Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РИСКА ОСТЕОПОРОТИЧЕСКИХ ПЕРЕЛОМОВ ПОЗВОНКОВ У ЖЕНЩИН ПОСТМЕНОПАУЗАЛЬНОГО ПЕРИОДА

Изобретение относится к области медицины, а именно к лучевой диагностике, и может быть использовано для определения вероятности развития остеопоротических переломов позвонков у женщин постменопаузального периода.

В связи с увеличением общего возраста населения постменопаузальный остеопороз занимает ведущие позиции среди неинфекционных заболеваний во всем мире [1]. Распространенность переломов, связанных с остеопорозом, продолжает неуклонно увеличиваться. В Европе данная патология встречается у 22 млн женщин после 50 лет. В России риск переломов имеют не менее 34 млн жителей [2]. Женщины чаще мужчин страдают остеопоротическими изменениями, при этом после наступления менопаузы, в связи с гормонально-метаболическими изменениями потеря костной массы существенно возрастает [3, 4].

Согласно прогнозу Международного фонда по остеопорозу, распространенность остеопоротических переломов через несколько лет может возрасти на 23% [1]. Данное обстоятельство требует поиска новых методологических подходов к проведению прогнозирования остеопоротических переломов.

По локализации при остеопорозе преобладают переломы костей предплечья, бедренной кости и позвонков. К особенностям переломов позвоночника относится скудность клинических проявлений при невыраженных деформациях. Однако переломы данной локализации могут повторяться и приводить к инвалидизации пациента.

Известен способ прогнозирования развития остеопороза у женщин с первичным гипотиреозом, основанный на определении таких факторов риска, как: масса тела ниже 62 кг, индекс массы тела ниже 25 кг/м², наличие переломов в анамнезе, ранняя менопауза, продолжительность менструального периода в жизни женщины менее 30 лет, состояние постменопаузы, суточная доза левотироксина более 100 мкг, длительность приема тиреоидных гормонов более 5 лет (Пат. 2270612 Рос. Федерация: МПК А61В 10/00. Способ прогнозирования развития остеопороза у женщин с первичным гипотиреозом. [Текст] / Л.В. Меньшикова, О.А. Щеголева, И.М. Михалевич; правообладатель Щеголева О.А. (RU). - №2004119998/14; заявл. 30.06.04; опубл. 27.02.06, Бюл. 6. - 7 с). После определения факторов риска проводят расчет коэффициентов F1 и F2 по формулам. В случае если значения F1 выше F2, прогнозируется высокий риск, если F₁ ниже F₂, - низкий риск развития остеопороза.

Широкое распространение получил способ прогнозирования переломов у мужчин и женщин в ближайшие 10 лет на основании алгоритма ФРАКС (FRAX) (Kanis J.A., Oden A., Johansson Н., Borgstrom F., Strom О., McCloskey E.V. FRAX, a new tool for assessing fracture risk: clinical applications and intervention thresholds // Medicographia. 2010. V. 32. №1. P. 33-40). ФРАКС - это реализованный на web-сайте метод, интегрирующий оценку клинических факторов риска, таких как возраст, пол, индекс массы тела, и некоторых дихотомических переменных (например, перелом в анамнезе, курение, лечение кортикостероидами, ревматоидный артрит, семейный анамнез, злоупотребление алгоколем), с учетом минеральной плотности костной ткани (МПК), так и без нее. В моделях используется регрессия Пуассона для вычисления рисков смерти или перелома в зависимости от исходных данных, а конечный результат выводится в виде 10-летних вероятностей событий (т.е. перелома бедра, основного остеопорозного перелома [бедра, позвонка, плеча или предплечья]). Эти модели более точно настроены для ряда стран, которые предоставили эпидемиологические данные по переломам. Основные области применения ФРАКС включают выявление пациентов, нуждающихся в определении МПК и медикаментозном лечении (в ряде случаев для этого достаточно данных о клинических факторах риска).

В то же время система FRAX неинформативна у пациентов, которым уже проводилась коррекция остеопоротических изменений. Кроме того, данная прогностическая система не учитывает другие немаловажные факторы переломов.

Известен способ прогнозирования вероятности возникновения остеопоротических переломов, основанный на формировании прогностической модели, которая разработана по результатам исследования трех локусов кандидатного гена - COLIA1 (Пат. 2526189 Рос. Федерация: МПК G01N 33/50. Способ прогнозирования риска возникновения переломов. [Текст] / Д.Д. Надыршина, Р.И. Хусаинова, Л.И. Селезнева, Р.Я. и др.; Правообладатель ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет (RU), ООО «Академические инновационные технологии» (RU), ФГБУН «Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН (RU). - №2012140862/15; заявл. 24.09.12; опубл. 27.03.14, Бюл. 9. - 13 с.). Способ предусматривает выделение ДНК методом полимеразной цепной реакции из лейкоцитов периферической венозной крови и генотипирование 3 полиморфных вариантов - 1997G>T (g.3011T>G, rs1107946), - 1663IndelT (g.3344_3345delTT, rs2412298) и +1245G>T (c. 104-441G>T (rs1800012), расположенных в регуляторном регионе гена COLIA1. При идентификации сочетания генотипов: 1997*G*Т/-1663*I*D/+1245*G*Т прогнозируют категорию лиц с повышенным риском развития возникновения переломов.

