Автореферат и диссертация по медицине (14.00.22) на тему:Лазерно-индуцированная флуоресценция как метод диагностики системного остеопороза

новосибирский научно-исследовательский институт • травматологии и ортопедии федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

На правахрукописи

ПЕТРЕНКО ПАВЕЛ ПАВЛОВИЧ лазерно-индуцированная флуоресценция как метод диагностики системного остеопороза (клинико-экспериментальное исследование)

14.00.22 - травматология и ортопедия

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Новосибирск 2004

Работа выполнена в ГУ Новосибирском научно-исследовательском институте травматологии и ортопедии Федерального Агентства по здравоохранению и социальному развитию

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор,

засл. врач РФ Николай Гаврилович Фомичев Научный консультант: доктор медицинских наук

Петр Михайлович Ларионов

Офиииалъные оппоненты:

доктор медицинских наук Валерий Михайлович Прохоренко доктор медицинских наук Татьяна Августовна Агеева

Ведущая организация: Государственное учреждение

Российский научный центр «Восстановительной травматологии и ортопедии» им. академика Г.А. Илизарова

Защита диссертации состоится « 22 » октября 2004г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 208.064.01 в ГУ Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии Федерального Агентства по здравоохранению и социальному развитию по адресу: 630091, г. Новосибирск, ул. Фрунзе, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотекой ГУ Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Федерального Агентства по здравоохранению и социальному развитию

Автореферат разослан « 20 » сентября 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета, Кандидат медицинских наук

И.Н. Ступак

тзз

общая характеристика работы

Актуальность темы. Остеопороз представляет собой прогрессирующее системное заболевание, характеризующееся снижением массы минеральной части кости в единице объема и нарушением микроархитектоники трабекул, что увеличивает хрупкость костей и повышает риск переломов (Беневоленская Л.И., 2003). Болезнь представляет собой одну из главных проблем здравоохранения во всем мире. Приблизительно у каждой третьей женщины после 65 лет наблюдается как минимум один «остеопоротический» перелом, чаще тел позвонков (Рожинская Л. Я., 1998, Родионова С.С., 2001, Свешников А.А., 2001).

Диагностика остеопороза многогранна: начиная от рутинной постановки диагноза, основанного на результатах рентгенологического исследования, до более сложных, но, к сожалению, только скрининговых обследований, например, ультразвуковая или рентгеновская денситометрия (Чернова Т.О., 2003, Becker С, 2003).

Стандартная рентгенография до недавнего времени оставалась единственным методом диагностики заболевания; но в силу низкой чувствительности и значительной дозы облучения нет возможности использовать ее для обследования широких групп населения и диагностировать патологию на доклинической стадии. Внедрение метода количественной оценки минеральной плотности костной ткани (остеоденситометрии) значительно расширило возможности раннего выявления заболевания, но не решило всех диагностических проблем (Древаль А. В. и соавт., 1997, Чечурин Р.Е. и соавт., 1999).

Существуют также методы диагностики остеопороза, основанные на биохимических исследованиях мочи и крови, гистоморфометрической оценке костной ткани (Franke F. et al., 1995). Несмотря на многочисленность

методов обследования больных с остфородоодтвЮЯННЦ!*а вооружении у

БИБЛИОТЕКА {

практического здравоохранения, нельзя сказать, что проблема диагностики решена целиком и полностью. Используемые в настоящее время методы не всегда позволяют уверенно диагностировать выраженность остеопороза, что затрудняет выбор тактики и метода лечения (Йю ^ et а1., 2002).

Метод лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛИФ) широко используется в медико-биологических исследованиях. В медицине применение данного метода эффективно для диагностики важнейших физиологических процессов, определение концентрации лекарственных веществ, верификации ряда заболеваний (Гейниц А.В. и соавт., 1999, 'аск 8 et а!., 2003). В частности, по изменению спектра ЛИФ удается идентифицировать ткани, пораженные раком (Приезжаева А. В., 1986), а также отличить нормальную аорту от пораженной атеросклерозом (СШ:ги:яо1а '., 1989). Измерения ЛИФ клапанов сердца показали, что поражение их кальцинозом приводит к существенной перестройке спектрального состава люминесценции, это открывает перспективу применения ЛИФ для диагностики степени поражения кальцинозом при проведении кардиохирургических операций на открытом сердце (Ларионов П. М., 1997). Следует отметить, что до настоящего времени возможность использования ЛИФ в травматологической области практически не рассматривалась. Известно, что главной неорганической составляющей костной ткани живого организма позвоночных являются минералы гидроксилапатита а исследование их концентрации

