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Die Messung des BMD mit der DXA stellt die weitverbreitetste Methode in der Osteoporosediagnostik zur Abschätzung des Frakturrisikos dar. Zur Einschätzung der mechanischen Festigkeit des distalen Radius sind jedoch verbesserte Methoden notwendig, um zum frühest möglichen Zeitpunkt einen osteoporotisch bedingten Knochenverlust zu erkennen und folgende Frakturen durch eine adäquate Therapie zu verhindern. Ziel der vorliegenden Studie war daher die Prüfung der Hypothese, dass quantitative Messungen der Knochenmikrostruktur mit der Mikro-CT eine Verbesserung der Vorhersagen der Bruchlasten des distalen Radius, verglichen mit der Bestimmung der Knochenmasse alleine, ergeben. Das Untersuchungsgut umfasste 130 Unterarme von Präparaten (66 Männer, Alter: 79,7±9,13; 64 Frauen, Alter 81,5± 8,94) aus 3 aufeinanderfolgenden Präparierkursen der Jahre 2000 bis 2002 in der Ludwig-Maximilian-Universität München. Die Unterarme der einen Seite wurden mit der Zweienergie-Röntgen-Absorptiometrie (pDEXA; Norland/ Stratec,, Pforzheim, Deutschland) sowohl an der distalen Metaphyse (1 cm Länge; proximal des Articulatio radiocarpalis) als auch am Schaft (1 cm Länge; bei ca. 33% der gesamten Knochenlänge) gemessen. Die Mikro-CT Scans der kontralateralen Radii (2 mm proximal des Gelenkspaltes) wurden an einem zylindrischen „Volume Of Interest“ von 6 mm Durchmesser und 6 mm Länge durchgeführt. Im Anschluss wurden die Versagenslasten der Radii in einer Sturzsimulation (in 80% Pronation, 70% Dorsalflexion) mittels einer Materialprüfmaschine (Firma Zwick, Zwick 1445, Ulm) ermittelt. Bei der Analyse des gesamten Untersuchungsgutes (n=130) zeigt die ROI „Distaler isolierter Radius ohne Ulna“ (bzw. Dist BMD R) die höchste Korrelation (r=0,82) mit den mechanischen Versagenslasten. Nach Ausschluss von 21 Radii, die kein radiologisch sichtbares Zeichen einer Fraktur aufwiesen (n=109), ergab sich eine Korrelation von r=0,85. Die Untergruppe der „Loco-Typico-Frakturen“ (n=79) wies eine Korrelation von 0,82 auf. Bei der Analyse der Mikro-CT Parameter des gesamten Kollektives zeigte der BV/TV die höchste Korrelation (r=0,49) mit den Versagenslasten. Den höchsten Korrelationskoeffizienten (r=0,55) aller Mikro-CT Parameter erreichte der BV/TV in der Untergruppe der radiologisch identifizierten Frakturen. In der Untergruppe der Loco-Typico-Frakturen wies der BV/TV einen Korrelationskoeffizienten von r=0,43 auf. In multiplen Regressionsanalysen konnte auf Basis der Mikro-CT keine signifikante zusätzliche Information zu der mit der DXA möglichen Vorhersage gewonnen werden. Die Befunde zeigen, dass auch bei hochauflösender Messung mit Mikro-CT die μ-Struktur des trabekulären Knochens von Biopsien der hier untersuchten Größe keinen Informationsgewinn gegenüber der Knochenmasse in Bezug auf die Strukturfestigkeit des distalen Radius ergibt. Eventuell besteht klinisch daher keine so hohe Bedeutung der Bestimmung der trabekulären μ-Struktur wie bisher angenommen.

