RU2754291C1 - Method for determining sarcopenia using a quantitative assessment of muscle tissue according to computer tomography of the chest - Google Patents
Method for determining sarcopenia using a quantitative assessment of muscle tissue according to computer tomography of the chest Download PDFInfo
- Publication number
- RU2754291C1 RU2754291C1 RU2020139699A RU2020139699A RU2754291C1 RU 2754291 C1 RU2754291 C1 RU 2754291C1 RU 2020139699 A RU2020139699 A RU 2020139699A RU 2020139699 A RU2020139699 A RU 2020139699A RU 2754291 C1 RU2754291 C1 RU 2754291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sarcopenia
- muscle
- muscle tissue
- area
- chest
- Prior art date
Links
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 title claims abstract description 74
- 208000001076 sarcopenia Diseases 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 230000003601 intercostal effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 abstract description 3
- 241001177022 Mastocarpus latissimus Species 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 20
- 238000009547 dual-energy X-ray absorptiometry Methods 0.000 description 10
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 9
- 230000003187 abdominal effect Effects 0.000 description 8
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 8
- 210000003699 striated muscle Anatomy 0.000 description 8
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 8
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 description 7
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000011871 bio-impedance analysis Methods 0.000 description 5
- 238000013425 morphometry Methods 0.000 description 5
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 5
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 4
- 210000002027 skeletal muscle Anatomy 0.000 description 4
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- 208000004434 Calcinosis Diseases 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000002308 calcification Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000010197 meta-analysis Methods 0.000 description 3
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 3
- 241001094623 Mindarus obliquus Species 0.000 description 2
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 2
- 238000012774 diagnostic algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 238000007491 morphometric analysis Methods 0.000 description 2
- 230000003387 muscular Effects 0.000 description 2
- 210000001087 myotubule Anatomy 0.000 description 2
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 2
- 206010003694 Atrophy Diseases 0.000 description 1
- 206010006895 Cachexia Diseases 0.000 description 1
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 206010009244 Claustrophobia Diseases 0.000 description 1
- 206010016654 Fibrosis Diseases 0.000 description 1
- 206010019280 Heart failures Diseases 0.000 description 1
- 241000025742 Macrophthalmus quadratus Species 0.000 description 1
- 208000029725 Metabolic bone disease Diseases 0.000 description 1
- 241000947422 Modiolus rectus Species 0.000 description 1
- 208000010428 Muscle Weakness Diseases 0.000 description 1
- 206010028289 Muscle atrophy Diseases 0.000 description 1
- 206010028372 Muscular weakness Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000031662 Noncommunicable disease Diseases 0.000 description 1
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 description 1
- 238000012443 analytical study Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000037444 atrophy Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000007211 cardiovascular event Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 210000004351 coronary vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003412 degenerative effect Effects 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 230000002124 endocrine Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 210000001723 extracellular space Anatomy 0.000 description 1
- 210000003195 fascia Anatomy 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004761 fibrosis Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- 238000007918 intramuscular administration Methods 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 210000001370 mediastinum Anatomy 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003562 morphometric effect Effects 0.000 description 1
- 230000020763 muscle atrophy Effects 0.000 description 1
- 230000004220 muscle function Effects 0.000 description 1
- 208000015357 muscle tissue disease Diseases 0.000 description 1
- 201000000585 muscular atrophy Diseases 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 210000004738 parenchymal cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 230000007310 pathophysiology Effects 0.000 description 1
- 208000019899 phobic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000035935 pregnancy Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000009862 primary prevention Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 1
- 210000001139 rectus abdominis Anatomy 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 208000001072 type 2 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Public Health (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к разделу лучевой диагностики, и может использоваться для определения снижения общей мышечной массы тела, соответствующей саркопении, при рутинном компьютерном томографическом исследовании органов грудной клетки.The invention relates to medicine, namely to the section of radiation diagnostics, and can be used to determine the decrease in the total muscle mass of the body, corresponding to sarcopenia, during routine computed tomography of the chest organs.
До настоящего времени отсутствовал способ определения саркопении с использованием количественной оценки мышечной ткани по данным компьютерной томографии грудной клетки.Until now, there has been no method for determining sarcopenia using a quantitative assessment of muscle tissue from computed tomography of the chest.
Техническим результатом изобретения является определение количественных характеристик мышечной ткани, соответствующих наличию саркопении, то есть снижению мышечной массы тела ниже нормативных значений здоровой популяции, с использованием нативных компьютерных томограмм грудной клетки, что в свою очередь позволит повысить эффективность диагностики саркопении в рутинной лечебно-диагностической практике, обеспечить своевременное лечение данной категории пациентов, а также позволит осуществлять динамический контроль мышечной массы тела у данной категории пациентов.The technical result of the invention is to determine the quantitative characteristics of muscle tissue corresponding to the presence of sarcopenia, that is, a decrease in muscle body mass below the normative values of a healthy population, using native computed tomograms of the chest, which in turn will improve the efficiency of the diagnosis of sarcopenia in routine medical and diagnostic practice, to provide timely treatment for this category of patients, as well as allow for dynamic control of muscle mass in this category of patients.
Активные усилия мирового научного медицинского сообщества и практического здравоохранения в развитии программ первичной профилактики, разработки и внедрения новых медицинских технологий лечения отразились на снижении уровня смертности населения развитых стран от неинфекционных заболеваний. Это способствовало появлению тенденции демографического старения населения. В настоящее время доля лиц в возрасте 65 лет и старше в общей популяции составляет 13% и, согласно прогнозу экспертов Организации Объединенных Наций, в течение следующих 25 лет число пожилых людей (≥85 лет) удвоится.The active efforts of the world scientific medical community and practical health care in the development of primary prevention programs, the development and implementation of new medical treatment technologies were reflected in a decrease in the mortality rate of the population of developed countries from non-communicable diseases. This contributed to the emergence of a trend of demographic aging of the population. Currently, the proportion of people aged 65 and over in the general population is 13% and, according to the forecast of United Nations experts, over the next 25 years the number of older people (≥85 years) will double.
С одной стороны, эти демографические изменения представляют собой одно из значительных достижений XXI века, с другой стороны, старение характеризуется физиологическим сокращением резервных возможностей основных органов и систем организма, повышая уязвимость к ряду заболеваний. На первый план проблем со здоровьем, связанных со старением, выступает дегенеративное поражение мышечной ткани, известное как саркопения. Эпидемиологические данные описывают ежегодную потерю мышечной массы около 0,5-1,5% уже после 30 лет жизни, начиная с 50 лет эта потеря составляет 8-10%, а в возрасте после 70 лет - увеличивается до 15% и неуклонно прогрессирует [1]. Патологоанатомические исследования показали, что потеря мышечной массы может достигать ~40% у возрастных пациентов с существенным снижением количества мышечных волокон.On the one hand, these demographic changes represent one of the significant achievements of the 21st century; on the other hand, aging is characterized by a physiological reduction in the reserve capacity of the main organs and systems of the body, increasing vulnerability to a number of diseases. At the forefront of the health problems associated with aging is a degenerative muscle tissue disorder known as sarcopenia. Epidemiological data describe an annual loss of muscle mass of about 0.5-1.5% already after 30 years of life, starting from 50 years of age this loss is 8-10%, and after the age of 70 it increases to 15% and progresses steadily [1 ]. Pathological studies have shown that muscle loss can reach ~ 40% in older patients with a significant decrease in the number of muscle fibers.
