Evaluierung der Genauigkeit eines Norland XR26 DXA-Systems im Vergleich zu einem GE Lunar DPX-IQ unter Verwendung eines modifizierten Variable Composition Phantoms

Inhalt dieser Arbeit sind die Fettgehaltsmessungen zweier
Röntgenabsorptionsmessgeräte verschiedener Hersteller unter
Verwendung eines „Variable Composition Phantoms“ (VCP) in der
Kombination mit einem Wirbelsäulenphantom. Im Rahmen dieser
Messungen kamen das GE Lunar DPX-IQ des Lehr- und Versuchsgutes der
Tierärztlichen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München
sowie das Norland XR26 des Forschungsinstitutes für die Biologie
landwirtschaftlicher Nutztiere (FBN) in Dummerstorf zum Einsatz.
Das Ziel der Arbeit war die Eröffnung der Möglichkeit des
Vergleiches von Fettgehaltsmessungen zweier DXA-Geräte
unterschiedlicher Hersteller. Dies erfolgte durch die Erfassung der
Messgenauigkeit und Präzision der Einzelgeräte durch den Vergleich
mit dem angegebenen, standardisierten Fettgehalt des Phantoms.
Außerdem wurde die Variation der Ergebnisse durch die Verknüpfung
des VCP mit dem Wirbelsäulenphantom beim GE Lunar DPX-IQ und damit
die Zweckmäßigkeit der eingesetzten Phantomkombination untersucht.
Ferner sollte festgestellt werden, ob eine statistische Signifikanz
zwischen den Abweichungen beider Röntgenabsorptionsmessgeräte
vorliegt. Bei den Untersuchungen wurde als Versuchsobjekt ein
Bio-Imaging-VCP, bestehend aus 4 Acrylblöcken mit dünnen Auflagen
aus Acryl und Vinyl und einem Aluminiumkopf verwandt. Durch die
Kombination der Acrylblöcke mit den dünnen Auflagen können drei
verschiedene Weichgewebekompositionen (Herstellerangabe 8,3
[%-Fett], 22,3[%-Fett], 43,5[%-Fett]) simuliert werden. Die
Versuchsmessungen wurden durch die Verknüpfung des VCP mit einem
Wirbelsäulenphantom des Herstellers GE Lunar, welches den typischen
Bereich der Größe und Dichte einer menschlichen Wirbelsäule
imitiert, erweitert. Bei diesem Versuch wurde die beschriebene
Phantom-Kombination unter geeigneter Positionierung mit beiden
DXA-Geräten eingescant und entsprechend analysiert. Die
Versuchsreihen wurden jeweils in den verschiedenen Scanmodi der
Röntgenabsorptionsmessgeräte durchgeführt. Während beim Norland
XR26 ausschließlich unter Einbeziehung des Wirbelsäulenphantoms
gearbeitet wurde, kam das VCP beim GE Lunar DPX-IQ auch ohne
Wirbelsäulenphantom zum Einsatz. Die Messergebnisse wurden gemäß
der eingestellten Fettkonfiguration des VCP und des gewählten
Scanmodus der DXA-Geräte nach ihrer Genauigkeit und Präzision
ausgewertet. Beim GE Lunar DPX-IQ wurden sowohl mit als auch ohne
Wirbelsäulenphantom genaue und präzise Messergebnisse ermittelt.
Angesichts der unter anderem in der vorliegenden Arbeit ermittelten
Messergebnisse des VCP beim GE Lunar DPX-IQ eignet sich das VCP
daher für die Kalibrierung des Fettgehaltes bei DXA-Geräten dieser
Art. Allerdings existieren große Abweichungen von der
Herstellerangabe der Messergebnisse des VCP mit dem
„Kleintiermodus“ des GE Lunar DPX-IQ (maximal 51,7 [%-Fett]).
