Mechanische Kompetenz und Knochendichte thorakolumbaler Wirbelkörper beim älteren Menschen

Ältere Menschen weisen eine hohe Inzidenz an osteoporotischen
Wirbelkörperfrakturen auf. Diese betreffen überwiegend Frauen und
finden sich vor allem im thorakolumbalen Bereich der Wirbelsäule.
Sie führen zu einer stark herabgesetzten Lebensqualität der
Patienten und zu enormen Kosten für das Gesundheitssystem. Das
Frakturrisiko wird dabei unter anderem von der mechanischen
Kompetenz des Wirbelkörpers bestimmt. Bislang ist jedoch unklar,
welchen Beitrag verschiedene anatomische Strukturen der
Wirbelkörper (trabekulärer Kern, (sub)kortikale Randzone,
Endplatten) zur mechanischen Festigkeit leisten und welche
Unterschiede dabei zwischen Frauen und Männern bestehen. Ziel der
Studie war es die Heterogenität der mechanischen Festigkeit und der
Knochendichte innerhalb der Wirbelsäule zu analysieren, den Beitrag
des kortikalen bzw. trabekulären Kompartiments zur mechanischen
Festigkeit zu bestimmen und dabei geschlechtsspezifische
Differenzen der Versagenslasten, Versagensspannungen und
Dichtemessungen zu ermitteln. Es wurden insgesamt 39 Wirbelsäulen
(23 Frauen und 16 Männer im Alter von 79 ± 11 J.) von BWK 3 bis LWK
5 untersucht. Nach Kompartimenten getrennte Messungen der Dichte
wurden auf 25, 50 und 75 % der Wirbelkörperhöhe mittels der pQCT
durchgeführt. Anschließend erfolgte die Zerlegung jeder Wirbelsäule
in 5 Einheiten zu je 3 Wirbeln, welche wiederum jeweils in vier
Proben (planparallele Scheibe, funktionelles 3er-Segment,
trabkulärer Kern und (sub)kortikaler Ring) unterteilt wurden. In
axialer Kompression wurden an diesen Proben insgesamt 780
mechanische Tests durchgeführt. Es zeigten sich weder in Bezug auf
das Versagen noch auf die Knochendichte signifikante Unterschiede
zwischen Frauen und Männern. Die (sub)kortikalen Ringe wiesen in
allen Regionen deutlich höhere Versagensspannungen auf als die
trabekulären Kerne. Die Versagensspannungen der Ringe waren höher
mit denjenigen der 3er-Segmente (r = 0,78) und der planparallelen
Scheiben (r = 0,69) korreliert als die Versagensspannungen der
Kerne (r = 0,62 und 0,57). Die Korrelationen der
Versagensspannungen zwischen Wirbeln unterschiedlicher Regionen
waren nur sehr moderat (r = 0,63 bis 0,71). Auch die Dichtewerte
korrelierten zwischen den Wirbeln nur gering (Durchschnitt r =
0,76). Beide Parameter zeigten eine Abnahme der Korrelation mit
zunehmender Distanz der Wirbelkörper voneinander. Die Messung der
Gesamtdichte ermöglichte eine bessere Vorhersage der
Versagensspannungen (r = 0,63) als die Messung der trabekulären
oder (sub)kortikalen Dichte (r = 0,50 bzw. 0,35). Wir schließen aus
den Befunden, dass sich die unterschiedlichen Frakturinzidenzen
zwischen Frauen und Männern bei älteren Menschen nicht auf
verschiedene Versagenslasten, -spannungen oder Knochendichtewerte
zurückführen lassen. Außerdem ist nach unseren Ergebnissen davon
auszugehen, dass sowohl das mechanische Versagen als auch die
Dichte eine hohes Maß an Heterogenität innerhalb der Wirbelsäule
aufweisen. Dies bedeutet, dass hohe Werte in einer Region nicht
notwendigerweise mit hohen Werten in anderen Regionen assoziiert
sind. Des Weiteren scheint die äußere (sub)kortikale Randzone bei
älteren Menschen einen größeren Beitrag für die Aufrechterhaltung
der mechanischen Integrität der Wirbelkörper zu leisten als der
trabekuläre Kern. Die Korrelation der Dichte mit den
Versagensspannungen zeigt, dass zur Vorhersage der mechanischen
Kompetenz sich klinisch die Messung der Gesamtknochendichte
empfiehlt.