проводиться на основании спектрального анализа (Ларионов П.М. и соавт., 1999). Определение изменения спектра ЛИФ открывает возможность использования измерения относительной интенсивности флуоресценции при различной степени минерализации тканей. Разработка и применение нового метода диагностики остеопороза с использованием ЛИФ должна позволить травматологам-ортопедам выбирать патогенетически обоснованное лечение, так как, по мнению Рожинской Л Я. (1998), эффективность лечения остеопороза напрямую зависит от точности и своевременности диагностики.

Цель исследования: изучить возможность диагностики системного остеопороза на основе метода лазерно-индуцированной флуоресценции. Задачи исследования:

1. Изучить в эксперименте спектральные характеристики лазерно-индуцированной флуоресценции биологических тканей и веществ, входящих в состав кости.

2. Установить гистоморфометрические нормативные характеристики элементов позвонков и прилежащих отделов скелета.

3. Выявить характерологические спектры лазерно-индуцированной флуоресценции костной ткани различных отделов скелета с нормальной плотностью и остеопорозом.

4. Провести сравнительный анализ результатов комплексной морфологической оценки, денситометрии, стандартной рентгенографии, субъективной оценки прочности костной ткани хирургом со спектральными характеристиками лазерно-индуцированной флуоресценции в группах пациентов с остеопорозом и без него.

Научная новизна: Впервые

1. Изучены спектральные характеристики лазерно-индуцированной флуоресценции биологических тканей и веществ, входящих в состав костной ткани.

2. Проведены сравнения спектральных характеристик лазерно-индуцированной флуоресценции костной ткани с нормальной плотностью и пораженной остеопорозом.

3. Сопоставлены результаты комплексной морфологической оценки, денситометрии, стандартной рентгенографии, субъективной оценки прочности костной ткани хирургом со спектральными характеристиками лазерно-индуцированной флуоресценции в группах пациентов с остеопорозом и без него.

4. Выполненные гистоморфометрические и денситометрические исследования позволили не только установить нормативные характеристики элементов позвонков и прилежащих отделов скелета, но и разделить биопсийный материал на группы с разной минерализацией костной ткани. Практическая значимость:

Предложен метод диагностики остеопороза по биопсийным материалам на основе лазерно-индуцированной флуоресценции, позволяющий диагностировать изменения костной ткани в области оперативного вмешательства, что является основой для последующей разработки интраоперационной диагностики остеопороза. Внедрение результатов:

Полученные результаты исследования используются в клинической практике в отделении травматологии Новосибирского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии, в лаборатории экспериментальной хирургии и морфологии Новосибирского научно-исследовательского института патологии кровообращения, в Новосибирском Областном бюро судебно-медицинской экспертизы. Апробация работы:

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на клинических конференциях отдела вертебрологии Новосибирского НИИТО (г. Новосибирск, 1999; 2000; 2001; 2002; 2003 гг.), областных конференциях, посвященных проблеме остеопороза (г. Новосибирск, 2003, 2004 гг.), заседании научного общества ассоциации травматологов-ортопедов (г. Новосибирск, 2003 г.), Всероссийском симпозиуме, посвященном возрастным изменениям минеральной плотности костей скелета и проблемам профилактики переломов (РНЦ «ВТО», г. Курган 2002), II международной Конференции, посвященной проблеме остеопороза в травматологии и ортопедии (ЦИТО, г. Москва, 2003).

б

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, подана заявка на изобретение «Способ диагностики остеопороза методом лазерно-индуцированной флуоресценции», приоритетная справка от 11 февраля 2003 №2003103789.

