Der Formenkreis der rheumatischen Erkrankungen gehört weltweit zu den häufigsten chronischen Krankheiten und die Osteoporose stellt mit steigender Prävalenz in unserer Gesellschaft ein erhebliches gesundheitliches Risiko dar. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, dem Kliniker einen Überblick über die aktuelle Bildgebung bei beiden Entitäten zu geben. Im ersten Teil, erschienen in «der informierte arzt» im Januar 2021, wurde die Radiologie bei inflammatorischen Arthritiden beim Erwachsenen abgehandelt. Dieser zweite Teil hat die Möglichkeiten der Bildgebung sowie Ausblicke auf minimalinvasive Interventionen des Radiologen zur Schmerzlinderung bei Osteoporose zum Inhalt.

Aufgrund der steigenden Lebenserwartung in unserer Gesellschaft werden Ärzte immer häufiger mit Osteoporose und den mit ihr einhergehenden Komplikationen konfrontiert. Ungefähr 50% aller Frauen und 20% aller Männer über 50 Jahren werden in ihrem Leben eine Insuffizienzfraktur erleiden (1). Frakturen der Hüfte, der Wirbelkörper und des Handgelenks gehören zu den häufigsten osteoporotischen Frakturen. Eine verminderte Knochendichte und -qualität erhöhen jedoch das Risiko für Frakturen des gesamten Skeletts. Diese können mit einer signifikanten Morbidität einhergehen. Umso wichtiger ist es, bei Risikopatienten die Diagnose der Osteoporose frühzeitig zu stellen und mit entsprechenden Medikamenten zu therapieren. Im Frakturstadium kann der Radiologe mit minimalinvasiven Interventionen wie Vertebro- oder Kyphoplastien zudem eine wirksame Therapie zur Schmerzbehandlung anbieten und so zu einer verbesserten Lebensqualität von Patienten mit Osteoporose beitragen.

Quantitative Messung von Knochendichte und -struktur

Die Standardtechnik zur Messung der Knochendichte ist die Dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). T-scores werden verwendet, um Osteoporose, Osteopenie und normale Knochendichte entsprechend der Definition der World Health Organization (WHO) zu definieren (2). Der T-score ist die Standardabweichung verglichen mit einer jungen, normalen Referenzpopulation. Ein T-score > -1 bedeutet eine normale Knochendichte, während ein T-score >1 und < 2.5 eine Osteopenie und ein T-score ≥ 2.5 eine Osteoporose definiert. Die DXA wird zur Knochendichtemessung im Bereich des proximalen Femurs und der Lendenwirbelsäule (LWS) verwendet. Falls in diesen Regionen aufgrund höhergradiger degenerativer Veränderungen oder bilateraler Hüfttotalendoprothesen keine Messungen durchgeführt werden können, so kann alternativ der distale Radius verwendet werden.
Die WHO-Definition wurde ursprünglich nur für postmenopausale Frauen über 50 Jahren verwendet, sie kann jedoch gemäss aktuellen Guidelines auch für Männer über 50 Jahren angewendet werden (3).
Die International Society for Clinical Densitometry (ISCD) hat auch Guidelines für DXA von prämenopausalen Frauen, Männern unter 50 Jahren und Kindern veröffentlicht (4). Bei diesen Populationen werden Z-scores verwendet, um die individuellen Knochendichtemessungen mit gleichaltrigen Referenzpopulationen zu vergleichen. Ein Z-score < -2 wird definiert als Knochendichte unter der für das Alter erwarteten Spannbreite. Die Strahlendosis eines DXA-Scans ist tief (1-50 microSv) (5).
Alternativ zur DXA kann auch eine quantitative Computertomografie (QCT) zur Messung der Knochendichte verwendet werden (6). Hierbei werden die Trabekel des Knochens gemessen. Anstelle von T-scores werden bei dieser Methode absolute Werte bestimmt. Knochendichtewerte über 120 mg Hyodroxyapatite/ml sind normal, 120-80 mg/ml definieren eine Osteopenie und Werte unter 80 mg/ml entsprechen einer Osteoporose (7). Die Strahlendosis einer QCT ist höher als diejenige eines DXA-Scans (50-60 microSv für single-slice QCT bzw. 1500-3000 microSv bei volumetrischen Messungen) (5, 8). Es wird empfohlen, QCT anstatt DXA zu verwenden bei: 1) sehr kleinen oder sehr grossen Patienten; 2) älteren Patienten mit fortgeschrittenen degenerativen Veränderungen der LWS; 3) Patienten, welche mit Parathormon (PTH) oder Kortikosteroiden behandelt werden (9).
Neuere Techniken zur Messung der Knochenqualität bieten neben der Bestimmung der Knochendichte auch Möglichkeiten zur Errechnung der Knochensteifigkeit basierend auf hochaufgelösten 3D-Daten. Verfügbare Methoden sind die hochauflösende, periphere Computertomografie (HR-pQCT; Abb. 1), quantitativer Ultraschall (QUS), MR Spektroskopie des Knochenmarks oder Texturanalyse der DXA-Bilder.

