Vertebrales Frakturrisiko: Anwendung klinisch-relevanter Osteodensitometrie-Verfahren (2D) in Kombination mit hochauflösender Mikrocomputertomographie (3D) zur Bewertung lokaler Knochenqualitätsunterschiede im Wirbelkörper

• Antragsteller: Petar Milovanovic, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317314177

Wirbelkörperfrakturen treten bei älteren Individuen häufig schon bei alltäglichen Belastungen des Skelettsystems auf. Allerdings ist die Vorhersagesolcher Wirbelkörperfrakturen mittels Standarddiagnosemethoden (Dual-Röntgen-Absorptiometrie, DXA) nur schwer zu realisieren. Da die DXA-Methode nur niedrige Auflösungen bietet und die Knochenqualität basierend auf der zweidimensionalen Projektion einer komplexen dreidimensionale Struktur bewertet sind methoden-immanente Limitationen vermehrt im Kontext präziser Frakturvorhersagen thematisiert worden.Daher wurden bereits zusätzliche Parameter wie der BoneStructure Index (BSI) und der TrabecularBone Score (TBS) eingeführt mit dem Ziel die Aussagen von klinischen Daten zu erweiternund die Identifikation von Personen mit hohem Frakturrisiko zu verbessern. Trotz dieser aus 2D-Daten gewonnen Zusatzinformationen sind hochauflösende bildgebende Verfahren in 3D wie die Mikrocomputertomographie unerlässlich, um detaillierte Kenntnisse zum Ursprung mikrostruktureller Defekte zu gewinnen. In diesem Projekt testen wir die Hypothese, dass Alterungsprozesse die Knochenmikroarchitektur in 3D und die mechanischen Eigenschaften der Wirbelkörper verschlechtert und dasdabei altersabhängige Veränderungen der Knochenqualität in verschiedenen Teilbereichen einzelner Wirbelkörper unterschiedlich ausgeprägt sind. Wir erwarten, dass unsere Untersuchungen dazu beitragen unterschiedliche Muster vonvertebralen Knochenverlustenzu erklärenund diese ihren spezifischen anatomischen Subregionen zuzuordnen, um Frakturartenwie Keilwirbel , Fischwirbel , usw. besser zu charakterisieren und frühzeitig zu erkennen.Das geplante Projekt soll folgende Ziele erreichen: i) Beurteilung altersbedingter Verschlechterung der Knochenmikroarchitektur in 3D sowie mechanischer Eigenschaften der einzelnen Subregionen mittels Mikro-CT und mechanischer Testung, ii) Auswertung der altersbedingten Variabilität von vertebralen Frakturrisiko-Parametern in 2D (BMD, TBS, BSI) aus klinischen Diagnoseverfahren (DXA, Röntgenaufnahmen) und iii) Darstellung des Zusammenhangs zwischen Informationen aus klinischer 2D-Bildgebung und experimentell gewonnenen Parameter aus hochauflösender 3D-Knochenmikroarchitekturanalyse und mechanischer Testung der Subregionen im Wirbelkörper.Um über die eingeschränkte Aussagefähigkeit der DXA-Methode hinaus die Frakturrisikobewertung für die Patienten und Patientinnen in der Klinik zu verbessern, werden im Rahmen dieses Projektes sowohl klinische 2D-Diagnostik (basierend auf dem DXA-Verfahren) als auch mittels Mikro-CT erfasste hochaufgelöste 3D-Bilddaten verwendet. Ein besseres Verständnis des Frakturrisikos und eine optimierte Risikobewertung durch medizintechnische Bildgebung sind unerlässlich für die Verbesserung der Gesundheitspflege des Skelettapparates der alternden Bevölkerung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen