Die Dual Energy CT als neue Methode zur Diagnostik von Insuffizienzfrakturen des Beckens
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Bundeswehrkrankenhaus Ulm
Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Septische und
Rekonstruktive Chirurgie, Sporttraumatologie
Klinischer Direktor: Oberstarzt Prof. Dr. Benedikt Friemert
Die Dual Energy CT als neue Methode zur
Diagnostik von Insuffizienzfrakturen des
Beckens
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin der Medizinischen
Fakultät der Universität Ulm
Lukas Sailer
Ingolstadt
2020
Amtierender Dekan: Prof. Dr. Thomas Wirth 1. Berichterstatter: Prof. Dr. Hans-Georg Palm 2. Berichterstatter: Prof. Dr. Meinrad Beer Tag der Promotion: 06.11.2020
Teile dieser Arbeit wurden veröffentlicht:
- Palm HG, Lang P, Hackenbroch C, Sailer L, Friemert B (2020): Dual‑energy CT as
an innovative method for diagnosing fragility fractures of the pelvic ring: a
retrospective comparison with MRI as the gold standard. Arch Orthop Trauma Surg;
140(4): 473-480
- Hackenbroch C, Riesner HJ, Lang P, Stuby F, Beer M, Friemert B, Palm HG, AG
Becken III (2017): Die Dual-Energy-Computertomographie in der muskulo-
skelettalen Radiologie mit Fokus auf Insuffizienzfrakturen des Beckens. Z Orthop
Unfall; 155: 708-715
- Hackenbroch C, Riesner HJ, Lang P, Stuby F, Danz B, Friemert B, Palm HG, AG
Becken III der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie (2017): Dual Energy CT
- A novel technique for diagnostic testing of fragility fractures of the pelvis. Z Orthop
Unfall; 155: 27-34
Teile dieser Arbeit wurden öffentlich vorgestellt:
- Poster mit dem Titel „Die Dual Energy CT als neue Technik zur Diagnostik von
Insuffizienzfrakturen des Beckens“ beim 47. Kongress der Deutschen Gesellschaft
für Wehrmedizin und Wehrpharmazie e. V. (DGWMP), Neu-Ulm 2016
- Vortrag mit dem Titel „Die Dual Energy CT als neue Technik zur Diagnostik von
Insuffizienzfrakturen des Beckens“ im Rahmen der AG Becken III Tagung, Ulm
2018
- Poster mit dem Titel „Die Dual Energy CT als neue Technik zur Diagnostik von
Insuffizienzfrakturen des Beckens“ beim 99. Deutschen Röntgen Kongress, Leipzig
2018
- Vortragsreihe im Rahmen der Journal Clubs der Unfallchirurgischen
Forschungsgruppe des Bundeswehrkrankenhauses Ulm („Einleitung“, „Material
und Methoden“, „Ergebnisse“, „Diskussion“ und „Kolloquiumsvortrag“)
I
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis ..................................................................................................... IV
1. Einleitung ........................................................................................................................ 1
1.1. Insuffizienzfrakturen des Beckens ............................................................................... 1
1.1.1. Zunehmende Bedeutung ............................................................................................. 1
1.1.2. Osteoporose als Hauptrisikofaktor und deren Diagnostik ............................................ 2
1.1.3. Spezifische Frakturmorphologie .................................................................................. 4
1.1.4. Klassifikation von Insuffizienzfrakturen des Beckens................................................... 5
1.1.5. Diagnostik von Insuffizienzfrakturen des Beckens..................................................... 11
1.2. Dual Energy Computertomographie .......................................................................... 19
1.2.1. Technik der DECT .................................................................................................... 21
1.2.2. Technologische Umsetzungen der DECT ................................................................. 25
1.3. Fragestellung ............................................................................................................ 30
2. Material und Methoden ................................................................................................. 32
2.1. Patientenkollektiv ...................................................................................................... 32
2.2. Ein- und Ausschlusskriterien ..................................................................................... 32
2.3. Studienarme und Befundauswertung ........................................................................ 33
2.4. Messung der Hounsfieldunit ..................................................................................... 34
2.4.1. Vergleichsgruppen „Ödem“ und „kein Ödem“ ............................................................ 34
2.4.2. Vergleichsgruppen „Osteoporose“, „V.a. Osteoporose“ und „keine Osteoporose“ ..... 38
2.5. Verwendete Technik und Scanprotokolle .................................................................. 39
2.6. Statistik ..................................................................................................................... 41
3. Ergebnisse .................................................................................................................... 42
3.1. Patientenkollektiv ...................................................................................................... 42
3.1.1. Altersverteilung ......................................................................................................... 42
3.1.2. Geschlechtsverteilung ............................................................................................... 43
3.1.3. Osteoporose ............................................................................................................. 43
3.2. Vergleich von konventioneller bzw. Dual Energy CT mit der MRT bei der Diagnostik
von Insuffizienzfrakturen des Beckens ...................................................................... 45
3.2.1. Anzahl der Patienten mit bzw. ohne diagnostizierter Beckenfraktur .......................... 45
3.2.2. Anzahl und Lokalisation der Beckenfrakturen ........................................................... 46
3.2.3. Sensitivität und Spezifität bei der Diagnostik von Insuffizienzfrakturen des Beckens 47
3.2.4. Sensitivität und Spezifität bei anterioren Beckenringverletzungen ............................. 48
3.2.5. Sensitivität und Spezifität bei dorsalen Beckenringverletzungen ............................... 49
3.3. Vergleich von konventioneller bzw. Dual Energy CT mit der MRT bei der FFP
Klassifizierung ........................................................................................................... 50
II
3.3.1. Verteilungsmuster der FFP-Klassifizierung mittels MRT ............................................ 50
3.3.2. Vergleich der FFP-Klassifizierung in konventioneller CT und MRT............................ 51
3.3.3. Vergleich der FFP-Klassifizierung in DECT und MRT ............................................... 56
3.4. Auswertung der Hounsfieldunit-Messungen .............................................................. 57
3.4.1. Vergleichsgruppen „Ödem“ und „kein Ödem“ ............................................................ 57
3.4.2. Vergleichsgruppen „Osteoporose“, „V.a. Osteoporose“ und „keine Osteoporose“ ..... 59
4. Diskussion .................................................................................................................... 61
4.1. Die Dual Energy CT zur Diagnostik von Insuffizienzfrakturen des Beckens im
Vergleich zu konventioneller CT und MRT ................................................................ 61
4.2. Messung der Hounsfieldunit ...................................................................................... 63
4.2.1. Diagnostik von Knochenmarködemen ....................................................................... 63
4.2.2. Diagnostik von Osteoporose ..................................................................................... 66
4.3. Limitationen der Dual Energy CT .............................................................................. 68
4.3.1. Technik ..................................................................................................................... 68
4.3.2. Patientenkollektiv ...................................................................................................... 68
4.3.3. Strahlenbelastung ..................................................................................................... 69
4.4. Limitationen der Studie ............................................................................................. 70
5. Zusammenfassung ....................................................................................................... 72
6. Literaturverzeichnis...................................................................................................... 74
Anhang ................................................................................................................................. 83
Danksagung ......................................................................................................................... 89
Lebenslauf............................................................................................................................ 90
III
Abkürzungsverzeichnis
AG Arbeitsgemeinschaft
AO/OTA Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen/ Orthopedic Trauma
Association
a.-p. anterior-posterior
BMD Bone mineral density (Knochendichte)
BMI Body Mass Index
bzw. beziehungsweise
CT Computertomographie
CTDI Computed Tomography Dose Index
DECT Dual Energy Computertomographie
DEXA Dual Energy X-ray Absorptiometrie
DGU Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie
ebf. ebenfalls
Fa Firma
FFP Fragility Fracture of the Pelvis
ggf. gegebenenfalls
HU Hounsfieldunit
ISG Iliosakralgelenk
KI Konfidenzintervall
kV Kilovolt
LWK Lendenwirbelkörper
MRT Magnetresonanztomographie
ms Millisekunden
OP Operation
p p-Wert
PD Protonendichte
QCT quantitative Computertomographie
ROI Region of interest
Rö (konventionelles) Röntgen
Sn Zinn(filter)
SPAIR Spectral Presaturation with Inversion Recovery
SPECT Single-Photonen-Emissionstomographie
STIR Short-Tau Inversion Recovery
IV
T Tesla
TE echo time
TIRM Turbo-Inversion Recovery-Magnitude
TR repetition time
USA United States of America
V.a. Verdacht auf
VNCa virtual non calcium
vs. „versus“; entgegen, gegenübergestellt
WHO World Health Organization
99mTc metastabilen Technetium-99-diphosphonate
18FDG 18-Fluorodeoxyglucose
V
1. Einleitung
1.1. Insuffizienzfrakturen des Beckens
Bei Insuffizienzfrakturen handelt es sich nach Definition der World Health
Organization (WHO) um Frakturen, die aufgrund eines inadäquaten Traumas
entstehen, welches bei normaler Knochensubstanz nicht zu einer knöchernen
Verletzung geführt hätte [95]. Dabei können Frakturen des Beckens, die ohne
adäquates Trauma entstanden sind, in Insuffizienzfrakturen und Stressfrakturen
unterteilt werden. Beiden gemeinsam ist das fehlende Hochrasanztrauma, das eher
bei Beckenfrakturen des jungen Patienten ursächlich ist [58]. Bei
Insuffizienzfrakturen kommt es im Rahmen von Alltagsbelastungen aufgrund einer
verminderten Knochenqualität zur Fraktur. Dies betrifft daher typischerweise den
älteren Patienten. Stressfrakturen zeichnen sich hingegen durch eine mechanische
Überbeanspruchung bei normaler Knochenqualität aus [80]. Ursächlich für die
Frakturentstehung sind hier repetitive kurze, aber hohe Belastungen, wie sie v.a.
