Z. Orthop. 130 (/992)
Stellenwert zweier unterschiedlicher Knochendichtemeßmethoden zur Bestimmung des Mineralgehalts am peripheren und axialen Skelett*) P. Schn eider, W. Börner, J. Rendl, C. Eil/es, K. Schlißke, M . Scheubeck Klinik und Po liklinik fü r Nu klearmedizin der Un iversität Wür zbur g (Dir .: Prof. Dr. W. Börn er)
*) Herrn Professor Dr. Hans Franke, ehem, Direk tor der Medi zinischen Poliklin ik der
Uni versität Würzburg zu m 80. Geburt stag gewidm et
Zusa mme nfass ung Von 410 Patienten , die von Mai 1990 bis Februar 1991 zur Bestimm ung des ossären Mineralgeha ltes an unsere Klinik überwiesen wu rden, konnt en 212 ent sprechend der Diagnose und des Verlaufs in 7 Krankheitsgru ppen eingeordnet werden . In de r vorliegenden Studie soll die Frage beant wortet, welcher Meßort am Skelett (LWS od er dista ler Radiu s) mit den uns zur Verfügung stehenden Methoden den Einfl uß der Erkrankun g und ihr e th erapeuti schen Auswirkungen am besten erkennen lä ßt und welche Störfaktoren und Feh lerqu ellen zu berü cksichtigen sind . Gemes sen wurde die Minera l-Flächenbelegun g der Lend enwi rbelsäu le mitte ls de r Zweienergie-Röntgena bsorptiometrie (DEXA) und der volumenbezogene Min era lgehalt der Spongiosa und des Gesamtquerschnittes am distal en Radiu s mitt els der peripheren quantit ati ven Computertomographie (pQCT) . Die Ergebn isse wurden einer stati stischen Analy se unterzogen. Berechnet wurde die Abweic hun g der Knochendich teparameter von einem norma len knoc henge sunden Referenzkollektiv (n =60 1 für pQ CT, n ~ 1240 für DEXA). Es zeigte sich , daß in allen Gruppen jeweils der Spongiosamineralgeha lt, gemessen mit der pQCT am Radius den größten Unt erschied zum gesunden Vergleichs kollektiv aufwies (zwischen 18% und 44 '70), entsprechend dem beka nntermaßen höheren Tu rnever in der Spongio sa . Demgegenüber fand sich der gerin gste Unt erschied (zwischen 4% und 27%) bei der Min era lflächendic hte der Lendenwirbelsäule. Zum ob jektiven Methoden vergleich wurde in einer ROC-Analyse zweier Gruppen von postmenopausalen Pat ientinnen (51 knochengesunde, 46 osteoporotische Patient innen) die diagno stische Valid ität der Met hod en in Bezug auf die Erkennung einer manife sten Osteoporose geprü ft. Die Validität war beim Nachweis einer manifesten Osteopo rose mitt els Messung reine r Spongiosa am Radiu s deut lich besser. Die RO C-Kurv en zeigten bei einer Spezifität von 90070 eine Sensitivität von 84070, wenn am Radiu s reine Spo ngiosa gemessen wurde, an der Lendenwirbelsäule dageg en nur 68%.
Z . Orthop . 130 (1992) 16-21
© 1992
F. Enke Verlag Stuttgart
Significa nce of Two Different Bone Mineral Measurem ent Methods in the Assessmen t of t he Periph eral and Axial Skeleton Between Ma y 1990 and February 1991 we enro lled 212 pat ient s of 410 referred to our clinic for bon e ma ss evaluation accordlng to different diagnosis or the rapeutic procedu res. These patients were divided into 7 groups. The question had to be an swered , whic h method of mea surement and which skeletal site would give bett er information about th e influence of the diseases of thera peutic pro cedures. We measur ed the areal minera l den sity of the lumbar spine with dual x-ra y absorptiometr y (DEXA) and the mineral content of the tota l and trabecular bon e ma ss of a cro ssectional slice at the dista l radi us with perip era l quant itative computed tomography (pQ CT) . The results were statistically anal ysed. We ca lculated the percentage deviat ion from young normals. Trab ecu lar mineral content showed th e great est difference (18% to 44%), compa red to the healthy reference group, corresponding to the known higher turnover of this bone compartement. In contrast, the difference of the area l den sity of the lumba r spine was found to be lowest (4% to 27%) . In order to compare th e methods objectively, we add itionally calcu lated a ROC -analysis of two po stm enopausa l groups (51 hea lthy, 46 osteoporotic) to de monstrate th e diagnostic validity, Th e validity pro ved to be substa nt ia lly better when pure ly trabe cu lar bone at th e distal radius was mea sur ed . Th e ROC-curves showed a sensit ivity of 84070 for rad ial t rabecu lar bo ne on a specificity level of 90070 , whereas the lumba r spine values presented with a sensitivity of on ly 68% .
