Dijagnoza osteoartritisa: MRI zglobne hrskavice

MRI slika zglobne hrskavice odražava ukupnost njegove histološke strukture i biokemijskog sastava. Artikularna hrskavica je hijalina, koja nema vlastitu krvotok, limfnu drenažu i inervaciju. Sastoji se od vode i iona, vlakana tipa II kolagena, hondrocita, agregiranih proteoglikana i drugih glikoproteina. Vlakna kolagena su učvršćena u subchondralnom sloju kosti kao sidro i idu okomito na površinu zgloba gdje se divergiraju vodoravno. Između vlakana kolagena su velike molekule proteoglikana, koje imaju značajan negativni naboj, što intenzivno privlači molekule vode. Hondrociti hrskavice su raspoređeni u ravnim stupovima. Oni sintetiziraju kolagen i proteoglikane, kao i enzimske razgraditelje u neaktivnom obliku i inhibitore enzima.

Histološki je postojao 3 sloja hrskavice u velikim zglobovima, poput koljena i femura. Najdublji sloj je spoj hrskavice i subhondralne kosti i služi kao odredišne sloj opsežne mreže kolagenih vlakana koja se pružaju od njega s površinom gustih snopova međusobno brojnim fibrila otvrdnjavanje. Zove se radijalni sloj. Prema površini zglobne odvojena vlakna kolagena postaju tanje i spojeni u redovnoj paralelno kompaktan i sa manje poprečne veze. Srednji sloj - prijelazna ili intermedijera sadrži više nasumično organizirani kolagenska vlakna, od kojih su većina koso s obzirom da se odupre vertikalne terete, tlak i šok. Većina površinski sloj zglobne hrskavice, poznat kao tangencijalno, - tankoslojna gusto raspoređene tangencijalno orijentirane kolagenska vlakna, suprotnih vlačnih sila koje djeluju pod kompresijom opterećenja i formiranje vodonepropusnu barijeru tekućini, koja sprečava gubitak te za vrijeme postupka kompresije. Većina površinski sloj kolagenih vlakana postavljeni horizontalno kako bi se dobilo gustu horizontalnu ploču na zajedničkoj površini, a tangencijalni fibrilima površina po izboru spojeni s tim dubljim slojevima.

Kao što je napomenuto, agregirane hidrofilne molekule proteoglikana nalaze se unutar ove složene mreže mreže vlakana. Ove velike molekule imaju krajeve njihovih brojnih grana negativno nabijeni dijelovi SQ i COO „koji se intenzivno privlače suprotno nabijene ione (obično Na ⁺ ), koji se sa svoje strane doprinosi osmotskog prodiranje vode u hrskavicu, tlak unutar kolagenske mreže je ogroman i hrskavice djeluje kao izuzetno učinkovit hidrodinamičkog jastuka. Kompresije zglobne površine uzrokuje horizontalnog pomicanja vode sadržane u hrskavici, jer mreža kolagenih vlakana komprimira. Voda preraspodjela elyaetsya Endohondralna tako da njegov ukupni volumen ne mijenja. Kada kompresije smanjuje ili nestaje nakon zajedničkog opterećenja, voda vraća privlači negativno nabijen proteoglikana. To je mehanizam koji podržava visok sadržaj vode, a time i visoku gustoću protona hrskavice. Najveći sadržaj vode primjećuje se nalazi na zajedničkoj površini i smanjuje se prema subhondralne kosti .. Koncentracija proteoglikana povećane u dubokim slojevima hrskavice.

U sadašnjem MR - to je glavni način dobivanja slike hijaline hrskavice, provodi uglavnom pomoću gradijenta - jeka (GE) sekvence. MRI odražava sadržaj vode hrskavice. Međutim, važno je koliko protona vode sadrži hrskavica. Sadržaj i distribucija hidrofilnih molekula proteoglikana i anizotropni organizaciji kolagenskih vlakana utječe ne samo ukupne količine vode, to jest, gustoća vodika u hrskavicu, ali i o stanju svojstva relaksacije, odnosno T2 vode, dajući hrskavice tipičan „zonskih” ili piling slika na MRI, koji je, kao što neki znanstvenici vjeruju, u skladu histoloških sekcija hrskavice.

U vrlo kratkim slike echo vrijeme (TE) (manje od 5 ms), veći hrskavice slika rezolucija obično pokazuje dvoslojnu image: duboko sloj smješten bliže koštane prethodnog područja vapno i ima nisku signala, kao što je prisutnost kalcija značajno smanjuje TR i daje slike; Površinski sloj daje srednji intenzivan ili visoki intenzitet MP signala.

U srednjim TE snimkama (5-40 ms) hrskavica ima troslojni izgled: površinski sloj s niskim signalom; prijelazni sloj s signalom intermedijernog intenziteta; duboki sloj koji ima nizak MP signal. Kod T2 vaganja, signal ne uključuje međusloj, a slika hrskavice postaje homogeno nisko intenzivna. Kada je niska prostorna rezolucija, kratke TE slike ponekad dodatni sloj, koji je zbog kosi kriške artefakata i visoki kontrast na hrskavicu / tekuće, to se može izbjeći povećanjem veličine matrice.