Diagnose von osteoporotischen Frakturen

Osteoporotische Knochen gehen mit einem erhöhten Frakturrisiko einher. Die Diagnose von osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen kann mittels sämtlicher bildgebender Modalitäten gestellt werden. Wichtig bei der Durchsicht von Schnittbildern sind insbesondere die sagittalen Rekonstruktionen, da diese Frakturen ansonsten oftmals verpasst werden (10, 11).
Insuffizienzfrakturen des Sakrums sind etwas schwieriger zu diagnostizieren. Studien haben gezeigt, dass mittels konventioneller Röntgenbilder nur 20-38% dieser Frakturen korrekt identifiziert werden (12). Mittels CT können Insuffizienzfrakturen des Sakrums besser diagnostiziert werden. Aufgrund des oftmals signifikanten Knochenverlusts kann es jedoch schwierig sein, eine eindeutige Frakturlinie nachzuweisen. Die MRT ist hier deutlich sensitiver und kann Knochenmarksödem mittels flüssigkeitssensitiver, fettgesättigter Sequenzen (z.B. STIR) nachweisen. Frakturlinien können besser in T1-gewichteten Spin-echo Sequenzen gesehen werden. In chronischen Stadien findet sich oftmals mehr Sklerose, welche in T1-gewichteten und STIR-Sequenzen hypointens zur Darstellung kommt.
Neben Insuffizienzfrakturen des Sakrums können osteoporotische Frakturen am Beckenskelett auch an den Schambeinästen oder supraazetabulär auftreten, insbesondere bei Patienten mit Hüftgelenks­prothesen aufgrund veränderter biomechanischer Belastung. Eine weitere Prädilektionsstelle für osteoporotische Frakturen sind der Femurkondylus und -kopf. Solche Frakturen führen typischerweise zu Arthrose und machen nicht selten einen Kniegelenksersatz nötig.

Therapie von Insuffizienzfrakturen

Von Seiten der Radiologie stehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten zur Therapie von Insuffizienzfrakturen an der Wirbelsäule zur Verfügung: Vertebroplastie und Kyphoplastie. Unter Vertebroplastie versteht man die perkutane Injektion von Knochenzement in einen frakturierten Wirbelkörper, normalerweise über einen unilateralen oder bilateralen transpedikulären Zugang (Abb. 2). Bei einer Ballon-Kyphoplastie wird der frakturierte Wirbelkörper meist über einen bilateralen transpedikulären oder extrapedikulären Zugang mittels eines expandierenden Ballons wieder aufgerichtet und anschliessend mit Knochenzement fixiert. Der Vorteil der Ballon-Kyphoplastie liegt darin, dass signifikant weniger Komplikationen (z.B. pulmonale Zementembolien oder neurologische Schädigungen) auftreten im Vergleich zur Vertebroplastie (13). Ausserdem kann die Kyphoplastie eine Wirbekörperdeformität, wie z.B. einen Keilwirbel, wieder aufrichten, was bei einer Vertebroplastie nicht möglich ist. Bezüglich Schmerzreduktion sind beide Methoden effektiv (14).
Eine etwas neuere Methode zur minimalinvasiven Behandlung von Insuffizienzfrakturen des Sakrums stellt die Sakroplastie dar. Analog zur Vertebroplastie wird hier meist unter CT-grafischer Fluoroskopie Knochenzement in die Frakturzone eingebracht.

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Magnesium ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente und scheint ein wahrer Alleskönner zu sein. In der Medizin wird es für eine ganze Bandbreite von Indikationen eingesetzt, die von Asthma und Arrhythmien über Eklampsien und Obstipation reichen. Da es in zahlreichen Lebensmitteln enthalten ist und auch dem Publikum in verschiedensten Formen zur Verfügung steht, findet es in der Selbsttherapie rege Anwendung. Dieser Artikel gibt eine Übersicht über Einsatzmöglichkeiten und deren Evidenz.

