II Krakowskie Sympozjum – Osteoporoza w życiu, praktyce i teorii
Kraków 30.09 – 01.10.1995

Streszczenia:
Materiały kongresowe: REFERATY, s25.

PRZYDATNOŚĆ BADAŃ DENSYTOMETRYCZNYCH, ILOŚCIOWEJ TOMOGRAFII KOMPUTEROWEJ ORAZ TECHNIK ULTRADŹWIĘKOWYCH W DIAGNOSTYCE I MONITOROWANIU LECZENIA OSTEOPOROZY

R. S. Lorenc
Zakład Biochemii i Medycyny Doświadczalnej Centrum Zdrowia Dziecka, Warszawa

Metody densytometryczne charakteryzują się wysoką czułością i specyficznością a nowe generacje wprowadzonych densytometrów odznaczają się także wysokiej jakości wynikami w zakresie powtarzalności i odtwarzalności prowadzonych ozna¬czeń. Są one wysoko użyteczne i znajdują coraz szersze zastosowanie w pracy kli¬nicznej.
Badania densytometryczne opierają się na interpretacji tzw, rzutu płaskiego na płaszczyznę a uzyskane wartości „gęstości” densytometrycznej oceniane są w g/cm2. Ograniczenia technik densytometrycznych przezwyciężają pojawiające nowe opcje diagnostyczne związane z zastosowaniem ultradźwięków i technik tomografii kompu¬terowej. W tym pierwszym przypadku zaistniała możliwość uzyskania nieinwazyjnej informacji odnośnie ryzyka złamań i jakości tkanki kostnej, w tym drugim odporności mechanicznej kości. Prowadzone szeroko badania z ich zastosowaniem rokują, że wyjdą one wkrótce z fazy eksperymentu klinicznego i znajdą szerokie zastosowanie w praktyce klinicznej.

II Krakowskie Sympozjum – Osteoporoza w życiu, praktyce i teorii
Kraków 30.09 – 01.10.1995

Streszczenia:
Materiały kongresowe: REFERATY, s26.

OSTEOPOROZA JAKO MOŻLIWA PRZYCZYNA ZŁAMAŃ W ŚWIETLE DANYCH EPIDEMIOLOGICZNYCH

S. Maj
Okręgowy Szpital Kolejowy ul.Panewnicka 65 Katowice
Adres do korespondencji: Os.Dywizjonu 303 8/9 31-873 Kraków

W pracy przedstawiono wybrane dane epidemiologiczne dotyczące złamań po¬wstałych w wyniku upadku na tym samym poziomie, leczonych w szpitalach jednego województwa (katowickiego), w wybranych oddziałach (urazowo – ortopedycznych, urazowych i chirurgicznych), w ciągu jednego roku (1994). Dane pochodziły z bazy danych „Karta Statystyczna” funkcjonującej w oparciu o sieć komputerową łączącą szpitale i zawierającej informacje o wszystkich osobach leczonych szpitalnie. Z powo¬du ww. złamań leczono w badanym okresie, na terenie całego województwa, 4836 osób, w tym: 1005 – ze złamaniem kości piszczelowej i strzałkowej, 922 – ze złamaniem kości udowej (z wyjątkiem złamania szyjki udowej), 664 – ze złamaniem szyjki kości udowej, 615 – ze złamaniem kostek podudzia, 547 – ze złamaniem kości promieniowej i łokciowej, 417 – ze złamaniem kości ramiennej, 110 – ze złamaniem obojczyka i 101 – ze złamaniem kręgosłupa bez uszkodzenia rdzenia kręgowego. Grupy chorych z innymi złamaniami były mniej liczne (<100).
Następnie, ograniczając się do najliczniejszych, wymienionych wyżej grup, przedsta¬wiono częstość poszczególnych złamań (osobno u kobiet i u mężczyzn) w kolejnych dziesięcioletnich grupach wiekowych. Poszukując złamań, które mogły powstać w wyniku osteoporozy pominięto wszystkie istniejące zależności (pomiędzy rodzajem złamania a wiekiem lub płcią chorych) poza tymi, które dotyczyły osób powyżej 50 roku życia. Stwierdzono zwiększanie się zagrożenia złamaniami wraz z wiekiem w przypadku: złamań szyjki lub innych części kości udowej (u kobiet i mężczyzn), złamań kości ramiennej (u kobiet i mężczyzn), złamań kości promieniowej i łokciowej (u kobiet), złamań kości podudzia (u kobiet) oraz złamań kręgosłupa bez uszkodze¬nia rdzenia kręgowego (u kobiet i mężczyzn). Zależności takiej nie stwierdzono w przypadku złamań kości promieniowej i łokciowej (u mężczyzn), złamań kości podudzia (u mężczyzn) oraz w pozostałych wybranych grupach.

