Магнітно-резонансна томографія змін у відділах черевної порожнини у хворих на ожиріння діабетиків під час низькокалорійної програми схуднення

Лена Дж. Фогт

1 кафедра медицини А, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Антьє Стівелінг

1 кафедра медицини А, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Пітер Дж. Мефферт

2 Інститут громадської медицини, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Марі-Луїза Кромрі

3 Кафедра радіології та нейрорадіології, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Ребекка Кесслер

3 Кафедра радіології та нейрорадіології, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Норберт Гостен

3 Кафедра радіології та нейрорадіології, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Жанін Крюгер

1 кафедра медицини А, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Сімоне Гартнер

1 кафедра медицини А, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Алі А. Агдассі

1 кафедра медицини А, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Джулія Майерле

1 кафедра медицини А, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Маркус М. Лерх

1 кафедра медицини А, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Йенс-Петер Кюн

3 Кафедра радіології та нейрорадіології, університетська медицина Грайфсвальд, Грайфсвальд, Німеччина

Задумав та спроектував експерименти: LJV AS JPK MML AAA. Виконував експерименти: LJV AS JPK SG JK. Проаналізовано дані: LJV JPK PJM. Внесені реагенти/матеріали/інструменти для аналізу: LJV JPK. Написав папір: LJV AS JPK MML JM NH RK AAA MLK.

Пов’язані дані

Усі відповідні дані знаходяться в газеті та в допоміжних файлах.

Анотація

Завдання

Щоб дослідити зміни вмісту жиру в черевних відділах та площі м’язів під час схуднення, використовуючи магнітно-резонансну томографію, кодовану хімічним зсувом, кодовану за допомогою з’єднання (МРТ), у діабетиків із надмірною вагою.

Методи

Двадцять дев'ять діабетиків із ожирінням (10/19 чоловіків/жінок, середній вік: 59,0 років, середній індекс маси тіла (ІМТ): 34,0 кг/м 2) проспективно приєдналися до стандартизованої 15-тижневої програми схуднення (шість тижнів дієти за формулою) виключно з наступним повторним введенням звичайної їжі з поступовим збільшенням енергетичного вмісту протягом дев’яти тижнів) протягом 15 тижнів. Усі суб'єкти проходили стандартизований протокол МРТ, включаючи МР-послідовність, кодовану за допомогою хімічного зсуву, з поділом води/жиру перед програмою, а також наприкінці шести тижнів дієти на формулі та в кінці програми через 15 тижнів. Визначали жирові фракції органів черевної порожнини та кісткового мозку хребців, а також обсяги вісцерального та підшкірного жиру. Крім того, область м’язів оцінювали методом L4/L5. Дані порівнювали за допомогою тесту підписаного рангу Вілкоксона для парних зразків.

Результати

Середній ІМТ значно зменшився з 34,0 кг/м 2 до 29,9 кг/м 2 (р 0,15). Обсяг вісцерального жиру (від 3,2 до 1,6 л, від 2 до 226,8 см 2 .

Висновок

МРТ дозволяє неінвазивний моніторинг змін у відділах живота під час схуднення. У діабетиків із надмірною вагою втрата ваги призводить до зменшення жиру в відділах живота, таких як вісцеральний жир, а також жир печінки та кісткового мозку хребців, тоді як жир підшлункової залози залишається незмінним.

Вступ

Поширеність ожиріння у всьому світі продовжує зростати, і за підрахунками в даний час 35% дорослих у віці 20 років і старше мають надлишкову вагу та 11% страждають ожирінням [1]. Окрім маси тіла, розподіл жиру відіграє важливу роль у оцінці ризику розвитку у людини метаболічного синдрому [2], оскільки жир у животі схильний до інсулінорезистентності та цукрового діабету [3–5]. Наявність обох видів, абдомінального ожиріння та діабету, може збільшити ризик відкладення жирових клітин у печінці та підшлунковій залозі та порушити метаболічну функцію цих органів [6–11].

Як наслідок, втрата ваги вважається важливим компонентом лікування пацієнтів із надмірною вагою з метаболічним синдромом [12,13]. Зниження вісцерального жиру та зменшення накопичення жиру в органах черевної порожнини може значно покращити стан здоров’я, як нещодавно спостерігалося у здорових пацієнтів із ожирінням [14–18]. Деякі звичайні програми показали багатообіцяючі результати для здорових учасників, а також для учасників з діабетом [13,19]. Є лише декілька досліджень, які вимірювали зміни вмісту жиру в різних відділах живота, таких як вісцеральний жир або жир печінки під час схуднення у хворих на ожиріння діабетиків [20–23]. Пацієнтів з інсулінотерапією часто виключають із цих досліджень. Крім того, ці дослідження проводили протягом двох-16 тижнів, а досліджувані дієти для схуднення коливались у енергетичному вмісті від 400 до 1200 ккал. Вміст енергії менше 800 ккал не дозволений для амбулаторної терапії. Наскільки нам відомо, не існує жодного дослідження, яке б контролювало вміст жиру в органах черевної порожнини, обсяг підшкірного та вісцерального жиру та площу м’язів у кожного суб’єкта під час стандартизованої програми схуднення діабетиків із ожирінням, включаючи діабетиків з інсулінотерапією.

