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Fragestellung: Goldstandard für die Ermittlung der Knochendichte als Surrogatparameter für die Knochenqualität ist die Bestimmung der Bone-Mineral-Density (BMD) mittels Dual Energy X-Ray Absorptiometrie (DEXA), welche meist an der Lendenwirbelsäule (L1-L4) durchgeführt wird. Vor Eingriffen an der Wirbelsäule stehen häufig Daten aus der Computertomographie (CT) für die Operationsplanung zur Verfügung, jedoch werden diese Informationen bisher nicht standardisiert zur Beurteilung der Knochenqualität herangezogen. Ziel der Arbeit ist die Gegenüberstellung der BMD aus der DEXA und den auf diagnostischen CT-Scans basierenden Hounsfield-Units (HU). Zusätzlich werden Methoden vorgestellt, mit deren Hilfe sich lokale Dichtegefälle im Knochen quantifizieren lassen.

Methodik: Untersucht wurden 80 Wirbel (L1-L4) von 20 Körperspendern (Alter 85 ± 7 Jahre). An den vollständigen Wirbelsäulen wurden DEXA-Messungen zur Bestimmung der BMD sowie axiale CT-Scans mit einer Schichtdicke von 1 mm angefertigt. Mittels der Bildverarbeitungssoftware Mimics Innovation Suite (Materialise NV, Belgien) wurden für jeden Wirbel zwei Volumen (ganzer Wirbel (HUK) vs. Spongiosa (HUS)) gebildet, welche wiederum in ihre linke und rechte Hälfte unterteilt wurden (s. Abb.). Aus diesen insgesamt sechs Volumenkörpern wurde die jeweilige mittlere HU bestimmt. HUK und HUS wurden mit der BMD der entsprechenden Wirbel verglichen. Zur Ermittlung der seitenspezifischen Unterschiede wurden die Differenzen aus den linken und rechten Teilkörpern gebildet und in Prozent angegeben.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Sowohl die kortikale als auch die spongiöse HU korrelieren signifikant (p>0,001) mit der BMD. Dabei zeigte sich ein positiver linearer Zusammenhang, welcher für die HUK (R² = 0,7) stärker ausgeprägt ist als für die HUS (R² = 0,5). Beim Vergleich der linken und rechten Wirbelhälften stellte sich heraus, dass die mittlere HU auf einer Seite ca. 10–20% größer ist als auf der Gegenseite. In einigen Fällen kann der Unterschied von linker und rechter Spongiosa bis zu 170% betragen. Tendenziell fällt der Seitenvergleich für die spongiöse HU größer aus als für den gesamten Wirbel.

Die Ermittlung der HU aus klinischen CT-Scans stellt eine brauchbare Ergänzung zur Beurteilung der Knochenqualität dar, vor allem dadurch, dass der kortikale Anteil in die Berechnung der HU miteinbezogen wird. Im Gegensatz zur Bestimmung der BMD, kann mittels der HU-Bestimmung genau zwischen einzelnen Regionen unterschieden werden. Die zum Teil sehr großen seitenspezifischen Gefälle der HU deuten auf ein enormes Anwendungspotenzial für die präoperative patientenspezifische Planung hin.