Fracture-ML: KI erkennt fast siebenmal mehr Menschen mit Hüftfrakturrisiko

Die Bestimmung der Knochenmineraldichte (Bone Mineral Density, BMD) bildet das zentrale Fundament zur Diagnose von Osteopenie und Osteoporose sowie zur Abschätzung individueller Frakturrisiken.

Die Messung erfasst den Mineralgehalt im Knochengewebe, der überwiegend aus Kalzium und Phosphor besteht. In der klinischen Praxis kommen hierfür unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, die sich in Präzision, Strahlenbelastung und Anwendungsbereich deutlich unterscheiden.

Dual-Röntgen-Absorptiometrie als klinischer Goldstandard

Als Standardmethode in der klinischen Routinediagnostik gilt die Dual-Röntgen-Absorptiometrie (DXA oder DEXA). Sie nutzt zwei Röntgenstrahlen mit unterschiedlichen Energieniveaus, um die Knochendichte vor allem an der Lendenwirbelsäule und der Hüfte präzise zu ermitteln.

Bei einer im Vergleich zu konventionellen Thorax-Röntgenaufnahmen geringen Strahlenbelastung – etwa einem Zehntel der Dosis – bietet die DXA eine hohe Messgenauigkeit. Ein typisches DXA-System setzt sich aus dem Messgerät, zugehöriger Auswertungssoftware und speziellem Zubehör zusammen, wobei Anforderungen an Strahlenschutz und Installation lokalen Vorgaben unterliegen.

Zudem sind nicht alle Systeme für sämtliche Messregionen gleichermaßen ausgelegt; der Hersteller Nanjing Kejin beispielsweise führt mit seiner KDX-Serie Geräte, die spezifisch auf die Unterarmmessung ausgerichtet sind.

Neben der DXA existiert die quantitative Computertomographie (QCT), welche eine dreidimensionale volumetrische Knochendichte in Milligramm pro Kubikzentimeter liefert. Ein Vorteil der QCT liegt in der getrennten Analyse von trabekulärer Spongiosa und kortikalem Knochen. Allerdings geht diese Methode mit einer höheren Strahlenexposition und höheren Kosten einher.

Als dritte Technologie steht die quantitative Sonographie (QUS) zur Verfügung: Sie arbeitet vollständig strahlungsfrei und lässt sich über portable Geräte flexibel einsetzen, erreicht jedoch nicht die Messgenauigkeit einer DXA und eignet sich daher nicht für eine formale Osteoporose-Diagnose.

Befundkategorien, Grenzwerte und Risikofaktoren

Die Auswertung von DXA-Untersuchungen erfolgt primär über statistische Kennzahlen. Der T-Score vergleicht den gemessenen Wert mit der Knochenmasse eines jungen, gesunden Referenzkollektivs:
- Ein T-Score von -1,0 oder höher gilt als normaler Befund.
- Werte zwischen -1,0 und -2,5 kennzeichnen das Vorstadium einer Osteopenie.
- Ein Wert von -2,5 oder darunter definiert das Vorliegen einer Osteoporose.

Der Z-Score hingegen setzt die Werte in Relation zu Personen gleichen Alters, Geschlechts und ähnlicher ethnischer Herkunft. Pro Absinken der Knochendichte um eine Standardabweichung erhöht sich das relative Frakturrisiko um das 1,5- bis 3-Fache.

Zu den wesentlichen biologischen und lebensstilbedingten Einflussfaktoren auf die Knochendichte zählen Alter, Bewegungsmangel, Untergewicht, chronische Erkrankungen, Rauchen sowie übermäßiger Alkoholkonsum. Bei Frauen wirkt sich insbesondere der postmenopausale Östrogenmangel negativ aus.

Fachleute empfehlen zur Unterstützung des Knochenerhalts eine Zufuhr von 1000 bis 1200 mg Kalzium täglich sowie 800 bis 1000 IU Vitamin D pro Tag, idealerweise über die Ernährung sowie in Verbindung mit Kraft- und Gewichtstraining, wobei von einer unkontrollierten Selbstmedikation abgeraten wird.