Магнітно-резонансна томографія, кодована хімічним зсувом (МРТ), є неінвазивною методикою для оцінки абсолютного вмісту жиру у вісцеральних органах та для кількісної оцінки об’єму підшкірного та вісцерального жиру [24,25]. Загальновідомо, що кількісне визначення жиру за допомогою МРТ, кодованого хімічним зсувом, стримується кількома факторами, такими як релаксація Т2 * [26], відновлення Т1 [27,28], мультиспектральна складність жиру [29], вихрові струми [29]. та шум зображення [28]. Тканинний жир можна визначити кількісно в усьому діапазоні 0–100%, якщо вирішено неоднозначність жиру/води [30]. Фракція жиру, визначена методом МРТ, кодованого хімічним зсувом, після того, як були розглянуті всі відомі незрозумілі фактори, називається фракцією жиру з протонною щільністю (PDFF). PDFF є клінічно прийнятим візуалізаційним біомаркером для кількісної оцінки жиру в тканинах [25], як було продемонстровано в останніх дослідженнях щодо кількісного визначення жиру в печінці та підшлунковій залозі. PDFF перетворився на надійний і точний підхід для оцінки жиру в тканинах, незалежно від апаратного забезпечення сканера МР (наприклад, напруженості поля) [31,32] або програмного забезпечення (наприклад, параметрів сканування) [33–35]. Крім того, PDFF, розрахований за допомогою МРТ, кодованого хімічним зсувом, порівнянний з іншими методами візуалізації, такими як МР-спектроскопія [33,36].

Крім того, візуалізація поперечного перерізу є прийнятою клінічною процедурою для визначення стану м’язів [37–40]. Отже, МРТ може використовуватися для одночасного контролю змін вмісту жиру в животі та об’єму жиру та визначення м’язової площі. Ми висунули гіпотезу, що конкретна програма зниження ваги призводить до різного ступеня зменшення жиру в черевних відділах і що ці ефекти можна контролювати за допомогою МРТ.

Тому метою нашого дослідження було вимірювання вмісту жиру в черевних відділах та м’язовій області під час схуднення за допомогою МРТ, кодованого за допомогою хімічного зсуву, кодованого за допомогою зсуву, у діабетиків із надмірною вагою.

Матеріал та методи

Це перспективне дослідження було схвалено місцевою комісією з огляду установи Університетської лікарні Грайфсвальда, Німеччина (№ BB062/12). Письмова інформована згода була отримана до включення в дослідження.

Предмети

Реклама в декількох місцевих газетах пропонувала суб’єктам, зацікавленим у участі у стандартизованій програмі схуднення, зв’язатися зі слідчими, зателефонувавши на центральний номер телефону. Критеріями включення були вік від 18 до 70 років, відомий діабет 2 типу та індекс маси тіла (ІМТ) 27 кг/м 2 або вище. Зацікавлених суб'єктів виключали у разі лікування міметичними препаратами інкретину, вагітності, іммобілізації, важкої серцевої, печінкової або ниркової недостатності, деменції, розладів харчування чи алкоголізму. Загалом 36 суб'єктів пройшли стандартизовану програму схуднення, але через не безпечні для МРТ металеві імплантати або кардіостимулятори семеро суб'єктів були виключені з МРТ. В результаті 29 суб’єктів, які пройшли стандартизовану програму схуднення, пройшли всі обстеження на МРТ. Обстеженими були 19 жінок та десять чоловіків із середнім віком 59,0 років та середнім ІМТ 34,0 кг/м 2 .

Стандартизована програма схуднення

У перші шість тижнів стандартизованої програми схуднення пацієнти отримували дієту з низьким вмістом калорій (коротка програма OPTIFAST ® II, Nestlé Health Science, Німеччина). Щоденне споживання складалося з п’яти пакетиків, які повністю замінювали нормальну їжу, і відповідало вмісту енергії 800 ккал. Рідка дієтична формула містила 96 г вуглеводів, 70 г білків, 15 г жиру та рекомендовану добову кількість вітамінів та мінералів. Пацієнтам рекомендували випивати> 2,5 літра води та інші безкалорійні напої щодня. За цією фазою голодування послідувала чотиритижнева фаза годування, під час якої було відновлено регулярне харчування, а дієтичні суміші поступово замінювались до досягнення щоденного загального споживання 1200 ккал. Протягом останніх п’яти тижнів програми споживання енергії поступово збільшувалось до індивідуального рівня, що дозволяло суб’єктам підтримувати свою вагу стабільною.

