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Visualisierung lokaler kortikaler Defekte im Charcot-Fuß mittels Mikrocomputertomographie

Visualization of local cortical defects in Charcot foot using microcomputed tomography

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Der Orthopäde Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Hintergrund

Während der diabetischen neuropathischen Osteoarthropathie (DNOAP) führen im Krankheitsverlauf pathologische Frakturen zu einer chronischen Destruktion der Knochenstruktur. Um die Früherkennung des Charcot-Fußes zu verbessern, stützt sich die moderne bildgebende Diagnostik v. a. auf die Magnetresonanztomographie, z. B. im Hinblick auf die Detektion von Frakturen des kortikalen Knochens.

Fragestellung

In dieser Studie wird deshalb die kortikale Mikrostruktur von DNOAP-Patienten in Hinblick auf lokale Defekte untersucht, um fundierte Daten für eine Neuklassifikation mit Fokus auf Frakturen des kortikalen Knochens zu liefern.

Material und Methode

Mithilfe der Mikrocomputertomographie (Mikro-CT) werden kortikale Parameter wie Wandstärke und Porosität bestimmt, um die Knochenmikrostruktur der Mittelfußknochen von DNOAP-Patienten zu quantifizieren.

Ergebnisse

Alle untersuchten Proben weisen eine hohe kortikale Porosität auf, wobei Poren die Kortikalis teilweise komplett durchbrechen. Dabei scheinen Bereiche mit dünner Kortikalis größere Poren aufzuweisen, die möglicherweise als Ausgangspunkte für Frakturen dienen. (Mikro-)Frakturen konnten nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden.

Schlussfolgerung

Durch den Einsatz der Mikro-CT konnte erstmals das Ausmaß der lokalen kortikalen Porosität in einer hohen Auflösung visualisiert werden. Unsere Daten deuten darauf hin, dass sowohl kortikale Frakturen als auch die kortikale Porosität eine große Rolle in der Pathogenese der DNOAP spielen.

Abstract

Background

In the pathogenesis of diabetic neuropathic osteoarthropathy (Charcotʼs foot) fractures cause chronic destruction of soft tissue and bone structure. To improve an early diagnosis of Charcot foot, modern diagnostic imaging is mainly based on magnetic resonance imaging (MRI), for example in relation to the detection of cortical bone fractures.

Objectives

In this study we investigated the cortical microstructure in cases of Charcot foot with respect to fractures and porosity in order to visualize local cortical defects. This may substantiate recent efforts in a reclassification based on MRI.

Material and methods

Using microcomputed tomography (microCT) we investigated bone parameters, such as cortical thickness and porosity in order to quantify the local metatarsal microstructure in cases of Charcot foot.

Results

All bone samples showed a high degree of cortical porosity including pores that perforated the cortical bone. The data suggest that areas with reduced cortical thickness coincide with large cortical pores that may serve as initial points for fractures. Whether the detected microfractures are physiological or artefacts of preparation could not be determined.

Conclusion

By means of microCT we were able to visualize and quantify the extent of cortical porosity for the first time in high resolution. The data suggest that both cortical fractures and cortical porosity play an important role in the pathogenesis in cases of Charcot foot.

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Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4

Literatur

  1. Volkering C, Röser A, Walther M, Kessler S (2010) Der diabetische Fuß – Ätiologie und Grundsätze der Beurteilung und Behandlung in der Fußchirurgie. Fuß & Sprunggelenk 8(3):171–178

    Article  Google Scholar 

  2. Sanders LJ (2004) The Charcot foot: historical perspective 1827-2003. Diabetes Metab Res Rev 20:4–8

    Article  Google Scholar 

  3. Edmonds M, Roberts V, Watkins P (1982) Blood flow in the diabetic neuropathic foot. Diabetologia 22(1):9–15

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  4. Zimny S (2005) Diagnostik und Therapie bei diabetisch-neuropathischer Osteoarthropathie. In: Eckardt A, Lobmann R (Hrsg) Der diabetische Fuß. Springer Medizin Verlag, Heidelberg, S 161–173

  5. Eichenholtz SN (1963) Charcot joints. Charles C. Thomas, Springfield

    Google Scholar 

  6. Chantelau EA, Grützner G (2014) Is the Eichenholtz classification still valid for the diabetic Charcot foot? Swiss Med Wkly 144:w13948

  7. Sanders LJ, Frykberg RG (1991) Diabetic neuropathic osteoarthopathy: the Charcot foot. In: Frykberg RG (Hrsg) The High Risk Foot in Diabetes Mellitus. Churchill Livingstone, New York, S 297–338

  8. Sanverdi SE, Ergen BF, Oznur A (2012) Current challenges in imaging of the diabetic foot. Diabet Foot Ankle 3:1–15

    Article  Google Scholar 

  9. Patsch JM, Burghardt AJ, Yap SP, Baum T, Ann V, Joseph GB, Link TM (2013) Increased cortical porosity in Type-2 diabetic postmenopausal women with fragility fractures. J Bone Miner Res 28(2):313–324

