Остеопороз представляет собой метаболическое заболевание скелета, характеризующееся снижением костной массы, нарушением микроархитектоники костной ткани, что приводит к переломам при минимальной травме. Согласно Международной классификации болезней 10-го пересмотра, остеопороз кодируется как M80.0 (ОП с патологическим переломом), M81.0 (ОП без патологического перелома) и M82.1 (ОП при эндокринных нарушениях). Первичный остеопороз (в основном постменопаузальный) является наиболее распространенной формой, составляя 95% случаев у женщин и 80% у мужчин. Вторичный остеопороз, развивающийся на фоне соматических заболеваний или лечения, встречается у 5% женщин и 20% мужчин.
Инструментальные методы диагностики
Диагностика остеопороза основывается на нескольких ключевых критериях, включая наличие патологических переломов крупных костей скелета, высокую индивидуальную 10-летнюю вероятность основных патологических переломов по оценке FRAX, и снижение минеральной плотности кости (МПК) на 2,5 и более стандартных отклонений (SD) по Т-критерию. Для оценки костных структур и определения МПК используются различные модальности визуализации.
Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (ДРА, DXA)
ДРА является золотым стандартом для определения МПК. Этот метод позволяет определять и визуализировать Т- и Z-критерии.
- Т-критерий рассчитывается как разница между измеренной МПК и средней МПК эталонной популяции молодых (20-29 лет) белых женщин, деленная на стандартное отклонение этой популяции. Т-критерий используется для диагностики остеопороза у женщин в пери- и постменопаузальном возрасте, а также у мужчин старше 50 лет. Интерпретация Т-критерия следующая: норма – от -1,0 и выше; остеопения – от -1,0 до -2,5; остеопороз – -2,5 и ниже; тяжелый остеопороз – Т-критерий -2,5 и ниже при наличии одного или более переломов.
- Z-критерий рассчитывается относительно средней МПК для данного возраста и этнической группы, деленная на стандартное отклонение для этой группы. Z-критерий предпочтительнее использовать у женщин в предменопаузальном периоде и у мужчин моложе 50 лет. Z-критерий от -2,0 или ниже определяется как «ниже ожидаемого значения для данного возраста», а выше -2,0 – «находится в пределах ожидаемого диапазона для данного возраста». Z-показатели должны быть специфичными для популяции; следует использовать этническую принадлежность.
Стандарт диагностики ДРА включает сканирование поясничного отдела позвоночника (L1-L4) и проксимального отдела бедра (шейка и проксимальный отдел в целом). При описании исследования важно указывать возраст, пол, этническую принадлежность, время наступления менопаузы (применимо), рост, вес и ИМТ.
Помимо определения МПК, ДРА предлагает дополнительные методики:
- Анализ состава тела: оценка жировой, безжировой ткани и кости, применяется при определенных состояниях, таких как СПИД (с липоатрофией), бариатрическая хирургия.
- Трабекулярный костный индекс (ТКИ, TBS): независимый показатель качества костной ткани, эффективен при вторичном остеопорозе (например, при диабете 2-го типа). Значения ТКИ используются для корректировки оценки FRAX. Значения ТКИ: ≤ 1,23 – деградированная микроархитектоника; > 1,23, но <1,31 – частично деградированная; ≥ 1,31 – нормальная микроархитектоника.
- Оценка атипичных переломов бедра (AFF): актуально при длительном лечении бисфосфонатами (> 5 лет) или ГК-терапии.
- Оценка переломов тел позвонков (LVA, VFA): показана при остеопении или остеопорозе (Т-критерий менее 1 СО), особенно у женщин старше 70 лет и мужчин старше 80 лет, при снижении роста более чем на 4 см, наличии симптомов компрессионных переломов или ГК-терапии. Анализ проводится для позвонков Th4-L4, используется классификация по Genant.
ДРА также может применяться для оценки перипротезных изменений (зоны Груэна) и оценки консолидации перелома.
Организация ДРА исследований может варьироваться: от выполнения и описания исследования врачом в одном медицинском учреждении до дистанционного описания рентгенлаборантом, выполняющим исследование на нескольких аппаратах, в референс-центре, что считается наиболее экономически эффективным.