Недостатком данного способа является отсутствие учета снижения показателей минеральной плотности кости, как наиболее важного предиктора остеопоротических переломов.

Основными методами диагностики остеопороза являются лучевые, которые основаны на определении минеральной плотности кости (МПК), которая представляет собой количество костной массы на единицу площади или единицу объема (в зависимости от метода денситометрии).

Известно, что уменьшение костной массы при остеопорозе происходит неравномерно - прежде возникает потеря трабекулярной (наиболее метаболически активной) кости, позднее - кортикальной. В литературе встречаются публикации, посвященные оценке риска переломов с учетом минеральной плотности трабекулярной кости [7, 8]. В то же время прочность кости во многом обусловлена ее кортикальной (компактной) частью [9]. Несмотря на существующие работы, проблема прогнозирования остеопоротических переломов остается до конца нерешенной.

Известен способ прогнозирования остеопоротических переломов позвоночника, при котором помимо таких факторов риска, как: вес женщины менее 60 кг; рост выше 160 см; индекс массы тела менее 25 кг/м²; тяжелый физический труд до 25 лет и после 50 лет; хирургическая менопауза; одиночество, дополнительно оценивают минеральную плотность костной ткани (МПК шейки бедренной кости менее 0,800 г/см², позвонков - менее 0,900 г/см²) (Пат. 2465832 Рос. Федерация: МПК А61В 10/00. Способ прогнозирования остеопоротических переломов позвоночника у женщин старше 50 лет. [Текст] / Ю.О. Варавко, Л.В. Меньшикова, Л.С. Дац и др.; Правообладатель Государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Иркутский государственный институт усовершенствования врачей Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (RU). - №2011131274/14; заявл. 26.07.11; опубл. 10.11.12, Бюл. 31. - 9 с.). Установленным факторам риска присваивают градации (a_1-9), после чего методом линейного дискриминантного анализа определяют коэффициенты дискриминантной функции, а затем прогностические коэффициенты F1 и F2. В случае если F1 превышает значение F2, прогнозируется высокий риск переломов позвоночника в ближайшие 1,5-2 года. Если F1 меньше F2, определяется низкий риск остеопоротических переломов.

К недостаткам данного метода относится то, что оценка риска переломов основана на измерении двухмерной минеральной плотности кости. Это не позволяет учитывать объемную структуру костной ткани и проводить оценку уровня минеральной плотности трабекулярной и кортикальной кости позвонков по отдельности, что отражается на точности прогнозирования.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения риска переломов позвонков путем оценки минеральной плотности трабекулярной кости и кортикального индекса поясничных позвонков (Абдрахманова Ж.С. Костная денситометрия и компьютерная томография в оценке пороговых значений минеральной плотности тел позвонков как фактора риска их переломов.: автореф. дис. канд. мед. наук (14.00.19 - лучевая диагностика, лучевая терапия) / Ж.С. Абдрахманова; рук. работы Р.И. Рахимжанова. - Томск, 2006. - 19 с.). Расчет кортикального индекса (КИ) переднего и бокового отделов тела позвонка проводился по формулам: передний КИ₁=ШКС₁/d₁, боковой КИ₂=ШКС₂М₂, где ШКС₁ - ширина кортикального слоя в переднем отделе, ШКС₂ - ширина кортикального слоя в боковом отделе; d₁ - продольный и d₂ - сагиттальный диаметры тела позвонка. В представленной работе были выявлены пороговые значения МПК переднего, среднего и заднего отделов тел позвонков, при которых наиболее вероятен риск возникновения переломов.

Недостатком данного метода является использование с целью определения минеральной плотности кости единиц Хаунсфилда, так как согласно общепринятым международным рекомендациям МПК необходимо определять в мг/см³ [6]. Данное обстоятельство затрудняет универсальность оценки показателей. Вторым недостатком является отсутствие измерения минеральной плотности кортикальной кости, от уровня которой во многом зависит вероятность перелома. Третьим недостатком является отсутствие билатеральной оценки МПК позвонка, что позволило бы оценить асимметрию распределения минеральной плотности - признак остеопоротических изменений.

Техническим результатом предложенного способа является повышение точности и информативности прогнозирования вероятности развития остеопоротических переломов позвонков у женщин в постменопаузальном периоде за счет комплексного исследования минеральной плотности трабекулярной, кортикальной кости и индексов билатеральной асимметрии МПК поясничных позвонков.

Способ основан на использовании костной денситометрии позвоночника методом количественной компьютерной томографии. При этом оценивают минеральную плотность (МПК) трабекулярной (Х₁) и кортикальной (X₂) кости II-IV поясничных позвонков, исключая позвонки, имеющие признаки перелома, а также рассчитывают индексы билатеральной асимметрии МПК трабекулярной (Х₃) и кортикальной кости (X₄). Единицы измерения МПК - mgCa-HA/ml или мг/см³.

