Alters- und geschlechtsabhängige Knochenmineraldichteverteilung und mechanische Eigenschaften des proximalen Humerus

Zusammenfassung

Ziel: Das Ziel der vorliegenden Studie war die alters- und geschlechtsspezifische Analyse der mechanischen Eigenschaften und der Knochenmineraldichte (BMD) des proximalen Humerus in verschiedenen Höhen und Regionen. Methoden: Folgende Verfahren wurden angewandt: Mechanische Indentation Testung, DXA, QCT, pQCT und die Radiogrammmetrie (Cortical Index, CI). Die Untersuchungen wurden an 70 frischen Humeri von 46 humanen Präparaten (23 weiblich, 23 männlich; Alter median: 70,5 Jahre) durchgeführt. Ergebnisse: In der Gruppe der weiblichen Humeri fand sich eine hohe Korrelation zwischen Alter und Knochenmineraldichte (ρ = -0,62 to -0,70 p < 0,01) mit statistisch signifikanten Unterschieden zwischen Präparaten jünger als 69 Jahre und älter als 70 Jahre (p < 0.05). In der Gruppe der weiblichen Präparate mit einem Alter über 70 Jahre waren die Knochenmineraldichtewerte im Vergleich mit den männlichen Präparaten signifikant niedriger (p < 0.05). Unabhängig vom Alter der Präparate wurde die höchste Knochenmineraldichte und Knochenfestigkeit im proximalen Abschnitt und in den medialen und dorsalen Regionen des proximalen Humerus nachgewiesen. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse geben Aufschluss über die Frakturentstehung und stellen die Grundlage für die Entwicklung von strukturorientierten Implantaten mit einer verbesserten Implantatfixation im osteoporotischen Knochen dar.

Abstract

Purpose: To evaluate age- and gender-related mechanical properties and bone mineral density (BMD) of the proximal humerus at different levels and regions. Materials and Methods: Mechanical indentation testing, DXA, QCT, pQCT and the radiogrammetry (Cortical Index, CI) were carried out in 70 freshly harvested humeri from 46 human cadavers (23 females, 23-males; median age 70.5 years). Results: In the female group, a high correlation between age and BMD was found (ρ = 0.62 to -0.70, p < 0.01) with statistically significant differences between specimens of patients 69 years or younger, and 70 years or older (p < 0.05). In the group of female specimens of age 70 years or older, BMD values were found to be significantly lower compared to their male counterparts (p < 0.05). Regardless of the specimen’s age, the highest BMD and bone strenght were found in the proximal aspect and in the medial and dorsal regions of the proximal humerus. Conclusion: These findings provide an insight into the fracture mechanism of the proximal humerus and should be the basis for designing structure-oriented implants with improved implant-bone stability in osteoporotic patients.

BMD - Knochenfestigkeit - proximaler Humerus

BMD - bone strength - proximal humerus

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