На правах рукописи

Абдрахманова Жанар Сагатбековна

КОСТНАЯ ДЕНСИТОМЕТРИЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ В

ОЦЕНКЕ ПОРОГОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ МИНЕРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ТЕЛ

ПОЗВОНКОВ КАК ФАКТОРА РИСКА ИХ ПЕРЕЛОМОВ

14.00.19- лучевая диагностика, лучевая терапия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Томск – 2006

Работа выполнена в Казахской государственной медицинской академии Министерства здравоохранения республики Казахстан

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Рахимжанова Раушан Ибжановна

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор Батпенов Нурлан Джумагулович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук Фролова Ирина Георгиевна кандидат медицинских наук Килина Оксана Юрьевна

Ведущая организация:

ФГУ Российского научного центра рентгенорадиологии Росздрава

Защита состоится « » 2006г. в час. на заседании диссертационного совета Д 001.36.01 при ГУ НИИ кардиологии Томского научного центра СО РАМН по адресу: 634012, г. Томск, ул. Киевская, 111а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан «_» 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.м.н., профессор Ворожцова И.Н.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. По данным ВОЗ, остеопороз представляет собой крупную для решения в здравоохранении задачу, так как уменьшение минеральной плотности ниже пороговых возрастных значений приводит к значительному (90%) числу переломов [Риггз Б.Л., 2000, Свешников А.А., 2001, Хамзабаев Ж.Х. и др., 2004]. Одним из классических признаков остеопороз позвоночника являются переломы (деформации) тел позвонков [Белосельский Н.Н. 2000]. По данным различных авторов, вследствие ОП в США ежегодно происходит 1,3 млн. переломов, из них - более 500000 переломов позвоночника [Melton L.J. III. et al., 1997], которые приводят к существенным медикосоциальным потерям и финансовым издержкам. В условиях продолжающегося старения общества эти факторы определяют повышенный интерес к вопросам профилактики и лечения остеопороз, которые, в свою очередь, неотделимы от проблем ранней его диагностики [Лесняк Ю.Ф. и др., 2004].

Эффективность терапевтических мероприятий напрямую зависит от сроков выявления заболевания. Традиционное рентгенологическое исследование не является средством ранней диагностики остеопороза, так как визуально снижение костной плотности можно определить при ее потере не менее чем на 25-30% [Чечурин Р.И. и др., 1999].

Для ранней диагностики остеопоротических изменений костной ткани используются методы остеоденситометрии. В течение последних 20 лет «золотым стандартом» считается двухэнергетическая рентгеновская денситометрия, позволяющая выявлять изменение состояния минеральной плотности костной ткани при остеопорозе, взаимодействие остеопороза с переломами позвоночника [Рожинская Л.Я., 1996, Чернова Т.О.,2002].

Профилактика остеопороза позвоночника в сравнительно молодом возрасте позволяет решить очень важную медицинскую и социальную проблему – предупреждение остеопоротических переломов и снижение травматизма позвоночника.

Это полностью соответствует идеологии реструктуризации здравоохранения Республики Казахстан, направленной на усиление догоспитального звена оказания медицинской помощи (Программа «Казахстан-2030», пересмотр от 18.02.2005г., п.2. Здравоохранение).

Переломы позвоночника вследствие адекватного травматического воздействия, происходящие чаще на фоне остеопороза, по своему характеру несут серьезные последствия [Родионова С.С., 2004]. Развитие остеопороза переломов позвонков зависит от соотношения между величиной нагрузок, воздействующих на позвонки и их прочностью. Прочность позвонка и устойчивость к нагрузкам, в свою очередь, определяются плотностью костной ткани, архитектоникой, формой и размерами позвонка.

Потенциальная роль нагрузок в этиологии переломов позвоночника у лиц молодого возраста остается в значительной степени недооцененной. До сих пор не изучалось сравнительное значение сниженной прочности тел позвонков и нагрузок на позвоночник. Большинство исследователей полагают, что риск развития переломов позвоночника связан с абсолютными значениями МПКТ тел позвонков [Риггз Б.Л., 2000]. Многими исследователями показаны более низкие показатели МПКТ поясничного отдела позвоночника, которые являются фактором риска у лиц с переломами позвоночника [Ермакова И.П., 1998, Евстигнеева Л.П., 2002, Ушаков А.В.

