Программа пермских ученых прогнозирует опасные изменения позвоночника
Разработку программы, прогнозирующей по данным компьютерной томографии позвоночника изменения, грозящие из-за намечающегося остеопороза возрастным разрушением костей, что позволяет выявлять такую опасность за 10–15 лет до возможных серьезных травм, выполнили ученые Пермского государственного медицинского университета (ПГМУ) им. акад. Е. А. Вагнера совместно с коллегами из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 24 ноября сообщает пресс-служба ПНИПУ. Старение населения в мире, в том числе и в России (к 2030 году каждый четвертый житель России перешагнет 60-летний рубеж, согласно заявлению министра здравоохранения РФ Михаила Мурашко), приводит к тому, что всё больше людей страдают от остеопороза, который эксперты даже назвали «тихой эпидемией». При нем костная ткань постепенно теряет плотность, из-за чего происходит проседание и деформация позвонков и истончение межпозвоночных дисков. Люди с остеопорозом страдают от хронических болей и подвержены патологическим переломам. Поскольку кости скелета теряют прочность, перелом может возникнуть даже при минимальной нагрузке — неловком движении, чихании, громком кашле, а это грозит потерей подвижности. В настоящее время остеопороз диагностируют с помощью рентгена, денситометрии (измерение плотности костной ткани), КТ, которые фиксируют уже имеющиеся структурные изменения скелета, но не способны предсказать их вероятность на ранних стадиях заболевания. Так, с помощью рентгена можно выявить серьезные костные повреждения, но невозможно увидеть истончение костной структуры на ранней стадии. Денситометрия точно определит концентрацию минеральных веществ в костях, но не укажет изменения формы и размеров отдельных позвонков у пациента. Анализируя данные компьютерной томографии (КТ), врач может зафиксировать видимые отклонения от нормы, но не сможет дать прогноз индивидуальных рисков и динамики развития заболевания конкретного пациента. Эту проблему взялись решать ученые ПГМУ и ПНИПУ. На свою разработку — «Программу оценки возрастных дегенеративных изменений грудного отдела позвоночного столба по данным компьютерно-томографического исследования» — они уже получили патент. При построении алгоритма программы, анализирующей и прогнозирующей риск возрастных изменений позвоночника по данным КТ-исследования, были проанализированы результаты масштабного исследования, длившегося несколько лет, в течение которых ученые проводили научную работу, выясняя, как именно меняется скелет человека на протяжении жизни. Для этого они изучали грудной отдел позвоночника мужчин и женщин разных возрастных групп: молодых (22–35 лет), среднего возраста (36–60 лет) и пожилых (61–75 лет). Методом КТ они проводили точные измерения параметров трех ключевых позвонков. Ученые точно определяли высоту, ширину, передне-задний размер и плотность костной ткани первого (верхняя опора грудного отдела), шестого (центральная часть, формирующая изгиб) и двенадцатого грудного (критическая зона перехода в поясничный отдел, несущая максимальную нагрузку). Доцент кафедры анатомии ПГМУ им. акад. Е. А. Вагнера, доктор медицинских наук, врач-невролог Анатолий Баландин рассказал о полученных результатах: «Исследования показали, что процесс „уплощения“ позвонков начинается уже в молодом возрасте и имеет четкую временную динамику. В группе 22–35 лет эти изменения только формируются, но к 36–60 годам мы уже фиксируем уменьшение высоты на 4–5% при расширении на 2–3%». После 60 лет позвонки становятся ниже на 7–11%, а их ширина увеличивается на 7–12%. Особенно последнее изменение сказывается на 12-м грудном позвонке. Его поперечный размер у женщин возрастает на 11,9%, но у мужчин лишь на 7%. С уменьшением высоты и расширением позвонков позвоночник теряет изначальную правильную форму, что нарушает распределение нагрузки и приводит к быстрому износу дисков, сопровождаемому возникновением хронических болей. При этом снижаются возможности амортизации при ходьбе, возникают дискомфорт и быстрая утомляемость. Потеря прочности костей приводит к возрастанию риска переломов даже от небольших травм. Внешне все эти изменения проявляются возникновением сутулости и уменьшением роста. Ранняя диагностика таких возрастных изменений в позвоночнике может помочь предотвратить вышеописанные патологии, поэтому пермскими учеными и был создан для рентгенологов специализированный программный комплекс, в основу