Rechenmodell für Osteoporose-Diagnostik

Anhand einer klinischen Studie wurde die Entwicklung der Knochendichte in Wirbelkörpern von PatientInnen verfolgt. Die ForscherInnen entwickelten ein Simulationsmodell und können damit den Festigkeitszuwachs im Knochen anhand der gemessenen Knochendichte berechnen. Unter Berücksichtigung einer medikamentösen Behandlung mit Teriparatid stellten sie dank hochauflösender CT-Bilder einen Festigkeitszuwachs von bis zu 30 Prozent in den Knochen fest.

Auskunft über die Knochendichte erhält man derzeit mit Hilfe der DXA-Messmethode, wobei zwei schwache Röntgenstrahlen durch Knochen am Oberschenkel und in der Lendenwirbelsäule geschickt werden. Auf Basis dieser Daten definiert die Weltgesundheitsorganisation den Grad von Osteoporose und es können Aussagen über das Frakturrisiko getroffen werden.

Ein neues „anabolisches“ Medikament, das auf dem rekombinanten humanen Parathormon-Fragment Teriparatid basiert, soll Menschen, die sich bereits in einem fortgeschrittenen Stadium des Knochenschwundes befinden, helfen. Diese sogenannte anabolische Behandlung verspricht einen Zuwachs an Knochen. „Wir waren nun gefordert, die mechanische Auswirkung dieses Zuwachses auf Basis der 'Finite-Elemente-Methode' anhand von PatientenInnendaten im Zeitraum von zwei Jahren mitzuverfolgen. Im Rahmen einer Kooperation mit Prof. Claus Glüer vom Universitätsklinikum Schleswig-Holstein wurden aus dreidimensionalen Bildern mittels Computertomographie Informationen über die Geometrie und die Materialeigenschaften des Knochens gewonnen“, erläutert Philippe Kurt Zysset, Professor am Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik der TU Wien.

Aus solchen Bildern entwickeln Zysset und seine MitarbeiterInnen mechanische Modelle und simulieren das mechanische Verhalten von Knochen unter verschiedenen Belastungen. Die Zuverlässigkeit dieser numerischen Simulationen wird laufend mit biomechanischen Tests im Labor überprüft. Der internationale Pharmakonzern Lilly nutzte die Ergebnisse der TU-BiomechanikerInnen für die Interpretation einer zweijährigen klinischen Studie, in der 44 PatientInnen mit Teriparatid-Präparaten behandelt wurden und der Knochenzuwachs nachgewiesen werden sollte. Zysset: „Der Brustwirbelkörper T12 der PatientInnen wurde vor Behandlungsbeginn, nach sechs, zwölf und 18 Monaten mit Computertomographie untersucht. Somit konnten wir die Veränderung der Festigkeit des Wirbelkörpers berechnen und stellten fest, dass sie aufgrund der Behandlung zugenommen hat. Diese Methode ist aussagekräftiger als eine reine Dichtemessung (DXA). Nach zwei Jahren konnten wir einen durchschnittlichen Zuwachs von 30 Prozent an Festigkeit im Knochen nachweisen.“

Ein anderes, bereits lange am Markt erhältliches, als „antiresorptiv“ bezeichnetes Medikament verfolgt die Strategie den Knochenverlust bei Osteoporose-PatientInnen zu vermeiden oder hinauszuzögern. In einer Fortsetzung der Untersuchungen ist bereits angedacht, die Wirkung von „antiresorptiven“ mit „anabolischen“ Präparaten in Patienten mit Glucocorticoid-induzierter Osteoporose zu vergleichen.

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Rückfragehinweis:
Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr. Philippe Kurt Zysset
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