Die Dual-Energy-Xray-Absortiomety  (DEXA)

Autoren: Eva Heinen, Diplom Sportwissenschaftlerin (Univ), Prof. Dr. med. Edgar Heinen

DEXA-Messgeräte sind heute in vielen Kliniken und Praxen verfügbar; sie werden allerdings meist nur zur Knochendichtemessung vorwiegend der Lendenwirbelkörper und des Oberschenkelhalses verwendet. Mit einer Abnahme der Knochendichte geht eine Zunahme der Frakturwahrscheinlichkeit einher. Da zu Beginn der Ära der Knochendichtemessung keine Standardisierung zwischen den verschiedenen Geräteherstellern erreicht werden konnte, hat jeder Hersteller seine eigenen Normwerte, die als g/cm² angegeben werden. Verlaufsbeobachtungen sollten daher möglichst am gleichen Gerät erfolgen, an dem die Ausgangsuntersuchung vorgenommen worden war! Eine gewisse Vergleichbarkeit der Ergebnisse erreicht man dadurch, dass die Abweichungen der Messwerte vom Durchschnitt gesunder Erwachsener angegeben werden in Form der Standardabweichung. Ein Patient, der eine Knochendichte von 1 Standardabweichung unterhalb der o.g. Norm aufweist, hat dann einen T-Score von -1, bei 2 Standardabweichungen unter der Norm einen T-Score von -2 etc. Zu weiteren Details im Zusammenhang mit der Osteoporose s. Link.

Mit einer speziellen Software kann mit DEXA-Geräten aber auch die Körperzusammensetzung ermittelt werden.

Mittlerweile wird die Dualenergie-Röntgenabsorptiometrie (DEXA oder DXA, engl. Dual Energy X-ray Absorptiometry) in der Humanmedizin zunehmend als Methode der Wahl für die Ermittlung der Körperzusammensetzung, bzw. zur Bestimmung des Körperfetts in vivo angesehen (Henche & Pellico 2005, Heyward 2001).

Bei der Messung der Körperzusammensetzung mit der DEXA Methode macht man sich die unterschiedliche Schwächung von Röntgenstrahlen mit unterschiedlicher Strahlenenergie durch die verschiedenen durchdrungenen Medien zunutze. Eine Röntgenquelle sendet dabei Photonen aus, die so gefiltert werden, dass nur noch zwei Energie – Peaks den Untersuchten durchdringen. In Abhängigkeit von den durchdrungenen Massen werden die beiden Strahlen unterschiedlich abgeschwächt und dann im Detektor gemessen. So ist das Verhältnis der Schwächung der Strahlen bei 40 keV zur Schwächung bei 70 keV bei Fetten 1,21, für das Weichgewebe (lean body mass LBM) 1,37 und für den Knochen 2,86. ( Zu Einzelheiten s. Petriobelli et al.: Dual-energy X-ray absorptiometry body composition model: review of physical concepts. Am J Physiol. 1996 Dec; 271 (6 Pt 1): E941-51.) Aus diesen Daten wird die Körperzusammensetzung berechnet.

Zu einem DEXA-Gerät gehören im Allgemeinen folgende Bestandteile:
eine Röntgenröhre,
ein spezieller Filter, der Röntgenstrahlen zweier unterschiedlicher Energieniveaus durchlässt,
ein Strahlensensor,
ein Rechner mit entsprechender Software und
ein Lagerungstisch.

