¿Cómo predecir la fractura de cadera de una mujer con osteoporosis analizando solo el 7% de esta articulación?

Científicos de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) han dado un gran salto adelante para predecir el riesgo de fractura de cadera de las mujeres a causa de la osteoporosis. Han descubierto que no es necesario examinar todas las partes de la cadera para prever si podría facturarse, sino que basta con el estudio del 7% de su masa ósea. Es la parte formada por las denominadas áreas críticas y su identificación es clave para mejorar los métodos diagnósticos, por ejemplo para acotar las zonas de la cadera donde es necesario realizar una radiografía. 

La identificación de estas áreas críticas ha sido posible gracias al diseño de un nuevo modelo de análisis computacional de la cadera, único en todo el mundo porque permite reducir a un 5% el margen de error a la hora de predecir si una mujer sufrirá o no fractura de cadera por osteoporosis. Dicho de otra forma, su potencial de acierto es del 95% (según el método de clasificación ROC-AUC). Este modelo se basa en la reconstrucción 3D de la cadera a partir de radiografías 2D y de avanzados modelos estadísticos.

En este estudio, se ha aplicado el nuevo modelo de análisis sobre una muestra de 90 mujeres con osteoporosis, 45 con fractura de cadera y 45 sin (grupo de control). Precisamente, la comparación de las imágenes 3D de las caderas de ambos grupos es la que ha permitido acotar las áreas críticas.

Un artículo reciente de la revista Computers in Biology and Medicine (ScienceDirect) se ha hecho eco de los resultados de esta investigación, dirigida por Simone Tassani, investigador de la Unidad de Investigación BCN MedTech del Departamento de Ingeniería de la UPF. Ha elaborado el artículo junto con Nicole Morando (autor principal), vinculada a esta unidad de investigación de la UPF y al Politecnico di Torino (Italia), y Carlos Ruiz Wills, investigador del BCN MedTech.

La fractura de cadera por osteoporosis tiene una elevada incidencia entre las mujeres a partir de la menopausia

La fractura de cadera por osteoporosis, tema central de este estudio, está creciendo en todo el mundo debido al envejecimiento de la población. La osteoporosis, que provoca el debilitamiento de los huesos, afecta especialmente a las personas mayores y tiene una elevada incidencia entre las mujeres a partir de la menopausia, porque los cambios hormonales que se experimentan en esta etapa perjudican la regeneración del tejido óseo.

Este tipo de fractura puede reducir la movilidad y la calidad de vida de los pacientes e incrementar su riesgo de mortalidad. En el conjunto de la UE, el número de personas con fractura de cadera creció de 27,5 a 32 millones entre 2010 y 2019. En el Estado español, se registran cerca de 50.000 casos de fractura de cadera anuales, según el Registro Nacional de Fracturas de cadera. En Cataluña, entre las fracturas mayores osteoporóticas (FMO), la de cadera es la más frecuente y afecta especialmente a las mujeres más mayores. Según datos del período 2018-2020, la FMO de cadera afecta a cerca de 20 de cada 1.000 mujeres entre los 85 y los 89 años; y a cerca de un 12‰ entre los 80 y los 84. En el caso de los hombres, estas tasas se encuentran cerca del 15 y del 6 ‰, respectivamente) (Departament de Salut, Generalitat de Catalunya, 2022).

Un modelo con gran potencial para mejorar diagnósticos y tratamientos

Gracias al modelo de análisis creado por los investigadores de la UPF, también se podrán conocer mejor las causas específicas del proceso de degeneración del tejido óseo de cada paciente. ”Esto facilitará que se puedan diseñar tratamientos más personalizados y ajustados a sus necesidades específicas, por ejemplo, se podrá saber qué zonas concretas del hueso de su cadera mayormente requieren calcio”, explica Simone Tassani (UPF).

¿Cómo predecir el riesgo de fractura con el nuevo modelo de análisis?

El nuevo modelo de análisis computacional de la cadera parte de métodos previos creados por la Unidad de Investigación BCNMedTech de la UPF. Estos métodos parten de un sistema muy común en ingeniería para calcular el impacto que un movimiento o carga mecánica tiene sobre las distintas partes de una estructura (modelo de los elementos finitos). Esencialmente, consiste en dividir los elementos básicos que conforman una estructura -a partir de su representación tridimensional con ordenador- para calcular el impacto de una carga o movimiento virtual sobre cada uno de ellos. 

Tassani matiza que la aplicación de este modelo sobre los huesos es especialmente complejo: "En el caso de los huesos, predecir la carga causada por un impacto o movimiento no es tan fácil como con un objeto o una instalación física como un puente, porque los materiales de un puente son uniformes, pero los de los huesos no. En el caso de un puente, el punto que reciba más carga es el que se romperá, porque todo es igual, pero no tiene porqué ser así en el caso de los tejidos de los huesos, que van variando en densidad mineral, porosidad, orientación del tejido, etc.”. Lo que se ha conseguido con este estudio es ajustar en mayor medida el modelo previo a las características del tejido óseo de la cadera, complementándolo con avanzados sistemas estadísticos.

A menor variabilidad del tejido óseo de la cadera, mayor riesgo de fractura

Los científicos han aplicado el nuevo modelo de análisis sobre las 90 mujeres participantes en el estudio. Se han examinado las diferencias de las áreas críticas de la cadera de las pacientes con y sin fractura, pero no punto por punto, sino agrupando las zonas objeto de comparación, gracias a un complejo método estadístico (Statistical Parametric Map), que reduce al mínimo el margen de error. La comparación de ambos grupos ha permitido concluir que el riesgo de fractura es mayor cuanto mayor es la uniformidad del tejido óseo de las áreas críticas de la cadera. Por el contrario, es menor si la variabilidad del tejido óseo es mayor.

El propio diseño del nuevo modelo de análisis, la identificación de las áreas críticas y los resultados de los estudios comparativos de mujeres con y sin fractura de cadera aportan conclusiones muy relevantes, que abren la puerta a la mejora de diagnóstico y tratamiento de la fractura de la cadera entre las mujeres.

Artículo de referencia:
Nicole Morando, Carlos Ruiz Wills, Simone Tassani, Identification of statistical critical area to discriminate osteoporotic hip fractures in women, Computers in Biology and Medicine, Volume 198, Part A, 2025, 111214, ISSN 0010-4825, https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2025.111214.