Diagnose av slitasjegikt: MRI av leddbrusk

MR-bilde av leddbrusk gjengir totaliteten av sin histologiske struktur og biokjemiske sammensetning. Articular brusk er hyalin, som ikke har egen blodtilførsel, lymfatisk drenering og innervering. Den består av vann og ioner, fibre av type II kollagen, kondrocytter, aggregerte proteoglykaner og andre glykoproteiner. Kollagenfibre styrkes i subchondrallaget av beinet som et anker og løper vinkelrett på overflaten av leddet hvor de divergerer horisontalt. Mellom fibrene i kollagen er store proteoglykanmolekyler, som har en signifikant negativ ladning, som intenst tiltrekker vannmolekyler. Kondrocyter av brusk er arrangert i jevne kolonner. De syntetiserer kollagen og proteoglykaner, så vel som enzymdegradere i en inaktiv form og enzymhemmere.

Histologisk ble det fastslått brusklag 3 i større ledd, for eksempel kne og hofte. De dypeste lag er forbindelsen av brusk og subkondrale ben og tjener som landings lag omfattende nettverk av kollagenfibre som strekker seg fra det til overflaten av tette bunter forbundet med hverandre ved tallrike fibriller tverrbinding. Det kalles det radiale laget. Mot leddflaten separat kollagenfibre blir tynnere og bundet sammen i et vanlig parallell oppstilling kompakt og med færre tverrforbindelser. Midtre lag - et overgangs eller et mellom inneholder mer tilfeldig organisert kollagenfibre, hvorav de fleste er orientert på skrå med henblikk på å motstå vertikale belastninger, trykk og støt. Den mest overfladiske lag av leddbrusk, kjent som tangential, - tynt lag tett arrangert tangentielt orienterte kollagenfibre, motstående strekk-krefter som opptrer under belastning kompresjon, og som danner en vanntett barriere av interstitiell væske, som hindrer dens tap under komprimeringsprosessen. Den mest overfladiske lag av kollagenfibrene er anordnet horisontalt for å danne en tett horisontal plate ved leddoverflaten, mens de tangentiale flateareal fibrillene som eventuelt er forbundet med de dypere lag.

Det ble bemerket at i løpet av dette komplekset maske nettverk av fiber anordnet aggregerte hydrofile proteoglykan-molekyler. Disse store molekylene har endene av de mange grener negativt ladede fragmenter SQ og COO "som intensivt tiltrekke motsatt ladete ioner (vanligvis Na ⁺ ), som i sin tur bidrar til den osmotiske inntrengning av vann inn i brusk. Trykket inne kollagen nettverket er stort, og brusk fungerer som en meget effektiv hydrodynamisk pute. Kompresjons artikulær overflate bevirker den horisontale forskyvning av vann inneholdt i brusken, siden nettverket av kollagenfibre blir komprimert. Vann omfordeling elyaetsya endochondral slik at dens totalvolumet ikke endres. Når komprimering reduseres eller forsvinner etter en felles belastning, vannet beveger seg tilbake tiltrekker negativt ladet proteoglykaner. Dette er den mekanisme som støtter et høyt vanninnhold og derfor høy proton brusk tetthet. Det høyeste innhold av vann det påpekes nærmest fugeflaten og avtar mot det subkondrale ben .. Konsentrasjonen av proteoglykan øket i de dype lag av brusk.

I den foreliggende MRI - dette er den viktigste metoden for å oppnå bilder av hyalinbrusk, gjennomføres hovedsakelig ved hjelp gradient - ekko (GE) sekvenser. MR reflekterer vanninnholdet i brusk. Imidlertid er det viktig hvor mange protoner vann som brusk inneholder. Innhold og fordeling av hydrofile molekyler proteoglykaner og anisotrop organisering av kollagenfibriler påvirkes ikke bare av den totale mengde vann, d.v.s. Protontetthet i brusk, men også om tilstanden i avslapping egenskaper, nemlig T2 av vannet, noe som gir brusk typisk "sone" eller eksfolierende bilder på MR, som, som noen forskere mener, konsistente histologiske snitt av brusk.

Ved meget korte bilder ekkotid (TE) (mindre enn 5 ms), en høyere oppløsning brusk bildet, blir vanligvis viser en to-lags bilde: dype lag er plassert nærmere til benet tidligere forkalkning område og har et lavt signal, som tilstedeværelsen av kalsium reduserer TR og gir bilder; Overflatelaget gir et medium-intensivt eller høyintensivt MP-signal.

I mellomliggende TE-bilder (5-40 ms) har brusk et trelags utseende: et overflate lag med lavt signal; et overgangslag med et signal av mellomintensitet; Et dypt lag med lav MP-signal. Ved T2-vei inkluderer signalet ikke mellomstoffet, og bruskbildet blir homogent med lav intensitet. Når en lav romlig oppløsning brukes, vises et ekstra lag noen ganger på de korte TE-bildene, som skyldes de skråstilte gjenstander og høy kontrast på brusk / væskeoverflaten, dette kan unngås ved å øke størrelsen på matrisen.