Für d ie kritische Dur chsich t des Man ukript s dank en wir Frau Dr. med . Rit a Schneider.
Heruntergeladen von: NYU. Urheberrechtlich geschützt.
16
Knochendichtemeßmethoden zur Bestim mung des Min eralgehalts
Bei den generalisierten Osteopenien unterscheidet man zwischen der häufig auftretenden Osteoporose und den weit seltener beobachteten Osteopa thien, wie der Osteodystro phie und der O steomalazie. Die Qu antifizierung des Knochenmineralgehalts ermög licht keine Unterscheidung zwischen den einzelnen Formen der Osteopenie: sie ergibt lediglich einen quantitativen Parameter zur Beurteilun g des Schweregra des sowie die Möglichk eit einer Früherkennung von Veränderungen. Seit einigen J ah ren wird die Messung der Knochenmineralmasse in der klinische n Routine verstä rkt eingesetzt . Da einige Met hoden erst vor kurzer Zeit von der experimentellen Erprobung Eingang in die klinische Routine gefunden haben, best eh t ein gro ßer Nachholbeda rf, sowo hl zu der klinischen Wertigkeit einzelner Verfahren. als auch zur Bedeutu ng des Meßo rt s Ste llun g zu nehme n. In unserer Ar beit zeigen wir anhand der verschiedenen Patientengruppen, welchen Stellenwert der Meßort zur Diagnose und im Verlau f eine r Erkra nk ung hat. Patient en und Me tho de
Patienten Unter den 520 Patient en, an denen vom Ma i 1990 bis Februar 1991 die Dichtemessun gen durchgeführt wurden, befanden sich 143 Frauen und 69 M änn er , deren Er kra nkung oder Behandlung einen Ein fluß auf die Knochenmineralmasse erwarten ließen. Das Krankengut ist heterogen hinsichtlich der Krankheitsdauer, der Therapie und der Th erapiedau er. Die Einteilung in 7 Patientengruppen erfo lgt nach der unterschiedlichen Diagnose und Verlau fsk o nt roll e sowi e der Art der Therapi e (Tab . I ). Die Erg eb nisse sind zur Vergleichbarkeit der Geschlecht er wegen der unterschiedlichen .Peak Bone Mass' prozentual a uf da s geschlechtsspezifische Norma lkollektiv junger knochengesun der Individ uen der Alt ers gruppe 20-39 (D EX A) bzw. 20- 44 (pQ CT) bezog en . Wegen der un terschiedlich und willkürlich festgelegt en Al tersa bhä ngigkeit
der No rmbereichsangaben ist dies notwendig und sinnvoll, um nicht eine der beiden Meth od e zu ben achtteiligen. Die Abweichung zum normalen Mittelwert wird in Prozent angegeben. Die No rmalko llektive beziehen sich für die pQC T auf insgesamt 400 weibliche und 201 männliche Freiwillige, die kn ochenges und wa ren (20), und fü r die DEXA auf ein im DEXA-System ein programm iertes män nliches (n = 587) und weibliches (n = 653) Kollekti v Knochengesunder . Die Mittelwerte des A nteils der jun gen P ro ba nden wurden gleich 100'70 gesetzt. Für die D EXA bet rägt de r Mittel wert der Flächend ichte vo n Ll -L4 bei 20- 39jährigen Frauen 1,21 ± O, 13 g/cm' (n = 137) und bei 20-39jährigen Mä nnern 1,26 ±O ,12 g/ cm ' (a us n =587) ( 10) . Fü r die pQ CT betragen die Mitt elwert e des Mineral geha lts der Spongiosa (T BD) bei gesun den Frau en 188 ± 36 mg/ern ' (n = 2 1O, 20-44j. ), bei gesu nden Männern 223 ±33 g/ cm ' (n = 107, 20- 44j.). Die Mittelwerte der Gesam tdichte (BD) am Radius betrage n bei Fra uen 231± 40 mg/ern' und bei Männ ern 290± 40 rng ' (gleiche Fall zahl en und Altersgruppen wie TBD) (20). Bei den manifesten Osteoporo sen wurde der Vergleich mit Altersgleichen der zur Verfü gun g stehenden No rma lko llekt ive gewählt. Es wurden die Meßwerte von 51 postmenopausalen Frau en , die keine bekannte Erkrankung hatt en, die sich auf den Knochenstoffwechsel auswirken kann, mit denjenigen manife ster Osteo porosen verglichen (Tab. 2).
