Quantitative Ultrasonometrie (QUS) am Os calcaneus bei Frauen. Erstellung eines deutschen Referenzkollektives

Zusammenfassung

Fragestellung

In der vorliegenden Querschnittstudie wurden Daten zur Reproduzierbarkeit sowie zum altersentsprechenden Verlauf der Quantitativen Ultrasonometrie (QUS) bei 2272 Frauen gewonnen, um ein deutsches Referenzkollektiv zu erstellen.

Methode

Patientinnen mit einer bekannten Osteoporose und/oder einer osteoporoseassoziierten Fraktur sowie einer den Knochenstoffwechsel beeinflussenden Therapie (z. B. Östrogene, Gestagene, Bisphosphonate) wurden von der Studie ausgeschlossen. Erfasst wurden Speed of Sound (SOS), Broadband Ultrasound Attenuation (BUA) und der Stiffness Index (SI) mit dem „Achilles“-Gerät der Firma Lunar (Madison, WI). Von 2272 Frauen, Durchschnittsalter 53,0 ± 10,5 Jahre, erfolgte bei 791 Patienten eine Messung an beiden Fersenbeinen mit signifikanten Korrelationskoeffizienten von r = 0,92 für SOS (p < 0,001), r = 0,84 für BUA (p < 0,001) und r = 0,93 für SI (p < 0,001). Die Reproduzierbarkeit wurde in Wiederholungsmessungen bei 31 Patientinnen als Variationskoeffizient (CV) bestimmt und lag für SOS bei 0,2 %, BUA bei 1,2 % und für SI bei 1,3 %.

Ergebnisse

Der gesamte altersentsprechende Abfall lag für BUA bei 22 %, für SOS bei 5 % und für den Steifigkeitsindex bei 38 %. Der durchschnittliche jährliche altersabhängige Abfall lag für SOS bei 0,1 %, für BUA bei 0,5 % und für SI bei 0,9 %. Prämenopausale Frauen zeigten einen Abfall von 5 % für BUA, von 2 % für SOS und 10 % für SI. Postmenopausale Frauen zeigten einen signifikant stärkeren Abfall von 17 % für BUA, 3 % für SOS (p < 0,01) und 31 % (p < 0,001) für SI.

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend zeigt sich mit der QUS ein physiologischer altersentsprechender Abfall der Messergebnisse, besonders bei postmenopausalen Frauen. Die gute Korrelation rechts vs. links sowie die hohe Präzision unterstreicht den technischen Standard der Methode. Mit der QUS steht eine röntgenstrahlfreie, einfach zu handhabende und kostengünstige Messmethode zur Verfügung.

Summary

Objective

Quantitative ultrasonometry is a radiation-free, low-cost, simple, quick and mobile method to evaluate properties of bone. The objective of this study was to evaluate the effectiveness, reliability and age-related findings of this technique in women and to establish a reference database.

Methods

In a cross-sectional study we measured speed of sound, broadband ultrasound attenuation and the stiffness index of the calcaneus in 2272 women (mean age, 53.0 ± 10.5 years) with an ultrasound bone densitometer. Women with a history of osteoporosis, osteoporosis-related fractures or those using medications known to affect bone metabolism were excluded. In 791 women both calcanei were studied.

Results

The short-term precision in vivo, expressed as coefficient of variance, was 1.2 % for broadband attenuation, 0.2 % for speed of sound, and 1.3 % for stiffness. In women in whom both calcanei were studied the coefficient of correlation was 0.92 for speed of sound (p < 0.001), 0.84 for broadband attenuation (p < 0.001), and 0.93 for the stiffness index (p < 0.001). The cross-sectional analysis showed significant yearly decreases after menopause in speed of sound (0.1 %), attenuation (0.5 %), and stiffness (0.9 %). Between adolescence and old age, attenuation decreased by 22 %, speed of sound by 5 %, and stiffness by 38 %. Attenuation decreased by 5 % before and 17 % after menopause. In contrast, speed of sound decreased continuously from the age of 15, with a decline of 2 % from adolescence to menopause and of 3 % after menopause. The stiffness index decreased by 10 % before menopause and by 31 % thereafter.

