Рентгенівська двофотонна абсорбціометрія та фокус композиції тіла - Revue Médicale
резюме
Вимірювання складу тіла використовуються для оцінки та контролю харчового стану. В даний час багатокамерний підхід, що використовує методи вимірювання кісток, мінералів, м’язів та води окремо, є золотим стандартом для вимірювання складу тіла. Однак висока вартість і тривалість обстежень обмежують цей підхід у клінічній рутині. Тому досліджуються інші методи, такі як двофотонна рентгенівська абсорбціометрія (DXA). Це вимірює загальний та регіональний склад тіла трьох відділів: жирової маси (MG) та нежирної маси м’яких тканин та кісток. У цій роботі описуються переваги та обмеження DXA, а також відмінності у загальному та регіональному складі тіла між DXA та іншими довідковими методами. Термін нежирна маса (ММ) включає нежирну масу м’яких тканин і кісток.
Основні принципи
Всі пристрої DXA складаються з генератора, що випромінює рентгенівські промені двох енергій, таблиці обстеження, детектора та комп’ютерної системи. DXA вимірює передачу через тіло рентгенівських променів низької та високої енергії. Коли рентгенівські промені початкової інтенсивності Io проходять через тіло, вони послаблюються за рахунок фотоелектричного поглинання та ефекту Коптона, зменшуючи інтенсивність I, передану детектору. Ослаблення (Io/I) залежить від коефіцієнта загасання маси та поверхневої щільності тканини (M, в г/см 2):
У пікселях, що містять кістку (40% від загальної кількості пікселів), DXA визначає щільність площі кістки (Mos) та м’яких тканин (м’яких тканин), використовуючи дві різні енергії. Припускаючи, що µ кістки та м’яких тканин відома і постійна, можна розв’язати наступні рівняння. Змінні з апострофами та без них позначають пучки низької та високої енергії відповідно:
(I/Io) '= exp (µ' кістка x Mos + µ 'м'яка тканина x м'яка тканина)
(I/Io) = exp (µos x Mos + µ м’яка тканина x м’яка тканина)
Мінеральну щільність кісток отримують, беручи середню Mos всіх пікселів, тоді як вміст мінеральних речовин у кістках отримують множенням мінеральної щільності кісток на площу. Оскільки існує лише два рівняння для обчислення двох невідомих (кістки та м’яких тканин), то склад тіла пікселів, що містять кістку, неможливо обчислити безпосередньо. Потім відсоток жирової та нежирної маси м’яких тканин визначається із навколишніх тканин, які не містять кісток, як пояснено нижче. 1
У пікселях, що не містять кісток, DXA безпосередньо вимірює відсоток жиру та м’якої маси м’яких тканин (Mos = 0). Оскільки склад цих відсіків варіюється в залежності від індивідуумів, немає попередньо встановлених значень µ, і наведені вище рівняння не можуть бути вирішені. Отже, DXA порівнює співвідношення загасання пучка низької та високої енергії (Rst) з експериментальними значеннями R жирової та нежирної маси м’яких тканин, отриманими калібруванням з фантомами, еквівалентними 100% MG та 100% худим маси. Високе значення R відповідає високій частці худої маси тіла. Огляд П'єтробеллі та співавт. деталізує фізичні та математичні принципи DXA. 2
Переваги та обмеження
Вимірювання DXA у всьому тілі є швидким (3-10 хвилин залежно від пристрою), неінвазивним, точним і дуже мало залежить від технічного персоналу. Він викликає опромінення 2-5 мкЗв, 3, що є низьким порівняно з природним добовим опроміненням (5-7 мкЗв). Він вимірює три відділення замість двох відділень, виміряних за допомогою гідроденситометрії (HD) та кількості калію (TBK). Крім того, DXA має величезну перевагу у вимірі регіонального складу тіла.
Порівняння приладів DXA та виміряного складу тіла
В основному три компанії виробляють пристрої DXA, що вимірюють склад тіла: Hologic Inc. (Waltham, MA, США), GE-Lunar Corp. (Медісон, штат Вісконсин, США) та Norland Medical Systems (Форт Аткінсон, штат Вісконсин, США). Пристрої базуються на тому ж фізичному принципі, але відрізняються між собою генераторами рентгенівських променів, детекторами, геометрією променя (олівець проти пучка вентилятора проти вузького променя), алгоритмами виявлення краю зображення та калібруванням методу. Їхні найновіші пристрої порівнюються в таблиці 1. Короткотермінова точність in vivo цих пристроїв ще не визначена, однак старі пристрої демонструють коефіцієнти варіації 1-7% для загального MG. Для регіонального складу тіла точність in vivo трохи вища. 7
У таблиці 2 наведені дослідження, що порівнюють склад тіла, отриманий із пристроями однієї марки, але різним програмним забезпеченням та пристроями різних марок. Ці відмінності можуть походити від калібрування, проведеного за різними стандартами відповідно до виробників, та від гіпотез щодо розподілу MG, не виявлених виробниками.
