Zeitschrift für Rheumatologie

, Volume 63, Issue 6, pp 473–482 | Cite as

Versuch der Differenzierung zwischen kortikoidinduzierter Osteopenie und periartikulärer Demineralisation mit Hilfe der Digitalen Radiogrammetrie (DXR) bei Patienten mit rheumatoider Arthritis

  • J. Böttcher
  • A. Pfeil
  • G. Lehmann
  • B. Heinrich
  • A. Malich
  • A. Hansch
  • A. Petrovitch
  • H.-J. Mentzel
  • G. Hein
  • W. A. Kaiser
ORIGINALARBEIT

Zusammenfassung

Fragestellung

Die rheumatoide Arthritis ist eine sich systemisch manifestierende Erkrankung, die eine frühzeitige Affektion der peripheren Extremitätengelenke im Hand- bzw. Fußbereich aufweist. Ziel dieser Studie ist die Evaluierung eines neuen Knochendichtemessverfahrens, der Digitalen Radiogrammetrie (DXR), deren Ergebnisse im Vergleich zu etablierten Osteodensitometriemethoden, wie pQCT und DXA unter Berücksichtigung des Schweregrades der rheumatoiden Arthritis und einer systemischen Kortisongabe diskutiert werden.

Material und Methoden

Die Untersuchungen wurden an insgesamt 153 Patienten mit einer nach den Kriterien des American College of Rheumatology verifizierten rheumatoiden Arthritis durchgeführt. Alle Patienten erhielten eine Knochenmineraldichtemessung mittels DXR unter Verwendung einer Röntgenaufnahme der nicht dominanten Hand zur Bestimmung der kortikalen Knochenmineraldichte (BMD) und des Metacarpal-Index (MCI). Mittels DXA wurden die BMD-Werte des proximalen Femur (i. e. total femur) sowie der Lendenwirbelsäule (i. e. LWK 1–4) bei 102 Patienten erhoben, wobei für diese Patientengruppe eine Klassifikation des Schweregrades der rheumatoiden Arthritis unter Verwendung des Ratingen Scores erfolgte. Initiale Messresultate der Gesamtknochenmineraldichte als auch ein kortikaler/subkortikaler bzw. trabekulärer Knochenmineraldichtewert des distalen Radius lagen für 51 Patienten mittels pQCT vor. Die DXA- als auch die pQCT-Kollektive wurden in Untergruppen mit bzw. ohne systemische Kortisongabe unterteilt.

Ergebnisse

Alle Korrelationen zwischen der DXRBMD und den DXA-Werten (prox. Femur: R=0,61; LWS: R=0,44) als auch pQCT-Parametern (0,46<R<0,59) waren im Gesamtkollektiv signifikant positiv. Die Korrelationen von pQCT (Gesamtdichte) und DXA-BMD des Femur (R=0,61) bzw. DXABMD der LWS (R=0,73) zeigten mit den Literaturdaten vergleichbare Resultate. Die Patientengruppen, welche Kortison in einer Dosierung von durchschnittlich 5 mg pro Tag über mehr als 6 Monate erhalten hatten, zeigten für alle Messsysteme signifikante Korrelationen (0,34<R<0,59); ohne Kortisontherapie bestand lediglich eine gering signifikante Assoziation zwischen DXR-BMD und DXA-BMD (proximaler Femur) mit R=0,38, während deutlich signifikante Korrelationen zwischen DXR-BMD bzw. MCI und den pQCT-Parametern ermittelt wurden (0,37<R<0,59). Mit dem Schweregrad der rheumatoiden Arthritis in Beziehung stehend konnte eine signifikante Reduktion der BMD und des MCI hinsichtlich der DXR-Resultate gemessen werden, wobei sich die BMD vom Schweregrad 1 (0,59 g/ cm2) zum Schweregrad 5 (0,46 g/ cm2) des Ratingen Scores um 21% (p<0,05) reduzierte. Eine signifikante schweregradabhängige Erniedrigung der DXA-BMD hinsichtlich des proximalen Femur und der Lendenwirbelsäule konnte nicht dokum2entiert werden.

Schlussfolgerung

Aufgrund der mittels DXR im Gegensatz zur DXA gemessenen signifikanten Erniedrigung der Knochenmineraldichte in Abhängigkeit vom Schweregrad der rheumatoiden Arthritis wird gezeigt, dass die Digitale Radiogrammetrie insbesondere eine Evaluierung der krankheitsbedingten gelenknahen Demineralisation der rheumatoiden Arthritis zulässt, während die DXA weniger die periartikuläre krankheitsbedingte Demineralisation, sondern überwiegend die systemische (kortisonbegünstigte) Osteoporose quantifiziert. Mit der Quantifizierung der krankheitsspezifischen gelenknahen Osteoporose durch die DXR steht ein weiteres diagnostisches Kriterium bei der Verlaufsbeurteilung der rheumatoiden Arthritis zur Verfügung.

