Diagnoza osteoartritisa: MRI sklepnega hrustanca

MRI slika sklepnega hrustanca odraža celotno svojo histološko strukturo in biokemijsko sestavo. Zgornji hrustanec je hialin, ki nima lastne oskrbe s krvjo, limfne drenaže in inervacije. Sestavljen je iz vode in ionov, vlaken kolagena tipa II, hondrocitov, agregiranih proteoglikanov in drugih glikoproteinov. Kolagenske vlaknine so v subhondralni plasti kosti okrepčene kot sidro in potekajo pravokotno na površino sklepa, kjer se vodoravno raztezajo. Med vlakni kolagena so velike molekule proteoglikana, ki imajo pomemben negativni naboj, ki intenzivno privlači molekule vode. Chondrocyte hrustanca so razporejeni v enakih kolonah. Sintetizirajo kolagen in proteoglikane, kot tudi encimske degradere v neaktivni obliki in inhibitorji encimov.

Histološko smo ugotovili hrustanca plasti 3 v velikih sklepov, kot so kolena in kolka. Najgloblja plast je spojina hrustanca in subchondral kost in služi kot ciljne plasti široko mrežo kolagenskih vlaken, ki se raztezajo od tega na površino gostih svežnjev številni vlaken premreževalnih povezani. Imenuje se radialna plast. Proti sklepnega površini ločena kolagenska vlakna postanejo tanjše in vezana skupaj v rednem vzporedno paleto kompakten in z manj prečnimi povezavami. Srednji sloj - prehodno ali vmesno vsebuje več naključno organizirani kolagenska vlakna, ki so večinoma poševno usmerjeni z namenom, da se uprejo navpičnih obremenitev, pritisk in šok. Najbolj površinski sloj sklepnega hrustanca, znan kot tangencialni, - tankoplastna gosto razporejen tangencialno usmerjene kolagenska vlakna, nasprotna natezne sile, ki delujejo pod tlačno obremenitvijo in tvori vodotesna oviro intersticijske tekočine, ki preprečuje njeno izgubo med postopkom stiskanja. Najbolj površinski sloj kolagenskih vlaken razporejene vodoravno, da se tvori gost vodoravno ploščo na skupni površini, medtem ko so obodne fibrile površinsko območje v danem primeru spojena s temi globlje plasti.

Ugotovljeno je bilo, da se v tem kompleksnem mrežnega mrežo vlaken razporejen zbirnih hidrofilne proteoglikan molekule. Te velike molekule konce svojih številnih vej negativno nabite fragmenti SQ in COO ", da intenzivno pritegne nasproti nabite ione (ponavadi Na ⁺ ), kar prispeva k osmotski penetracije vode v hrustanca. Tlak v kolagenske mreže je ogromna in hrustanca deluje kot izredno učinkovito hidrodinamični blazine. Kompresijski sklepni površina povzroči horizontalno premikanje vode v hrustanca, saj stisnemo mreža kolagenskih vlaken. Voda prerazporeditev elyaetsya endochondral tako, da je njegova skupna količina ne spremeni. Ko je stiskanje zmanjša ali izgine po skupni obremenitvi, voda pomakne nazaj privlači negativno nabite proteoglikane. To je mehanizem, ki podpira visoko vsebnost vode in s tem visoko gostoto protonske hrustanca. Največjo vsebnost vode ugotavlja najbližje skupni površini in pada proti subchondral kosti .. Koncentracija proteoglikan povečala v globokih plasti hrustanca.

V obravnavanem MRI - to je glavna Postopek za pridobivanje slike iz hialina hrustanca, ki se izvaja predvsem z uporabo gradienta - odmev (GE) sekvenc. MRI odraža vsebnost vode v hrustanču. Vendar je pomembno, koliko protonov vode vsebuje hrustanec. Vsebnost in porazdelitev hidrofilnih molekul proteoglikanov in anizotropna organizacija kolagenskih fibril ne vplivata samo na skupno količino vode, t.j. Gostota proton v hrustanca, ampak tudi o stanju sprostitvenih lastnosti, in sicer T2 vode, kar hrustanca tipična "območja" ali piling slik na MRI, ki je, kot nekateri raziskovalci verjamejo, doslednih histoloških dele hrustanca.