Личный вклад автора в работу

Автор лично принимал участие в лечении больных, оперировал и ассистировал во время оперативного лечения, осуществлял забор биопсийного материала, производил гистоморфометрические исследования фрагментов костной ткани в НИИПК МЗ РФ совместно д.м.н. П.М. Ларионовым, участвовал в приготовлении морфологических препаратов (гистологические препараты описывались совместно с д.м.н., проф. А.М. Зайдман), принимал участие в исследованиях на лазерных установках в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН (исследования проводились совместно с к.ф.-м.н. Н.А. Масловым, к.т.н. А.Н. Маловым), принимал участие в экспериментальной работе в Институте геологии геофизики и минералогии СО РАН с к.г.-м.н. А.Т. Титовым, выполнял обсчет и анализ полученных материалов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, списка литературы, содержит 120 страниц машинописного текста, 40 рисунков и 16 таблиц. Указатель литературы содержит 199 наименований работ (62 отечественных и 137 иностранных авторов).

Работа выполнена по плану НИР Новосибирского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии Федерального Агентства по здравоохранению и социальному развитию № гос. регистрации 0193.0007030

Положения, выносимые на защиту:

1. Метод лазерно-индуцированной флуоресценции позволяет различать структурно-функциональные слои костей и дифференцировать степень минерализации костной ткани.

2. Гистоморфометрия костной ткани позволяет разделить биопсийный материал на группы с различной степенью остеопении.

3. Традиционные методы диагностики остеопении имеют большое количество расхождений в сравнении с более достоверными, но менее распространенными методами диагностики (гистоморфометрия, денситометрия, лазерно-индуцированная флуоресценция).

материалы и методы исследования

В основу настоящей работы, в соответствии с поставленной целью и задачами, положены результаты исследования 69 больных с наличием и без системного остеопороза за период с 2001 по 2003 гг. в возрасте от 19 до 73 лет с переломами грудного и поясничного отделов позвоночника, получавших лечение в клинике травматологии (зав. клиникой - к.м.н. В.В. Рерих) Новосибирского НИИТО. Мужчин было 37 (53,6%), женщин 32 (46,4%). Распределение больных по полу и возрасту представлено в табл. 1.

Таблица 1

Распределение больныхпо полу и возрасту, (%)

Возраст (лет) Мужчины Женщины

19-29 16,2 6,2

30-39 21,6 12,4

40-49 21,6 24,8

50-59 19,0 44,2

60 и более 21,6 12,4

всего 100 100

Среди наблюдаемых больных преобладали пациенты женского пола старше 50 лет.

Распределение больных по уровню повреждения представлено в таблице 2.

Таблица 2

Распределениебольныхпоуровнюповреждения, %

Уровень повреждения ТЬ8 ТЬ9 ТЫО ТШ ТЫ2 1Л 12 Ь3 М

Количество больных % 2,9 1,4 5,8 25,6 27,5 18,2 14,4 2,8 1.4

У всех пациентов имелись переломы в грудном или поясничном отделе позвоночника. Преобладали травмы 1-12 сегментов (85,7% больных).

Распределение по причинам травмы представлено в таблице 3.

Таблица 3

Распределение больныхпо механизму и обстоятельствам травмы, %

Причина травмы Количество больных

Падение с высоты собственного роста, подъем тяжести до 10 кг. 40,6

Дорожно-транспортные происшествия кататравма, прочие. 59,4

От незначительного травматического воздействия 40,6% больных получили перелом позвоночника.

У всех пациентов выполнялась двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия. Оценивалась минеральная плотность костной ткани (МПКТ) в телах поясничных позвонков и проксимальном отделе бедренной кости (шейка бедра, большой вертел, треугольник Варда), у трети пациентов

выполнялось обследование по программе total body (все тело). Исследование проводилось на приборе Lunar Expert-XL в отделении лучевых методов диагностики НИИТО (зав. отделом к.м.н. А.В. Стрыгин). Согласно критериям автоматической программы денситометра Lunar Expert-XL и рекомендациям ВОЗ 69 пациентов были разделены на 3 группы:

1 группа - 23 пациента с нормальной МПКТ;

2 группа -19 пациентов с остеопенией;

3 группа - 27 пациентов с остеопорозом.

