Двуенергийна рентгенова абсорбциометрия (DXA)

Какво е DXA?

DXA е съкращение на Dual-energy X-ray Аbsorptiometry. На български ще го срещнете като двуенергийна рентгенова абсорбциометрия.

DXA е наследник и подобрение на по-стари технологии – моно и двуенергийната радионуклидна фотонна абсорбциометрия, съответно създадени и използвани през ранните години на 60-те и 80-те на 20-ти век.

И трите технологии са създадени с една основна цел – измерване на костната маса и плътност, с цел намаляване на риска от фрактури и диагностициране на заболявания като остеопороза и остеопения.

Предимството на DXA пред нейните предшественици е способността да измерва и изчислява освен костната маса, така и количествата на мастна и “чиста” тъкан с висока точност.

Така DXA бързо намира и друго предназначение, особено в спортните среди – определяне на телесната композиция.

На външен вид, DXA представлява голям скенер под формата на легло и към момента на пазара има два основни производителя - Hologic Inc. и GE Healthcare.

Макар DXA да е с неособено впечатляващ външен вид, това не може да се каже за механизма на действие.

Как работи DXA?

Механизмът на действие се базира на фотонната абсорбциометрия и така наречения отслабващ феномен (attenuation phenomenon).

Процесът в детайли е сложен, затова тук ще го опишем малко по-повърхностно.

Фотонната абсорбциометрия изисква източник на фотони, които биват насочени към приемник.

Всяка тъкан в човешкото тяло, според нейната молекулярна структура, отклонява и абсорбира (поглъща) различно количество фотони.

Преминавайки през различни тъкани на тялото, част от излъчената фотонна енергия се отклонява или абсорбира от самата тъкан и по този начин до приемника достигат различни нива фотони от изпратените. Именно разликата между изпратени и приети фотони стои в основата на изчисленията.

В зависимост от използваната технология, източникът на фотони може да генерира и различен брой лъчи с различни енергийни нива.

Първоначалните версии на фотонната абсорбциометрия са използвали моно и двуфотонни източници на база радиоактивни изотопи.

Източникът при монофотонната абсорбциометрия е използвал само един фотонен сигнал, с една единствена енергийна стойност. Поради тази причина тази технология е имала възможността да разпознава само костната тъкан в човешкото тяло.

Източниците на база радиоактивни изотопи обаче притежават 2 основни недостатъка:

• високи нива на излъчвана радиация;
• тесен енергиен спектър, ограничаващ измерването до това на костната тъкан.

Изобретяването на DXA решава тези проблеми, заменяйки радионуклидния източник с източник на рентгенови лъчи.

Както и наименованието подсказва, източникът на DXA излъчва два рентгенови лъча, един с ниска и един с висока енергийна стойност, например 40 и 70 keV (килоелектрон волта).

Двуенергийният източник при DXA позволява разпознаването на няколко различни вида тъкани, чрез определянето на съотношението (R) на коефициентите на отслабване на двата енергийни лъча.

Така чрез редица експерименти, за различни молекули и тъкани в човешкото тяло се определя съотношение R. Например, протеинът има R=1.2906, гликогенът R=1.3010, триглицеридите R ~1.21 и т.н..

Макар да съществуват данни за R стойностите на най-ралични тъкани и молекули, включително за водата и гликогенът, поради многокомпонентната и пространствена структура на човешкото тяло, DXA не може да изчислява едновременно всички видове тъкани, а дава информация само за част от тях.

За да изведе информация за мастната, чистата и костната маса в тялото, DXA разделя тялото на две отделни комбинации от тъкани и прави отделни измервания за всяка една от тях:

• мастна тъкан + “чиста” тъкан;
• костна маса + меки тъкани.

Понятието “чиста тъкан” на латиница ще срещнете като lean body mass.

Под “чиста тъкан” се включват всички тъкани, различни от костите и мазнините. Това включва мускулната тъкан, гликогена, водата и всякаква друга остатъчна маса.