Unter dem Tisch befindet sich die Röntgenröhre, über dem Tisch an einem C-förmigen Arm der Sensor. Es gibt sogenannte Single-Beam-(oder Pencil Beam- oder Einfachstrahl-) Geräte, die mit einem Punkt-förmigem Röntgenstrahl und einem einzigen Detektor meanderförmig den Probanden abfahren und die neueren und schnelleren Fan-Beam- (Fächerstrahl-) Geräte, die fächerförmig angeordnet Röntgenstrahlen emittieren, was mehrere Detektoren erfordert. Die Vorteile dieser Technik sind kürzere Scanzeiten (3-4 min), dadurch ein höherer Patientendurchlauf, eine verbesserte Bildqualität, eine verbesserte Bildauflösung und verminderte Bewegungsartefakte. Dem steht jedoch eine höhere Strahlenbelastung für den Untersuchten und für das Personal als Nachteil gegenüber. Während sich das Personal bei Pencil Beam Geräten im Abstand von 1 Meter vom Tisch befinden kann, und dann die Strahlenbelastung der Untersucher bei sehr vielen Untersuchungen weit unter 1 mSv pro Jahr liegt (ICRP Empfehlung), sind bei Fan Beam Geräten Strahlenschutzmaßnahmen notwendig. Es ist ein Abstand von über 3 Metern einzuhalten oder eine Strahlenschutzwand aufzustellen. Die Strahlenbelastung für den Untersuchten liegen für die Pencil Beam Geräte mit weit unter 0,5 µS pro Untersuchung. Bedenkt man, dass die natürliche Strahlenbelastun > 1000 µS / Jahr beträgt, dann wir die sehr niedrige Strahlenbelastung durch eine solche Untersuchung deutlich.

Leider stimmen die Ergebnisse der Untersuchung der Körperzusammensetzung bei Verwendung unterschiedlicher Gerätehersteller nicht überein. So ergeben die Messungen mit den Geräten der Fa. Lunar niedrigere Werte für das Körperfett als Messungen mit Geräten der Fa. Norland. Wir haben Das Gerät XR 36 von Norland für unsere Messungen verwendet und auf die Wiederfindung von Fett und Fettfreier Masse überprüft.

Zum Einen gab es bei Frauen und Männern keine Abweichung zwischen der Messung der Körpergewichtes mit der Waage und dem von Gerät ermittelten Wert, der mehr als 200 g betragen hätte!

In den gezeigten Wiederfindungsversuchen ließen sich 5,44 kg Fett in Form von Öl zu 101,2 % wiederfinden; die Fettfreie Masse  wurde dabei zu 100,3 % wiedergefunden. Das zusätzliche Auflegen von 3,11 kg NaCl (0,6%) auf den Stamm der Untersuchten zeigte eine Wiederfindung der Fettfreien Masse von 100,9 %; die Wiederfindung des Fett betrug dabei 101,1 %; Ergebnisse von denen man die Verlässlichkeit der Untersuchungen mit dem Gerät ableiten kann.

Zu ähnlichen Ergebnissen kamen Gotfredsen et al  (Body composition analysis by DEXA by using dynamically changing samarium filtration. J Appl Physiol. 1997 Apr; 82 (4): 1200-9), die bei Wiederfindungsversuchen, in denen Sie Fett bzw Muskelstreifen unterschiedlichsten Gewichtes den Probanden auflegten und anschließend die Auflagen chemisch analysierten.

Es muss leider darauf hingewiesen werden, dass nicht alle DEXA-Geräte gleich gute Wiederfindungen aufweisen. Eigene Untersuchungen hatten eine ähnlich gute Wiederfindung an einem Gerät der Firma Hologic gezeigt. Geräte der Firma Lunar wiesen  erhebliche Differenzen bei der Fettmessung auf, wenn mit Geräten von Norland verglichen wird. Publizierte Wiederfindungsversuche mit Geräten der Firma Lunar sind mir nicht bekannt.

Messparameter

Die Software des Gerätes ermittelt folgende Parameter:

Total Bone Mineral Content (BMC)   Gesamt Knochen Mineralgehalt       [g]

Total Lean Mass (LBM)         Gesamt „Fettfreies Körperweichgewebe“        [g]

Total Fat Mass (FM)                Gesamt Fett-Masse                                           [g]

Dabei kann der Gehalt an Mineral, Fett und fettfreiem Weichgewebe für jede Extremität, den Thorax, das Abdomen und den Kopf separat ermittelt werden, was insbesondere für den Bereich des Trainings sehr interessante Aspekte liefern kann.

Bei anderen Verfahren kann meist der Knochenmineralgehalt nicht separat gemessen werden. Dafür gilt: BMC + LBM = FFM  (fettfreie Masse des Körpers)

Auf die Möglichkeit der Definition von Norm- bzw. Sollwerten wird in den Kapiteln

• FMI – Fett Masse Index
• FFMI  – Fett Freie Masse Index und
• MMI – Muskelmasse-Index
• BMCI – Gesamtkörper Mineral Masse Index

eingegangen.