В качестве дополнения к первой группе для создания нормативной базы были исследованы 96 фрагментов костной ткани (тел позвонков - 24, остистых отростков - 24, гребней подвздошных костей - 24, ребер - 24). Аутопсийный материал был взят у 24 жителей города Новосибирска (12-женщин и 12-мужчин), погибших внезапно (Новосибирское Областное бюро судебно-медицинской экспертизы зав. танатологическим отделением Г.О. Кравченко). Причиной смерти являлись дорожно-транспортные происшествия, бытовые и производственные травмы, огнестрельные и ножевые ранения, асфиксия, утопление и переохлаждение. Возраст погибших от 25 до 38 лет. В анамнезе (по врачебным записям регистрационных карточек городских поликлиник и согласно заключениям судебно-медицинского эксперта) при жизни у погибших не было каких-либо хронических или наследственных заболеваний.

Гистоморфометрическое исследование (всего в 206 фрагментах) биопсийного материала тел позвонков, остистых отростков позвонков, гребней подвздошных костей, ребер проведено у 69 пациентов, госпитализированных с переломами позвонков в отделение травматологии Новосибирского НИИТО и в 96 фрагментах костной ткани, полученных у здоровых лиц, погибших от случайных причин.

Гистоморфометрия биоптатов проводилась в лаборатории экспериментальной хирургии и морфологии Новосибирского научно исследовательского института патологии кровообращения (зав. лабораторией

ю

д.м.н. П.М. Ларионов), исследованы 206 фрагментов костной ткани. Количественный анализ параметров костной ткани производили гистоморфометрическим способом (Ташке К., 1980). Морфометрию проводили с помощью программно-микроскопного комплекса, который включал в себя световой микроскоп немецкой фирмы ZEISS, цифровую видеокамеру AxioCam MRc и компьютер Pentium 4. Для обработки материалов использовалось стандартное программное обеспечение Office 2000 и специализированная компьютерная программа для измерений Axio Vision Manual Release 3.1 2002, обеспечивающей доступ к 1300*1030 Pixel.

Всем пациентам производилась рентгенография позвоночника в двух проекциях: переднезадней и боковой. Критерием остеопений являлся индекс Saville, 1967. Для более точного выявления характера и степени повреждения, выполнялся боковой прицельный рентгеновский снимок.

Для исследований спектров флуоресценции биологических тканей методом ЛИФ использовали многоканальную систему регистрации спектров (рис. 1).

Рис.1. Принципиальная схема многоканальной системы регистрации спектров на основе ЛИФ

(1-газоразрядный KrF эксимерный лазер с длиной волны Л = 248нм и энергией в импульсе 5-10 мДж; 2-диафрагма; 3-линза; 4,5-зеркала; б-образец (в данном случае фрагмент костной ткани) на предметном столике из слабо-флуоресцирующего материала; 7-линза; 8-спектрограф; 9-электронно-оптический преобразователь; lO-CCD-камера (Chads Capl Devais); 11-компьютер).

В качестве источника облучения использовался газоразрядный KrF (криптон фосфорный) эксимерный лазер с длиной волны X = 248 нм и энергией в импульсе 5-10 мДж (Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, Новосибирск). Излучение лазера, проходя через диафрагму 2, с помощью линзы 3 и полупрозрачного зеркала 4 подавалось на предметный столик из слабофлуоресцирующего материала, на котором помещались исследуемые ткани. Выбор диаметра диафрагмы 2 и месторасположение линзы 3 определялся размером исследуемой области около 10 мм. С помощью зеркала 5 и линзы 7 изображение ткани проецировалось на спектрограф 8, где регистрировалось спектрометром с голографической дифракционной решеткой, обеспечивающим измерение спектров в интервале 300-600 нм, с использованием электронно-оптического преобразователя 9 и CCD-камеры 10, изображение обрабатывалось на компьютере 11.

Статистическая обработка данных исследования проводилась средствами интегрированной статистической системы Origin 7.O. for Windows (Боровиков В.П., 1997). Для статистической обработки результатов исследования использовали альтернативный анализ, метод вариационной статистики: вычисление средней арифметической (М) и ее ошибки (т), метод оценки достоверности различий между группами по критерию Стьюдента (t) с определением показателя статистической достоверности (р<0,05).

