Quantitative Bestimmung der Materialverteilung nach Röntgenbildern des Knochens mit einer neuen fotografischen Methode

Summary

The density in X-ray pictures of bone is determined by a new photographical method. The film produces directly “equidensities” of each density range.

The pictures of the summarized equidensities show directly the density distribution which can be quantified by comparison with an aluminium staircaise, taken on the same film. Three coxal femoral ends of normal size, one coxa valga, one coxa vara, and a coxa vara after medial fracture of the collum femoris are investigated. The exactness of the measurement is compared with X-ray densitometry by Knief (1967a, b).

• 1) The photographically determined density-distribution is equivalent to the X-ray densitometry.

• 2) The exactness of the measurement is slightly minor than in densitometry.

• 3) The distribution of density, marked by cross-hatching or colours, is directly shown.

• 4) The electiv representation of a desired range of density is directly possible.

The distribution of bone minerals is compared with the distribution of local stress in photoelastical experiments of Pauwels (1955) an Knief (1967b). For that purpose the density distribution of a frontal slice of a normal coxal femural end and a coxa valga is examined in X-ray pictures.

• 1. The distribution of bone minerals correspond to the local stress in photoelastic experiments in both objects nearly perfect.

• 2. Only in the caput femoris of the plastic models the number of isochromes was relatively too small.

The question, whether bone is a “body of uniform strength” is newly discussed. The good correspondance between mineral distribution and local stress in plastic models and theoretical refletions concerning the alteration of strain distribution in older individuals make it highly probable that local stress and local quantity of material are corresponding and that human coxal femoral end is a “body of uniform strength” indeed.

Zusammenfassung

Die Röntgendichte des Knochens wird mit einer neuen fotografischen Mothode gemessen. Dabei wird jeder Dichteumfang als „Äquidensite” abgebildet. In den Summationsbildern ist die Dichteverteilung direkt abzulesen und anhand einer mitabgebildeten Aluminiumtreppe als Vergleichskörper zu quantifizieren. Untersucht werden dreicoxale Femurenden mit Normalmaßen, eine Coxa valga, eine Coxa vara und eine Coxa vara nach medialem Schenkelhalsbruch. Die Meßgenauigkeit wird mit densitometrischen Dichtebestimmungen von Knief (1967 a, b) verglichen.

• 1. Die fotografisch gemessene Dichteverteilung entspricht der densitometrisch gemessenen.

• 2. Die Meßgenauigkeit ist etwas geringer als bei der üblichen Densitometrie.

• 3. Die Dichteverteilung ist, durch Raster oder Farben markeirt, direkt abzulesen.

• 4. Die elektive Darstellung einer bestimmten Dichtestufe ist direkt möglich.

Die Materialverteilung wird mit der Beanspruchungsverteilung im Isochromatenbild von Pauwels (1955) und Knief (1967b) verglichen. Dazu werden Röntgenbilder von Frontalschnitten eines normalen coxalen Femurendes und der Coxa valga untersucht.

• 1. Die Materialverteilung stimmt bei beiden Untersuchungsobjekten mit der Beansupruchungsverteilung im Modellversuch sehr gut überein.

• 2. Lediglich im Kopfbereich treten relativ zu geringe Isochromatenordnungen auf.

Anschließend wird erneut die Frage diskutiert, ob der Knochen ein Körper gleicher Festigkeit ist. Wegen der guten Übereinstimmung von Materialverteilung und Beanspruchungsverteilung und aufgrund theoretischer Überlegungen über die Änderung der Beanspruchungsverteilung bei älteren Individuen muß angenommen werden, daß die lokale Beanspruchungsgröße und die vorhandene Materialmenge einander entsprechen, daß es sich somit beim menschlichen coxalen Femurende tatsächlich um einen „Körper gleicher Festigkeit” handelt.