Na zelo kratki slike odmeva čas (Te) (manj kot 5 ms), višjo ločljivost hrustanec slika tipično prikazuje dvoplastnih sliko po: globoko sloj nahaja bliže kosti predhodno kalcifikacija območje in ima nizek signal, ker prisotnost kalcija v veliki meri zmanjša TR in daje slike; Površinska ploskev daje srednje intenziven ali visokointenzivni signal MP.

V vmesnih TE-slikah (5-40 ms) ima hrustanec troslojni videz: površinski sloj z nizkim signalom; prehodno plast s signalom vmesne intenzitete; globoka plast ima nizek signal MP. Pri T2-tehtanju signal ne vključuje vmesne plasti, hrustanska slika postane homogeno nizke intenzitete. Ko nizka prostorska ločljivost, kratke TE slike včasih dodatno plast, ki je posledica poševni rezine artefakte in visok kontrast na hrustanec / tekoče vmesnika, je to mogoče izogniti s povečanjem velikosti matrike.

Poleg tega nekatere od teh območij (plasti) morda niso pod določenimi pogoji vidne. Na primer, ko se kot med osjo hrustanca in glavnim magnetnim poljem spremeni, se lahko spremenijo oblike hrustančastih plasti, hrustan pa ima lahko homogeno podobo. Ta pojav je razložen z anizotropno lastnostjo kolagenih vlaken in njihovo različno usmerjenostjo znotraj posamezne plasti.

Drugi avtorji verjamejo, da pridobivanje plastične slike hrustanca ni zanesljivo in je artefakt. Mnenja raziskovalcev se razlikujejo tudi glede intenzivnosti signalov iz pridobljenih troslojnih hrustančnih slik. Te študije so zelo zanimive in seveda zahtevajo nadaljnje študije.

[1], [2], [3], [4], [5], [6]

Strukturne spremembe hrustanca z osteoartritisom

V zgodnjih fazah osteoartritisa se kolagensko mrežo razgradi v površinskih slojih hrustanca, kar vodi do razkroja površine in povečane prepustnosti vode. Ker se več proteoglikanov razgrajuje, se pojavijo bolj negativno nabiti glikozaminoglikani, ki privabljajo katione in molekule vode, medtem ko preostali proteoglikani izgubijo sposobnost privabljanja in zadrževanja vode. Poleg tega izguba proteoglikanov zmanjša njihov zaviralni učinek na intersticijski vodni tok. Posledica tega je, da hrustanec nabreka, mehanizem stiskanja (zadrževanja) tekočine ne deluje in se upočasni stiskalni upor hrustanca. Učinek je prenosa večine bremena na že poškodovano trdno matrico, kar vodi v dejstvo, da je otekel hrustljava bolj dovzetna za mehanske poškodbe. Posledica tega je, da hrustanca obnovi ali še naprej degenerira.

Poleg poškodb proteoglikanov je novo omrežje kolagena delno uničeno, ki se ne obnavlja več, v hrustanču pa se pojavijo navpične razpoke in razjede. Te lezije lahko razširijo hrustanec v subhondralno kost. Produkti razpadanja in členkasto tekočino se razširijo na bazalno plast, kar povzroči nastanek majhnih površin osteonekroze in subhondralnih cist.

Vzporedno s temi procesi hrustanca podvrže številne reparativne spremembe s poskusom obnove poškodovane skupne površine, ki vključuje nastanek hondrofitov. Slednji sčasoma endohondralno oksifikacijo in postanejo osteofiti.

