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Non-invasive Vorhersage der multiaxialen Kallussteifigkeit: Ein Vergleich von Knochendichte (BMD) und dreidimensionaler trabekulärer Mikroarchitektur
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Authors
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M. Wellmann
- Abt. für Unfall-, Hand-, und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Münster, Münster, Germany
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F. Witte
- Orthopädie, MH Hannover, Hannover, Germany
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T. Floerkemeyer
- Abt. für Unfall-, Hand-, und Wiederherstellungschirurgie, Universtätsklinkum Göttingen, Göttingen, Germany
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J. Nellesen
- Lehrstuhl für Qualitätswesen, Universität Dortmund, Dortmund, Germany
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H. Crostack
- Lehrstuhl für Qualitätswesen, Universität Dortmund, Dortmund, Germany
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M. Raschke
- Abt. für Unfall-, Hand-, und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Münster, Münster, Germany
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H. Windhagen
- Orthopädie, MH Hannover, Hannover, Germany
| Published: | September 28, 2006 |
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Einleitung: Die non-invasive Bestimmung der Kallus-Belastbarkeit stellt eine noch nicht befriedigend gelöste Herausforderung in der klinischen Routine der Kallusdistraktion dar. Diverse Methoden zur Quantifizierung der Regeneratbelastbarkeit wurden publiziert und sind technisch ausgereift: DEXA, QCT und quantitativer Ultraschall. Während die genannten Methoden Parameter der Knochendichte (BMD) zur Steifigkeitsprediktion nutzen, können sie die trabekuläre Mikroarchtitektur des Regenerates aufgrund mangelnder räumlicher Auflösung nicht erfassen und besitzen somit eine diagnostische Lücke. Die vorliegende Studie vergleicht zwei Methoden der Steifikeitsprediktion in einem Modell der Kallusdistraktion hinsichtlich ihres Potentials in der Vorhersage der multiaxialen Kallussteifigkeit.:
- 1.
- Mikro-CT,
- 2.
- hochauflösende DEXA-Apparatur.
Methoden: Ein tibiales Modell der Distraktionsosteogenese mit den Parametern (4 Tage Latenz, Distraktionsrate: 1,25mm/Tag, Gesamtdistraktion von 25mm; 50 Tage Konsolidierung) wurde an 24 skelettal maturen Schafen durchgeführt. Nach Euthanasie am 74. Tag erfolgte die non-invasive Untersuchung der Distraktionszonen im: 1. Mikro-CT , 2. DEXA sowie jeweils die multiaxiale Steifigkeitstestung in einem Materialtestsystem. Das Mikro-CT lieferte folgende 3D-Parameter: Trabekeldicke (Tb.Th), Trabekelanzahl (Tb.N), Trabekelabstand (Tb.Sp.), trabekuläre Vernetzung (Connecticity). Die multiaxiale Steifigkeitsmessung erfasste die Biegesteifigkeit antero-posterior(AP) und medio-lateral(ML), Torsionssteifigkeit, Kompressionssteifigkeit und das max. Torsionsmoment. Die Ergebnisse dieser Messungen wurden sowohl mit den DEXA-Messungen (BMD, BMC) als auch mit den Mikro-CT- Parametern korreliert.
Ergebnisse: Die Regressionsanalyse zeigt eine signifikante, nicht lineare Beziehung zwichen der Tb.Sp., der Tb.N. und allen Steifigkeitswerten (Tabelle 1 [Tab. 1]). Der Trabekelabstand (Tb.Sp.) korreliert maximal mit allen Steifigkeiten.
Diskussion: Die Ergebnisse der Studie zeigen eine starke Korrelation zwischen den mikrostrukturellen Paramtern (Tb.Sp., Tb.N.) und der multiaxialen Steifigkeit von Kallusregenerat. Das höchste Potential bei der Vorhersage der Steifigkeit zeigte dabei der mittlere Trabekelabstand (Tb.Sp.). Abweichend von bis dato publizierten Ergebnissen fanden wir sehr schwache Korrelationen zwischen der Knochendichte (BMD) und den mechanischen Eigenschaften des Kallus. Eine mögliche Erklärung für diese schwachen Beziehungen stellt dabei die offensichtliche Inkompetenz der Knochendichtemessung dar, zwischen mechanisch relevanter -konnektierter- und mechanisch irrelevanter -isolierter- Knochenmasse zu differenzieren.
