Assessment of body composition parameters in patients with osteoporosis

Full Text

Актуальность проблемы остеопороза 

Остеопороз — метаболическое заболевание скелета, характеризующееся снижением костной массы, нарушением микроархитектоники костной ткани и, как следствие, переломами при минимальной травме [1]. Частота остеопороза увеличивается с возрастом [2], поэтому, с учетом прогнозируемого роста продолжительности жизни в России в ближайшие годы будет наблюдаться рост числа случаев низкотравматических переломов [3].

Наиболее типичными переломами вследствие остеопороза считаются переломы проксимального отдела бедра, лучевой кости и тел позвонков [3], и именно переломы тел позвонков встречаются у таких пациентов чаще всего [4]. Они могут протекать без выраженного болевого синдрома и приводить к деформациям скелета [3], затрудняющим оценку некоторых антропометрических параметров.

Так как остеопороз является полиэтиологическим заболеванием [5], развитие заболевания зависит также от генетической предрасположенности, образа жизни, физической активности, эндокринологического статуса, приема лекарственных препаратов и наличия сопутствующих заболеваний. В частности, саркопения имеет факторы риска и механизмы развития, сходные с остеопенией, из-за тесных связей между мио- и остеогенезом [6].

Остеосаркопения  – это относительно новое понятие, включающее в себя сочетание низкой мышечной массы и сниженной минеральной плотности костной ткани (МПК), связанное со старением и общим патогенезом [7]. Учитывая повышение риска развития как саркопении, так и остеопороза у пожилых лиц, требуется оценка состояния мышечной ткани у таких пациентов [8].

Измерение состава тела представляет собой ценный инструмент для оценки статуса питания в норме и при заболеваниях.  Чаще всего в клинической практике и проведении эпидемиологических исследованиях применяется двухкомпонентная модель, которая “разделяет” тело на жировую массу и безжировую массу (в этот компонент включены скелетные мышцы, внутренние органы и интерстициальная жировая ткань) [9]. 

В этой статье будут рассмотрены данные о различных методах оценки показателей состава тела у пациентов с остеопорозом.

 

Антропометрические параметры

При определении состава тела на основе антропометрических методов используются тотальные размеры тела (масса, длина и площадь поверхности тела), обхватные (окружности талии, бедер, конечностей и других частей тела), скелетные размеры частей тела и сегментов конечностей, а также измерение толщины кожно-жировых складок [10]. Эти методы широко доступны благодаря низкой цене и, в большинстве случаев, наличию необходимого оборудования в большинстве медицинских учреждений (весы, ростомер, сантиметровая лента и калипер), но качество их воспроизводимости напрямую зависит от уровня подготовки  и внимательности специалиста, проводящего необходимые измерения.

К базовым антропометрическим исследованиям можно отнести измерение роста и массы тела пациента с расчетом индекса массы тела. 

С учетом особенностей изменения этих параметров у пациентов с остеопорозом, при фиксации результатов роста необходимо уточнить максимальный рост в молодом возрасте (25 лет) и/или при последнем предыдущем измерении роста. 

При снижении роста на 2 см и более за 1—3 года или на 4 см и более за всю жизнь необходимо заподозрить компрессионный перелом (или несколько переломов) позвоночника и направить пациента на соответствующее дообследование [3].

При измерении роста следует также обратить внимание на невозможность полностью распрямиться, появление расстояния от стены до затылка, что также может являться симптомом компрессионных переломов тел позвонков. Авторы предполагают, что у таких пациентов можно рассматривать измерение длины тела вместо роста для получения дополнительных данных о конституции пациента, однако для подтверждения этой гипотезы требуются дополнительные исследования. 

Низкий ИМТ существенно повышает риски переломов и зависит от степени его снижения [11]. Но, с учетом возможного снижения роста у таких пациентов уровень ИМТ может быть завышен, что затрудняет его использование в оценке трофического статуса. 

Метод калиперометрии заключается в измерении толщины кожно- жировых складок на определённых участках тела при помощи специальных устройств — калиперов [10].

Из-за кифотических деформацией скелета на фоне остеопоретических переломов позвоночника могут образовываться складки кожи на спине и боках (симптом «лишней кожи») и относительное увеличение живота в объеме [3]. При отсутствии специальной подготовки эти особенности могут затруднить правильное измерение кожной складки на животе у таких пациентов.

Рис. 1 [Мельниченко Г. А. и др. Федеральные клинические рекомендации по диагностике, лечению и профилактике остеопороза //Проблемы эндокринологии. – 2017. – Т. 63. – №. 6. – С. 392-426 ]

Антропометрические измерения могут быть неточны главным образом потому, что ожирение, отеки, а также потеря эластичности кожи, связанные с возрастом, снижают специфичность антропометрических методов в оценке мышечной массы. Они не рекомендуются для использования в целях диагностики саркопении, но могут быть альтернативными в случае отсутствия других методов [12]. Например, в качестве диагностического показателя для пожилых людей  может быть измерение окружности икр - в условиях, когда другие методы диагностики мышечной массы недоступны [13].

