Verbesserte Abschätzung des Hüftfrakturrisikos bei Osteoporose durch Analyse der Mineralsalzverteilung in der Zweienergie-Röntgen-Absorptiometrie

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.