Knochendichtemessung

Osteodensitometrie

Karl-Heinz Szeifert 19 Dec, 2017 19:00

Als Knochendichtemessung, auch Osteodensitometrie oder DPX (engl. dual photon X-Ray), werden medizinisch-technische Verfahren bezeichnet, die zur Bestimmung der Dichte, bzw. des Kalksalzgehaltes des Knochens dienen.

Standard ist die Dual-Röntgen-Absorptiometrie (DEXA), darüber hinaus gibt es aber weitere Verfahren wie die Quantitative Computertomographie oder eine standardisierte Ultraschalluntersuchung.

Die Osteodensitometrie dient zur Diagnose und Kontrolle einer Osteoporose und anderer Knochenstoffwechselstörungen mit erhöhtem Risiko eines Knochenbruchs.

Hiervon betroffen sind vor allem

  • Frauen nach den Wechseljahren,
  • Männer über 50 Jahre,
  • Raucher,
  • Alkoholiker und
  • Menschen mit Mangelernährung bzw. vermindertem Vitamin-D-Spiegel

Aber auch bestimmte Erkrankungen wie die Schilddrüsenüberfunktion oder Medikamente wie Kortikoide begünstigen den Substanzverlust der Knochen.

Die gebräuchlichen Verfahren zur Osteodensitometrie nutzen die dichteabhängige Schwächung von Röntgenstrahlen. Es gibt dedizierte Geräte, die entweder radioaktive Quellen oder Röntgenröhren einsetzen, oder die Untersuchung wird an Computertomographen ausgeführt.

Vergleichbarkeit der Verfahren:

T-Wert

Die verschiedenen Methoden und Geräte sind nicht untereinander vergleichbar. Darum sollten im Befund keine absolute Dichte (außer in der qCT oder pQCT) oder Flächendichte angegeben werden, sondern die Abweichungen vom (alters- und geschlechtsspezifischen) Normalen in Vielfachen einer Standardabweichung (als sogenannter T-Wert, eine dimensionslose Größe).

Nach der gültigen Definition der WHO liegt eine Osteoporose vor, wenn der Messwert der Knochendichtemessung mindestens 2,5 Standardabweichungen unter dem Durchschnitt der geschlechtsgleichen 30-jährigen Gesunden (peak bone mass) liegt, d. h., ein T-Wert ≤ –2,5 vorliegt. Zwischen –1 und –2,5 Standardabweichungen wird von einer reduzierten Knochendichte, einer Osteopenie, gesprochen. Ab einem T Score Wert von −2,6 liegt eine deutlich reduzierte Knochendichte vor und es besteht eine erhöhte Knochenbruchgefahr Osteoporose.

Grad

T-Wert

Frakturen

Klassifikation der WHO

+1 bis –1

Keine Frakturen

Normalbefund

0

–1 bis –2,5

Keine Frakturen

Osteopenie

1

ab –2,5

Keine Frakturen

präklinische Osteoporose

2

ab –2,5

1 bis 3 Wirbelkörperfrakturen

manifeste Osteoporose

3

ab –2,5

multiple Wirbelkörperfrakturen, oft auch extraspinale Frakturen

Fortgeschrittene Osteoporose

Z-Wert

Der Bezug des T-Werts auf die peak bone mass bringt das Problem mit sich, dass mit zunehmendem Lebensalter immer größere Bevölkerungsanteile als "krank" anzusehen wären; bei den 70-jährigen Frauen fast 50 %. Deshalb wird zusätzlich ein Wert angegeben, der sich auf gesunde Männer bzw. Frauen gleichen Alters bezieht, der Z-Wert.

Ein normaler Z-Wert (> –1) zeigt an, dass die Knochendichte alterstypisch ist. Alter ist keine Krankheit und auch nicht behandelbar; und im Falle von sehr alten Menschen ist auch die erhöhte Frakturgefahr alterstypisch. Osteologen raten deshalb bei niedrigem T-, aber normalem Z-Wert von medikamentösen Therapien (Hormone, Kalzium, Bisphosphonate u. a.) ab und empfehlen vorbeugende Maßnahmen wie Gymnastik, Verzicht auf Sedativa, Abbau von häuslichen Stolperfallen, geeignete Sehhilfen und Gehstützen.

Die wichtigsten Untersuchungsmethoden

Die gebräuchlichsten Verfahren sind zum einen zwei Röntgenuntersuchungen, die "Zwei-Spektren-Röntgenabsorptiometrie" (DXA) und das "Quantitative Computertomogramm " (QCT), zum andern die sogenannte "Quantitative Ultraschalluntersuchung".

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen erhält man immer als Vergleichswerte. Dabei wird der Wert verglichen mit dem Durchschnittswert junger gesunder Personen (T-Wert) oder mit den Durchschnittswerten von Menschen im Alter des Patienten (Z-Wert).

Zwei-Spektren-Röntgenabsorptiometrie (DXA)

Ganzkörper DEXA-Scan

(li Knochen, re Weichteil)

Bei der Zwei-Spektren-Röntgenabsorptiometrie (DXA) werden meistens Lendenwirbelsäule und Hüfte geröngt. Sie stellt schon kleine Veränderungen der Knochendichte von drei bis vier Prozent fest. Weil es umfangreiche Vergleichswerte für Frauen und Männer aus den verschiedensten Gruppen gibt, sind die Ergebnisse der DXA sehr aussagefähig.