Распространенность саркопении существенно варьирует, что является следствием различий в исследуемых популяциях, измерениях и точках отсечения, используемых в исследовательской практике [2]. В обсервационном исследовании 4502 пожилых людей саркопения была выявлена у 7% мужчин и у 10% женщин при оценке мышечной массы с помощью биоимпедансного анализа [3]. Данные метаанализа с включением 58,4 тыс. пожилых людей указывают на более высокие оценки распространенности саркопении у мужчин (10%, 95% ДИ: 8-12%) и женщин (10%, 95% ДИ: 8-13%) при использовании критериев Европейской рабочей группы по саркопении у пожилых людей (EWGSOP) [4]. В другом аналитическом исследовании обнаружили гораздо более широкий диапазон встречаемости саркопении от 9,9% до 40,4% при сравнении различных исследований и определений [2]. По другим оценкам, распространенность колеблется от 15% в 65 лет до 50% в 80 лет и старше [5]. Несмотря на различные показатели распространенности, в глобальном масштабе данные свидетельствуют о том, что по меньшей мере 10% пожилых людей страдают от прогрессирующей потери мышечной массы. Саркопения ассоциируется с множеством неблагоприятных последствий для здоровья, включая повышенный риск падений и переломов, госпитализаций, слабости, инвалидности и сопутствующих заболеваний, существенно снижая качество жизни пожилых людей [6]. Вероятность преждевременной смертности также выше у саркопеников по сравнению с сопоставимыми по возрасту пациентами без саркопении [7]. Мышечная слабость увеличивает также вероятность развития рака [8], и неблагоприятных сердечно-сосудистых событий [9].The prevalence of sarcopenia varies significantly, which is a consequence of differences in the studied populations, measurements and cut-off points used in research practice [2]. In an observational study of 4502 elderly people, sarcopenia was detected in 7% of men and 10% of women when assessing muscle mass using bioimpedance analysis [3]. Meta-analysis data with the inclusion of 58.4 thousand elderly people indicate higher estimates of the prevalence of sarcopenia in men (10%, 95% CI: 8-12%) and women (10%, 95% CI: 8-13%) when using criteria of the European Working Group on Sarcopenia in the Elderly (EWGSOP) [4]. Another analytical study found a much wider range of incidence of sarcopenia from 9.9% to 40.4% when comparing different studies and definitions [2]. According to other estimates, prevalence ranges from 15% at 65 to 50% at 80 and older [5]. Despite varying prevalence rates, globally, data indicate that at least 10% of older adults suffer from progressive muscle loss. Sarcopenia is associated with a variety of adverse health consequences, including an increased risk of falls and fractures, hospitalizations, weakness, disability, and comorbidities, significantly impairing the quality of life of older adults [6]. The likelihood of premature mortality is also higher in sarcopenics compared with age-matched patients without sarcopenia [7]. Muscle weakness also increases the likelihood of developing cancer [8] and adverse cardiovascular events [9].
В 2016 году саркопении была официально включена в Международную классификацию болезней - 10 редакция - Клиническая модификация (ICD-10-СМ). Но несмотря на это, клинические врачи во всем мире довольно слабо осведомлены об эпидемиологии, патофизиологии, диагностических инструментах, клинических значениях и доступных методах лечения саркопении. Во многом это обусловлено различными диагностическими подходами к оценке саркопенического синдрома.In 2016, sarcopenia was officially included in the International Classification of Diseases - 10th edition - Clinical modification (ICD-10-CM). Despite this, clinicians around the world are quite poorly aware of the epidemiology, pathophysiology, diagnostic tools, clinical implications and available treatments for sarcopenia. This is largely due to different diagnostic approaches to assessing sarcopenic syndrome.
В настоящее время наиболее цитируемыми руководящими принципами, одобренными рядом международных научных обществ, являются рекомендации Европейской рабочей группы (EWGSOP2) [9]. Проверенным методом с высокой специфичностью, но низкой чувствительностью является инструмент SARC-F, который включает в себя пять пунктов оценки: сила, помощь при ходьбе, подъем со стула, подъем по лестнице и эпизоды падения. EWGSOP2 рекомендует систематический диагностический алгоритм, который определяет пресаркопению как низкую мышечную силу, в то время как диагноз саркопении подтверждается наличием низкой аппендикулярной мышечной массы. Саркопения тяжелой степени, в свою очередь, характеризуется сочетанием низких показателей мышечной массы, силы и функциональных возможностей. Нормативные значения для определения снижения аппендикулярной массы получены из популяционных данных здоровой людей молодого возраста [5].Currently, the most cited guidelines, endorsed by a number of international scientific societies, are the recommendations of the European Working Group (EWGSOP2) [9]. A proven method with high specificity but low sensitivity is the SARC-F instrument, which includes five items of assessment: strength, walking assistance, lifting from a chair, climbing stairs, and falling episodes. The EWGSOP2 recommends a systematic diagnostic algorithm that defines presarcopenia as low muscle strength, while the diagnosis of sarcopenia is confirmed by the presence of low appendicular muscle mass. Severe sarcopenia, in turn, is characterized by a combination of low levels of muscle mass, strength and functionality. Guideline values for determining a decrease in appendicular mass were obtained from population data of healthy young people [5].
Таким образом, для верификации саркопении необходима количественная оценка аппендикулярной мышечной массы, которая выполняется целым рядом инструментальных методов, таких как двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DXA), анализ биоэлектрического импеданса, компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ) и ультразвуковое исследование (УЗИ). Из них наиболее часто используемым методом является DXA, которая в первую очередь применяется для верификации низкой минеральной плотности костной ткани в алгоритме диагностики остеопороза, в связи с чем и получила широкое распространение в практической медицине.Thus, verification of sarcopenia requires a quantitative assessment of appendicular muscle mass, which is performed by a number of instrumental methods, such as dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), bioelectrical impedance analysis, computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI) and ultrasound ( Ultrasound). Of these, the most commonly used method is DXA, which is primarily used to verify low bone mineral density in the algorithm for diagnosing osteoporosis, and therefore has become widespread in practical medicine.
Следует отметить, что в отличие от общепринятой и закрепленной рекомендациями ВОЗ инструментальной диагностики остеопороза с использованием DXA, в отношение саркопении консенсус отсутствует, что затрудняет клиническую интерпретацию и, вероятно, способствует ложноотрицательным результатам в диагностике этого заболевания с помощью DXA. Средние значения показателя мышечной массы, принятые в качестве эталона, представлены средними значениями данного показателя у представителей молодой популяции и могут отличаться от средних значений популяции в зависимости от этнической принадлежности и региона проживания, что также может привести завышению показателей реальных пациентов и несвоевременной диагностике саркопении. В настоящее время отсутствуют стандартизированные пороговые значения мышечной массы, основанные на поло-возрастных особенностях. Кроме того, оценка мышечной массы при сканировании всего тела может быть затруднена из-за попадающих в зону интереса паренхиматозных органов, а также кальцинатов стенок крупных сосудов. Следует также отметить, что использование DXA как в клинических, так и в исследовательских целях для оценки массы скелетных мышц не позволяет оценить их качественные характеристики [11]. Одним из основных ограничений DXA в верификации саркопении является невозможность количественного определения жирового компонента внутри и вокруг мышечных волокон. Поскольку жировая инфильтрация мышц может влиять на показатели их плотности, а также снижать мышечную функцию и подвижность, это обстоятельство существенно снижает диагностическую ценность DXA в диагностике синдрома саркопении. Другим ограничением DXA является недооценка быстрого изменения массы скелетных мышц при проспективном наблюдении по сравнению с методами КТ или МРТ.It should be noted that, in contrast to the generally accepted and consolidated WHO recommendations for instrumental diagnosis of osteoporosis using DXA, there is no consensus regarding sarcopenia, which complicates clinical interpretation and probably contributes to false negative results in the diagnosis of this disease using DXA. The average values of the muscle mass indicator, taken as a standard, are represented by the average values of this indicator in representatives of the young population and may differ from the average values of the population depending on ethnicity and region of residence, which can also lead to overestimation of the indicators of real patients and untimely diagnosis of sarcopenia. Currently, there are no gender-age-based standardized muscle mass thresholds. In addition, the assessment of muscle mass by scanning the whole body can be difficult due to parenchymal organs falling into the area of interest, as well as calcifications of the walls of large vessels. It should also be noted that the use of DXA for both clinical and research purposes for assessing skeletal muscle mass does not allow assessing their qualitative characteristics [11]. One of the main limitations of DXA in sarcopenia verification is the inability to quantify the fatty component in and around muscle fibers. Since fatty infiltration of muscles can affect their density, as well as reduce muscle function and mobility, this circumstance significantly reduces the diagnostic value of DXA in the diagnosis of sarcopenia syndrome. Another limitation of DXA is the underestimation of the rapid change in skeletal muscle mass in prospective follow-up compared to CT or MRI.