Количественная компьютерная томография (ККТ, QCT)
ККТ позволяет определить МПК путем конвертации значений в единицах Хаунсфилда (HU) в МПК (мг/см³). Метод включает позиционирование, сканирование, обработку и калибровку сканера. Калибровка сканера по фантому необходима, поскольку значения HU могут значительно различаться (например, на 70 HU для позвонка с высокой МПКТ). Разница в средних значениях HU при использовании разных алгоритмов реконструкции может достигать 17%.
Исследования показали хорошую корреляцию между МПК, измеренной ККТ бедра (CTXA), и ДРА (DXA), с коэффициентами корреляции r=0,93 для шейки бедра и r=0,91 для проксимального отдела бедра в целом. Предложены формулы для корректировки Т-критериев ККТ относительно ДРА.
ККТ также используется для прямой диагностики низкоэнергетических переломов. Определение МПК по ККТ позволяет диагностировать остеопороз по критериям ACR для позвоночника и Т-критерию для бедра.
Рентгенография
Рентгенография является наиболее приемлемым методом для выявления патологических переломов на фоне остеопороза. Она также позволяет косвенно оценить МПК.
Количественные УЗИ исследования (КУЗ, QUS) и REMS
Ультразвуковые методы (КУЗ) и технология REMS (радиочастотная эхографическая мультиспектрометрия) являются методами прескрининга и суррогатного определения МПК. REMS определяет отраженный спектр, анализирует его, сопоставляет с нормативными кривыми, подсчитывает коэффициент OS (osteoporosis score) и предоставляет результаты в формате Т-критерия и МПК.
Магнитно-резонансная томография (МРТ)
МРТ предоставляет различные возможности для изучения костных структур. Рутинные последовательности (Т1, Т2, PD) используются для визуализации. DWI может применяться для оценки красного костного мозга. Оценка жировой фракции (BMFF, PDFF) по данным МРТ (например, методом Dixon) может быть информативна, так как при остеопорозе жировая фракция увеличивается. Количественные карты магнитной восприимчивости (QSM) и высокоразрешающая МРТ (Вр-МРТ) также применяются. UTE (Ultrashort TE) последовательности с ультракоротким временем эхо позволяют визуализировать кортикальную кость, которая имеет очень короткое T2-время (0,42–0,50 мс). МРТ также позволяет напрямую визуализировать трабекулярный отек (например, на STIR последовательностях). МРТ при остеопорозе имеет потенциал для дальнейшего улучшения оценки риска переломов.
Высокоразрешающая периферическая количественная КТ (Вр-пККТ, HR-pQCT)
Вр-ККТ является перспективным методом для научных исследований при остеопорозе. Этот метод позволяет получить изображения кости с высоким разрешением (например, 60 мкм). Он дает возможность количественно оценить ключевые характеристики кортикального и трабекулярного слоев кости, такие как плотность (Ct.BMD, Tb.BMD), толщина (Ct.Th, Tb.Th), пористость кортикального слоя (Ct.Po), объемная фракция трабекулярной кости (Tb.BV/T-B), количество трабекул (Tb.N) и промежутки между ними (Tb.Sp). Эти количественные характеристики включены в позиции ISCD 2023.
Диагностика переломов тел позвонков и роль искусственного интеллекта (ИИ)
Патологические компрессионные переломы тел позвонков являются важными предикторами последующих остеопоротических переломов, увеличивая риск последующего компрессионного перелома в пять раз, перелома проксимального отдела бедра в 2,8 раз и иных низкоэнергетических переломов в 1,9 раз. Несмотря на это, наблюдается гиподиагностика компрессионных переломов по данным лучевых исследований, они корректно диагностируются только в 30% случаев.
В условиях расширения парка КТ-сканеров и возможности оппортунистического скрининга (например, при КТ органов грудной клетки), алгоритмы ИИ становятся эффективным инструментом. В Москве выполняется более 500 тыс. КТ ОГК исследований пациентам старше 50 лет, что, учитывая встречаемость компрессионных переломов и снижение МПК в этой группе, позволяет выявить значительное число пациентов с КП (около 21 тыс.).