С времето DXA също претърпява някои технологични подобрения. Първоначално, източникът на фотонни лъчи е използвал разпръскване на сходящ сноп лъчи (pencil-beam). Този тип предлага много голяма точност на измерването, но процесът на сканиране на цялото тяло отнема близо 30 минути.

В днешно време се използват предимно източници на фотони с ветрилообразно разпръскване на лъчите (fan-beam). Според начина на сканиране, ветрилообразното разпръскване се дели на широко и тясно (wide-fan beam и narrow-fan beam). На теория точността на измерване на ветрилообразните лъчи е съвсем малко по-ниска, но времето за сканиране се съкращава неколкократно, до около 5-6 минути.

Каква точност има DXA?

За да може да се каже каква точност има дадено измерване, трябва да имаме база за сравнение, а за да имаме база за сравнение, трябва да се запознаем с мултикомпонентните методи за изчисление на телесната композиция.

Тялото и телесната композиция е съвкупност от различни вещества и тъкани. В зависимост колко от тях могат да бъдат изчислени, се определя и съответният метод.

DXA, например, е трикомпонентен метод (3-C) за изчисление на телесната композиция, защото измерва и дава информация за 3 вида тъкани – мастна, костна и чиста.

Преди DXA да се наложи на пазара, най-популярният метод беше подводното претегляне. То представлява двукомпонентен метод (2-C), тъй като според него и неговите резултати, тялото се състои само от 2 компонента - мастна и чиста тъкан.

За златен стандарт на този етап се смята четирикомпонентният метод за изчисление (4-C), тъй като той разделя тялото на 4 компонента – мастна, чиста, водна и костна маса.

Най-голямото предимство на 4-C пред останалите е именно възможността да се отчита водната маса на тялото. Това може да се направи по три основни метода – чрез биоимпеданс, с тритирана вода или деутериев оксид (тежка вода).

Отчитането на водната маса е много сериозно допълнение, тъй като всички предишни методи, включително и DXA, разчитат и предполагат константна хидратация на клетките, съответно при определени условия, които нарушават водния баланс, ще има и сериозна промяна в резултатите.

Съществуват също 5 и 6-компонентни методи, които допълнително отчитат минералната маса не само в костите, но и в меките тъкани, но на този етап те не се използват.

Може би някои от вас вече си задават въпроса: ако точността на DXA се определя на база точността на 4-C, на каква база се определя точността на 4-C?

Възможно най-точният и сигурен метод за изчисление на телесната композиция е чрез химичен анализ на мъртви човешки тела.

Именно такъв химичен анализ, направен от Harold H. Mitchell през 1945 година (1)⁠, поставя и основата на всички бъдещи, непреки методи описани по-горе и според науката, 4-компонентният метод дава най-близки до реалните резултати.

Но нека се върнем на основния въпрос - колко точни са резултатите на DXA в сравнение с 4-C?

Изследването на Rebecca Toombs и екип (2)⁠ дава повече яснота по този въпрос. В публикацията си те правят ревю на научната литература и правят извадка на изследванията сравняващи двата метода.

Според изведените резултати, в повечето изследвания DXA подценява процента телесни мазнини и дава с около 2-3% по-нисък резултат.

Това обаче е средна групова стойност. Индивидуалната грешка може да достигне и до 5-10%.

С други думи, ако се направят измервания на голяма група хора и се вземе средната стойност от всички резултати, DXA дава много малко отклонение от 4-C, но ако се фокусираме върху индивидуалните хора от въпросната група, при някои от тях отклонението ще е 2-3%, но при други може да достигне и 10%.

Разлика от близо 10% съвсем не е маловажна, когато човек иска да знае точния си процент телесни мазнини или ако максимално близък до реалността резултат е важен за дадено медицинско изследване.

За фитнес любителите обаче, и дори професионалните състезатели, е много по-важно нещо друго - отчитането на прогреса във времето.

За тях не е толкова важно колко близо или далеч от реалната стойност е резултатът, а дали има разминавания на база случайност между две отделни измервания. Разминавания, които са следствие на неточност произлизаща от самата машина (технологична грешка).

От какво се влияят резултатите?

За хората, които търсят начин да следят във времето телесната си композиция е важно отделните измервания да са максимално точни и да не са подвластни на случайни изменения.

Добрите новини са, че при максимално близки условия, разликите между последователни измервания (test-retest) при DXA са изключително малки.

Изследването на Bilsborough и екип (3)⁠ показва коефициент на вариация за костната и чистата тъкан от 0.6% и 0.3% съответно, което означава, че на практика няма разлика между две последователни измервания в тези тъкани.

Коефициентът на варианция е малко по-голям при мастната тъкан и процента телесни мазнини и достига 2.5%, но на практика това означава, че процентът телесни мазнини между две измервания ще варира с не повече от 1%. При хората с нисък процент телесни мазнини, например 10-13%, вариацията ще е дори по-ниска, не повече от 0.5%.

Подобни резултати се наблюдават и в изследването на Nana и екип (4), в което също на практика няма разлика в костната и чистата тъкан между две последователни измервания, а коефициентът на вариация при мастната тъкан е не повече от 2%.

Казано по друг начин, ако искате да сравните дадено измерване с предишно такова, може да сте сигурни, че стойностите на костната маса и чистото тегло са максимално точни и при тях няма грешка, но количеството мастна тъкан и съответно процентът телесни мазнини може да варира съвсем малко. Например ако измерването показва 25%, то точната стойност е някъде в интервала 24-26%.

За да сведем вариацията до толкова ниски нива обаче, условията между отделните измервания трябва да са идентични, а идентичност за съжаление няма как да постигнем, освен ако измерванията не са буквално едно след друго.

DXA се влияе от редица фактори, затова нека ги разгледаме по-отблизо, за да знаем как да сведем грешките до минимум.

Факторите влияещи върху DXA резултатите могат да се разделят на два типа – технически и биологически.

Към техническите фактори спадат:

• позиционирането върху машината – трябва да е еднакво всеки път;
• софтуерното маркиране на тялото – представлява поставянето на маркери в софтуерната програма на машината, които отбелязват различните части на тялото. Може да става автоматично или ръчно от провеждащия измерването техник, като е силно препоръчително да се прави ръчно;
• уменията на техника, провеждащ измерването;
• носенето на дрехи – препоръчително е измерването да се прави по бельо или медицинска престилка;
• сравнение между два различни модела машини – различните модели машини може да използват различна технология на измерване, различна софтуерна версия и различни алгоритми на изчисление, които да доведат и до несъпоставими резултати.

От изброените технически фактори, най-важните са носенето на дрехи и сравнението между различни модели. Останалите са второстепенни, тъй като обикновено има установени протоколи на действие, които се следват от техниците и това минимизира риска от грешка.

Към биологическите фактори спадат:

• прием на храна и течности – тъй като микробиологичният състав на храната в много голяма степен съвпада и със състава на меките ни тъкани, а водата така или иначе е част от чистото тегло, то е многократно доказвано, че приемът на храна или вода преди измерването води до по-високи резултати на чистото тегло. (5–8)⁠⁠
• интензивна физическа активност – тъй като DXA разчита и предполага, че хидратацията на мускулните клетки е сравнително константна (73%), а интензивното физическо натоварване може временно да промени това, е препоръчително да са минали поне няколко часа от последната тренировка, още по-добре цяло денонощие. (7)⁠

Обобщено, за да се минимизират възможните грешки, е най-добре измерването да се прави:

• от една и съща машина, при една и съща софтуерна версия и един и същи техник;
• по бельо или престилка;
• в нетренировъчен ден или поне няколко часа след тренировка;
• рано сутрин, на празен стомах, при минимален прием на течности;
• когато последните няколко дни не е имало сериозни промени в режима на храненето (сол, въглехидрати) или ежедневието, които да доведат до промяна във водния баланс.

