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Orthopädie 13. September 2011

Die osteoporotische Fraktur

Versagen von Kortikalis und Spongiosa?

Im „Eiffelturmexperiment“ konnte bewiesen werden, dass der komplette Verlust von trabekulärem Knochen zu einer vergleichsweise geringen Reduktion der Knochenfestigkeit führt. Demnach für die Knochenfestigkeit sind hauptsächlich die kortikalen Knochenanteile verantwortlich.

 

Die Osteoporose wird als generalisierte Erkrankung der Knochen mit reduzierter Knochendichte und verschlechterter Mikroarchitektur charakterisiert und mit Hilfe der Knochendensitometrie erfasst. Gegenwärtig herrscht unter Experten die Meinung vor, dass der trabikuläre Knochen wesentlichen Anteil an Festigkeit und Stabilität des Knochens hat. Der Knochen besteht aber aus zwei Anteilen, dem trabekulären (inneren, schwammartigen) Knochen und dem kortikalen (äußeren, röhrenföhrmigen) Knochen. Der kortikale Knochen wird in diesem Konzept nicht berücksichtigt.

Hinsichtlich der Knochenfestigkeit wurde auch die Architektur des trabekulären Knochens am proximalen Femur oftmals mit dem technischen Aufbau von Konstruktionen, wie z. B. der des Eiffelturms, verglichen und somit postuliert, dass die trabekuläre Struktur des Knochens zur Festigkeit beiträgt. Diese Überlegungen bauen auf dem „Gesetz der Transformation der Knochen” auf, das 1892 Julius Wolff in Berlin beschrieben hat. Wolffs Überlegungen zur Knochenarchitektur und Knochenfestigkeit beruhen auf Beobachtungen und mathematischen Berechnungen. Biomechanische Tests wurden nicht durchgeführt.

Aus Erfahrungen in der Therapie von benignen und malignen Knochentumoren ist aber bekannt, dass für die Stabilität des Knochens die Beurteilung des kortikalen Knochens wesentlich ist.

Eine Gruppe um Prof. Dr. Gerold Holzer von der Universitätsklinik für Orthopädie der MedUni Wien und Prof. Dr. Wolfgang Pichl vom Institut für Materialphysik der Uni Wien hat sich deshalb die Frage gestellt, wie das Verhältnis zwischen kortikalem und trabekulärem Knochen hinsichtlich der Festigkeit des Knochens am proximalen Femur ist.

Um die Hypothese zu testen, haben sie ein Modell für ein Experiment entwickelt, das unter dem Namen „Das Eiffelturmexperiment“ bekannt wurde: Gepaarte Femura von Kadavern, aus denen randomisiert jeweils aus einem Knochen eines Paares der innere schwammartige, trabekuläre Anteil vollständig entfernt wurde, wurden biomechanisch getestet. Nun konnte bewiesen werden, dass der komplette Verlust von trabekulärem Knochen zu einer vergleichsweise geringen Reduktion der Knochenfestigkeit führt. Der Unterschied zwischen den beiden Knochen, dem vollständigen und dem ausgehöhlten, lag bei durchschnittlich nur sieben Prozent. Vorrangig sind demnach die kortikalen Knochenanteile für die Knochenfestigkeit verantwortlich.

Nachdem die Bedeutung des kortikalen Knochens hervorgestrichen wurde, scheint die Funktion des trabekulären Knochens also darin zu bestehen, ein Gerüst zu bilden, um große Oberflächen für eine rasche Verfügbarkeit von Mineralien und verschiedenen Zelltypen zur Verfügung zu stellen.

Hinsichtlich der Osteoporose scheinen diese Erkenntnisse sowohl eine Neudefinition als auch eine Revision des gegenwärtigen diagnostischen und therapeutischen Procederes erforderlich zu machen. Da sich die gegenwärtig in Verwendung befindlichen medikamentösen Therapien in Studien die Frakturraten reduzieren, ist anzunehmen, dass sie auch Effekte auf den kortikalen Knochen haben. Allerdings muss es Ziel der Forschung sein, das Augenmerk speziell auf den kortikalen Knochen zu richten.

 

Quelle: Vortrag von Prof. Dr. Gerold Holzer am Osteoporoseforum 2011 in St. Wolfgang

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