Также ​​при проведении физикального обследования у пациента с недостаточностью питания, согласно клиническим рекомендациям по недостаточности питания у пациентов пожилого и старческого возраста, рекомендовано использовать оценку окружности плеча и толщину кожно-жировой складки над трицепсом [14].

 

Использование денситометрии

Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DXA) в настоящее время считается эталонным методом в клинической практике для оценки состава тела [9]. Преимущество этого метода оценки состава тела заключается в том, что он может обеспечить воспроизводимую оценку аппендикулярной скелетно-мышечной массы (appendicular skeletal muscle mass, ASM), представляющей собой сумму масс скелетных мышц четырех конечностей, за несколько минут при использовании одного и того же инструмента и точек отсечки [13].

Скелетно-мышечная масса коррелирует с размером тела; т. е. люди с большим размером тела обычно имеют большую скелетно-мышечную массу. Таким образом, при количественной оценке скелетно-мышечной массы абсолютный уровень скелетно-мышечной массы (SMM) или аппендикулярной скелетно-мышечной массы (ASM) можно корректировать с учетом размера тела разными способами, например, с использованием квадрата роста (ASM/рост2), веса (ASM/вес) или индекса массы тела (ASM/ИМТ) [15]. 

Частное аппендикулярной скелетно-мышечной массы, которое можно назвать индексом аппендикулярной скелетно-мышечной массы,  (ИАММ =ASM/рост2) по аналогии с индексом массы тела (вес/рост2) и индексами жировой и безжировой масс (ЖМТ/рост2 и БЖМ/рост2) и др., используется для диагностики саркопении (табл.1) [16].

 

Табл. 1 Денситометрические критерии саркопении по ИАММ.

Критерии Саркопении	Cutoff, кг/м2
	Мужчины	Женщины
Baumgartner R and al., 1998	≤ 7.26	≤ 5.5
Delmonico MJ  and al., 2007	≤ 7.25	≤ 5.67
Newman A and al., 2008	7.23	5.67

[17], [18], [19].

 

Продолжаются споры о предпочтительной корректировке и о том, можно ли использовать один и тот же метод для всех групп населения [13]. Например, из-за частой проблемы снижения роста у пациентов с остеопорозом и патологическими переломами позвоночника этот показатель, вероятно, также может завышать показатели ИАММ.

 

Проведение двухэнергетической рентгеновской денситометрии - один из основных методов диагностики остеопороза. Для оценки костной массы, в отличие от скелетно-мышечной массы и других показателей денситометрии в режиме “все тело”, достаточно проведения исследования поясничного отдела позвоночника и проксимальных отделов бедер (в некоторых ситуациях - дистального отдела предплечья). Рентгеновская денситометрия является наиболее точным методом мониторинга терапии остеопороза, поэтому этот метод используется также для динамического контроля, но не чаще 1 раза в 12 мес [20].

Ограничениями DXA являются безопасность повторных измерений (из-за лучевой нагрузки (1-7 мЗв) в настоящее время рекомендуется не более одного-двух сканирований тела в год), высокая стоимость и технические знания специалиста [9]. На полученные данные также может влиять состояние гидратации пациента [13]. Проведение исследования противопоказано беременным женщинам [9] . 

 

Использование биоимпедансного анализа состава тела .

Биоимпедансный анализ состава тела (БИА) является альтернативой денситометрии, будучи более дешевым, легко воспроизводимым и мобильным методом диагностики, не сопровождаемым лучевой нагрузкой [12]. Физическая сущность метода заключается в измерении электрического сопротивления тканей организма (импеданса). Поскольку разные ткани имеют различное сопротивление, можно точно измерять и определять содержание в организме воды, жирового и мышечного компонентов [21].

Оборудование для БИА доступно, портативно и безопасно даже при многократных измерениях в динамике [22], поэтому в ряде случаев определение мышечной массы на основе BIA может быть предпочтительнее, чем DXA [13].

Как указывалось ранее, скелетно-мышечная масса коррелирует с размером тела, и для оценки показателей скелетно-мышечной массы корректировка может быть сделана, если доступны данные для соответствующей нормативной популяции [13].

В настоящее время в связи с нарастающей проблемой распространенности остеопороза и его осложнений в виде компрессионных переломов, приводящих к деформациям скелета и снижению роста, активно изучается вопрос необходимости коррекции ростовых показателей у таких пациентов.

