Osteoporose ist eine Volkskrankheit, die ein erhöhtes Frakturrisiko und damit einhergehend erhöhte Morbidität und Moralität verursacht. Die momentan etablierte Form der Diagnose ist die Zwei-Spektren Röntgen-Absorptiometrie (DXA), die ausschließlich die projizierte Knochenmineraldichte (BMD) misst. Obwohl die DXA eine gute Risikovorhersage erlaubt, ist sie nicht sensitiv genug für ein effektives Screening größerer Populationen. Hinzu kommt, dass die DXA nicht in der Lage ist, die Reduzierung des Frakturrisikos durch Medikamente zu messen.Eine verbesserte Einschätzung des Frakturrisikos und insbesondere auch des Behandlungseffekts auf das Frakturrisiko ist daher erforderlich. Ziel dieser Dissertation ist die Entwicklung und Validierung einer Diagnostik mit Hilfe hochauflösender Computer- Tomographie (HRCT) der Wirbelsäule in Kombination mit automatisierter Bildverarbeitung. Es soll sowohl die Knochenmikrostruktur als auch die Knochenfestigkeit mit Hilfe der Finiten Elemente (FE) Analyse analysiert werden.Es wurde eine Software zur automatisierten Segmentierung und Analyse der CT-Aufnahmen entwickelt. Sowohl Mikrostruktur- als auch FE-Analyse wurden in vitro validiert. Kurzzeit- Präzisionsfehler wurden in vivo bestimmt und lagen im Bereich von 0,5-2,5%; die Auswertung eines Wirbelkörpers dauerte im Median 3 min.In einer klinischen Studie mit 65 Patientinnen wurde sowohl Mikrostruktur- als auch FE- Analyse zur Überwachung einer 2-jährigen Teriparatid-Therapie eingesetzt. Die Veränderungen unter Therapie in Mikrostrukturmaßen und Knochenfestigkeit waren signifikant größer (p<0,05) als die der DXA. Die Langzeit-Präzision beider Verfahren ermöglicht prinzipiell die Überwachung einer individuellen Therapie.Es konnten Behandlungseffekte des Teriparatid gezeigt werden, die vorher so in vivo nicht darstellbar waren. Teriparatid wirkt über die Neubildung von Knochenmatrix, die sich in einem größeren Anstieg der app. BV/TV im Vergleich zur volumetrischen BMD niederschlug. Mit Hilfe der FE Analyse konnte die zu erwartende lokale Schädigung des Knochens unter simulierter Belastung untersucht und der Rückgang dieser Schädigungsgefährdung unter Teriparatid demonstriert werden.In einer Querschnitts-Studie wurden Frakturstatus und -schweregrade in 73 Männern mit sekundärer Osteoporose mit HRCT-basierter Mikrostruktur und FE-Analyse untersucht. Für die Wirbelsäule war der beste Prädiktor ein Regressionsmodell aus kortikalen und trabekulären Mikrostrukturvariablen (standardisiertes Odds Ratio (sOR)=4.4 (95% CI: 1.8- 8.9); erklärte Varianz der Frakturschweregrade (SDI) r²=0.45, p<0.0001). Für prävalente klinische Frakturen war der FE-basierte ,factor of risk' mit sOR = 0.32 (0.15-0.66) der beste Prädiktor. DXA erreichte für keine dieser Untersuchungen die Signifikanz.Die hochauflösende CT ermöglicht zusammen mit der entwickelten Software eine umfassende Analyse verschiedener Eigenschaften des Knochens. Klinische Studien ergaben viel versprechende Resultate. HRCT-basierte Mikrostruktur- und FE-Analyse zeigten ein aussagekräftigeres Ansprechen als DXA in der Überwachung einer Teriparatid-Therapie und waren überlegen in der Frakturdiskriminierung.