Saisonale Abhängigkeit der Parameter des quantitativen Ultraschalls am peripheren Skelett

Zusammenfassung

Ziel: Untersuchung zur Abhängigkeit der Parameter des quantitativen Ultraschalls (QUS) von jahreszeitlichen Schwankungen der Temperatur. Material und Methoden: Bei 10 gesunden Jugendlichen wurden QUS-Messungen am Kalkaneus (Sahara, Hologic), an der Tibia, am Radius und an den proximalen Phalangen (Omnisense 7000 P, Sunlight) durchgeführt. Die Messungen erfolgten 0 (T1), 30 (T2), 60 (T3) und 120 (T4) Minuten nach Betreten des Gebäudes bei konstanter Raumtemperatur. Die Hauttemperatur wurde ermittelt. Als QUS-Parameter wurden die Schallleitungsgeschwindigkeit (Speed of Sound = SOS) in m/s und die Breitbandultraschallabschwächung (Broadband Ultrasound Attenuation = BUA) in dB/MHz bestimmt. Die Untersuchungen wurden von Januar bis Juli im 14-tägigen Rhythmus durchgeführt. Ergebnisse: Zwischen Hauttemperatur am Kalkaneus nach Betreten des Gebäudes und der zu diesem Zeitpunkt (T1) ermittelten SOS bestand signifikant negative Korrelation (R = –0,47; p < 0,01); nach 30 Minuten betrug R = –0,21 (p < 0,01), nach 60 Minuten war die Korrelation nicht mehr signifikant (R = –0,1). Geringe, signifikante Korrelation wurde an der proximalen Phalanx zum Zeitpunkt T 1 ermittelt (R = –0,2; p < 0,01). Keine signifikante Korrelation bestand zwischen Temperatur und SOS an Radius und Tibia. Schlussfolgerungen: Die Schallleitungsgeschwindigkeit am Kalkaneus hängt invers von der Außentemperatur ab. Dieser Effekt schwächt sich mit längerer Aufenthaltsdauer im Gebäude ab. Der Messfehler ist in Relation zur Populationsvariabilität nicht relevant, für individuelle Verlaufskontrollen aber zu beachten. Für die Breitbandultraschallabschwächung besteht keine Temperaturabhängigkeit. Die SOS an Radius und Tibia ist nicht temperaturabhängig.

Abstract

Purpose: To investigate the dependence of parameters of quantitative ultrasound (QUS) on seasonable temperature variation. Material and Methods: 10 adolescents were examined by QUS at the heel (Sahara, Hologic), at the tibia, at the radius and at the proximal phalanges (Omnisense 7000 P, Sunlight). Measuring took place 0 (T1), 30 (T2), 60 (T3), and 120 (T4) minutes after entering the building at constant room temperature. The skin temperature was measured. The speed of sound (SOS; m/s) and the broadband ultrasound attenuation (BUA; dB/MHz) were determined as QUS parameters. Investigations took place every two weeks from January to July. Results: Between skin temperature at the heel after entering the building and the measured SOS at the point of time (T1), a significantly negative correlation was stated (R = –0.47; p < 0.01); after 30 minutes (T2) the correlation was R = –0.21 (p < 0.01); after 60 minutes (T3) and after 120 minutes (T4) the correlation was not significantly anymore (R = –0,1). Minor, significant correlation was stated at the proximal phalanx at point of time T 1 (R = –0.2; p < 0.01). There was no significant correlation between temperature and SOS at the radius and tibia. Conclusion: The speed of sound at the heel depends inversely on outside temperature. This effect decreases with the longer duration of stay in the building. The measuring error is not relevant in relation to the population variability, but should be considered for individual process controls. There is no temperature dependence for the broadband ultrasonic attenuation. The SOS on the radius and tibia does not depend on temperature.

Key words

quantitative ultrasound - osteoporosis - speed of sound - broadband ultrasound attenuation - temperature dependence - seasonal variations

