Multiparametrische MR-basierte Quantifizierung der Knorpelgewebefunktionalität – Der Schlüssel zur Arthrosefrüherkennung?

Zielsetzung:

Untersuchung der Knorpelgewebefunktionalität mittels multiparametrischer quantitativer MRT als Funktion der histologischen Degeneration.

Material und Methoden:

Humane Knorpelproben unterschiedlicher Degenerationsgrade (n = 49) wurden im Rahmen von Knie-TEP-Operationen erhalten, nach Standard präpariert, in ein standardisiertes Anatomie-gerechtes künstliches Kniegelenk eingegeben und mittels einer MRT-kompatiblen Kompressionseinheit Weg-gesteuert (unbelastet [δ0]; 20% Körpergewicht [δ2.5]; 110% Körpergewicht [δ5.0]) und unter simultaner MR-Bildgebung belastet. Mittels eines klinischen 3.0 T-Scanners (Achieva, Philips) wurden Inversion recovery-, Spinlock-Multigradientenecho-, Multispinecho- und Multigradientenecho-Sequenzen akquiriert und zur Erstellung von seriellen T1-, T1ρ-, T2- und T2*-Parameterkarten für jede Probe und Kompressionsposition herangezogen. Nach manueller Segmentierung wurden die oberflächlichen und tiefen Knorpelzonen als Regions-of-interest definiert und die relativen Änderungen berechnet. Histologie (Mankin-Scores) stellte den Referenzstandard dar, sodass Proben als intakt (Mankin-Summe 0 – 4) oder gering degenerativ verändert (Mankin-Summe 5 – 8) eingestuft wurden.

Ergebnisse:

27 Proben waren histologisch intakt und 22 gering degenerativ verändert. Unter Belastung waren Probenhöhe und Pixelanzahl signifikant reduziert. Für T1ρ waren Belastungs-induzierte Veränderungen in der degenerierten Untergruppe signifikant (T1ρ [tiefe Zone]: 93 ± 18 ms [δ0], 112 ± 22 ms[δ2.5], 114 ± 27 ms [δ5.0], p = 0,003 (ANOVA nach log-Transformierung). T1- und T2-Veränderungen waren konsistent und Degenerations-unabhängig und T2*-Veränderungen nicht konsistent.

Schlussfolgerungen:

Knorpelgewebefunktionalität kann mittels Belastungs-abhängiger Veränderungen der T1-, T1ρ-, T2- und T2*-Parameterkarten parametrisiert und quantifiziert werden. Die Response-to-Loading-Muster sind abhängig vom histologischen Gewebezustand, sodass deren Beurteilung einen vielversprechenden Ansatz der Arthrosefrüherkennung darstellt.