Εκτίμηση ποσότητας και κατανομής λιπώδους ιστού με απορροφησιομετρία ακτίνων Χ (DXA) και υπολογιστική τομογραφία (CT): μετρήσεις σε ασθενείς με στεφανιαία νόσο και βελτιστοποίηση της δόσης ακτινοβολίας

Abstract

Coronary heart disease (CHD) is the major cardiovascular disease and among the leading causes of mortality and morbidity, accounting 20% of all annual deaths in Europe. Obesity along with other deleterious consequences of modern lifestyle such as smoking, unrelieved stress and reduced physical activity are CHD risk factors that may be controlled. In many countries the implementation of preventive policies on CHD has led to reduction of mortality rates. Obesity, however, appears to be an exception to this trend, presenting a constant global rise over the last three decades. Hence, the identification and the appropriate management of those individuals who are at higher risk, in terms of obesity, are of great importance.Obesity may be assessed by anthropometric measurements. Body mass index (BMI) and waist circumference (WC) are the most commonly used parameters for this type of measurements. Anthropometric techniques are fast and convenient and correlate well with abdominal fat. Therefore, they are used in clinical practice as markers for abdominal adiposity. However, anthropometry provides only an indirect assessment of adiposity without the ability to differentiate between visceral and subcutaneous fat. Adiposity may also be assessed by advanced imaging techniques such as Computed Tomography (CT) and Dual Energy X Ray Absorptiometry (DXA). The cross-sectional CT images have been extensively employed for organ/tissue volume measurements in clinical practice. The technique of manual planimetry, based on the manual delineation of the boundaries of the region of interest on each CT section, is currently considered as the standard of reference. Stereology based on Cavalieri’s principle, is an unbiased method that may estimate the volume of an object divided in a sequence of parallel cross-sectional planes. The objective of the first part of the study was to combine the stereological point counting technique with CT data for the efficient estimation of abdominal fat volume and compare the stereological estimations with those derived by the technique of manual planimetry. Abdominal adipose tissue measurements were performed by planimetry in abdominal CT scans of 14 consecutive patients. The planimetric technique was considered as the reference method. In the same scans were performed stereological volume estimations using 5 different sampling intensities in combination with 100 and 200 test points for the optimization of the method.The optimization analysis showed that the combination of 200 points with the sampling intensity of 1/8, provides efficient volume estimations in less than four minutes for visceral and subcutaneous abdominal fat together. Moreover, the results revealed that stereology may be successfully applied on CT images for the direct estimation of abdominal fat volume. The optimized stereological technique reduces efficiently the time of fat volume estimations providing accurate measurements in comparison with those derived by the standard technique of manual planimetry. Dual Energy X-ray Absorptiometry is a technique, which is extensively utilized for the screening of osteoporosis especially in post-menopausal women, by measuring bone mineral density. DXA scans, apart from bone mineral density, may also automatically quantify with high precision lean and adipose tissue mass content in the whole body and in predefined anatomic regions. The aim of the second part of the study, was to determine total and regional adiposity indices in a sample of postmenopausal females subjected to DXA and compare their predictive ability regarding CHD to common anthropometrical measures of WC and BMI. Total body scans were performed in 71 consecutive postmenopausal females. Cases were considered 24 subjects with definite CHD diagnosed by myocardial perfusion imaging (MPI) whereas controls were enrolled 47 subjects with normal MPI results.DXA central fat indices were found to have the power to detect CHD and moreover trunk and android fat mass measurements presented high sensitivities on identifying individuals with CHD. The DXA indices, however, were not found to provide a better predicting ability in comparison to anthropometric indices. Also, current results confirm previously reported data on the superiority of central/upper body adiposity to peripheral adiposity in distinguishing individuals with high risk for CHD.