Ультразвуковое сканирование представляет собой наиболее доступный неинвазивный метод диагностики, основными преимуществами которого являются простота использования, низкая стоимость и визуализация области интереса в реальном времени без радиационного воздействия, но методика оценки не стандартизирована, и в настоящее время ни одна из клинических рекомендаций по саркопении не включает ультразвук в свой диагностический алгоритм [12]. В настоящее время опыт исследования саркопении с помощью ультразвукового метода диагностики ограничен. Несмотря на то, что УЗИ позволяет оценить мышечную массу, а также изменения ее качественных характеристик, связанных с увеличением внутримышечной фиброзной и жировой ткани, имеются определенные ограничения методики, такие как отсутствие достоверной воспроизводимости количественной оценки мышечной массы и высокая операторозависимость.Ultrasound scanning is the most affordable non-invasive diagnostic method, the main advantages of which are ease of use, low cost and real-time imaging of the region of interest without radiation exposure, but the assessment methodology is not standardized, and currently none of the clinical guidelines for sarcopenia include ultrasound into your diagnostic algorithm [12]. Currently, experience in the study of sarcopenia using the ultrasound diagnostic method is limited. Despite the fact that ultrasound can assess muscle mass, as well as changes in its qualitative characteristics associated with an increase in intramuscular fibrous and adipose tissue, there are certain limitations of the technique, such as the lack of reliable reproducibility of the quantitative assessment of muscle mass and high operator dependence.
Наряду с ультразвуковым исследованием, в практической медицине для количественной оценки мышечной массы широко применяется метод биоимпедансного анализа, основанный на измерении биоэлектического сопротивления тканей организма. Но, как и DXA, биоимпедансный анализ не позволяет оценить отдельные группы мышц, а также определить взаимосвязь между мышечной атрофией и физической функцией [13]. Кроме того, биоимпедансный анализ имеет ряд ограничений и не может быть использован у пациентов с сердечной недостаточностью, поражением почек, эндокринной патологией, и другими патологическими состояниями, приводящими к задержке жидкости в организме. Избыточное содержание жидкости в межклеточном пространстве приводит к значительному искажению показателей биоэлектрического импеданса.Along with ultrasound research, in practical medicine for the quantitative assessment of muscle mass, the method of bioimpedance analysis is widely used, based on the measurement of the bioelectrical resistance of body tissues. But, like DXA, bioimpedance analysis does not allow assessing individual muscle groups, as well as determining the relationship between muscle atrophy and physical function [13]. In addition, bioimpedance analysis has a number of limitations and cannot be used in patients with heart failure, kidney damage, endocrine pathology, and other pathological conditions leading to fluid retention in the body. Excessive fluid content in the intercellular space leads to a significant distortion of bioelectrical impedance indicators.
Магнитно-резонансная томография имеет определенные преимущества по сравнению с остальными методами. Учитывая высокое пространственное и тканевое разрешение в сочетании с отсутствием лучевой нагрузки, МРТ позволяет четко дифференцировать мышечную и жировую ткань, выполнять морфометрию как мышечной массы тела в целом, так и отдельных групп мышц. Однако, МРТ является дорогостоящим исследованием, требует большего технического опыта и, кроме того, получение изображений занимает значительное время. Метод МРТ хорошо зарекомендовал себя в научных исследованиях при оценке эффективности лечения и мониторинге прогрессирования заболеваний, сопровождающихся изменением структуры и состава тканей. Высокая чувствительность к изменению парамагнитных характеристик исследуемого субстрата позволяет использовать МРТ для выявления отека мышц или фасций, жировой инфильтрации, фиброза и атрофии мышечной ткани [14]. Но на сегодняшний момент общепринятого протокола получения МРТ изображений исследуемой зоны не существует, что приводит к затруднению воспроизводимости количественного определения объема скелетных мышц и жира с помощью данной методики. Отчасти это связано с особенностями параметров сканирования MP-томографов разных производителей. Кроме того, ферромагнитные инородные тела, протезы, имплантированные электронные устройства, а также клаустрофобия и невозможность длительного нахождения пациента в положении лежа на спине ограничивают использование оценки мышечной ткани на МРТ у пожилых людей.Magnetic resonance imaging has certain advantages over other methods. Considering the high spatial and tissue resolution in combination with the absence of radiation exposure, MRI makes it possible to clearly differentiate muscle and adipose tissue, and to perform morphometry of both the muscle mass of the body as a whole and of individual muscle groups. However, MRI is an expensive test, requires more technical expertise and, in addition, takes a significant amount of time to acquire images. The MRI method has proven itself in scientific research in assessing the effectiveness of treatment and monitoring the progression of diseases accompanied by changes in the structure and composition of tissues. High sensitivity to changes in the paramagnetic characteristics of the studied substrate makes it possible to use MRI to detect edema of muscles or fascia, fatty infiltration, fibrosis and muscle tissue atrophy [14]. But at the moment there is no generally accepted protocol for obtaining MRI images of the studied area, which leads to the difficulty of reproducibility of quantitative determination of the volume of skeletal muscle and fat using this technique. This is partly due to the peculiarities of the scanning parameters of MP-tomographs from different manufacturers. In addition, ferromagnetic foreign bodies, prostheses, implanted electronic devices, as well as claustrophobia and the inability to stay in the supine position for a long time, limit the use of muscle tissue assessment on MRI in the elderly.
Благодаря значительным достижениям в совершенствовании технологии получения изображений, компьютерная томография (КТ) стала одним из наиболее используемых методов визуализации в настоящее время. Анализ морфологии тканей на изображениях, полученных при КТ-исследованиях, основан на ослаблении рентгеновского излучения при прохождении через тело пациента, выраженным в единицах Хаунсфилда (HU).With significant advances in imaging technology, computed tomography (CT) has become one of the most used imaging techniques today. Analysis of tissue morphology in CT images is based on the attenuation of X-rays as they pass through the patient's body, expressed in Hounsfield units (HU).
В откалиброванной КТ-системе чистая вода имеет значение плотности HU, равной нулю. Мышечная ткань имеет КТ-плотность в диапазоне шкалы Хаунсфилда от -29 HU до +150 HU. Ограничение плотности жировой ткани в диапазоне между -190 и -30 HU позволяет достоверно дифференцировать ее от мышечной массы на получаемых аксиальных изображениях. В связи с этим КТ активно используется для диагностики саркопении и ассоциированных с ней состояний [15].In a calibrated CT system, pure water has a HU density of zero. The muscle tissue has a CT density in the Hounsfield scale range from -29 HU to +150 HU. Limiting the density of adipose tissue in the range between -190 and -30 HU allows you to reliably differentiate it from muscle mass in the obtained axial images. In this regard, CT is actively used to diagnose sarcopenia and associated conditions [15].