bei Leistungsportlern zu finden sind [20, 53]. Per definitionem müssen
Insuffizienzfrakturen und Fragilitätsfrakturen voneinander unterschieden werden.
Da die klinische Praxis jedoch zeigt, dass frakturmorphologische und klinische
Unterschiede zwischen den spontan auftretenden Insuffizienzfrakturen und den
Fragilitätsfrakturen bei niedrigenergetischem Trauma nur marginal sind, wird im
Folgenden keine Unterscheidung gemacht [68].
1.1.1. Zunehmende Bedeutung
Laut den Ergebnissen der Sterbetafel 2015/2017 beträgt die Lebenserwartung für
neugeborene Jungen 78 Jahre und 4 Monate, für neugeborene Mädchen 83 Jahre
und 2 Monate, während diese vor zehn Jahren (Sterbetafel 2002/2004) noch 2
Jahre und 3 Monate (Jungen) und 1 Jahr und 6 Monate (Mädchen) geringer war
[62]. Aufgrund des demographischen Wandels mit zunehmender Alterung der
Bevölkerung muss demzufolge in Zukunft mit einer erhöhten Inzidenz von
Insuffizienzfrakturen des Beckens gerechnet werden, da diese vor allem den älteren
Menschen betrifft [21, 54, 68].
1
Erstmalig beschrieben wurden Insuffizienzfrakturen des Beckenrings im Jahr 1982
von Lourie [44]. Heutzutage wird die Inzidenz der Insuffizienzfrakturen des
Beckenrings bei Patienten von über 60 Jahren in Deutschland bereits mit 224/
100.000 pro Jahr angegeben [2]. Dabei sind vor allem Frauen von dieser
Frakturentität betroffen. Eine Analyse des deutschen Beckenregisters ergab einen
Anteil von 75% weiblicher Patienten im untersuchten Patientenkollektiv mit einem
Alter ≥ 60 Jahren [67].
1.1.2. Osteoporose als Hauptrisikofaktor und deren Diagnostik
Insuffizienzfrakturen liegt eine gestörte Knochensubstanz zugrunde. Im Zuge des
Alterns kommt es zu einem physiologischen Knochenabbau. Dieser wird durch
chronischer Medikamenteneinnahme (z. B. Kortikosteroide), Vitamin-D-Mangel,
langzeitiger Immobilisation, rheumatoide Arthritis, Zustand nach Strahlentherapie
und Knochenstoffwechselerkrankungen beschleunigt [42, 36, 67]. In den meisten
Fällen ist die Osteoporose verantwortlich für eine verminderte Knochenqualität und
stellt demzufolge den Hauptrisikofaktor für eine Insuffizienzfraktur des Beckens dar
[69, 90]. Oberkircher et al. stellten in einer Zusammenschau verschiedener Studien,
die sich mit Insuffizienzfrakturen des Beckens beschäftigte, fest, dass mehr als 60%
der Beckenringfrakturen im Alter mit Osteoporose assoziiert sind [54].
Bei Osteoporose besteht häufig eine lange Phase der stummen Erkrankung bevor
es zum Auftreten von osteoporoseassoziierten Frakturen kommt. Zudem gibt es bei
früher Detektion bereits gute therapeutische Optionen, um ein Fortschreiten der
Krankheit zu verhindern. Osteoporose ist somit gut einem Screening zugänglich
[61]. Die Messung der Knochendichte (Bone Mineral Density, BMD) mittels Dual
Energy X-ray Absorptiometrie (DEXA) ist bislang gemäß WHO die Methode der
Wahl [95]. Eine weitere Möglichkeit zur Messung der Knochendichte stellt die
quantitative Computertomographie (QCT) dar. Obwohl diese bereits vor der DEXA
eingeführt wurde und sehr gute Ergebnisse zeigte, verlor sie aufgrund der fast
negierbaren Strahlenbelastung der DEXA-Messung an Bedeutung [23]. Trotz
Eingang in die Leitlinien weist die DEXA einige Nachteile gegenüber der QCT auf,
insbesondere in der Zuverlässigkeit ihrer Ergebnisse. Zur Durchführung der QCT
wird ein Standard-CT-Scanner mit einem Kalibrierungsphantom in der
2
Patientenliege verwendet. Dieses enthält Hydroxylapatit und wird gleichzeitig mit
dem zu untersuchenden anatomischen Bereich gescannt [41].
Bei der weiterentwickelten Methode, der asynchronen QCT, ist im Gegensatz zur
konventionellen QCT der Einsatz eines Phantoms während des Patientenscans
nicht mehr notwendig [11]. Die Kalibrierung erfolgt hier monatlich anhand eines
Phantoms. Dies ermöglicht die Berechnung der Bone Mineral Density (BMD) aus
CT-Aufnahmen, die aus einer anderen Indikation durchgeführt wurden. Somit wäre
die erhöhte Strahlenbelastung als Nachteil der QCT gegenüber der DEXA
aufgehoben. Brown et al. konnten bereits zeigen, dass bei der Beurteilung der BMD
in Hüfte und Wirbelsäule vergleichbare Ergebnisse zwischen konventioneller QCT
und asynchroner QCT erzielt werden [11]. Eine weitere neue Technik zur Messung
der BMD stellt die Dual Energy Computertomographie (DECT) dar. Erste Studien
mit DECT-Konzepten für die BMD-Messung wurden bereits vor mehr als zwei
Jahrzehnten veröffentlicht [52, 89]. Nun wurde ein neuartiger Ansatz für die
regionale BMD-Messung mittels DECT im Jahr 2012 vorgestellt. Wesarg et al.
konnten zeigen, dass die Bewertung und 3D-Darstellung der räumlichen BMD-
Verteilung mittels DECT möglich ist, was eine detailliertere Bewertung der fokalen
Knochenfestigkeit im Vergleich zur DEXA ermöglicht [94]. Ihre Studie beschränkte
sich jedoch auf die In vitro-Analyse von Wirbeln aus Kadaverproben. Wichmann et
al. konnten nun auch in einer klinischen Studie nachweisen, dass eine phantomlose
DECT-basierte in vivo BMD-Beurteilung der Lendenwirbelsäule gute Ergebnisse
liefert [96]. Diese Ergebnisse konnten durch Booz et al. bestätigt werden [10].