II Krakowskie Sympozjum – Osteoporoza w życiu, praktyce i teorii
Kraków 30.09 – 01.10.1995

Streszczenia:
Materiały kongresowe: REFERATY, s27-28.

METODY BADANIA WłASNOŚCI MECHANICZNYCH TKANKI KOSTNEJ

S. Mazurkiewicz
Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Politechnika Krakowska,
Al. Jana Pawła II 19a, 31-864 Kraków,

System szkieletowy, składający się u dorosłego człowieka z 206 elementów kostnych ma za zadanie, z mechanicznego punktu widzenia, przenoszenie sił i momentów jakie występują podczas normalnego funkcjonowania człowieka. Zakłócenie tych funkcji manifestuje się zmianami własności mechanicznych tkanki kostnej, zatem ich ocena może być pożytecznym deskryptorem stanów chorobowych czy patologicznych. Metodyka badań własności mechanicznych tkanki biologicznej, w tym również kości -wymaga uwzględnienia specyfiki badanej materii, silnej anizotropii tych własności i wrażliwości na warunki przeprowadzanych badań. Jest to bowiem materiał Teolo¬giczny, o wyraźnych lepkosprężystych cechach.
Omówiono paradagmat modelu w biomechanice kości z jego specyfiką i uwarunko¬waniami. Teoretyczny opis mechaniki kości podają równania konstytutywne na¬wiązujące do tzw. funkcjonalnej adaptacji Wolfa wraz z późniejszymi jej modyfikacja¬mi, uwzględniającymi również rolę czynnika chemicznego [1], [2], Jeśli model izotopowy okazuje się niewystarczający, przyjmuje się do opisu strukturę ortotropową (9 stałych niezależnych) czy izotropię poprzeczną (5 stałych). Grupa modeli strukturalnych zakłada, iż kość jest materiałem dwufazowym (faza mineralna i kologenowa) wykorzystując np. liniową regułę mieszanin. Inna koncepcja przyjmuje model ciała sprężystego porowatego o zmieniającej się gęstości, geometrii i macierzy efektywnych modułów sprężystości [3].
Rozwijane są prace nad modelowaniem geometrii i struktury kości metodami MES. Tak opracowane dyskretne modele pozwalają na symulację stanów obciążeń i bada¬nia stanów graficznych [4].
Do oceny własności wytrzymałościowych zastosowano prawa mechaniki pękania, uzyskując min. dobre korelacje między wartością wskaźnika korowo-trzonowego WKT a wytrzymałością mechaniczną. Może to być interesująca propozycja przy ocenie zmian chorobowych np, w osteoporozie [5], [6].
Omówiono inne metody stosowane w diagnostyce ortosyntezy jak metoda drgań ultradźwiękowych, pomiary zmian sztywności itp.

Przedstawiono przykład badań zmierzających do ochrony okolicy barku przed skut¬kami bocznego uderzenia – np. w wypadkach samochodowych. Dokonany przegląd wskazuje, iż badania dotyczące mechaniki kości, rozwijane w ostatnich latach w licznych ośrodkach naukowych, pozwalają na głębsze zrozu¬mienie związku jaki zachodzi pomiędzy jej własnościami wytrzymałościowymi a sta¬nami chorobowymi i zmianami zachodzącymi wraz z wiekiem biologicznym.

II Krakowskie Sympozjum – Osteoporoza w życiu, praktyce i teorii
Kraków 30.09 – 01.10.1995

Streszczenia:
Materiały kongresowe: REFERATY, s29.