результаты исследований и их обсуждение На первом этапе работы в результате экспериментального исследования с помощью ЛИФ нами были определены основные характеристики биологических веществ, входящих в состав костной ткани. Флуоресценция биологических тканей обеспечивается тремя классами веществ. Первый класс веществ составлял спектр, в которых присутствует преимущественно люминесценция белка, в виде составляющих его аминокислот. Ко второму классу относились спектры, у которых присутствует полоса с максимумом вблизи 330 нм, однако кроме ЛИФ белка

присутствуют и другие полосы флуоресценции в области 370-400 нм, что обусловлено наличием коллагена и эластина. Третий класс веществ имел четыре полосы флуоресценции, отражающих, в том числе, присутствие минерала гидроксилапатита. Наиболее выраженная флуоресценция гидроксилапатита наблюдается в полосе 380-450 нм. Таким образом, было установлено, что различные биологические вещества могут иметь отличающиеся спектры ЛИФ, по которым можно осуществлять их идентификацию.

С целью определения спектров флуоресценции неорганического компонента (гидроксилапатита) был произведен отжиг образцов здоровой костной ткани в муфельной печи при температуре 700°С для освобождения от органической составляющей кости. Достоверных различий показателей интенсивности свечения порошка гидроксилапатита в образцах здоровой кости в зависимости от локализации нами не выявлено (р>0,05) (рис. 2).

Рис 2Интенсивность флуоресценциипорошка гидроксилапатита взависимости от локализации образцов здоровой костной ткани, (относительные единицы, М±т). 1- ЛИФ порошка гидроксилапатита гребня подвздошной кости. 2 - ЛИФ порошка гидроксилапатита остистых отростков позвонков.

3-ЛИФпорошка гидроксилапатита тел поясничныхпозвонков.

4-ЛИФ порошка гидроксилапатита ребер.

Наиболее выраженная флуоресценция гидроксилапатита отмечена нами в полосе 380-450 нм, что уточняет предыдущие исследования различных биотканей и согласуется с литературными данными (Ларионов П.М. и соавт., 1997, 2000). Степень флуоресценции гидроксилапатита губчатой ткани в полосе 380-450 нм достоверно ниже того же показателя кортикальной кости (рис. 3), что подтверждает сформулированную ранее гипотезу о том, что интенсивность флуоресценции в полосе 380-450 нм зависит от степени минерализации костной ткани. Более того, спектры губчатого и компактного вещества как здоровых, так и остеопорозных тканей значимо различались, преимущественно по самому высокому пику в полосе 440-450 нм у кортикального вещества, а так же резким снижением люминесценции в полосе 380нм у губчатой ткани кости. Последнее явление отражает физические свойства гемоглобина красного костного мозга.

Рис. 3 Интенсивность флуоресценции кортикальной и губчатой кости, отн. ед.

1---Кортикальная пластинка

2------Губчатая ткань

С помощью гистоморфометрического биопсийного костного материала

нами были определены нормативные параметры костной ткани различных участков позвоночника и прилежащих частей скелета. В изучаемых локализациях объем губчатой ткани, диаметр трабекул, ширина кортикальной пластинки статистически достоверно не различаются.

Из-за отсутствия в России вплоть до середины 90-х годов XX века адекватной техники измерения МПКТ и, прежде всего, костных денситометров на основе двухфотонной рентгеновской абсорбциометрии популяционные исследования этой характеристики костной ткани не проводились. При оценке состояния костной ткани российских пациентов приходится использовать стандартные значения минеральной плотности костной ткани американских пациентов. Имеющиеся к настоящему времени сообщения отечественных авторов о показателях МПКТ в норме, по данным двухфотонной рентгеновской абсорбциометрии, показывают, что возрастная динамика МПКТ поясничных позвонков у российских и американских граждан очень сходна, например - у россиян в возрасте от 20 до 50 лет в среднем она составляет 1,245г/см2, а у американцев в возрасте от 20 до 45 лет - 1,240 г/см2 (Морозов А.К. и соавт, 2003, Бурдыгина Н.В., 2000). В результате сравнительного анализа собственных показателей денситометрии первой группы с данными российских исследователей, изучавших МПКТ у жителей г. Москвы и г. Обнинска в поясничном отделе позвоночника L2-L4 и шейках бедра, достоверных различий в результатах выборок выявлено не было. Во второй группе пациентов величина МПКТ снижалась равномерно по всем локализациям, кроме трохантеров, варьируя у женщин от 82 до 85%, а у мужчин от 83 до 88%. В третьей группе величина МПКТ варьировала от 56% до 65% у женщин и от 59% до 68% у мужчин, причем различия в МПКТ между трохантерами и другими исследуемыми локализациями нивелировались. Первые проявления остеопенического состояния при системном поражении скелета проявлялись в области трохантеров, что объясняется наивысшим содержанием губчатой костной ткани в этой области. МПКТ позвонков, подвергшихся компрессии, по сравнению со смежными позвонками, оказалась достоверно выше на 4,6% (р<0,05). Этот факт можно объяснить тем, что происходит нарушение балочного строения костной ткани и увеличение количества минеральной составляющей в единице объема.