Inzwischen liegen auch einige Studien vor, die sich mit dem Screening von
Osteoporose durch die Bestimmung der Knochendichte mithilfe einer
konventionellen CT-Untersuchung, die z. B. aus einer anderen Indikation
durchgeführt wurde, beschäftigten. Hierbei erfolgt eine Messung der Hounsfieldunit
(HU), die die Abschwächung von Röntgenstrahlung im Gewebe beschreibt. Diese
Einheit basiert auf einer standardisierten Skala mit dem Wert 0 für Wasser und -
1000 für Luft. Radiologische Software Programme erlauben nun durch sogenannten
Region of interest (ROI) die einfache Bestimmung der HU in einem definierten
Bereich. Diese sogenannten „opportunistischen“ Dichtemessungen erlauben zwar
keine direkte Beurteilung des Kalksalzgehaltes, geben jedoch aufgrund der
ermittelten Dichte einen Hinweis auf die Kalkdichte der Knochentrabekel ohne
3zusätzliche Kosten oder Strahlenbelastung. Schreiber et al. konnten bereits zeigen,
dass eine statistisch signifikante Korrelation zwischen dem T-Score aus der DEXA-
Messung und der Knochendichte-Messung mittels CT vorliegt [77]. Schönenberg et
al. verglichen in einer Fall-Kontroll-Studie die HU bei Patienten mit Fragilitätsfraktur
des Os sacrum und Patienten ohne Fraktur. Sie konnten zeigen, dass bei Patienten
mit Fraktur eine geringere Knochendichte als bei Patienten ohne Fraktur vorliegt
[76].
1.1.3. Spezifische Frakturmorphologie
Verletzungen des Beckens werden vor allem bei einem hochenergetischen Trauma
(z. B. Verkehrsunfall) des jungen Patienten erwartet. Sie unterschieden sich in
vielen Punkten von einer Beckenfraktur nach niedrigenergetischem Trauma, wie der
Fragilitätsfraktur [67-69]. Häufig kommt es beim hochenergetischen Trauma neben
der knöchernen Verletzung des Beckens auch zu intrapelvinen Organverletzungen
oder Verletzung des umgebenden Weichteilmantels. Auch rein ligamentäre
Verletzungen, wie die Sprengung der Symphysis pubis, ist bei jüngeren Patienten
keine Seltenheit [69]. Bei Beckenfrakturen im Alter ist häufig, im Gegensatz zu
Beckenringfrakturen nach hochenergetischem Trauma des jungen Patienten, der
Bandapparat noch intakt, während der Knochen der Belastung nicht standhalten
kann und bricht. Grund hierfür ist die häufig geschwächte Knochenstruktur im Alter
[9]. Zudem führt eine zunehmende Ossifikation und Rigidität der Bandstrukturen zu
einem Verlust der Beckenelastizität und somit zu einer veränderten
Lastübertragung [54]. Ein häufiges Verletzungsmuster bei geriatrischen
Beckenringfrakturen ist die Kompressionsfraktur der Massa lateralis des Os sacrum
mit einhergehender horizontal verlaufender Fraktur des Ramus superior ossis pubis
[68, 69]. Denn insbesondere das Os sacrum ist aufgrund der
pathobiomechanischen Veränderung des Beckens im Alter frakturgefährdet [42].
Die Frakturmorphologie kann sich im Laufe der Zeit auch ändern. Zu Beginn steht
zumeist die bereits oben beschriebene Kompressionsfraktur, die sich dann
aufgrund der Mobilisation unter Vollbelastung und erneuten Stürzen zu
komplexeren Frakturen entwickeln kann [60, 68]. Dies erklärt auch, warum bilaterale
Sakrumfrakturen beim geriatrischen Patientenkollektiv relativ häufig anzutreffen
4sind, während sie bei jüngeren Patienten auf einen sehr schweren
Unfallmechanismus hinweisen [69].
1.1.4. Klassifikation von Insuffizienzfrakturen des Beckens
Die Klassifikation der Beckenfrakturen der Arbeitsgemeinschaft für
Osteosynthesefragen/ Orthopedic Trauma Association (AO/OTA-Klassifikation)
umfasst die Frakturtypen A, B und C und baut auf der Klassifikation nach Tile auf
[85]. Diese Klassifikation würde allerdings aufgrund der beschriebenen
Besonderheiten beim geriatrischen Patientenkollektiv ein falsches Bild der
Verletzungsschwere wiedergeben.
Der Notwendigkeit einer eigenen Klassifikation für Fragilitätsfrakturen des Beckens
waren sich Rommens und Hofmann bewusst und erarbeiteten 2012 eine neue
Klassifikation [68]. In dieser klinisch etablierten Klassifikation werden vier
Hauptgruppen unterschieden, welche spezifische anatomische Besonderheiten
aufweisen und ein zunehmendes Ausmaß der Instabilität wiedergeben. Wobei die
Instabilität das wesentliche Kriterium zur operativen Entscheidungsfindung darstellt
[68]. Die Kategorien haben die Bezeichnung FFP (Fragility Fractures of the Pelvis)
Typ I-IV:
FFP vom Typ I sind isolierte vordere Beckenringfrakturen. Sie stellen die Gruppe
von Verletzungen mit der höchsten Stabilität dar. FFP vom Typ II umfassen nicht
dislozierte hintere Beckenringverletzungen, FFP-Typ III sind die dislozierten
unilateralen und FFP-Typ IV die dislozierten bilateralen hinteren
Beckenringverletzungen. Die verbliebene Stabilität nimmt also von I bis IV ab.
51.1.4.1. FFP-Typ I
Abbildung 1: FFP (Fragility fracture of the pelvis) Typ I Frakturen kennzeichnen isolierte anteriore Beckenringfrakturen.
Oben: unilaterale isolierte anteriore Beckenringfraktur (FFP-Typ Ia). Unten: bilaterale isolierte anteriore Beckenringfraktur
(FFP-Typ Ib. Links: schematische Zeichnungen der FFP Typ I Frakturen. Mitte: Röntgenaufnahmen der FFP Typ I Frakturen
(a.p. Strahlengang). Rechts: CT (Computertomographie) – Aufnahmen der FFP Typ I Frakturen (axiale Ansicht).
Aus: Oberkircher L, Ruchholtz S, Rommens PM, Hofmann A, Bücking B, Krüger A (2018): Osteoporotic Pelvic Fractures.
Dtsch Arztebl Int; 115: 70–80.
Eine isolierte vordere Beckenringfraktur wird als FFP-Typ I klassifiziert. (Abbildung
1) FFP-Typ Ia kennzeichnet die unilaterale isolierte anteriore Beckenringfraktur,
FFP-Typ Ib die bilaterale isolierte anteriore Beckenringfraktur. Diese Frakturentität
kann als eine stabile Fraktur angesehen werden und sollte konservativ behandelt
werden. Die stationäre Aufnahme kann bei hoher Schmerzintensität notwendig sein,
wenn eine analgetische Therapie zur Mobilisation und physiotherapeutischer
Therapie notwendig ist [68]. Hier sollte eine schnellstmögliche suffiziente Analgesie
erreicht werden, um die Folgen und Komplikationen einer längeren Bettlägerigkeit
zu vermeiden [17]. Die analgetische Behandlung ist allerdings aufgrund der in
diesem geriatrischen Patientenkollektiv häufig vorkommenden Komorbiditäten oft
erschwert. Die Therapie mit nichtsteroidalen Antirheumatika sollte nur unter
Berücksichtigung der Nebenwirkungen und Interaktionen angewendet werden [13,
78]. Zumeist sind Opioide als zusätzliche Therapieoption indiziert [70]. Eine
radiologische Kontrolle wird empfohlen, um sekundäre Dislokationen oder sekundär
6auftretende Frakturen auszuschließen sowie, wenn keine zeitnahe Mobilisation
aufgrund der ausgeprägten Schmerzsymptomatik möglich ist. In diesem Falle
ändert sich gegebenenfalls die Klassifikation der FFP [69].