Η στεφανιαία νόσος (ΣΝ) αποτελεί το κύριο καρδιαγγειακό νόσημα και μια από τις σημαντικότερες αιτίες θνησιμότητας, αντιπροσωπεύοντας το 20% του συνόλου των ετήσιων θανάτων στην Ευρώπη. Σε πολλές χώρες, η εφαρμογή πολιτικών πρόληψης έχει οδηγήσει σε μείωση των ποσοστών θνησιμότητας της ΣΝ μέσω του ελέγχου των προδιαθεσικών της παραγόντων. Η παχυσαρκία, ωστόσο, φαίνεται να αποτελεί εξαίρεση στην τάση αυτή, παρουσιάζοντας σταθερή αύξηση σε παγκόσμιο επίπεδο τις τελευταίες τρεις δεκαετίες. Ως εκ τούτου, ο εντοπισμός και η κατάλληλη διαχείριση των ατόμων εκείνων που βρίσκονται σε μεγαλύτερο καρδιαγγειακό κίνδυνο, όσον αφορά την παχυσαρκία, είναι μεγάλης σημασίας. Στην κλινική πράξη, η παχυσαρκία συνήθως εκτιμάται με απλές ανθρωπομετρικές μετρήσεις όπως ο δείκτης μάζας σώματος (BMI) και η περίμετρος μέσης (ΠΜ). Ωστόσο ο ΒΜΙ και η ΠΜ, είναι έμμεσοι δείκτες της παχυσαρκίας, δεν παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την περιφερειακή και τη συνολική κατανομή του σωματικού λίπους και δεν λαμβάνουν υπόψη τις διαφορές στην ηλικία, το φύλο και τη φυλή. Η ποσότητα και η κατανομή του λιπώδους ιστού μπορεί να προσδιοριστεί και με τη χρήση προηγμένων απεικονιστικών τεχνικών όπως η Υπολογιστική Τομογραφία (CT) και η Απορροφησιομετρία Ακτίνων Χ δυο Ενεργειών (DXA). Οι εικόνες υπολογιστικής τομογραφίας έχουν χρησιμοποιηθεί εκτενώς στην κλινική πράξη για τη μέτρηση του όγκου ιστών και οργάνων. Η τεχνική της πλανιμετρίας, η οποία βασίζεται στη δια χειρός σκιαγράφηση των ορίων μιας περιοχής ενδιαφέροντος σε μια τομογραφική εικόνα, θεωρείται σήμερα ως η μέθοδος αναφοράς στις μετρήσεις σύστασης σώματος με υπολογιστική τομογραφία. Ωστόσο, η πλανιμετρία προϋποθέτει αυξημένη παρέμβαση του χρήστη και επομένως είναι ιδιαιτέρως χρονοβόρα. Η στερεολογία είναι μια μέθοδος που βασίζεται στη μαθηματική αρχή Cavalieri και έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς σε εικόνες CT για την εκτίμηση του όγκου του πνεύμονα, της ουροδόχου κύστεως, της καρδιάς και της ενδοκρανιακής κοιλότητας.Σκοπός του πρώτου μέρους της εργασίας ήταν η εφαρμογή των αρχών της στερεολογίας στην ανάπτυξη, βελτιστοποίηση και αξιολόγηση μιας νέας, αποτελεσματικής μεθόδου υπολογισμού του κοιλιακού λίπους – υποδόριου και σπλαχνικού. Χρησιμοποιήθηκαν οι τομογραφικές εικόνες από εξετάσεις CT άνω και κάτω κοιλίας 14 διαδοχικών ασθενών και έγιναν μετρήσεις του όγκου του λιπώδους ιστού αρχικά με την τεχνική της πλανιμετρίας, η οποία χρησιμοποιήθηκε ως μέθοδος αναφοράς. Στις ίδιες εικόνες έγιναν μετρήσεις όγκου και με διάφορες στερεολογικές προσεγγίσεις με σκοπό τη βελτιστοποίηση της στερεολογικής μεθόδου. Η στερεολογία παρέχει τη δυνατότητα για βελτιστοποίηση των μετρήσεων της, μέσω της τροποποίησης του αριθμού των επιλεγμένων σημείων ελέγχου και του τύπου δείγματος. Μετρήσεις λιπώδους ιστού έγιναν με τους τύπους δείγματος 1/5, 1/6, 1/8, 1/10 και 1/12, σε συνδυασμό με 100 και 200 σημεία ελέγχου. Συνοπτικά, τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι η βέλτιστη στερεολογική προσέγγιση για τη μέτρηση του σπλαχνικού και υποδόριου κοιλιακού λιπώδους ιστού είναι ο τύπος δείγματος 1/8 σε συνδυασμό με 200 σημεία ελέγχου. Η βελτιστοποιημένη στερεολογία σε συνδυασμό με την τεχνική καταμέτρησης σημείων, μπορεί να εφαρμοστεί με επιτυχία σε εικόνες CT για την άμεση εκτίμηση του όγκου του κοιλιακού λίπους μειώνοντας αποτελεσματικά το χρόνο μέτρησης και παρέχοντας ακριβείς μετρήσεις σε σύγκριση με την μέθοδο αναφοράς της πλανιμετρίας.Η απορροφησιομετρία ακτίνων Χ δυο ενεργειών είναι μια τεχνική, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως για τον έλεγχο της οστεοπόρωσης με τη μέτρηση της οστικής πυκνότητας. Οι σαρώσεις DXA μπορούν επίσης να μετρήσουν με ακρίβεια, τη μάζα του λιπώδους ιστού σε ολόκληρο το σώμα και σε προκαθορισμένες ανατομικές περιοχές, παρέχοντας πληροφορίες για την τοπική κατανομή του λίπους. Ο στόχος του δεύτερου μέρους της μελέτης ήταν η εκτίμηση της συνολικής και τοπικής παχυσαρκίας, χρησιμοποιώντας δείκτες μετρούμενους με DXA σε ένα πληθυσμό από μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες και η αξιολόγηση της ικανότητας των δεικτών αυτών να διακρίνουν τη στεφανιαία νόσο. Πραγματοποιήθηκαν ολόσωμες σαρώσεις DXA και κατόπιν μετρήθηκαν οι δείκτες ΒΜΙ και ΠΜ σε πληθυσμό 71 μετεμμηνοπαυσιακών γυναικών. Ασθενείς θεωρήθηκαν 24 γυναίκες με αποδεδειγμένη στεφανιαία νόσο διαγνωσμένη με σπινθηρογράφημα μυοκαρδίου (MPI). Ως ομάδα ελέγχου επιλέχθηκαν 47 άτομα με φυσιολογικά αποτελέσματα MPI. Τα αποτελέσματα του δεύτερου μέρους έδειξαν ότι οι δείκτες παχυσαρκίας από τις ολόσωμες σαρώσεις DXA έχουν την ικανότητα να διαχωρίσουν τις ασθενείς με στεφανιαία νόσο από τις υγιείς μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες και επιπλέον επιβεβαίωσαν την υπόθεση ότι βασικός προδιαθεσικός παράγοντας για την εμφάνιση στεφανιαίας νόσου είναι η κεντρική παχυσαρκία. Το παραπάνω συμπέρασμα δίνει το έναυσμα για περαιτέρω μελέτη ώστε να αξιολογηθεί σε μεγαλύτερο βάθος η πιθανή διαγνωστική αξία των ολόσωμων σαρώσεων, δεδομένου ότι μεγάλος αριθμός γυναικών, ιδιαίτερα μετά την εμμηνόπαυση, υποβάλλεται σε εξετάσεις DXA για την διάγνωση και την παρακολούθηση της οστεοπόρωσης.