Osim toga, neke od tih zona (slojeva) možda neće biti vidljive pod određenim uvjetima. Na primjer, kada se promijeni kut između osi hrskavice i glavnog magnetskog polja, oblik hrskavičnih slojeva može se promijeniti, a hrskavica može imati homogenu sliku. Taj se fenomen objašnjava anizotropnom svojstvom kolagenskih vlakana i njihovom različitom orijentacijom unutar svakog sloja.

Drugi autori vjeruju da dobivanje slojevite slike hrskavice nije pouzdano i artefakt. Mišljenja istraživača se također razlikuju s obzirom na intenzitet signala dobivenih troslojnih hrskavica. Te su studije vrlo zanimljive i, naravno, zahtijevaju daljnje proučavanje.

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

Strukturne promjene hrskavice s osteoartritisom

U ranim fazama osteoartritis razgradnje kolagena mreže u površinske slojeve hrskavice, što dovodi do povišene površine i disocirani vodopropusnosti. Kao dio prijeloma proteoglikana su više negativno nabijeni glikozaminoglikane koji privlače katione i molekula vode, a preostali proteoglikana gube sposobnost da privuče i zadrži vodu. Osim toga, gubitak proteoglikana smanjuje njihov inhibitorni učinak na međuprostornu vodu. Kao rezultat toga, hrskavica bubri, mehanizam kompresije (zadržavanja) tekućine ne radi, a otpornost na kompresiju hrskavice se smanjuje. Utjecati na prijenos odvija najveći dio tereta na već oštećenim čvrste matrice, a to dovodi do činjenice da je natečen hrskavica postaje osjetljiv na mehanička oštećenja. Kao rezultat toga, hrskavica se oporavlja ili nastavlja degeneraciju.

Osim oštećenja proteoglikana, nova mreža kolagena je djelomično uništena, koja se više ne vraća, a hrskavice se pojavljuju vertikalne pukotine i ulceracije. Te lezije mogu se širiti hrskavice do subhondralne kosti. Proizvodi propadanja i artikulacijska tekućina proširili su se na bazalni sloj, što dovodi do pojave malih područja osteonekroze i subhondralnih cista.

Paralelno s ovim procesima, hrskavica prolazi niz reparativnih promjena s pokušajem obnove oštećene zglobne površine, što uključuje formiranje kondrofita. Potonji eventualno endokondrijsko oslikavanje i postaju osteofiti.

Akutna mehanička trauma i opterećenje kompresije mogu dovesti do razvoja vodoravnih pukotina u dubokom kalcificiranom sloju hrskavice i odstranjivanju hrskavice iz subhondralne kosti. Bazalni cijepanje ili delaminacija hrskavice na sličan način može poslužiti kao mehanizam degeneracije ne samo normalne hrskavice pod uvjetima mehaničkog preopterećenja, već i kod osteoartritisa kada postoji nestabilnost zgloba. Ako hijalina hrskavica potpuno je uništen, a izložen zglobne površine, može biti dva procesa: prvi - stvaranje guste skleroze na površini kosti, koji se zove eburnation; drugi je oštećenje i kompresiju trabekula, koja na X-zrakama izgleda kao subchondralna skleroza. Prema tome, prvi se proces može smatrati kompenzatorom, drugi je jasno faza zajedničkog uništenja.

Povećanje povećava sadržaj vode u hrskavicu hrskavice gustoće protona i eliminira efekte T2 skraćivanje proteoglikana-kolagen matriksa koji ima veliku jačinu signala u oštećenja dijelova matriksa u konvencionalnim MRI sekvenci. Ovo rano kondromalaciju, što je najraniji znak oštećenja hrskavice može biti jasno prije nego što će se dogoditi čak blago stanjivanje. U ovoj fazi, može postojati i lagano zadebljanje ili "bubrenje" hrskavice. Strukturne i biomehaničke promjene zglobne hrskavice u stalnom je porastu, tu je i gubitak od glavnih tvari. Ti procesi mogu biti lokalne ili difuzna, omeđen površina pripreme pulpe i stanjivanje ili potpuni nestanak hrskavice. U nekim slučajevima, lokalna zadebljanje ili „oteklina” hrskavice može se promatrati bez razbijanje površinu zgloba. Osteoartritis je često moguće promatrati lokalne intenzitet porasta hrskavice signala na T2-weighted slike, kao što vidimo u prisutnosti površine arthroscopically i duboke Transmuralna linearne promjene. Potonji može odražavati duboke degenerativne promjene počevši uglavnom u obliku odvajanja hrskavice iz kalydifitsirovanogo sloja ili plime liniju. Rani promjene ograničene na duboke slojeve hryasha, u kojem slučaju se ne pojavi na ispitu artroskopski zajedničke površine, dok je lokalno razvodoknenie dublje slojeve hrskavice može dovesti do poraza od susjednih slojeva, često s rastom subhondralne kosti u obliku središnje osteofit.