которого легла математическая модель, описывающая закономерности возрастных изменений осевого скелета. Доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ, кандидат физико-математических наук Владислав Никитин пояснил принцип работы программы: «Алгоритм анализирует данные стандартного КТ-обследования принципиально новым способом. Врач вводит антропометрические данные пациента (рост, вес и другие физические характеристики), точные измерения позвонков первого, шестого и двенадцатого, показатели рентгеновской плотности и угол изгиба позвоночника. А учет возраста и пола позволяет проводить действительно персонализированную оценку рисков» . Для этого программа проводит сравнение введенных показателей пациента с возрастными нормами, выявляя малейшие отклонения от нормальной траектории старения костно-мышечных структур. Так, если некоторые показатели 45-летнего пациента соответствуют нормам 60-летнего, это свидетельствует об ускоренном развитии дегенеративных изменений. Фиксация программой несоответствия между биологическим и фактическим возрастом позвоночника дает врачу основания для назначения пациенту профилактических мер. Программа выдает таблицу коэффициентов корреляции, показывающих силу связей между ключевыми параметрами. Если она оценивает связь между снижением плотности кости и увеличением ширины как «очень высокую», значит, процессы разрушения усиливают друг друга, что указывает на критическое снижение прочности позвоночника и высокий риск патологических переломов. Подход, предложенный учеными ПГМУ и ПНИПУ, позволяет выявлять существующие риски за 10–15 лет до потенциальных переломов, когда патологический процесс еще можно остановить, тогда как стандартные методы лишь констатируют уже случившиеся повреждения. Используя данный специализированный программный комплекс, врачи смогут вовремя назначить профилактику, предложив пациенту в зависимости от степени заболевания специальные упражнения, коррекцию питания или медикаментозные препараты. Таким образом, разработка пермских ученых поможет предотвращать само возникновение проблем с позвоночником, сохраняя для людей в зрелом возрасте качество жизни. Telegram - https://t.me/scanos VK - https://vk.com/scanos_ru
Scanos News
Программа пермских ученых прогнозирует опасные изменения позвоночника
Разработку программы, прогнозирующей по данным компьютерной томографии позвоночника изменения, грозящие из-за намечающегося остеопороза возрастным разрушением костей, что позволяет выявлять такую опасность за 10–15 лет до возможных серьезных травм, выполнили ученые Пермского государственного медицинского университета (ПГМУ) им. акад. Е. А. Вагнера совместно с коллегами из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 24 ноября сообщает пресс-служба ПНИПУ.
Старение населения в мире, в том числе и в России (к 2030 году каждый четвертый житель России перешагнет 60-летний рубеж, согласно заявлению министра здравоохранения РФ Михаила Мурашко), приводит к тому, что всё больше людей страдают от остеопороза, который эксперты даже назвали «тихой эпидемией». При нем костная ткань постепенно теряет плотность, из-за чего происходит проседание и деформация позвонков и истончение межпозвоночных дисков.
Люди с остеопорозом страдают от хронических болей и подвержены патологическим переломам. Поскольку кости скелета теряют прочность, перелом может возникнуть даже при минимальной нагрузке — неловком движении, чихании, громком кашле, а это грозит потерей подвижности.
В настоящее время остеопороз диагностируют с помощью рентгена, денситометрии (измерение плотности костной ткани), КТ, которые фиксируют уже имеющиеся структурные изменения скелета, но не способны предсказать их вероятность на ранних стадиях заболевания.
Так, с помощью рентгена можно выявить серьезные костные повреждения, но невозможно увидеть истончение костной структуры на ранней стадии. Денситометрия точно определит концентрацию минеральных веществ в костях, но не укажет изменения формы и размеров отдельных позвонков у пациента.
Анализируя данные компьютерной томографии (КТ), врач может зафиксировать видимые отклонения от нормы, но не сможет дать прогноз индивидуальных рисков и динамики развития заболевания конкретного пациента.
Эту проблему взялись решать ученые ПГМУ и ПНИПУ. На свою разработку — «Программу оценки возрастных дегенеративных изменений грудного отдела позвоночного столба по данным компьютерно-томографического исследования» — они уже получили патент.
