Systematische Fehler bei der radiologischen Mineralgehaltbestimmung im Knochen^*

Zusammenfassung

Es wird eine kurze Analyse der systematischen Fehlereinflüsse bei radiologischen Methoden zur Mineralgehaltbestimmung im Knochen gegeben, aus denen sich folgende Schlüsse ziehen lassen: Strebt man eine möglichst große Richtigkeit der Ergebnisse an, d. h. kleine Abweichungen vom wahren Wert und nicht nur eine gute Reproduzierbarkeit der Meßgrößen einschließlich ihrer systematischen Fehler, so sind nachstehende Gesichtspunkte zu beachten:

1. Die Schwächung sollte möglichst nur mit mono energetischer Strahlung mit geometrischer und energiemäßiger Streustrahlendiskriminierung bestimmt werden.

2. Da die Mineral- und Bindegewebskonzentrationen unabhängig voneinander variieren können, sind bei Vergleich von Messungsergebnissen an verschiedenen Patienten auch zwei unabhängige Schwächungsmessungen mit zwei unterschiedlichen Strahlenenergien erforderlich. Bestimmt werden sollten für dieses Ziel spezifische Größen wie die Mineralkonzentration K_M (Hydroxylapatit-Volumenwert).

3. Bei Bezug auf eine repräsentative Mineralsubstanz, z. B. Hydroxylapatit, sollte das auch bei der Nomenklatur für das Ergebnis eindeutig angegeben werden, z. B. also „Hydroxylapatit-Volumenwert“.

4. Exakte Schwächungs- bzw. Massenschwächungskoeffizienten aller unterschiedlichen durchstrahlten Gewebearten sind von großer Bedeutung und sollten stets mit der eigenen Meßapparatur und -geometrie an Referenzsystemen bestimmt werden, die dem späteren Patientenmeßort möglichst entsprechen.

5. Möglichst genaue Knochen- und Weichteildickenmessungen sind auch im Falle von Messungen mit zwei Strahlenenergien erforderlich, wenn nicht nur relative Maß zahlen für Verlaufskontrollen erwünscht sind.

6. Alle die Zahl der Meßgrößen vermindernden, die Messung oder Auswertung erleichternden Näherungen führen zu z. T. erheblichen systematischen Fehlern, die bei guter Reproduzierbarkeit sehr oft gar nicht erkannt werden und Fehlurteile verursachen.

Summary

The sources of systematic errors inherent in the radiological method of bone mineral content estimations are briefly analysed and the following conclusions are drawn: in aiming at the best possible accuracy, i.e. minimal deviation from the true value and not only easily reproducable results, the following points should be considered:

1. Attenuation of the beam should be measured, using a monochromatic ray with control of the geometry and energy content of the scatter.

2. Mineral and connective tissue concentrations can vary independantly from each other; it is therefore necessary to use two independant measurements resulting from two beams of different energy. Specific values, such as mineral concentration K_m (hydroxylapatit volume concentration) can then be determined.

3. In giving the result, a representative mineral substance, eg. hydroxylapatit, should be clearly defined, such as “hydroxylapatit volume concentration”.

4. The exact attenuation or “mass attenuation coefficient”, due to irradiated tissues, is of great importance and should be determined with the same apparatus and the same geometry for reference, corresponding to subsequent measurements on patients.

5. Accurate determination of bone and soft tissue thickness is necessary when using measurements with two beams of different energies, unless only relative results for subsequent follow-up are required.

6. Any measures which simplify the method tend to increase systematic errors. Even though the results may be easily reproduced, these errors may be recognised and lead to incorrect results.