Таблица 4

Результаты гистоморфометрического исследования у женщин и мужчин

Объем губчатой ткани, % (М±м) 1 группа 2 группа 3 группа

ж м ж м ж м

Гребень подвздошной кости 26,32 ±0,6136 28,45± 0,99 18,65± 0,5209 20,46± 0,66 10,98± 0,8277 11,11± 0,557

Остистый отросток поясничного позвонка 25,51± 1,275 26,30± 1,58 14,94± 0,645 16,71± 0,88 8,95± 0,4707 8,24± 0,75

Тело поясничного позвонка 24Д7± 0,6438 28,58± 1,31 17,27± 0,5702 15,15± 1,54 10,05± 0,9209 9,5± 0,93

Ребро 16,86± 0,4938 21,47± 0,954 11,48± 0,9124 11,80± 0,968 6,01± 0,5509 6,73± 0,44

Диаметр трабекул, мкм (М±м) 1 группа 2 группа 3 группа

ж м ж м ж м

Гребень подвздошной кости 205,2± 9,71 218,0± 6,4 158,34± 2,2956 183,65± 8,67 81,6± 5,23404 98,62± 6,43

Остистый отросток поясничного позвонка 216,66± 7,94 249,11± 13,43 128,64± 6,38 137,91± 5,5 104,29± 4,1709 93,19± 4,97

Тело поясничного позвонка 202,3± 6,21 242,83± 8,02 164,57± 5,6892 148,6± 10,9 83,69± 6,77 93,3± 4,72

Ребро 181,09± 10,616 239,64± 12,8 121,37± 7,7202 134,62± 10,7 74,62± 3,985 80,07± 4,01

Ширина кортикальной пластинки, мкм (М±м) 1 группа 2 группа 3 группа

ж м ж м ж м

Гребень подвздошной кости 1143± 57,65 1258,6± 83,7 1044± 53,39 1023,3± 88,4 432± 45,68 512,67± 69,46

Остистый отросток поясничного позвонка 1188,03 ±61,03 1274,91 ±80,62 1057,5± 51,809 1110,05 ±56,6 433,9± 28,303 423,2± 27,23

Тело поясничного позвонка 1196,12 ±46,56 1205,76 ±53,68 928,81± 41,74 865,31± 58,3 491,02± 53,58 478,209 ±46,86

Ребро 1021,57 ±45,03 1227,68 ±55,62 1014,87 ±24,74 1064,04 ±59,1 536,95± 59,92 692,86± 38,84

Значения гистоморфометрических показателей как у мужчин, так и у женщин достоверно различались во всех трех группах, вне зависимости от исследуемых локализаций (р<0,05). При детальном исследовании образцов, взятых у одних и тех же пациентов, была выявлена тенденция - ширина кортикальной пластинки, диаметр трабекул, объем губчатой ткани уменьшался в зависимости от выраженности системного остеопороза, причем снижение данных показателей происходило синхронно по всем исследуемым локализациям (таблица 4).

Уменьшить число ложноотрицательных результатов в диагностике остеопении позволило сочетанное использование гистоморфометрии и денситометрии.

Нами установлены причины ложноотрицательной диагностики остеопении по данным денситометрии позвоночника. Компьютер-денситометр, анализируя МПКТ, воспринимал атеросклеротичную аорту, кальцификаты передней продольной связки и остеофиты, как повышенную плотность костной ткани в поясничном отделе позвоночника. Поэтому представляется необходимым, врачу, проводящему денситометрическое обследование, для визуализации описанных выше изменений оценивать спондилограммы поясничного отдела позвоночника в двух проекциях.

