Laser-Doppler-Flowmetrie bei Osteoporose : Eine Untersuchung der Durchblutung des distalen Radius im Übergangsbereich von Periost zu Knochen mit Hilfe der Laser-Doppler-Flowmetrie zur Erfassung funktioneller Parameter der Mikrozirkulation

Abstract

Die Mechanismen, welche in die adaptativen Umbauvorgänge des Knochens verwickelt sind und eine entsprechende Bedeutung für das Remodeling des Skelettes haben, sind noch nicht endgültig verstanden. Die Mikrozirkulation des Knochens scheint hierbei aber eine wichtige Rolle zu spielen. Weiterhin spielt sie eine wesentliche Rolle im Knochenstoffwechsel sowie der Heilung des Knochens (Gross TS 1999, Judex S 1997). Selbstverständlich transportiert die Mikrozirkulation Nährstoffe zum Knochen und entfernt unerwünschte Produkte des Knochenstoffwechsels (Bray RC 1995). Bisherige Methoden, die Durchblutung in Periost und Knochen zu erfassen, sind allerdings sehr zeitaufwendig und erfordern eine invasive Messung und somit die Gewebszerstörung. Unterschiedliche Techniken wie die Bestimmung der radioaktiven Clearance (Lausten GS 1993) oder die Verwendung von Mikrosphären (Ferrell WR 1990, Gross TS 1999) können zur Abschätzung des Blutflusses im Knochen herangezogen werden. Diese Verfahren erfordern jedoch die Gewebszerstörung und sind für ein dynamisches Monitoring nicht geeignet. Ziel der vorliegenden Arbeit ist der nicht invasive Vergleich der Mikrozirkulation im Bereich des Übergangs von Knochen zu Periost am distalen Radius bei Osteoporosepatienten und Patienten ohne Nachweis einer Knochenstoffwechselstörung. Bei elf Probanden und 110 Patienten wurde die Mikrozirkulation im Knochen-Periost-Bereich des distalen Radius mittels Laser-Doppler-Fluxmetrie gemessen. Eine weitere Analyse der gemessenen Signale erfolgte mit Hilfe der Fast-Fourier-Transformation, sowie deren Auflösung über die Zeit. Als Vasomotion werden spontan oder autonom induzierte Änderungen der Kontraktion glatter Muskulatur, vornehmlich kleiner arterieller Gefäße, bezeichnet. In den vorliegenden Messungen ließen sich als Vasomotionsmuster zum einen die Herzfrequenz, zum anderen die arterioläre Vasomotion sowie venoläre, respiratorisch bedingte Druckschwankungen nachweisen. Bezüglich der mittleren Durchblutung konnte man im Vergleich von Gesunden und Osteoporose-Patienten keine Unterschiede feststellen. Demgegenüber wies das Integral der Fouriertransformierten bei Osteoporosepatienten niedrigere Werte auf. Eine weitere Analyse erfolgte gemäß dem Hagen-Poiseuilleschen Gesetz, wobei jedoch weder eine Auswirkung des Hämatokrits noch eine Auswirkung des Blutdrucks auf die erfassten Parameter nachgewiesen werden konnte. Ebenso ergab sich in den vorliegenden Untersuchungen kein Anhalt für eine Abhängigkeit der erfassten Signale von klinischen oder laborchemischen Parametern. Insgesamt lassen die vorliegenden Ergebnisse jedoch vermuten, dass die Mikrozirkulation im Bereich des Übergangs von Periost zu Knochen bei Osteoporosepatienten gestört ist. Dies könnte eine Folge der Osteoporose sein, da die gestörte Mikroarchitektur des Knochens auch gestörte Knochenumbauprozesse zur Folge hat. Die Rekrutierung, Differenzierung und Aktivierung der einzelnen Knochenzellpopulationen werden über Hormone und Zytokine gesteuert, welche wiederum über das Gefäßsystem zu den Zellen transportiert werden müssen. Das dichte Gefäßnetzwerk des Periosts versogt die kortikalen Anteile im wesentlichen über Kapillaren. Weiterführende Untersuchungen sollten mit Hilfe des Laser-Doppler perfusion imaging durchgeführt werden, da hier viel besser als mittels der Laser-Doppler Flowmetrie eine räumliche Auflösung der Mikrozirkulation dargestellt werden kann. Smits et al. zeigten, dass jedoch auch mit dem Verfahren der LDF regionale Unterschiede in der Durchblutung über mehrere Einzelmessungen in dem interessierenden Gebiet erhalten werden können (Smits GJ 1986). Rückblickend ist festzustellen, dass sich die Beantwortung der Fragestellung als viel schwieriger wie eingangs erwartet herausgestellt hat. Durch die oben mehrfach erwähnten Grenzen der Messmethode war eine Interpretation erst durch eine mathematische Aufarbeitung der Signale möglich. Eine weitergehende Interpretation der Ergebnisse insbesondere des Integrals der Fouriertransformierten ist ohne zusätzliche invasive Messungen zur Überprüfung der Werte nicht möglich. Hier ließe sich nämlich zeigen, wie weit ein gemessener Wert vom tatsächlichen Wert abweicht. Dieser Parameter konnte jedoch nicht überprüft werden, da zum einen Vergleichswerte für die Messungen der einzelnen Patienten fehlen und die ausgegebenen Werte relativen Einheiten entsprechen, die nur zueinander in Beziehung gesetzt werden können. Die Beantwortung dieser Fragen ist weiteren Arbeiten vorbehalten und war auch nicht Ziel dieser Pilotstudie.