Summary
Background
The accurate and clear reporting of vertebral fractures in routine clinical practice
is essential to ensure that patients with osteoporosis receive appropriate treatment
to prevent the occurrence of further fractures. A statistical shape model-based vision
system for semi-automated morphometry called MorphoXpress® has been developed and
needs to be tested in routine clinical practice.
Purpose
This multi-centre medical practice evaluation pilot study compared the degree of agreement
between two methods to detect vertebral body deformities in routine clinical practice:
qualitative visual evaluation of conventional lateral thoracic and lumbar spine radiographs
as a “gold standard” and the MorphoXpress® semi-automatic software system for vertebral
morphometry.
Patients and methods
This pilot study was performed in seven participating osteo-centers in Germany. The
analysis included 223 ambulatory patients with 446 conventional lateral thoracic (n
= 223) and lumbar (n = 223) spine radiographs showing 2676 vertebrae from T5 to L4.
Qualitative visual radiograph evaluation was performed by clinician experts, who classified
vertebral shape as fractured or not fractured. MorphoXpress® was used for quantitative
assessment of vertebral height in digitized radiographs by localising all morphometric
points within the set range of vertebrae based on a statistical model-based vision
system. Using the interactive tools in Morpho Xpress→, clinicians could refine the
positions of morphometric points to their satisfaction. Agreement between the two
methods was analyzed.
Results
Using qualitative visual radiograph evaluation, clinicians recognised fractures in
92 (41.3 %) patients while quantitative evaluation with MorphoXpress®with interactive
manual corrections detected fractures in 85 (38.1 %) patients. Distribution of fractures
was comparable using the two methods. The Morpho Xpress→ system alone identified 76
% of the fractured vertebrae correctly. This result was improved to 98 % using additional
manual corrections by the clinician once. The overall mean time needed for MorphoXpress®
fracture morphometric assessment of vertebral fractures in clinical practice took
13 minutes and 36 seconds.
Conclusions
Quantitative measurement using the current version of the MorphoXpress® software system
for vertebral morphometry in combination with qualitative interactive corrections
by clinicians seems to be a valuable tool for assessment and follow-up documentation
of osteoporotic vertebral deformities in patients without severe scoliosis in epidemiological
studies and clinical drug trials only. Currently the technique is too timeconsuming
and only after significant improvement of the procedure time and following appropriate
training for physicians, MorphoXpress® vertebral morphometry could be a valuable tool
in daily routine clinical use for osteoporotic patients.
Zusammenfassung
Hintergrund
Die akkurate Befundung von Wirbelkörperfrakturen in der klinischen Routine Praxis
ist essenziell, damit Patienten mit Osteoporose die notwendige Behandlung zur Vermeidung
von weiteren Frakturen erhalten. MorphoXpress®, ein statistisches Form modell-gestütztes
Visions-System zur halbautomatischen Wirbelkörper-Morphometrie, wurde entwickelt und
soll in der klinischen Anwendung getestet werden.
Ziel
Diese erste deutsche multizentrische Anwendungsbeobachtung vergleicht den Grad der
Übereinstimmung zweier Methoden zur Erkennung von Wirbelkörperdeformitäten: Qualitative
visuelle Auswertung von konventionellen lateralen Brust und Lendenwirbelsäulen Röntgenaufnahmen
als „Goldstandard” versus MorphoXpress®, einem halbautomatischen Software-System zur
Wirbelkörper Morphometrie.
Patienten und Methoden
Die Pilotstudie wurde in sieben osteologischen Zentren in Deutschland durchgeführt.
Die Analyse schloss 223 ambulante Patienten mit 446 konventionellen lateralen Brust
(n = 223) und Lendenwirbelsäulen Röntgenaufnahmen (n = 223) mit 2676 Wirbelkörpern
von BWK 5 bis LWK 4 ein. Die qualitative visuelle Auswertung der Röntgenbilder wurde
von klinisch tätigen Ärzten durchgeführt, die Wirbelkörper als frakturiert oder nicht
frakturiert klassifizierten. MorphoXpress® wurde zur quantitativen Evaluation der
Wirbelkörperhöhe in digitalisierten Röntgenaufnahmen genutzt, indem morphometrische
Punkte innerhalb der ausgewählten Wirbelkörper in einem statistischen Formmodell gestützten
Visionssystem gesetzt wurden. Beim Gebrauch des interaktiven MorphoXpress®-Systems
konnten die klinischen Anwender die Positionen der morphometrischen Punkte revidieren.
Die Übereinstimmung zwischen beiden Methoden wurde analysiert.
