Podcasts about frakturrisikos

Zielsetzung: Ziel der Arbeit ist es, die Vorhersagekraft der Knochendichtemessung am proximalen Femur durch DXA zur Bestimmung des individuellen Frakturrisikos durch die toplogische Analyse der Mineralsalzdichteverteilung der Scan-Bilder zu steigern. Die Evaluation basiert auf den sog. Minkowski-Funktionalen (MF). Die Ergebnisse des neuen Verfahrens werden mit denen der Osteodensitometrie verglichen. Material und Methode: Untersucht wurden 30 postmenopausale Patientinnen (Alter 73,9 ± 10,3 Jahre), bei denen in 15 Fällen eine Fraktur der Hüfte vorlag. Innerhalb der ersten Woche nach dem Trauma wurde eine Knochendichtemessung durch DXA durchgeführt, im Fall der Frakturpatienten an der intakten, kontralateralen Hüfte. Die DXA-Scanbilder wurden durch die MF in 2D hinsichtlich Grauwert- bzw. Kalksalzdichteverteilung topologisch analysiert. Durch Anwendung eines optimierenden integrativen Filterverfahrens wurde eine skalare Grösse MF2D aus der Spektraldarstellung der MF jedes Bilddatensatzes extrahiert und in Beziehung zum Frakturstatus gesetzt. Die Diskriminanzanalyse und die ROC-Analyse wurden zur Erfassung der prädiktiven Wertigkeit des neuen Verfahrens im Vergleich zur konventionellen Osteodensitometrie hinsichtlich korrekter Differenzierung zwischen Patientinnen mit / ohne Hüftfraktur durchgeführt. Ergebnis: Die Knochenmineraldichte [der T-Wert] für die Patienten mit Hüftfraktur betrug 0,67 ± 0,12 g/cm2 [–2,77 ± 0,9 SD], im Vergleichskollektiv 0,77 ± 0,18 g/cm2 [–2,09 ± 1,22 SD]. Die Fläche unter der ROC-Kurve für die korrekte Differenzierung zwischen Frakturpatienten und der Kontrollgruppe durch den BMD-Wert [T-Wert] war 0,72 (p = 0,04) [0,63 (p = 0,23)]. Es lag keine statistisch relevante Beziehung zwischen der Knochendichte BMD und MF2D vor (R2 = 0,045, p = 0,262). Der mittlere MF2D-Wert lag bei den Patienten mit Hüftfraktur bei 10,04 ± 17,2 gegenüber –58,7 ± 82,29 bei den Vergleichsfällen. Die Fläche unter der ROC-Kurve für die korrekte Differenzierung zwischen Frakturpatienten und der Kontrollgruppe betrug für MF2D 0,85 (p = 0,001). Bei der Diskriminanzanalyse ergab sich im Fall der alleinigen Verwendung der Knochenmineraldichte [des Parameters MF2D] eine korrekte Klassifizierung in 63% [70%] der Fälle, mit dem Kombinationsmodell aus beiden Parametern konnten 77% der Fälle korrekt klassifiziert werden. Schlussfolgerung und Ausblick: Das vorgestellte Postprocessing-Verfahren basierend auf der topologischen Analyse der Grauwertverteilung in DXA-Scans des Hüftgelenkes mit Minkowski-Funktionalen in 2D erweist sich als gut geeignet, um Patientinnen mit einer Fraktur des proximalen Femurs zu identifizieren, im untersuchten Patientenkollektiv ist es der konventionellen Knochendensitometrie überlegen. Wegen der verhältnismäßig geringen Kollektivgröße sollte eine Validierung im Rahmen einer größeren, vorzugsweise prospektiv ausgerichteten Studie erfolgen. Hier ließe sich zudem untersuchen, ob sich das neuartige Verfahren auch zur Verlaufskontrolle z.B. unter medikamentöser Therapie eignet.

