Schätzung der mechanischen Eigenschaften von kortikalem Knochen durch Computertomographie

Es ist schwierig, aus herkömmlichen Röntgenaufnahmen die Belastung zu beurteilen, die ein Knochen aushalten kann. Die Frage wurde daher aufgeworfen, ob die mechanischen Eigenschaften von kortikalem Knochen unter Verwendung eines Computertomographiesystems (CT), das typischerweise in der klinischen Praxis eingesetzt wird, geschätzt werden können. In vitro wurden Querschnittsscans der Diaphysen von erwachsenen menschlichen Tibiae mit einem GE 9800 Scanner durchgeführt und die linearen Abschwächungskoeffizienten in mehreren Regionen der zentralen Querschnitte bestimmt. Proben aus den mittleren Diaphysen dieser Tibiae wurden entnommen, im Drei-Punkt-Biegeversuch bis zum Versagen getestet und die mechanischen Eigenschaften sowie Dichte und Ascheanteil bestimmt. Die jeweiligen Beziehungen zwischen CT-Messungen, mechanischen Eigenschaften und physikalischen Eigenschaften wurden unter Verwendung der Regressionsanalyse berechnet. Darüber hinaus wurde ein fester Kalibrierungsphantom (Tricalciumphosphat) gescannt, um die Variabilität der CT-Messungen zu bewerten. Die in dieser Studie gemessenen physikalischen Parameter erwiesen sich als vergleichbar mit Daten anderer Autoren, aber die Korrelationen waren moderat bis schwach. Die lineare Regression ergab die folgenden Korrelationskoeffizienten mit CT-Daten: r = 0,55 (Youngs Modul), r = 0,50 (Festigkeit), r = 0,65 (scheinbare Dichte) und r = 0,46 (Ascheanteil). Die Korrelationskoeffizienten dieser Regressionen für sowohl lineare als auch Potenzanpassungen waren nicht signifikant unterschiedlich. Eine hohe lineare Korrelation (r = 0,99) wurde zwischen den Kammerdichten und den gemessenen Abschwächungskoeffizienten gefunden, aber die Genauigkeit variierte zwischen 2 und 6 %. Der kleine Bereich der mechanischen Eigenschaften der Proben sowie die Einschränkungen, die den verwendeten Methoden innewohnen, könnten diese Ergebnisse erklären. Wir kommen zu dem Schluss, dass die in dieser Studie verwendeten klinischen Geräte nicht ausreichen, um die mechanischen Eigenschaften von kortikalem Knochen genau zu schätzen.