Schlüsselwörter

Digitale Radiogrammetrie Rheumatoide Arthritis DXA Periphere Quantitative Computertomographie Kortison Ratingen Score 

Clinical trial for differentiation between corticoid-induced osteoporosis and periarticular demineralization via digital radiogrammetry in patients suffering from rheumatoid arthritis

Summary

Purpose

To investigate a new bone densitometric technology based on digital radiogrammetry (DXR) with respect to its ability to measure severity-dependent variations of bone mineral density (BMD) in patients with rheumatoid arthritis and to differentiate between corticoid-induced and periarticular bone mineral density loss.

Patients and methods

A total of 153 randomly selected patients suffering from verified rheumatoid arthritis underwent digitally performed plain radiographs of the non-dominant hand and also measurements of dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) regarding total femur and lumbar spine in 102 patients and peripheral quantitative computed tomography (pQCT) regarding the distal radius in 51 patients. Using DXR the radiographs of the non-dominant hand were analyzed for cortical bone mineral density calculation. The severity was classified in the DXA group using the Ratingen score. Furthermore, both study populations were divided into patients with and without corticoid therapy.

Results

Correlations between BMD determined by DXR and by DXA (R=0.44 for lumbar spine and R=0.61 for total femur) versus pQCT (0.46<R<0.59) were all significant. An appropriate association was confirmed between pQCT and DXA (R=0.61 for total femur and 0.73 for LWS). In the subgroup of patients with corticoid therapy (mean dose: 5 mg/d for a period of more than 6 month), our data showed—similar to the collective of all patients—significant correlations (0.34<R<0.59) between DXR and the other methods. In contrast to pQCT (0.37<R<0.59) the study revealed a poor association between DXR- and DXA-parameters in the subgroup of patients without corticoid therapy; only the correlation between DXA-BMD of total femur and DXR-BMD achieved a significant level (R=0.38, p<0.05). The mean value of BMD measured by DXR decreased severity dependently from 0.59 g/cm2 (Stage 1) to 0.46 g/cm2 (Stage 5). Similar results were verified for the metacarpal index (DXR). The relative decrease of BMD between the highest and lowest score was 21% (p<0.05). Otherwise the reduction of bone mineral density using DXA revealed no significant results.

Conclusion

The DXR-based BMD calculation can distinguish severity and progress of disease-related periarticular demineralization in contrast to those of DXA. In this context, DXA primarily measures the systemic (corticoid-induced) osteoporosis and pQCT partially estimates disease-related bone mineral density loss, whereas DXR can predominantly analyze and quantify the periarticular demineralization, which often shows a manifestation at an early stage of rheumatoid arthritis. Therefore DXR seems to be a diagnostic tool in the course of rheumatoid arthritis.

