Kernspintomographische Untersuchung der Relation zwischen Muskelvolumen, Muskelgeometrie und Knochengeometrie am Unterschenkel

Abstract

Kernspintomographische Untersuchung der Relation zwischen Muskelvolumen, Muskelgeometrie und Knochengeometrie am Unterschenkel

Der biologische Zusammenhang zwischen Muskulatur und Knochen ist schon seit vielen Jahren bekannt. Die Anpassung des Knochens auf mechanische Belastung ist jedoch nur wenig systematisch untersucht worden. Wir wollten deshalb mit Hilfe geometrischer Vermessung von MRT-Bildern herausfinden, ob:

1. man vom Muskelquerschnitt auf das Muskelvolumen schließen kann? 2. inwieweit das Muskelvolumen den Knochenquerschnitt beeinflußt? 3. es geschlechtsspezifische Unterschiede gibt?

Bei gesunden Probanden (n=40) wurden T1-gewichtete Magnetresonanztomogramme beider Unterschenkel vom oberen Sprunggelenk bis zum Knie angefertigt. Es wurden die Querschnitte bei 14% und 33% der Tibialänge und bei Umax ausgewertet. Dort wurden die Muskelquerschnitte, Tibiaquerschnitte und der gesamtkortikale Querschnitt und zusätzlich das Muskelvolumen bestimmt. Wir fanden einen großen signifikanten Korrelationskoeffizienten zwischen dem Muskelquerschnitt bei Umax und dem Muskelvolumen (r=0,95). Der Korrelationskoeffizient zwischen dem Tibiaquerschnitt und dem Muskelvolumen war beim 33%-Meßort und bei Umax gleich groß (r=0,77). Der Korrelationskoeffizient zwischen dem gesamtkortikalen Querschnitt und dem Muskelvolumen war beim 33%-Meßort am größten (r=0,76).

Die Ergebnisse zeigen, daß 1. man vom Muskelquerschnitt bei Umax auf das Muskelvolumen schließen kann, 2. es einen Zusammenhang zwischen dem Muskelvolumen und dem Knochenquerschnitt gibt, wir allerdings nicht von der Muskelgeometrie auf die Muskelkraft schließen können, so daß wir keine Aussagen über die Beziehung zwischen Muskelkraft und Knochengeometrie machen können, 3. wir keine geschlechtsspezifischen Unterschiede gefunden haben, so daß wir davon ausgehen, daß Frauen ihren Überschuß an Knochen, wie ihn Ferretti gefunden hat, an anderer Stelle im Körper als am Unterschenkel speichern.

Kernspintomographische Untersuchung der Relation zwischen Muskelvolumen, Muskelgeometrie und Knochengeometrie am Unterschenkel

Skeletal adaptation to muscular forces is accounted for by Frost's model of the mechanostat. We performed this study to examine :

1. the relationship between muscle volume and muscle cross-sectioal area 2. the effect of muscle volume on the geometric envolvement of the bone 3. if there exist on these questions differences between men and women

We measured both lower legs of 40 healthy volunteers from ankle joint to knee with a 1.5 Tesla MR scanner. Cross-sectional images were taken at 14%, 33% of tibia length and the biggest circumference of the calf (Umax). We calculated the muscle and bone cross-sectional areas and the muscle volume. We found a significant relationship between muscle cross-section and muscle volume at Umax (r=0,95). The correlation between cortical cross-sectional area and muscle volume at 33% and Umax was identical (r=0,77).

The analysis of the MR images shows

1. that we can infer the muscle volume from muscle cross-section at Umax. 2. that there is a relationship between muscle volume and bone cross-section but we can not make any statement about the relationship between muscle force and bone geometry 3. that we did not find a difference between the muscle/bone relationships in men and women, therefore we hypothesize, that the 'metabolic bone' is stored in places other than the tibia