2000, Белосельский Н.Н. 2000]. Однако в настоящее время недостаточно информации о значении МПКТ, которое является пограничным для возникновения переломов позвоночника и для рационального планирования профилактических и лечебных мероприятий, направленных на предупреждение остеопоротических переломов позвоночника, актуальным является определение пороговых для переломов значений минеральной плотности костной ткани.

В популяционных исследованиях США [Cooper C. еt al., 1993], России [Свешников А.А., 2004, Колондаев А.Ф., 2004] определены пороговые значения, таким образом, для разграничения пациентов с переломами и без них наиболее эффективными методами являются прямые количественные исследования при остеопорозе. Учитывая географические и этнические различия, возникла необходимость проведения подобных исследований для жителей Казахстана.

Цель работы – оптимизация диагностики остеопоротических переломов позвоночника современными методами медицинской визуализации и выявление различных факторов, в том числе пороговых денситометрических значений тел позвонков, влияющих на риск развития переломов позвоночника на фоне остеопороза.

Задачи исследования:

1. Определить критерии остеопороза и пороговые для переломов значения плотности костной ткани L1 и L2 позвонков по данным компьютерно-томографической денситометрии и разработать алгоритм лучевого исследования при остеопорозе у пациентов со спинальной травмой.

2. Определить роль раздельной характеристики трабекулярной и кортикальной ткани методом компьютерной томографии в оценке риска переломов позвоночника.

3. Оценить эффективность рентгенографии и компьютерной томографии в диагностике остеопоротических переломов позвоночника (факторов по данным двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии осевого скелета и ультразвуковой остеометрии пяточной кости) и экстраскелетных факторов риска на развитие переломов позвоночника.

Научная новизна 1. Разработаны способ диагностики остеопороза позвоночника (предпатент № на изобретение, регистрация в государственном реестре изобретений Республики Казахстан от 15.08.06г.) и способ диагностики остеопоротической деформации тел позвонков (предпатент №17687 на изобретение, регистрация в государственном реестре изобретений Республики Казахстан от 15.07.06г.) 2. При компьютерно-томографической денситометрии объективным количественным симптомом остеопоротического перелома явилось уплотнение структуры тела поврежденного позвонка при отсутствии на компьютерных томограммах смещения отломков и линий перелома.Впервые выявлена корреляционная взаимосвязь переломов позвоночника и биомеханического параметра – кортикального индекса тела позвонка при компьютерной томографии.

4. Впервые определены пороговые для переломов значения плотности костной ткани позвоночника при ДЭРА и КТ-денситометрии у жителей Северного региона Казахстана.

Практическая значимость. Определение пороговых для переломов значений плотности тел позвонков улучшает меры профилактики последующих остеопоротических переломов.

Компьютерно-томографическую денситометрию можно применять в качестве альтернативы ДЭРА для ранней диагностики остеопороза.

Положения, выносимые на защиту:

1. Комплексная лучевая диагностика переломов позвоночника с учетом объективного количественного симптома остеопоротического перелома при компьютерной томографии повышает диагностическую чувствительность, в отличие от изолированного применения отдельного метода.

2. Пороговые для переломов значения плотности костной ткани позвонков в единицах Хаунсфилда являются фактором риска развития переломов позвоночника.

3. Раздельная характеристика трабекулярной и компактной ткани позвоночника с учетом показателей КТ-денситометрии и кортикального индекса при компьютерной томографии позволяет своевременно провести оценку риска перелома позвоночника.

4. Важными скелетными факторами риска развития переломов позвоночника являются снижение МПКТ позвоночника по данным ДЭРА и ухудшение прочностных свойств костной ткани по данным УЗ-остеометрии, важными экстраскелетными факторами являются предшествующие малотравматичные переломы костей скелета, тяжелый физический труд у мужчин и женщин, низкий ИМТ и ранняя менопауза у женщин.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работ. Оформлены и утверждены 4 акта о внедрении, имеются 2 предпатента на изобретение, рационализаторских предложения, изданы методические рекомендации «Двухэнергетическая рентгеновская денситометрия: методика исследования и интерпретация результатов».

