Skelettale Mikrostruktur und mechanische Kompetenz beim alternden Menschen
Final Report Abstract
Die Osteoporose ist die häufigste Erkrankung des Skelettsystems. Sie ist definiert durch die Reduktion der Knochenmasse und Veränderungen der Mikroarchitektur (NIH Consensus Konferenz), welche zu einem erhöhten Frakturrisiko führen. Bisher lagen wenige Analysen der trabekulären MikroStruktur des Skelettsystems beim alternden Menschen vor, weil die Mikroarchitektur einer Analyse am Lebenden nur sehr eingeschränkt zugänglich ist. Daher war noch weitestgehend unerforscht, inwieweit sich die trabekuläre MikroStruktur zwischen älteren Frauen und Männern unterscheidet und in welchem Ausmaß sie für die mechanische Kompetenz des Skelettsystems bzw. für das klinische Frakturrisiko verantwortlich ist. In der vorliegenden Studie wurden Mikro-CT-Analysen mit 26 um Auflösung und mechanische Tests an trabekulären Biopsien von 168 Leichen an 7 relevanten, skelettalen Lokalisationen durchgeführt werden (> 1000 Proben). Mit der MRT (Radius, Kalkaneus), der hochauflösenden pQCT (Radius) und der hochauflösenden CT (Femur, Wirbelkörper) wurden mikrostrukturelle Analysen vorgenommen, wie sie auch klinisch bildgebend möglich sind, und die Knochen anschliessend mechanischen Versagenstests unterzogen. Ein überraschender Befund war, dass sich die trabekuläre MikroStruktur nicht an allen skelettalen Lokalisationen zwischen älteren Frauen und Männern unterscheidet; So waren am distalen Radius und am proximalen Femur signifikante Unterschiede zu finden, nicht jedoch am Beckenkamm, am Kalkaneus oder an den untersuchten Wirbelkörpern (T10, L2). Die Korrelationen der Strukturparameter zwischen den Lokalisationen waren sehr gering, was ein hohes Maß an skelettaler Heterogenität nachweist. Interessanterweise wurde bei Männern zwischen 52 und 99 Jahren keine signifikante Veränderung der trabekulären MikroStruktur mit dem Alter beobachtet. Bei Frauen war die Veränderung der MikroStruktur von der skelettalen Lokalisation abhängig; am distalen Radius war sie am geringste, am Beckenkamm am ausgeprägtesten. Die mechanischen Eigenschaften trabekulärer Proben werden in hohem Mass von der Dichte (BV/TV), aber darüber hinaus durch strukturelle Eigenschaften (fabric) bestimmt, wobei die Höhe der Korrelation zwischen den skelettalen Lokalisationen variiert. Überraschenderweise waren die trabekuläre Mikrosturktur (und die mechanischen Eigenschaften trabekulärer Proben) nicht in höherem Masse dazu geeignet den Frakturstatus der Wirbelkörper vorherzusagen als die Computertomographie und erbrachten in Kombination mit der klinisch gemessenen Knochendichte (DXA) nur einen geringen Informationsgewinn in der Vorhersage der mechanischen Kompetenz (Frakturlast) ganzer Knochen.
