Warum sich in der Halswirbelsäule auch bei Osteoporose nur selten Insuffizienzfrakturen finden

Guido Schröder; Laura Hiepe; Mario Moritz; Laura-Marie Vivell; Marko Schulze; Heiner Martin; Andreas Götz; Julian Ramin Andresen; Claus-Maximilian Kullen; Reimer Andresen; Hans-Christof Schober

doi:10.1055/a-1647-3914

Zeitschrift für Orthopädie und Unfallchirurgie, Table of Contents

Z Orthop Unfall 2022; 160(06): 657-669
DOI: 10.1055/a-1647-3914

Originalarbeit

Warum sich in der Halswirbelsäule auch bei Osteoporose nur selten Insuffizienzfrakturen finden

Article in several languages: deutsch | English

Guido Schröder

¹Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Warnow Klinik, Bützow, Deutschland

,

Laura Hiepe

²Institut für Anatomie, Universitätsmedizin Rostock, Rostock, Deutschland

,

Mario Moritz

³Klinik für Innere Medizin, Warnow Klinik, Bützow, Germany

,

Laura-Marie Vivell

⁴Medizinische Fakultät, Universität Rostock, Rostock, Deutschland

,

Marko Schulze

⁵Institut für Anatomie und Zellbiologie, Universität Bielefeld, Bielefeld, Deutschland

,

Heiner Martin

⁶Institut für Biomedizinische Technik, Universitätsmedizin Rostock, Rostock, Deutschland

,

Andreas Götz

⁶Institut für Biomedizinische Technik, Universitätsmedizin Rostock, Rostock, Deutschland

,

Julian Ramin Andresen

⁷Medizinische Fakultät, Sigmund Freud Privat Universität Wien, Wien, Österreich

,

Claus-Maximilian Kullen

⁸Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie/Neuroradiologie, Westküstenklinikum Heide, Akademisches Lehrkrankenhaus der Universitäten Kiel, Lübeck und Hamburg, Heide, Deutschland

,

Reimer Andresen

⁸Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie/Neuroradiologie, Westküstenklinikum Heide, Akademisches Lehrkrankenhaus der Universitäten Kiel, Lübeck und Hamburg, Heide, Deutschland

,

Hans-Christof Schober

⁹Klinik für Innere Medizin IV, Klinikum Südstadt Rostock, Akademisches Lehrkrankenhaus der Universität Rostock, Rostock, Deutschland

› Author Affiliations

Abstract

Zusammenfassung

Einleitung Mit zunehmendem Alter verändert sich die Struktur des Knochens. Für seine Festigkeit sind sowohl Material- als auch Struktureigenschaften von Bedeutung. Trotz des Alterns der Gesellschaft liegen jedoch zu diesen Parametern für Menschen im Greisenalter kaum Daten vor. Deshalb werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Spongiosazylinder von Halswirbelkörper III bis Lendenwirbelkörper V aus den jeweiligen Zentren der Wirbelkörper im Hinblick auf Knochenvolumenanteil, Trabekeldicke, Separation, Anzahl der Trabekeln, Quervernetzung, Verbindungsdichte und Grad der Anisotropie untersucht.

Material und Methoden Mittels einer Jamshidi-Nadel wurden aus 440 Kadaverwirbeln Proben gewonnen und unter Einsatz der Mikrocomputertomografie analysiert. Bestehende Deformitäten, Frakturen und der Knochenmineralgehalt jedes Wirbels wurden in der quantitativen Computertomografie erfasst.

Ergebnisse Hinsichtlich der Mikrocomputertomografie-Parameter zeigten sich statistisch signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Abschnitten der Wirbelsäule: Die Trabekeln der Halswirbelsäule waren signifikant dicker und standen dichter beisammen als in der Brust- und der Lendenwirbelsäule. Der Knochenvolumenanteil war wie die Verbindungsdichte sowie die Anzahl der Trabekeln und der Quervernetzungen in diesem Wirbelsäulenabschnitt signifikant höher. Darüber hinaus fiel der Grad der Anisotropie in der Halswirbelsäule signifikant geringer aus als in den anderen Wirbelsäulenabschnitten. Bezüglich der quantitativen Computertomografie ergab sich in den Halswirbeln ein signifikant höherer Knochenmineralgehalt.