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены на заседаниях республиканской Ассоциации рентген-радиологов Казахстана (Астана, 2003-2006), Международном радиологическом симпозиуме «Лучевая диагностика и радиологическая безопасность на современном этапе» (Астана, 2003), «Новые технологии в рентгеностеологии и проблемы остеопороза в медицине» (Астана, 2004), I Евразийском радиологическом форуме «Радиология XXI века» (Астана, 2005), научнопрактической конференции «Проблемы диагностики и лечения остеопороза на современном этапе» (Павлодар, Алматы, 2004), Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в лечении и реабилитации больных с патологией суставов» (Курган, 2004), научно-практической конференции «Остеопороз и лучевая диагностика», посв. 60-лет. Победы в ВОВ (Алматы, 2005), Республиканской конференции молодых ученых, посв. 110-летию С. Сейфуллина (Астана, 2005), I Международной научно-практической конференции молодых ученых по вертебрологии и смежным дисциплинам (Новосибирск, 2005), Всероссийской научно-практической конференции, посв. памяти проф. К.М. Сиваша, ЦИТО им. Приорова (Москва, 2005), Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы медицины»

(Астана, 2004, 2005, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии диагностики, лечения и реабилитации больных с заболеваниями и повреждениями позвоночника, спинного мозга и периферической нервной системы» (Курган, 2005), Международной научно-практической конференции «Новые технологии диагностики и лечения в травматологии и ортопедии», посв. 90-лет.

проф. Макажанова (Караганда, 2005г), победитель Республиканского конкурса «За лучшее научное исследование молодых ученых по профилактике заболеваний, укрепления здоровья населения и проблемам формирования здорового образа жизни»

(Алматы, 2005), Республиканском научно-практическом семинаре с международным участием «Роль современных методов радиологической визуализации в ранней диагностике рака молочной железы и других заболеваний у женщин» (Астана, 2006).

Апробация проведена на заседании проблемной комиссии терапевтического профиля Казахской государственной медицинской академии, г. Астана (протокол № от 03.05.06г.), на заседании экспертного совета при диссертационном совете Д 001.36.01 в ГУ НИИ кардиологии Томского научного центра СО РАМН, г. Томск (протокол №32 от 20.10.06г.).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, представленного 191 источниками: на русском языке –77 и на иностранном – 114.

Текст изложен на 142 страницах машинописного текста, содержит 28 таблицы, рисунка. Работа выполнена на кафедре лучевой диагностики и лучевой терапии Казахской государственной медицинской академии, расположенной на базе РГКП «НИИТО», в рамках основного плана научно–технической программы института.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Материал и методы исследования. Проведено обследование нозологической популяции из 204 жителей Северного региона Казахстана, стратифицированных по полу и возрасту (106 мужчин и 98 женщин от 20 до 65 лет). В основную группу вошли 92 (45,1%) больных с переломами позвоночника, средний возраст 41,1±9,6 лет, из них 48 (52,1%) мужчин, 44 (47,8%) женщин. В контрольную группу вошли 112 (54,9%) пациентов без переломов, средний возраст 37,2±9,9 лет, из них 58 (54,8%) мужчин, (55,8%) женщин. При клиническом обследовании и сборе анамнеза учитывались жалобы при поступлении, локальный статус, механизм полученной травмы.

Анкетирование проводилось по разработанной нами анкете, в основу которой легла анкета исследования EVOS (Европейской исследовательской программы, Англия), для оценки факторов риска развития остеопороза и сопряженных с ним переломов позвоночника.

Рентгенография проводилась на аппарате РДК 50/6 на зеленочувствительной пленке с высокой разрешающей способностью. Использовались традиционные укладки для спондилографии в 2-х проекциях. Рентгеноморфометрия позвоночника проводилась по методике Фельсинберга - по соотношению высоты различных отделов тела позвонка (%).