    Article  PubMed Central  PubMed  Google Scholar 

  10. Burghardt AJ, Kazakia GJ, Ramachandran S, Link TM, Majumdar S (2010) Age- and gender-related differences in the geometric properties and biomechanical significance of intracortical porosity in the distal radius and tibia. J Bone Miner Res 25(5):983–993

    PubMed Central  PubMed  Google Scholar 

  11. Shu A, Yin MT, Stein E, Cremers S, Dworakowski E, Ives R, Rubin MR (2012) Bone structure and turnover in type 2 diabetes mellitus. Osteoporos Int 23(2): 635–641

    Article  CAS  PubMed Central  PubMed  Google Scholar 

  12. Kastner J (2014) Conference on Industrial Computed Tomography. Wels, Shaker, 492 S. ISBN 978-3-8440-2557-6

  13. Burghardt AJ, Link TM, Majumdar S (2011) High-resolution computed tomography for clinical imaging of bone microarchitecture. Clin Orthop Relat Res 469(8):2179–2193

    Article  PubMed Central  PubMed  Google Scholar 

  14. Buie HR, Bosma N, Downey CM, Jirik FR, Boyd SK (2013) Micro-CT evaluation of bone defects: applications to osteolytic bone metastases, bone cysts, and fracture. Med Eng Phy 35(11):1645–1650

    Article  Google Scholar 

  15. Hambli R (2013) Micro-CT finite element model and experimental validation of trabecular bone damage and fracture. Bone 56(2):363–374

    Article  PubMed  Google Scholar 

  16. Patsch JM, Kohler T, Berzlanovich A, Muschitz C, Bieglmayr C, Roschger P, Resch H, Pietschmann P (2011) Trabecular bone microstructure and local gene expression in iliac crest biopsies of men with idiopathic osteoporosis. J Bone Miner Res 26(7):1584–1592

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  17. Ito M (2011) Recent progress in bone imaging for osteoporosis research. J Bone Miner Res 29(2):131–140

    Article  Google Scholar 

  18. Afara IO, Prasadam I, Crawford R, Xiao Y, Oloyede A (2013) Near infrared (NIR) absorption spectra correlates with subchondral bone micro-CT parameters in osteoarthritic rat models. Bone 53(2):350–357

    Article  PubMed  Google Scholar 

  19. Gough A, Abraham H, Li F, Purewal TS, Foster AVM, Watkins PJ, Moniz C, Edmonds ME (1997) Measurement of markers of osteoclast and osteoblast activity in patients with acute and chronic diabetic Charcot neuroarthropathy. Diabetic Med 14(7):527–531

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

  20. Tommasini SM (2012) Changes in intracortical microporosities induced by pharmaceutical treatment of osteoporosis as detected by high resolution micro-CT. Bone 50(3):596–604

    Article  CAS  PubMed Central  PubMed  Google Scholar 

  21. Modricker EK (2008) Behandlungsaussichten des Frühstadiums des Charcotfußes. Dissertation. Maximilian Ludwig Universität, München

  22. Jude EB, Selby PL, Burgess J, Lilleystone P, Mawer EB, Page SR, Donohoe M, Foster V, Edmonds ME, Boulton J (2001) Bisphosphonates in the treatment of Charcot neuroarthropathy: a double-blind randomised controlled trial. Diabetologia 44:2032–2037

    Article  CAS  PubMed  Google Scholar 

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Danksagung

Diese Studie wurde vom Projekt HMV-3D, finanziert vom Programm „Regio13 – Regionale Wettbewerbsfähigkeit“ der Europäischen Kommission und dem Land Oberösterreich, unterstützt. Die Autoren danken weiterhin D. Salaberger, C. Gusenbauer und J. Weissenböck für die hilfreiche Diskussion beim Erstellen des Manuskriptes.

Author information

Authors and Affiliations

  1. University of Applied Sciences Upper Austria, Stelzhamerstraße 23, 4600, Wels, Österreich

    S. Senck, B. Plank & J. Kastner

  2. Unfallchirurgische Abteilung, Klinikum Wels-Grieskirchen, Wels, Österreich

    F. Ramadani

  3. Orthopädische Abteilung, Klinikum Wels-Grieskirchen, Wels, Österreich

    K. Trieb & S.G. Hofstaetter

Authors
  1. S. Senck
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  2. B. Plank
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  3. J. Kastner
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  4. F. Ramadani
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  5. K. Trieb
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  6. S.G. Hofstaetter
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Corresponding author

Correspondence to S. Senck.

Ethics declarations

Interessenkonflikt

S. Senck, B. Plank, J. Kastner, F. Ramadani, K. Trieb und S.G. Hofstaetter geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Die vorliegende Studie wurde durch die lokale Ethikkommission genehmigt. Einverständniserklärungen aller beteiligten Patienten liegen vor.

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Cite this article

Senck, S., Plank, B., Kastner, J. et al. Visualisierung lokaler kortikaler Defekte im Charcot-Fuß mittels Mikrocomputertomographie. Orthopäde 44, 8–13 (2015). https://doi.org/10.1007/s00132-014-3053-0

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