1.1.4.2. FFP-Typ II
Abbildung 2: Frakturtyp FFP (Fragility fracture of the pelvis) II kennzeichnet die nicht dislozierte dorsale Beckenringfraktur.
Oben: isolierte dorsale Beckenringfraktur (FFP-Typ IIa). Mitte: Os sacrum-Impressionsfraktur mit anteriorer Beteiligung
(FFP-Typ IIb). Unten: Os sacrum-, Os ilium- oder iliosakrale Fraktur mit anteriorer Beteiligung (FFP-Typ IIc. Links:
schematische Zeichnungen der FFP Typ II Frakturen. Mitte: Röntgenaufnahmen der FFP Typ II Frakturen (a.p.
Strahlengang). Rechts: CT (Computertomographie)-Aufnahmen der FFP Typ II Frakturen (axiale Ansicht).
Aus: Oberkircher L, Ruchholtz S, Rommens PM, Hofmann A, Bücking B, Krüger A (2018): Osteoporotic Pelvic Fractures.
Dtsch Arztebl Int; 115: 70–80.
FFP-Typ II-Frakturen sind durch nicht dislozierte Frakturen im Bereich des hinteren
Beckenringes gekennzeichnet. (Abbildung 2) Eine isolierte hintere
7Beckenringverletzung (Typ-FFP IIa) tritt selten auf. Meist kommt es aufgrund des
Unfallmechanismus zusätzlich zu einer vorderen Beckenringfraktur in Kombination
mit einer Kompressionsfraktur im Bereich der Massa lateralis des Os sacrum (FFP-
Typ IIb). Wenn es zu einer nichtverschobenen, vollständigen Sakrumfraktur,
Iliumfraktur oder iliosakralen Verletzung zusätzlich zur vorderen Beckenfraktur
kommt, spricht man vom FFP-Typ IIc [68].
Auch diese Verletzungen können grundsätzlich konservativ behandelt werden, da
keine gravierende mechanische Instabilität besteht [68]. Sie führen allerdings zu
längeren Immobilisierungsphasen. Falls die konservative Therapie nicht zu einer
suffizienten Schmerzlinderung und Mobilisation führt, sollte eine operative Therapie
erwogen werden [54]. In diesem Fall kann zusätzlich zur Stabilisierung des hinteren
Beckenringes auch eine Stabilisierung des vorderen Beckenringes notwendig sein
[54].
81.1.4.3. FFP-Typ III
Abbildung 3: Frakturtyp FFP (fragility fracture of the pelvis) III kennzeichnet die dislozierte unilaterale hintere
Beckenringfraktur. Oben: unilaterale Os ilium-Fraktur (FFP-Typ IIIa). Mitte: unilaterale Ruptur der Articulatio iliosacralis
(FFP-Typ IIIb). Unten: unilaterale Os sacrum-Fraktur (FFP-Typ IIIc). Links: schematische Zeichnungen der FFP Typ III
Frakturen. Mitte: Röntgenaufnahmen der FFP Typ III Frakturen (a.p. Strahlengang). Rechts: CT (Computertomographie)-
Aufnahmen der FFP Typ III Frakturen (axiale Ansicht).
Aus: Oberkircher L, Ruchholtz S, Rommens PM, Hofmann A, Bücking B, Krüger A (2018): Osteoporotic Pelvic Fractures.
Dtsch Arztebl Int; 115: 70–80.
Die Verletzungen vom FFP-Typ III sind durch eine deutliche unilaterale Instabilität
des hinteren Beckenringes gekennzeichnet. (Abbildung 3) Hierbei wird
unterschieden zwischen einer unilateralen Os ilium-Fraktur (FFP-Typ IIIa), einer
unilateralen Ruptur der Articulatio iliosacralis (FFP-Typ IIIb) und einer unilateralen
Os sacrum-Fraktur (FFP-Typ IIIc). Da Typ-III-Läsionen selten spontan ausheilen,
wird eine operative Therapie empfohlen [54].
91.1.4.4. FFP-Typ-IV
Abbildung 4: Frakturtyp FFP (fragility fracture of the pelvis) IV kennzeichnet die dislozierten bilateralen hinteren
Beckenringfrakturen. Oben: bilaterale Os ilium-Fraktur oder Ruptur der Articulatio iliosacralis (FFP-Typ IVa). Mitte:
bilaterale Os sacrum-Fraktur (FFP-Typ IVb). Unten: verschiedene Kombinationen bilateral posteriorer Frakturen (FFP-Typ
IVc). Links: schematische Zeichnungen der FFP Typ IV Frakturen. Mitte: Röntgenaufnahmen der FFP Typ IV Frakturen (a.p.
Strahlengang). Rechts: CT (Computertomographie)-Aufnahmen der FFP Typ IV Frakturen (axiale Ansicht).
Aus: Oberkircher L, Ruchholtz S, Rommens PM, Hofmann A, Bücking B, Krüger A (2018): Osteoporotic Pelvic Fractures.
Dtsch Arztebl Int; 115: 70–80.
Auch Typ-IV-Verletzungen sind durch eine deutliche Instabilität des hinteren
Beckenrings gekennzeichnet. (Abbildung 4) Bei dieser Frakturentität handelt es
sich um bilaterale Läsionen des dorsalen Beckenrings. Zudem existiert wie auch bei
FFP Typ II bis III eine Subgraduierung, welche die jeweilige Lokalisation der
Instabilität des posterioren Beckenrings charakterisiert. Eine bilaterale Os ilium-
Fraktur oder Ruptur der Articulatio iliosacralis ist als FFP-Typ IVa definiert. Eine
bilaterale Os sacrum-Fraktur ist wiederum als FFP-Typ IVb definiert. Verschiedene
10Kombinationen von bilateralen posteriorer Frakturen wird als FFP-Typ IVc
bezeichnet. Auch die Typ-IV-Verletzungen sollten operativ versorgt werden. Dabei
sind beide Seiten operativ zu stabilisieren, um eine Intrusion bzw. Dislokation des
lumbosakralen Fragments ins kleine Becken zu vermeiden [70].
1.1.5. Diagnostik von Insuffizienzfrakturen des Beckens
Patienten mit geriatrischen Beckenringfrakturen klagen meist über belastungs-
abhängige Schmerzen im Bereich der Symphyse oder Leistenschmerzen und
haben dabei zusätzlich tiefe Rückenschmerzen oder Schmerzen im dorsalen
Beckenring [68]. Die Sturz-/ Traumaanamnese ist in vielen Fällen wenig
aufschlussreich, da häufig Bagatelltraumata der Auslöser sind und somit ein
Trauma oft nicht erinnerlich ist. Zudem kommt erschwerend hinzu, dass aufgrund
von altersbedingter Demenz eine Anamnese ggf. nur eingeschränkt möglich ist. Die
richtige Diagnose wird damit ggf. erst verzögert gestellt, sodass eine adäquate
diagnostische Methode bei diesen Frakturen wichtig erscheint. Ein
Diagnosealgorithmus bei Insuffizienzfrakturen des Beckens wurde durch Spiegl et
al. vorgeschlagen (Abbildung 5). Im Folgenden werden nun die jeweiligen
diagnostischen Verfahren genauer betrachtet sowie deren Vor- und Nachteile bei
der Diagnostik von Insuffizienzfrakturen des Beckens aufgezeigt.
