Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия ( DXA или DEXA [1] ) — это способ измерения минеральной плотности костной ткани (МПКТ) с использованием спектральной визуализации . Два рентгеновских луча с разными уровнями энергии направляются на кости пациента . Если вычесть поглощение мягкими тканями , то минеральную плотность костной ткани (МПКТ) можно определить по поглощению каждого луча костью. Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия — это наиболее широко используемая и наиболее тщательно изученная технология измерения плотности костной ткани.
Сканирование DXA обычно используется для диагностики и наблюдения за остеопорозом , в отличие от ядерного сканирования костей , которое чувствительно к определенным метаболическим заболеваниям костей, при которых кости пытаются зажить после инфекций, переломов или опухолей. Иногда его также используют для оценки состава тела .
Мягкие ткани и кости имеют разные коэффициенты затухания рентгеновских лучей. Один рентгеновский луч, проходящий через тело, будет затухать как мягкими тканями, так и костью, и невозможно определить по одному лучу, какая часть затухания была приписана кости. Однако коэффициенты затухания изменяются в зависимости от энергии рентгеновских лучей, и, что особенно важно, соотношение коэффициентов затухания также меняется. DXA использует две энергии рентгеновских лучей. Разницу в общем поглощении между ними можно использовать, путем соответствующего взвешивания, чтобы вычесть поглощение мягкими тканями, оставив только поглощение костью, которое связано с плотностью кости.
Один из типов сканеров DXA использует цериевый фильтр с напряжением трубки 80 кВ , что приводит к эффективной энергии фотонов около 40 и 70 кэВ . [2] Существует также тип сканера DXA, использующий самариевый фильтр с напряжением трубки 100 кВ, что приводит к эффективной энергии 47 и 80 кэВ. [2] Кроме того, напряжение трубки может непрерывно переключаться между низким (например, 70 кВ) и высоким (например, 140 кВ) значением синхронно с частотой электрической сети, что приводит к эффективной энергии, чередующейся между 45 и 100 кэВ. [2]
Сочетание двойной рентгеновской абсорбциометрии и лазера позволяет использовать лазер для измерения толщины сканируемой области, что позволяет контролировать различные пропорции мышечной и жировой ткани в мягких тканях и повышать точность.
Целевая группа профилактических служб США рекомендует женщинам старше 65 лет проходить ДРА-сканирование. [3] Точная дата, когда мужчинам следует проходить тестирование, неизвестна [3], но некоторые источники рекомендуют возраст 70 лет. [4] Женщинам из группы риска следует рассмотреть возможность прохождения сканирования, когда их риск будет равен риску обычной 65-летней женщины.
Риск для человека можно измерить с помощью калькулятора FRAX Шеффилдского университета , который учитывает множество различных клинических факторов риска, включая предшествующие переломы вследствие хрупкости, использование глюкокортикоидов , интенсивное курение, чрезмерное употребление алкоголя, ревматоидный артрит, перелом шейки бедра у родителей в анамнезе, хронические заболевания почек и печени, хронические респираторные заболевания, длительное использование фенобарбитала или фенитоина, целиакию, воспалительные заболевания кишечника и другие риски. [3]
Всемирная организация здравоохранения определила следующие категории на основе плотности костной ткани у белых женщин:
Плотность костей часто сообщается пациентам в виде оценки T или оценки Z. Оценка AT сообщает пациенту, какова его плотность костной ткани по сравнению с молодым человеком того же пола с пиковой плотностью костной ткани. Нормальная оценка T составляет -1,0 и выше, низкая плотность костной ткани составляет от -1,0 до -2,5, а остеопороз - -2,5 и ниже. Оценка AZ - это просто сравнение того, какова плотность костной ткани пациента по сравнению со средней плотностью костной ткани мужчины или женщины их возраста и веса.
У комитета ВОЗ не было достаточно данных для создания определений для мужчин или других этнических групп. [5]
Особые соображения связаны с использованием DXA для оценки костной массы у детей. В частности, сравнение минеральной плотности костей у детей с контрольными данными взрослых (для расчета T-балла) приведет к недооценке МПКТ у детей, поскольку у детей костная масса меньше, чем у полностью развитых взрослых. Это приведет к передиагностике остеопении у детей. Чтобы избежать переоценки дефицита костных минералов, показатели МПКТ обычно сравнивают с контрольными данными для того же пола и возраста (путем расчета Z-балла ).
Кроме того, существуют и другие переменные, помимо возраста, которые, как предполагается, могут затруднять интерпретацию МПКТ, измеренной с помощью DXA. Одной из важных искажающих переменных является размер кости. Было показано, что DXA переоценивает минеральную плотность костей у более высоких субъектов и недооценивает минеральную плотность костей у более низких субъектов. Эта ошибка связана со способом, с помощью которого DXA рассчитывает МПКТ. В DXA содержание минералов в костях (измеренное как ослабление рентгеновского излучения сканируемыми костями) делится на площадь (также измеряемую аппаратом) сканируемого участка.
Поскольку DXA рассчитывает МПКТ с использованием площади (aBMD: ареальная плотность костной ткани), это не точное измерение истинной минеральной плотности костной ткани, которая представляет собой массу, деленную на объем . Чтобы отличить МПКТ DXA от объемной минеральной плотности костной ткани, исследователи иногда называют МПКТ DXA как ареальную минеральную плотность костной ткани (aBMD). Смешивающий эффект различий в размере кости обусловлен отсутствием значения глубины при расчете минеральной плотности костной ткани. Несмотря на проблемы технологии DXA с оценкой объема, это все еще довольно точная мера содержания костной ткани. Методы исправления этого недостатка включают расчет объема, который аппроксимируется из проецируемого измерения площади с помощью DXA. Результаты МПКТ DXA, скорректированные таким образом, называются кажущейся плотностью костной ткани (BMAD) и представляют собой отношение содержания костной ткани к кубоидальной оценке объема кости. Как и результаты aBMD, результаты BMAD неточно отражают истинную плотность костной ткани, поскольку они используют приблизительные значения объема кости. BMAD используется в основном в исследовательских целях и пока не применяется в клинических условиях.
