Individualisierte Risikoabschätzung von osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen mittels Quantitativer CT im Niedrigdosisbereich und in CT-Untersuchungen aus der klinischen Routine

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Thomas Baum; Professor Dr. Jan Stefan Kirschke; Professor Dr. Peter Noël
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432290010

Osteoporose geht mit einem erhöhten Frakturrisiko einher. Insbesondere osteoporotische Wirbelkörperfrakturen sind mit einer Einschränkung der Lebensqualität sowie einer erhöhten Morbidität und Mortalität verbunden und daher von enormer sozio-ökonomischer Relevanz in unserer alternden Gesellschaft.Klinische Risikofaktoren und die Dualenergie-Röntgen-Absorptiometrie (DXA)-basierte Knochenmineraldichte werden gegenwärtig benützt, um das Frakturrisiko abzuschätzen und eine (medikamentöse) Therapie zu initiieren. Allerdings stimmt das so erhobene Frakturrisiko mit dem tatsächlichen Frakturstatus des Patienten oft nicht überein. Die Knochenmineraldichte, die aus jeder Art von in der klinischen Routine durchgeführter Computer-Tomographie (CT) bestimmt werden kann, konnte neu aufgetretene Frakturen im Verlauf besser als die DXA vorhersagen. Zudem konnten CT-basierte Finite Element Modelle (FEM) die Vorhersage der Knochenfestigkeit über die Knochenmineraldichte hinaus verbessern. Ziel des aktuellen Forschungsvorhabens ist die Abschätzung des individuellen Frakturrisikos für jeden einzelnen Wirbelkörper aus a) spezifischen quantitativen CT-Untersuchungen im Niedrigdosisbereich und b) jeder Art von in der klinischen Routine durchgeführter CT. Für spezifische Niedrig-Dosis CT-Untersuchungen ist dazu die (Weiter-)Entwicklung von iterativen Rekonstruktionsalgorithmen zur „Entrauschung“ der Bilddaten notwendig. Zudem werden neuartige Wege in der CT-Datenakquise wie das sogenannte „Sparse Sampling“ zur Reduktion der Strahlenexposition untersucht. Diese CT-Datenakquise hat den Vorteil, dass zunehmendes Hintergrundrauschen wie bei einer Reduktion des Röhrenstroms vermieden wird. Für ein zuverlässiges „Osteoporose-Screening“ in jeder Art von in der klinischen Routine durchgeführter CT-Untersuchung sind Korrekturen für die verschiedenen Untersuchungsparameter und die intravenöse Gabe von iodhaltigem Kontrastmittel vorzunehmen, da diese die biomechanische Modellierung der Knochenfestigkeit der Wirbelsäule stark beeinflussen. Um die große Menge an Bilddaten adäquat zu verarbeiten, wird ein Programm geschaffen, in welchem die CT-Daten automatisch eingelesen und standardisiert, die Wirbelkörper segmentiert und das lokale, individuelle Frakturrisiko der Wirbelsäule mittels Knochenmineraldichte, Knochentextur und FEM berechnet werden. Die Antragssteller konnten mit Hilfe von bereits abgeschlossenen DFG-Anträgen wesentliche Vorarbeiten und Voraussetzungen für das angestrebte Projekt schaffen, welches eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von Mediziner, Physikern und Bioingenieuren erfordert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Kooperationspartner: Professor Karupppasamy Subburaj, Ph.D.