Личният ми опит с DXA

От много време имах желанието да се подложа на измерване с DXA. Първият ми опит да намеря такава услуга при нас беше преди няколко години, когато не успях да намеря нищо.

Малко преди средата на 2017 година, разглеждайки уебсайта на Александровска болница (гр. София), съвсем случайно видях в ценовата им листа “Измерване на цяло тяло с DXA /костна, мускулна и мастна тъкан/”.

Предвид, че точно приключвах шестмесечен период на калориен дефицит и бях отслабнал с 10 кг, реших че моментът е идеален за такова измерване, за да видя дали визуалната ми преценка съвпада с резултатите от DXA.

Реших, че е време да направя ново проучване за услугата у нас (къде, как и колко?) и се свързах с всички най-големи болници и клиники в рамките на гр. София.

За съжаление само на едно място успях да намеря тази услуга и това беше именно Александровска болница, като цената към момента на писане на този материал (януари, 2018 г.) е 80 лв..

Някои други медицински заведения също разполагаха с DXA скенер, но не предлагаха опцията за скенер на цялото тяло. Използваше се единствено за локално сканиране на костната маса с цел диагноза на костни заболявания като остеопороза и остеопения.

Затова и първият ми съвет към желаещите да опитат, е при търсенето на DXA скенер във вашето населено място, да се уверите, че предлаганата услуга е именно скенер на цяло тяло с измерване освен на костната, също и на мускулната и мастната тъкан.

За самата процедура няма много за разказване. Събличаш се по бельо, лягаш на скенера, отговарящият специалист те наглася в правилната поза и пуска измерването.

Измерването отнема около 5-6 минути, през които не трябва да се мърда (може да се диша нормално и мига), така че ако имате проблем със стоенето неподвижни, може да порепетирате предварително.

Резултатите излизат до половин час след това и ви се дават под формата на хартиен носител.

Ето как изглеждат и резултатите от първото ми измерване, направено на 12.06.2017 г.:

По-надолу ще изведа най-важните данни в табличен вид, така че не се притеснявайте ако не знаете какво и къде да гледате.

Напомням, че измерването беше направено точно в края на 6-месечен период на калориен дефицит и отслабване с 10 кг. Повече за него може да прочетете в статията Пътят към -10.

Чисто визуално и според приетите стандарти във фитнес пространството, лично аз се определях с около 15% телесни мазнини. Представете си удивлението ми, след като DXA извади резултат от близо 33%.

Бях наясно, че резултатът от DXA със сигурност ще е по-висок от моята преценка, тъй като измерването включва всички мазнини в тялото, не само подкожните, но въпреки това не можах да повярвам.

Разбира се, реших че е допусната някаква грешка и единственият начин да потвърдя това беше повторно измерване. Затова и реших да направя такова след 6 месеца.

През тези 6 месеца се храних най-вече в калориен баланс или може би в съвсем лек калориен излишък, от порядъка на 5 до 10%. Поне така смятах аз, тъй като резултатите от второто измерване, които ще видите по-долу, подсказват и някои други възможни сценарии.

Тренировъчната ми програма следваше линейна вълнообразна периодизация, с тренировки плавно преминаващи от такива с висок обем и ниска интензивност към типично силови, като последните 2 месеца бяха с много нисък обем и висока интензивност.

Ето как изглеждат и резултатите от второто ми измерване, направено на 12.01.2018 г.:

При отиването ми за второто измерване знаех единствено, че общото ми тегло се е покачило с 5 кг. Визуално също се усещах малко по-обемен и плътен, но на практика нямаше как да преценя колко от тези 5 кг са мастна тъкан и колко чисто тегло.

