Mineralization in the proximal humerus - measurements in the Q-CT with three-dimensional reconstruction

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Verteilung der Knochenmineraldichte im proximalen Humerus bezogen auf mögliche Regionen, die als Verankerungsfläche für Implantate dienen, zu untersuchen. Diese Erkenntnisse sollten dazu beitragen, das Design der Implantate (z. B. Fadenanker, Schraube) zu optimieren. Außerdem sollen die Untersuchungsergebnisse als Grundlage für weitere Finite Elemente Berechnungen dienen, indem die gewonnenen Daten in digitalisierter Form in weitere biomechanische Studien einfließen können. Für die Untersuchung wurden vom anatomischen Institut der Universität Würzburg insgesamt 23 Humerusköpfe, von denen acht keine Markierungsplakette besaßen, zur Verfügung gestellt. Somit konnte nur bei 15 Präparaten das Geschlecht und das Sterbealter der dazugehörigen Leichen zurückverfolgt werden. Es handelte sich um 11 weibliche und vier männliche Verstorbene mit einem mittleren Sterbealter von 81,5 Jahren ± 10,2 (55 - 93 Jahre). Die Präparate wurden in einer Alkohol-Formalin-Lösung konserviert. Eine etwaige Schulteranamnese konnte post mortem nicht eruiert werden. Die Humerusköpfe wurden mit einem pQCT-Scanner (Stratec 2000), welcher eine selektive, volumenbezogene Bestimmung der Bereiche des Knochens erlaubt, untersucht. 30 definierte Schnittbilder pro Humerus wurden anschließend auf einem UNIX-System der Firma HERMES in digitale 3D-Modelle umgewandelt. Die Auswertung der Daten sowie die Berechnung der Knochendichte erfolgte mit Hilfe des Programms AVS-Express der Firma Advanced Visual Systems. Für die Knochendichtemessung wurde das Caput humeri in drei transversale Schnittebenen gedrittelt. Hier wurde jeweils die Dichte im Bereich der dorsalen, medialen sowie ventralen Gelenkflächenregion, im Bereich des Tuberculum minus, des Sulcus intertubercularis und des Tuberculum majus gemessen. Weiter distal wurde eine vierte Ebene im Schaftbereich festgelegt, auf deren Höhe die Knochendichte der dorsalen, ventralen, medialen und lateralen Kortikalis bestimmt wurde. Abgesehen von drei ROI`s fand sich beim männlichen Kollektiv die gemessene Knochendichte signifikant höher als bei den Frauen, was mit der Zunahme osteoporotischer Frakturen bei älteren Frauen korreliert. Die regionale Verteilung der Knochendichte korreliert gut bis auf den Sulcus intertubercularis mit den klinischen Frakturtypen nach Neer, wobei dieses Areal in Bezug auf den Verlauf der Frakturlinien eher den gemessenen Werten als dieser häufig verwendeten Klassifikation folgt. Mit zunehmender Tiefe vermindert sich insbesondere in den Tuberkula die Mineralisationsdichte, so dass die meisten Anker oberflächennah im Kortex die beste Substanz für eine Fixierung finden.The aim of the present study was to analyse the distribution of bone mineral density in the proximal humerus in relation to potential regions serving as anchoring surface for implants. These results should help to optimize the design of implants (for example suture anchors, screws). In addition the results should serve as a basis for other finite element calculations by the data collected may be taken into other biomechanical studies in digitalized form