Background: Low bone mineral density (BMD) leads to metaphyseal fractures, which are considered of delayed, qualitatively reduced healing resulting in prolonged care phases and increased socioeconomic costs. Extracorporeal shockwave therapy (ESWT) is already approved to support bone healing of pseudarthrosis and delayed unions. With this study, we examined its influence on bone turnover markers (BTM) during fracture healing in patients with low and normal BMD. Methods: Within a period of 2 years, patients with a metaphyseal fracture of the distal radius or the proximal humerus, requiring surgical osteosynthesis were included into the study. Patients were randomized within their fracture groups whether they received ESWT after surgery or not. ESWT was applied once after surgery with an energy flux density (EFD) of 0.55 mJ/mm² à 3000 shockwaves. In addition, serum levels of vitamin D3, parathyroid hormone (iPTH), bone alkaline phosphatase (BAP), c-telopeptide of type-I-collagen (β-CTX) and serum band 5 tartrate-resistant acid phosphate (TRAP5b) were determined before surgery and post-operatively in week 1, 4, 8, 52. T-score levels as an indicator of the BMD were measured with dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). Results: 49 patients (40 females, 9 males; mean age 62 years) with fractures of the metaphyseal distal radius (n=25) or the proximal humerus (n=24) were included in the study. The follow-up time was one year. 24 of them were diagnosed of having low BMD, whereas 25 had a normal BMD. During follow-up time serum levels of bone turnover markers, as well as vitamin D3 and iPTH, showed no significant changes; however, ESWT approaches the decreased serum levels of patients with low BMD to the level of healthy organisms. Conclusions: ESWT as treatment option of fractures in patients with low BMD can lead to an equilibration of levels of bone turnover markers to the levels of patients with normal BMD.
Die Osteoporose und die damit verbundenen Folgen nehmen eine immer bedeutendere Rolle ein. Durch reduzierte Knochendichte bedingte Frakturen heilen langsamer und qualitativ minderwertiger. Aus der Pseudarthrosenbehandlung ist bekannt, dass die Anwendung der Extrakorporalen Stoßwellentherapie EWST einen positiven Effekt auf die Knochenbruchheilung hat.Der Einfluss der Stimulation durch ESWT auf die Frakturheilung bei normaler und erniedrigter Knochendichte wird in dieser Studie untersucht. Zwischen 2011 und 2013 wurden insgesamt 49 (40 w, 9 m) Patienten (>45, <70 Jahren) mit frischer, operationspflichtiger metaphysärer Fraktur des distalen Radius oder des proximalen Humerus nach Stolpersturz in die Studie eingeschlossen. Jeweils 12 von ihnen (Studiengruppe) erhielten unmittelbar nach der Osteosynthese standardisiert ESWT (0.55 mJ/mm², 3000 Stoßwellen). Die Zuteilung wurde verblindet randomisiert.Vor Einschluss in die Studie nach Leitlinie, wurde eine umfassende Anamnese erhoben. Zusätzlich fand die Einschätzung der Risikofaktoren für Osteoporose mittels LOS-Bogen (Ludwigshafener Osteoporose Screening Bogen) statt. Lag bereits eine behandelte Osteoporose vor, so galt dies u.a. als Ausschlusskriterium zur Studienteilnahme.Bei jedem Patienten erfolgten Blutentnahmen präoperativ sowie postoperativ in Woche 1, 4, 8 und 52 mit Auswertung folgender Parameter: Vitamin D3, Parathormon intakt, BAP, TRAP5b und CTX. Mittels dual-energy X-ray-absorptiometry (DXA) wurde die Knochendichte (T-Wert) in Woche 1 und 52 bestimmt, zudem erhielten die Patienten einmalig ein Röntgen der Lendenwirbelsäule zum Ausschluss von Sinterungsfrakturen. Hierdurch ließ sich gegebenenfalls die Erstdiagnose „Osteoporose“ stellen. Verglichen wurde der Verlauf der Knochenstoffwechselparameter mit und ohne ESWT-Stimulation zwischen den Patienten mit normaler und erniedrigter Knochendichte.Im Verlauf von Vitamin D3 und Parathormon zeigten sich keine signifikanten Unterschiede. Bei BAP konnte kein Einfluss auf die Knochendichte sowie einen Einfluss durch die ESWT aufgezeigt werden.Hingegen konnte bei den Verläufen von TRAP5b nachgewiesen werden, dass die Werte unabhängig der Behandlungsgruppe und Knochendichte signifikant absanken (p<0,001). Des Weiteren hatten die Patienten mit erniedrigter Knochendichte signifikant höhere Werte (p=0,007). Es zeigte sich eine signifikante zweiseitige Interaktion zwischen Behandlungsgruppe*Zeit (p=0,001), in der Kontrollgruppe blieben die Werte konstant, in der Stoßwellengruppe stiegen sie an. Bei den Verläufen von CTX kam es ebenfalls zu einem signifikanten Abfall über die Zeit in allen Gruppen (p=0,006). Des Weiteren konnte ein Trend für einen zweiseitigen Interaktionseffekt der Behandlungsgruppe*Zeit (p=0,080) nachgewiesen werden, die ESWT-Gruppe blieb mit den Werten stabil, in der Kontrollgruppe gab es einen Abfall.Auch wenn die hier erzielten Ergebnisse keinen signifikanten Einfluss der ESWT auf die Knochenheilung widerspiegeln, so zeigte sich doch eine tendenzielle Aktivierung der osteokatabolen Stoffwechselfaktoren. In tierexperimentellen Studien konnte nachgewiesen werden, dass der positive Einfluss auf die Frakturheilung mit der Anzahl der Wiederholungen der ESWT-Applikation steigt. In Folgestudien soll daher eine optimierte Anwendung der ESWT ermittelt werden.
Keywords: BAP; ESWT; TRAP5b; beta-CTX; bone mineral density; bone turnover markers; extracorporeal shock wave therapy; fracture healing; osteoporosis; parathyroid hormone; vitamin D3.