Большинство расхождений рентгенологических данных с результатами сочетанного использования гистоморфометрии и денситометрии было зафиксировано в группе остеопении, причем наибольший вклад в расхождения внесла гиподиагностика остеопении (47,1%) (таблица 5). Данный факт согласуется с литературными данными, т.к. выявление на рентгенограмме остеопороза говорит о поздней диагностике остеопении (рентгенологические признаки остеопороза появляются тогда, когда 20-60% костной массы уже потеряно) (Михайлов Е.Е., 1997, Рожинская Л.Я., 2000, Чернова Т.О., 2002, Белосельский Н.Н., 2003, Беневоленская Л.И., 2003, Рубин М.П., 2003, Franke J. et al., 1974).

Таблица 5

Расхождение рентгенологических данных с результатами сочетанного использования гистоморфометрии и денситометрии, %

Результаты диагностики Группы исследования

1 группа 2 группа 3 группа

Гиподиагностика - 47,1% 10%

Гипердиагностика 9,1% 11,8% -

Анализируя случаи несовпадения субъективного мнения хирурга с результатами сочетанного использования гистоморфометрии и денситометрии, было замечено, что наибольший вклад в расхождение внесла гиподиагностика остеопений (23,5%) (таблица 6). Субъективные ощущения о прочности костной ткани во время оперативного вмешательства при начальных проявлениях остеопороза складываются по изменениям кортикальных пластинок, тогда как при первой степени остеопороза поражается в основном губчатая ткань. К тому же, изменения плотности костной ткани в пределах 10-20% столь минимальны, что ощутить их во время операции практически невозможно. Однако процент расхождений при субъективной оценке хирурга был меньшим по сравнению с данными рентгенографии, что можно объяснить предварительной информированностью хирурга о результатах денситометрии.

Таблица 6

Расхождение субъективного мнения хирурга с результатами сочетанного использования гистоморфометрии и денситометрии, %

Результаты диагностики Группы исследования

1 группа 2 группа 3 группа

Гиподиагностика - 23,5% 6,7%

Гипердиагностика 4,5% 5,9% -

Широко используемые в клинической практике методики оценки остеопении (рентгенологические, субъективные ощущения хирурга) имеют большое количество расхождений в сравнении с более достоверными, но менее распространенными в клинической практике методами диагностики остеопороза (гистоморфометрия, денситометрия).

Рис 4 Интенсивность ЛИФ губчатой костной ткани в телах поясничных позвонков, отн. ед.

1-первая группа

2-вторая группа

3-

-третья группа

Изучая возможности ЛИФ в диагностике остеопороза, при межгрупповом анализе средних значений спектров флуоресценции фрагментов гребней подвздошных костей, остистых отростков и тел поясничных позвонков (рис. 4), а также ребер было выявлено, что имеются достоверные различия между первой, второй и третьей группой (р<0,05).

выводы

1. Биологические вещества и ткани, входящие в состав кости имеют отличающиеся спектры лазерно-индуцированной флуоресценции, по которым можно осуществлять их идентификацию. Наиболее выраженная флуоресценция гидроксилапатита (основной минеральной составляющей костной ткани) наблюдается в полосе 380-450 нм.

2. Исследование костной ткани с помощью гистоморфометрии позволяет не только установить нормативные характеристики элементов позвонков и прилежащих отделов скелета, но и разделить биопсийный материал на группы с различной степенью остеопенического синдрома.

3. Метод лазерно-индуцированной флуоресценции не только позволяет различать структурно-функциональные слои костей, но и дифференцировать степень минерализации костной ткани.

4. Широко используемые в клинической практике методики оценки остеопений (рентгенологические, субъективные ощущения хирурга) имеют большое количество расхождений в сравнении с более достоверными, но менее распространенными методами диагностики остеопороза (гистоморфометрия, денситометрия, лазерно-индуцированная флуоресценция).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Способ диагностики остеопороза методом лазерно-индуцированной флуоресценции целесообразно применять в клинической практике для установления степени остеопений в биопсийном материале у больных с нарушениями минеральной плотности костной ткани.