Magnesium ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente. Während es in Pflanzen das Zentralion des Blattgrüns Chlorophyll bildet, ist es in Wirbeltieren das wichtigste intrazelluläre Kation nebst Kalium. Der Körper eines 70 kg schweren Menschen enthält schätzungsweise 1 000-1 120 mmol bzw. 24 g, damit aber deutlich weniger als Calcium (ca. 1 000 g). Das meiste Magnesium findet sich im Knochen und dem Muskelgewebe, mehr als die Hälfte davon gebunden an ossäres Hydroxyapatit. (1) Mit im Alter fortschreitenden degenerativen Prozessen verringert sich die Menge, wobei sowohl Muskel als auch Knochen eine Pufferfunktion übernehmen können. Hier ist zu erwähnen, dass hierfür lediglich etwa 15% zur Verfügung stehen, da der Rest nur sehr langsam bzw. gar nicht mobilisierbar ist. (2) Der Spiegel ist eng reguliert, bewegt sich zwischen 0.8 und 1.2 mmol/L (1.8-3.0 mg/dL) und liegt in drei Fraktionen vor: frei (ionisiert), proteingebunden oder komplexiert. Physiologische Aktivität geht von der freien Fraktion aus.
Intrazellulär, wo das meiste Magnesium zu finden ist, ist es Kofaktor zahlreicher enzymatischer Prozesse, stabilisiert Enzyme, hat Teil an der Muskelkontraktion, neuronalen Überleitung, DNA- und RNA-Synthese, und ist ein Gegenion zu ATP, das vor allem mit Magnesium komplexiert (MgATP) vorliegt. (3) Es übernimmt somit zentrale Rollen u.a. in der Regulation des Vasotonus, der Herzaktionen und Knochenbildung.
Gemäss der auch in der Schweiz massgeblichen Richtlinien der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e.V. (http://www.dge.de) liegt der Tagesbedarf zwischen 300-400 mg/d (Erwachsene) bzw. 310-390 mg für Schwangere und Stillende. Dieser wird teils durch Wasser gedeckt, teils durch grüne Pflanzen. Nüsse (Mandeln) und Getreide (Weizen, Hafer, Reis) haben einen hohen Gehalt, aber auch Obst (Bananen), Gemüse (Avocados, Bohnen) sind Quellen wie tierische Produkte. Stark verarbeitete Lebensmittel weisen jedoch einen geringen Anteil auf.
Die Homöostase wird durch Dünndarm (Absorption), Knochen (Puffer) und Nieren (Exkretion) reguliert, obwohl auch im Dickdarm absorbiert werden kann (Abb. 1). Die intestinale Absorption läuft v.a. passiv parazellulär ab. Ein Teil der Regulation geschieht über die transcellular transporter transient receptor potential channel melastatin members (TRPM) 6 und 7. Die Bioverfügbarkeit variiert zwischen 24-76%, der Rest wird fäkal eliminiert. (4) Am bedeutsamsten sind die Nieren, die in circadianem Rhythmus Magnesium ausscheiden (nachts am stärksten). (5, 6) Deren Exkretion kann 1-70% betragen, wodurch bei einer Minderzufuhr konserviert bzw. ein Überangebot kompensiert werden kann. (7, 8)

Bestimmung von Magnesium

Blut ist das Standardmedium bei der Magnesiumbestimmung in der klinischen Labordiagnostik. Erythrozyten enthalten ca. 70% des Magnesiums, weswegen ein zu langes Stauen und Hämolyse zu falsch hohen Konzentrationen führen können. Da sich nur etwa 0.3% des Magnesiums im Plasma (62% ionisiert, 33% albumingebunden, 5% komplexgebunden) befinden, ist die Bestimmung im Blut nur bedingt aussagekräftig. (9) So kann zwar eine Hypomagnesiämie (Referenzbereich 0.7-1.0 mmol/L) hinweisend auf eine Unterversorgung auch der anderen Kompartimente sein, andererseits schliesst ein Normwert einen Magnesiummangel im Gewebe nicht aus. Ein Wert < 0,75 mmol/L gilt als sicheres Zeichen einer Mangelversorgung. (10, 11) Mit dem Retentionstest ist es möglich, chronische Mängel zu finden. Dazu wird die Konzentration im 24-h-Sammelurin bestimmt und mit der Konzentration nach i.v.-Gabe verglichen. Werden < 60% des infundierten Magnesiums ausgeschieden, spricht dies für einen Mangel. Da dieser aufwändigere Test für die klinische Praxis weniger gut geeignet ist, besteht die praktische Diagnostik somit aus den Säulen Mangelsymptomatik, Labordiagnostik und Risikofaktoren. (12, 13)