Компьютерная томография проводилось на аппарате Tomoskan AV (Philips) для верификации переломов позвоночника и проведения КТ-морфометрии с использованием топограммы и измерением абсолютных размеров и индексов тел позвонков, степени их деформации (рис. 1), а также для проведения КТ-денситометрии тел поясничных позвонков (рис. 2,3).

Рис.1. Компьютерно-томографическая топограмма больного О., 49 лет и Рис.2. Боковая топограмма (1) пациента К., 27л., планирование 6 срезов через середины тел L1, L2 позвонков; схема КТ-денситометрии (2) Рис.3. КТ-денситометрия для раздельной характеристики трабекулярной (1) и Ультразвуковая денситометрия пяточной кости проводилась на аппарате SONOST (Корея) с оценкой основных параметров: скорость проведения (SOS) и декремент затухания ультразвука (BUA), рассчитывался индекс жесткости кости (BQI, %) с использованием Т- и Z-критериев.

Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия осевого скелета проводилась на аппарате LEXXOS (Франция) с оценкой параметров: минеральная плотность костной ткани и костная масса. Наличие или отсутствие снижения МПКТ определялось по Т-критерию (по рекомендациям ВОЗ): значения в пределах от –1,0 до –2,5 SD - остеопения, в пределах –2,5 SD и ниже – остеопороз.

1. Клинико-рентгенологическое и компьютерно-томографическое обследование.

По результатам клинико-рентгенологического и КТ-обследования выделены рентгенологические и КТ-признаки переломов позвоночника. Рентгенологическими признаками служит картина клиновидной, компрессионной деформации за счет снижения высоты тела позвонка.

КТ-признаками компрессионного перелома на аксиальных срезах являются:

линии перелома, смещение отломков передней колонны позвонка, увеличение поперечного и переднезаднего диаметра тела позвонка, неоднородность костной структуры за счет уплотнения трабекул, повышение плотности при проведении денситометрии. При КТ четко выявляется повреждение задней колонны – дужек и отростков позвонков, смещение костных отломков в просвет спинномозгового канала и повреждение спинного мозга и его корешков.

Несмотря на эти преимущества КТ, в нашем исследовании в 7 (4,7%) случаях при клиновидной деформации тела позвонка на рентгенограмме при КТ не диагностированы горизонтальные переломы тел позвонков из-за отсутствия прямых признаков перелома, что влекло за собой выставление ошибочного диагноза. В этих случаях диагноз выставляется на основе клиновидной деформации позвонка методом стандартной рентгенографии.

2. Рентгеноморфометрия поясничного отдела позвоночника.

Метод рентгеноморфометрии по спондилограммам выявляет различные деформационные изменения тел позвонков. У 27 (45%) здоровых лиц и 7 (12,1%) пациентов в основной группе не было выявлено снижение высоты тела исследуемых позвонков. Частота минимальных деформаций (М/Р 99-85%) выявлена в 10 (16,6%) случаях в контрольной группе и в 2 (3,4%) случаях в основной группе (р=0,0038). В контрольной группе в 55% случаев выявлены деформации тел позвонков, среди которых преобладает минимальная деформация (р=0,0038) и 1 степень деформации (р=0,022). В основной группе преобладает 3.1 степень - передняя клиновидная деформация тел поясничных позвонков (р0,001). Деформации позвонков, возникающие на фоне дегенеративных изменений позвоночника, выявлены в контрольной группе в 17 (28,2%) случаях и в основной группе в 35 (60,3%) случаях. Деформации замыкательных пластинок позвонка при рентгенографии преобладает в основной группе – у 24 (41,4%), чем в контрольной группе – у 5 (8,3%) случаях (р=0,001).

Однако, по литературным данным, традиционное рентгенологическое исследование не является средством ранней диагностики остеопороза, так как визуально снижение костной плотности можно определить при ее потере не менее специфичностью (87,5%) и относительно низкой чувствительностью (73,9%) и не всегда выявляют минимальные остеопоротические деформации там, где они есть по рентгенограммам.

