Belastbarkeit des Knochens

(Ultraschall)
Durchleuchtungsverfahren

<Abbildung: Knochenmasse und Frakturrisiko mit dem Lebensalter (Schema)

Die Belastbarkeit des Knochens ist u.a. eine Funktion der Knochenmasse und ist im allgemeinen umgekehrt proportional der Gefahr eines Knochenbruchs.

Die gemessenen Werte für die Knochendichte werden auf Geschlecht, Alter, Gewicht u.a. normiert. Von Osteoporose spricht man, wenn das Resultat mehr als 10% unter dem erwarteten (relativen) Wert - oder alternativ, mehr als das 2,5-fache der Standardabweichung der Verteilung in der entsprechenden Population - liegt.

Die Knochen eines Menschen können nicht wie ein Werkstück auf Elastizität oder Bruchfestigkeit getestet werden, sondern nur indirekt. Dazu gibt es verschiedene Methoden: Während akustische Verfahren mit Ultraschall arbeiten, verwenden Durchleuchtungsverfahren (Absorptiometrie, Computertomographie) ionisierende Strahlung.
Jede Methode hat ihre Stärken und Schwächen, ist mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften des Knochens verknüpft, und die Ergebnisse sind nicht ineinander überführbar.

Akustische Verfahren:

Die mechano-akustischen Eigenschaften des Knochens koennen durch Reflexions- oder Durchschallungsmethoden (Abbildung) im niedrigen MHz-Bereich abgeschätzt werden (Quantitative Ultrasound). Dabei wird

die Schallgeschwindigkeit (abhängig vom Weg des Schalls und von den mechanischen Eigenschaften, aber u.a. auch von der Größe des durchschallten Knochens) und / oder
die Abschwächung des Schalls im Durchlaufverfahren als Kriterium benutzt.

Bestimmung physikalischer Knocheneigenschaften mittels Ultraschall:

a: Puls-Echo-Verfahren, Sender und Empfänger in einem Teil.
b: Durchschallung - Sender und Empfänger getrennt.

Durchleuchtungsverfahren:

Der Knochen wird mit Gamma- oder Röntgenstrahlung durchdrungen; die Absorption nimmt mit der Knochendichte zu. Heute verwendet man folgende Varianten:

Single-photon absorptiometry: Ein radioaktives Nuklid (Photonen-emitter) wird über den zu testenden Knochen (z.B. Radius) geführt und auf der Gegenseite die Strahlungsintensität mittels Szintillator detektiert. Die Absorption wird auf g/cm kalibriert. Die Methode eignet sich für Knochen, die nur von wenig Weichgewebe umgeben sind.

Dual-energy absorptiometry: Verwendet zwei unterschiedliche Strahlungsintensitäten - typischerweise

Gadolinium-153 (emittiert Gammastrahlung mit 44 und 100 keV) - 'dual-photon absorptiometry', DPA - oder
Röntgenstrahlung mit zwei Intensitäten - 'dual-energy X-ray absorptiometry', DEXA.

Bei diesem - höhere Energiedosen verwendenden - Verfahren werden die Gewebe unterschiedlicher Dichte besser durchdrungen, und es können auch z.B. Wirbel und Hüftapparat gut dargestellt werden:

Bild: Doppel-Absorptiometrie der Wirbel- und Oberschenkelregion sowie des gesamten Skeletts.