Akutna mehanska travma in kompresijska obremenitev lahko privedejo do razvoja vodoravnih razpok v globoko kalciniranem sloju hrustanca in odvajanju hrustanca iz subhondralne kosti. Bazalna cepitev ali delaminacija hrustanca na podoben način lahko služi kot mehanizem za degeneracijo ne samo normalnega hrustanca v pogojih mehanske preobremenitve, temveč tudi pri osteoartritisu, kadar obstaja nestabilnost sklepa. Če je hialinski hrustanec popolnoma uničen in je izpostavljena zgornja površina, sta možna dva postopka: prva je nastanek gostih skleroz na površini kosti, ki se imenuje eburneza; druga je škoda in stiskanje trabekule, ki na rentgenskih žarkih izgleda kot subhondralna skleroza. V skladu s tem se lahko prvi proces šteje za kompenzacijo, druga pa je očitna faza skupnega uničenja.

Povečanje poveča vsebnost vode v hrustanca hrustanca gostota protonov in odpravlja T2 skrajšanje učinki proteoglikan-kolagenski matriks, ki ima visoko intenziteto signala v škodo odseki matrika v običajnih MRI sekvenc. Ta zgodnja chondromalacia, ki je prvi znak poškodbe hrustanca, je opazna, preden pride do rahlega redčenja. Na tej stopnji je lahko tudi rahlo zgoščevanje ali "otekanje" hrustanca. Strukturne in biomehanske spremembe sklepnega hrustanca nenehno naraščajo, pride do izgube osnovne snovi. Ti procesi so lahko lokalni ali razpršeni, omejeni površinski redčenje in defibracija ali popolno izginotje hrustanca. V nekaterih primerih lahko opazimo lokalno zgoščevanje ali "otekanje" hrustanca brez poškodbe skupne površine. Osteoartroza je pogosto mogoče opazovati lokalno povečanje hrustanca jakosti signala na-T2 ponderirajo slik, kar dokazuje prisotnost površine arthroscopically in globoke transmuralnim linearne spremembe. Slednje lahko odraža v globino degenerativne spremembe, začenši v glavnem v obliki odstop hrustanca iz kalydifitsirovanogo sloj ali plimi linijo. Zgodnje spremembe so omejene na globoke plasti hryasha, v tem primeru se ne pojavi na pregledu artroskopske skupne površine, medtem ko lahko lokalna razvodoknenie globlje plasti hrustanca vodi k porazu sosednjih plasti, pogosto z rastjo subchondral kosti v obliki centralne osteophyte.

V tuji literaturi so podatki o možnosti pridobivanja količinskih podatkov o sestavi sklepnega hrustanca, na primer o vsebnosti vodne frakcije in difuzijskemu koeficientu vode v hrustanču. To se doseže z uporabo posebnih programov MP-tomograf ali MR-spektroskopije. Oba parametra povečata, ko je matriks proteoglikana in kolagena poškodovan zaradi poškodb hrustanca. Koncentracija mobilnih protonov (vsebnost vode) v hrustanču se zmanjša v smeri od sklepne površine do subhondralne kosti.

Kvantitativno ovrednotenje sprememb je mogoče pri T2-uteženih slikah. Po povzetju podatkov o slikah istega hrustanca, dobljenega z različnimi TE, so avtorji ocenili T2-ponderirane slike hrustanca s pomočjo ustrezne eksponentne krivulje iz pridobljenih vrednosti intenzitete signala na vsak piksel. T2 se oceni na določenem območju hrustanca ali se prikaže na zemljevidu celotnega hrustanca, pri čemer jakost signala vsakega piksla ustreza T2 na tej lokaciji. Kljub precej velikim možnostim in relativni enostavnosti zgoraj opisane metode pa je vloga T2 podcenjena, delno zaradi povečanja difuzijskih učinkov s povečanjem TE. V bistvu je T2 pri hrustančih s hondromalacijo podcenjen, ko se povečuje difuzija vode. Če se ne uporabljajo posebne tehnologije, bo potencialno povečanje T2, merjeno s temi tehnologijami v hrustanču s hondromalacijo, nekoliko zmanjšalo učinke, povezane z difuzijo.