Während bei herkömmlichen digitalen Röntgenverfahren lediglich eine Röntgenquelle eingesetzt wird, setzt das Dual-Röntgen-Absorptiometrie-Verfahren (engl. dual-energy X-ray absorptiometry, DXA oder DEXA) gleichzeitig zwei energetisch leicht 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 DEXA-Verfahren zwei Schwächungswerte für die zwei eingesetzten Röntgenstrahlenergien. 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 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).

Die effektive Strahlenbelastung durch eine DXA-Untersuchung beträgt etwa ein bis zehn µSv, je nach Aufnahmeort. Sievert (Sv) ist eine Maßeinheit, die die Wirkung von Strahlen auf den menschlichen Körper ausdrückt. Ein Mikrosievert (μSv) entspricht einem Millionstel Sievert.

Zum Vergleich: Bei einer Röntgenaufnahme des Brustkorbs beträgt die Strahlenbelastung etwa 50 µSv.

Quantitative ComQuantitative Computertomogrputertomogramm (QCT)

pQCT-Messung am Radius

Fettgewebe (dunkelgrau)

Weichteile (hellgrau)

Kortikalis (weiß)

Spongiosa (rot)

Das Quantitative Computertomogramm (QCT) ist eine Röntgenuntersuchung, bei der Schichtaufnahmen verschiedener Körperteile erstellt werden. Ihr Vorteil: Sie erfasst auch die vielen kleinen Knochenbälkchen im Inneren des Knochens. Deren Qualität, so sagen Experten, zeigen das Bruchrisiko besonders gut an. Die Methode ist außerdem unempfindlich gegen Messfehler, die zum Beispiel durch degenerative Veränderungen des Knochens hervorgerufen werden können.

Die quantitative Computertomographie (QCT, 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 Volumenelementes (sogenanntes Voxel) nur als Grauwert ermittelt, der erst nach einer Kalibrierung als Knochendichtewert angegeben werden kann.

Im Gegensatz zur herkömmlichen CT bestimmt das QCT/pQCT-Verfahren die physikalische Dichte als Masse/Volumen 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 Kombination aus Materialeigenschaften (z. B. Dichte) und der Materialverteilung (Struktureigenschaften) 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 berechnet werden, die sich aus der Kombination von Materialeigenschaften, Geometrie und Richtung der Krafteinwirkung ergibt.

Quantitative CT (QCT) an der LWS

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.

Allerdings hat sie auch Nachteile: Strahlenbelastung und Aufwand sind im Vergleich zur DXA deutlich höher. Es gibt keine ausreichenden Vergleichsdaten, und man hat noch wenig Erfahrungen damit, die Messwerte für die Therapie zu nutzen. Deshalb wird dieses Verfahren von internationalen Leitlinien nicht als erste Wahl zur Messung der Knochendichte empfohlen.

Quantitative Ultraschallverfahren

Dieses Verfahren misst meist an Ferse und Fingern, wie schnell Ultraschallwellen den Knochen durchqueren und wie stark sie dabei abgeschwächt werden.

Der Vorteil: Es gibt keine Strahlenbelastung. Und große Studien zeigen, dass Ultraschallbefunde mit großer Wahrscheinlichkeit ebenso gut wie die DXA-Werte das Knochenbruchrisiko vorhersagen können. Aber: Die Ergebnisse verschiedener Messgeräte sind schlecht interpretierbar, denn es gibt kaum übergreifende Vergleichswerte. Bei Anzeichen von Osteoporose wird deshalb meist noch einmal mit der DXA-Methode gemessen. Deswegen sollte man, so die aktuellen Leitlinien, lieber gleich die DXA wählen.

Kosten-Nutzen-Aspekte

In Deutschland sind etwa 800 Messplätze in Arztpraxen und Krankenhäusern verfügbar. Es ist umstritten, ob vergleichbar gute Voraussagen der Frakturgefahr auch ohne apparative Messung, nur aufgrund anamnestischer Informationen möglich sind. Vor dem Jahr 2000 wurden von Ärzten (nach Angaben der Gesetzlichen Krankenkassen) sehr viele Knochendichtemessungen ohne klaren Nutzen angefertigt und abgerechnet. Die Kosten der Untersuchung wurden deshalb seit dem 1. April 2000 von der Gesetzlichen Krankenversicherung nur noch getragen, wenn der Patient/die Patientin bereits eine Fraktur - ohne äußeren Anlass - erlitten hat und bei hochgradigem Verdacht auf eine Osteoporose.

Die Voraussetzungen, die erfüllt sein müssen, um eine Osteodensitometrie (Knochendichtemessung) zu Lasten der gesetzlichen Krankenversicherung (GKV) verordnen zu können, wurden im Februar 2013 wieder gelockert. Der Gemeinsame Bundesausschuss (G-BA) ist zu dem Ergebnis gekommen, dass die Osteodensitometrie künftig dann zu Lasten der GKV erbracht werden kann, wenn aufgrund konkreter Befunde eine gezielte medikamentöse Behandlungsabsicht besteht. Als ein derartiger Befund gilt zwar weiterhin eine klinisch erkennbare Fraktur ohne adäquates Trauma, beispielsweise eines Wirbelkörpers. Eine solche Konstellation muss jedoch nicht mehr zwingend vorliegen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Messung der Knochendichte zum Zweck der Überprüfung der laufenden Therapie wiederholt werden soll.


Quelle:

Die obige Beschreibung stammt aus dem Wikipedia-Artikel „Knochendichtemessung“, lizenziert gemäß CC-BY-SA. Eine vollständige Liste der Autoren befindet sich hier.

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