Наиболее близким к заявленному способу является метод измерения площади мышечной ткани на уровне поясничного позвонка L3 с использованием КТ с последующим определением показателя скелетно-мышечного индекса (СМИ). Метод представляет собой неинвазивную методику, основанную на получении путем КТ-сканирования поперечного изображения тела на уровне поясничного позвонка L3. В дальнейшем проводится измерение площади поперечнополосатой мускулатуры, включающей в себя m. psoas major, m. erector spinae, m. quadratus lumborum, m. obliquus externus abdominis, m. obliquus internus abdominis, m. transversus abdominis, m. rectus abdominis. Результирующий показатель площади всех пикселей в плотностном окне от -29 HU до +150 HU делится на квадрат показателя роста испытуемого и, таким образом, определяется показатель, характеризующий общую мышечную массу тела - скелетно-мышечный индекс (СМИ). Расчетный показатель СМИ имеет пороговые значения для лиц мужского (52,4 см2/м2) и женского (38,5 см2/м2) пола, ниже которых значения СМИ соответствуют саркопении, как патологическому состоянию, при котором доля мышечной массы в композиционном составе тела отклоняется в сторону уменьшения от средних значений здоровой взрослой популяции на два и более стандартных отклонения [16, 17]. Однако данный метод имеет ряд ограничений. А именно для получения изображений, подлежащих анализу, необходимо целенаправленно выполнить сканирование зоны брюшной полости, что сопряжено с лучевой нагрузкой на пациента или испытуемого от 1 до 3 мЗв. Это обстоятельство ограничивает широкое использование данного метода в количественной оценке мышечной ткани и верификации саркопении. Но, тем не менее, данная методика рассматривается как наиболее точная и воспроизводимая и, по сути, является «золотым стандартом» изучения количественных характеристик мышечной ткани при выполнении научно-исследовательской работы.Closest to the claimed method is the method of measuring the area of muscle tissue at the level of the lumbar vertebra L3 using CT with the subsequent determination of the musculoskeletal index (MS). The method is a non-invasive technique based on obtaining a transverse image of the body by CT scanning at the level of the lumbar vertebra L3. Further, the area of the striated muscles is measured, including m. psoas major, m. erector spinae, m. quadratus lumborum, m. obliquus externus abdominis, m. obliquus internus abdominis, m. transversus abdominis, m. rectus abdominis. The resulting area of all pixels in the density window from -29 HU to +150 HU is divided by the square of the subject's growth rate and, thus, an indicator characterizing the total muscle mass of the body is determined - the musculoskeletal index (MS). The calculated mass media indicator has threshold values for male (52.4 cm 2 / m 2 ) and female (38.5 cm 2 / m 2 ) persons, below which the media values correspond to sarcopenia, as a pathological condition in which the proportion of muscle mass in compositional composition of the body deviates from the mean values of a healthy adult population by two or more standard deviations [16, 17]. However, this method has several limitations. Namely, to obtain images to be analyzed, it is necessary to purposefully perform a scan of the abdominal area, which is associated with a radiation exposure of the patient or subject from 1 to 3 mSv. This circumstance limits the widespread use of this method in the quantitative assessment of muscle tissue and verification of sarcopenia. But, nevertheless, this technique is considered as the most accurate and reproducible and, in fact, is the "gold standard" for studying the quantitative characteristics of muscle tissue when performing research work.
КТ-сканирование грудной клетки без введения контраста является одним из наиболее часто выполняемых томографических исследований в мире, уступая только КТ головы [18]. При этом на большинство пациентов (62,5%), обследованных в 2017 году на КТ, это лица старше 60 лет. Начиная с 2019 года КТ грудной клетки, включая сканирование для оценки коронарного кальциноза, занимает лидирующие позиции в структуре томографических методов. Учитывая неблагоприятный тренд востребованности КТ грудной клетки, связанный с эпидемиологической ситуацией в мире в настоящее время, в ближайшие годы частота выполнения данной методики в рутинной практике будет только увеличиваться.CT scan of the chest without the introduction of contrast is one of the most frequently performed tomographic studies in the world, second only to CT of the head [18]. At the same time, for the majority of patients (62.5%) examined in 2017 for CT, these are people over 60 years old. Since 2019, CT of the chest, including scanning for the assessment of coronary calcification, has taken a leading position in the structure of tomographic methods. Given the unfavorable trend in the demand for chest CT, associated with the epidemiological situation in the world at the present time, in the coming years the frequency of this technique in routine practice will only increase.
В связи с этим, необходимо рассматривать возможность широкого использования бесконтрастных КТ-изображений грудной клетки в качестве источника данных для количественной оценки мышечной ткани.In this regard, it is necessary to consider the possibility of widespread use of non-contrast CT images of the chest as a source of data for quantitative assessment of muscle tissue.
Задачами предложенного изобретения являются:The objectives of the proposed invention are:
1. Разработка доступного, эффективного и воспроизводимого способа количественной оценки поперечнополосатой мышечной ткани на основании данных, получаемых при рутинном бесконтрастном компьютерном томографическом исследовании грудной клетки.1. Development of an affordable, effective, and reproducible method for quantifying striated muscle tissue based on data obtained from routine non-contrast computed tomography of the chest.
2. Использование разработанного метода оценки площади поперечнополосатой мышечной ткани жировой ткани для определения саркопении.2. Use of the developed method for assessing the area of striated muscle tissue of adipose tissue to determine sarcopenia.
Поставленная задача достигается путем обработки данных, полученных в результате любого компьютерного томографического исследования области грудной клетки, выполненного без введения рентгеноконтрастных препаратов, включая рутинное исследование органов грудной клетки и средостения, сканирование для количественной оценки кальциноза коронарных артерий толщиной среза 1-3 мм.The task is achieved by processing the data obtained as a result of any computed tomographic examination of the chest area, performed without the introduction of X-ray contrast agents, including a routine examination of the chest and mediastinum organs, scanning to quantify the calcification of the coronary arteries with a slice thickness of 1-3 mm.
Перед началом процедуры сканирования измеряется рост пациента (м). Пациент располагается на столе КТ-томографа в положении на спине, головой в сторону гентри томографа. Путем движения стола, пациент перемещается в гентри томографа. Параметры сканирования стандартные: толщина среза - 1 мм, матрица изображения - 512×512, напряжение на трубке - 120 кВ, сила тока - 100 мАс, на задержке пациентом вдоха, направление сканирования краниокаудальное. Стандартное КТ сканирование органов грудной клетки включает в себя получение аксиальных анатомических срезов в «легочном» и «мягкотканном» режимах от уровня С7 позвонка до уровня L1 позвонка. В качестве целевых изображений определяются три последовательных среза толщиной 1-3 мм на уровне межпозвонкового диска Th8-9. Данный уровень определен в качестве зоны интереса из-за анатомического расположения вне края нижнего угла лопатки. На рисунке 1 показана последовательная схема получения диагностических изображений уровня Th8-9.Before starting the scan procedure, the patient's height (m) is measured. The patient is placed on the table of the CT scanner in the supine position, with the head towards the gantry of the tomograph. By moving the table, the patient moves into the gantry of the tomograph. Scanning parameters are standard: slice thickness - 1 mm, image matrix - 512 × 512, tube voltage - 120 kV, current - 100 mAs, during patient's inhalation delay, scanning direction is craniocaudal. Standard CT scanning of the chest organs includes obtaining axial anatomical sections in "pulmonary" and "soft tissue" modes from the level of the C7 vertebra to the level of the L1 vertebra. Three consecutive sections with a thickness of 1-3 mm at the level of the intervertebral disc Th8-9 are determined as target images. This level is defined as the zone of interest due to its anatomical location outside the edge of the inferior angle of the scapula. Figure 1 shows a sequential flow chart of Th8-9 diagnostic imaging.
Полученные целевые изображения в формате DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) обрабатываются на мультимодальной рабочей станции с использование стандартных пактов программного обеспечения для морфометрического анализа - определения площади выделенного участка. Для этого последовательно на каждом из трех выбранных изображений грудной клетки на уровне межпозвонкового диска Th8-9 с использованием программного инструмента электронного маркера обводится наружный контур поперечно-полосатых мышц на данном уровне (m. latissimus dorsi, m. scalenus anterior dorsi, m. intercostales externi, m. erector spinae, m. trapezius) и внутренний контур этих мышц (Рис. 2). После подтверждения границ зоны интереса в фильтре программы морфометрического анализа устанавливается верхний (+150 HU) и нижний (-29 HU) порог отсечения для исключения измерения жировых, костных структур. Плотностные значения вокселей, лежащие внутри данного диапазона, соответствуют аттенуации поперечно-полосатой мускулатуры.The resulting target images in DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) format are processed on a multimodal workstation using standard software packages for morphometric analysis - determining the area of the selected area. To do this, sequentially on each of the three selected images of the chest at the level of the intervertebral disc Th8-9, using the electronic marker software tool, the outer contour of the striated muscles at this level (m. Latissimus dorsi, m. Scalenus anterior dorsi, m. Intercostales externi , m. erector spinae, m. trapezius) and the inner contour of these muscles (Fig. 2). After confirming the boundaries of the zone of interest in the filter of the morphometric analysis program, the upper (+150 HU) and lower (-29 HU) cut-off thresholds are set to exclude the measurement of fatty and bone structures. Voxel densities within this range correspond to striated muscle attenuation.