Methode Unsere Klinik verfügt über ein Gerät zur Zwe iene rgie-Rö ntge na bso rptiometrie (D EXA) (19), das wir zu Messungen an der \Virbelsäule einsetzen und über ein weiteres neuzeitliches Verfahren, die periphere quantitati ve Co mputertomog raphie (pQCT) (20) . Dur ch Unte rsuchung der Patienten mit beiden Verfahren ist es möglich , Ergebnisse der Lend enw irb elsäul e mit denen am dista len Radiu s zu vergleichen . Während die DEXA stets die Flächenproje ktion eines gemischten Anteils von ko rn-
T ab . 1 Einteilung der 7 Patie ntengruppen nach Diagnose oder Thera piear t . Angabe der Knochenm ineralparameter in Prozent vom normalen w eiblichen oder männlichen Referenzkollek tiv Gruppe Chemotherapie
In
I Al te,
I TBD 1%1
I
' 31
' 39 ± 14
' B2 ±2 2
' 95 ±20
SD 1%)
I BMD I% I I Anm erkungen J
9 6 ± 12
I
Lymphom e I Hodgkin, N HU
± 3 J . nach PD 2
M . Crohn
17
37 ± 11
72 ±21
89 ± 19
79 ±1O
3
Chron . N iereninsuffizienz
56
5 2 ±1 3
70 ± 25
BO ±23
9 5 ± 19
Dünndarm, Dickdarm sek. Hyperparathyreoidismu s
liPTH 4 09 ± 3 24 pgfmlJ 4
Comcoidrherapte
45
49 ±14
67 ±19
B2 ± 17
84 ± 12
5
Östroge n- I Test osteron ma ngel
11
43 ±10
66 ±1 1
B7 ± 17
B8 ± 12
5 11 14 15
Granulomat osen Autoimm unerkr. Asthma bronchiale Arthritiden
5 Ovaneunsuf f . 4 Over ekt . 1 Mum ps
1 Klin efelte r
6
M . Cushing
7
Postm eno pausale Osteoporose
17
6
32 ±1 3
61 ± l B
73 ±1 4
86 ±20
46
62 ± 11
56± l B
71 ± 16
73 ± 13
~
2 Wk -Frakturen
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Einleitung
Z. Orthop . 130 (1992)
Z. Orthop. 130 (/992)
P. Schneider und Mitarb.
T ab . 2 Panen tendaten rn . A lter), M ittelwerte und Standardabwe ichung der Meßwerte sowie T-Test ber oostmenooausalen normalen Frauen und Patientinnen m it wirbetk örpertrekturen aus den Daten der ROe-Analysen, gemessen mit DEXA und pOeT . Die Meßwerte entsprechen dem Mineralgeha lt in g /cm ~ Hvoroxvraoaut (pOe T) sow ie der M ineralflachendichte in g /cm 2 (DEXA) BO "" bone densitv (pOCTRa".usl, TBD := trabecular bone densitv (pOe T R.".u.l. BMD '" bone minerat oensitv lDEXALWSJ, S Standardabwe ic hung
normal n=51 Mrttelw . ct s
Alter BO Img lcm 3 ) TBD (mglcm 3 ) BMD lg lcm 2 )
Osteoporose n = 46 Mille lw . ±s
I
t
IP
56.0 ±7, 1 247 ±42
67 ,6 ±9.8 156 ±38 7.6 p