Hypo- und Hypermagnesiämie

Magnesium erscheint selten auf Routine-Labors, sollte aber bestimmt werden, wenn der Verdacht einer Hypomagnesiämie naheliegt, bspw. bei Alkoholabusus, Diarrhöe oder Therapie mit Diuretika oder Protonenpumpenblockern, aber auch in Situationen erhöhten Bedarfs (Sport, Schwangerschaft). Hypomagnesiämie kann sich zunächst nur durch Nausea oder Schwäche äussern. Klinische Zeichen schwerer Formen sind Muskelkrämpfe, Parästhesien, Arrhythmien und eine gesteigerte neuromuskuläre Erregbarkeit (bis hin zu Tetanie und epileptischen Anfällen). Nebst Faszikulationen kann man hier auch ein positives Chvostek- (Mundwinkelzucken nach Beklopfen des N. facialis im Wangenbereich) oder Trousseau-Zeichen (Blutdruckmanschette über systolischen RR aufpumpen führt nach Minuten zu Ellbogenflexion / Fingerextension) finden. Im EKG zeigen sich ST-Senkungen, flache T-Wellen und long QT.
Nebst Therapie der Grunderkrankung wird je nach Schweregrad unterschiedlich substituiert. Bei Krampfgeschehen oder Arrhythmien wird parenteral behandelt (s.u.). Oligo- oder asymptomatische Patienten können bei erhaltener Nierenfunktion mit 240-1000 mg (10-40 mmol) Magnesium substituiert werden. Die Bioverfügbarkeit ist eher schlecht, sodass es schnell zu Diarrhöe kommen kann (höhere Konzentrationen im Darm gegenüber niedrigeren systemisch). Sollte dies unter Therapie mit z.B. Brausetabletten auftreten, kann auf Retard-Präparate ausgewichen werden: die langsame Freisetzung führt zu weniger gastrointestinalen Beschwerden und niedrigeren renalen Verlusten.
Hypermagnesiämien sind selten ohne gleichzeitiges Vorliegen einer Niereninsuffizienz oder Substitution, insbesondere bei isolierter Form. Weitere Ursachen können Hyperparathyreoidismus, Ketoazidosen, Nebenniereninsuffizienz, Tumorlysen, oder auch Exoten wie das Milch-Alkali-Syndrom (Einnahme von Milch und Bikarbonat zur (Selbst-)Therapie eines Ulcus) oder Verschlucken grösserer Mengen an Meerwasser sein. Dieses wurde in einer kleinen Fallserie im Rahmen von Intoxikationen mit Wasser aus dem Toten Meer beschrieben. (14) Hypermagnesiämie kann ebenfalls oligosymptomatisch verlaufen mit Nausea oder Parästhesien (2.0 - 4.0 mmol/L). Schwere Formen (> 4.0 mmol/L) imponieren durch Hypoventilation, kardiovaskuläre Depression (Hypotonie, Bradykardie), Areflexie und Koma. Nebst Absetzen allfälliger Substitution sollte zunächst die Nierenfunktion beachtet werden. Während bei erhaltener Funktion die Autoregulation (evtl. unterstützt durch Schleifendiurese) ausreichen kann, muss bei Einschränkungen die Dialyse erwogen werden.

Behandlung spezifischer Indikationen

Zahlreiche Magnesiumsalze stehen dem Publikum zur Selbstbehandlung zu Verfügung. Im angelsächsischen Sprachraum sind Suspensionen von Magnesiumhydroxid wegen ihres Aussehens als «Milk of Magnesia» bekannt und werden auch als Hausmittel betrachtet. Auch gibt es unter den Antazida magnesiumhaltige (gegenüber solchen mit Aluminium) Präparate, welche nicht direkt zur Substitution eines Mangels eingesetzt werden. Der Gebrauch sollte – wie auch für andere OTC-Präparate – gezielt erfragt werden, da es zu Interaktionen mit rezeptierten Arzneimitteln kommen kann. So kann die Absorption von bspw. Antibiotika (Chinolone, Tetrazykline), Bisphosphonaten oder Kalziumkanal­blockern gestört werden und ein Wirkverlust auftreten.