Комплексная оценка МПК позволяет достигать высокой точности и информативности способа.

На основании данных факторов была построена модель бинарной логистической регрессии, позволяющая оценивать вероятность остеопоротических переломов:

где Р - прогностическая вероятность возможности наступления переломов при заданных значениях факторов: Х₁, Х₂ - показатели минеральной плотности соответственно трабекулярной и кортикальной кости II-IV поясничных позвонков, выраженные в mgCa-HA/ml или в мг/см³, Х₃ и Х₄ - показатели индексов билатеральной асимметрии минеральной плотности трабекулярной и кортикальной кости.

Чем ниже значения показателей минеральной плотности трабекулярной и кортикальной кости и выше индексы билатеральной асимметрии МПК, тем более вероятен риск возникновения перелома.

Проведенный ROC-анализ позволил подобрать наиболее подходящий порог отсечения, равный 0,371, при котором чувствительность модели равна Se=0,778, а специфичность модели равна Sp=0,867.

На основании полученных данных были сформированы диапазоны качественной оценки риска наступления переломов. Значение вероятности остеопоротических переломов позвонков изменяется в пределах от 0 до 1. Если прогностическая вероятность больше 0,5, то пациент будет отнесен к группе пациентов с высоким риском возникновения перелома, если прогностическая вероятность находится в пределах от 0,5 до 0,371, риск переломов оценивается как средний, и, если менее 0,371, - как низкий.

Построенная модель прогнозирования вероятности переломов позвонков у женщин поясняется примерами.

Пример 1. У пациентки, 67 лет, при проведении ККТ-денситометрии были получены следующие результаты: МПК трабекулярной кости - 50,7 мг/см³, МПК кортикальной кости - 196,9 мг/см³, индекс билатеральной асимметрии МПК трабекулярной кости - 1,69, индекс билатеральной асимметрии МПК кортикальной кости - 1,66. В результате прогностическая вероятность составила - 0,905. Риск остеопоротического перелома позвонков оценивается как высокий.

Пример 2. Пациентка, 65 лет. Проведена трехмерная денситометрия: МПК трабекулярной кости - 89 мг/см³, МПК кортикальной кости - 157 мг/см³, индекс билатеральной асимметрии МПК трабекулярной кости - 1,44, индекс билатеральной асимметрии МПК кортикальной кости - 1,49. В результате прогностическая вероятность составила - 0,465. Риск остеопоротического перелома позвонков оценивается как средний.

Пример 3. Пациентка, 52 лет. Показатели трехмерной денситометрии составили: МПК трабекулярной кости - 114 мг/см³, МПК кортикальной кости - 217 мг/см³, индекс билатеральной асимметрии МПК трабекулярной кости - 1,14, индекс билатеральной асимметрии МПК кортикальной кости - 1,29. В результате прогностическая вероятность составила - 0,026. Риск остеопоротического перелома позвонков оценивается как низкий.

Таким образом, предлагаемый способ прогнозирования дает возможность с высокой достоверностью оценить вероятность возникновения остеопоротических переломов позвонков, что позволит проводить своевременную профилактику данного вида осложнений остеопороза.

Литература:

1. Hernlund Е., Svedbom A., Ivergard М., Compston J. et. al. Osteoporosis in the European Union: Medical Management, Epidemiology and Economic Burden. A report prepared in collaboration with the International Osteoporosis Foundation (IOF) and the European Federation of Pharmaceutical Industry Associations (EFPIA). Arch. Osteoporos. 2013; 8: 136.

2. Лесняк O.M. Аудит состояния проблемы остеопороза в Российской Федерации. Профилактическая медицина, 2011; 2: 7-10.

3. Поворознюк В.В., Григорьева Н.В. Менопауза и костно-мышечная система. Киев, 2004.

4. Сметник В.П. Медицина климактерия. Ярославль: ООО «Издательство Литера», 2006.

5. Siris E.S. et al. Identification and fracture outcomes of undiagnosed low bone mineral density in postmenopausal women: results from the National Osteoporosis Risk Assessment. Journal of the American Medical Association. 2001; 286 (22): 2815-2822.

6. ACR-SPR-SSR practice parameter for the performance of quantitative computed tomography (QCT) bone densitometry. Available at: http://www.acr.org/~/media/ACR/Documents/PGTS/quidelines/QCT.pdf Res. 32 - 2013, Amended 2014 (Res. 39).

7. Bansal S.C., Khandelwal N., Rai D.V, Sen R., Bhadada S.K., Sharma K.A. Goswami N. Comparison between the QCT and the DEXA scanners in the evaluation of BMD in the lumbar spine. Journal of Clinical and Diagnostic Research. 2011; 5 (4): 694-699.

8. Bauer J.S., Virmani S., Mueller D.K. Quantitative CT to assess BMD as a diagnostic tool for osteoporosis and related fractures. Medica Mundi. 2010; 54 (2): 31-37.

9. Беневоленская Л.И. (ред.) Руководство по остеопорозу. М.: БИНОМ, 2003.