Stellenwert zweier unterschiedlicher Knochendichtemeßmethoden zur Bestimmung des Mineralgehalts am peripheren und axialen Skelett*) P. Schn eider, W. Börner, J. Rendl, C. Eil/es, K. Schlißke, M . Scheubeck Klinik und Po liklinik fü r Nu klearmedizin der Un iversität Wür zbur g (Dir .: Prof. Dr. W. Börn er)
*) Herrn Professor Dr. Hans Franke, ehem, Direk tor der Medi zinischen Poliklin ik der
Uni versität Würzburg zu m 80. Geburt stag gewidm et
Zusa mme nfass ung Von 410 Patienten , die von Mai 1990 bis Februar 1991 zur Bestimm ung des ossären Mineralgeha ltes an unsere Klinik überwiesen wu rden, konnt en 212 ent sprechend der Diagnose und des Verlaufs in 7 Krankheitsgru ppen eingeordnet werden . In de r vorliegenden Studie soll die Frage beant wortet, welcher Meßort am Skelett (LWS od er dista ler Radiu s) mit den uns zur Verfügung stehenden Methoden den Einfl uß der Erkrankun g und ihr e th erapeuti schen Auswirkungen am besten erkennen lä ßt und welche Störfaktoren und Feh lerqu ellen zu berü cksichtigen sind . Gemes sen wurde die Minera l-Flächenbelegun g der Lend enwi rbelsäu le mitte ls de r Zweienergie-Röntgena bsorptiometrie (DEXA) und der volumenbezogene Min era lgehalt der Spongiosa und des Gesamtquerschnittes am distal en Radiu s mitt els der peripheren quantit ati ven Computertomographie (pQCT) . Die Ergebn isse wurden einer stati stischen Analy se unterzogen. Berechnet wurde die Abweic hun g der Knochendich teparameter von einem norma len knoc henge sunden Referenzkollektiv (n =60 1 für pQ CT, n ~ 1240 für DEXA). Es zeigte sich , daß in allen Gruppen jeweils der Spongiosamineralgeha lt, gemessen mit der pQCT am Radius den größten Unt erschied zum gesunden Vergleichs kollektiv aufwies (zwischen 18% und 44 '70), entsprechend dem beka nntermaßen höheren Tu rnever in der Spongio sa . Demgegenüber fand sich der gerin gste Unt erschied (zwischen 4% und 27%) bei der Min era lflächendic hte der Lendenwirbelsäule. Zum ob jektiven Methoden vergleich wurde in einer ROC-Analyse zweier Gruppen von postmenopausalen Pat ientinnen (51 knochengesunde, 46 osteoporotische Patient innen) die diagno stische Valid ität der Met hod en in Bezug auf die Erkennung einer manife sten Osteoporose geprü ft. Die Validität war beim Nachweis einer manifesten Osteopo rose mitt els Messung reine r Spongiosa am Radiu s deut lich besser. Die RO C-Kurv en zeigten bei einer Spezifität von 90070 eine Sensitivität von 84070, wenn am Radiu s reine Spo ngiosa gemessen wurde, an der Lendenwirbelsäule dageg en nur 68%.
