Computergestützte Auswertung von osteoporotischen Wirbelköperdeformationen

Abstract

Die Osteoporose gehört zu den häufigsten Erkrankungen des höheren Lebensalters. Trotzdem ist die Erkennung osteoporotischer Wirbelkörperfrakturen in der Praxis im Allgemeinen schlecht, da die Diagnose oft zufällig anhand von Röntgenbildern erfolgt und stark abhängig von der Einschätzung des Arztes ist. Aus diesem Grund wird versucht, die Analyse von Wirbelkörpern zu automatisieren, um die Objektivität dieser qualitativen Bewertung zu erhöhen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Analyse von Wirbelkörpern mithilfe des MorphoXpress Systems anhand von 40 Beispielfällen untersucht. Die Software bietet die Analyse und Bewertung osteoporotisch veränderter Wirbelkörper anhand digitalisierter Röntgenbilder an. Es handelt sich um ein automatisiertes Verfahren, welches vom Benutzer manuell initialisiert werden muss. Es standen mehrere Versionen des Systems zur Bewertung, die sich untereinander vorrangig im Initialisierungsmodus unterscheiden. Die Analysenergebnisse von MorphoXpress bezüglich der Form, des Deformationsstatus` und –grades der Wirbelkörper wurden ausgewertet und nachfolgend exemplarisch manuell korrigiert. Es zeigte sich, dass bei der 1-point version 81% der Punkte und bei der 2-point version 66% der Punkte manuell korrigiert werden mussten. Eine Zeitersparnis durch das System konnte ebenfalls nicht festgestellt werden, da eine an die Bewertung des Systems anschließende qualitative Analyse zwangsläufig erfolgen muss. Um die Übereinstimmung der Ergebnisse von MorphoXpress mit denen einer qualitativen Auswertung zu beurteilen, wurde jeweils der Kappa-Schätzwert berechnet. Für die 1-point version stellte sich eine schlechte Übereinstimmung mit den Ergebnissen der qualitativen Auswertung heraus. Für die 2-point version ergab sich ein Wert von 0, was gar keiner Übereinstimmung entspricht. Es zeigt sich demnach, dass mithilfe des MorphoXpress Systems keine zufriedenstellende Analyse von osteoporotisch veränderten Wirbelkörpern bezüglich der Deformationsform und des -grades möglich ist. Als Hauptgrund für die oftmals falsche Bewertung der Wirbelkörper stellte sich die fehlerhafte Punktesetzung heraus. Dies gilt für alle vom Hersteller zur Verfügung gestellten Versionen. Folglich muss sich an die automatische Auswertung immer eine qualitative Auswertung anschließen. Abschließend kann nach den Ergebnissen dieser Arbeit der Einsatz des MorphoXpress Systems zur Erkennung osteoporotischer Wirbelkörperfrakturen und Wirbelkörperdeformationen anderer Genese z. Zt. nicht empfohlen werden.

Osteoporosis is one of the most frequent diseases of the elderly and can lead to damage and fractures of vertebral discs. It diagnosis of these deformations is suboptimal, often only being made by pure chance after examination of radiographs by radiologists and is, obviously, subjective, dependent on the skills and training of the examiner. Thus, there is an increasing need for methods and software to optimise the analysis of changes of vertebral discs with a high degree of objectivity. The aim of this thesis was to analyse the performance of MorphoXpress, a new software that is supposed to introduce objectivity and optimal performance for recognising of osteoporosis-induced damage of vertebral discs. MorphoXpress automatically analyses digitalised radiographs of osteoporotic vertebral discs after initialisation by the user. There are two versions of the software that differ from each other in the mode of initialisation. Results from MorphoXpress (form, status and degree of deformation of the vertebral discs) were evaluated and manually corrected, if required. It could be shown that 81% of the points in the software version 1-point and 66% of the points in the software version 2-point had to corrected manually. Time saving could thus not be realised because a qualitative analysis and evaluation of the radiographs had to be performed after the automatic analysis. Cohen’s  value for inter-rater agreement was used to evaluate the agreement between results by manual evaluation or by MorphoXpress analysis. There was little concordance between the results obtained by the 1-point version. For the 2-point version, Cohen’s was zero demonstration no agreement between the results. The use of the MorhoXpress system does not deliver satisfactory results for the analysis of osteoporotic deformation (form and degree) of vertebral discs. One of the main reasons for a misclassification of vertebral discs is the wrong setting of starting points for the automatic analysis. This was the case for all the software versions offered by the manufacturer. Therefore, a qualitative evaluation had to performed after automatic analysis. In summary, the results presented in this thesis show that the use MorphoXpress for automatic recognition of osteoporotic vertebral fractures and of vertebral deformations by other causes is sub-optimal and thus the use of MorphoXpress for diagnosis of vertebral disc deformations independent of the ætiology cannot be recommended at present.