект и конечный результат, то есть интенсивность пропущенного через кость излучения фиксируется компьютерной системой.

Основным принципом метода DЕХА является использование двойного излучения, позволяющего максимально снизить погрешность благодаря регистрации двух вариантов поглощения энергии (в мягких тканях и костях).

Метод МРА является вариантом DЕХА, однако, использование веерного потока излучения позволило повысить качество изображения и сократить время сканирования, и соответственно снизить дозу облучения пациента.

Метод ККТ позволяет получить трехмерное изображение и не только определить МПК, но и получить данные о послойном строении костей, то есть оценить состояние трабекулярного и кортикального слоя. Отрицательной стороной применения ККТ является высокая доза облучения, превышающая DЕХА в 10 раз и зависимость точности показаний от количества костного мозга, процент которого с возрастом увеличивается.

Ультразвуковая костная денситометрия

Денситометрический анализ состояния костей скелета и определения риска переломов при остеопорозе с помощью УЗИ основан на прохождении и отражении звуковых волн через ткани с различной плотностью. Данный метод позволяет не только определить степень минерализации кости, но и ее эластичность, стойкость к механическому воздействию.

Из-за небольших размеров аппарата исследование проводят на дистальных участках скелета и мелких костях (кроме большеберцовой). При исследовании состояния пяточной кости исследуют и степень ослабления сигнала, что позволяет оценить не только плотность костей, но и состояние, ориентацию, наличие микроповреждений трабекул — главного элемента архитектоники кости. Благодаря совмещению результатов можно оценить механические характеристики костной ткани и спрогнозировать риск переломов. Достоинством метода являются:

• невысокая стоимость;
• доступность;
• компактность и мобильность установки;
• быстрота получения результата;
• отсутствие ионизирующего излучения.

Одним из немногочисленных минусов является то, что проводят исследование периферических костей скелета в то время, как на начальной стадии патологии поражаются центральные отделы.Поэтому данный метод называют скрининговым, так как он позволяет произвести обследование большого количества пациентов. Углубленные исследования проводят с использованием других методов диагностики.

Компьютерная томография позволяет получить 3D–изображение скелета. С помощью ККТ можно определить:

• минеральную плотность изолированно для каждого слоя кости;
• провести исследование плотности костной ткани и анатомическое расположение позвоночного столба;
• при использовании двухэнергетической ККТ содержание минералов в костной ткани может определяться с высокой степенью точности;
• степень деформации тел позвонков.

В сравнении с двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрией и ультразвуковой количественной денситометрией результат имеет более высокую валидность.

Недостаток метода — это то, что на результат оказывает влияние содержание жировой ткани в костном мозге, процент которой увеличивается с возрастом больного. При длительном исследовании с помощью ККТ есть риск получить высокую дозу облучения, кроме того, исследования дорогостоящие и не везде доступны.

В основе метода ультразвукового денситометрического исследования лежит вычисление скорости перемещения ультразвуковой волны через ткани, имеющие различную плотность. Различие в плотности обследуемой кости обусловливает различия в скорости прохождения ультразвука, то есть более плотная кость (хорошо минерализированная) пропускает ультразвук быстрее, чем менее плотная.

Полученные данные регистрируются датчиком и преобразуются с помощью компьютерного обеспечения в количественные показатели. Характерным свойством ультразвуковой денситометрии является чрезвычайно высокая чувствительность к малейшим изменениям в плотности костей. В связи с этим ее можно применять для диагностики остеопении, когда потеря минеральных веществ не превышает 3–5%.

Несомненными достоинствами методами ультразвуковой компьютерной денситометрии можно считать:

• достаточно высокая информативность;
• отсутствие негативного влияния на организм;
• быстрота проведения процедуры;
• ценовая доступность;
• отсутствие противопоказаний.

Благодаря столь большому перечню положительных сторон, ультразвуковую денситометрию можно применять не только для диагностики остеопении и остеопороза, но и для мониторинга эффективности проводимой терапии. В связи со значительными отклонениями, проявляющимися при обследовании костей, глубоко погруженных в мягкие ткани (проксимальный отдел бедренной кости), денситометрия с помощью ультразвука проводится исключительно на конечностях (лучезапястный сустав, пяточная кость и т.д.).

Проведение и результаты

Техника проведения рентгеновской денситометрии заключается в выполнении комплекса измерений с помощью рентгенограмм в нескольких стандартных точках, наиболее подверженных остеопеническим изменениям:

• поясничный отдел позвоночника;
• шейка бедра;
• лучевая кость.

После выполнения серии снимков, программное обеспечение осуществляет обработку полученных результатов путем сравнения с заложенной в него базой данных. Сравнение при этом осуществляется по двум критериям:

• полученный результат с оптимальным показателем пациентов того же пола (Т-критерий);
• полученный результат со среднестатистическим показателем пациентов аналогичного пола и возраста (Z-критерий).

Наиболее информативным при постановке диагноза является Т-критерий, проверка степени его отклонения от нормальных показателей, имеет существенное диагностическое значение:

• показания выше «-1», говорят о нормальной МПК;
• показания в пределах от «-1» до «-2,5», свидетельствуют об остеопении (начальной стадии остеопороза);
• показания ниже «-2,5», говорят о развитии остеопороза.