Z . Orthop . 130 (1992) 16-21
© 1992
F. Enke Verlag Stuttgart
Significa nce of Two Different Bone Mineral Measurem ent Methods in the Assessmen t of t he Periph eral and Axial Skeleton Between Ma y 1990 and February 1991 we enro lled 212 pat ient s of 410 referred to our clinic for bon e ma ss evaluation accordlng to different diagnosis or the rapeutic procedu res. These patients were divided into 7 groups. The question had to be an swered , whic h method of mea surement and which skeletal site would give bett er information about th e influence of the diseases of thera peutic pro cedures. We measur ed the areal minera l den sity of the lumbar spine with dual x-ra y absorptiometr y (DEXA) and the mineral content of the tota l and trabecular bon e ma ss of a cro ssectional slice at the dista l radi us with perip era l quant itative computed tomography (pQ CT) . The results were statistically anal ysed. We ca lculated the percentage deviat ion from young normals. Trab ecu lar mineral content showed th e great est difference (18% to 44%), compa red to the healthy reference group, corresponding to the known higher turnover of this bone compartement. In contrast, the difference of the area l den sity of the lumba r spine was found to be lowest (4% to 27%) . In order to compare th e methods objectively, we add itionally calcu lated a ROC -analysis of two po stm enopausa l groups (51 hea lthy, 46 osteoporotic) to de monstrate th e diagnostic validity, Th e validity pro ved to be substa nt ia lly better when pure ly trabe cu lar bone at th e distal radius was mea sur ed . Th e ROC-curves showed a sensit ivity of 84070 for rad ial t rabecu lar bo ne on a specificity level of 90070 , whereas the lumba r spine values presented with a sensitivity of on ly 68% .
Für d ie kritische Dur chsich t des Man ukript s dank en wir Frau Dr. med . Rit a Schneider.
Heruntergeladen von: NYU. Urheberrechtlich geschützt.
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Knochendichtemeßmethoden zur Bestim mung des Min eralgehalts
Bei den generalisierten Osteopenien unterscheidet man zwischen der häufig auftretenden Osteoporose und den weit seltener beobachteten Osteopa thien, wie der Osteodystro phie und der O steomalazie. Die Qu antifizierung des Knochenmineralgehalts ermög licht keine Unterscheidung zwischen den einzelnen Formen der Osteopenie: sie ergibt lediglich einen quantitativen Parameter zur Beurteilun g des Schweregra des sowie die Möglichk eit einer Früherkennung von Veränderungen. Seit einigen J ah ren wird die Messung der Knochenmineralmasse in der klinische n Routine verstä rkt eingesetzt . Da einige Met hoden erst vor kurzer Zeit von der experimentellen Erprobung Eingang in die klinische Routine gefunden haben, best eh t ein gro ßer Nachholbeda rf, sowo hl zu der klinischen Wertigkeit einzelner Verfahren. als auch zur Bedeutu ng des Meßo rt s Ste llun g zu nehme n. In unserer Ar beit zeigen wir anhand der verschiedenen Patientengruppen, welchen Stellenwert der Meßort zur Diagnose und im Verlau f eine r Erkra nk ung hat. Patient en und Me tho de
Patienten Unter den 520 Patient en, an denen vom Ma i 1990 bis Februar 1991 die Dichtemessun gen durchgeführt wurden, befanden sich 143 Frauen und 69 M änn er , deren Er kra nkung oder Behandlung einen Ein fluß auf die Knochenmineralmasse erwarten ließen. Das Krankengut ist heterogen hinsichtlich der Krankheitsdauer, der Therapie und der Th erapiedau er. Die Einteilung in 7 Patientengruppen erfo lgt nach der unterschiedlichen Diagnose und Verlau fsk o nt roll e sowi e der Art der Therapi e (Tab . I ). Die Erg eb nisse sind zur Vergleichbarkeit der Geschlecht er wegen der unterschiedlichen .Peak Bone Mass' prozentual a uf da s geschlechtsspezifische Norma lkollektiv junger knochengesun der Individ uen der Alt ers gruppe 20-39 (D EX A) bzw. 20- 44 (pQ CT) bezog en . Wegen der un terschiedlich und willkürlich festgelegt en Al tersa bhä ngigkeit