Помимо показателей состава тела, метод БИА помогает определить интенсивность метаболических процессов в организме с помощью определения фазового угла - расчетного показателя, вычисляемого, как арктангенс отношения реактивного и активного сопротивлений: PhA (град) = (180/π)arctg (Xc/R) [21]. Этот показатель не зависит от роста и других антропометрических показателей, и независимым от других методов оценки метаболического статуса пациента. Его изучение позволяет сделать ряд дополнительных выводов о возможностях применения этого метода исследования у пожилых людей. Например, фазовый угол может быть использован, как прогностический параметр для расчета времени дожития во многих клинических ситуациях, и в таком качестве может использоваться как скрининговый метод [23], [24]. 

У пожилых людей он также является независимым предиктором клинических неблагоприятных исходов, таких как слабость [25], падения [26] и инвалидность [27].

Значения фазового угла снижаются при заболеваниях катаболической направленности, воспалении, недостаточном питании и длительном отсутствии физической активности [28], что ассоциируется с ухудшением качества жизни таких пациентов [29] и плохим прогнозом при различных хронических заболеваниях [30], [31], [32]). 

Показатель фазового угла напрямую связан с мышечной силой [33], [34].  Наблюдательные исследования показали, что он выше у спортсменов [35]  и снижается с возрастом [36].

Консенсус по саркопении EWGSOP 2019 устанавливает, что PhA можно рассматривать как показатель общего качества мышц [13], так как фазовый угол достоверно ниже у пациентов с саркопенией. 

Исследование Selberg O., Selberg D.  продемонстрировало, что фазовый угол коррелирует со склетно- мышечной массой и мышечной силой и является прогностическим признаком выживаемости, авторы исследования пришли к выводу, что ФУ может оказаться более информативным показателем, чем классические параметры состава тела у пациентов в различных группах [37].

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, в какой степени он может использоваться для выявления саркопении или других заболеваний со снижением мышечной функции. В настоящее время для идентификации саркопении были предложены пороговые значения от 4,05 до 5,05°[38].

В качестве критерия оценки нутритивного статуса и наличия мышечной атрофии у пациентов старше 60 лет возможно использование индекса безжировой массы (иБМТ) согласно критериям (табл.2.) [39].

 

Табл.2 Критерии диагностики недоедания, истощений и мышечной атрофии у лиц старше 60 лет.

Состояние	Мужчины		Женщины
	ИМТ	иБМТ	ИМТ	иБМТ
Норма и выше	≥ 21 кг/м²	≥ 16 кг/м²	≥ 21 кг/м²	≥ 15 кг/м²
Недоедание	< 21 кг/м²	≥ 16 кг/м²	< 21 кг/м²	≥ 15 кг/м²
Мышечная атрофия	≥ 21 кг/м²	< 16 кг/м²	≥ 21 кг/м²	< 15 кг/м²
Истощение	< 21 кг/м²	< 16 кг/м²	< 21 кг/м²	< 15 кг/м²

 

[39]

 

Известен ряд иностранных работ [40], [41], [42], [43], посвященных построению биоимпедансных критериев саркопении. В них критерий саркопении определяется как значение иСММ на уровне -2SD от значений в возрасте 18-39 лет. Эти же границы соответствуют повышенному и высокому риску инвалидизации у лиц старше 60 лет (табл. 3) [42].

 

Табл. 3. Биоимпедансные критерии саркопении по иСММ.

Критерии Саркопении	Популяция	Cutoff, кг/м2
		Мужчины	Женщины
Janssen I and al., 2002, 2004, Moderate sarcopenia	NHANES III USA	≤10,75	≤6,75
Janssen I and al., 2002, 2004, Severe sarcopenia		≤8,50	≤5,75
Chien M. Y. and al., 2008	Taiwan	8,87	6,42

[44], [42], [40].

 

У метода есть и свои ограничения и противопоказания. Согласно действующим рекомендациям, метод противопоказан пациентам с кардиостимулятором.  Есть данные о низкой информативности метода у пациентов с выраженным отечным синдромом в отношении неводных параметров состава тела.

Данные о составе тела, полученные с помощью БИА, в основном базируются на эмпирических уравнених, основанных на корреляциях активного (R) и реактивного сопротивления (Xc) с результатами сравнения метода для определенных групп пациентов [37]. Точность измерений БИА снижается, если не используются специальные прогностические уравнения и стандартизированные протоколы измерений [9].

 

Другие способы измерения состава тела

В настоящее время отсутствуют способы непосредственного измерения компонентного состава тела живого организма, и, таким образом, все существующие методы in vivo являются непрямыми. В качестве примеров прямого метода измерения состава тела in vitro можно привести анатомический и химический анализ, проводимый на трупах - ранее он использовался как верифицирующий метод современных способов измерения состава тела [21].

