Радиочастотная эхографическая мультиспектрометрия (REMS): описание метода и перспективы его использования в клинической практике

ВВЕДЕНИЕ

Остеопороз (ОП) — метаболическое заболевание скелета, характеризующееся снижением костной массы, нарушением микроархитектоники костной ткани и, как следствие, переломами при минимальной травме [1]. На фоне остеопороза патологические переломы могут возникнуть при падении с высоты собственного роста, кашле, чихании, неловком движении без видимого травматического повреждения [2]. Остеопоротические переломы вносят существенный вклад в инвалидизизацию и смертность населения старшей возрастной группы.

С учетом прогнозируемого роста продолжительности жизни в России в ближайшие годы будет наблюдаться рост случаев патологических переломов. Так, например, к 2035 году у женщин число случаев перелома проксимального отдела бедренной кости вырастет на 43%, у мужчин — на 36% [3], в связи с чем остеопороз становится медицинской, социальной и экономической проблемой для здравоохранения Российской Федерации.

В качестве диагностики остеопороза рекомендуется использовать один из трех способов согласно современным клиническим рекомендациям [4]:

1. Наличие патологических переломов крупных костей скелета (бедренной кости, тел(а) позвонков(-а), множественных переломов) в анамнезе или выявленных при обследовании, независимо от результатов рентгеноденситометрии или расчета FRAX® (при условии исключения других заболеваний скелета).

2. Наличие высокой индивидуальной 10-летней вероятности основных патологических переломов (результат оценки FRAX® соответствует Российскому порогу вмешательства и/или превышает его) независимо от показателя рентгеноденситометрии.

3. Снижение минеральной плотности кости (МПК), измеренной в ходе двухэнергетической рентгеноденситометрии (DXA), на 2,5 и более стандартных отклонений (SD) по Т-критерию в шейке бедренной кости, и/или в целом в проксимальном отделе бедренной кости, и/или в поясничных позвонках (L1-L4, L2-L4) у женщин в постменопаузе и мужчин старше 50 лет.

Золотым стандартом диагностики и оценки эффективности терапии остепороза является определение МПК двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрией осевого скелета человека. Этот метод основан на измерении поглощения рентгеновских лучей ионами кальция в костях, что позволяет определить минеральную плотность кости в единицах г/см². Преимуществом метода является измерение МПК вне зависимости от толщины мягких тканей за счет использования двух уровней энергии [5].

При обследовании методом DXA проводят анализ показателей минерализации кости:

• Костный минеральный компонент (bone mineral content, BMC) — определяется длиной сканируемого пути (г/cм), отражает количество минерализованной ткани (г) при сканировании костей.
• МПК (или bone mineral density, BMD) — количество минерализованной костной ткани в сканируемой площади (г/cм²).

При оценке результатов денситометрии не рекомендуется использовать отдельное тело позвонка, вертел, область Варда или фрагмент лучевой кости [6].

Дополнительным параметром оценки микроархитектоники кости при проведении DXA является трабекулярный костный индекс (TBS), который совместно с алгоритмом FRAX позволяет повысить чувствительность метода для выявления пациентов из групп с высоким риском переломов [6].

На основании измерения МПК проводились исследования существующих препаратов для лечения остеопороза, в связи с чем метод рентгеновской двухэнергетической абсорбциометрии стал ключевым в диагностике и динамическом наблюдении данных пациентов. Вместе с тем DXA имеет ряд ограничений, в первую очередь ввиду высокой стоимости аппарата, крупногабаритных размеров, необходимости наличия отдельного оборудованного помещения и наличия лучевой нагрузки для пациента [7].

Ввиду технических ограничений рентгеновского денситометра по весу и росту человека, диагностика пациентов выше 196 см и весом более 120 кг не осуществима. Проведение исследования не учитывает ситуации, когда число поясничных позвонков отлично от 5 (сакроилизация, люмбализация, добавочные ребра, наличие 6 поясничных позвонков), что затрудняет применение стандартного анализа в указанных случаях. Кроме того, результат денситометрии зависит от правильности расположения пациента, что диктует необходимость наличия у медицинского сотрудника соответствующей подготовки [8][9].

Дополнительными ограничениями для проведения DXA являются беременность, наличие у пациента ортопедических конструкций, недавно проведенное контрастное исследование КТ или ПЭТ-КТ [7].

Кроме того, при рекомендуемых 11 аппаратах на 1 млн населения [10] в Российской Федерации обеспеченность составляет лишь 2,9 на 1 млн населения [11]. В первую очередь это связано с высокой стоимостью оборудования, что делает его недоступным в большом числе регионов страны.