Schlussfolgerung Auch bei vorliegender Osteoporose brechen Halswirbelkörper aufgrund ihrer einzigartigen Mikroarchitektur und höheren Dichte deutlich später als Brust- und Lendenwirbelkörper, eine Spezifität der Halswirbelsäule ist somit gegeben.

Schlüsselwörter

Osteoporose - spongiöse Knochenstruktur - Knochenmineralgehalt - Mikrocomputertomografie - Insuffizienzfraktur

Full Text

References

Literatur
1 Waterloo S, Ahmed LA, Center JR. et al. Prevalence of vertebral fractures in women and men in the population-based Tromsø Study. BMC Musculoskelet Disord 2012; 13: 3
2 Ea H-K, Weber A-J, Yon F. et al. Osteoporotic fracture of the dens revealed by cervical manipulation. Joint Bone Spine 2004; 71: 246-250
3 Ostrowski C, Ronan L, Sheridan R. et al. An osteoporotic fracture mimicking cervical dystonia in idiopathic Parkinson’s disease. Age Ageing 2013; 42: 658-659
4 Ryan MD, Taylor TK. Odontoid fractures in the elderly. J Spinal Disord 1993; 6: 397-401
5 Müller EJ, Wick M, Russe O. et al. Management of odontoid fractures in the elderly. Eur Spine J 1999; 8: 360-365
6 Amling M, Wening VJ, Posl M. et al. Die Struktur des Axis – Schlüssel zur Struktur der Densfraktur. Chirurgie 1994; 65: 964-969
7 Grote HJ, Amling M, Vogel M. et al. Intervertebral variation in trabecular microarchitecture throughout the normal spine in relation to age. Bone 1995; 16: 301-308
8 Gebauer M, Barvencik F, Beil FT. et al. Subdental synchondrosis. Computed tomographic and histologic investigation on morphological aspects of fracture at the base of the dens in 36 human axis specimens. Unfallchirurg 2007; 110: 97-103
9 Gebauer M, Lohse C, Barvencik F. et al. Subdental synchondrosis and anatomy of the axis in aging. A histomorphometric study on 30 autopsy cases. Eur Spine J 2006; 15: 292-298
10 Schröder G, Jabke B, Schulze M. et al. A comparison, using X-ray micro-computed tomography, of the architecture of cancellous bone from the cervical, thoracic and lumbar spine using 240 vertebral bodies from 10 body donors. Anat Cell Biol 2021; 54: 25-34
11 Andresen R, Radmer S, Banzer D. et al. The quantitative determination of bone mineral content—a system comparison of similarly built computed tomographs. Rofo 1994; 160: 260-265
12 Genant HK, Wu CY, van Kuijk C. et al. Vertebral fracture assessment using a semiquantitative technique. J Bone Miner Res 1993; 8: 1137-1148
13 Engelke K, Adams JE, Armbrecht G. et al. Clinical use of quantitative computed tomography and peripheral quantitative computed tomography in the management of osteoporosis in adults. The 2007 ISCD Official Positions. J Clin Densitom 2008; 11: 123-162
14 Andresen R, Radmer S, Banzer D. Bone mineral density and spongiosa architecture in correlation to vertebral body insufficiency fractures. Acta Radiol 1998; 39: 538-542
15 de Laet C, Kanis JA, Odén A. et al. Body mass index as a predictor of fracture risk. A meta-analysis. Osteoporos Int 2005; 16: 1330-1338
16 Schober H-C, Kasch K, Schröder G. Osteoporose bei/durch Adipositas – Schutz oder Risiko? Adipositas – Ursachen, Folgeerkrankungen. Therapie 2021; 15: 77-81
17 Lacombe J, Cairns BJ, Green J. et al. The Effects of Age, Adiposity, and Physical Activity on the Risk of Seven Site-Specific Fractures in Postmenopausal Women. J Bone Miner Res 2016; 31: 1559-1568
18 Thomasius F, Baum E, Bernecker P. et al. S-3 DVO Guidelines 2017 in prophylaxis, diagnosis and therapy of osteoporosis in postmenopausal women and men. Osteologie 2018; 27: 154-160
19 Bässgen K, Westphal T, Haar P. et al. Population-based prospective study on the incidence of osteoporosis-associated fractures in a German population of 200,413 inhabitants. J Public Health (Oxf) 2013; 35: 255-261
