Analyse der Knochenmikroarchitektur als klinischer Biomarker für die bildbasierte Abschätzung des Frakturrisikos.

Osteoporose ist eine häufige Erkrankung bei älteren Menschen, deren Fortschreiten zu einem erhöhten Knochenbruchrisiko führt, was die Lebensqualität beeinträchtigen und die altersbedingte Morbidität/Mortalität erhöhen kann. Die National Osteoporosis Foundation prognostiziert, dass Osteoporose bis 2015 für drei Millionen Frakturen verantwortlich sein wird, was zu 25,3 Milliarden US-Dollar an Gesundheitskosten führen wird. Dies unterstreicht die dringende Nachfrage nach Methoden zur genauen Vorhersage des osteoporosebedingten Frakturrisikos für die klinische Bewertung und Behandlung von Osteoporose.

In der klinischen Praxis ist die Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie (DEXA) die traditionelle und einzige Methode zur Diagnose von Osteoporose basierend auf BMD-Messungen. DEXA hat jedoch gewisse Einschränkungen, und es besteht eine beträchtliche Überlappung der BMD-Werte zwischen Personen, die Frakturen entwickeln, und solchen, bei denen dies nicht der Fall ist. Dies spiegelt wider, dass die BMD nicht alle Faktoren erfasst, die zur Knochenstärke beitragen. Einer dieser Faktoren ist die trabekuläre Mikroarchitektur des Knochens, die in der Definition von Osteoporose wohlbekannt ist.

Ex-vivo-Studien haben gezeigt, dass die trabekuläre Knochenmikroarchitektur unabhängig von der BMD eine wichtige Komponente der Knochenfestigkeit darstellt. Die trabekuläre Mikroarchitektur wird jedoch bei der Bewertung des Frakturrisikos in der klinischen Praxis nicht berücksichtigt. Mehrere bildgebende Verfahren wurden als potenzielle Kandidaten für die klinische Bewertung der trabekulären Knochenmikroarchitektur geprüft. Technologische Verbesserungen in der hochauflösenden Röntgenbildgebung und MRT liefern immer genauere Daten zur Knochenmikroarchitektur, können jedoch nur an peripheren Stellen (Femur und Unterarm) verwendet werden und wurden aufgrund des Fehlens einer zentralen Stelle noch nicht in standardisierte klinische Bildgebungsprotokolle aufgenommen Beurteilung der Stelle (Lendenwirbelsäule), wo osteoporotische Frakturen am häufigsten vorkommen.

Die aktuelle Literatur deutet auf ein Potenzial hin, die diagnostische Genauigkeit der Knochenstärkevorhersage zu erhöhen, indem fortschrittliche mathematische Deskriptoren der Knochenstruktur integriert werden. Die Projektmitarbeiter in Rochester haben gezeigt, dass geometrische Merkmale, die das femorale trabekuläre Kompartiment charakterisieren, herkömmliche BMD-Messungen ergänzen und die Vorhersage der Knochenstärke in Ex-vivo-Femurproben verbessern können. Es wurden jedoch wenig Anstrengungen unternommen, um diese komplementären Bildinformationen tatsächlich in der klinischen Praxis zu nutzen. Diese Studie soll die Weiterentwicklung dieser Techniken und deren Umsetzung in die klinische Praxis fördern.

Unser Ziel ist es, die Lücke zwischen der Grundlagenforschung zur Vorhersage der Knochenstärke und dem klinischen Management von Osteoporose zu schließen, indem wir einen translationalen Forschungsansatz von der „Bank bis zum Krankenbett“ widerspiegeln. Zu diesem Zweck wird eine neuartige Methodik sowohl durch eine retrospektive Analyse als auch durch eine prospektive Pilotstudie evaluiert. Die spezifische Wahl der Verwendung von Dual-Energy-CT (DECT) für die prospektive Pilotstudie ist durch das Potenzial motiviert, die BMD-Messung über das hinaus zu verbessern, was die quantitative CT (QCT) kann, und es ermöglicht auch eine Materialzersetzung in Kalzium und Weichgewebekomponenten. die Anwendungen für andere klinisch relevante Krankheitsentitäten hat und schließlich zu einer weit verbreiteten Verfügbarkeit dieser relativ neuen Technologie führen wird.