I tillegg kan noen av disse sonene (lagene) ikke være synlige under visse forhold. For eksempel når vinkelen mellom bruskaksen og hovedmagnetfeltet endres, kan formen på de bruskete lagene endres, og brusk kan ha et homogent bilde. Dette fenomenet forklares av den anisotrope egenskapen til kollagenfibre og deres forskjellige orientering i hvert lag.

Andre forfattere tror at å skaffe et lagdelt bilde av brusk er ikke pålitelig og er en artefakt. Forskernes meninger divergerer også med hensyn til intensiteten av signalene fra de oppnådde trelagsbruskbildene. Disse studiene er veldig interessante og, selvfølgelig, krever videre studier.

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

Strukturelle endringer i brusk med slitasjegikt

I de tidlige stadier av slitasjegikt, nedbrytes kollagennettverket i overflaten av brusk, noe som fører til oppløsning av overflaten og økt permeabilitet mot vann. Etter hvert som frakturen partiet proteoglykaner er mer negativt ladet glykosaminoglykaner som tiltrekker kationer og vannmolekyler, mens de resterende proteoglykaner mister evnen til å tiltrekke og holde på vann. I tillegg reduserer tapet av proteoglykaner deres hemmende virkning på den interstitiale vannstrømmen. Som et resultat, brusk brusk, mekanismen for kompresjon (retensjon) av væsken virker ikke og bruskens kompresjonsmotstand minker. Det er en effekt av å overføre mesteparten av belastningen til den allerede skadede faste matrisen, og dette fører til at det hovne brusk blir mer utsatt for mekanisk skade. Resultatet er at bruskene enten gjenoppretter eller fortsetter å degenerere.

I tillegg til skade på proteoglykaner, er kollagen-nytt nettverk delvis ødelagt, som ikke lenger blir gjenopprettet, og vertikale sprekker og sårdannelse vises i brusk. Disse lesjonene kan spre ned brusk til subchondral bein. Forfallsprodukter og leddvæsken sprer seg til basallaget, noe som fører til utseendet på små områder av osteonekrose og subchondrale cyster.

Parallelt med disse prosessene gjennomgår brusk en rekke reparative forandringer med et forsøk på å gjenopprette den skadede felles overflaten, som inkluderer dannelsen av kondrofyter. Sistnevnte endokondral endifisering og blir osteofytter.

Akutt mekanisk trauma og kompresjonsbelastning kan føre til utvikling av horisontale sprekker i det dype kalkede lag av brusk og løsrivelse av brusk fra subchondralbenet. Basal splitting eller delaminering av brusk på denne måte kan tjene som en mekanisme av degenerasjon ikke bare av normal brusk under mekanisk overbelastning, men også i osteoarthritis når det er ustabilitet av skjøten. Hvis hyalinbrusk er fullstendig ødelagt og eksponert leddflaten, kan det være to fremgangsmåter: den første - dannelsen av tette sklerose på overflaten av ben, som er kalt eburnation; Den andre er skader og kompresjon av trabeculae, som på røntgenstråler ser ut som subchondral sklerose. Følgelig kan den første prosessen betraktes som kompenserende, den andre er tydeligvis en fase av felles ødeleggelse.

Økning av vanninnholdet øker i brusk Brusk protontetthet og eliminerer T2 forkorting effekter proteoglykan-kollagenmatriksen, som har en høy signalintensitet i porsjoner matrise skader i konvensjonelle MRI-sekvenser. Denne tidlige chondromalacia, som er den tidligste tegn på brusk skader kan være tydelig før det skjer enda svak tynning. På dette stadiet kan det også være en liten fortykkelse eller "hevelse" av brusk. Strukturelle og biomekaniske endringer i leddbrusk øker stadig, tap av grunnleggende substans oppstår. Disse prosessene kan være lokale eller diffuse, begrenset overflateuttynding og defibrering, eller fullstendig forbrenning av brusk. I noen tilfeller kan lokal fortykkelse eller "hevelse" av brusk observeres uten å bryte fellesoverflaten. Osteoartritt er ofte mulig å observere lokal økning brusk signalintensitet på T2-vektede bilder, som viser seg ved nærværet av overflate artroskopisk, og dype transmurale lineære endringer. Sistnevnte kan reflektere dype degenerative endringer med start i hovedsak i form av en løsgjøring av brusk fra kalydifitsirovanogo lag eller flo linje. Tidlige forandringer er begrenset til de dype lag hryasha, i hvilket tilfelle de ikke møter opp ved artroskopisk undersøkelse av leddet overflaten, mens lokal razvodoknenie dypere lag av brusk kan føre til tap av de tilstøtende lag, ofte med veksten av det subkondrale ben i form av en sentral osteophyte.