U stranoj literaturi postoje dokazi o mogućnosti dobivanja kvantitativne podatke o sastavu zglobne hrskavice, kao što je sadržaj vode u frakcije i koeficijenta difuzije vode u hrskavicu. To se postiže pomoću posebnih programa MP-tomografa ili MR-spektroskopije. Oba ova parametra povećavaju se kada je proteoglikan-kolagenska matrica oštećena u oštećenju hrskavice. Koncentracija pokretnih protona (sadržaj vode) u hrskavi se smanjuje u smjeru od zglobne površine do subhondralne kosti.

Kvantitativna procjena promjena je moguća na T2-ponderiranim slikama. Generaliziranja slikovne podatke iste hrskavice dobivene s različitim TE, autori ocjenjuju slike T2 ponderiranih (VI) s prikladnim hrskavice eksponencijalno krivulje vrijednosti signala dobivenih intenziteta za svaki piksel. T2 se procjenjuje u određenom području hrskavice ili se prikazuje na mapi cijele hrskavice, pri čemu jačina signala svakog piksela odgovara T2 na tom mjestu. Međutim, usprkos prilično velikim mogućnostima i relativnom lakoćom gore opisane metode, uloga T2 podcjenjuje, dijelom zbog povećanja učinaka povezanih s difuzijom s povećanjem TE. U osnovi, T2 se podcjenjuje u hrskavici s kondromalazijom, kada se difuzija vode povećava. Ako se ne koriste posebne tehnologije, potencijalno povećanje T2, izmjereno ovim tehnologijama u hrskavici s kondromalazijom, malo će suzbiti efekte povezane s difuzijom.

Dakle, MRI je vrlo obećavajuća metoda za prepoznavanje i praćenje ranih strukturnih promjena koje su karakteristične za degeneraciju zglobne hrskavice.

Morfološke promjene hrskavice u osteoartritisu

Procjena morfoloških promjena hrskavice ovisi o visokom prostornom rezolucijom i visokim kontrastom od zajedničkog površine do subhondralne kosti. To se najbolje postiže pomoću zhirpodavlyaemoy T1-ponderirani 3D GE-sekvence, koja točno odražava lokalne nedostatke utvrđene i ovjeren kao u artroskopije i na obdukcijskom materijalu. Hrskavice slika se također može dobiti oduzimanjem snimanje prijenos magnetizacije, a zatim zglobna hrskavica ima oblik zasebne trake s visokim signalom intenziteta, jasno kontrastu sa sljedećim podlozi niske intenzivnim zglobnu tekućine, intraartikularnu masno tkivo i subhondralne koštane srži. Međutim, kada koristite ovu metodu, stjecanje slika se odvija 2 puta sporije nego zhirpodavlyaemoe T1-VI, tako da se manje koristi. Osim toga, moguće je dobiti slike lokalnih nedostataka, površinskih nepravilnosti i generalizirani stanjivanje zglobne hrskavice pomoću konvencionalnih MP slijed. Prema nekim autorima, morfološki parametri - debljina, volumen, geometrije i topografiju površine hrskavice - može se kvantitativno izračunati pomoću 3D MRI slike. Zbrajanjem voksela koji čine 3D obnovljeni sliku hrskavice može biti određen točan vrijednosti povezanih složenih struktura. Osim toga, mjerenje ukupnog volumena hrskavice dobivenih od pojedinih sekcija je jednostavnija metoda zbog manjih promjena u ravnini kriška i pouzdaniji u prostorne rezolucije. Kada se studiranje cijeli amputirana koljena i patellar uzoraka dobivenih na endoproteze tih zglobova utvrđena je ukupno zglobne hrskavice bedrene, tibije kosti i patellar i pronašla volumen korelacije dobivene MR i odgovarajuće količine dobivene hrskavice odvojen od kosti i mjerenjem histološki , Dakle, ova tehnologija može biti koristan za dinamičan procjenu promjena u volumenu hrskavice u bolesnika s osteoartritisom. Dobivanje potrebne i točne kriška zglobne hrskavice, osobito u bolesnika s osteoartritisom, zahtijeva dovoljno vještine i iskustvo liječnika koji vodi studiju, kao i dostupnost odgovarajućeg softvera MR.

Ukupna mjerenja volumena sadrže male podatke o uobičajenim promjenama i osjetljiva su na lokalni gubitak hrskavice. Teoretski, gubitak hrskavice ili stanjivanje na jednom mjestu može uravnotežiti ekvivalentnu povećanje volumena hrskavice drugdje u zglobu, te mjerenje ukupne količine hrskavice ne pokazuje nikakvu abnormalnost, tako da se takve promjene ne bi bilo moguće identificirati pomoću ove metode. Podjela zglobne hrskavice uz pomoć 3D rekonstrukcije u zasebne male površine omogućila je procjenu volumena hrskavice na određenim područjima, posebice na površinama na kojima dolazi do opterećenja sile. Međutim, točnost mjerenja se smanjuje, jer se provodi vrlo malo odvajanja. Na kraju, potrebno je iznimno visoku prostornu razlučivost kako bi se potvrdila točnost mjerenja. Ako se može postići dovoljna prostorna razlučivost, moguće je mapiranje debljine hrskavice in vivo. Mape debljine hrskavice mogu reproducirati lokalne lezije u progresiji osteoartritisa.