OSTEOPOROZA JAKO EFEKT ZMIAN MINERALOGICZNYCH W KOŚCIACH

M. Pawlikowski
Pracownia Biomineralogii, Zakład Mineralogii, Petrografii i Geochemii, Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza 30,30-059 Kraków

Zjawisko osteoporozy czyli niszczenia beleczek kostnych jest efektem poprze¬dzających zjawisk mineralizacji kości, czyli ich powstawania. Zjawisko tworzenia beleczek kostnych, a w szczególności mineralizacji kolagenu kostnego prowadzi do zmiany proporcji pomiędzy tkankami biologicznymi a apatytem kostnym na korzyść apatytu. W procesie tym ubywa komórek kostnych a te, które pozostają mają znacz¬nie bardziej utrudniony kontakt z systemem krwionośnym. Sytuacja ta jest związana z wydłużeniem średniej drogi transportu między komórkami a kanałami Haversa. Powoduje to zarówno gorsze odżywianie komórek kostnych, jak i znacznie gorsze odprowadzanie produktów życiowych (głównie C02 i H20) tych komórek do krwi żylniej. Oba zjawiska przyczyniają się do zmiany warunków fizyko-chemicznych w rejonie jamek kostnych. Przejawia się to głównie, dzięki podwyższonej zawartości CO2, spadkiem wartości pH płynów pozakomórkowych do wartości < 6.6. Przy takim spadku pH wykrystalizowany na włóknach kolagenowych apatyt zaczyna się rozpusz¬czać. Powoduje to niszczenie wiązań kolagen-apatyt czego skutkiem jest nie tylko rozpuszczanie apatytu lecz także niszczenie włókien kolagenowych, a więc cienienie a następnie zanik beleczek kostnych, jest to obserwowane rentgenologicznie jako zanik struktury gąbczastej lecz także może się przejawiać w cienieniu kości korowej.
Zjawisko osteoporozy poprzez osłabienie struktury wewnętrznej jest groźne nie tylko dla kości. W procesie osteoporozy z kości wyprowadzane są duże ilości Ca i P, które mogą dochodzić nawet do 1 kg w przeliczeniu na czyste pierwiastki. Pier¬wiastki te odkładają się częściowo w tkankach miękkich, naczyniach krwionośnych, chrząstce stawowej i in. sprzyjając mineralizacji czyli kalcyfikacji tkanek.
Dlatego też osteoporozę należy uznać za jeden z głównych procesów biologicznych przyczyniających się pośrednio do śmierci organizmu. Stąd też, walka z osteoporozą jest nie tylko walką o zdrowe kości, lecz o zdrowie całego organizmu. Znajomość przebiegu opisanych procesów daje podstawy do leczenia i profilaktyki osteoporozy.

II Krakowskie Sympozjum – Osteoporoza w życiu, praktyce i teorii
Kraków 30.09 – 01.10.1995

Streszczenia:
Materiały kongresowe: REFERATY, s30-31.

NEW PERSPECTIVES IN BONE DENSITOMETRY

E.F.J. Ring
Department of Clinical Measurement,
Royal National Hospital for Rheumatic Diseases, Bath UK