Conclusions

The properties of bone measured with quantitative ultrasonometry decline continuously with age. The low precision error and the high correlation between left and right confirm the high technical standard of the method.

Schlüsselwörter

Osteoporose - Ultraschall - Normwerte - Ultrasonometrie

Key words

Osteoporosis - Ultrasound - Normative data - Quantitative ultrasonometry

Literatur

• 1 World Health Organization .Assessment of fracture risk and its application to screening for postmenopausal osteoporosis. Genf; WHO Technical Report Series 1994 843
• 2 Genant H K, Cooper C, Poor G, Reid J. et al . Interim report and recommendation of the world health Organisation task-force for osteoporosis.  Osteoporos Int. 1999;  10 259-264
• 3 Compston J E, Papapoulos S E, Blanchard F. On behalf of a working party from European Union Member States.  Osteoporos Int. 1998;  8 531-534
• 4 Marshall D, Johnell O, Wedel H. Meta-analysis of how well measures of bone mineral density predict occurrence of osteoporotic fractures.  Br Med J. 1996;  312 1254-1259
• 5 Cummings S R, Nevitt M C, Browner W S. et al . Bone density at various sites for prediction of hip fractures.  Lancet. 1993;  341 72-74
• 6 Wasnich R D, Ross P D, Heilbrun L K, Vogel J M. Prediction of postmenopausal fracture risk with use of bone mineral measurements.  J Obstet Gynecol [Am]. 1985;  153 745-751
• 7 Hodgskinson R, Njeh C F, Currey J D, Langton C M. The ability of ultrasound velocity to predict the stiffness of cancellous bone in vitro.  Bone. 1997;  21 183-190
• 8 Han S, Medige J, Faran K, Feng Z, Ziv I. The ability of quantitative ultrasound to predict the mechanical properties of trabecular bone under different strain rates.  Med Eng Phys. 1997;  19 742-747
• 9 Hadji P, Hars O, Wüster C, Bock K, Albert U S, Bohnet H G, Emons G, Schulz K D. Stiffness index identifies patients with osteoporotic fracture better than ultrasound velocity or attenuation alone.  Maturitas. 1999;  31 221-226
• 10 Bauer D C, Glüer C C, Cauley J A. et al . Bone ultrasound predicts fractures strongly and independently of densitometry in older women: a prospective study.  Arch Intern Med. 1997;  157 629-634
• 11 Hadji P, Bock K, Hars O, Albert U S, Emons G, Schulz K D. Quantitative ultrasound of the calcaneus in postmenopausal women with spine and hip fracture.  J Clin Densitometry. 2000;  3 233-239
• 12 Schott A M, Weill-Engerer S, Hans D. et al . Ultrasound discriminates patients with hip fracture equally well as dual energy X-ray absorptiometry and independently of bone mineral density.  J Bone Miner Res. 1995;  10 243-249
• 13 Hans D, Dargent P, Schott A M, Sebert J L, Cormier C, Kotzki P O, Delmas P D. et al . Ultrasound parameters predict hip fracture independently of hip bone density: the EPIDOS prospective study.  J Bone Miner Res. 1995;  10 (1) 169
• 14 Hans D, Schott A M, Meunier P J. Ultrasonic assessment of bone. A Review.  EjM 2. 1993;  3 157-163
• 15 Wüster C, Pereira-Lima J, Beck C, Götz M, Paetzold W, Brandt K, Scheidt-Nave C, Ziegler R. Quantitative Ultraschall-Densitometrie (QUS) zur Osteoporose-Risiko-Beurteilung: Referenzdaten für verschiedene Meßstellen - Grenzen und Einsatzmöglichkeiten.  Der Frauenarzt. 1995;  36 (11) 1304-1313