Поэтому нами разработан способ диагностики остеопоротической деформации тел позвонков, который позволяет проводить дополнительно компьютернотомографическую морфометрию позвоночника, выявлять абсолютные размеры и точные индексы тел позвонков.

КТ-морфометрия проведена 60 здоровым лицам в возрасте от 30 до 50 лет. Этот способ позволяет диагностировать остеопоротическую деформацию тел позвонков соответственно: при снижении высоты в переднем отделе тела L1 позвонка ниже 23,98мм, L2 - ниже 25,62мм, в среднем отделе L1 - ниже 24,11мм, L2 - ниже 24,46мм, в заднем отделе L1 - ниже 26,9мм, L2 - ниже 27,72мм, передне-заднего индекса тела L1 ниже 0,83, L2 – 0,92, средне-заднего индекса тела L1 ниже 0,83, L2 - ниже 0,88.

При обследовании 58 больных с переломами позвоночника по результатам КТморфометрии на топограмме степень минимальных остеопоротических деформаций, когда средне-задний индекс меньше 99-85%, отмечена в 11 (18,9%) случаях (р=0,36).

Степень 3.1 – передняя клиновидная деформация или остеопоротический перелом, когда передне-задний индекс снижен на 75% и менее, установлена в 18 (31%) случаях (р=0,38).

Выявлены различия в частоте минимальных остеопоротических деформаций (р=0,036) и передней клиновидной деформации тел позвонков (р=0,038) у больных с переломами позвоночника.

Диагностическая чувствительность метода КТ-морфометрии в диагностике деформаций тел позвонков при ранних остеопоротических изменениях равна 93,7%, при рентгеноморфометрии по рентгенограммам – 73,9%. Сочетание методов рентгенографии и КТ повышает чувствительность до 95,6%. Эти два исследования не исключают друг друга, а дополняют. Такая последовательность действий позволяет в 90-95% случаев установить правильный диагноз перелома.

3. Ультразвуковая характеристика состояния пяточной кости у больных с переломами позвоночника.

УЗ-остеометрия пяточной кости позволяет оценить как плотность костной ткани, так и состояние архитектоники, которые в совокупности характеризуют прочность кости. Костная ткань пяточной кости и тел позвонков имеют очень близкое гистологическое строение, в частности, содержание губчатой и кортикальной тканей в этих отделах скелета примерно одинаковое. Это позволяет оценить состояние тел позвонков по данным денситометрии пяточной кости. Анализ результатов денситометрии пяточной кости в группе больных с переломами и в контрольной группе выявил достоверные различия в ультразвуковых характеристиках (таблица 1).

Как видно из таблицы 1, у больных с переломами позвоночника наблюдается снижение прочности и нарушение архитектоники, что выражается в снижении SOS, BUA по сравнению с контрольной группой.

Количественные ультразвуковые показатели пяточной кости у обследованных SOS (м/с) BUA (дБ/МГц) ВQI (%) Т-критерий ВQI пяточной кости у мужчин с переломами позвонков составляет 89,8±16,03%, что на 19,3% ниже (р0,0001), в сравнении с контролем. У женщин ВQI пяточной кости - 78,1±2,41%, что на 9,7% ниже (р=0,05), в сравнении с контрольной группой.

Частота остеопенического синдрома при УЗ-остеометрии и влияние на риск –1 -( -2,5)SD Частота остеопороза в контрольной группе составляет 7,2% (таблица 2), тогда как в основной группе – 42%. Таким образом, развитие переломов позвоночника взаимосвязано с нарушением прочностных характеристик костной ткани.

Как следует из таблицы 2, при УЗО пяточной кости снижение ВQI на 1SD у мужчин повышает риск развития перелома этой локализации в 3 раза (OR=3,2; 95% CI 1,30-8,20; р=0,016), при снижении его на 2,5SD риск повышается в 13 раз (OR=13,1;

Остеопения +202,90 - +216,70 - +189,90от –1-(-2,5) SD +155,70 +148,60 +137, Остеопороз