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Aufklärungsbögen

Osteodensitometrieverfahren

 

Dual-Röntgen-Absorptiometrie (DXA/DEXA)

 

Während bei herkömmlichen digitalen Röntgenverfahren lediglich eine Röntgenquelle eingesetzt wird, setzt das Dual-Röntgen-Absorptiometrie-Verfahren (engl. Dual-Energy X-ray Absorptiometry, DXA/DEXA) gleichzeitig zwei energetisch gering unterschiedliche Röntgenquellen ein. Materialien mit unterschiedlicher Dichte zeigen in Abhängigkeit von der Energie der Röntgenstrahlung unterschiedliche Schwächungscharakteristiken.

 

Für jeden Messpunkt im Röntgenbild existieren also beim DXA/DEXA-Verfahren zwei Schwächungswerte für die zwei eingesetzten Röntgenenergien. Dementsprechend können im Vergleich zum herkömmlichen Röntgenverfahren nicht nur die allgemeine Schwächung durch den gesamten Körper gemessen sondern auch verschiedene Materialien genauer unterschieden werden. Wichtig hierfür ist ein möglichst großer Unterschied der jeweiligen Dichte.

 

Beim Einsatz am Menschen werden dabei drei Gewebearten unterschieden: Knochen-, Muskel- und Fettgewebe. Es stehen jedoch nur zwei Messwerte zur Verfügung. Um zwischen diesen zu unterscheiden, müssen zusätzliche Annahmen getroffen werden, die je nach Anwendungsgebiet zu mehr oder weniger großen Messfehlern führen. Das DXA/DEXA-Verfahren eignet sich beispielsweise zur Bestimmung der Körperzusammensetzung aus Knochen-, Fett- und Muskelmasse. Es liefert keine Information über die dreidimensionale Geometrie des Messobjektes und somit keine Dichtewerte im physikalischen Sinne (SI-Einheit der Dichte: kg/m³) sondern eine flächenprojizierte Masse (SI-Einheit: kg/m², auch als Flächendichte bezeichnet).

 

Quantitative Computertomographie (QCT/pQCT)

 

Die quantitative Computertomographie (QCT) sowie die periphere quantitative Computertomographie (pQCT), sind Spezialformen der Computertomographie, einem bildgebenden Verfahren auf der Basis von Röntgenstrahlung. Bei herkömmlichen CT-Verfahren wird die exakte Dichte jedes einzelnen Volumenelements (sogenanntest Voxel) nur ungenau ermittelt, da hier der Schwerpunkt auf der Bildgebung, also beispielsweise auf der Unterscheidung und der Geometrie einzelner Organe, liegt.

 

Im Gegensatz zur herkömmlichen CT bestimmt das QCT/pQCT-Verfahren die absolute Dichte jedes Voxels sehr genau. Um dies zu gewährleisten, muss das Messsystem Nichtlinearitäten und Drifts von Röntgenröhre und Röntgendetektoren während der Messung aufwändig kompensieren. Während QCT-Systeme in der Regel zur Messung des gesamten Körpers (Ganzkörperscanner) ausgelegt sind, beschränken sich die preisgünstigeren und kompakteren pQCT-Systeme auf die Peripherie, also beispielsweise Arme, Beine oder auch Kopf.

 

Zusätzlich zur präzisen Bestimmung der lokalen Knochendichte wird bei computertomographischen Verfahren auch die Knochengeometrie im Querschnitt erfaßt. Aus der so ermittelten Kobination aus Materialeigenschaften (z.B. Dichte) und der Materialverteilung über den Querschnitt lassen sich mechanische Parameter des Knochens, wie beispielsweise der Stress-Strain-Index (SSI) berechnen. Somit kann zusätzlich zur Knochendichte auch ein Maß für die mechanische Knochen-Festigkeit berechnen, die sich aus der Kombination von Materialeigenschaften, Geometrie und Richtung der Krafteinwirkung ergibt.

 

QCT an der Lendenwirbelsäule

 

Im Gegensatz zum DXA- bzw. DEXA-Verfahren (Dual-Energy X-ray Absorptiometry), das eine flächenprojizierte Masse (kg/m²) misst, geben QCT/pQCT-Verfahren die physikalische Dichte (kg/m³) jedes Volumenelements (Voxel) an. Die Messwerte aus QCT/pQCT-Verfahren bilden relativ genau mechanische Parameter wie beispielsweise die Knochenfestigkeit oder Biegefestigkeit ab. Zudem lässt sich beim QCT/pQCT Verfahren auch der Mineralgehalt der unterschiedlichen Knochenbestandteile wie Kortikalis (Knochenwand) und Spongiosa (schwammartige Struktur im Inneren des Knochens im gelenknahen Bereich, aufgebaut aus sog. Trabekeln) getrennt analysieren. Aufgrund der erhöhten Knochenstoffwechsel-Funktion im Bereich der Spongiosa sind krankhafte Veränderungen wie sie beispielsweise bei Osteoporose auftreten, früher und deutlicher zu erkennen als bei der im DXA/DEXA-Verfahren effektiv durchgeführten Mittelung über den gesamten Knochenquerschnitt. Die Zusammensetzung des Körpers (Muskel-, Fett- und Knochenmasse) kann hingegen nur lokal und nicht wie beim DXA/DEXA-Verfahren über den gesamten Körper hinweg bestimmt werden.