Key words

Digital radiogrammetry rheumatoid arthritis dual-energy X-ray absorptiometry peripheral quantitative computed tomography corticoid therapy Ratingen score 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    Adami S, Zamberlan N, Gatti D, Zanfisi C, Braga V, Broggini M, Rossini M (1996) Computed radiographic absorptiometry and morphometry in the assessment of postmenopausal bone loss. Osteoporos Int 6:8–13Google Scholar
  2. 2.
    Arnett FC, Edworthy SM, Bloch DA, Mc Shane DJ, Fies JF, Cooper NS (1988) The American Rheumatism Association 1987 revised criteria for the classification of rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 31:315–324PubMedGoogle Scholar
  3. 3.
    Baran DT, Faulkner KG, Genant HK, Miller PD, Pacifici R (1997) Diagnosis and management of osteoporosis: guidlines for the utilization of bone densitometry. Calcif Tissue Int 61:433–440CrossRefPubMedGoogle Scholar
  4. 4.
    Barnett E, Nordin B (1960) The radiological diagnosis of osteoporosis: a new approach. Clin Radiol 11:166–174PubMedGoogle Scholar
  5. 5.
    Bartl R (2001) Osteoporose. Thieme, StuttgartGoogle Scholar
  6. 6.
    Black DM, Palermo L, Sorensen T, Jorgensen JT, Lewis C, Tylavsky F, Wallace R, Harris E, Cummings S (2001) A normative reference database study for Pronosco X-posure SystemTM. J Clin Densitom 4:5–12CrossRefPubMedGoogle Scholar
  7. 7.
    Böttcher J, Malich A, Pfeil A, Petrovitch A, Lehmann G, Heyne J-P, Hein G, Kaiser WA (2004) Potential clinical relevance of digital radiogrammetry for quantification of periarticular bone demineralization in patients suffering from rheumatoid arthritis dependend on severity and compared with DXA. Eur Radiol 14:631–637Google Scholar
  8. 8.
    Cortet B, Flipo RM, Duquesnoy B, Delcambre B (1995) Bone tissue in rheumatoid arthritis. Bone mineral density and fracture risk. Rev Rhum Engl Ed 62:197–204Google Scholar
  9. 9.
    Dequeker J (1976) Quantitative radiology: radiogrammetry of cortical bone. Br J Radiol 49:912–920PubMedGoogle Scholar
  10. 10.
    Dietze R, Köcher E (1982) Praxis der Röntgenaufnahmetechnik (Teil II). In: Dietze R, Köcher E (Hrsg) Physik und Praxis der Röntgenaufnahmetechnik, Gustav Fischer, JenaGoogle Scholar
  11. 11.
    Dachverband Osteologie der deutschsprachigen wissenschaftlichen osteologischen Fachgesellschaften (DVO), www.bergmannsheil.de/leitlinien-dvoGoogle Scholar
  12. 12.
    Felsenberg D, Gluer CC (2001) Bildgebende Verfahren, Knochendichtemessung und quantitativer Ultraschall. Akt Rheumatol 26:106–114Google Scholar
  13. 13.
    Franck H, Braun J (2003) Bedeutung der Osteoporose bei rheumatischen Erkrankungen. Med Welt 54:1–3Google Scholar
  14. 14.
    Franck H, Kekow J (2003) Diagnose der Osteoporose bei rheumatischen Erkrankungen. Med Welt 54:4–7Google Scholar
  15. 15.
    Gough AK, Lilley J, Eyre S, Holder RL, Emery P (1994) Generalised bone loss in patients with early rheumatoid arthritis. Lancet 344:23–27PubMedGoogle Scholar
  16. 16.
    Green MJ, Deodhar AA (2001) Bone changes in early rheumatoid arthritis. Baillieres Best Pract Res Clin Rheumatol 15:105–123Google Scholar
  17. 17.
    van der Heijde DM (2000) Radiographic imaging: the “gold standard” for assessment of disease progression in rheumatoid arthritis. Rheumatology 39:9–16Google Scholar
  18. 18.
    Heilmann P, Wüster C, Prolingheuer C, Gotz M, Ziegler R (1998) Measurement of forearm bone mineral density: comparison of five different instruments. Calcif Tissue Int 62:383–387Google Scholar
  19. 19.
    Hein GE (2001) Pathophysiologie des Knochenverlustes bei rheumatischen Erkrankungen—helfen Knochenmarker beim Monitioring? Z Rheumatol 60:113–115Google Scholar
  20. 20.
    Hein GE (2003) Beteiligung des Knochens bei der rheumatoiden Arthritis. Med Welt 54:8–11Google Scholar
  21. 21.
    Huusko TM, Karppi P, Korpela M, Avikainen V, Kautianien H, Sulkava R (2001) Threefold increased risk of hip fractures with rheumatoid arthritis in central finnland. Ann Rheum Dis 60:521–522Google Scholar
  22. 22.
    Hyldstrup L, Nielsen SP (2001) Metacarpal index by digital X-ray radiogrammetry: normative reference values and comparison w ith dual energy X-ray absorptiometry. J Clin Densitom 4:299–306CrossRefPubMedGoogle Scholar
  23. 23.
    Jorgensen JT, Andersen PB, Rosholm A, Bjarnason NH (2000) Digital X-ray radiogrammetry: a new appendicular bone densitometric method with high precision. Clin Physiol 5:330–335Google Scholar
  24. 24.