der No rmbereichsangaben ist dies notwendig und sinnvoll, um nicht eine der beiden Meth od e zu ben achtteiligen. Die Abweichung zum normalen Mittelwert wird in Prozent angegeben. Die No rmalko llektive beziehen sich für die pQC T auf insgesamt 400 weibliche und 201 männliche Freiwillige, die kn ochenges und wa ren (20), und fü r die DEXA auf ein im DEXA-System ein programm iertes män nliches (n = 587) und weibliches (n = 653) Kollekti v Knochengesunder . Die Mittelwerte des A nteils der jun gen P ro ba nden wurden gleich 100'70 gesetzt. Für die D EXA bet rägt de r Mittel wert der Flächend ichte vo n Ll -L4 bei 20- 39jährigen Frauen 1,21 ± O, 13 g/cm' (n = 137) und bei 20-39jährigen Mä nnern 1,26 ±O ,12 g/ cm ' (a us n =587) ( 10) . Fü r die pQ CT betragen die Mitt elwert e des Mineral geha lts der Spongiosa (T BD) bei gesun den Frau en 188 ± 36 mg/ern ' (n = 2 1O, 20-44j. ), bei gesu nden Männern 223 ±33 g/ cm ' (n = 107, 20- 44j.). Die Mittelwerte der Gesam tdichte (BD) am Radius betrage n bei Fra uen 231± 40 mg/ern' und bei Männ ern 290± 40 rng ' (gleiche Fall zahl en und Altersgruppen wie TBD) (20). Bei den manifesten Osteoporo sen wurde der Vergleich mit Altersgleichen der zur Verfü gun g stehenden No rma lko llekt ive gewählt. Es wurden die Meßwerte von 51 postmenopausalen Frau en , die keine bekannte Erkrankung hatt en, die sich auf den Knochenstoffwechsel auswirken kann, mit denjenigen manife ster Osteo porosen verglichen (Tab. 2).
Methode Unsere Klinik verfügt über ein Gerät zur Zwe iene rgie-Rö ntge na bso rptiometrie (D EXA) (19), das wir zu Messungen an der \Virbelsäule einsetzen und über ein weiteres neuzeitliches Verfahren, die periphere quantitati ve Co mputertomog raphie (pQCT) (20) . Dur ch Unte rsuchung der Patienten mit beiden Verfahren ist es möglich , Ergebnisse der Lend enw irb elsäul e mit denen am dista len Radiu s zu vergleichen . Während die DEXA stets die Flächenproje ktion eines gemischten Anteils von ko rn-
T ab . 1 Einteilung der 7 Patie ntengruppen nach Diagnose oder Thera piear t . Angabe der Knochenm ineralparameter in Prozent vom normalen w eiblichen oder männlichen Referenzkollek tiv Gruppe Chemotherapie
In
I Al te,
I TBD 1%1
I
' 31
' 39 ± 14
' B2 ±2 2
' 95 ±20
SD 1%)
I BMD I% I I Anm erkungen J
9 6 ± 12
I
Lymphom e I Hodgkin, N HU
± 3 J . nach PD 2
M . Crohn
17
37 ± 11
72 ±21
89 ± 19
79 ±1O
3
Chron . N iereninsuffizienz
56
5 2 ±1 3
70 ± 25
BO ±23
9 5 ± 19
Dünndarm, Dickdarm sek. Hyperparathyreoidismu s
liPTH 4 09 ± 3 24 pgfmlJ 4
Comcoidrherapte
45
49 ±14
67 ±19
B2 ± 17
84 ± 12
5
Östroge n- I Test osteron ma ngel
11
43 ±10
66 ±1 1
B7 ± 17
B8 ± 12
5 11 14 15
Granulomat osen Autoimm unerkr. Asthma bronchiale Arthritiden
5 Ovaneunsuf f . 4 Over ekt . 1 Mum ps
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6
M . Cushing
7
Postm eno pausale Osteoporose
17
6
32 ±1 3
61 ± l B
73 ±1 4
86 ±20
46
62 ± 11
56± l B
71 ± 16
73 ± 13
~
2 Wk -Frakturen
Heruntergeladen von: NYU. Urheberrechtlich geschützt.
Einleitung
Z. Orthop . 130 (1992)
Z. Orthop. 130 (/992)
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normal n=51 Mrttelw . ct s
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Osteoporose n = 46 Mille lw . ±s
I
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IP
56.0 ±7, 1 247 ±42
67 ,6 ±9.8 156 ±38 7.6 p