Разрабатываются и применяются алгоритмы ИИ для поиска компрессионных переломов и определения МПК на КТ-изображениях. Примеры включают алгоритм COMPRISE-G, Zebra OVF, Nanox HealthOST (для остеопороза) и CVL (Chest CT Spine Fracture). Эти алгоритмы демонстрируют высокие показатели точности (AUC до 0,99). ИИ позволяет выполнять автоматизированную асинхронную ККТ и определять компрессионные переломы в рамках оппортунистического скрининга. Возможны различные сочетания выявления компрессионных переломов (КП) или компрессионных деформаций (КД) с оценкой остеопороза по МПК.
Важно проводить дифференциальную диагностику между компрессионными переломами и компрессионными деформациями позвонков. Критерии включают нарушение целостности замыкательной пластинки, уплотнение под ней (повреждение балок), и ушиб губчатого вещества в остром периоде, выявляемый на STIR или при DECT. Компрессионные деформации более 25% считаются обоснованным критерием выявления. В популяции пациентов старше 50 лет компрессионные деформации встречаются примерно в 12,2% случаев (9,1% у женщин, 17,7% у мужчин), а компрессионные переломы – в 5,5% случаев (5,9% у женщин, 4,9% у мужчин). Соотношение КД/КП составляет 2,2. Разделение между переломом и деформацией может улучшаться при использовании логистической регрессии, учитывающей пол, возраст, МПК и степень деформации (AUC 0,92). Параметр «деформация» сам по себе показывает высокую чувствительность (1,00) при пороге 25%, но низкую специфичность (0,00), в то время как порог 40% дает низкую чувствительность (0,52) и высокую специфичность (0,97). Радиомические модели, основанные на данных КТ, показывают перспективу в предсказании компрессионных переломов, включая смежные позвонки после вертебропластики (ROC AUC до 0,86 в комбинации с клиническими данными).
Изменения костной плотности после травмы
После переломов могут возникать локальные, регионарные и системные изменения костной плотности. Известен феномен регионального ускорения ремоделирования кости (RAP) вблизи перелома, при котором скорость ремоделирования ускоряется в 2-20 раз, достигая пика через 1-2 месяца и сохраняясь до 6-24 месяцев. Также существует феномен системного ускорения ремоделирования кости (SAP) в отдаленных регионах, приводящий к системному сдвигу баланса в сторону резорбции. После перелома наблюдается «разрегулирование» баланса костеобразования и резорбции.
Исследование системного изменения МПК по данным КТ ОГК в динамике (губчатое вещество тел позвонков Th11-L2) после травмы (в среднем через 2,6 мес и 6,2 мес после травмы) показало недостоверное системное снижение минеральной плотности. Средняя разница в HU составила 6,2 HU (3,2%), что статистически незначимо (p=0,348). Стратификация пациентов по МПК (норма >150 HU, остеопения >100 <150 HU) не изменилась за период наблюдения. Таким образом, системное снижение МПК при переломах не было доказано в данном исследовании.
Дозы облучения
Дозы облучения при ДРА исследовании (бедро, позвоночник) составляют от 14 до 30 мкЗв, при исследовании всего тела – обычно менее. Фоновое излучение составляет около 10 мкЗв/сут. Микро КТ и Вр-ККТ предплечья сопряжены с дозой 4-5 мкЗв. Полет на самолете в течение часа дает примерно 1 мкЗв. ККТ (QCT) связана с дозой от 1 до 4 мЗв. При оппортунистическом скрининге по данным ранее выполненного КТ доза для пациента отсутствует (0).
Заключение
Измерение МПК методом ДРА остается золотым стандартом диагностики остеопороза. Рентгенография является наиболее доступным методом выявления патологических переломов. Целесообразно включение новых технологий, таких как ККТ (включая автоматизированные алгоритмы ИИ для оппортунистического скрининга КП и МПК) и REMS. Перспективно применение дополнительных методов ДРА (ТКИ, LVA, анализ состава тела, оценка зон Груэна). МРТ и Вр-КТ перспективны для дальнейших исследований и оценки риска переломов. Системное снижение МПК при переломах не было доказано в представленных данных.