Далее программа морфометрического анализа автоматически измеряет площадь выделенного участка с учетом заданного диапазона рентгеновской плотности от -29 HU до +150 HU, представляющую собой площадь поперечнополосатой мускулатуры, измеренную в см2. Полученные показатели площади мышечной ткани на каждом из трех последовательных поперечных изображений грудной клетки на уровне межпозвонкового диска Th8-9 суммируются и определяется среднее арифметическое значение данного показателя, количественно характеризующее мышечную ткань на данном уровне. Для получения расчетного показателя, характеризующего общую мышечную массу тела - мышечного индекса тела (МИТ, см2/м2) проводят вычисление по формуле:Next, the morphometric analysis program automatically measures the area of the selected area, taking into account the specified range of X-ray density from -29 HU to +150 HU, which is the area of the striated muscles, measured in cm 2 . The obtained indicators of the area of muscle tissue on each of three consecutive transverse images of the chest at the level of the intervertebral disc Th8-9 are summed up and the arithmetic mean value of this indicator is determined, which quantitatively characterizes the muscle tissue at this level. To obtain a calculated indicator characterizing the total muscle mass of the body - the muscle body index (MIT, cm 2 / m 2 ), the calculation is carried out according to the formula:
где S - площадь мышечной ткани, h - рост пациента.where S is the area of muscle tissue, h is the patient's height.
Предлагаемый способ количественной оценки площади поперечнополосатой мускулатуры основан на результатах исследования, выполненного на базе ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний». В сплошное одномоментное нерандмизированное исследование вошли 254 пациента (158 мужчин и 96 женщин), проходивших обследование в отделении лучевой диагностики НИИ КПССЗ. Критериями исключения для пациентов явились: возраст пациента моложе 30 лет, беременность, отсутствие клинических показаний для мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) органов грудной клетки и органов брюшной полости, отсутствие информированного согласия на проведение МСКТ. Средний возраст выборки составил 62,14±0,58 года.The proposed method for quantifying the area of striated muscles is based on the results of a study carried out on the basis of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases". A continuous single-stage nonrandmized study included 254 patients (158 men and 96 women) who were examined at the Department of Radiology Diagnostics of the Research Institute of KPSSZ. The exclusion criteria for patients were: the patient's age under 30, pregnancy, the absence of clinical indications for multislice computed tomography (MSCT) of the chest and abdominal organs, and the lack of informed consent for MSCT. The average age of the sample was 62.14 ± 0.58 years.
Всем пациентам выполнялась стандартная МСКТ органов грудной клетки без контрастирования на 64-срезовом компьютерном томографе Siemens Somatom 64 (Siemens, ФРГ) со следующими параметрами: толщина среза - 1 мм, матрица изображения - 512×512, напряжение на трубке - 120 кВ, сила тока - 100 мАс, на задержке пациентом вдоха, направление сканирования краниокаудальное. После завершения исследования, для количественной оценки мышечной ткани на грудном уровне отбирались три последовательных поперечных изображения на уровне межпозвонкового диска Th8-9 и обрабатывались на мультимодальной рабочей станции с использованием стандартных пакетов программного обеспечения для морфометрического анализа.All patients underwent standard MSCT of the chest organs without contrast enhancement on a 64-slice computed tomograph Siemens Somatom 64 (Siemens, Germany) with the following parameters: slice thickness - 1 mm, image matrix - 512 × 512, tube voltage - 120 kV, current - 100 mAs, with the patient holding the inspiration, the direction of scanning is craniocaudal. After completion of the study, three sequential transverse images at the level of the Th8-9 intervertebral disc were taken to quantify the muscle tissue at the thoracic level and processed on a multimodal workstation using standard morphometric analysis software packages.
Стандартную МСКТ органов брюшной полости без контрастирования осуществляли со следующими параметрами: толщина среза - 1 мм, матрица изображения - 512×512, напряжение на трубке - 120 кВ, сила тока - 100 мАс в краниокаудальном направлении. После завершения исследования, для верификации саркопении отбирались три последовательных поперечных изображения на уровне поясничного позвонка L3, полученные изображения обрабатывались на мультимодальной рабочей станции с использованием стандартных пакетов программного обеспечения для морфометрического анализа.Standard MSCT of abdominal organs without contrast was performed with the following parameters: slice thickness - 1 mm, image matrix - 512 × 512, tube voltage - 120 kV, current - 100 mAs in the craniocaudal direction. After completion of the study, three sequential transverse images at the level of the lumbar vertebra L3 were selected to verify sarcopenia, and the resulting images were processed on a multimodal workstation using standard software packages for morphometric analysis.
Постпроцессинговую обработку полученных DICOM изображений осуществляли на мультимодальной рабочей станции "Leonardo" (Siemens, ФРГ). Постпроцессинговая обработка осуществлялась двумя независимыми врачами-специалистами.The post-processing processing of the obtained DICOM images was carried out on a Leonardo multimodal workstation (Siemens, Germany). Post-processing was performed by two independent medical specialists.
Количественная оценка мышечной ткани на абдоминальном уровне включала в себя измерение площади поперечно-полосатой мускулатуры, а также расчет скелетно-мышечного индекса (СМИ), как отношения площади мышц к квадрату показателя роста пациента. Измерение площади осуществляли на трех последовательных поперечных изображениях на уровне тела позвонка L3. В зоне интереса мышечная ткань определялась в окне плотностью от -29 HU до +150 HU. Значения СМИ менее 52,4 см2/м2 у мужчин, 38,5 см2/м2 у женщин соответствовали наличию саркопении, как патологическому состоянию, при котором доля мышечной массы в композиционном составе тела отклоняется в сторону уменьшения от средних значений здоровой взрослой популяции на два и более стандартных отклонения.The quantitative assessment of muscle tissue at the abdominal level included the measurement of the area of the striated muscles, as well as the calculation of the musculoskeletal index (MS), as the ratio of muscle area to the square of the patient's growth rate. The area was measured on three consecutive transverse images at the level of the L3 vertebral body. In the area of interest, muscle tissue was determined in a window with a density of -29 HU to +150 HU. Mass media values less than 52.4 cm 2 / m 2 in men, 38.5 cm 2 / m 2 in women corresponded to the presence of sarcopenia, as a pathological condition in which the proportion of muscle mass in the composition of the body deviates downward from the average values of a healthy adult. population by two or more standard deviations.
Статистический анализ полученных данных осуществлялся при помощи программного пакета Statistica 10.0. Все количественные переменные представлены в виде медианы и квартилей (Me (Q25; Q75)). Сравнение проводилось с использованием теста Краскела-Уоллеса и последующим выявлением межгрупповых различий с помощью критерия Манна-Уитни. Корреляционный анализ проводился по критерию Спирмена. Для всех видов анализа статистически значимыми считались значения р<0,05.Statistical analysis of the data obtained was carried out using the Statistica 10.0 software package. All quantitative variables are presented as medians and quartiles (Me (Q25; Q75)). The comparison was carried out using the Kruskal-Wallace test and subsequent identification of intergroup differences using the Mann-Whitney test. Correlation analysis was carried out according to Spearman's criterion. For all types of analysis, p values <0.05 were considered statistically significant.
Сравнительный анализ результатов морфометрии мышечной ткани, полученных в результате работы двух независимых врачей-рентгенологов, указывал на отсутствие статистически значимых различий соответствующих измерений площади мышц на грудном и поясничном уровне (р=0,83).Comparative analysis of the results of muscle tissue morphometry, obtained as a result of the work of two independent radiologists, indicated that there were no statistically significant differences in the corresponding measurements of muscle area at the thoracic and lumbar levels (p = 0.83).