Постоянно развиваются и становятся предметом активных обсуждений новые технологии оценки минеральной плотности и/или качества кости. Предлагается использовать как рентгенологические, так и ультразвуковые методы исследования: количественная компьютерная томография (QCT), периферическая QCT (pqct, которая измеряет микроархитектуру кости в периферийных участках, таких как лучевая кость и большеберцовая кость), pqct высокого разрешения (HR-pqct), количественное ультразвуковое исследование (QUS) и магнитно-резонансная томография (MRI) [11][12]. Все вышеперечисленные методы имеют различные ограничения, которые включают ионизирующее излучение (методы компьютерной томографии), низкую переносимость, ограниченный доступ/доступность в клинической практике (особенно для тех, которые используются только в исследовательских условиях: pqct и MRI), длительное время сбора данных (MRI) и технические/зависящие от оператора вариации (QUS) [13].

Очевидным ограничением является недостаточный объем проспективных исследований, связывающих результаты этих исследований с фактом перелома и эффективности терапии остеопороза. Вместе с тем демографическая ситуация и увеличение продолжительности жизни населения приводят к росту частоты остеопоротических переломов, что подчеркивает важность профилактики и ранней диагностики заболевания для проведения своевременного лечения пациентов с высоким риском переломов.

Целью настоящего обзора является анализ результатов исследования, продемонстрировавших возможности технологии REMS для оценки плотности костной ткани.

РАДИОЧАСТОТНАЯ ЭХОГРАФИЧЕСКАЯ МУЛЬТИСПЕКТРОМЕТРИЯ (REMS): ФИЗИКА ПРОЦЕССА

Технология позволяет оценить радиочастотные сигналы, отражащиеся от костной ткани, с последующим автоматизированным анализом результатов с эталонной базой данных NHANES для соответствующего пола, возраста, индекса массы тела [14, 15].

Сравнение спектральных характеристик проводится с моделями пациентов с остеопорозом, остеопенией и нормой [16].

При проведении исследования сканированию подвергаются аксиальные участки скелета, как и при рентегновской денситометрии — проксимальный отдел бедренной кости и поясничные позвонки. Визуализация осуществляется путем сканирования искомых областей датчиком 3,5 МГц через переднюю брюшную стенку и/или область верхней трети бедра с подбором параметров фокуса и глубины в зависимости от конституции пациента (рис. 1) [17].

Ценной возможностью метода является исключение артефактов (остеофитов, кальциноза) в процессе обследования пациента путем идентификации необработанных сигналов и последующим их удалением [17].

Конечный результат обследования отображается в виде показателей Osteoporosis Score (OS) и Fragility Score (FS). OS характеризует кость как остеопорозную, остеопеническую или норму, выражаясь в виде Т и Z-критериев.

FS или «индекс хрупкости» — количественный параметр 5-летнего риска перелома в числовом значении от 1 до 100, который рассчитывается программой при сравнении полученных данных с базой данных пациентов без переломов и с наличием низкотравматических переломов в анамнезе. Корреляция показателя с риском десятилетней вероятности остеопоротического перелома по FRAX позволяет расссматривать его как самостоятельную характеристику состояния костной ткани [18–20].

Технические характеристики аппарата REMS определяют отличительные особенности среди других методов оценки состояния костной ткани [6]:

• отсутствие лучевой нагрузки для пациента и сотрудника и, как следствие, возможность проведения исследования в любом помещении, в том числе вне медицинской организации;
• ввиду сканирования позвонков через переднюю брюшную стенку ограничение исследования для пациентов с индексом массы тела более 40 кг/м²;
• с учетом отсеивания артефактов возможность проведения сканирования в группе пациентов с наличием металлоконструкций, кальцификацией брюшного отдела аорты;
• оценка качества костной ткани, независимо от результатов МПК, при расчете FS как дополнительного параметра.

КЛИНИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ REMS ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОСТЕОПОРОЗА

В октябре 2018 г. технология радиочастотной эхографической мультиспектрометрии была разрешена к применению Food and Drugs Administration (FDA) США. В настоящее время методика зарегистрирована в 49 странах, в том числе в РФ с 2020 г. [21].

Одним из первых исследований по оценке валидности REMS было одноцентровое исследование Casciaro S. с соавт. в 2016 г., по результатам которого в группе из 377 женщин ревматологического отделения в возрасте 61–70 лет конкордантность REMS и DXA в бедренной кости составила 94,7% [22].

Сопоставимость диагностической применимости REMS по сравнению с DXA позже была проанализирована в европейском многоцентровом клиническом исследовании, опубликованном в 2021 г. Среди 4307 пациентов европеоидной расы в возрасте от 30 до 90 лет было проведено 4245 сканирований поясничного отдела позвоночника и 4271 сканирование шейки бедренной кости. За исключением 340 (8%) и 408 (9,6%) ошибочных отчетов DXA для шейки бедренной кости и поясничного отдела позвоночника соответственно и 323 (7,6%) и 373 (8,8%) ошибочных REMS-сканирования, 360 случаев сканирования шейки бедренной кости и 3464 случая сканирования поясничного отдела позвоночника были использованы для анализа функциональных характеристик [23].