При построении алгоритма программы, анализирующей и прогнозирующей риск возрастных изменений позвоночника по данным КТ-исследования, были проанализированы результаты масштабного исследования, длившегося несколько лет, в течение которых ученые проводили научную работу, выясняя, как именно меняется скелет человека на протяжении жизни.
Для этого они изучали грудной отдел позвоночника мужчин и женщин разных возрастных групп: молодых (22–35 лет), среднего возраста (36–60 лет) и пожилых (61–75 лет). Методом КТ они проводили точные измерения параметров трех ключевых позвонков.
Ученые точно определяли высоту, ширину, передне-задний размер и плотность костной ткани первого (верхняя опора грудного отдела), шестого (центральная часть, формирующая изгиб) и двенадцатого грудного (критическая зона перехода в поясничный отдел, несущая максимальную нагрузку).
Доцент кафедры анатомии ПГМУ им. акад. Е. А. Вагнера, доктор медицинских наук, врач-невролог Анатолий Баландин рассказал о полученных результатах:
«Исследования показали, что процесс „уплощения“ позвонков начинается уже в молодом возрасте и имеет четкую временную динамику. В группе 22–35 лет эти изменения только формируются, но к 36–60 годам мы уже фиксируем уменьшение высоты на 4–5% при расширении на 2–3%».
После 60 лет позвонки становятся ниже на 7–11%, а их ширина увеличивается на 7–12%. Особенно последнее изменение сказывается на 12-м грудном позвонке. Его поперечный размер у женщин возрастает на 11,9%, но у мужчин лишь на 7%.
С уменьшением высоты и расширением позвонков позвоночник теряет изначальную правильную форму, что нарушает распределение нагрузки и приводит к быстрому износу дисков, сопровождаемому возникновением хронических болей.
При этом снижаются возможности амортизации при ходьбе, возникают дискомфорт и быстрая утомляемость. Потеря прочности костей приводит к возрастанию риска переломов даже от небольших травм. Внешне все эти изменения проявляются возникновением сутулости и уменьшением роста.
Ранняя диагностика таких возрастных изменений в позвоночнике может помочь предотвратить вышеописанные патологии, поэтому пермскими учеными и был создан для рентгенологов специализированный программный комплекс, в основу которого легла математическая модель, описывающая закономерности возрастных изменений осевого скелета.
Доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ, кандидат физико-математических наук Владислав Никитин пояснил принцип работы программы:
«Алгоритм анализирует данные стандартного КТ-обследования принципиально новым способом. Врач вводит антропометрические данные пациента (рост, вес и другие физические характеристики), точные измерения позвонков первого, шестого и двенадцатого, показатели рентгеновской плотности и угол изгиба позвоночника. А учет возраста и пола позволяет проводить действительно персонализированную оценку рисков» .
Для этого программа проводит сравнение введенных показателей пациента с возрастными нормами, выявляя малейшие отклонения от нормальной траектории старения костно-мышечных структур. Так, если некоторые показатели 45-летнего пациента соответствуют нормам 60-летнего, это свидетельствует об ускоренном развитии дегенеративных изменений.
Фиксация программой несоответствия между биологическим и фактическим возрастом позвоночника дает врачу основания для назначения пациенту профилактических мер.
Программа выдает таблицу коэффициентов корреляции, показывающих силу связей между ключевыми параметрами. Если она оценивает связь между снижением плотности кости и увеличением ширины как «очень высокую», значит, процессы разрушения усиливают друг друга, что указывает на критическое снижение прочности позвоночника и высокий риск патологических переломов.
Подход, предложенный учеными ПГМУ и ПНИПУ, позволяет выявлять существующие риски за 10–15 лет до потенциальных переломов, когда патологический процесс еще можно остановить, тогда как стандартные методы лишь констатируют уже случившиеся повреждения.
Используя данный специализированный программный комплекс, врачи смогут вовремя назначить профилактику, предложив пациенту в зависимости от степени заболевания специальные упражнения, коррекцию питания или медикаментозные препараты. Таким образом, разработка пермских ученых поможет предотвращать само возникновение проблем с позвоночником, сохраняя для людей в зрелом возрасте качество жизни.
Telegram - https://t.me/scanos VK - https://vk.com/scanos_ru