Biomechanische Charakterisierung muriner Knochenphänotypen

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass zu einer vollständigen Beurteilung der Frakturgefährdung eines Knochens und seiner biomechanischen Belastbarkeit sowohl Daten über die Knochenstrukturparameter und der Mineralisation, als auch zu den mechanischen Materialeigenschaften vorliegen müssen. Nur in Kenntnis dieser verschiedenen Parameter ist eine komplette biomechanische Phänotypisierung und Interpretation der einzelnen Ergebnisse möglich. Die für eine biomechanische Charakterisierung notwendigen Parameter sollten Auskunft über die Knochenarchitektur (BV/TV, Tb.Th, Tb.N, CT) sowie die Knochenmineralsalzdichte geben. Diese Daten können mit Hilfe des standardisierten mikroskopischen Histomorphometrieverfahrens oder alternativ mit Hilfe von hochauflösender zerstörungsfreier Bildgebung ermittelt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei mechanische Parameter ermittelt, die standardmäßig zur Phänotypisierung eines Knochenphänotyps herangezogen werden sollten: Maximalkraft, Steifigkeit und die „Energieabsorption bis zum Erreichen der Maximalkraft“ (Wrm).

Es ist deutlich geworden, dass die beiden in unserer Arbeitsgruppe etablierten Prüfmethoden für murine Knochencharakterisierung gute Ergebnisse liefern. Zudem konnte gezeigt werden, dass vor allem der Wirbelkörperprüfung eine entscheidende klinische Relevanz zukommt. Dabei zeigte sich, dass die Kompressionsbelastung von murinen Wirbelkörpern ein mechanisches Defizit bei osteoporotischen Mausmodellen sensibel detektieren kann. Es konnte gezeigt werden, dass die Femurprüfung nur für ideale Röhrenknochen und nicht für osteopertotische Mausmodelle verwendet werden kann. Damit ist die prädikitve Aussagekraft der Wirbelkörperkompression besser als die Biegeprüfung der Femora. Der Autor schränkt jedoch ein, dass eine vollständige Charakterisierung der biomechanischen Eigenschaften eines Skelettes möglichst auch eine Biegebelastung eines Femurs beinhalten sollte. Nur so kann mit der Prüfung eines irregulären Knochens (Wirbelkörper) und eines Röhrenknochens (Femur) ein Großteil des knöchernen Systems geprüft und somit analysiert werden.