11Abbildung 5: Übersicht über den Diagnosealgorithmus bei V. a. Insuffizienzfraktur des Beckens; MRT:
Magnetresonanztomographie; CT: Computertomographie; LWS: Lendenwirbelsäule; 99mTc-DPD-SPECT/CT: metastabile
Technetium-99-diphosphonate Single-Photonen-Emissionstomografie/Computertomografie; 18F-PET/CT: 18 F-
Fluorodeoxyglucose-Positronenemissionstomografie/Computertomografie.
Aus: Spiegl U, Schnake K, Osterhoff G, Scheyerer M, Ullrich B, Bula P, Siekmann H (2018): Radiologische Diagnostik von
Stress- und Insuffizienzfrakturen des Sakrums. Z Orthop Unfall; DOI:10.1055/A-0640-8933.
1.1.5.1. Konventionelles Röntgen
Konventionelle Röntgenuntersuchungen spielen bei Fragilitätsfrakturen des
Beckens nach Einschätzung unserer Arbeitsgruppe eine untergeordnete Rolle, da
bei dieser Frakturart meist keine wesentlichen Dislokationen zu erwarten sind und
somit mittels konventioneller Bildgebung meist nicht erkennbar sind [58, 82].
Zusätzlich wird die Beurteilung durch das Vorliegen von Degenerationen sowie
Darmgasüberlagerung erschwert. (Abbildung 6)
12Abbildung 6: konventionelle Röntgenuntersuchung des hinteren Beckens bei einer 78-jährigen Patientin nach einem
Bagatelltrauma, die mit Verdacht auf Insuffizienzfraktur des Beckens sich im Bundeswehrkrankenhaus Ulm vorstellte; der
hintere Beckenring ist in dieser Untersuchungsmethode kaum beurteilbar. Eigene Abbildung.
Gerade der hintere Beckenring, der häufig bei FFP betroffen ist und maßgeblich für
die Beurteilung der Stabilität ist, ist in der konventionellen Bildgebung nur schlecht
beurteilbar. So konnten verschiedene Studien zeigen, dass in 16 – 52% der Fälle
Sakrumfrakturen in der konventionellen Bildgebung unentdeckt bleiben [49, 6, 72].
In einer Metaanalyse zeigte sich, dass in 57% durch den Nachweis einer Sklerose
indirekte Zeichen einer Fraktur zu erkennen waren, wohingegen die Fraktur nur in
12% zu erkennen war [26]. Spiegl et al. kamen in ihrer Übersichtsarbeit zu dem
Ergebnis, dass die Spezifität zwischen 12% und 57% und die Sensitivität zwischen
6% und 38% variiert [13, 4, 81]. Die Sensitivität und Spezifität für den Nachweis von
Frakturen des anterioren Beckenrings sind mit 65,7% und 90,3% hingegen deutlich
besser [45]. Schicho et al. [74] und Oberkircher et al. [54] empfehlen bei V. a.
Insuffizienzfraktur des Beckens primär die konventionelle Röntgendiagnostik
durchzuführen. In den meisten Fällen ist es aber im Verlauf notwendig weitere
bildgebende Verfahren durchzuführen, so dass in einigen Kliniken – abweichend
13von Abbildung 5 – bei Verdacht auf eine Insuffizienzfraktur des Beckens die
konventionelle Röntgenuntersuchung übersprungen wird.
1.1.5.2. Computertomographie
Aufgrund der ständigen Verfügbarkeit sowie der exakten Darstellung knöcherner
Strukturen stellt die CT heute das Standardverfahren zur Diagnostik von
Beckenfrakturen dar [81]. Vor allem zur Planung einer operativen Therapie ist die
CT durch die Möglichkeit der dreidimensionalen (3-D) Darstellung sowie der
multiplanaren Rekonstruktion sehr gut geeignet. Deshalb sollte eine CT im
diagnostischen Algorithmus auch bei einem radiologischen Frakturnachweis im
Bereich des vorderen Beckenrings in der konventionellen Röntgenuntersuchung
erfolgen. Darüber hinaus belegen zahlreiche Publikationen hohe Raten an
Frakturen des hinteren Beckenrings bei nachgewiesenen vorderen
Beckenringfrakturen [8, 43, 50]. Der hintere Beckenring ist, wie bereits beschrieben,
schlecht in der konventionellen Röntgenuntersuchung zu beurteilen, so dass bei
Vorliegen einer vorderen Beckenringverletzung in der konventionellen
Röntgenuntersuchung eine zusätzliche CT zum Ausschluss einer zusätzlichen
Fraktur im hinteren Beckenring sinnvoll erscheint. Aus diesem Grund wird in vielen
Kliniken bei Verdacht auf Insuffizienzfraktur des Beckens primär eine CT-
Untersuchung durchgeführt anstatt einer konventionellen Röntgenuntersuchung.
Als Nachteil der CT ist die hohe Strahlenbelastung gegenüber anderen
bildgebenden Verfahren anzuführen. Dieser Nachteil spielt vor allem bei jüngeren
Patienten eine wichtige Rolle, weshalb die Indikation hier kritisch hinterfragt werden
muss. Bei einem älteren Patientenkollektiv, wie es bei Insuffizienzfrakturen der Fall
ist, spielt die Strahlenbelastung lediglich eine untergeordnete Rolle.
Allerdings kommt auch die CT bei Insuffizienzfrakturen des Beckens an ihre
Grenzen. Insbesondere Sakrumfrakturen mit geringer Dislokation können in der CT
okkult bleiben. Dies konnte bereits durch mehrere Studien belegt werden. So variiert
die Sensitivität für den Nachweis von Insuffizienzfrakturen des Beckens durch die
CT zwischen 53% und 75% [13, 45, 81]. (Abbildung 7)
14Abbildung 7: in der Computertomographie (CT)-Untersuchung ist der hintere Beckenring deutlich besser beurteilbar als in
konventionellen Röntgenuntersuchung (vgl. Abbildung 6); in dieser Untersuchungsmethode ist keine Fraktur bei der 78-
jährigen Patientin mit Verdacht auf Insuffizienzfraktur des Beckens erkennbar (axiale Ansicht).
Aus: Hackenbroch C, Riesner HJ, Lang P, Stuby F, Danz B, Friemert B, Palm HG, AG Becken III der Deutschen Gesellschaft
für Unfallchirurgie (2016): Dual Energy CT - A Novel Technique For Diagnostic Testing Of Fragility Fractures Of The Pelvis.
Z Orthop Unfall; 155: 27-34.
1.1.5.3. Magnetresonanztomographie
Ein weiteres etabliertes Verfahren zur Diagnostik von Fragilitätsfrakturen des
Beckens ist die MRT. Während die CT gut die knöchernen Strukturen und
insbesondere kortikale Frakturlinien nachweisen kann, liegt der große Vorteil der
MRT in der guten Beurteilung des Markraums [30]. Insuffizienzfrakturen des
Sakrums zeigen in der Regel eine erhöhte Signalintensität in den T2-Sequenzen als
Zeichen des umgebenden Knochenmarködems. Die Frakturlinie selbst ist als
Verdichtungslinie in den nativen T1-Sequenzen gut erkennbar [30]. Die höchste
Sensitivität für Frakturödeme haben die fettunterdrückten T2 oder Protonendichte
(PD)-gewichteten Sequenzen [27]. Dadurch können bereits frühe ödematöse
Veränderungen des Knochenmarkraumes bei der Insuffizienzfraktur mit einer sehr
hohen Sensitivität erkannt werden [13]. (Abbildung 8)
15Abbildung 8: in der Magnetresonanztomographie (MRT)-Untersuchung (axiale Ansicht) ist ein kräftiges Ödem in der
rechten Massa lateralis ossis sacri der 78 jährigen Patientin sichtbar; das Ödem wird durch den roten Pfeil markiert (T2,
STIR-Sequenz); dies konnte in der Computertomographie (CT)-Untersuchung nicht dargestellt werden (vgl. Abbildung 7).