Obstipation
Diarrhöe kann Symptom eines Überangebots an Magnesium sein, weshalb manche Patienten mit einer Obstipation zu Salzen wie Mg(OH)2 als Laxanz greifen. Bei Kindern ist die Wirksamkeit auch im Vergleich zu Polyethylenglykol (PEG, z.B. in Transipeg® oder Movicol®) zwar vereinzelt in Studien belegt, in Metaanalysen jedoch nicht mehr. (15-17) Ähnlich steht es bei der Therapie von Erwachsenen. (18) Sollte der Einsatz erfolgen, dann punktuell und nicht bei Vorliegen von Risikofaktoren wie Niereninsuffizienz oder Herzrhythmus-Störungen.

Kopfschmerzen
Patienten mit Clusterkopfschmerz, verschiedenen Migräneformen und auch menstruellem Kopfschmerz haben häufig eine Hypomagnesiämie. (19-21) In der Akutbehandlung der Migräne ist die intravenöse Therapie mit Magnesium 1-2 g der Behandlung mit bspw. Metoclopramid 10 mg i.v. oder Placebo nicht sicher überlegen. (22) Jedoch kann die tägliche orale Einnahme von 400 - 800 mg Magnesium die Häufigkeit von Attacken signifikant reduzieren. (23, 24) In anderen Kopfschmerzformen ist der Nutzen weniger gesichert. (25)

Muskuloskeletale Beschwerden
Krampfhafte Verspannungen der Muskulatur treten unter physiologischen Bedingungen wie beim Sport oder während der Schwangerschaft ebenso auf wie bei zahlreichen neurologischen oder metabolischen Grundleiden. So kann ein Mangel an Vitamin D genauso ursächlich sein wie Übergewicht. (26, 27) Der Nutzen einer Substitution ist allerdings kaum belegt. So untersuchte ein dieses Jahr erschienener Cochrane-Review (11 Studien, n = 735) die Effekte täglicher oraler Substitution (100-250 mg) bzw. während 5 Tagen i.v.-Therapie (486 mg, 20 mmol) gegenüber Placebo. In der Beobachtungszeit von einem Monat waren weder die Frequenz noch die Intensität idiopathischer Krämpfe reduziert. Dafür klagten 11-37% der Teilnehmenden über gastrointestinale Beschwerden wie Diarrhöe. (28)

Eklampsie und Präeklampsie
Eklampsie bezeichnet das Auftreten tonisch-klonischer Krampfanfälle während einer Schwangerschaft ohne andere Ursachen, am ehesten als akute Komplikation einer Präeklampsie. Magnesiumsulfat (z.B. 1-2 g-weise i.v.) ist der Standard, was in systematischen Reviews bestätigt wurde. (29, 30)

Arrhythmien
Für die i.v.-Verabreichung von Magnesiumsulfat besteht gute Evidenz zur Behandlung der ventrikulären Torsade-de-Pointes-Tachykardie (TdP VT) und im akuten Management von Vorhofflimmern. (31-34) Die intravenöse Verabreichung von 1.2-10 g Magnesiumsulfat erwies sich als sichere und effiziente Therapie in der Akutbehandlung von Vorhofflimmern. Magnesium zeigte signifikante Effekte in der Frequenzkontrolle und Rhythmuskontrolle sowie ähnliches Risikoprofil wie Placebo. (33) Diese Erkenntnisse sind nicht als Empfehlung in den aktuellen ESC-Guidelines implementiert. (35) Zur Rezidivprävention eines Vorhofflimmerns spielt Magnesium eine untergeordnete Rolle. (32)
Der häufigste Auslöser für TdP VT sind QT-Zeit verlängernde Medikamente, insb. Klasse-III-Antiarrhythmika (z.B. Amiodaron). (31, 32) Über die Modulierung der Aktivität von spannungsabhängigen L-Typ-Calciumkanälen kann Magnesiumsulfat 1-2 g i.v. eine TdP VT effizient und ohne relevante Nebenwirkungen terminieren, wobei das QT-Intervall und die Herzfrequenz nicht beeinflusst werden. (31, 32, 36) Zur Behandlung von polymorphen VT, die nicht auf einer QT-Verlängerung basieren, konnten diese Effekte von Magnesium jedoch nicht nachgewiesen werden. (32)
Die Bedeutung in der Akutbehandlung monomorpher ventrikulärer Tachyarrhythmien, Kammerflimmern und Reentry-Tachykardien ist in der Literatur weniger klar. (32) Nachgewiesen ist hingegen eine Reduktion asymptomatischer ventrikulärer Arrhythmien unter langfristiger peroraler Supplementation mit Magnesiumaspartat in herzinsuffizienten Patienten mit stabiler koronarer Kardiopathie. (37)

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