The ability to make accurate measurements of bone mineral content has developed only within the last decade, and that the pattern of bone density through life has been established. Measurement is important, to study the factors which influence peak bone mass, and thereafter, as bone loses mineral. In women, who lose more bone mineral that men, 35% of cortical bone and 50% of trabecular bone can be lost over a lifetime. Osteoporosis studies are dependent on the relationship of bone mass to normal data.
MEASUREMENT TECHNIQUES
1. RADIOLOGICAL PHOTOGRAMMETRY
Radiological examination of bone has been well established as a clinical procedure. Advanced osteoporosis is obviously visible, but early stages more difficult to observe subjectively. Recent developments in image digitisation now enable clinical investiga¬tors to transfer radiographs to a computer, and measure some of the morphological features relating to bone structure.
2. SINGLE PHOTON ABSORPTIOMETRY
A procedure for measuring bone density at the forearm is one of the oldest methods available. The subject may be required to place the forearm in a water tank, and gamma rays from an isotope are passed through the distal ulnar and radius.
3. DUAL PHOTON ABSORPTIOMETRY
Using a dual energy isotope source, gadolinium 153, better discrimination can be obtained between hard and soft tissues. Therefore, it has been possible to scan the lumbar spine and femoral neck at the hip joint which are surrounded by soft tissues. These systems have almost entirely been replaced by DXA, where improved resolu¬tion and shorter scan times have greatly enhanced their clinical use.
4. DUAL ENERGY X-RAY ABSORPTIOMETRY (DXA)
The stable X-ray beam is scanned across the patient and Is detected by one of three different methods to generate a quantitative image. Early systems are designed as a linear X-Y scanner, using a pencil beam generated below the patient and a detector system on the tracking arm over the patient. Later technology has replaced the pencil beam of X- rays with a fan beam, which can sweep the patient in a fraction of the time.
Resolution has also Improved. A useful feature of the later machines is the introduc¬tion of a C – arm for the generator and detectors. This enables the system to be rota¬ted around the patient, and is particularly useful for making a lateral examination of the lumbar spine. A DXA report usually contains a table of values which in addition will quote the T scores and Z scores for the specific regions measured. These are expressions in relation to a reference population in standard deviation units. The T score relates to a young healthy population and the Z score is expressed in relation to an age and sex matched population.
5. COMPUTED TOMOGRAPHY
By calibration with phantoms of known mineral content, Computed Tomography can be adapted to measure bone mineral content in – vivo(QCT). Most applications to date have been restricted to the spine, where separate measures of cortical and trabecular density are obtained. Contour tracking algorithms allow for automatic determination of the regions of interest within the vertebral body and the posterior elements. A much smaller and less expensive dedicated system for peripheral bone densitometry is available (pQCT). This system is easy to use, has a radiation exposure which is extremely low (equivalent to DXA), and measures forearm cortical and trabecular bone in 2 minutes. Short term reproducibility is given as C.V. < 1%.
6. ULTRASONOGRAPHY
The possibilities of a truly non invasive technique have attracted much research into the attenuation and velocity of ultrasound through bone as a measure of strength. Most of the commercial systems available provide for measurement at the os calcis. Positional problems have been recognized as a source of lower reproducibility. Two other devices for bone measurement are available using ultrasound. A system which requires the operator to hold a sound head on the mid tibia through a layer of gel, uses the reflected sound signal as an index of bone quality Another system uses a small hand jig to send a signal across individual fingers, the metacarpal joints of the hand, and the distal radius. The units of measurement vary, but most report the speed of sound SOS or the broadband attenuation BUA units. Evidence on what these techniques actually measure is still being studied.
While much of the activity in bone densitometry is understandably focused on the middle – aged and elderly, there is a lack of substance in data on the young. Control values for children and younger populations under 25 years are very slowly accumu¬lating. This reduces the level of confidence that can be applied to densitometry data in these groups. More work in this area is needed to Improve the value of individual measurements, especially in the years leading to 'peak bone mass’, which if low, is considered to be a risk factor to fractures in later life.

II Krakowskie Sympozjum – Osteoporoza w życiu, praktyce i teorii
Kraków 30.09 – 01.10.1995

Streszczenia:
Materiały kongresowe: REFERATY, s32.

ASPEKTY FIZYCZNE DIAGNOSTYKI TKANKI KOSTNEJ

E. Rokita
Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagielloński, Reymonta 4,30-059 Kraków

Tkanka kostna traktowana jest jako układ dynamiczy, którego funkcje w ustroju mogą być opisane na gruncie modeli fizycznych. Szczegółowo przedstawiono modele symulujące zmiany fazy nieorganicznej tkanki kostnej i jej geometrii (wymiar fraktal-ny, charakterystyka Eulera) wywołane osteoporozą. Omówiono dwa sposoby opisu procesów resorpcji i formowania minerałów. Pierwszy sposób polega na wyzna¬czeniu bezpośrednim lub pośrednim stałych kinetycznych charakteryzujących proces przebudowy tkanki kostnej. Drugi sposób opisu obejmuje pomiar wybranych parametrów statycznych oraz ich analizę statystyczną. W oparciu o obliczenia modelowe dokonano przeglądu parametrów, które mogą być użyteczne we wcze¬snym wykrywaniu zmian osteoporotycznych kośćca oraz w ocenie skuteczności te¬rapii w tym schorzeniu.
Omawiając techniki diagnostyczne szczególny nacisk położono na metody densyto-metryczne, ultrasonograficzne i ilościową tomografię komputerową. Podano przykłady realizacji aparaturowych w/w metod wraz z opisem zasad działania przy¬rządów. Przeprowadzono wnikliwą interpretację fizyczną wielkości mierzonych w poszczególnych technikach oraz porównie wyników badań przeprowadzonych przy użyciu różnych metod. Szczegółowo przedyskutowano możliwe źródła błędów pomiarowych oceniając precyzję i dokładność poszczególnych technik. W oparciu o obliczenia modelowe oceniono wpływ wybranych źródeł błędów systematycznych na wynik badania.