20 Volpi E, Campbell WW, Dwyer JT. et al. Is the Optimal Level of Protein Intake for Older Adults Greater Than the Recommended Dietary Allowance?. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2013; 68: 677-681
21 Lips P, Hosking D, Lippunder K. et al. The prevalence of vitamin D inadequacy amongst women with osteoporosis. An international epidemiological investigation. J Intern Med 2006; 260: 245-254
22 Banzer D, Fabian C, Andresen R. et al. Bone density of spongiosa and cortical bone of the lumbar spine. Relations to sex, age and spinal deformities in a regional collective of the European Study of Vertebral Osteoporosis (EVOS). Med Klin 1998; 93: 56-65
23 Möller G, Andresen R, Banzer D. Shape model-based semi-automatic morphometric assessment of vertebral deformities in clinical practice. Osteologie 2011; 20: 239-247
24 Schröder G, Wendig D, Jabke B. et al. Vergleich der Spongiosamorphologie aus humaner Halswirbelsäule (HWS), Brustwirbelsäule (BWS) und Lendenwirbelsäule (LWS) einer 102-jährigen Körperspenderin. Osteologie 2019; 28: 283-288
25 Chen H, Shoumura S, Emura S. et al. Regional variations of vertebral trabecular bone microstructure with age and gender. Osteoporos Int 2008; 19: 1473-1483
26 Gong H, Zhang M, Yeung HY. et al. Regional variations in microstructural properties of vertebral trabeculae with aging. J Bone Miner Metab 2005; 23: 174-180
27 Banse X, Devogelaer JP, Munting E. et al. Inhomogeneity of human vertebral cancellous bone. Systematic density and structure patterns inside the vertebral body. Bone 2001; 28: 563-571
28 Chen H, Zhou X, Fujita H. et al. Age-related changes in trabecular and cortical bone microstructure. Int J Endocrinol 2013; 2013: 213234
29 Follet H, Farlay D, Bala Y. et al. Determinants of microdamage in elderly human vertebral trabecular bone. PLoS One 2013; 8: e55232
30 McDonnell P, McHugh PE, O’Mahoney D. Vertebral osteoporosis and trabecular bone quality. Ann Biomed Eng 2007; 35: 170-189
31 Mosekilde L. Age-related changes in vertebral trabecular bone architecture—assessed by a new method. Bone 1988; 9: 247-250
32 Schreiber JJ, Anderson PA, Rosas HG. et al. Hounsfield Units for Assessing Bone Mineral Density and Strength. A Tool for Osteoporosis Management. J Bone Joint Surg Am 2011; 93: 1057-1063
33 Bühren V, Josten C. Chirurgie der verletzten Wirbelsäule. Frakturen, Instabilitäten, Deformitäten. Berlin, Heidelberg: Springer; 2013
34 Benzel EC. Biomechanically relevant anatomy and material properties of the spine and associated elements. In: Benzel EC. Biomechanics of spine stabilization. New York: Mc Graw Hill; 1995: 2-3
35 Duval-Beaupère G, Robain G. Visualization on full spine radiographs of the anatomical connections of the centres of the segmental body mass supported by each vertebra and measured in vivo. Int Orthop 1987; 11: 261-269
36 Kayser R, Beyer L. Repetitorium Manuelle Medizin/Chirotherapie. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg; 2017
37 White AA, Panjabi MM. Clinical biomechanics of the spine. 2nd. Philadelphia, Pa.: Lippincott; 1990
38 Crilly RG, Cox L. A comparison of bone density and bone morphology between patients presenting with hip fractures, spinal fractures or a combination of the two. BMC Musculoskelet Disord 2013; 14: 68
39 Christiansen BA, Bouxsein ML. Biomechanics of vertebral fractures and the vertebral fracture cascade. Curr Osteoporos Rep 2010; 8: 198-204
40 Intolo P, Milosavljevic S, Baxter DG. et al. The effect of age on lumbar range of motion. A systematic review. Man Ther 2009; 14: 596-604
41 Blattert TR, Schnake KJ, Gonschorek O. et al. Nonsurgical and Surgical Management of Osteoporotic Vertebral Body Fractures. Recommendations of the Spine Section of the German Society for Orthopaedics and Trauma (DGOU). Global Spine J 2018; 8: 50S-55S