При анализе данных, полученных в ходе МСКТ-исследования, значения площади мышечной ткани на уровне Th8-9 составили 92,25 [72,83; 107,67] см2, значения площади на уровне L3 составили 148,7 [121,8; 162,4] см2. Значение СМИ, рассчитанного на основании данных морфометрии на абдоминальном уровне, в общей выборке составило 48,68 [42,82; 53,27] см2/м2, у мужчин - 50,77 [45,75; 55,62] см2/м2, у женщин - 42,82 [38,82; 44,7] см2/м2.When analyzing the data obtained during the MSCT study, the values of the muscle tissue area at the Th8-9 level were 92.25 [72.83; 107.67] cm 2 , the area values at the L3 level were 148.7 [121.8; 162.4] cm 2 . The value of mass media, calculated on the basis of morphometric data at the abdominal level, in the total sample was 48.68 [42.82; 53.27] cm 2 / m 2 , in men - 50.77 [45.75; 55.62] cm 2 / m 2 , in women - 42.82 [38.82; 44.7] cm 2 / m 2 .
С учетом нормативных значений показателя СМИ, наличие саркопении отмечено у 57 пациентов (22,4%) исследуемой выборки. Причем у женщин саркопения отмечалась в 16,7% наблюдений, а у мужчин - в 25,9%.Taking into account the normative values of the mass media indicator, the presence of sarcopenia was noted in 57 patients (22.4%) of the study sample. Moreover, in women, sarcopenia was noted in 16.7% of cases, and in men - in 25.9%.
С использованием данных морфометрии мышечной ткани на грудном уровне (Th8-9) для каждого пациента был рассчитан мышечный индекс тела (МИТ). В общей выборке медиана МИТ составила 30,85 [25,5; 35,66] см2/м2, у мужчин - 32,80 [28,67; 37,37] см2/м2, у женщин - 25,25 [21,63; 27,78] см2/м2.Muscle body index (MIT) was calculated for each patient using the data of morphometry of muscle tissue at the thoracic level (Th8-9). In the total sample, the median MIT was 30.85 [25.5; 35.66] cm 2 / m 2 , in men - 32.80 [28.67; 37.37] cm 2 / m 2 , in women - 25.25 [21.63; 27.78] cm 2 / m 2 .
На основе полученных данных был проведен корреляционный анализ, в ходе которого была выявлена статистически значимая прямая сильная связь показателей СМИ и МИТ (r=0,81, р<0,0001).Based on the data obtained, a correlation analysis was carried out, during which a statistically significant direct strong connection between the indicators of the mass media and MIT was revealed (r = 0.81, p <0.0001).
Линейное уравнение регрессии имеет вид:The linear regression equation is:
х=-0,0706+0,64738*у,x = -0.0706 + 0.64738 * y,
где х - МИТ, см2/м2, а у - СМИ, см2/м2.where x - MIT, cm 2 / m 2 , and y - media, cm 2 / m 2 .
Учитывая полученные данные и наличие известного порогового значения индекса СМИ для верификации саркопении (менее 52,4 см2/м2 для лиц мужского пола и менее 38,5 см2/м2 для женщин), представляется возможным вычисление аналогичного значения для мышечного индекса тела, определяемого по данным морфометрии на грудном уровне. При проведении последующих математических вычислений было выявлено, что соответствующим значением МИТ для мужчин является 33,85 см2/м2, тогда как для женщин 24,85 см2/м2.Taking into account the obtained data and the presence of a known threshold value of the media index for the verification of sarcopenia (less than 52.4 cm 2 / m 2 for males and less than 38.5 cm 2 / m 2 for women), it seems possible to calculate a similar value for the muscle body index , determined by morphometry data at the thoracic level. During subsequent mathematical calculations, it was found that the corresponding MIT value for men is 33.85 cm 2 / m 2 , while for women it is 24.85 cm 2 / m 2 .
Таким образом, если мышечный индекс тела, рассчитанный на основании измерения площади мышечной ткани на уровне межпозвонкового диска Th8-9, по данным компьютерной томографии, равняется менее 33,85 см2/м2 у лица мужского пола и менее 24,85 см2/м2 у лица женского пола, то испытуемое лицо имеет саркопению.Thus, if a muscular body index calculated based on the measurement of muscular tissue area at the level of the intervertebral disc Th8-9, according Computed Tomography equals less than 33.85 cm 2 / m 2 in males and less than 24.85 cm 2 / m 2 in a female person, then the test person has sarcopenia.
Способ определения саркопении с использованием количественной оценки мышечной ткани по данным компьютерной томографии грудной клетки позволяет неинвазивно верифицировать мышечный статус испытуемого при проведении рутинного компьютерного томографического исследования. Бесспорным преимуществом данного метода является возможность осуществления скрининга саркопении при отсутствие дополнительной лучевой нагрузки для пациента, за счет достоверной оценки мышечного индекса тела, как показателя мышечного статуса, при проведении рутинного КТ-исследования грудной клетки без использования контрастных препаратов.The method for determining sarcopenia using a quantitative assessment of muscle tissue according to the data of computed tomography of the chest allows non-invasive verification of the muscle status of the subject during routine computed tomography. The indisputable advantage of this method is the possibility of screening for sarcopenia in the absence of additional radiation exposure for the patient, due to a reliable assessment of the muscle body index, as an indicator of muscle status, during routine CT examination of the chest without the use of contrast agents.
Рассмотрим полученные данные на примере двух пациентов.Let's consider the obtained data on the example of two patients.
Пациент А., мужчина 63 года. Рост пациента 1,64 м. По данным МСКТ абдоминальной области у пациента А. значение показателя площади мышечной ткани на уровне L3 составило 177 см2 (рис. 3). На основе полученных данных рассчитан СМИ равный 65,8 см2/м2. Полученное значение демонстрирует отсутствие признаков саркопении у данного пациента.Patient A., male, 63 years old. The patient's height is 1.64 m. According to the MSCT data of the abdominal region in patient A., the value of the muscle tissue area at the L3 level was 177 cm 2 (Fig. 3). Based on the data obtained, the media was calculated to be 65.8 cm 2 / m 2 . The obtained value demonstrates the absence of signs of sarcopenia in this patient.
По данным МСКТ грудной клетки значения показателя площади мышц на уровне составили Th8-9 составили 160 см2 (рис. 4). На основе полученных данных рассчитан показатель МИТ равный 59,48 см2/м2. Значение МИТ в данном случае превышает пороговое значение для лиц мужского пола (33,85 см2/м2). Соответственно признаков саркопении у данного пациента не определяется, что подтверждается данными эталонного МСКТ-исследования.According to MSCT data of the chest, the values of the muscle area indicator at the Th8-9 level were 160 cm 2 (Fig. 4). Based on the data obtained, the MIT index was calculated equal to 59.48 cm 2 / m 2 . The MIT value in this case exceeds the threshold value for males (33.85 cm 2 / m 2 ). Accordingly, the signs of sarcopenia in this patient are not determined, which is confirmed by the data of the reference MSCT study.
Пациент Б., женщина, 56 лет. Рост 1,62 м. По данным МСКТ абдоминальной области у пациента Б. значение показателя площади мышечной ткани на уровне L3 составило 87,4 см2, (рис. 5). На основе полученных данных рассчитан СМИ равный 33,3 см2/м2. Полученное значение, с учетом нормативных значений СМИ для женщин, указывает на наличие признаков саркопении у данного пациента.Patient B., female, 56 years old. Height 1.62 m. According to MSCT data of the abdominal region in patient B., the value of the muscle tissue area indicator at the L3 level was 87.4 cm 2 (Fig. 5). Based on the data obtained, the media is calculated to be 33.3 cm 2 / m 2 . The obtained value, taking into account the normative values of the media for women, indicates the presence of signs of sarcopenia in this patient.