Ето и табличен вид на сравнението между двете изследвания на по-важните данни:

Накратко, за период от 6 месеца:

• общото ми тегло се е покачило с 5 кг;
• качил съм 7 кг чисто тегло;
• свалил съм 2 кг мазнини;
• намалил съм процента си на телесни мазнини с 4.3%.

За тези, които не са много навътре в нещата мога да уточня, че като за човек с опит в тренировките (макар и далеч от оптималното ниво), тези резултати са впечатляващи.

Нека обаче обясня защо реално не са толкова впечатляващи, колкото изглеждат.

Напомням, че първото ми измерване беше точно в края на периода ми за отслабване. Средният прием на въглехидрати тогава беше сравнително нисък (средно 150 г/ден), калориите също бяха много ниски. Креатин също не бях пил от няколко месеца. Тези фактори предразполагат към по-малко водна маса и гликоген в организма.

В периода преди второто измерване, приемът на калории беше повишен, въглехидратите бяха със средно 80 г/ден повече и също така приемах креатин.

Тези фактори предполагат по-високи нива на водна маса и гликоген в огранизма и тъй като DXA приема водната маса и гликогена като част от чистото тегло, е съвсем нормално неговият резултат да е по-висок.

Няма как да знаем колко точно от тези 7 кг чисто тегло са под формата на вода и гликоген, но тъй като тренировъчният обем на тренировките беше много нисък през последните 2 месеца и 80 г/ден въглехидрати в плюс съвсем не са достатъчно, за да се съхрани кой знае колко повече гликоген, гликогенът и водата към него едва ли са били повече от 2-3 кг. По мои предишни наблюдения, приемът на креатин, заради водата, която задържа със себе си, покачва теглото ми с около 1.5 до 2 кг.

Като теглим чертата излиза, че реално за тези 6 месеца съм покачил мускулната си маса с около 2-3 кг и съм намалил телесните си мазнини с около 1-2 кг. Доста по-разумни резултати.

Това е и вторият ми съвет към хората, които смятат да опитат. Не забравяйте, че за възможно най-точна преценка, условията при измерването трябва да са възможно най-близки. Факторите влияещи върху водната маса в тялото трябва да се имат предвид.

И все пак остава въпросът, не са ли 28% телесни мазнини твърде висока стойност, при положение, че в огледалото виждам коремните си мускули?

Все пак, хора с 30% телесни мазнини в научната литература се класифицират като затлъстели и визуално би следвало да съм с голям търбух.

При наличните резултати моето мнение е, че DXA машината в Александровска болница измерва точно във времето и е подходяща за следене на прогреса, а причините за високия процент телесни мазнини може да са много и различни.

Може да имам повече висцерални мазнини, отколкото предполагам. Може би алгоритъмът и прецизността на изчисление на машината са много по-високи или по-ниски в сравнение с други. Може би индивидуалната грешка, за която се спомена в секцията за точността на DXA, при мен е много висока.

Може да са много неща, но в крайна сметка по-важното е, че уредът е годен за следене на прогреса във времето, стига да се внимава и да се следват препоръките за минимизиране на грешките.

Поне така подсказват моите резултати. Планирам да направя още едно измерване след няколко месеца и то ще внесе допълнително яснота.

В заключение

DXA е добър, точен, безболезнен, безопасен и сравнително удобен метод за измерване и проследяване на телесната композиция.

За съжаление услугата у нас не е достъпна навсякъде и все още се намира трудно. Цената на измерването съвсем не е ниска и не позволява чести и регулярни измервания. По-разумно е те да се правят поне през няколко месеца.

Подходящо е най-вече за любопитни хора, които обичат да си правят експерименти с различни хранителни режими и тренировки и искат обективно мнение за влиянието им върху телесната композиция. Също и за професионални атлети като бодибилдърите например.

За повечето хора обаче, измерването на телесната композиция с DXA е по-скоро ненужно.