Modifiziert nach: Hackenbroch C, Riesner HJ, Lang P, Stuby F, Danz B, Friemert B, Palm HG, AG Becken III der Deutschen
Gesellschaft für Unfallchirurgie (2016): Dual Energy CT - A Novel Technique For Diagnostic Testing Of Fragility Fractures
Of The Pelvis. Z Orthop Unfall; 155: 27-34. Mit freundlicher Genehmigung von Georg Thieme Verlag KG Stuttgart.
Cabarrus et al. konnte zeigen, dass in der MRT bei 98% der Patienten
Insuffizienzfrakturen des Beckens oder des proximalen Femurs nachgewiesen
werden konnten, während dies bei nur 53% der Patienten mittels CT gelang.
Interessanterweise konnte bei 70% der Patienten mehr als eine Frakturlokalisation
diagnostiziert werden [13]. Dementsprechend bedürfen persistierende sakrale oder
tieflumbale Schmerzen einer MRT-Diagnostik des Beckens und der LWS [81].
Dennoch wird aus ökonomischen Gründen (längere Dauer der MRT-Durchführung
bei zudem häufigem Unvermögen der Patienten ruhig zu liegen, eingeschränkte
Verfügbarkeit/ Kapazität und höhere Kosten der MRT) meist zunächst eine CT-
Untersuchung durchgeführt, während eine MRT erst bei persistierenden
Beschwerden unter Mobilisationsversuch bei primär unauffälligem CT-Befund
veranlasst wird [30]. Die Entscheidung zur Bildgebung mit der MRT ist im klinischen
Alltag jedoch stark untersucherabhängig und die Meinungen zur Verwendung der
MRT bei Fragilitätsfrakturen des Beckens gehen auseinander [29]. Eine offizielle
16Leitlinie, anhand welcher Faktoren die Indikation zur Bildgebung mit der MRT
gestellt wird, existiert aktuell nicht.
1.1.5.4. Skelettszintigraphie
Die Bedeutung der nuklearmedizinischen Bildgebung zur Diagnosefindung von
Insuffizienzfrakturen des Beckens hat durch die Weiterentwicklung der CT und der
MRT deutlich abgenommen. Heutzutage kommt sie noch dann zur Anwendung,
wenn Kontraindikationen für eine MRT vorliegen oder falls maligne bzw.
entzündliche Veränderungen differenzialdiagnostisch infrage kommen [81].
Dabei erfolgt die Darstellung mittels radioaktiv markierter Substanzen, die als
Radiopharmaka oder „Radiotracer“ bezeichnet werden. Bei dem Zerfall dieser
radioaktiven Substanzen entstehen nach Injektion in den Patienten Emissionen, die
aufgezeichnet werden können. Ziel bei nuklearmedizinischen Untersuchungs-
techniken ist die Darstellung der Gewebefunktionen, weshalb sie auch funktionelle
Bildgebung genannt wird. Je nach Fragestellung können die Aktivität von
Osteoblasten, die Verteilung von Granulozyten, der Glukoseverbrauch eines
Gewebes oder die Rezeptorexpression von Tumoren dargestellt werden. Dazu
werden verschiedene Radiotracer je nach Fragestellung verwendet. Frakturen
lassen sich durch eine erhöhte Aktivität der Osteoblasten mit gesteigertem
Knochenumbau im Frakturbereich mittels metastabilen Technetium-99-
diphosphonate (99mTc) oder radioaktiv markiertem 18 Fluordesoxyglucose (18
FDG) diagnostizieren [81].
17Abbildung 9: „Honda sign“ als Korrelat für Insuffizienzfrakturen des Beckens in der Single-Photonen-
Emissionstomographie (SPECT). Links: SPECT-Untersuchung in ventraler und dorsaler Ansicht bei einem Patienten mit
Insuffizienzfraktur des Beckens. Schwarz sind Areale, an denen sich das Radiopharmakon angelagert hat. Mitte: Zoom auf
das Becken. Mit den Pfeilen wird das „Honda sign“ markiert, bedingt durch die Anreicherung in den kranio-kaudal
verlaufenden Frakturbereichen in der Massa laterales des Os sacrum beidseits, sowie der zusätzlichen, typischerweise
horizontal verlaufenden Frakturlinie des Sakrumkorpus. Rechts: Firmenlogo des Unternehmens Honda.
Aus: Diagnosticum Bayern Mitte: Patientenbroschüre. Nuklearmedizin am Standort Ingolstadt. Mit freundlicher
Genehmigung durch Dr. med. Rudolph Conrad, Diagnosticum Bayern Mitte.
Die diagnostische Wertigkeit der Single-Photonen-Emissionstomographie/ Com-
putertomographie (SPECT/ CT) ist bei Frakturen im Bereich des Beckens durch
mehrere Studien belegt [22, 40, 71, 73]. Als szintigrafisches Korrelat einer typischen
Sakrum-Insuffizienzfraktur hat sich dabei das sogenannte „Honda“-Zeichen etabliert
[81]. (Abbildung 9) Allerdings ist dieses nur in etwa 20% der Fälle vorhanden und
fehlt gänzlich bei unilateralen Frakturen, wie wir es häufig bei FFP finden [81]. Bei
der Interpretation muss zudem bedacht werden, dass das verwendete
Radiopharmakon nicht spezifisch für eine bestimmte pathologische Veränderung
ist, sondern sich an allen Orten mit vermehrtem Knochenumbau anlagert. So kann
es zu falsch positiven Befunden bei Metastasen, arthrotischen Veränderungen oder
auch Entzündungen kommen [81].
181.2. Dual Energy Computertomographie
Mit der Dual Energy CT existiert nun unseres Erachtens ein weiteres diagnostisches
Verfahren, um Knochenmarködemveränderungen ähnlich der MRT darzustellen.
(Abbildung 10)
Abbildung 10: Das mittels Magnetresonantomographie (MRT) detektierte Knochenmarködem in der rechten Massa
lateralis ossis sacri (siehe Abbildung 8), wird durch die Dual Energy-Technik (DECT) auch in der Computertomographie (CT)
sichtbar. In der konventionellen CT war das Knochenmarködem nicht sichtbar (vgl. Abbildung 6). In dieser Darstellung
werden ödematöse Strukturen grün visualisiert, der rote Pfeil markiert das Ödem (axiale Ansicht).
Modifiziert nach: Hackenbroch C, Riesner HJ, Lang P, Stuby F, Danz B, Friemert B, Palm HG, AG Becken III der Deutschen
Gesellschaft für Unfallchirurgie (2016): Dual Energy CT - A Novel Technique For Diagnostic Testing Of Fragility Fractures
Of The Pelvis. Z Orthop Unfall; 155: 27-34. Mit freundlicher Genehmigung von Georg Thieme Verlag KG Stuttgart.
Das Konzept der Dual Energy-Technik gibt es bereits seit der Einführung der CT in
den 1970er-Jahren. Die technische Umsetzbarkeit für einen in der Klinik
einsetzbaren CT-Scanner war damals allerdings noch nicht gegeben. Der erste
klinisch eingesetzte DECT-Scanner wurde erst im Jahr 2005 vorgestellt [29].