Склад тіла між DXA та еталонними методами
Точність загального та регіонального складу тіла, виміряного найновішими пристроями DXA, ще не визначена. Тому порівняння, згадані нижче, стосуються старих пристроїв DXA.
Два або більше еталонних методів відсіків
Пристрої DXA трьох виробників стримано завищують MG і недооцінюють MNG порівняно з моделями з декількома відділеннями. У порівнянні з HD, Norland DXA завищує відсоток MG на 7,8-11,4%, але Hologic і Lunar DXA дають точні виміри у здорових суб'єктів. Порівняно з TBK, DXA завищує MG на 5,3% у жінок після пологів, але занижує MG на 0,5% у жінок із ожирінням. Ці результати демонструють необхідність подальших досліджень точності методів вимірювання складу тіла.
У клініці визначення змін у складі тіла дає змогу оцінити ефективність лікування, що впливає на стан харчування. У дев'ятнадцяти пацієнтів, які втратили 4 кг за дванадцять тижнів, DXA Norland точно розраховує зміни маси тіла порівняно з високоточними вагами. 8 У двадцяти семи жінок із ожирінням, які проходили шістнадцятитижневе втручання, DXA Hologic переоцінила зниження відсотка MG, що було пов’язано зі зміною води. Нарешті, співвідношення між DXA Lunar та багатокомпонентною моделлю високі для модифікацій MG та відсотка MG протягом одного року. 10 Загалом, відмінності між моделями DXA та моделями з декількома відділеннями не є суттєвими.
Магнітно-резонансна (МРТ) та комп’ютерна томографія (КТ)
Золотим стандартом для визначення регіонального складу тіла є МРТ та КТ. Порівняльних досліджень з DXA небагато. Хоча місячні DXA і КТ дають подібні результати для загального МГ черевної порожнини, Norland DXA завищує їх на 50-125 г/см залежно від відстані від мечоподібного відростка порівняно з МРТ. Декілька досліджень також намагались диференціювати вісцеральний та підшкірний абдомінальний MG, комбінуючи DXA та антропометричні параметри. Йенсен та ін. не підтвердив правильність цього підходу і запропонував використовувати DXA Lunar та один розріз КТ. 11 Тим не менш, для Svendsen та співавт. Асоціація загального МГ живота, виміряного за DXA Lunar, співвідношення попереку та стегна та складки шкірних складок найкраще прогнозувала вісцеральний МГ живота, виміряний КТ у двадцять п’ять постменопаузи. 12 Подібним чином, у 71 пацієнта з надмірною вагою поєднання поперечного діаметра живота, виміряного за допомогою DXA Hologic, сагітального діаметра на рівні пупка та висоти обстежуваного найкраще корелювало з вісцеральним MG живота, виміряним за допомогою КТ. 13
Лише в одному дослідженні перевірено точність DXA при визначенні змін у складі тіла черевної порожнини in vivo. Шість місяців зміни загального МГ черевної порожнини, виміряні нормою DXA, добре корелювали зі змінами вісцерального та загального МГ черевної порожнини, отриманими за допомогою МРТ у жінок. 14
Довідкові значення
Контрольні показники для МГ та ММ є важливими для адекватної інтерпретації результатів. Баумгартнер та ін. та Rico та співавт. опублікували вихідні значення на основі результатів DXA, відповідно, від 128 північноамериканських суб'єктів 15 та 815 іспанських суб'єктів. 16 Нещодавно Кайл та співавт. опублікував процентилі MG та MM на основі даних понад 5000 здорових швейцарців різного віку. 17 Вони використовували електричний біоімпеданс (BIA), попередньо перевірений на відповідність DXA (Hologic QDR-4500). Однак вимірювання BIA можуть погано корелювати з вимірами DXA, оскільки MG та MM можуть відрізнятися від одного пристрою DXA до іншого. Крім того, склад тіла є специфічним для популяції, і тому ці значення не є загальноприйнятими.
Висновок
DXA точно вимірює загальний та регіональний склад тіла, але відмінності між пристроями обмежують поздовжнє та поперечне порівняння між суб'єктами та популяціями. Крім того, точність DXA для загального та регіонального вимірювання складу тіла може бути додатково покращена.