Опубликованные результаты исследования продемонстрировали высокую чувствительность (90,9%) и специфичность (95,1%) в рамках диагностики остеопороза для поясничного отдела позвоночника и шейки бедренной кости (90,4% и 95,5% соответственно), положительную прогностическую значимость в диапазоне 82–86% и отрицательную прогностическую значимость более 97% для обоих референтных анатомических участков.

Авторы работы опубликовали данные по достойной корреляции (r=0,93 по шейке бедра и r=0,94 по поясничному отделу позвоночника) между результатами измерения МПК методами DXA и REMS в исследуемой популяции.

С учетом анамнестических данных пациентов (с наличием низкотравматического перелома и без него) полученные Т-показатели методом DXA в меньшей степени отражали перенесенные переломы, чем результаты REMS [23].

В исследовании Giovanni  Adam с соавт. [24] в течение 5 лет изучалась возможность выявления пациентов с высоким риском низкотравматического перелома с использованием значений T-критерия методом REMS. В исследование было включено 1516 женщин в возрасте 30–90 лет. Всем исследуемым было проведено сканирование аксиальных участков скелета двуми методами: DXA и REMS.

За период наблюдения частота патологических переломов составила 14,0%. Было отмечено 192 перелома: 14,6% запястья, 12,5% позвонков, 11,8% плечевой кости, 11,1% бедра, 7,7% предплечья, 6,9% голеностопного сустава, 4,6% таза, 22,3% других локализаций.

По данным исследования, чувствительность и специфичность REMS в отношении сканирования позвонков составила 92,4% и 94,4%, для бедренной кости 90,9% и 96,2% соответственно. Полученные результаты обследования выявили связь между более низкими значениями Т-критерия и более высокой частотой переломов. У 39,5% пациентов с остеопорозом наблюдались переломы в течение всего периода наблюдения при DXA, против 43,7% — при REMS.

В заключении исследования авторы выделяют Т-критерий REMS в качестве прогностического фактора возникновения случайных патологических переломов среди женщин (двойной риск перелома на единицу снижения), что дает дополнительную возможность диагностики остеопороза в клинической практике.

Самостоятельным показателем качества костной ткани является «индекс хрупкости» — Fragility score. По результатам проведенного анализа 1989 случаев пациентов с остеопорозом, Paola Pisani и соавт. была продемонстрирована дополнительная возможность выявления пациентов высокого риска перелома в краткосрочной перспективе благодаря использованию специфических пороговых значений FS [25].

Вероятность и причины ошибочных результатов сканирования методом REMS были проанализированы с учетом внутри- и межисследовательской воспроизводимости данных в итальянском исследовании 2019 г. [26].

Исследование проводилось с привлечением 1914 женщин в постменопаузе от 51 до 70 лет и индексом массы тела (ИМТ) менее 40 кг/м². Каждый случай включал повторный анализ (одного оператора и разных операторов) методом REMS для исключения ошибок сканирования.

По результатам двойной проверки разными операторами каждого случая было выделено 280 ошибочных сканирований методом REMS позвоночника (18%) и 205 неверных сканов проксимального отдела бедра (12%). После перекрестной проверки и исключения некорректных данных было проанализировано 1195 позвоночных и 1373 сопоставимых бедренных случая.

Неправильно подобранные параметры фокуса и глубины сканирования отмечены как основные ошибки при проведении исследования. Отдельное внимание авторов уделяется должному обучению оператора, которое необходимо для качественного выполнения данного метода обследования.

После исключения 30% ошибочных результатов сканирования из исследования, чувствительность REMS при разделении пациентов с остеопорозом и без составила 91,7% для позвоночника и 91,5% для бедра, специфичность — 92% и 91,8% соответственно [26].

Изучение взаимосвязи между REMS и DXA описано в сравнительном исследовании пациентов с первичным остеопорозом и остеопорозом, связанным с иммобилизацией, в общей сложности у 175 пациентов. Диагностическое соответствие составило 63% (каппа Коэна = 0,31) у пациентов с первичным остеопорозом и 13% (каппа Коэна = -0,04) у пациентов с остеопорозом, связанным с иммобилизацией. В группе пациентов с первичным остеопорозом (n=140) не было выявлено существенной разницы между показателями МПК шейки бедра и общей МПК бедренной кости (средняя разница между REMS и DXA: -0,015 г/см² и — 0,004 г/см² соответственно), подтверждая хорошее соответствие между REMS и DXA у пациентов с первичным остеопорозом; однако имелась значительная разница в показателях МПК, связанных с иммобилизацией (n=35, средние различия составляют 0,136 г/см² и 0,236 г/см² соответственно), демонстрирующая плохую диагностическую согласованность в этой меньшей популяции [27].