Tako je MRI zelo obetavna metoda za prepoznavanje in spremljanje zgodnjih strukturnih sprememb, ki so značilne za degeneracijo sklepnih hrustanca.

Morfološke spremembe hrustanca pri osteoartritisu

Ocenjevanje morfoloških sprememb hrustanca je odvisno od veliko prostorsko ločljivostjo in visokim kontrastom od skupne površine na subchondral kosti. To se najlažje doseže z uporabo zhirpodavlyaemoy T1 3D GE-sekvence, ki natančno odraža lokalne napake ugotovljene in preverjene kot artroskopija in obdukcijo materiala. Hrustanec slike lahko dobimo tudi z odštevanjem slikanje za prenos magnetizacija, potem sklepni hrustanec ima obliko ločenega traku z visoko signala intenzivnosti, jasno razlikovati naslednje osnovne nizko intenzivne sklepnega fluida, intraartikularno maščevju in subchondral kostnega mozga. Vendar pa je pri uporabi te metode, zajemanje slik poteka 2-krat počasneje kot zhirpodavlyaemoe T1-VI, zato se manj pogosto uporabljajo. Poleg tega je mogoče pridobiti podobe lokalnih napak, površinske nepravilnosti in splošnega tanjšanje sklepnega hrustanca z uporabo običajnih MP-sekvenco. Po mnenju nekaterih avtorjev, morfološki parametri - debelina, glasnost, geometrija in topografija hrustanca površine - lahko kvantitativno izračuna s pomočjo 3D MRI slik. S seštevanjem voxel, ki tvorijo 3D rekonstruirano hrustančno sliko, se lahko določi natančna vrednost teh kompleksno povezanih struktur. Poleg tega je merjenje celotne prostornine hrustanca, pridobljenih iz posameznih oddelkov, je enostavnejši postopek zaradi manjših sprememb v ravnini rezine in bolj zanesljivo v prostorsko ločljivostjo. Pri preučevanju celotne odrezali kolen in patelarne vzorcev dobljenih pri artroplastiko teh spojev je določen s skupno sklepnega hrustanca stegnenice, golenice kosti in patelarne in dalo volumen primerjalno pridobljen z MRI, in zadevne količine, dobljene s hrustanca ločen od kosti in merjenjem njene histološko . Zato je ta tehnologija lahko uporabna za dinamično oceno sprememb v obsegu hrustanca pri bolnikih z osteoartritisom. Pridobitev potrebne in točne rezino sklepnega hrustanca, še posebej pri bolnikih z osteoartritisom, zahteva zadostno znanje in izkušnje zdravnika, ki vodi raziskavo, kakor tudi razpoložljivost ustrezne opreme MR.

Celotne meritve obsega vsebujejo malo podatkov o skupnih spremembah in so občutljive za lokalno izgubo hrustanca. Teoretično, se lahko izguba hrustanca ali redčenje na enem mestu uravnoteženje enakovredno povečanje obsega hrustanca drugod v sklepih in merjenje celotne prostornine hrustanca ne kažejo nobenih nepravilnosti, tako da te spremembe ne bi bilo identificirati s to metodo. Delitev sklepnega hrustanca z uporabo 3D rekonstrukcijo na posameznih manjših območjih je bilo mogoče oceniti obseg hrustanca na nekaterih področjih, zlasti na površinah, ki se srečujejo obremenitev moči. Vendar pa se natančnost meritev zmanjša, saj se izvaja zelo malo ločevanja. Na koncu je za potrditev natančnosti meritev potrebna izredno visoka prostorska ločljivost. Če je mogoče doseči zadostno prostorsko ločljivost, postane možnost za kartiranje debeline hrustanca in vivo. Mape debelosti hrustanca lahko razmnožujejo lokalne lezije pri napredovanju osteoartritisa.