Getrennte Messung von Kompakta- und Spongiosadichte mit einem Transversal-Rotations-Scanner

 

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Zusammenfassung

Mit einem hochauflösenden mikrocomputergesteuerten Transversal-Rotations-Scanner, der eine eng kollimierte ¹²⁵J-Photonenquelle und einen Szintillationsdetektor bewegt, werden die von der Knochenmineralisation abhängigen Absorptionsprofile am distalen Unterarm gemessen. In zwei Schritten erfolgt zunächst die Rekonstruktion der anatomischen Struktur an der Meßstelle. Dann werden über einen Least-Square-Algorithmus die drei linearen Schwächungskoeffizienten für Weichteile, Kompakta und Spongiosa ermittelt. Die Schwächungskoeffizienten der Kompakta und Spongiosa dienen als Maß für die Mineralisation des Knochens. Die Übereinstimmung zwischen rekonstruiertem Bild mit den daraus berechneten Ergebnissen und den Meßwerten kann durch eine spezielle Fehlerrechnung geprüft werden. Am physikalischen Modell bzw. bei In-vivo-Messungen ergibt sich für 10fach-Messungen ein Variationskoeffizient von 1,8 bzw. 3,3 % für die Kompakta und von 2,5 bzw. 3,8 % für die Spongiosa. Die relative Abweichung vom Sollwert als Maß für die Richtigkeit liegt - in Abhängigkeit von der Dichte - zwischen +1,3 und -1,0 %. Das vorgestellte neue, technisch wenig aufwendige Verfahren zur getrennten Bestimmung der Dichte von Kompakta und Spongiosa am distalen Radius soll zur Früherfassung von Änderungen der Knochenmineralisation dienen, die sich im allgemeinen zuerst in der Spongiosa abspielen.

Summary

The absorption profile of the distal forearm, which depends on bone mineralisation, was measured using a high resolution microcomputer-controlled transverse rotational scanner with a tightly collimated 1-125 photon source and a scintillation counter. Reconstruction of the anatomical structures within the measured area occured in two stages. Subsequently the linear attenuation coefficient for soft tissues, compacta and spongiosa was obtained by a „least-square” algorithm. The absorption coefficient of the compacta and spongiosa provided a measure of bone mineralisation. Correlation between the reconstructed images and the calculated results and measurements was tested by calculation. Ten measurements of a model and of in vivo bones resulted in a coefficient of variation of 1.8 % and 3.3 % for the compacta and 2.5 % and 3.8 % for the spongiosa. Relative deviation from the standard varied from +1.3 % to -1.0 %, depending on mineral content. This new, technically simple procedure for the separate determination of the compacta and spongiosa in the distal radius is useful for the early recognition of changes in bone mineralisation which are usually apparent first in the spongiosa.

Publication History

Publication Date:
20 March 2008 (online)

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Stuttgart