Analýza kostní mikroarchitektury jako klinického biomarkeru pro odhad rizika zlomenin na základě obrazu.

Osteoporóza je běžné onemocnění u starších lidí, jehož progrese vede ke zvýšenému riziku zlomenin kostí, což může nepříznivě ovlivnit kvalitu života a zvýšit morbiditu/úmrtnost související s věkem. Národní nadace pro osteoporózu předpovídá, že do roku 2015 bude osteoporóza zodpovědná za tři miliony zlomenin, což povede k nákladům na zdravotní péči ve výši 25,3 miliardy dolarů. To zdůrazňuje naléhavou poptávku po metodách pro přesnou předpověď rizika osteoporotických zlomenin pro klinické hodnocení a léčbu osteoporózy.

V klinické praxi je tradiční a jedinou metodou diagnostiky osteoporózy na základě měření BMD duální rentgenová absorpciometrie (DEXA). DEXA má však určitá omezení a existuje značné překrývání hodnot BMD mezi jedinci, u kterých se rozvinou zlomeniny, a těmi, u kterých se zlomeniny nevyskytují. To odráží, že BMD nezachycuje všechny faktory, které přispívají k pevnosti kostí. Jedním takovým faktorem je trabekulární mikroarchitektura kosti, dobře známá v definici osteoporózy.

Studie ex vivo prokázaly, že mikroarchitektura trabekulární kosti představuje důležitou složku pevnosti kosti nezávisle na BMD. Trabekulární mikroarchitektura však není při hodnocení rizika zlomenin v klinické praxi uvažována. Několik zobrazovacích technik bylo přezkoumáno jako potenciální kandidáti pro klinické hodnocení mikroarchitektury trabekulární kosti. Technologická vylepšení v rentgenovém zobrazování s vysokým rozlišením a MRI poskytují stále přesnější údaje o kostní mikroarchitektuře, ale mohou být použity pouze na periferních místech (femur a předloktí) a dosud nebyly začleněny do standardizovaných protokolů klinického zobrazování kvůli nedostatku centrálního hodnocení místa (bederní páteř), kde jsou osteoporotické zlomeniny nejčastější.

Současná literatura naznačuje potenciál pro zvýšení diagnostické přesnosti predikce síly kosti začleněním pokročilých matematických deskriptorů struktury kosti. Spolupracovníci projektu v Rochesteru prokázali, že geometrické rysy charakterizující femorální trabekulární kompartment mohou doplnit konvenční měření BMD a zlepšit predikci kostní síly ve vzorcích femuru ex vivo. Bylo však vynaloženo malé úsilí na skutečné využití těchto doplňkových obrazových informací v klinické praxi. Tato studie by měla podpořit další vývoj těchto technik a jejich implementaci do klinické praxe.

Naším cílem je začít překlenout propast mezi základním výzkumem predikce síly kostí a klinickou léčbou osteoporózy, odrážejícím translační výzkumný přístup od „bench to bedside“. Za tímto účelem bude nová metodika hodnocena jak retrospektivní analýzou, tak prospektivní pilotní studií. Konkrétní volba použití dvouenergetického CT (DECT) pro prospektivní pilotní studii je motivována potenciálem zlepšit měření BMD nad rámec toho, co dokáže kvantitativní CT (QCT), a také umožňuje rozklad materiálu na vápník a složky měkkých tkání, který má aplikace pro další klinicky relevantní jednotky onemocnění a nakonec povede k široké dostupnosti této relativně nové technologie.