Graeff, C: Bone Strength Surrogate Markers -

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Résumé :
Osteoporose ist eine Volkskrankheit, die ein erh?htes Frakturrisiko und damit einhergehend erh?hte Morbidit?t und Moralit?t verursacht. Die momentan etablierte Form der Diagnose ist die Zwei-Spektren R?ntgen-Absorptiometrie (DXA), die ausschlie?lich die projizierte Knochenmineraldichte (BMD) misst. Obwohl die DXA eine gute Risikovorhersage erlaubt, ist sie nicht sensitiv genug f?r ein effektives Screening gr??erer Populationen. Hinzu kommt, dass die DXA nicht in der Lage ist, die Reduzierung des Frakturrisikos durch Medikamente zu messen. Eine verbesserte Einsch?tzung des Frakturrisikos und insbesondere auch des Behandlungseffekts auf das Frakturrisiko ist daher erforderlich. Ziel dieser Dissertation ist die Entwicklung und Validierung einer Diagnostik mit Hilfe hochaufl?sender Computer- Tomographie (HRCT) der Wirbels?ule in Kombination mit automatisierter Bildverarbeitung. Es soll sowohl die Knochenmikrostruktur als auch die Knochenfestigkeit mit Hilfe der Finiten Elemente (FE) Analyse analysiert werden. Es wurde eine Software zur automatisierten Segmentierung und Analyse der CT-Aufnahmen entwickelt. Sowohl Mikrostruktur- als auch FE-Analyse wurden in vitro validiert. Kurzzeit- Pr?zisionsfehler wurden in vivo bestimmt und lagen im Bereich von 0,5-2,5%; die Auswertung eines Wirbelk?rpers dauerte im Median 3 min. In einer klinischen Studie mit 65 Patientinnen wurde sowohl Mikrostruktur- als auch FE- Analyse zur ?berwachung einer 2-j?hrigen Teriparatid-Therapie eingesetzt. Die Ver?nderungen unter Therapie in Mikrostrukturma?en und Knochenfestigkeit waren signifikant gr??er (p<0,05) als die der DXA. Die Langzeit-Pr?zision beider Verfahren erm?glicht prinzipiell die ?berwachung einer individuellen Therapie. Es konnten Behandlungseffekte des Teriparatid gezeigt werden, die vorher so in vivo nicht darstellbar waren. Teriparatid wirkt ?ber die Neubildung von Knochenmatrix, die sich in einem gr??eren Anstieg der app. BV/TV im Vergleich zur volumetrischen BMD niederschlug. Mit Hilfe der FE Analyse konnte die zu erwartende lokale Sch?digung des Knochens unter simulierter Belastung untersucht und der R?ckgang dieser Sch?digungsgef?hrdung unter Teriparatid demonstriert werden. In einer Querschnitts-Studie wurden Frakturstatus und -schweregrade in 73 M?nnern mit sekund?rer Osteoporose mit HRCT-basierter Mikrostruktur und FE-Analyse untersucht. F?r die Wirbels?ule war der beste Pr?diktor ein Regressionsmodell aus kortikalen und trabekul?ren Mikrostrukturvariablen (standardisiertes Odds Ratio (sOR)=4.4 (95% CI: 1.8- 8.9); erkl?rte Varianz der Frakturschweregrade (SDI) r?=0.45, p<0.0001). F?r pr?valente klinische Frakturen war der FE-basierte ,factor of risk' mit sOR = 0.32 (0.15-0.66) der beste Pr?diktor. DXA erreichte f?r keine dieser Untersuchungen die Signifikanz. Die hochaufl?sende CT erm?glicht zusammen mit der entwickelten Software eine umfassende Analyse verschiedener Eigenschaften des Knochens. Klinische Studien ergaben viel versprechende Resultate. HRCT-basierte Mikrostruktur- und FE-Analyse zeigten ein aussagekr?ftigeres Ansprechen als DXA in der ?berwachung einer Teriparatid-Therapie und waren ?berlegen in der Frakturdiskriminierung.