Trabecular Microarchitecture of the Human Spine

Zusammenfassung

Die Stabilität von Wirbelkörpern wird nicht nur durch deren Knochenmasse bestimmt, sondern in entscheidendem Maße auch durch die Verknüpfung, Konfiguration und Gestalt der tragenden Grundeinheit — der Trabekel. Herkömmliche Präparationsmethoden des Knochengewebes erlauben dazu keine Aussagen. Mit Hilfe eines neu entwickelten Präparationsverfahrens (sog. oberflächengefärbte Blockpräparate) ist die kombinierte 2- und 3-dimensionale histologische Auswertung ganzer Wirbelkörper artefaktfrei möglich. Bisher konnten die kompletten Wirbelsäulen von 7 Autopsiefällen untersucht werden.

Das Knochenvolumen ist im Bereich der Halswirbelsäule (18,5%) größer als in der Brust- oder Lendenwirbelsäule (12,0%). Mit zunehmendem Alter kommt es zu einer Abnahme des Knochenvolumens in allen Wirbelkörpern. Diese Abnahme geht mit einem Verlust der guantitativ erfaßten intratrabekulären Verknüpfung (TBPf) einher. Weit mehr als vertikale Trabekel (LWK2: r=-0,005 Trabekel/cm/Jahr) unterliegen horizontale Trabekel (LWK2: r=-0,026 Trabekel/cm/Jahr) dem altersbedingten Knochenmassenverlust. Weiterhin sehen wir eine altersbedingte Transformation von plattenzu stabartigen Strukturen infolge von Perforationen. Generell gilt, daß das Knochenvolumen nahezu ausschließlich von der Anzahl plattenartiger Strukturen abhängt (r=0,88, p < 0,05), während keine Beziehung zwischen Knochenvolumen und stabartigen Strukturen besteht (r=-0,43, n.s.). Bei älteren Individuen sind Mikrokallusformationen ein häufig zu beobachtendes Phänomen, das einen Einfluß auf die densitometrisch ermittelte Knochenmasse haben kann.

Summary

The stability of vertebrae is determined not only by bone mass but also by the connectivity, shape, and orientation of trabeculae. Conventional methods of preparation of bone tissue do not allow quantitative analysis of the last. By means of a new developed preparation technique (“surface stained block grindings”) the combined 2- and 3-dimensional histomorphometrical analysis of complete vertebrae is possible. Up to now the complete spine of 7 autopsy cases could be analyzed.

Bone volume is higher in the cervical spine (mean 18.5%) than in the thoracic or lumbar spine (mean 12.0%). By aging there is a loss of bone volume in all vertebrae. This loss is accompanied by a decrease in the connectedness of trabeculae. Horizontal trabeculae are much more prone to age dependent bone loss (r=-0.026 trabeculae/cm/year) than vertical trabeculae (r=-0.005 trabeculae/cm/year). Furthermore there is an age dependent transformation of trabecular plates to trabecular rods by perforations. Microcallus-formations can be seen very often in older individuals and may falsify bone density measurements.