Spongiosastruktur und polyostotische Heterogenität bei Osteoporose Umbaumechanismen, Morphologie, klinische Bedeutung

Zusammenfassung

Osteoporose ist die häufigste generalisierte Knochenerkrankung, deren klinische Erscheinung bei Postmenopausenosteoporose durch Spontanfrakturen der Wirbelkörper und damit verbundenen Komplikationen gekennzeichnet ist. Dabei ist die Struktur des trabekulären Knochens besonders betroffen. Daher kommt den komplexen Umstrukturierungen der trabekulären Mikroarchitektur bei Patienten mit Osteoporose eine klinische Bedeutung auch bzgl. der bekannten Komplikationen zu. Die zugrundeliegenden strukturellen Umbaumechanismen und die morphologischen Veränderungen wurden an den kompletten Wirbelsäulen und transiliakalen Beckenkammbiopsien von 11 Autopsiefällen mit Postmenopausenosteoporose, sowie 26 skelettgesunden Kontrollfällen untersucht. Die kombinierte 2- und 3-dimensionale Analyse erfolgt an oberflächengefärbten Blockpräparaten. Der Knochenmassenverlust im Rahmen der Osteoporose ist Ausdruck eines Strukturverlustes. Der Übergang vom Normalen zur Osteoporose ist fließend. Perforationen führen zur Transformation von Platten zu Stäben und zum Verlust ganzer Trabekel. Mit der Entwicklung der Osteoporose tritt eine deutliche polyostotische Heterogenität auf. Benachbarte Wirbelkörper weisen Knochenmasse- und Strukturunterschiede von bis zu 130 % auf. Der Nachweis dieser polyostotischen Heterogenität verdeutlicht die Problematik der an umschriebene Meßorte gebundenen densitometrischen Verfahren. Die Bestimmung der sog. Frakturschwelle ist daher nur innerhalb eines gewissen Schwankungsbereichs möglich.

Summary

Osteoporosis is the most frequent generalized bone disease. The clinical expression of postmenopausal osteoporosis is characterized by spontaneous fractures of the vertebral bodies which affect mainly the trabecular bone structure. Thus the morphological bone transformation in osteoporosis is of clinical relevance. The object of this study was to analyze quantitatively and qualitatively the distribution of three-dimensional structure of cancellous bone in the human spine in osteoporosis. Therefore the complete anterior column of the spine and bone biopsies of the iliac crest of 11 autopsy cases with proven osteoporosis and 26 autopsy cases without primary or secondary bone disease were removed. A 1-mm-thick prepared sagittal section through the center of all vertebral bodies was embedded undecalcified in plastic and stained on the surface using a modification of the von Kossa method. This technique allowed combined two- and three-dimensional measurements simultaneously; these included evaluation of trabecular bone volume, trabecular interconnection, trabecular thickness, and trabecular number. The quantitative spine deformity index and qualitative analysis of the trabecular bone structure completed the investigation. The bone loss in osteoporosis is a loss of structure and the loss of whole trabeculae caused by perforations. The age-related decrease of trabecular bone mass is due to the transformation from plates to rods. Patient with osteoporosis show pathologically diminished trabecular bone volume and apparently reduced trabecular interconnection, while trabecular thickness and trabecular number show age-dependent change. The polyostotic heterogeneity in osteoporosis is immense. Neighboring vertebral bodies show differences of up to 100 % in bone volume and bone structure. Due to this fact it is impossible to define a threshold for osteoporotic fractures. At the moment the transformation and loss of trabecular bone structure in osteoporosis is assumed to be irreversible; therefore, early prophylaxis is necessary to prevent clinical manifestations of these changes of bone.