Die Messung des BMD mit der DXA stellt die weitverbreitetste Methode in der Osteoporosediagnostik zur Abschätzung des Frakturrisikos dar. Zur Einschätzung der mechanischen Festigkeit des distalen Radius sind jedoch verbesserte Methoden notwendig, um zum frühest möglichen Zeitpunkt einen osteoporotisch bedingten Knochenverlust zu erkennen und folgende Frakturen durch eine adäquate Therapie zu verhindern. Ziel der vorliegenden Studie war daher die Prüfung der Hypothese, dass quantitative Messungen der Knochenmikrostruktur mit der Mikro-CT eine Verbesserung der Vorhersagen der Bruchlasten des distalen Radius, verglichen mit der Bestimmung der Knochenmasse alleine, ergeben. Das Untersuchungsgut umfasste 130 Unterarme von Präparaten (66 Männer, Alter: 79,7±9,13; 64 Frauen, Alter 81,5± 8,94) aus 3 aufeinanderfolgenden Präparierkursen der Jahre 2000 bis 2002 in der Ludwig-Maximilian-Universität München. Die Unterarme der einen Seite wurden mit der Zweienergie-Röntgen-Absorptiometrie (pDEXA; Norland/ Stratec,, Pforzheim, Deutschland) sowohl an der distalen Metaphyse (1 cm Länge; proximal des Articulatio radiocarpalis) als auch am Schaft (1 cm Länge; bei ca. 33% der gesamten Knochenlänge) gemessen. Die Mikro-CT Scans der kontralateralen Radii (2 mm proximal des Gelenkspaltes) wurden an einem zylindrischen „Volume Of Interest“ von 6 mm Durchmesser und 6 mm Länge durchgeführt. Im Anschluss wurden die Versagenslasten der Radii in einer Sturzsimulation (in 80% Pronation, 70% Dorsalflexion) mittels einer Materialprüfmaschine (Firma Zwick, Zwick 1445, Ulm) ermittelt. Bei der Analyse des gesamten Untersuchungsgutes (n=130) zeigt die ROI „Distaler isolierter Radius ohne Ulna“ (bzw. Dist BMD R) die höchste Korrelation (r=0,82) mit den mechanischen Versagenslasten. Nach Ausschluss von 21 Radii, die kein radiologisch sichtbares Zeichen einer Fraktur aufwiesen (n=109), ergab sich eine Korrelation von r=0,85. Die Untergruppe der „Loco-Typico-Frakturen“ (n=79) wies eine Korrelation von 0,82 auf. Bei der Analyse der Mikro-CT Parameter des gesamten Kollektives zeigte der BV/TV die höchste Korrelation (r=0,49) mit den Versagenslasten. Den höchsten Korrelationskoeffizienten (r=0,55) aller Mikro-CT Parameter erreichte der BV/TV in der Untergruppe der radiologisch identifizierten Frakturen. In der Untergruppe der Loco-Typico-Frakturen wies der BV/TV einen Korrelationskoeffizienten von r=0,43 auf. In multiplen Regressionsanalysen konnte auf Basis der Mikro-CT keine signifikante zusätzliche Information zu der mit der DXA möglichen Vorhersage gewonnen werden. Die Befunde zeigen, dass auch bei hochauflösender Messung mit Mikro-CT die μ-Struktur des trabekulären Knochens von Biopsien der hier untersuchten Größe keinen Informationsgewinn gegenüber der Knochenmasse in Bezug auf die Strukturfestigkeit des distalen Radius ergibt. Eventuell besteht klinisch daher keine so hohe Bedeutung der Bestimmung der trabekulären μ-Struktur wie bisher angenommen.