Mittlerweile findet die DECT-Technik bereits in vielen Fachbereichen, wie der
Rheumatologie, der Urologie, der Gefäßdiagnostik und der muskuloskelettalen
19Radiologie ihren Einsatz [29]. Bislang bekannte Anwendungsgebiete der DECT sind
z. B. die Identifizierung von Gichttophi, die Analyse von Harnsteinen oder auch die
Reduktion von Metallartefakten [93]. Ein relativ neues Einsatzgebiet ist die
Darstellung von Knochenmarködemen. Untersuchungen liegen für traumatisch
bedingte Schädigungen der Knie- und Fußgelenke [1, 3, 28], der Wirbelsäule [5, 84,
91] und der Hüftgelenke vor [56, 64]. Für die von uns untersuchten
Fragilitätsfrakturen des Beckens liegen aktuell noch keine Studien vor.
201.2.1. Technik der DECT
Die Dual Energy-Technik erlaubt die Differenzierung der Materialzusammensetzung
des untersuchten Gewebes durch den Einsatz zweier verschiedener
Röhrenspannungen (z.B. 80 und 140 Kilovolt (kV)). (Abbildung 11)
Abbildung 11: Schematische Zeichnung eines Dual Energy Computertomographie (DECT)-Scanners; es werden zwei
annähernd um 90° zueinander versetzte Röhren und Detektorzellen verwendet (A-System und B-System). Diese arbeiten
mit unterschiedlicher Röhrenspannung (low Kilovolt (kV) = niedrige Spannung; high kV = hohe Spannung mit zusätzlichem
Zinnfilter (Sn)).
Aus: https://www.siemens-healthineers.com/en-us/computed-tomography/dual-energy/dual-source-dual-energy. Mit
freundlicher Genehmigung von Siemens Healthcare GmbH.
In der konventionellen CT-Technik wird die totale Schwächung eines Spektrums
von Röntgenstrahlen gemessen, d. h. sämtliche in einem Röntgenspektrum
enthaltene Photonenenergien werden gemeinsam registriert (polychromatisches
Röntgenspektrum). In der DECT hingegen wird die Schwächung von hoch- und
niederenergetischen Photonen unabhängig voneinander gemessen [27]. Damit ist
es möglich – neben der ohnehin verfügbaren anatomischen Darstellung in der CT-
21Diagnostik – Bestandteile wie z. B. Iod, Kalzium und Uratkristalle zu bestimmen [30].
Grundlage hierfür ist, dass Gewebe bei unterschiedlicher Spannung ein anderes
Absorptionsverhalten aufweisen. In der DECT wird diese physikalische Eigenschaft
genutzt, um eine Differenzierung der Materialzusammensetzung zu ermöglichen.
(Abbildung 12)
Abbildung 12: Absorptionsverhalten von Iod, Kalzium, Wasser und Fett bei unterschiedlicher Photonenenergie. im kV
(Kilovolt)-Bereich von 80-140kV (rote Linien) weisen Kalzium (Schwarz) und Iod (dunkel blau) im niedrigenergetischen
Spektrum eine deutlich höheres Absorptionsverhalten auf als im hochenergetischen Spektrum. Diese
Schwächungsdifferenz kann mit dem Dual Energy-Verfahren zur Gewebedifferenzierung genutzt werden.
Aus: Hackenbroch C, Riesner HJ, Lang P, Stuby F, Beer M, Friemert B, Palm HG, AG Becken III (2017): Die Dual-Energy-
Computertomographie in der muskuloskeletalen Radiologie mit Fokus auf Insuffizienzfrakturen des Beckens. Z Orthop
Unfall; 155: 708-715.
Diese Differenzierung der Materialzusammensetzung wird auch als
„Dekomposition“ bezeichnet. Sie gelingt umso besser, je geringer die Überlagerung
der Röntgenspektren ist [29]. Während diese bei DECT-Scannern der 1. Generation
noch sehr groß war, weisen Scanner der 3. Generation bereits eine deutliche
Trennung der Röntgenspektren auf [30]. (Abbildung 13)
22Abbildung 13: Überlagerung der Röntgenspektren bei einem Dual Energy Computertomographie (DECT) Scanner der 1.
Generation (oben) und der 3. Generation (unten). Je geringer die Überlappung ist, desto besser ist die spektrale Trennung
und damit das Ergebnis der Materialdekomposition. Bei Scannern der 3. Generation ist die Überlappung deutlich kleiner
und somit das Ergebnis der Materialdekompensation besser. DECT-Scanner der 1. Generation arbeiten mit 80 kilovolt (kV)
und 140 kV. DECT-Scanner der 3.Genaeration arbeiten hingegen mit 80 kV und 150 kV sowie einem zusätzlichen Zinnfilter
(Sn). „Number of quanta“ = Anzahl der Quanten.
Aus: Hackenbroch C, Riesner HJ, Lang P, Stuby F, Beer M, Friemert B, Palm HG, AG Becken III (2017): Die Dual-Energy-
Computertomographie in der muskuloskeletalen Radiologie mit Fokus auf Insuffizienzfrakturen des Beckens. Z Orthop
Unfall; 155: 708-715. Mit freundlicher Genehmigung von Siemens Healthcare GmbH.
23In der sogenannten Virtual Non Calcium (VNCa)-Technik wird auf diese Weise
Kalzium identifiziert und anschließend die knöchernen Strukturen (Kompakta und
Spongiosa) subtrahiert, so dass eine alleinige Beurteilung des Knochenmarks in der
CT möglich wird. (Abbildung 14)
Abbildung 14: links: Konventionelles CT-Bild des distalen Femurs; rechts: Im VNC („Virtual Non Calcium“)-Modus wird
durch Subtraktion von Kompakta und Spongiosa das Knochenmark beurteilbar. Während in der regulären Darstellung die
Knochentrabekel gut zu erkennen sind, wird in der VNC-Darstellung das Knochenmark (=schwarz) beurteilbar. Eigene
Abbildung.
Häufig wird als Nachteil der Dual Energy-Technik eine erhöhte Strahlenbelastung
gegenüber konventioneller CT angeführt. Für die Scanner der 1. Generation hat
dies auch gestimmt. Mit den Scannern der 3. Generation können nun dosisneutrale
Scanprotokolle angeboten werden, so dass die Dosisexposition für den Patienten
nicht erhöht ist [5, 30]. Darüber hinaus kann durch die Anwendung moderner
Rekonstruktionsverfahren zusätzliche Strahlendosis eingespart werden [30].
241.2.2. Technologische Umsetzungen der DECT
Alle führenden Gerätehersteller für Computertomographien bieten mittlerweile auch
DECT-Scanner an, wobei unterschiedliche technische Herangehensweisen
existieren, auf die im Folgenden kurz eingegangen werden soll. [56]
1.2.2.1. Dual Source-Technik
Bei dem von uns verwendeten DECT-Scanner werden zwei annähernd um 90°
zueinander versetzte Röhren und Detektorzellen verwendet. Diese arbeiten mit
zwei verschiedenen Röhrenspannungen. Dies wird als Dual Source-Technik
bezeichnet (Fa. Siemens Healthcare, Forchheim, Deutschland). (Abbildung 15)
Abbildung 15: Zwei annähernd um 90° zueinander versetzte Röhren und Detektorzellen werden bei dieser Technik
verwendet, wobei zwei verschiedener Röhrenspannungen (low kv und high kv) verwendet werden (Dual Source-Technik).
Die niedrige Energie wird in der Abbildung blau, die hohe Energie rot dargestellt Der Fuß symbolisiert den zu
untersuchenden Patienten.
Modifiziert nach: Omoumi P, Becce F, Racine D, Ott J, Andreisek G, Verdun F (2015): Dual-Energy CT: Basic principles,
technical approaches, and applications in musculoskeletal imaging (Part 1). Seminars In Musculoskeletal Radiology;
19(05): 431 – 437. Mit freundlicher Genehmigung von Georg Thieme Verlag KG Stuttgart.