Literatur

• 1 Berthold L D, Moritz J D, Soenksen S. et al . Messung der Knochendichte bei Kindern und Jugendlichen mittels quantitativer CT an nur einem Lendenwirbelkörper.  Fortschr Röntgenstr. 2006;  178 292-297
• 2 Berthold L D, Haras G, Mann M. et al . Trabekuläre Knochendichte der Lendenwirbelsäule bei Kindern und Jugendlichen in der quantitativen CT: Referenzwerte und Peak Bone Mass.  Fortschr Röntgenstr. 2006;  178 1235-1242
• 3 Kluge G, Borte M, Richter T. et al . Osteodensitometrie bei Kindern und Jugendlichen mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen.  Fortschr Röntgenstr. 2007;  179 58-64
• 4 Krautkrämer J, Krautkrämer H. Ultrasonic testing of materials. New York; Springer-Verlag 1983
• 5 Barkmann R, Glüer C C, Heller M. Methoden der in vivo Ultraschallmesstechnik am Skelett: Grundlagen und technische Realisierung.  J Miner Stoffwechs. 1999;  6 22-27
• 6 Wallabach S, Feinblatt J D, Avioli L V. The bone ”quality” problem.  Calcif Tissue Int. 1992;  51 169-172
• 7 Gregg E W, Kriska A M, Salamone L M. The epidemiologie of quantitative ultrasound: a review of the relationship with bone mass, osteoporosis and fracture risk.  Osteoporosis Int. 1997;  7 89-99
• 8 Barkmann R, Glüer C C. Quantitativer Ultraschall.  Radiologe. 2006;  46 861-869
• 9 Mohr A, Njeh C F, Guermazi A. et al . Quantitativer Ultraschall.  J Miner Stoffwechs. 2002;  4 32-35
• 10 Glüer C C, Barkmann R, Heller M. Quantitativer Ultraschall Status 1999.  Der Radiologe. 1999;  39 213-221
• 11 Glüer C C, Barkmann R, Heller M. Osteoporosediagnostik mit Hilfe quantitativer Ultraschallverfahren.  Z ärztl Fortbild Qual Sich. 2000;  94 461-468
• 12 Pocock N A, Babichev A, Culton N. et al . Temperature dependency of quantitative ultrasound.  Osteoporosis International. 2000;  11 316-320
• 13 Evans W D, Jones E A, Owen G M. Factors affecting the in vivo precision of broadband ultrasonic attenuation.  Phys Med Biol. 1995;  40 137-151
• 14 Ikeda Y, Iki M. Precision control and seasonal variations in quantitative ultrasound measurement of the calcaneus.  J Bone Miner Metab. 2004;  22 588-593
• 15 Tatsuo A, Shotaro T, Takahiko O. Temperature Dependence of the Velocity of an Ultrasound Wave on Heel Bone Measurement.  Journal of Medical Ultrasonics. 2006;  33 211-220
• 16 Yaniv I, Schwartz T, Niv Y. Temperature effect on speed of sound measurement at the third proximal phalanx. Research Department Sunlight Medical, Israel; Present at: The Third International Congress on Osteoporosis, March 1999, Xi’an 1999 www.sunlightmedical.com
• 17 Wünsche K, Wünsche B, Fähnrich H. et al . Ultrasound bone densitometry of the os calcis in children and adolescents.  Calcif Tissue Int. 2000;  67 349-355
• 18 Mohr A, Njeh C F, Guermazi A. et al . Quantitativer Ultraschall.  J Miner Stoffwechs. 2002;  4 32-35
• 19 Mohr A, Barkmann R, Mohr C. et al . Quantitativer Ultraschall zur Osteoporosediagnostik.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 610-617
• 20 Barkmann R, Heller M, Glüer C C. The influence of soft tissue- and waterbath temperature on quantitative ultrasound transmission parameters: an in vivo-study.  Osteoporosis International. 1996;  6 181
• 21 Iki M, Kajita E, Mitamura S. et al . Precision of quantitative ultrasound measurement of the heel bone and effects of ambient temperature on the parameters.  Osteoporosis Int. 1999;  10 462-467
• 22 McCarthy R N, Jeffcott L B, McCartney R N. Ultrasound speed in equine cortical bone: effects of orientation, density, porosity and temperature.  J Biomech. 1990;  23 1139-1143
• 23 Morris R, Mazess R B, Trempe J. et al . Stiffness compensates for temperature variation in ultrasound densitometrie.  J Bone Miner Res. 1997;  12 388
• 24 Paggiosi M A, Blumsohn A, Barkmann R. et al . Effect of temperature on the longitutional variability of quantitative ultrasound variables.  Journal of Clinical Densitometry. 2005;  8 436-444
• 25 Nicholson P HF, Bouxsein M L. Effect of temperature on Ultrasonic Properties of the Calcaneus in situ.  Osteoporosis International. 2002;  11 888-892
• 26 Barkmann R, Glüer C C. Factors influencing QUS parameters of the calcaneus: suggestions for an improved measurement procedure.  J Clin Densitom. 1998;  1 93-94
• 27 Wear K A. Temperature dependence of ultrasonic attenuation in humen calcaneus.  Ultrasound Med Biol. 2000;  26 469-472
• 28 Glüer C C, Barkmann R, Heller M. Ultraschall – schon praxisreif?.  Ther Umsch. 1998;  55 667-675