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Warum Halswirbel nicht brechen – eine Annäherung durch Messungen der Kortikalisdicke im Micro-CT an menschlichen Wirbelkörpern einer 83-jährigen Körperspenderin
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Autoren
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Guido Schröder
- Warnow-Klinik Bützow, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Bützow, Germany
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Andreas Götz
- Institut für Biomedizinische Technik, Rostock, Germany
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Josephine Kruse
- Universität Rostock, Medizinische Fakultät, Rostock, Germany
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Laura Hiepe
- Universitätsmedizin Rostock, Institut für Anatomie, Rostock, Germany
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Andreas Büttner
- Universitätsmedizin Rostock, Institut für Rechtsmedizin, Rostock, Germany
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Julian Ramin Andresen
- Klinik für Orthopädische-, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Charité Universitätsmedizin, Berlin, Germany
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Reimer Andresen
- Westküstenklinikum Heide, Akademisches Lehrkrankenhaus der Universitäten Kiel, Lübeck und Hamburg, Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie/Neuroradiologie, Heide, Germany
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Hans-Christof Schober
- Klinikum Südstadt, Klinik für Innere Medizin IV, Rostock, Germany
| Veröffentlicht: | 23. Oktober 2023 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Wirbelkörper (WK) bestehen aus den zwei Hauptkomponenten Spongiosa und Kortikalis. Trotz kontroverser Meinungen zur biomechanischen Kompetenz dieser Strukturen für die Stabilität der Wirbelkörper liegen über die Dicke der Kortikalis in der Literatur bisher nur wenige Daten vor.
Methodik: Die klinische in-vitro-Studie (Ethikvotum Nr. A-2017-0072) untersuchte die Kortikalisdicke des Halswirbelkörpers 5 (HWK 5), des Brustwirbelkörpers 8 (BWK 8) und des Lendenwirbelkörpers 1 (LWK 1) einer 83-Jährigen Körperspenderin. Zunächst wurde die gesamte Wirbelsäule, zur Simulation eines homogenen, anatomisch analogen Körperumfangs, in ein PlexiglasWasser-Phantom mit einem Durchmesser von 25 cm und einer Länge von 125 cm fixiert. Anschließend erfolgte eine hochauflösende Ganzkörperspirale (GE Revolution EVO/64 Zeilen CT, Schichtdicke < 1 mm), bestehende Frakturen wurden im sagittal reformierten CT-Schnittbild bewertet. Darüber hinaus wurde der Knochenmineralgehalt (KMG) mithilfe der quantitativen CT (GE Revolution EVO/64 Zeilen CT sowie Mindways Software 3 D Volumetric QCT Spine, Austin, Texas, USA) bestimmt. Diese erfolgte im Volumenblock auf Höhe von LWK 1, LWK 2 und LWK 3. Nach Separation der WK wurden diese einzeln in einem PVC-Gefäß in 70-prozentigem Ethanol fixiert und mithilfe eines µ-CT (SKYSCAN 1273, Bruker Corporation, MA, USA) analysiert. Es wurden Bilder (4656x4656 Pixel) mit einer räumlichen Auflösung von 25 µm generiert. Mithilfe des Software Pakets Image J (National Institutes of Health, USA) erfolgte an je 30 Messpunkten sowohl der Grund (GP)- und Deckplatte (DP) als auch der Vorder- (VK) und Hinterkante (HK), die Bestimmung der Kortikalisdicke.
Alle erhobenen Daten wurden mit dem Softwarepaket SPSS, Version 24.0 (SPSS Inc., Chicago, USA) analysiert. Für Vergleiche zwischen den Gruppen nutzten wir den Kruskal-Wallis-Test mit anschließendem paarweisem Vergleich. Die Auswahl erfolgte in Abhängigkeit vom Resultat des Shapiro-Wilk-Tests auf Normalverteilung.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Auch bei einem KMG < 60 mg/ml und 3 WK-Frakturen ist die Kortikalisdicke des HWK (Median 230 µm) signifikant höher als die des BWK (Median 150 µm, p<0,001) und LWK (Median 153 µm, p<0,001). Dagegen ergab sich kein Unterschied der Kortikalisdicke zwischen dem BWK und dem LWK (p>0,05).
Intravertebral weisen gegenüberliegende Flächen, wie die GP- und DP als auch die VK- und HK am HWK und LWK eine vergleichbare Kortikalisdicke auf (p>0,05). Intravertebrale benachbarte Flächen von BWK (HK vs. GP, p<0,001; HK vs. DP, p<0,001) und LWK (VK vs. DP, p<0,001; VK vs. GP, p<0,001; HK vs. DP, p<0,002; HK vs. GP, p<0,001) weisen signifikante Unterschiede der Kortikalisdicke auf.
HWK haben aufgrund ihrer dicken Kortikalis auch bei Osteoporose einen scheinbaren Schutz für das Auftreten von Insuffizienzfrakturen.
