Die Veränderung spongiöser boviner Knochenstanzzylinder bei unterschiedlichen Lagerungsbedingungen

Abstract

Die demographische Entwicklung der nächsten Jahre wird zu einer deutlichen Zunahme der Osteoporose und deren Komplikationen führen. Einer adäquaten Diagnostik und vor allem auch Therapie wird eine immer größere Bedeutung zukommen. Es gilt das aktuelle Frakturrisiko des Patienten abzuschätzen und geeignete therapeutische Maßnahmen einzuleiten. Die bisher in der Osteoporosediagnostik etablierten radiologischen Verfahren leiden unter dem entscheidenden Nachteil, nur die Knochendichte und nicht die Struktur als wichtigen Parameter der Stabilität zu berücksichtigen. Ziel dieser Studie war es, die Grundlage zu schaffen für die morphometrische und biomechanische Auswertung humaner Knochenstanzbiopsien mit der Mikro-CT und der Kompressionstestung. Zu diesem Zweck wurden in einem ersten Abschnitt bovine Knochenstanzzylinder aus dem ersten Lendenwirbelkörper unterschiedlichen Lagerungsbedingungen unterzogen und anschließend der mechanischen Kompressionsprüfung zugeführt. Im zweiten Abschnitt wurden bovine Knochenzylinder nach dem ein- bis viermaligen Einfrieren und Auftauen im Mikro-CT untersucht und anschließend einer Kompressionsprüfung unterzogen. Aus den im Mikro-CT gewonnenen Datensätzen wurden neun unterschiedliche Knochenstrukturparameter ermittelt. In dieser experimentellen Studie konnte gezeigt werden, daß unterschiedliche Lagerungsbedingungen keinen Einfluss auf die mechanische Belastbarkeit von bovinen Knochenstanzzylindern haben. Das mehrmalige Durchlaufen von Gefrier- und Auftauvorgängen hatte keinen Einfluss auf die Stabilität, wohl aber auf die im Mikro-CT bestimmten Strukturparameter. Das Knochenvolumen (BV) ließ als einziger Parameter keine signifikante Änderung erkennen, alle anderen Parameter wurden durch die Gefrier- und Auftauvorgänge beeinflusst. Einen Zusammenhang zwischen den im Mikro-CT ermittelten Strukturparametern und der Kompressionskraft und -arbeit konnten wir bei den zyklisch kryoasservierten Knochen-zylindern gesunder junger Rinder nicht feststellen. Daraus ergeben sich für weitere Studien an humanen Knochenzylindern folgende Schlussfolgerungen: Die Untersuchung von Knochenzylindern im Mikro-CT sollte ohne vorherige Kryoasservation erfolgen, da eine Beeinflussung der bestimmbaren Strukturparameter nicht ausgeschlossen werden kann. Die Durchführung von Kompressionsversuchen ist bei den von uns verwendeten Knochenstanzzylindern, mit einem Durchmesser von zwei Millimetern unabhängig von den vorherigen Lagerungsbedingungen. In Anbetracht dieser Ergebnisse kann das zeitliche Intervall, zwischen der Untersuchung im Mikro-CT und der mechanischen Kompressionsprüfung unproblematisch durch die Lagerung der Proben in einer Formalinlösung überbrückt werden.