Resultate
Bei der qualitativen visuellen Auswertung der Röntgenaufnahmen entdeckten die klinischen
Untersucher Frakturen bei 92 (41,3 %) Patienten während bei der Evaluation mittels
MorphoXpress® kombiniert mit interaktiven manuellen Korrekturen bei 85 (38,1 %) Patienten
Frakturen festgestellt wurden. Die Verteilung der Frakturen war vergleichbar bei beiden
Methoden. Das MorphoXpress®-System alleine identifizierte 76 % der frakturierten Wirbelkörper
richtig. Dieses Ergebnis wurde durch zusätzliche einmalige manuelle Korrekturen durch
die klinischen Untersucher auf 98 % verbessert. Der zeitliche Mittelwert in der klinischen
Anwendung für die morphometrische Erfassung der Wirbelkörperfrakturen mittels Morpho
Xpress→ betrug 13 Minuten und 36 Sekunden.
Schlussfolgerungen
Die quantitative Auswertung mit der aktuellen Version des Morpho Xpress→-Software-Systems
zur Wirbelkörper Morphometrie in Verbindung mit qualitativen interaktiven Korrekturen
der klinischen Untersucher scheint nur ein nützliches Instrument zur Erfassung und
zur Followup Dokumentation von osteoporotischen Wirbelkörperdeformationen bei Patienten
ohne ausgeprägte Skoliose in epidemiologischen und klinischen Therapiestudien zu sein.
Gegenwärtig ist die Methode zu zeitintensiv. Nur nach deutlichen Verbesserungen der
Prozesszeit und nur nach Teilnahme an einem Anwendertraining könnte die Wirbelkörper-Morphometrie
mit MorphoXpress® hilfreich in der klinischen Routine-Anwendung bei osteoporotischen
Patienten sein.
Patienten und Methoden
Die Pilotstudie wurde in sieben osteologischen Zentren in Deutschland durchgeführt.
Die Analyse schloss 223 ambulante Patienten mit 446 konventionellen lateralen Brust(n
= 223) und Lendenwirbelsäulen-Röntgenaufnahmen (n = 223) mit 2676 Wirbelkörpern von
BWK 5 bis LWK 4 ein. Die qualitative visuelle Auswertung der Röntgenbilder wurde von
klinisch tätigen Ärzten durchgeführt, die Wirbelkörper als frakturiert oder nicht
frakturiert klassifizierten. MorphoXpress® wurde zur quantitativen Evaluation der
Wirbelkörperhöhe in digitalisierten Röntgenaufnahmen genutzt, indem morphometrische
Punkte innerhalb der ausgewählten Wirbelkörper in einem statistischen Formmodell-gestützten
Visionssystem gesetzt wurden. Beim Gebrauch des interaktiven MorphoXpress®-Systems
konnten die klinischen Anwender die Positionen der morphometrischen Punkte revidieren.
Die Übereinstimmung zwischen beiden Methoden wurde analysiert.
Resultate
Bei der qualitativen visuellen Auswertung der Röntgenaufnahmen entdeckten die klinischen
Untersucher Frakturen bei 92 (41,3 %) Patienten während bei der Evaluation mittels
MorphoXpress® kombiniert mit interaktiven manuellen Korrekturen bei 85 (38,1 %) Patienten
Frakturen festgestellt wurden. Die Verteilung der Frakturen war vergleichbar bei beiden
Methoden. Das MorphoXpress→-System alleine identifizierte 76 % der frakturierten Wirbelkörper
richtig. Dieses Ergebnis wurde durch zusätzliche einmalige manuelle Korrekturen durch
die klinischen Untersucher auf 98 % verbessert. Der zeitliche Mittelwert in der klinischen
Anwendung für die morphometrische Erfassung der Wirbelkörperfrakturen mittels MorphoXpress→
betrug 13 Minuten und 36 Sekunden.
Schlussfolgerungen
Die quantitative Auswertung mit der aktuellen Version des MorphoXpress→-Software-Systems
zur Wirbelkörper-Morphometrie in Verbindung mit qualitativen interaktiven Korrekturen
der klinischen Untersucher scheint nur ein nützliches Instrument zur Erfassung und
zur Followup-Dokumentation von osteoporotischen Wirbelkörperdeformationen bei Patienten
ohne ausgeprägte Skoliose in epidemiologischen und klinischen Therapiestudien zu sein.
Gegenwärtig ist die Methode zu zeitintensiv. Nur nach deutlichen Verbesserungen der
Prozesszeit und nur nach Teilnahme an einem Anwendertraining könnte die Wirbelkörper-Morphometrie
mit MorphoXpress→ hilfreich in der klinischen Routine-Anwendung bei osteoporotischen
Patienten sein.
Keywords Vertebral fracture - spine - osteoporosis - digital computerised vertebral morphometry
Schlüsselwörter Wirbelfraktur - Wirbelsäule - Osteoporose - digitale vertebrale Morphometrie