Einflu\ von Mechanik und Alter auf den Spongiosaumbau in Lendenwirbelkörpern und im Schenkelhals

Summary

In 114 autopsy cases of both sexes, aged between 31 and 97 years and without bone disease, the influence of mechanical forces and age on the remodelling of spongy bone was determined using the third and fifth lumbar vertebrae and the neck of the right femur. For this purpose the Leitz texture analysis system (computer-aided) was employed. Evaluation was carried out with the aid of X-ray images of 100 Μ-thick polished bone slices.

The volumetric density and the surface density vary in the three bones; they are highest in the neck of the femur, lowest in the 3rd lumbar vertebra, and almost as low in the 5th lumbar vertebra. The volume density decreases uniformly between the ages of 30 and 90 by about one third in all three bones, the decrease being particularly marked from the age of 50. Correspondingly, the surface density also decreases in the third and fifth lumbar vertebrae by one third, but only by 18% in the neck of the femur. The specific surface reveals no age differences in lumbar vertebrae, but increases by 19% with increasing age in the neck of the femur. The constancy of the specific surface in the lumbar vertebrae despite a decrease in the volumetric density with a loss of spongy trabeculae, can be explained by the fact that compensatory hypertrophy of the remaining trabeculae takes place. This compensatory growth of bone does not occur in the neck of the femur. As a result of the uniform decrease in the mean diameter of the bony trabeculae, a greater specific surface is found corresponding to values seen in osteoporosis.

The age-dependent decrease in spongy bone, which is seen to a similar extent in all three bones, manifests itself in a structure of the residual spongiosa that depends on of compressive forces in the case of the lumbar vertebrae and bending forces in the neck of the femur.

Zusammenfassung

Bei 114 Verstorbenen beiderlei Geschlechtes im Alter von 31–97 Jahren ohne klinisch manifeste Knochenerkrankungen wurde der Einflu\ von Mechanik und Alter auf den Spongiosaumbau des 3. bzw. 5. Lendenwirbelkörpers und des rechten Femurhalses mittels des Leitz-Textur-Analyse-Systems quantitativ-morphometrisch untersucht. Die Auswertung erfolgte an Röntgenbildern 100 Μ dicker Knochenschliffe.

Die volumetrische Dichte und OberflÄchendichte sind in den drei Knochen verschieden: am höchsten im Schenkelhals, am niedrigsten im 3. Lendenwirbelkörper und fast gleich niedrig im 5. Lendenwirbelkörper. Die volumetrische Dichte nimmt vom 30. bis zum 90., besonders nach dem 50. Lebensjahr gleichsinnig in allen drei Knochen um ein Drittel ab. Dementsprechend vermindert sich die OberflÄchendichte im 3. und 5. Lendenwirbelkörper ebenso um ein Drittel, wÄhrend sie sich im Femurhals nur um 18% reduziert. Die spezifische OberflÄche weist in den Lendenwirbelkörpern keine Altersunterschiede auf, im Schenkelhals dagegen steigt sie altersabhÄngig um 19% an. Die Konstanz der spezifischen OberflÄche in den Lendenwirbelkörpern erklÄrt sich nach der Reduzierung der volumetrischen Dichte mit Verlust von SpongiosabÄlkchen durch eine sekundÄre kompensatorische Hypertrophie der erhaltenen BÄlkchen. Dieser kompensatorische Knochenanbau findet im Femurhals nicht statt. Durch eine gleichmÄ\ige Abnahme des mittleren Durchmessers der KnochenbÄlkchen resultiert eine grö\ere spezifische OberflÄche, die der bei Osteoporose entspricht.

Der gleichhohe, altersabhÄngige Spongiosaschwund der drei Knochen hat sich unter den verschiedenen Einflüssen des Druckes in den Lendenwirbelkörpern und der Biegung im Femurhals in einer für die einwirkenden mechanischen KrÄfte typischen Struktur der Restspongiosa manifestiert.