II Krakowskie Sympozjum – Osteoporoza w życiu, praktyce i teorii
Kraków 30.09 – 01.10.1995

Streszczenia:
Materiały kongresowe: REFERATY, s36.

PRZEWAGA METODY ULTRASONOGRAFICZNEJ NAD RADIOLOGICZNĄ W OCENIE GĘSTOŚCI KOŚCI W CUKRZYCY

I.Trznadel-Morawska, P.OIszaniecki, J.Sieradzki
Katedra i Klinika Chorób Metabolicznych Collegium Medicum UJ,
Kraków, ul. Kopernika 15

Rola cukrzycy w rozwoju osteoporozy wskazuje na potrzebę badań screeningowych nad osteopenią cukrzycową. Cele badań: 1) ocena wptywu kontroli cukrzycy i póź¬nych powikłań cukrzycy na osteopenię cukrzycową, 2) porównanie użyteczności badania osteopenii: ultrasonograficznej i radiologicznej u pacjentów z cukrzycą. Material i Metody: Zbadano gęstość masy kostnej kości piętowej metodą ultrasono-graficzną (Lunar „Achilles” – Ach) u 34 pacjentów z cukrzycą insulinozależną powyżej 5 lat, leczonych intensywną funkcjonalną insulinoterapia. Gęstość kości w kości pro¬mieniowej (D-distal, U-ultradistal) mierzono przy pomocy absorpcjometrii rentgenow¬skiej (DTX100). Ze względu na osteoporozę pacjentów podzielono na trzy grupy: gr I (zdrowi)-1<Tscore<1, gr II (pacjenci z ryzykiem)-2<Tscore<-1, gr III (pacjenci z osteoporozą) Tscore <-2. Oceniono również: neuropatie obwodową i autonomiczną (Proscicard), retinopatię, nefropatie (mikroalbuminuria).
Wyniki: W grupie pacjentów z cukrzycą >1f lat największa część badanych (50%) miata najniższą gęstość kości wg metody Ach: Metodami D i U wykazano natomiast większą częstość normalnej gęstości kości (42% i 71%). Największą średnią dzienną glikemię (174mg%; p<0,05) znaleziono u pacjentów w gr III wg metody Ach i D. Największą HbA1C (8,2%) znaleziono u pacjentów w gr III wg Ach, w gr II (7,75%) wg D, w gr I (7,61%) wg U. Większość pacjentów z neuropatia (60%, n=10, p<0,05) obwodową, autonomiczną (66,7%, n=9, p<0,05) retinopatią (47%, n=21) nefropatie (47%, n=11) należało do gr III wg Ach, natomiast do gr I lub II wg D i U. Nie znale¬ziono korelacji pomiędzy metodami radiologicznymi a Ach. Gęstość kości wg metody Ach korelowała z dzienną glikemią (r=0,41, p=0,015) oraz z ilością powikłań cukrzycy (r=0,54;p=0,014).
Wnioski: W cukrzycy insulinozależnej istnieje związek między późnymi powikłaniami cukrzycy a najniższą gęstością kości wg Ach, co potwierdza rolę mikroangiopatii w patogenezie osteoporozy. Związek między brakiem właściwej kontroli cukrzycy a większą utratą masy kostnej potwierdza rolę hyperglikemii w patogenezie osteopo¬rozy w cukrzycy. Korelacja klinicznych wskaźników cukrzycy i ilość późnych powikłań z gęstością masy kostnej wg metody Ach wskazuje na użyteczność tej metody w ocenie masy kostnej u pacjentów z cukrzycą.