In der vorliegenden Studie wurde erstmals der knochenprotektive Effekt von Seltenen Erden im Osteoporosemodell der ovariektomierten Ratte untersucht. Bei den Seltenen Erden handelt es sich um 17 chemische Elemente, die zur dritten Nebengruppe des Periodensystems gehören. Die Studie wurde als Fütterungsversuch an 60 weiblichen Wistar Han Ratten über einen Zeitraum von 6 Monaten durchgeführt. Die Versuchstiere wurden in eine scheinoperierte Postivkontrollgruppe (SHAM), eine ovariektomierte, aber nicht therapierte Negativkontrollgruppe (OVX) und in vier ovariektomierte Therapiegruppen eingeteilt. Von den vier Therapiegruppen erhielten zwei Gruppen reines Lanthancarbonat (1740 mg/kg Futter) und zwei Gruppen eine Seltene-Erd-Citrat Mischung (8000 mg/kg Futter). Zudem wurde jeweils eine der beiden Wirkstoffgruppen mit zusätzlich 1500 I.E. Vitamin D supplementiert. Jede Gruppe umfasste 10 Tiere. Als Parameter für die Knochenformation wurde Osteocalcin im Serum und als Parameter für die Knochenresorption wurden die Collagencrosslinks Pyridinolin und Desoxypyridinolin im Urin bestimmt. Die Probenahme erfolgte dabei einmal pro Monat. Um die direkte Wirkung der Seltenen Erden auf den Knochen zu untersuchen, wurde post mortem die Knochenmasse, die Knochenlänge und der Knochenaschegehalt mit seinem Gehalt an Calcium, Phosphor und Magnesium bestimmt. Die Dichte und Architektur des Knochens wurden mit Hilfe der Knochendichtemessung mittels Peripherer Quantitativer Computertomographie und Microcomputertomographie gemessen. Um mögliche Veränderungen der Organe durch die Applikation der Seltenen Erden in der gewählten Dosierung beurteilen zu können, wurden post mortem die Organgewichte von den Kreislauforganen Herz und Lunge, sowie von den Stoffwechselorganen Niere und Leber bestimmt. Außerdem wurde die Calcium- und Phosphorkonzentration der Herzen und der Lebern bestimmt. Die Ergebnisse der Studie zeigen bei den meisten gemessenen Parametern, dass die eingesetzten Seltenen Erden über einen knochenprotektiven Effekt verfügen. Ein zusätzlicher additiver Effekt von Vitamin D bestand dabei jedoch nicht. So konnte in jeder der Therapiegruppen der durch die Ovariektomie entgleiste Knochenstoffwechsel positiv beeinflusst werden. Ein antiresorptiver Effekt und eine Aktivierung der Osteoblasten konnten nachgewiesen werden. Dies führte desweiteren zu einer signifikanten Erhöhung des Calciumgehaltes der Knochenasche. Darüberhinausgehend wurde auch die Knochendichte positiv beeinflusst. Es kann also zusammenfassend festgestellt werden, dass die Seltenen Erden in dieser Studie knochenprotektive Eigenschaften gezeigt haben. Somit ist zu überlegen, ob Seltene Erden eine Alternative zu den bisher eingesetzten Prophylaktika und Therapeutika in der Osteoporose darstellen könnten.

Die Untersuchungen der vorliegenden Studie erfolgten am Hornschuh und den Zehenknochen von 40 Deutschen Fleckviehkälbern im Alter unter 6 Monaten. Die Abmessungen des Hornschuhes an den Vordergliedmaßen waren bei den Kälbern meist größer als an den Hintergliedmaßen, lediglich die Winkel der Dorsalwand und des Ballens erreichten an den Hintergliedmaßen größere Werte, die Dorsalwandlänge unterschied sich nicht. Die Dorsalwand der medialen Klaue war, unabhängig davon ob an der Schulter- oder Beckengliedmaße, signifikant länger als die der lateralen. Die Sohlenbreite und -fläche waren an allen Gliedmaßen lateral signifikant größer. An den Hintergliedmaßen wies die laterale Klaue auch die größere Sohlenlänge auf. Der Unterschied in den Sohlenparametern nahm, mit Ausnahme der Sohlenlänge, mit dem Alter der Kälber zu. Für die Messungen an den Zehenknochen wurden 152 Röntgenaufnahmen in dorsopalmarer bzw. -plantarer und 64 in lateromedialer Strahlenrichtung mit der Software Metron PX ausgewertet. An allen Gliedmaßen wies die laterale Zehe die längere Metakarpus- bzw. Metatarsusepiphyse und das längere Fesselbein im Vergleich zur medialen auf. Das Klauenbein der medialen Zehe hatte dagegen die größere Dorsallänge, Sohlenlänge und Höhe. Aufgrund der Unterschiede in der Knochenlänge bei gleicher Gelenkspaltenweite trat im Bereich des Klauengelenkes ein deutlicher Niveauunterschied zwischen den beiden Zehen auf. Die laterale Zehe war, unabhängig ob Schulter- oder Beckengliedmaße, länger als die mediale. Den Hauptanteil der Höhendifferenz im Klauengelenk lag an der Beckengliedmaße in den Metatarsusepiphysen. An den Schultergliedmaßen lag der Hauptunterschied im Bereich des Fesselbeines. Er stellte sich an den Hintergliedmaßen, mit durchschnittlich 2,9 mm, wesentlich deutlicher als an den Vordergliedmaßen, mit 1,6 mm Unterschied, dar. Es konnte in dieser Arbeit nicht vollständig geklärt werden, ob dieser Niveauunterschied zwischen den Zehenknochen, der in der vorliegenden Untersuchung bis zum Klauengelenk gemessen werden konnte, durch den Hornschuh und seine inneren Strukturen wieder kompensiert wird. Die längere Dorsalwand der medialen Klaue und das höhere Klauenbein deuten darauf hin. Jedoch bleibt zu vermuten, dass der Ausgleich zumindest an den Hintergliedmaßen aufgrund der Größe des Unterschiedes in den Zehengelenken nicht gelingt. Es liegt nahe, zu vermuten, dass die Überlastung der Außenklaue an den Beckengliedmaßen und die Prädisposition für Klauenerkrankungen mit durch diesen anatomischen Längenunterschied verursacht wird.