Особое значение приобретает обследование пациентов с сахарным диабетом 2 типа (СД2) в связи с ростом заболеваемости и прогрессирующем числом осложнений.

В отличие от лиц с сахарным диабетом 1 типа (СД1), пациенты с СД2 имеют нормальную или даже высокую минеральную плотности кости, однако риск переломов любой локализации у них в 3 раза выше, чем в общей популяции [28], что связано с непосредственным изменением «качества» костной ткани.

Ложное завышение показателей МПК методом DXA у пациентов с СД2 развивается вследствие дегенеративных изменений, связанных с остеоартритом, остеофитами, кальцификацией сосудов или переломами позвонков, что может приводить к значительному занижению риска переломов у таких пациентов [29].

В работе Carla Caffarelli были проанализированы возможности применения REMS для диагностики остеопороза в группе пациентов с СД2 [29].

В исследовании приняли участие 90 женщин европиодной расы в возрасте 50–80 лет с СД2 и 90 женщин без нарушений углеводного обмена в качестве контрольной группы. Пациентки с морбидным ожирением, хронической болезнью почек, патологией кальций-фосфорного обмена, уровнем гликированного гемоглобина более 8,5% были исключены.

Показатели DXA в ходе наблюдения были выше у женщин с СД, чем у лиц без диабета. Результаты REMS, напротив, были ниже у женщин с СД, чем у группы сравнения, но различия не достигли статистической значимости.

В исследовании Fiorella A. Lombardi и соавт. было проведено сравнение значений FS среди группы пациентов с СД2 с контрольной здоровой группой для оценки качества костной ткани. Средние значения FS, измеренные с помощью REMS в поясничном отделе позвоночника, были значительно выше в когорте пациентов с СД2 (53,4±16,8), чем у здоровой контрольной группы (50,8±17,7) [30].

Использование радиочастотной эхографической мультиспектрометрии в рамках вторичного остеопороза проанализировано в когорте пациентов с акромегалией в исследовании Rolla M. [31].

В исследование были включены 33 пациента с акромегалией (лекарственно контролируемой и в стадии ремиссии после хирургического лечения) и 24 здоровых человека контрольной группы. Данные REMS по минеральной плотности кости поясничного отдела позвоночника и шейки бедренной кости не показали существенных различий между группами. Аналогичным образом не было выявлено существенных различий в МПК методом DXA между пациентами с лекарственно-контролируемой акромегалией и после хирургического лечения. Отдельное внимание авторы уделили положительной корреляции между концентрацией ИФР-1 и МПК, измеренной с помощью REMS и DXA.

Валидность использования REMS у мужчин также была проанализирована в исследовании Adami Giovanni у 603 белых мужчин в возрасте от 30 до 90 лет. Результаты обследования показали значимую корреляцию между значениями T-score, измеренными по REMS и DXA (r=0,91, p<0,0001), для поясничного отдела позвоночника и шейки бедра (r=0,90, p<0,0001) [32].

Экспертами Европейского общества клинических и экономических аспектов остеопороза, остеоартрита и заболеваний опорно-двигательного аппарата (ESCEO) методика REMS рассматривается как потенциальный инструмент в диагностике остеопороза и оценке качества костной ткани с учетом ее технических возможностей и результатов проведенных исследований по сопоставимости диагностической точности в сравнении с DXA [33].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технические характеристики и особенности программного обеспечения REMS (отсутствие лучевой нагрузки, компактность, мобильность, расчет Fragility score) могут дать дополнительные возможности в рамках диагностики остеопороза, обладая при должном качестве выполнения обследования высокой чувствительностью и специфичностью при сравнении с DEXA. Вместе с тем метод сохраняет недостатки оператор-зависимости ультразвуковых технологий.

Перспективы внедрения REMS в рамках первичной амбулаторной помощи могут способствовать раннему выявлению остеопороза и предупреждению появления патологических переломов в популяции.

Исследование пациентов с СД2 с помощью метода REMS представляет интерес с точки зрения особенности изменения костной структуры при повышении или нормальном значении МПК, что требует проведения углубленного наблюдательного исследования.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Работа выполнена в рамках государственного задания №124020700097-8.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. Жданова А.С. — анализ полученных данных, написание текста; Телегина М.А. — сбор и обработка материалов; Артемова А.М. — написание статьи; Белая Ж.Е. — концепция и дизайн исследования, внесение существенной правки с целью повышения научной ценности статьи.

Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.