Раз на тиждень учасники відвідували навчальний центр для моніторингу стану здоров’я та участі у контрольованих вправах. Курс вправ являв собою поєднання кардіо- та силових тренувань і був частиною стандартизованої програми зниження ваги (коротка програма OPTIFAST ® II, Nestlé Health Science, Німеччина). Інтенсивність тренувань крок за кроком збільшували з 30% та 1–2 серії з 15–25 повтореннями до 70% та 1–3 серії з 15–25 повтореннями. Програма була адаптована до рівня фізичної форми та захворювань людей на розсуд тренера. Дієтолог контролював групу протягом усього дослідження та надавав консультації з питань харчування та поведінки. Для моніторингу дозування ліків від діабету учасники зустрічались раз на тиждень із лікарем дослідження. Тренер, дослідний лікар та дієтолог відвідали тренінг перед тим, як працювати з програмою схуднення, щоб забезпечити стандартизоване проведення дослідження.

Збір даних

Кров для вимірювання сироваткових трансаміназ та ліпідів брали проби вранці після нічного голодування більше восьми годин. Поки випробовувані були легко одягнені і не носили взуття, вага вимірювалася за допомогою цифрової шкали (Seca 635, Гамбург, Німеччина), а зріст вимірювався в положенні стоячи, не взуваючись за допомогою стадіометра (Seca 240, Гамбург, Німеччина). ІМТ розраховували як масу тіла, поділену на зріст тіла у квадраті. Окружність талії вимірювали посередині між верхнім клубовим відділом хребта та нижнім ребром та обхватом стегон на рівні більших вертлюгів за допомогою рулетки, не чинячи тиску на поверхню тіла. Для зменшення суб’єктивної похибки всі вимірювання проводились одним і тим же клініцистом. Антропометричні дані були зібрані на початковому етапі, після перших шести тижнів дієти на формулі та наприкінці 15-тижневої програми зниження ваги. Зразки крові відбирали на початковому рівні та через 15 тижнів. Обстеження МРТ проводили перед програмою, а також на 6 та 15 тижнях

Магнітно-резонансна томографія та аналіз даних

МРТ проводили на 3,0 Тесла (Verio, Siemens Healthcare, Ерланген, Німеччина). Зображення отримували в положенні лежачи на спині, використовуючи комбінацію спіральної спіралі та двох котушок фазового масиву, що охоплюють весь живіт.

Протокол МРТ складався з послідовності, кодованої за допомогою хімічного зсуву у три луни, з поділом води та жиру. Ця послідовність була отримана в корональній площині з використанням таких параметрів зображення: TR/TE1/TE2/TE3: 6,51/1,22/2,45/4,90 мс; кут перекидання 9 °; довжина ехо-шлейфу 1; пропускна здатність 914 Гц/px; матриця зображення: 187x288; поле зору 500x500 мм, паралельне отримання (Граппа) з коефіцієнтом прискорення 2 і 24 опорних ліній, товщина зрізу 5,0 мм, 60 зрізів з коефіцієнтом відстані 20%. Послідовність отримували за один подих із загальним часом збору 22 с.

Воду та жир розділяли за допомогою даних про величину (позафазові TE1/фазові зображення TE2) та інформації з фазових зображень для врахування неоднозначностей між водою та жиром. Дані про величину були виправлені для відомих перешкод, таких як розпад Т2 * [26], відновлення Т1 [27,28], корекція шуму та мультиспектральна складність жиру [29]. Розрахунок PDFF проводився на основі зображень води та жиру, скоригованих конфудером (PDFF = жир/(жир + вода). Розрахунок PDFF, включаючи корекцію для відомих перешкод [26–29], проводився в автономному режимі за допомогою домашнього сценарію для Програмне забезпечення Matlab (версія 2008; Mathworks, Natick, США). Деталі реконструкції були описані в іншому місці [41]. Точність розрахунку PDFF за допомогою сценарію була продемонстрована в різних методичних та клінічних дослідженнях [27,33,41,42 ] Крім того, ми дослідили точність визначення PDFF методом МРТ, кодованого хімічним зсувом, у фантомному експерименті. Метод та результати представлені у файлі S1, відповідно даних S1.