Проведение ультразвуковой денситометрии осуществляется путем определения плотности кортикального (внешнего) слоя трубчатых костей. Для этого, с помощью УЗ-датчика ультразвуковую волну пропускают вдоль кости, определяя по скорости ее распространения МПК. За короткий промежуток времени аппарат выполняет тысячи измерений и по результатам рассчитывает Z и Т-критерии. Стандартными проекциями для проведения ультразвуковой компьютерной денситометрии являются:

• фаланга среднего пальца руки;
• лучевая или лучезапястная кость.

Важно! Результаты, полученные с помощью рентгенологических методов и ультразвуковых, могут иметь некоторые отличия, однако конечные показатели, как правило, трактуются одинаково (норма или остеопороз).

В связи с индивидуальными особенностями течения заболевания, очевидных признаков разрушения костной ткани, таких как переломы, может и не быть. Однако своевременно проведенная диагностика, способна существенно снизить риск возникновения такого серьезного осложнения, как перелом шейки бедра.

Несмотря на то что патология не является смертельной, длительное снижение двигательной активности и дорогостоящее лечение (протезирование), которое при тяжелых стадиях остеопороза также невозможно осуществить, часто приводят к летальному исходу.

На сегодняшний день в арсенале врачей имеется большое количество лекарственных препаратов, предназначенных для лечения остеопороза, но в связи с тем, что процесс восстановления является чрезвычайно длительным, оптимально начинать его как можно раньше.

Методы лабораторных исследований

Лабораторная диагностика остеопороза применяется в комплексе с инструментальными исследованиями. С помощью биохимических анализов:

• проводят дифференциацию остеопороза от других патологий;
• помогают идентифицировать причину возникновения;
• есть возможность проследить активность патологии.

Используются такие методы:

• оценка кальциево–фосфорного баланса и определение активности гормонов, регулирующих кальциевый обмен;
• исследование наличия и уровня маркеров костного гомеостаза;
• дополнительные методы, направленные на выявление причин возникновения вторичного остеопороза.

Анализ крови на остеопороз проводится для определения баланса кальций/фосфор и содержания этих минералов. Для оценки риска прогрессирования патологии определяют уровень гормонов паратгормона и кальцитонина, отвечающих за усвоение организмом минералов, поддержание баланса между резорбцией костной ткани и образованием новых структур. Недостатком данного метода является то, что он не способен выявить остеопороз на ранних стадиях.

Для того чтобы диагностировать остеопороз, анализы должны включать исследования на определение специфических маркеров, которые появляются при разрушении или формировании костной ткани:

• маркеры, свидетельствующие о формировании костной ткани: щелочная фосфатаза, пропептид проколлагена 1 типа, остеокальцин;
• маркеры, возникающие в утренней порции мочи, свидетельствующие о деминерализации костей: оксипролин, пиридинолин и дезоксипиридинолин, тартрат-резистентная кислая фосфатаза, поперечно-связывающие пептиды коллагена 1 типа.

Биохимические анализы способны оценить эффективность применяемого терапевтического воздействия. Лабораторные исследования маркеров резорбции костей позволяют установить начало процесса значительно раньше, чем инструментальные. Проверка содержания маркеров в биологических жидкостях позволяет установить степень нарушения микроархитектоники и рассчитать риск возникновения переломов.

Биохимический анализ на остеопороз, денситометрия и рентгенография позволяют с большой точностью определить раннюю стадию прогрессирования заболевания.

Лабораторные методы обследования направлены:

• на установление этиологических факторов вторичного остеопороза;
• дифференциальную диагностику с прочими болезнями костной системы, вызывающими остеопороз;
• выявление прогрессирования заболевания на основе морфологических и метаболических исследований;
• оценку вариантов фармакотерапии остеопороза;
• установление групп риска по заболеванию.

На каких анализах базируются способы оценки состояния костей: на характеристике обмена кальция и фосфора, а также кальций-регулирующих гормонов, выявлении биохимических маркеров деструкции костей и остеогенеза, установлении морфологических показателей обменных процессов в костях.

Рутинные методы лабораторной диагностики включают определение: фосфора, кальция, фермента гидролазы в крови, суточного выведения фосфора и кальция почками, степени выведения кальция с мочой по отношению к уровню креатинина (натощак), уровня оксипролина в моче. На основе указанных показателей можно сделать первичный скрининг при дифференцировании остеопороза от прочих обменных остеопатий (остеомаляции, первичного гиперпаратиреоза и др.).

При остеопорозе изменения вышеперечисленных показателей отсутствуют. При остеомаляции уровень кальция в крови снижен или приближен к норме, а при первичном гиперпаратиреозе повышен. Биохимический анализ крови на остеопороз может стать начальным этапом лабораторной диагностики остеопороза и обменных остеопатий.

В ряде случаев для уточнения факторов, спровоцировавших заболевание, сдают анализы крови на тиреотропный и паратиреотропный гормоны, гидрокортизон, а также концентрацию витамина Д в крови. Относительно специфичный биохимический маркер деструктивных процессов в костной ткани – гидроксипролин.

Это аминокислота, которая входит в состав коллагена и желатина. Как известно, коллаген содержится в соединительной и костной ткани. Применение современных методик исследования, основанных на вовлечении биохимических маркеров, значительно расширяет возможности диагностических мероприятий.

https://www.youtube.com/watch?v=vh8PoxAijxc

Также немаловажное значение имеют и маркеры остеопороза. В частности, D-Cross Laps. Но, обо всем по порядку.