    Jensen T, Klarlund M, Hansen M, Jensen KE, Podenphant J, Hansen TM, Skjodt H, Hyldstrup L (2004) Bone loss in unclassified polyarthritis and early rheumatoid arthritis is better detected by digital X-ray radiogrammetry than dual X-ray absorptiometry: relationship with disease activity and radiographic outcome. Ann Rheum Dis 63:15–22Google Scholar
  25. 25.
    Larsen A, Dale K, Eek M (1977) Radiographic evaluation of rheumatoid arthritis and related conditions by standard reference films. Acta Radiol Diagn 18:481–491Google Scholar
  26. 26.
    Laval-Jeantet AM, Bergot C, Carroll R, Garcia-Schaefer F (1983) Cortical bone senescence and mineral bone density of the bone humerus. Calcif Tissue Int 35:268–272Google Scholar
  27. 27.
    Martin JC, Munro R, Campbell MK, Reid DM (1997) Effects of disease and corticosteroids on appendicular bone mass in postmenopausal women with rheumatoid arthritis: comparison with axial measurements. Br J Rheumatol 36:43–49CrossRefPubMedGoogle Scholar
  28. 28.
    Martini F, Tröndle S, Sell S, Mayer F, Willms R, Teschner M (1999) Einfluss der Arthrose, Osteoporose und chronischen Polyarthritis auf die Präzision der osteodensitometrischer Messungen an der Lendenwirbelsäule und am Ward’schen Dreieck. Z Rheumatol 58:283–288Google Scholar
  29. 29.
    Michel BA, Bloch DA, Fries JF (1991) Predictors of fractures in early rheumatoid arthritis. J Rheumatol 18:804–808Google Scholar
  30. 30.
    Michel BA, Bloch DA, Wolfe F, Fries JF (1993) Fractures in rheumatoid arthritis: an evaluation of associated risk factors. J Rheumatol 20:1666–1669PubMedGoogle Scholar
  31. 31.
    Mitchell DR, Lyles KW (1990) Glucocorticoid-induced osteoporosis: mechanisms for bone loss, evaluation of strategies for prevention. J Gerontol 45:153–158Google Scholar
  32. 32.
    Njeh CF, Genant HK (2000) Bone loss. Quantitative techniques for assessing bone mass in rheumatoid arthritis. Arthritis Res 2:446–450Google Scholar
  33. 33.
    Oelzner P, Hein GE (1997) Inflammation and bone metabolism in rheumatoid arthritis. Pathogenetic view-point and therapeutic possibilities. Med Klin 92:607–614PubMedGoogle Scholar
  34. 34.
    Rau R, Herborn G (1995) A modified version of Larsen’s scoring method to assess radiologic changes in rheumatoid arthritis. J Rheumatol 22:1976–1982Google Scholar
  35. 35.
    Rau R, Wassenberg S, Herborn G, Stucki G, Gebler A (1998) A new method of scoring radiographic change in rheumatoid arhritis. J Rheumatol 25:2094–2107Google Scholar
  36. 36.
    Rau R, Wassenberg S (2003) Bildgebende Verfahren in der Rheumatologie: Scoring-Methoden bei der rheumatoiden Arthritis. Z Rheumatol 62:555–565Google Scholar
  37. 37.
    Rosholm A, Hyldstrupp L, Baeksgaard L, Grunkin M, Thodberg HH (2001) Estimation of bone mineral density by digital X-ray radiogrammetry: theoretical background and clinical testing. Osteoporos Int 12:961–969Google Scholar
  38. 38.
    Sambrook PN, Shawe D, Hesp R, Zanelli JM, Mitchell R, Katz D, Gumpel JM, Ansell BM, Reeve J (1990) Rapid periarticular bone loss in rheumatoid arthritis. Possible promotion by normal circulating concentrations of parathyroid hormone or calcitriol (1,25-dihydroxyvitamin D3). Arthritis Rheum 33:615–622Google Scholar
  39. 39.
    Semler J, Braun J (2001) Das klinische Bild der Osteoporose bei entzündlichen rheumatischen Erkrankungen. Akt Rheumatol 26:101–105Google Scholar
  40. 40.
    Suzuki Y, Mizushima Y (1997) Osteoporosis in rheumatoid arthritis. Osteoporos Int 7:217–222Google Scholar
  41. 41.
    Thodberg H, Jensen JK, Rosholm A (1999) BMD from digital X-ray radiogrammetry: sensitivity to details of the image capture. Presented at ASBMR 21st annual meeting St. Louis, Missouri, USA. J Bone Miner Res 14:369Google Scholar
  42. 42.
    Westhovens R, Dequeker J (2000) Rheumatoid arthritis and osteoporosis. Z Rheumatol 59:33–38Google Scholar
  43. 43.
    Wüster C, Wenzler M, Kappes J, Rehm C, Gühring T, Arnbjerg D (2000) Digital X-ray radiogrammetry as a clinical method for eastimating bone mineral density—a german reference database. J Bone Miner Res 15:298Google Scholar

Copyright information

© Steinkopff Verlag 2004

Authors and Affiliations

  • J. Böttcher
    • 1
  • A. Pfeil
    • 1
  • G. Lehmann
    • 2
  • B. Heinrich
    • 1
  • A. Malich
    • 1
  • A. Hansch
    • 1
  • A. Petrovitch
    • 1
  • H.-J. Mentzel
    • 1
  • G. Hein
    • 2
  • W. A. Kaiser
    • 1
  1. 1.Institut für Diagnostische und Interventionelle RadiologieFriedrich-Schiller-Universität JenaJenaGermany
  2. 2.Klinik für Innere Medizin IV, Abt. Rheumatologie und OsteologieFriedrich-Schiller-Universität JenaJenaGermany

Personalised recommendations