Experimentelle Validierung einer DXA- und MRT-basierten Knochendichtemessung durch Veraschung

Experimental validation of DXA- and MRI-based determination of bone density using the ash-method

Summary

Different methods have been established for bone density measurements such as dual energy X-ray absorptiometry (DXA), quantitative computertomography (QCT), and scintigraphy (VQ-Scan). There are hints that magnetic resonance imaging (MRI) might become a new option for the evaluation of bone density. The aim of this study was to investigate correlations between MRI vs. DXA and MRI vs. mineral content of lumbar vertebrae. Data were obtained from ten lumbar vertebral bodies of cattles. The T-1 MRI-sequences SE, PS, and the T-2 Sequence STIR were used for analysis. Total pixel numbers and a pixel per area ratio were determined. Values were compared to DXA-measurements, to the wet weight, and to separated measurements of the spongious, trabecular, and total mineral content of the vertebral body after ashing. We found correlations between DXA (g/vertebral body) vs. mineral content by ash-method (0.918; p < 0.01), DXA vs. MRI (SE-sequence) (- 0.872; p < 0.01), and MRI (SE-sequence) vs. mineral content (0.775; p < 0.01). No correlations were found between PS- or STIR-sequences and the ash-method. This study shows that the determination of the bone mineral content of vertebrae is possible applying MRI in the T1-weighted SE-sequence. Without radiation, the MRI provides additionally early detection of trabecular lesions, fractures, and deformities at the spine, without other diagnostic procedures becoming necessary.

Zusammenfassung

Zur Bestimmung der Knochendichte sind verschiedene Methoden etabliert, unter anderem die Densitometrie (Dual Energy X-ray Absorptiometry, DXA), quantitative Computertomographie (qCT), knochenszintigraphische Methoden und die sonographische Knochendichtebestimmung. Es gibt Hinweise, daß die Knochendichte auch durch die Magnetresonanztomographie (MRT) erfaßt werden kann. Ziel dieser experimentellen Studie war die Überprüfung der MR-tomographischen Knochendichtebestimmung mittels DXA-Densitometrie und Veraschung. Es wurden 10 Lendenwirbelkörper frisch geschlachteter Rinder in einem Kernspintomographen mit den T1-gewichteten SE-, PS-Sequenzen und der T2-gewichteten STIR-Sequenz gescannt. Die Pixeldichte und ein Flächenquotient der Wirbelkörper wurden bestimmt und mit den Werten der parallel durchgeführten DXA korreliert. Zur Validierung wurde eine nach Spongiosa und Kortikalis separierte Bestimmung des Naßgewichtes und des Mineralsalzgehaltes nach Veraschung der Wirbelkörper vorgenommen. Für die erhaltenen DEXA-Werte in g/Wirbelkörper (BMC) ergab sich eine sehr hohe Korrelation (0,918; p < 0,01) mit den mittels Veraschung gewonnenen Ergebnissen, jedoch keine Korrelation mit der BMD in g/cm². Die MRT-Signalintensitäten in der SE-Sequenz korrelierten ebenfalls mit dem Mineralsalzgehalt nach Veraschung (- 0,775; p < 0,01), sowie dem Naßgewicht (- 0,776, p < 0,01). Entsprechend korrelierte die T1-gewichtete SE-Sequenz mit den DXA-Werten (- 0,872; p < 0,01), keine Korrelation ergab sich für die PS- und STIR-Sequenzen. Diese Studie zeigt, daß die Bestimmung des Knochen-Mineralsalzgehaltes von Wirbelkörpern im MRT durch Analyse mittels T1-gewichteter SE-Sequenz möglich ist. Ohne die Strahlenbelastung der herkömmlichen Methoden zur Knochendichtebestimmung aufzuweisen, bietet die MRT die Möglichkeit zu einer „all in one”-Diagnostik, da sie zusätzlich trabekuläre Läsionen, Frakturen und Deformitäten der Wirbelsäule mit erfaßt, ohne daß weitere diagnostische Untersuchungen nötig werden.

Key words

Osteodensitometry - osteoporosis - bone mineral density - MRI - quantitative computer tomography - lumbar spine - ash method

Schlüsselwörter

Osteodensitometrie - Osteoporose - Knochendichte - MRT - quantitative Computer Tomographie - Lendenwirbelsäule - Veraschung

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