I den utenlandske litteraturen finnes det data om muligheten for å skaffe seg kvantitativ informasjon om sammensetningen av leddbrusk, for eksempel innholdet i vannfraksjonen og diffusjonskoeffisienten av vann i brusk. Dette oppnås ved bruk av spesielle programmer MP-tomografi eller i MR-spektroskopi. Begge disse parametrene øker når proteoglykan-kollagenmatrisen er skadet i bruskskader. Konsentrasjonen av mobile protoner (vanninnhold) i brusk reduseres i retning fra leddflaten til subchondralbenet.

En kvantitativ evaluering av endringene er mulig på T2-vektede bilder. Generalisere bildedata av samme brusk oppnådd med forskjellige TE, forfatterne evaluert T2-vektede bilder (VI) med et passende brusk eksponensiell kurve til signalintensitetsverdiene som oppnås for hver piksel. T2 er evaluert i et bestemt område av brusk eller vist på kartet over hele brusk, hvor signalstyrken til hver piksel tilsvarer T2 på dette stedet. Imidlertid, til tross for ganske store muligheter og det er relativt enkelt av fremgangsmåten som er beskrevet ovenfor, er rollen til T2 vurderes, delvis på grunn av en økning av diffusjonshastigheten relaterte effekter med økende TE. I utgangspunktet er T2 undervurdert i brusk med kondromalakia, når vanndiffusjon økes. Hvis spesielle teknologier ikke brukes, vil den potensielle økningen i T2, målt med disse teknologiene i brusk med kondromalakia, undertrykke diffusjonsrelaterte effekter litt.

MRI er således en meget lovende metode for å identifisere og overvåke de tidlige strukturelle endringene som er karakteristiske for leddbruskdegenerasjon.

Morfologiske endringer i brusk i slitasjegikt

Estimering av morfologiske endringer av brusk er avhengig av høy romlig oppløsning og høy kontrast fra koplingsoverflaten til det subkondrale ben. Dette oppnås best ved anvendelse av zhirpodavlyaemoy T1-vektede 3D GE-sekvenser, som nøyaktig reflekterer de lokale defekter identifisert og bekreftet som i artroskopi og ved obduksjon materiale. Brusk bilde kan også bli oppnådd ved å subtrahere den magnetisering som overføringsavbildning, da leddbrusk har form av en separat list med en høy intensitetssignal, i klar kontrast til den neste underliggende lav-intensive artikulær væske, intraartikulær fettvev og subkondrale ben marg. Imidlertid, ved bruk av denne metoden, finner bildeoverføring sted 2 ganger langsommere enn zhirpodavlyaemoe T1-VI, så er mindre utbredt. I tillegg er det mulig å oppnå bilder av lokale defekter, overflateuregelmessigheter og generalisert tynning av leddbrusk ved bruk av konvensjonell MP-sekvens. Ifølge enkelte forfattere, morfologiske parametere - tykkelse, volum, geometri og topografi av bruskoverflaten - kvantitativt kan beregnes ved anvendelse av 3D-MR-bilder. Ved å summere voksler som utgjør 3D-rekonstruert bilde av brusken kan det bestemmes av den eksakte verdi av de tilknyttede komplekse strukturer. Videre målingen av det totale volum av brusk oppnådd fra de enkelte seksjoner, er en enklere metode på grunn av mindre forandringer i planet for stykket og mer pålitelig i romlig oppløsning. Ved undersøkelse av hele amputerte kne- og patellære prøver oppnådd ved leddproteser disse leddene ble bestemt ved hjelp av summen av leddbrusken i den femorale, tibiale ben og patella og funnet en korrelasjon volum som oppnås ved MRI, og de respektive mengder som oppnås ved brusk skilles fra benet og å måle dens histologisk . Følgelig kan denne teknologien være nyttig for dynamisk å vurdere endringene i bruskvolum hos pasienter med slitasjegikt. Innhenting av nødvendig og nøyaktig bit av leddbrusk, spesielt hos pasienter med artrose, krever tilstrekkelig kompetanse og erfaring til legen å gjennomføre studien, samt tilgjengeligheten av passende programvare MR.

Totale volummålinger inneholder liten informasjon om vanlige endringer og er sensitive for henholdsvis lokal tap av brusk. Teoretisk kan brusk tap eller fortynning i én stilling å balansere en tilsvarende økning i volumet av brusk andre steder i skjøten, og å måle den totale brusk volum ville ikke viser noe unormalt, slik at slike endringer ikke vil kunne identifiseres ved denne metoden. Oppdeling av leddbrusk ved bruk av 3D-rekonstruksjon på enkelte små områder har gjort det mulig å vurdere mengden av brusk i visse områder, særlig på overflatene opplever effektbelastningen. Imidlertid minker nøyaktigheten av målingene, siden meget liten separasjon utføres. Til slutt er en ekstremt høy romlig oppløsning nødvendig for å bekrefte nøyaktigheten av målingene. Hvis det oppnås tilstrekkelig romlig oppløsning, blir muligheten til å kartlegge brusktykkelsen in vivo mulig. Brusk tykkelse kart kan reprodusere lokale lesjoner i utviklingen av slitasjegikt.