По данным МСКТ грудной клетки значения показателя площади мышц на уровне составили Th8-9 составили 42,5 см2 (рис. 6). На основе полученных данных рассчитан показатель МИТ равный 16,19 см2/м2. Значение МИТ в данном случае ниже порогового значения для женщин (24,85 см2/м2). Соответственно результаты количественной оценки мышечной ткани по данным рутинной МСКТ органов грудной клетки указывают на наличие признаков саркопении у данного пациента. Полученный результат соответствует данным МСКТ абдоминальной области, как «золотого стандарта» в оценке саркопении.According to the MSCT data of the chest, the values of the muscle area indicator at the Th8-9 level were 42.5 cm 2 (Fig. 6). Based on the data obtained, the MIT index was calculated equal to 16.19 cm 2 / m 2 . The MIT value in this case is below the threshold value for women (24.85 cm 2 / m 2 ). Accordingly, the results of the quantitative assessment of muscle tissue according to the data of routine MSCT of the chest organs indicate the presence of signs of sarcopenia in this patient. The obtained result corresponds to the MSCT data of the abdominal area, as the "gold standard" in assessing sarcopenia.
ЛитератураLiterature
1. Daly, R.M., Rosengren, B.E., Alwis, G. et al. Gender specific age-related changes in bone density, muscle strength and functional performance in the elderly: A-10 year prospective population-based study. BMC Geriatr. 2013; 13:71. doi:10.1186/1471-2318-13-711. Daly, R. M., Rosengren, B. E., Alwis, G. et al. Gender specific age-related changes in bone density, muscle strength and functional performance in the elderly: A-10 year prospective population-based study. BMC Geriatr. 2013; 13:71. doi: 10.1186 / 1471-2318-13-71
2. Mayhew A.J., Amog K., Phillips S., et al. The prevalence of sarcopenia in community-dwelling older adults, an exploration of differences between studies and within definitions: a systematic review and meta-analyses. Age Ageing. 2019; 48(1):48-56. doi:10.1093/ageing/afy1062. Mayhew A. J., Amog K., Phillips S., et al. The prevalence of sarcopenia in community-dwelling older adults, an exploration of differences between studies and within definitions: a systematic review and meta-analyzes. Age Aging. 2019; 48 (1): 48-56. doi: 10.1093 / aging / afy106
3. Janssen I., Heymsfield S.B., Ross R. Low relative skeletal muscle mass (sarcopenia) in older persons is associated with functional impairment and physical disability. J Am Geriatr Soc. 2002; 50(5):889-896. doi:10.1046/j.1532-5415.2002.50216.x3. Janssen I., Heymsfield S.B., Ross R. Low relative skeletal muscle mass (sarcopenia) in older persons is associated with functional impairment and physical disability. J Am Geriatr Soc. 2002; 50 (5): 889-896. doi: 10.1046 / j.1532-5415.2002.50216.x
4. Shafiee G., Keshtkar A., Soltani A., Ahadi Z., Larijani В., Heshmat R.. Prevalence of sarcopenia in the world: a systematic review and meta-analysis of general population studies. J Diabetes Metab Disord. 2017; 16:21. doi:10.1186/s40200-017-0302-x4. Shafiee G., Keshtkar A., Soltani A., Ahadi Z., Larijani B., Heshmat R .. Prevalence of sarcopenia in the world: a systematic review and meta-analysis of general population studies. J Diabetes Metab Disord. 2017; 16:21. doi: 10.1186 / s40200-017-0302-x
5. Cruz-Jentoft A.J., Bahat G., Bauer J., et al. Sarcopenia: revised European consensus on definition and diagnosis [published correction appears in Age Ageing. 2019 Jul 1; 48(4):601]. Age Ageing. 2019; 48(1):16-31. doi:10.1093/ageing/afy1695. Cruz-Jentoft A. J., Bahat G., Bauer J., et al. Sarcopenia: revised European consensus on definition and diagnosis [published correction appears in Age Ageing. 2019 Jul 1; 48 (4): 601]. Age Aging. 2019; 48 (1): 16-31. doi: 10.1093 / aging / afy169
6. Beaudart C., Zaaria M., Pasleau F., Reginster J.Y., 
7. Sim M., Prince R.L., Scott D., et al. Sarcopenia Definitions and Their Associations With Mortality in Older Australian Women. J Am Med Dir Assoc. 2019; 20(1):76-82.e2. doi:10.1016/j.jamda.2018.10.0167. Sim M., Prince R. L., Scott D., et al. Sarcopenia Definitions and Their Associations With Mortality in Older Australian Women. J Am Med Dir Assoc. 2019; 20 (1): 76-82.e2. doi: 10.1016 / j.jamda.2018.10.016
8. Ruiz J.R., Sui X., Lobelo F., et al. Association between muscular strength and mortality in men: prospective cohort study. BMJ. 2008; 337(7661):a439. doi:10.1136/bmj.a4398. Ruiz J. R., Sui X., Lobelo F., et al. Association between muscular strength and mortality in men: prospective cohort study. BMJ. 2008; 337 (7661): a439. doi: 10.1136 / bmj.a439
9. Yang J., Christophi C.A., Farioli A., et al. Association Between Push-up Exercise Capacity and Future Cardiovascular Events Among Active Adult Men. JAMA Netw Open. 2019; 2(2):e188341. doi:10.1001/jamanetworkopen.2018.83419. Yang J., Christophi C. A., Farioli A., et al. Association Between Push-up Exercise Capacity and Future Cardiovascular Events Among Active Adult Men. JAMA Netw Open. 2019; 2 (2): e188341. doi: 10.1001 / jamanetworkopen.2018.8341
10. Cruz-Jentoft A.J., Sayer A.A. Sarcopenia. Lancet. 2019; 393(10191):2636-2646. doi:10.1016/S0140-6736(19)31138-910. Cruz-Jentoft A.J., Sayer A.A. Sarcopenia. Lancet. 2019; 393 (10191): 2636-2646. doi: 10.1016 / S0140-6736 (19) 31138-9
11. Мисникова И.В., Ковалева Ю.А., Климина Н.А., Полякова Е.Ю. Оценка мышечной и жировой массы у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа по результатам двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии. Альманах клинической медицины. 2018; 46(3):222-32. doi: 10.18786/2072-0505-2018-46-3-222-232.11. Misnikova I.V., Kovaleva Yu.A., Klimina N.A., Polyakova E.Yu. Evaluation of muscle and fat mass in patients with type 2 diabetes mellitus based on the results of dual-energy X-ray absorptiometry. Almanac of Clinical Medicine. 2018; 46 (3): 222-32. doi: 10.18786 / 2072-0505-2018-46-3-222-232.