Другие технологии визуализации, такие как количественная компьютерная томография (ККТ), способны измерять объем кости и, следовательно, не подвержены влиянию размера кости так, как это свойственно результатам ДРА.
Пациентам важно проводить повторные измерения BMD на одном и том же оборудовании каждый раз или, по крайней мере, на оборудовании одного производителя. Ошибка между устройствами или попытка перевести измерения из стандарта одного производителя в другой может привести к ошибкам, достаточно большим, чтобы свести на нет чувствительность измерений. [ необходима цитата ]
Результаты DXA необходимо скорректировать, если пациент принимает добавки стронция . [6] [ необходим лучший источник ] [7]
DXA также можно использовать для измерения показателя трабекулярной кости .
DXA, безусловно, является наиболее широко используемым методом измерения минеральной плотности костной ткани, поскольку он считается дешевым, доступным, простым в использовании и способным обеспечить точную оценку минеральной плотности костной ткани у взрослых. [8]
Официальная позиция Международного общества клинической денситометрии (ISCD) заключается в том, что пациент может пройти тестирование на МПКТ, если у него есть состояние, которое может спровоцировать потерю костной массы, ему будут назначены фармацевтические препараты, известные своей способностью вызывать потерю костной массы, или он проходит лечение и нуждается в наблюдении. ISCD утверждает, что нет четкой взаимосвязи между МПКТ и риском перелома у ребенка; диагностика остеопороза у детей не может быть проведена на основе критериев денситометрии. Т-баллы запрещены для детей и даже не должны появляться в отчетах DXA. Таким образом, классификация ВОЗ остеопороза и остеопении у взрослых не может быть применена к детям, но Z-баллы могут использоваться для помощи в диагностике. [9]
Некоторые клиники могут регулярно проводить DXA-сканирование у детей с такими заболеваниями, как алиментарный рахит , волчанка и синдром Тернера . [10] Было показано, что DXA позволяет измерять зрелость скелета [11] и состав жира в организме [12] , а также используется для оценки эффектов фармацевтической терапии. [13] Он также может помочь педиатрам в диагностике и мониторинге лечения нарушений набора костной массы в детстве. [14]
Однако, похоже, что DXA все еще находится на ранней стадии развития в педиатрии, и существуют широко признанные ограничения и недостатки DXA. Существует мнение [15] , что сканирование DXA в диагностических целях не должно проводиться вне специализированных центров, и, если сканирование проводится вне одного из таких центров, его результаты не следует интерпретировать без консультации со специалистом в этой области. [15] Кроме того, большинство фармацевтических препаратов, назначаемых взрослым с низкой костной массой, можно назначать детям только в строго контролируемых клинических испытаниях.
Измерение кальция во всем организме с помощью DXA было подтверждено у взрослых с использованием нейтронной активации общего кальция в организме in vivo [16] [17], но этот метод не подходит для детей, и исследования проводились на животных детского размера. [16] [17]
Сканирование DXA также может использоваться для измерения общего состава тела и содержания жира с высокой степенью точности, сопоставимой с гидростатическим взвешиванием, с несколькими важными оговорками. [18] [ указать ] С помощью сканирования DXA также можно получить изображение «жировой тени» с низким разрешением, которое дает общее представление о распределении жира по всему телу [19] Было высказано предположение, что, несмотря на очень точное измерение минералов и постной мягкой ткани (LST), DXA может давать искаженные результаты из-за своего метода косвенного расчета жировой массы путем вычитания ее из LST и/или массы клеток тела (BCM), которые фактически измеряет DXA. [20]
Сканирование DXA было предложено в качестве полезного инструмента для диагностики состояний с аномальным распределением жира, таких как семейная частичная липодистрофия . [21] [22] [19] Они также используются для оценки ожирения у детей, особенно для проведения клинических исследований. [23]
DXA использует рентгеновские лучи для измерения минеральной плотности костей. Доза облучения современных систем DEXA невелика, [24] всего лишь 0,001 мЗв , что намного меньше, чем при стандартном рентгене грудной клетки или зубов. [25] [26] Однако доза, доставляемая старыми источниками излучения DEXA (которые использовали радиоизотопы , а не рентгеновские генераторы ), может достигать 35 мГр, [27] [28] [29] что считается значительной дозой по стандартам радиологического здоровья .
Уровень квалификации операторов DXA сильно различается. DXA не регулируется, как другие методы визуализации на основе радиации, из-за его низкой дозировки. В каждом штате США своя политика относительно того, какие сертификаты необходимы для работы с аппаратом DXA. Например, в Калифорнии требуется прохождение курсовой работы и государственный тест, тогда как в Мэриленде нет требований к специалистам DXA. Во многих штатах требуется прохождение курса обучения и получение сертификата от Международного общества клинической денситометрии (ISCD).
В Австралии регулирование различается в зависимости от применяемого штата или территории. Например, в Виктории лицо, выполняющее сканирование DXA, должно пройти признанный курс по безопасному использованию денситометров костных минералов. [30] В Новом Южном Уэльсе и Квинсленде от специалиста по DXA требуется только предварительное обучение в области науки, сестринского дела или другое связанное с этим высшее образование. Агентство по охране окружающей среды (EPA) контролирует лицензирование специалистов, однако это далеко не строго, и регулирование отсутствует. [ необходима цитата ]