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Versorgungsmodelle und automatisierte Risikobewertung

Die Interpretation von Messergebnissen erfordert stets den Abgleich mit klinischen Risikoparametern wie Vorfrakturen, elterlichen Hüftfrakturen oder einer Langzeittherapie mit Kortikosteroiden.

Anlässlich des Weltosteoporosetags am 20. Oktober dokumentierte Daten aus Taiwan verdeutlichen die demografische Relevanz: Dort liegt die Osteoporose-Prävalenz bei Frauen ab 50 Jahren bei rund 10,2 Prozent, während bei Frauen über 65 Jahren nahezu jede sechste betroffen ist.

Im tschechischen Gesundheitssystem etablierte das Sdružení praktických léka?? seit 2023 ein strukturiertes Früherkennungsprogramm. Nach Angaben von MUDr. Ji?í Zdražil wurden zwischen 2023 und 2025 über 400.000 Personen denzitometrisch untersucht und bei mehr als 85.000 eine Osteoporose diagnostiziert.

Frauen ab 60 und Männer ab 70 Jahren werden in diesem Rahmen direkt zur schmerzlosen, etwa 15-minütigen Messung überwiesen. MUDr. Lenka Dejdarová wies im Zuge des Programms darauf hin, dass nach einer Hüftfraktur ein Drittel der Betroffenen innerhalb eines Jahres stirbt und ein weiteres Drittel dauerhaft pflegebedürftig bleibt.

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In Deutschland setzt das Evangelische Krankenhaus Bad Dürkheim seit 2019 auf einen durch die International Osteoporosis Foundation (IOF) zertifizierten Fracture Liaison Service (FLS). Bei Patienten ab 50 Jahren mit Niedrigenergietrauma erfolgt eine automatische Erfassung sowie eine Laborbasisdiagnostik inklusive Vitamin D, Parathormon und TSH.

In vier Jahren wurden knapp 800 Patienten erfasst, was zu einer signifikanten Senkung von Refrakturrate und Mortalität führte – wenngleich die personellen Ressourcen durch fehlende Refinanzierung belastet sind.

Neue technologische Wege zur Risikostratifizierung zeigt die im Journal PLoS Medicine publizierte Fracture-ML-Studie auf Basis schwedischer Registerdaten von 3.542.647 Personen ab 50 Jahren. Unter 142.327 dokumentierten Hüftfrakturen erzielte ein KI-Modell mit 2.500 Prädiktoren eine Diskriminationsgüte (AUC) von 0,89 nach einem Jahr, 0,88 nach zwei Jahren sowie 0,85 nach fünf Jahren.

Ein reduziertes Modell mit 35 Merkmalen erreichte nach zwei Jahren einen AUC-Wert von 0,87. Das System identifizierte innerhalb von zwei Jahren fast siebenmal mehr gefährdete Personen als etablierte sekundärpräventive Strategien.

Wachstumsdynamik im Markt für Knochendensitometer

Der weltweite Markt für Knochendensitometer spiegelt die steigende Bedeutung der Diagnostik wider. Laut Marktdaten von Straits Research belief sich das Marktvolumen im Jahr 2025 auf 262,60 Millionen US-Dollar und wird für 2026 auf 273,10 Millionen US-Dollar geschätzt.

Bis zum Jahr 2034 wird ein Anstieg auf 373,76 Millionen US-Dollar prognostiziert, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,00 Prozent entspricht.

Zentrale Densitometrie-Systeme hielten im Jahr 2025 einen Marktanteil von 76,5 Prozent, während auf die DXA-Technologie 68,5 Prozent entfielen. Die Indikation zur Abklärung von Osteoporose und Osteopenie machte 74,5 Prozent des Anwendungsmarktes aus.

Regional dominierte Nordamerika mit einem Anteil von 41,5 Prozent, während der Asien-Pazifik-Raum im Prognosezeitraum mit einer erwarteten CAGR von 5,52 Prozent die dynamischste Entwicklung verzeichnet. Potenzielle Lieferkettenstörungen könnten das weltweite Marktwachstum jedoch um 1,0 bis 1,5 Prozentpunkte dämpfen.