Osteoporotische Wirbelkörperfrakturen stellen ein großes sozioökonomisches Gesundheitsproblem dar. Klinisch wird derzeit zur Diagnosestellung der Osteoporose nach WHO-Empfehlung die lumbale DXA-Messung hinzugezogen. Die osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen ereignen sich jedoch hauptsächlich in der thorakalen Wirbelsäule und im thorakolumbalen Übergangsbereich. Diese Areale sind jedoch der nicht-invasiven DXA-Messung aufgrund von Überlagerung anderer knöcherner Strukturen nicht zugänglich. In der vorliegenden Studie wurde die Hypothese untersucht, dass die auf der DXA basierende Vorhersage der Versagenslasten in der thorakalen Wirbelsäule durch a) die skelettale Heterogenität zwischen der lumbalen und thorakalen Wirbelsäule und b) durch die Artefakte bei der Bestimmung des lumbalen Knochenmineralgehaltes beeinflusst wird. Hierzu wurden die Korrelationen zwischen den in- und ex-situ erhobenen DXA-Parametern und den Versagenslasten bei älteren Individuen untersucht. Insgesamt wurden die Wirbelsäulen von 119 Präparate (76 Frauen, 82 ± 9 Jahre und 43 Männer, 77 ± 11 Jahre) untersucht. Nach der lumbalen DXA-Messung der Wirbelsäule unter In-situ Bedingungen in anterior-posteriorer (AP) Projektion erfolgte die Ex-situ – Messung in AP und in laterater Projektion. Anschließend wurden in einem axialen Kompressionsversuch, nach der Dreisegment-Methode, die Versagenslasten der Brustwirbelkörpersegmente (BWK) 5–7, 9–11 und dem Lendenwirbelkörpersegment (LWK) 2–4 bestimmt. Der Korrelationskoeffizient zwischen den Versagenslasten der beiden thorakalen Segmente betrug r = 0,85, die Versagenslasten der beiden thorakalen Segmente korrelierte mit dem lumbalen Segment nur moderat (BWK 6 vs. LWK 3 r = 0,61; BWK 10 vs. LWK 3 r = 0,68). Die laterale Ex-situ – DXA-Messung erbrachte signifikant höhere Korrelationen (p < 0,05) mit den Versagenslasten der lumbalen Wirbelsäule als die In-situ – DXA-Messung in AP-Projektion (r = 0,85 vs. 0,71). Die Korrelationen der thorakalen Versagenslasten mit der lateralen Ex-situ – DXA-Messung und der In-situ – DXA-Messung in AP-Projektion waren jedoch gleich (r = 0,69 vs. 0,67 für BWK 10 und r = 0,61 vs. 0,65 für BWK 6). Diese Ergebnisse demonstrieren eine substantielle Heterogenität der mechanischen Kompetenz innerhalb der Wirbelsäule älterer Individuen. Das mechanische Versagen der Lendenwirbelsäule kann am besten aus der lateralen DXA-Messung an explantierten Knochen vorhergesagt werden, somit scheint die lumbale In-situ – AP-Messung einer nicht unbedeutenden Beeinflussung durch die posterioren Element zu unterliegen, die die Vorhersagekraft der Messung reduzieren. Für die Vorhersage der Versagenslasten in der thorakalen Wirbelsäule und den thorakolumbalen Übergangsbereich ist die klinische In-situ – Messung der Lendenwirbelsäule in anterior-posteriorer Projektion der Ex-situ – Messung in beiden Projektionen jedoch nicht unterlegen. Somit scheint die lumbale In-situ – DXA in anterior-posteriorer Projektion ein mechanisch bedingtes Frakturrisiko für die thorakale und lumbale Wirbelsäule in gleicher Weise vorhersagen zu können. Die Artefaktbeeinflussung der lumbalen In-situ – AP-Messung scheint für die Vorhersage eines Frakturrisikos in der thorakalen Wirbelsäule eine eher untergeordnete Rolle zu spielen. Die klinische DXA-Messung der Lendenwirbelsäule in anterior-posteriorer Projektion kann daher als nicht-invasive Methode Aussagen über ein mögliches Frakturrisiko treffen und dazu beitragen Risikopatienten zu diagnostizieren und einer adäquaten, antiresorptiven Therapie zu unterziehen.