Ausgehend von diesen Messergebnissen der vorliegenden Studie
erscheint die Anwendung der Kleintiersoftware beim GE Lunar DPX-IQ
als nicht geeignet. Die größte Präzision wurde in der Kombination
des VCP mit dem Wirbelsäulenphantom beim GE Lunar DPX-IQ mit den
Scanmodi „Adult normal“ sowie „Pediatric large“ erzielt (maximale
Standardabweichung 0,51). Aufgrund der Beeinflussung der
Genauigkeit und Präzision der Fettgehaltsmessung durch den
gewählten Scanmodus, ist dieser beim Vergleich von Messergebnissen
zu beachten, bzw. bei Langzeitstudien die oben genannten Scanmodi
mit der größten Präzision beim GE Lunar DPX-IQ zu verwenden. Die
Kombination aus VCP und Wirbelsäulenphantom ist auch beim Norland
XR26 einsetzbar. Denn mit der Phantom-Kombination wurden beim
Norland XR26 ebenso genaue und präzise Messergebnisse erzielt. Da
beim Norland XR26 der Forschungsmodus mit hoher Auflösung und
geringer Scangeschwindigkeit die präzisesten Messergebnisse
(maximale Standardabweichung 0,32) erbrachte, ist diese
Geräteeinstellung für wiederholte Messungen sinnvoll. Weiterhin
wurde der Einfluss des Wirbelsäulenphantoms als Knochenäquivalent
auf die Fettgehaltsmessung beim GE Lunar DPX-IQ analysiert. Das
Wirbelsäulenphantom führte zu einer erwarteten Reduktion des
gemessenen Fettgehaltes. Diese wird durch eine Parallelverschiebung
der Regressionsgeraden unter Verwendung des Wirbelsäulenphantoms
gegenüber den Geraden ohne Knochenäquivalent ersichtlich. Mittels
t-Test konnte zumindest teilweise eine signifikante Differenz zum
Niveau α = 0,05 zwischen den Mittelwerten der Messergebnisse mit
und ohne Wirbelsäulenphantom nachgewiesen werden. Daher erscheint
die im vorliegenden Versuch eingesetzte Kombination zwischen einem
VCP und einem Wirbelsäulenphantom zweckmäßig, denn das hinzugefügte
Knochenäquivalent beeinflusste teilweise signifikant die
Weichgewebeergebnisse. Darüber hinaus wurden bei beiden DXA-Geräten
mit der hier verwendeten Phantomkombination sinnvolle
Messergebnisse erzielt. Des Weiteren wurde mittels
Regressionsanalyse eine vergleichende Betrachtung der
Versuchsreihen beider Messgeräte durchgeführt. Es wurden vor allem
die in beiden Instituten maßgeblich genutzten Scanmodi der Geräte
miteinander verglichen. Eine direkte Übertragung von
Messergebnissen zwischen beiden DXA-Geräten ist ausschließlich bei
einem geringen Fettgehalt zwischen den Scanmodi „Pediatric large“
(GE Lunar) und „Ganzkörper“ (Norland) möglich. Ferner wurden für
beide DXA-Geräte unterschiedliche Kurvenanstiege der
Regressionsgeraden ermittelt. Mit dem Student t-Test konnte zum
Teil eine signifikante Differenz (Signifikanzniveau α = 0,05)
zwischen vergleichbaren Scanmodi beider DXA-Geräte nachgewiesen
werden. Angesichts dieser Geräteabweichungen ist ein direkter
Vergleich von Messergebnissen zwischen den eingesetzten
DXA-Scannern der Hersteller GE Lunar und Norland nicht möglich. Aus
diesem Grunde sind gerade beim Vergleich von Messungen mit hohem
Fettgehalt die in der vorliegenden Arbeit ermittelten
Korrekturfaktoren erforderlich. Durch diese Faktoren wird die
Möglichkeit eröffnet, Fettgehaltsmessungen zweier DXA-Geräte
unterschiedlicher Hersteller (GE Lunar und Norland) miteinander zu
vergleichen. Dennoch müsste in weiterführenden Untersuchungen
geklärt werden, inwieweit sich die mit der Phantomkombination
bestimmten Regressionsgeraden für den Abgleich von
Fettgehaltsmessungen zwischen dem GE Lunar DPX-IQ und dem Norland
XR26 durch die homogene Weichgewebeverteilung von In-vivo-Messungen
unterscheiden.