• 16 Agren M, Karellas A, Leahey D, Marks S, Baran D. Ultrasound attenuation of the calcaneus: A sensitive and specific discriminator of osteopenia in postmenopausal women.  Calcif Tiss Int. 1991;  48 240-244
• 17 Greenspan S L, Bouxsein M L, Melton M E, Kolodny A H, Clair J H, DeLucca P T, Stek M, Faulkner K G, Orwoll E S. Precision and discriminatory ability of calcaneal bone assessment technologies.  J Bone Miner Res. 1997;  12 1303-1313
• 18 Schott A M, Hans D, Sornay-Rendu E. Ultrasound measurements on os calcis: Precision and age-related changes in a normal female population.  Osteoporos Int. 1993;  3 249-254
• 19 Hadji P, Bock K, Wüster C, Hars O, Albert U S, Emons G, Schulz K D. Effect of hormone replacement therapy on ultrasonometric heel measurement.  Am J Obstet Gynecol. 2000;  182 529-534
• 20 Giorgino R, Paparella P, Lorusso D, Mancuso S. Effects of oral alendronate treatment and discontinuance on ultrasound measurements of the heel in postmenopausal osteoporosis.  J Bone Miner Res. 1996;  12 (1) 103
• 21 Gonnelli S, Cepollaro C, Pondrelli C, Martini S, Rossi S, Gennari C. Ultrasound parameters in osteoporotic patients treated with salmon calcitonin: a longitudinal study.  Osteoporos Int. 1996;  6 303-307
• 22 Daele van P LA, Burger H, Algra D, Hofman A. Age-associated changes in ultrasound measurements of the calcaneus in men and women. The Rotterdam Study.  J Bone Min Res. 1994;  9 1751-1757
• 23 Truscott J G. Reference data for ultrasonic bone measurement. Variation with age in 2087 caucasian women aged 16 - 93 years.  Br J Radiol. 1997;  70 1010-1016
• 24 Karlsson M K, Obrant K J, Nilsson B E, Johnell O. Bone mineral density assessed by quantitative ultrasound and dual energy X-ray absorptiometry.  Acta Orthop Scand. 1998;  69 189-193
• 25 Thompson P, Taylor J, Fisher A, Oliver R. Quantitative heel ultrasound in 3180 women between 45 and 75 years of age: compliance, normal ranges and relationship to fracture history.  Osteoporos Int. 1998;  8 211-214
• 26 Cepollaro C, Agnusdei D, Gonnelli S, Martini G, Pondrelli C, Borracelli D, Palmieri R, Parisi G, Gennari C. Ultrasonographic assessment of bone in normal Italian males and females.  Br J Radiol. 1995;  68 910-914
• 27 Zerahn B, Borgwardt A, Hejsgard C, Lemser T. Ultrasound and BMD measurements of the os calcis in normal Danish adults.  Eur J Exp Musculoskel Res. 1996;  4 154-159
• 28 Takeda N, Miyake M, Kita S, Tomomitsu T, Fukunaga M. Sex and age patterns of quantitative ultrasound densitometry of the calcaneus in normal Japanese subjects.  Calcif Tissue Int. 1996;  59 84-88
• 29 Yamazaki K, Kushida K, Ohmura A, Sano M, Inoue T. Ultrasound bone densitometry of the os calcis in Japanese women.  Osteoporos Int. 1994;  4 220-225
• 30 Wetzel R, Pfandl S, Bodenburg R, Puhl W. Knochendichte-Referenzwerte von deutschen Frauen - Untersuchung der LWS mit dem Lunar DPX-Densitometer.  Osteologie. 1996;  5 71-81
• 31 Hoshino H, Kushida K, Yamazaki K, Takahashi M, Ogihara H, Naitoh K, Toyoyama O, Doi S, Tamai H, Inoue T. Effect of physical activity as a caddie on ultrasound measurements of the os calcis: a cross-sectional comparison.  J Bone Miner Res. 1996;  11 412-418
• 32 Mayoux-Benhamou M A, Roux C, Rabourdin J P, Revel M. Plantar flexion force is related to calcaneus bone ultrasonic parameters in postmenopausal women.  Calcif Tissue Int. 1998;  62 462-464