Однофотонная абсорбциометрия — метод измерения плотности костной ткани, изобретенный Джоном Р. Кэмероном и Джеймсом А. Соренсоном в 1963 году.
Однофотонная абсорбциометрия (SPA) была разработана в 1963 году Штайхеном и др. В 1976 году она стала важным инструментом для количественной оценки минерализации костей у младенцев. Метод однофотонного поглощения работает, когда определенное количество гамма-лучей, испускаемых изотопами, проходит через ткани человека. Существует экспоненциальная зависимость между количеством поглощенных гамма-лучей и толщиной тканей, а характеристики поглощения различных тканей различны, но воздействие мягких тканей и воды на гамма-лучи одинаково. Поэтому влияние мягких тканей можно устранить с помощью водяной бани, а количество гамма-лучей, поглощенных костными тканями, можно измерить, а затем рассчитать. Было рассчитано содержание минералов в костях (BMC). Этот метод в основном используется для измерения костей конечностей и переписи населения с помощью водяной бани. [1] [2]
В 1963 году метод однофотонного поглощения (SPA), изобретенный Кэмероном и Соренсоном, стал первым количественным методом анализа, примененным для диагностики остеопороза . Этот метод использует принцип, согласно которому поглощение радиоактивных веществ костной тканью пропорционально содержанию минералов в костях. Гамма-фотоны йода или америция используются в качестве источника света для проникновения в предплечье. После поглощения костью и мягкими тканями кристалл NaI (Tl) используется для обнаружения радиоактивности параллельно источнику света. BMC и BMD получаются путем расчета плотности испускаемой и излучаемой энергии фотонов. Место измерения обычно находится на 1/3 соединения локтевой кости и дистального отдела лучевой кости или на участках с меньшим содержанием мягких тканей, таких как пяточная кость и кость кисти, обернутых в водяной мешок и помещенных между источником света и детектором. BMC (г/см) можно получить путем синтеза измеренной энергии поглощения гамма-фотонов костью. BMD (г/см) можно получить путем деления BMC на ширину кости. Этот метод может измерять только содержание минералов в костях конечностей. Если источник изотопов меняется на рентгеновский источник, то есть на абсорбциометр рентгеновского излучения с одной энергией (SXA), принцип и метод определения такие же, как и у SPA, но источник излучения другой. [3]
Основной принцип работы однофотонного прибора для измерения минеральной плотности костей заключается в расчете степени затухания пучка гамма-фотонов с одной энергией через костную ткань. Чем больше степень затухания, тем больше поглощается минералами костей, тем больше содержание минералов в костях и тем выше минеральная плотность костей. Этот метод называется методом поглощения гамма-излучения, который также называется методом однофотонного поглощения. Этот метод наиболее удобен для измерения радиуса и локтевой кости, а объектом наблюдения является левая часть. Точка соединения средней и нижней трети лучевой и локтевой костей является точкой измерения. Параметры высоты и веса наблюдаемых объектов измеряются регулярно перед измерением. [4]
Поглощение отдельных фотонов является самым ранним методом точного измерения минеральной плотности костей. Его основной принцип заключается в том, что минеральную плотность костей можно получить с помощью закона поглощения. В этом законе важными параметрами, которые необходимо получить, являются толщина кости, коэффициент поглощения кости и интенсивность излучения (или подсчет) после поглощения кости. Толщина мягкой ткани, измеренная методом поглощения отдельных фотонов, одинакова. Мягкая ткань не влияет на результаты измерения костной ткани. Поэтому коэффициент поглощения пучка излучения постоянной энергии можно рассчитать заранее, а интенсивность излучения (или подсчет) можно получить непосредственно при измерении пациентов. [5]
В вертикальной С-раме коллимированный источник света 125I (200 мКи или 74 ГБк) и коллимированная сцинтилляционная детекторная трубка NaI (TI)-фотоумножитель установлены в относительных геометрических формах для размещения измеряемых частей тела между источником и детектором. Источник и узел детектора жестко соединены и приводятся в движение двигателем для пересечения продольной оси кости. [6]
Ранняя попытка, которая использовала обычные рентгеновские лучи для измерения минеральной плотности костной ткани (МПКТ), использовала ступенчатые клинья из алюминиевого или слоновой кости фантома в качестве калибровочного инструмента. Минеральная плотность костной ткани рассчитывалась путем визуального сравнения минеральной плотности костной ткани и известной плотности на каждом шаге фантома. Следующим усовершенствованием в области минеральной плотности костной ткани является метод однофотонного поглощения (SPA), изобретенный Кэмероном и Соренсоном в 1963 году. [7]
