Über die Beziehungen zwischen Dichte und Festigkeit des Knochens am Beispiel des menschlichen Femur

Summary

200 cross sections of 40 femora (mostly pairs of the same individual) of 12 women and 12 men were examinated. On x-ray photographs of each specimen, density measurements were made in 4 sites: posterior, anterior, medial, and lateral. after densitometry, the compressive strength was determined on samples from the same sites. Conclusions: 1. Bone density (x-ray absorption) and strength are correlated. 2. They decrease from the middle of the shaft to both ends. 3. Density and strength are distributed inhomogeneously over the cross section, being relatively higher in the medial and lateral regions. 4. In the crista femoris, density increases from the centre to the outer surface. 5. From these facts is derived, that functional adaptation of the bone on its mechanical stresses is reached not only by adaptation of the cross section area, but also by local change of density.

Zusammenfassung

Untersucht wurden 40 Femora (meist Paare vom selben Individuum) von 12 Frauen und 12 Männern. Aus jedem Knochen wurden in 5 gleichmäßig über die Schaftlänge verteilten Höhen Querschnittsscheiben entnommen, und von diese Röntgenaufnahmen angefertigt. In jeder Aufnahme wurde die Strahlenabsorption in der Corticalis an der Vorderseite, Hinterseite, medial und lateral gemessen. Daraus wurde die Dichte, bezogen auf einen Vergleichskörper aus Aluminium, in g/cm³ Aluminium berechnet. An denselben Stellen, deren Dichte bekannt war, wurden Probekörper gewonnen und deren Druckfestigkeit gemessen.

Ergebnisse. 1. Materialdichte (Röntgenstrahlenabsorption) und Festigkeit der Femurschaftcorticalis stehen in Zusammenhang. 2. Beide nehmen von der Schaftmitte gegen die Gelenkenden hin ab. 3. Strahlenabsorption (Dichte) und Festigkeit sind über den Knochenquerschnitt ungleichmäßig verteilt, sie sind medial und lateral relativ größer als vorn und hinten. 4. In der Crista femoris nimmt die Dichte von innen nach außen zu. 5. Aus diesen Befunden wird abgeleitet, daß die funktionelle Anpassung des Knochens an seine mechanische Beanspruchung nicht nur in einer Änderung der Querschnittsfläche, sondern auch in einer lokalen Änderung seiner Materialdichte besteht.