2. Целесообразно применение измерения минеральной составляющей костной ткани на основе лазерно-индуцированной флуоресценции для определения степени остеопороза в судебно-медицинской экспертизе.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Петренко, П.П. Лазерно-индуцированная флуоресценция костных фрагментов при остеопорозе / П.П. Петренко, Ю.В. Храпова, Н.А. Маслов // Материалы VI Междунар. Мед. Конгресса студентов и молодых ученых, Тернополь, 21-23 июня 2002 г. - Тернополь, 2002. -С.318.

2. Петренко, П.П. Изучение возможности метода лазерно-индуцированной флуоресценции для определения остеопороза / П.П. Петренко, Э.А. Рамих, А.М. Зайдман, Ю.В. Храпова, А.Н. Малов, Н.А. Маслов, А.М. Оришич, А.Т. Титов, П.М. Ларионов // Гений ортопедии. - 2002. - №1. -С.166.

3. Рерих, В.В. Высокотехнологичные оперативные вмешательства в системе социальной реабилитации пострадавших с переломами позвоночника / В.В. Рерих, К.О. Борзых, П.П. Петренко // IV съезд физиологов Сибири. - Новосибирск, 2002. - С.237-238.

4. Петренко, П.П. Диагностика остеопороза и лечение больных с переломами позвоночника / П.П. Петренко, В.В. Рерих, К.О. Борзых, Ю.В. Храпова, А.Н. Малов, Н.А. Маслов, А.М. Оришич, А.Т. Титов, П.М. Ларионов // IV съезд физиологов Сибири. - Новосибирск, 2002. - С.220.

5. Петренко, П.П. Сопоставление данных лазерно-индуцированной флуоресценции костной ткани в норме и при остеопорозе / П.П. Петренко, Э.А. Рамих, A.M. Зайдман, Ю.В. Храпова, А.Н. Малов, Н.А. Маслов, А.М. Оришич, А.Т. Титов, П.М. Ларионов// VII съезд травматологов-ортопедов России, Новосибирск, 18-20 сент. 2002 г.: Тез. докл. - Томск: STT, 2002. - Т.1. - С.463-464.

6. Петренко, П.П. Изучение возможности применения лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛИФ), рентгенофлуоресцентного анализа с синхротронным излучением (РФА-СИ), рентгеноспектрального микроанализа для определения остеопороза /

П.П. Петренко, Э.А. Рамих, В.В. Рерих, Ю.В. Храпова, А.Н. Малов, Н.А. Маслов, А.М. Оришич, А.Т. Титов, П.М. Ларионов // Материалы второй конференции с международным участием по проблеме остеопороза в травматологии и ортопедии.- М., 2003. -С. 79-80.

7. Рерих, В.В. Особенности хирургического лечения переломов позвоночника на фоне остеопороза / В.В. Рерих, Ш.Н. Рахматиллаев, П.П. Петренко// Новые технологии в травматологии и ортопедии: Материалы VI съезда травматологов-ортопедов Узбекистана, Ташкент, 28-29 ноября 2003 г. - Ташкент, 2003. - С.343-345.

8. Рерих, В.В. Оперативное лечение переломов тел позвонков грудного и поясничного отделов позвоночника на фоне остеопороза / В.В. Рерих, Ш.Н. Рахматиллаев, П.П. Петренко // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы травматологии и ортопедии на современном этапе», Астана, 2(4),2003.-С. ПО.

9. Suvorova E.I. Nano- and microstructure of normal and osteoporotic human vertebra bones / Suvorova E.I., Petrenko P.P., Titov A.T., Buffat P.A. // Proceedings of the 13th European Microscopy Congress, Antwerp, Belgium, 2004. p. 253-254.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Петренко П.П., Маслов H.A., Рамих Э.А., Зайдман А.М., Рерих В.В., Оришич А.М., Малов А.Н., Титов А.Т., Ларионов П.М. «Способ диагностики остеопороза методом лазерно-индуцированной флуоресценции» (приоритетная справка №2003103789 от 11.02.2003).

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ЛИФ - лазерно-индуцированная флуоресценция МПКТ - минеральная плотность костной ткани

«17982

РНБ Русский фонд

2005-4 14793

Отпечатано с оригинал-макета в типографии Новосибирского НИИТО, ул. Фрунзе, 17 Заказ № 584: формат 60x90/16; печ.л. 1.50; тираж НЮ Гарнитура Times New Roman