12. Ticinesi A., Meschi Т., Narici M.V., Lauretani F., Maggio M. Muscle Ultrasound and Sarcopenia in Older Individuals: A Clinical Perspective. J Am Med Dir Assoc. 2017; 18(4):290-300. doi:10.1016/j.jamda.2016.11.01312. Ticinesi A., Meschi T., Narici M. V., Lauretani F., Maggio M. Muscle Ultrasound and Sarcopenia in Older Individuals: A Clinical Perspective. J Am Med Dir Assoc. 2017; 18 (4): 290-300. doi: 10.1016 / j.jamda.2016.11.013
13. Heymsfield S.B., Adamek M., Gonzalez M.C., Jia G. Thomas D.M. Assessing skeletal muscle mass: historical overview and state of the art. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2014; 5(1):9-18. doi:10.1007/s13539-014-0130-513. Heymsfield S.B., Adamek M., Gonzalez M.C., Jia G. Thomas D.M. Assessing skeletal muscle mass: historical overview and state of the art. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2014; 5 (1): 9-18. doi: 10.1007 / s13539-014-0130-5
14. Dalakas M.C. Inflammatory muscle diseases. N Engl J Med. 2015; 372(18):1734-1747. doi:10.1056/NEJMra140222514. Dalakas M.C. Inflammatory muscle diseases. N Engl J Med. 2015; 372 (18): 1734-1747. doi: 10.1056 / NEJMra1402225
15. Kim J.S., Kim W.Y., Park H.K., Kim M.C., Jung W., Ko B.S. Simple Age Specific Cutoff Value for Sarcopenia Evaluated by Computed Tomography. Ann Nutr Metab. 2017; 71(3-4):157-163. doi:10.1159/00048040715. Kim J.S., Kim W.Y., Park H.K., Kim M.C., Jung W., Ko B.S. Simple Age Specific Cutoff Value for Sarcopenia Evaluated by Computed Tomography. Ann Nutr Metab. 2017; 71 (3-4): 157-163. doi: 10.1159 / 000480407
16. Prado С.М., Lieffers J.R., McCargar L.J., et al. Prevalence and clinical implications of sarcopenic obesity in patients with solid tumours of the respiratory and gastrointestinal tracts: a population-based study. Lancet Oncol. 2008; 9(7):629-635. doi:10.1016/S1470-2045(08)70153-016. Prado C. M., Lieffers J. R., McCargar L. J., et al. Prevalence and clinical implications of sarcopenic obesity in patients with solid tumors of the respiratory and gastrointestinal tracts: a population-based study. Lancet Oncol. 2008; 9 (7): 629-635. doi: 10.1016 / S1470-2045 (08) 70153-0
17. Baumgartner R.N., Koehler K.M., Gallagher D., et al. Epidemiology of sarcopenia among the elderly in New Mexico. Am J Epidemiol. 1998; 147(8):755-763. doi:10.1093/oxfordjournals.aje.a00952017. Baumgartner R. N., Koehler K. M., Gallagher D., et al. Epidemiology of sarcopenia among the elderly in New Mexico. Am J Epidemiol. 1998; 147 (8): 755-763. doi: 10.1093 / oxfordjournals.aje.a009520
18. Calderoni F., Campanaro F., Colombo P.E., et al. Analysis of a multicentre cloud-based CT dosimetric database: preliminary results. Eur Radiol Exp. 2019; 3(1):27. Published 2019 Jul 16. doi:10.1186/s41747-019-0105-6.18. Calderoni F., Campanaro F., Colombo P. E., et al. Analysis of a multicenter cloud-based CT dosimetric database: preliminary results. Eur Radiol Exp. 2019; 3 (1): 27. Published 2019 Jul 16. doi: 10.1186 / s41747-019-0105-6.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020139699A RU2754291C1 (en) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Method for determining sarcopenia using a quantitative assessment of muscle tissue according to computer tomography of the chest |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020139699A RU2754291C1 (en) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Method for determining sarcopenia using a quantitative assessment of muscle tissue according to computer tomography of the chest |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2754291C1 true RU2754291C1 (en) | 2021-08-31 |
Family
ID=77669904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020139699A RU2754291C1 (en) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Method for determining sarcopenia using a quantitative assessment of muscle tissue according to computer tomography of the chest |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2754291C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4218591A1 (en) * | 2022-01-26 | 2023-08-02 | National Cheng Kung University | Method for measuring muscle mass |
| RU2804240C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-09-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна" | METHOD FOR DETERMINING MUSCLE MASS INDEX AT LEVEL OF Th12 VERTEBRA ACCORDING TO COMPUTED TOMOGRAPHY DATA IN ABSENCE OF INFORMATION ABOUT PATIENT'S HEIGHT |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8792689B2 (en) * | 2010-03-23 | 2014-07-29 | Hologic, Inc. | Measuring intramuscular fat |
| RU2666119C1 (en) * | 2017-11-09 | 2018-09-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for diagnosing sarcopenia in elderly and senile patients |
| RU2695918C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-07-29 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН "ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью | Method for early diagnosis of soft tissue diseases in workers from physical overexertion and microtraumatics using the ultrasonic diagnostic technique |
| US10515451B2 (en) * | 2010-03-23 | 2019-12-24 | Hologic, Inc. | Measuring intramuscular fat |
-
2020
- 2020-12-01 RU RU2020139699A patent/RU2754291C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8792689B2 (en) * | 2010-03-23 | 2014-07-29 | Hologic, Inc. | Measuring intramuscular fat |
| US10515451B2 (en) * | 2010-03-23 | 2019-12-24 | Hologic, Inc. | Measuring intramuscular fat |
| RU2666119C1 (en) * | 2017-11-09 | 2018-09-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for diagnosing sarcopenia in elderly and senile patients |
| RU2695918C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-07-29 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН "ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью | Method for early diagnosis of soft tissue diseases in workers from physical overexertion and microtraumatics using the ultrasonic diagnostic technique |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DERSTINE B. A. et al. Skeletal muscle cutoff values for sarcopenia diagnosis using T10 to L5 measurements in a healthy US population. Scientific Reports. 2018, Volume 8, Article 11369. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4218591A1 (en) * | 2022-01-26 | 2023-08-02 | National Cheng Kung University | Method for measuring muscle mass |
| RU2804240C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-09-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна" | METHOD FOR DETERMINING MUSCLE MASS INDEX AT LEVEL OF Th12 VERTEBRA ACCORDING TO COMPUTED TOMOGRAPHY DATA IN ABSENCE OF INFORMATION ABOUT PATIENT'S HEIGHT |
| RU2824090C1 (en) * | 2023-03-06 | 2024-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Смоленский государственный медицинский университет" министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for determining risk of developing presarcopenia |
| RU2815157C1 (en) * | 2023-12-14 | 2024-03-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for diagnosing sarcopenia in patients with morbid obesity |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gupta et al. | Quantitative computed tomography–derived clusters: Redefining airway remodeling in asthmatic patients | |
| Link et al. | Axial QCT: clinical applications and new developments | |
| Caligiuri et al. | Multifractal radiographic analysis of osteoporosis | |
| EP3011538B1 (en) | Lung measurements | |
| Bauer et al. | Detection of osteoporotic vertebral fractures using multidetector CT | |
| Wang et al. | Use of routine computed tomography scans for detecting osteoporosis in thoracolumbar vertebral bodies | |
| Adams | Radiogrammetry and radiographic absorptiometry | |
| Kim et al. | Assessment of osteoporosis using pelvic diagnostic computed tomography | |
| Smith et al. | Obesity and visceral fat in Indonesia: An unseen epidemic? A study using iDXA and surrogate anthropometric measures | |
| US20070189453A1 (en) | X-ray beam calibration for bone mineral density assessment using mammography system | |
| RU2754291C1 (en) | Method for determining sarcopenia using a quantitative assessment of muscle tissue according to computer tomography of the chest | |
| JP7482461B2 (en) | How to measure muscle mass | |
| Graham | Detecting low bone mineral density from dental radiographs: a mini-review | |
| Besir et al. | The benefit of expiratory-phase quantitative CT densitometry in the early diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease | |
| Chen et al. | Sophisticated imaging technology in the assessment of osteoporosis risk | |
| RU2815157C1 (en) | Method for diagnosing sarcopenia in patients with morbid obesity | |
| Niu et al. | A deep-learning system for automatic detection of osteoporotic vertebral compression fractures at thoracolumbar junction using low-dose computed tomography images | |
| Karaman | Cardiothoracic area ratio for evaluation of ejection fraction in patients | |
| Yao et al. | Comparison of L1 CT-attenuation and cortical thickness in predicting osteoporosis by opportunistic CT | |
| RU2804240C1 (en) | METHOD FOR DETERMINING MUSCLE MASS INDEX AT LEVEL OF Th12 VERTEBRA ACCORDING TO COMPUTED TOMOGRAPHY DATA IN ABSENCE OF INFORMATION ABOUT PATIENT'S HEIGHT | |
| Ominde et al. | Assessment of the cardiothoracic ratio and its association with gender and age: a Nigerian study | |
| Artyukova et al. | Using an artificial intelligence algorithm to assess the bone mineral density of the vertebral bodies based on computed tomography data | |
| Michalski et al. | QCT Reconstruction Kernel has Important Quantitative Effects on Finite Element Estimated Bone Strength | |
| RU2748642C1 (en) | Method for ultrasound diagnostics of lateral stenosis of the spinal canal of the lumbar spine | |
| El Miedany | Current Imaging Techniques |