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Exploring the bone-vascular axis: AI-augmented chest CT analysis in COPD highlights association between vertebral bone density and arterial calcifications - 23/05/26

Doi : 10.1016/j.rmed.2026.108888 
Viktoria Palm a, b, c, Andreas Wagner a, b, Ondrej Havlicek a, b, Sam Sedaghat a, b, Sebastian Nauck a, b, c, Oyunbileg von Stackelberg a, b, d, Bertram Jobst a, b, c, e, Franziska C. Trudzinski b, f, Kathrin Kahnert g, h, Jürgen Biederer a, b, i, j, Hans-Ulrich Kauczor a, b, c, Bettina K. Budai a, b, ⁎
on behalf of

the COSYCONET study group

a Department of Diagnostic and Interventional Radiology (DIR), University Hospital Heidelberg, Heidelberg, Germany 
b Translational Lung Research Center (TLRC), German Center for Lung Research (DZL), Heidelberg University, Heidelberg, Germany 
c Diagnostic and Interventional Radiology with Nuclear Medicine, Thoraxklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany 
d Neurosurgical Clinic, University Hospital Mannheim, Mannheim, Germany 
e dia.log Center for Radiology, Mühldorf, Germany 
f Department of Pneumology and Critical Care, Thoraxklinik Heidelberg gGmbH, Heidelberg, Germany 
g MediCenterGermering, Germering, Germany 
h Department of Medicine V, LMU University Hospital, LMU Munich, Comprehensive Pneumology Center, Germany 
i University of Latvia, Faculty of Medicine and Life Sciences, Riga, Latvia 
j Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Faculty of Medicine, Kiel, Germany 

⁎ Corresponding author. 130.3 Im Neuenheimer Feld, 69120, Heidelberg, Germany. 130.3 Im Neuenheimer Feld Heidelberg 69120 Germany

Abstract

Objectives

Artificial intelligence (AI) tools enable automated assessment of vertebral bone mineral density (BMD), coronary artery calcification (CAC), and aortic calcification on CT scans, offering multimorbidity analysis in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) patients. We aimed to investigate the bone-vascular axis with a focus on COPD severity and inhaled corticosteroid (ICS) use.

Methods

Low-dose chest CTs of 540 patients from the COSYCONET study were analyzed using AI-based tools. Total thoracic calcification (TTC) was defined as the sum of CAC and aortic calcification volumes. The BMD was measured for T12 in Hounsfield units. Group comparisons and correlation analyses were stratified by COPD severity (GOLD 0–2 vs. GOLD 3–4) and ICS treatment. The modification effect was assessed with multivariable and interaction models.

Results

Higher CAC and TTC were significantly associated with increased age, smoking, BMI, and impaired physical function, while gait speed, female sex, and BMD were inversely associated. With no significant difference between GOLD stages, BMD showed a consistent negative correlation with both CAC (ρ = −0.247 and −0.243) and TTC (ρ = −0.286 and −0.304). Interaction analyses revealed no significant modification effect for COPD severity; a marginally significant trend toward a stronger association among ICS users for CAC (β = −0.175, p  = 0.042), but no significant effect for TTC.

Conclusion

The decreased vertebral BMD was associated with increased vascular calcification, independent of COPD severity and marginally dependent on ICS therapy. These findings support the concept of “bone-vascular axis”, likely driven by shared degenerative mechanisms.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

•
AI-based CT analysis offers new insights into the bone-vascular axis in COPD.
•
Lower bone density was consistently associated with higher vascular calcification.
•
Inhaled corticosteroids had a marginal significance in increasing the inverse relationship.
•
No significant modification effect of COPD severity was found.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Chronic obstructive pulmonary disease, Multimorbidity, Bone density, Vascular calcification, Artificial intelligence

Abbreviations : BMD, BMI, BODE index, CAC, CT, DLCO, HU, ICS, IPAQ, mMRC, TUG, CAT, VIF


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