251.2.2.2. Rapid-kilovolt-switching-Technik
Eine weitere Methode ist die „rapid-kilovolt-switching“-Technik. Hier kommt lediglich
ein Detektor und eine Röntgenröhre zum Einsatz. (Abbildung 16) Das Besondere
bei diesem Verfahren ist eine spezielle Röntgenröhre, die in definierten
Zeitabständen stufenweise die Röntgenenergie variieren kann (Fa. GE Healthcare,
Chicago, Illinois, USA).
Abbildung 16: Bei dieser technologischen Umsetzung wird ein Detektor und eine Röhre verwendet, wobei die Röhre
zwischen hoher und niedriger Spannung variieren kann(„rapid-kilovolt-switching“-Technik). Die niedrige Energie wird in
der Abbildung blau, die hohe Energie rot dargestellt. Der Fuß symbolisiert den zu untersuchenden Patienten.
Modifiziert nach: Omoumi P, Becce F, Racine D, Ott J, Andreisek G, Verdun F (2015): Dual-Energy CT: Basic principles,
technical approaches, and applications in musculoskeletal imaging (Part 1). Seminars In Musculoskeletal Radiology;
19(05): 431 – 437. Mit freundlicher Genehmigung von Georg Thieme Verlag KG Stuttgart.
261.2.2.3. Multilayer-Technik
Bei der sogenannten Multilayer-Technik wird ebf. nur eine Röhre und ein Detektor
verwendet. Hier ist der Detektor in der Lage zwischen hoher und niedriger
Spannung zu differenzieren. Dieser wird aufgrund seines Aufbaus auch als
Sandwich-Detektor bezeichnet. Der aus zwei Schichten bestehende Detektor ist so
aufgebaut, dass die erste Schicht des Detektors das niedrige Energiespektrum
auffängt und misst, die dahinterliegende zweite Schicht wiederrum die
ankommende hohe Energie. (Fa. Philips Healthcare, Amsterdam, Niederlande).
(Abbildung 17)
Abbildung 17: Bei der Multilayer-Technik wird eine Röhre und Detektor verwendet, wobei der der Detektor zwischen
niedriger und hoher Spannung differenzieren kann (Multilayer-Technik). Die niedrige Energie wird in der Abbildung blau,
die hohe Energie rot dargestellt. Der Fuß symbolisiert den zu untersuchenden Patienten.
Modifiziert nach: Omoumi P, Becce F, Racine D, Ott J, Andreisek G, Verdun F (2015): Dual-Energy CT: Basic principles,
technical approaches, and applications in musculoskeletal imaging (Part 1). Seminars In Musculoskeletal Radiology;
19(05): 431 – 437. Mit freundlicher Genehmigung von Georg Thieme Verlag KG Stuttgart.
271.2.2.4. Vorfiltertechnik
Eine andere Umsetzung der Dual Energy-Technik besteht darin die spektrale
Auftrennung durch Verwendung unterschiedlicher Vorfilter (z. B. Gold und Zinn) im
Strahlengang einer einzelnen Röntgenröhre zu gewährleisten. Diese Technik wird
deshalb auch als Vorfiltertechnik bezeichnet (Fa. Siemens Healthcare, Forchheim,
Deutschland). (Abbildung 18)
Abbildung 18: Bei dieser Umsetzung der Dual Energy-Technik werden zwei unterschiedliche Filter zur spektralen
Auftrennung verwendet (Vorfiltertechnik). Die niedrige Energie wird in der Abbildung blau, die hohe Energie rot
dargestellt. Der Fuß symbolisiert den zu untersuchenden Patienten.
Modifiziert nach: Omoumi P, Becce F, Racine D, Ott J, Andreisek G, Verdun F (2015): Dual-Energy CT: Basic principles,
technical approaches, and applications in musculoskeletal imaging (Part 1). Seminars In Musculoskeletal Radiology;
19(05): 431 – 437. Mit freundlicher Genehmigung von Georg Thieme Verlag KG Stuttgart.
281.2.2.5. Sequenzielle Technik
Ebenfalls möglich sind zwei komplette Scans mit unterschiedlicher Spannung, die
im Anschluss zusammen verarbeitet werden (Fa. Toshiba, Tochigi, Japan und Fa.
Siemens, Forchheim, Deutschland) [24]. (Abbildung 19) Bei dieser als sequenzielle
Untersuchung bezeichneten Technik, die letztlich jeder mit entsprechender
Software ausgestatteter Single Source Scanner durchführen könnte, ist allerdings
aufgrund des zweifachen Scans eine im Vergleich erhöhte Strahlendosis
notwendig. Zudem besteht die Gefahr, dass sich der Patient zwischen den zwei
Scans bewegt, mit entsprechend fehlerhafter Zuordnung.
Abbildung 19: Bei dieser Umsetzung der Dual Energy-Technik werden zwei aufeinanderfolgende Scans mit
unterschiedlicher Spannung durchgeführt (sequenzielle Technik). Die niedrige Energie wird in der Abbildung blau, die hohe
Energie rot dargestellt. Als erstes wird ein Scan mit hoher Energie durchgeführt („1st“), dann mit niedriger Energie ("2nd“).
Der Fuß symbolisiert den zu untersuchenden Patienten.
Modifiziert nach: Omoumi P, Becce F, Racine D, Ott J, Andreisek G, Verdun F (2015): Dual-Energy CT: Basic principles,
technical approaches, and applications in musculoskeletal imaging (Part 1). Seminars In Musculoskeletal Radiology;
19(05): 431 – 437. Mit freundlicher Genehmigung von Georg Thieme Verlag KG Stuttgart.
291.3. Fragestellung
Zusammenfassend ist also festzustellen, dass Insuffizienzfrakturen des Beckens
aufgrund des demographischen Wandels der Bevölkerung mit deutlicher Zunahme
des Durchschnittalters der Bevölkerung immer häufiger werden. Zur Diagnostik
dieser Frakturen ist die Sturzanamnese in vielen Fällen wenig aufschlussreich, da
häufig Bagatelltraumata der Auslöser sind oder aufgrund vorbestehender Demenz
eine Anamnese nur eingeschränkt möglich ist. Deshalb wird die richtige Diagnose
oft erst verzögert gestellt, so dass eine adäquate diagnostische Methode bei diesen
Frakturen wichtig erscheint. Mit der MRT existiert bereits eine Technik, mit der
Fragilitätsfrakturen des Beckenrings durch die Visualisierung von Knochen-
marködemen sehr gut detektiert werden können. Allerdings wird wegen der
Nachteile der MRT (eingeschränkte Verfügbarkeit, relativ hohe Kosten, lange
Untersuchungsdauer, erforderliche hohe Patientencompliance sowie relative und
absolute Kontraindikationen (z. B. Herzschrittmacher)) häufig stattdessen eine
konventionelle Computertomographie (CT)-Untersuchung angeordnet, in der
Fragilitätsfrakturen allerdings okkult sein können. Mit der DECT gibt es nun ein
weiteres Verfahren, um Knochenmarködeme sichtbar zu machen.
Unklar ist nun, ob die DECT mit einer der MRT vergleichbaren Sensitivität/ Spezifität
bei der Diagnostik von FFP Anwendung finden könnte und der etablierten
konventionellen CT überlegen ist.
Hauptziel unserer retrospektiven, klinischen Studie war es daher, erstmalig einen
Vergleich von DECT und konventioneller CT mit der MRT als Goldstandard bei
Patienten mit Verdacht auf eine FFP hinsichtlich Frakturnachweis und -klassifikation
durchzuführen.
Fraglich ist zudem, ob durch die Bestimmung der HU in den VNCa Datensätzen der
DECT-Scans Knochenmarködeme in der DECT messbar sind. Dadurch könnte es
für Radiologen, die mit dieser Technik noch unerfahren sind, einfacher und valider
sein, Insuffizienzfrakturen des Beckens mit der DECT zu diagnostizieren bzw.
auszuschließen.
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