Розрахована карта PDFF дозволяє кількісно визначити відсоток вмісту жиру в органах та оцінити обсяги жирової тканини/обсяги тканини без жиру. На додаток до карти PDFF були реконструйовані зображення лише для води та зображення лише для жиру. Аналіз зображень проводився за допомогою програмного забезпечення Osirix (версія 4.6, Bernex, Швейцарія).

Статистика

Більшість лабораторних показників суттєво змінювались із втратою ваги і наведені в таблиці 2. Ферменти печінки, сироваткова аланінамінотрансфераза (ALT), аспартатамінотрансфераза сироватки (AST) та гамма-глутамілтранспептидаза (GGT) значно зменшились протягом програми (ALT: p-й та 75-й процентилі в дужках і були розраховані за тестом підписаного рангу Вількоксона, LDL = ліпопротеїди низької щільності, HDL = ліпопротеїни високої щільності, ALT = аланін-трансамінази, AST = аспартат-трансаміназа, γ-GT = гама-глутаміл-трансфераза; значні зміни напівжирним шрифтом, n = 29

Вміст жиру в печінці швидко впав із втратою ваги з 14,2% на початковому рівні до 5,3% через шість тижнів (р (рис. 1 і та 2). 2). Для дослідження впливу віку, статі, інсулінотерапії, втрати ваги та вихідного значення на зміни вмісту жиру в печінці був проведений регресійний аналіз; результати узагальнені в таблиці 3. Базовий жир у печінці був суттєво (β = 18,037, p Рис. 3), що свідчить про те, що у суб’єктів із вищим вихідним вмістом жиру в печінці спостерігалося більше зниження вмісту жиру в печінці. У нашому дослідженні фактори віку, статі та терапії інсуліном не були суттєво пов'язані зі змінами вмісту жиру в печінці.

Більша частина втрати ваги спостерігалася протягом перших 6 тижнів.

Вміст жиру в печінці цього суб'єкта зменшився з 17% до втрати ваги до 3% в кінці програми, що відповідає відсотковому вмісту втрати жиру в печінці 82%.

Таблиця 3

Зміннаβp95% ДІ

Вік [років]	-0,049	0,466	-0,187, 0,088
Самка	-1,886	0,080	-3,976, 0,244
Інсулінотерапія	1,256	0,210	-0,759, 3,271
(Печінка0 [%]/10) 0,5 (поліном)	18.037	2 = коефіцієнт детермінації, суттєві зміни напівжирним шрифтом, n = 29, зауважте, що печінка0 була перетворена із квадратним корінням через нелінійність асоціації

Середня площа м’язів, оцінена за допомогою підходу L4/L5, зменшилася з 243,9 см 2 на початковому рівні до 230,4 см 2 через шість тижнів (р 2 через 15 тижнів (р = 0,001).

Результати МРТ для окремих компартментів узагальнені як процентні зміни на рис.5 .

Методи візуалізації дозволяють контролювати жирову масу, нежирну масу та м’язову область [57,58]. МРТ, кодована хімічним зсувом, є чудовою методикою для оцінки відсоткового вмісту жиру в тканинах та для визначення обсягу жиру. У клінічних умовах МРТ, кодована хімічними зсувами, в основному використовується для оцінки вмісту жиру в печінці при діагностиці жирової хвороби печінки. Інші застосування методів МРТ, кодованих хімічними зсувами, такі як кількісне визначення остеопорозу, все ще досліджуються [33,34,36]. На наш погляд, МРТ є корисним неінвазивним інструментом клінічних досліджень для моніторингу змін у розподілі жиру під час схуднення.

Одне обмеження нашого дослідження полягає в тому, що ми не досліджували довгострокові наслідки втрати ваги на різні відділи тіла. Іншим обмеженням є те, що у нас не було контрольної групи. З цих причин необхідні подальші дослідження та планується подальше спостереження за нашими пацієнтами. Третім обмеженням є те, що ми не знаємо, чи дотримувались наші суб’єкти дієтичної та вправної програми, коли вони не були в навчальному центрі. Нарешті, наше дослідження обмежене тим фактом, що ми не досліджували мінливість вимірювання PDFF за допомогою МРТ, а також точність та точність вимірювання об’єму жиру та м’язів. Останні публікації свідчать, що ця методика не залежить від програмного та апаратного забезпечення для вимірювання кількості жиру [25].

Таким чином, МРТ є корисним інструментом клінічних досліджень для неінвазивного моніторингу змін у відділах живота під час схуднення. Наше дослідження показує, що втрата ваги призводить до зменшення жирових відділів живота, таких як вісцеральний та підшкірний жир, а також жиру печінки та жиру кісткового мозку хребців у діабетиків із надмірною вагою. Навпаки, втрата ваги, як видається, не впливає на вміст жиру в підшлунковій залозі та вміст жиру в інших органах черевної порожнини у діабетиків.