 

Метод подводного взвешивания, или гидростатическая денситометрия, является эталонным методом изучения состава тела в двухкомпонентной модели. Метод основан на различиях плотности жировой и безжировой массы. Если предположить, что указанные плотности известны, то состав тела можно определить, измерив вес тела в стандартных условиях и в условиях погружения в воду. Эти данные используются вместе с результатами измерения остаточного объема легких для оценки плотности тела с последующей подстановкой полученного значения в подходящую формулу для вычисления процентного содержания жира в теле.

В связи с необходимостью полного погружения и необходимостью удержания головы над поверхностью воды в течение длительного времени (до 1 часа) применимость метода у пожилых людей ограничена [10]. К возможным ограничениям применения этой процедуры у пожилых людей можно отнести также риски переохлаждения и мацерации кожи из-за длительного неподвижного пребывания в воде. 

 

Для оценки содержания жира в организме также используется плетизмография со смещением воздух (воздушно-вытесняющая плетизмография) имеет ряд преимуществ перед общепринятыми эталонными методами, включая быстрый, удобный, автоматизированный, неинвазивный и безопасный процесс измерения, а также приспособление к различным типам пациентов (например, детям, людям с ожирением, пожилым людям и людям с ограниченными возможностями) [45]. Метод не получил широкое распространение из-за его высокой стоимости. Основная погрешность рассматриваемых методов связана с предположением об

одинаковой плотности безжировой массы у разных индивидов [21].

 

Высокой точностью измерения жидкостных показателей состава тела обладают такие методы, как метод разбавления индикаторов (гидрометрия, разбавление дейтерием) и подсчет общего калия в организме (определение естественной радиоактивности тела), но из-за необходимости использования дорогостоящего оборудования для их проведения и сложности этих методов в целом их применение в клинических условиях ограничено [9].

 

Магнитно-резонансная томография (МРТ) и компьютерная томография (КТ) считаются золотыми стандартами неинвазивной оценки мышечной массы [46]. Однако, эти инструменты обычно не используются в первичной медико-санитарной помощи из-за высокой стоимости оборудования, отсутствия портативности и необходимости использования высококвалифицированного персонала [46]. Более того, пороговые значения низкой мышечной массы для этих измерений еще четко не определены [13].

 

Метод инфракрасного отражения. В его основе лежат различия спектральных характеристик поглощения электромагнитного излучения биологическими тканями. Он используется для оценки жировой массы по характеристикам отраженного излучения в участке доминантного бицепса [21]. Его точность ниже, чем при правильно проведенной калиперометрии, поэтому широкого распространения в клинической практике этот способ не получил.

 

Для оценки интенсивности основного обмена может использоваться метод непрямой калориметрии. Метод позволяет врачам персонализировать назначение нутритивной поддержки метаболическим потребностям и контролировать метаболический ответ на диетотерапию, способствуя улучшению клинического результата у пациентов с острыми заболеваниями [47].  Как и любой другой метод исследования, непрямая калориметрия имеет свои ограничения. Важным условием получения корректного результата является полный покой пациента до и во время проведения исследования [48].

 

Рис.2. Сравнение возможностей разных методов оценки компонентов состава тела (по кн. Николаев Д.В. и др.) [21]

 

Заключение 

Оценивая параметры состава тела у пациентов с остеопорозом нужно учитывать возможное снижение роста в этой группы пациентов на фоне компрессионных переломов позвоночника. На фоне снижения роста пациентов могут быть завышены расчетные показатели оценки статуса питания, использующие в знаменателе квадрат роста (например, ИМТ), снижая чувствительность этих методов в оценке трофического статуса.  У таких пациентов можно рассмотреть измерение длины тела или оценивать рост анамнестически, но требуются дальнейшие исследования на эту тему.

В качестве инструментальных методов определения состава тела оптимально использование денситометрии или БИА. Оценка фазового угла у таких пациентов может иметь дополнительные преимущества, так как этот параметр независим от точности антропометрических измерений.

При отсутствии возможности проведения денситометрии и БИА у таких пациентов косвенная оценка содержания скелетно-мышечной ткани в организме может проводится с помощью измерения окружности мышц плеча и голени. 

Поддержание оптимального трофического статуса пациентов с остеопорозом может вносить дополнительный вклад в эффективность лечения, снижая риски осложнений.

 

About the authors

Anastasiya S. Podkhvatilina

Federal Centre of Treatment and Rehabilitation

Author for correspondence.
Email: nansy.rezerpin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5050-6390
SPIN-code: 2818-8561

MD

Russian Federation, Moscow

Svetlana P. Shchelykalina

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: svetlanath@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3292-8949
SPIN-code: 9804-0820
Scopus Author ID: 56266977600
ResearcherId: K-2225-2016

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Igor G. Nikitin

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: igor.nikitin.64@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1699-0881
SPIN-code: 3595-1990

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files