Дорогие и потенциально опасные радиоактивные источники, используемые в SPA и DPA, были заменены на однолучевую рентгеновскую абсорбциометрию (SXA) и двухэнергетическую рентгеновскую абсорбциометрию (DXA) с конца 1980-х годов. Подобно DPA, основной принцип DXA заключается в измерении высоко- и низкоэнергетической передачи рентгеновского излучения стабильных источников рентгеновского излучения. Более короткое время получения, более высокая точность и разрешение, а также доступность экспозиции можно рассматривать как преимущества использования рентгеновских лучей вместо SPA или DPA. С ростом популярности DXA ее применение в педиатрических исследованиях и клинической практике значительно возросло. [7]
В то же время, поскольку SPA — это всего лишь один энергетический фотон, фактическое место измерения ограничено костями конечностей, особенно дистальными костями конечностей, в то время как вокруг костной ткани туловища много жира и газа, поэтому метод поглощения одного фотона «бессилен». В настоящее время основным усовершенствованием является замена источника изотопов на источник рентгеновского излучения, который может не только стабилизировать напряжение, но и улучшить точность, разрешение и скорость измерения. В результате он также развился от одномерного сканирования к двухмерному сканированию, от волнового представления минеральной плотности костей к матричному расположению минеральной плотности костей, которое более интуитивно отражает минеральную плотность костей. [8]
За последние 10 лет [ временные рамки? ] измерение массы кости предплечья методом однофотонной абсорбциометрии стало одним из наиболее широко используемых методов оценки кортикальной кости. Существует несколько различных сканеров с небольшими различиями в настройках измерения. Места сканирования варьируются от средней оси до дистального конца, а некоторые сканеры измеряют только одну из костей предплечья. Наша методика использует шесть сканирований длиной более 2 см для минимизации ошибок репозиционирования и повышения точности. [6]
Толщину кости можно получить, измерив закон поглощения. Толщина кости, умноженная на плотность гидроксиапатита, составляет плотность кости (г/см2 ) . Поглощение отдельных фотонов является наиболее часто используемым методом для измерения дистального и среднего радиуса недоминантной верхней конечности или дистального радиуса радиуса дистальной 1/10, ультрадистального радиуса и пяточной кости, кости руки и т. д. Поскольку 95% кортикальной кости в среднем и дистальном радиусе находится в одной трети радиуса, а изменение внешнего диаметра кости очень мало на продольной оси, точность измерения лучше. Однако недостатком является то, что результаты измерения в основном отражают плотность кортикальной кости и не могут отражать изменение плотности губчатой кости с более быстрым метаболизмом, поэтому его нельзя использовать в качестве метода мониторинга раннего изменения метаболизма костей. [9]
Однофотонная абсорбциометрия является первым количественным методом анализа, используемым для диагностики остеопороза. Для оценки качества костей важными показателями являются содержание минералов в костях (BMC) и плотность минералов в костях (BMD), а качество костей может в определенной степени отражать состояние здоровья нормальной костной ткани человека. Потеря костной массы является системной, и не существует эффективного лечения для ее восстановления до нормального состояния. Поэтому особенно важно использовать безопасный, простой и чувствительный метод ранней диагностики и профилактики остеопороза.
В целом, метод поглощения одиночных фотонов прост, портативен, экономичен и практичен, а время измерения относительно короткое (1% от обычного рентгеновского снимка). Он не подвержен локальному остеосклерозу и пролиферации. Поэтому его можно использовать в качестве средства просеивания минеральной плотности костей большой площади, особенно в сельской местности и общинах. [10]
Эти приборы на основе 125I (теперь известные как однофотонная абсорбциометрия) широко использовались в течение многих лет, и их медицинское применение было хорошо известно. Было доказано, что измерения SPA могут идентифицировать пожилых женщин, которые особенно уязвимы к переломам, с помощью проспективных последующих исследований в Швеции, Индиане и на Гавайях, что подтверждено многоцентровыми испытаниями в Соединенных Штатах, включая недавнее последующее наблюдение за 9000 пожилых женщин. Шведское исследование показало, что технология имеет такую же предсказательную силу (моложе, чем другие исследования) для женщин в возрасте 50–59 лет. Предсказательная сила распространяется на переломы бедра и мужчин. Многоцентровое испытание в США показало, что измерения SPA предплечья были такими же хорошими, как измерения SPA пятки или двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DEXA) позвоночника или бедра, и могут использоваться для прогнозирования будущих общих переломов у пожилых женщин. [11]
.jpg/1280px-CAT_scanner_(16253634266).jpg)