Trabekuläre Strukturanalyse des proximalen Femur mittels Multislice-CT – Ein Vergleich mit DXA für die Vorhersage der biomechanischen Knochenfestigkeit und des Frakturstatus

Ziele: In dieser in-vitro-Studie wurden trabekuläre Strukturparameter des proximalen Femur mit der Knochenmineraldichte sowie des Knochenmineralgehaltes hinsichtlich der Differenzierung von Spendern mit und ohne osteoporotische Wirbelkörperfrakturen sowie bezüglich der Vorhersage der biomechanischen Knochenfestigkeit verglichen. Methode: 140 proximale Femurpräparate wurden von humanen Spendern (Durchschnittsalter 80±10 Jahre) untersucht und die Knochenmineraldichte (BMD) sowie der Knochenmineralgehalt (BMC) mittels der DXA-Methode erhoben. Trabekuläre Strukturparameter wurden anhand hochauflösender Multislice-CT-Bilddaten des proximalen Femur berechnet. Zusätzlich wurde die maximale biomechanische Knochenfestigkeit (MBS) mittels Seitenaufprall-Test gemessen. Der Frakturstatus der Wirbelsäule wurde anhand seitlicher Röntgenaufnahmen der Lendenwirbelsäule der Spender erhoben. Eine altersangepasste (n=100) sowie eine hinsichtlich des Alters, der Größe und des Gewichtes angepasste Gruppe (n=55) wurden ausgewählt um Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Spendern zu untersuchen. Ergebnis: BMC, BMD und trabekuläre Strukturparameter korrelierten signifikant mit der MBS mit r²-Werten von bis zu 0,60. In einem zusätzlich durchgeführten Multiregressionsmodell konnte ein Korrelationskoeffizient von r²=0,71 für die Kombination von BMC und den Strukturparametern berechnet werden. BMC, BMD und die Mikrostrukturparameter zeigten signifikante Unterschiede zwischen der Gruppe mit und ohne osteoporotische Wirbelkörperfrakturen. Die ROC-Analyse zeigte für die BMD sowie für die Strukturparameter AUC(Fläche unter der Kurve)-Werte von bis zu 0,73. Signifikante Geschlechtsunterschiede wurden für BMC, BMD und die Strukturparameter in der hinsichtlich des Alters, der Größe und des Gewichtes angepassten Gruppe berechnet. Schlussfolgerung: Diese Studie konnte zeigen, dass BMD, BMC und Mikrostrukturparameter des trabekulären Knochens des proximalen Femur sich zwischen männlichen und weiblichen Spendern signifikant unterscheiden. Zusätzlich zeigte sich, dass eine Kombination von Knochenmineraldichte und Strukturparametern die Vorhersage für die MBS deutlich verbesserte. Daraus schlussfolgern wir, dass die Knochenmineraldichte und die trabekuläre Struktur überlappende, aber auch komplementäre Informationen aufweisen und das eine Kombination von beiden Maßen die beste Vorhersagekraft für die biomechanische Knochenfestigkeit aufweist.

Korrespondierender Autor: Müller D

Klinikum rechts der Isar, Institut für Röntgendiagnostik, Ismaninger Strasse 22, 81675 München

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Key words

In-vitro-Studie - Strukturanalyse - Knochendichte