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Biomechanische Eigenschaften des Knorpels und von Knorpelreparationsgewebe: biochemisches 7 T MRT (quantitatives T2 mapping) und Histologie im Schafmodell
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Autoren
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Milena Pachowsky
- Universitätsklinikum Erlangen, Unfallchirurgie, Erlangen, Germany
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Kolja Gelse
- Universitätsklinik Erlangen, Unfallchirurgische Abteilung, Erlangen, Germany
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Siegfried Trattnig
- Medizinische Universität Wien, Wien, Austria
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Joachim Friske
- Medizinische Universität Wien, Allgemeines Krankenhaus Wien, Exzellenzzentrum für Hochfeld MR, Wien, Austria
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Götz Welsch
- Universitätsklinikum Erlangen, Unfallchirurgische Abteilung, Erlangen, Germany
| Veröffentlicht: | 5. Oktober 2015 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Die Regenerationsfähigkeit von Knorpel ist limitiert, Verletzungen führen häufig zu Arthrose. Frühzeitiges Erkennen von Knorpeldegeneration und die postoperative Evaluation nach Knorpelreparations-OPs wie Matrix-assoziierte Chondrocyten Implantation (MACI, ACT) und Mikrofrakturierung (MFX) spielen eine immer größere Rolle. Ziel der Studie war es, in einem Schafmodell biochemische MRT-Methoden zur Quantifizierung der Knorpelqualität histologisch zu validieren.
Methodik: 3 Gruppen von Schafen (gesunder Knorpel (n=30), Arthrosemodell (n=35), mittels MFX (n=12) oder ACT (n=18) behandelte iatrogene Knorpeldefekte) wurden in einem 7T MR-Scanner (Magnetom, Siemens Healthcare, Erlangen, Germany) mit einer 28-Kanal - Kniespule (Quality Electrodynamics LLC, Cleveland, OH, US) untersucht.
Um die Integrität des Kollagengerüstes darzustellen und die Qualität des jeweiligen Gelenkknorpels zu quantifizieren erfolgte die Analyse der T2 Zeiten von tiefer und oberflächlicher Zone in höchst möglicher Ortsauflösung (0.1-0.2mm). Es erfolgte eine statistische Varianz-Analyse und der Vergleich mit der histologischen Auswertung der Areale.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die durchschnittlichen T2 Zeiten (in ms) der oberflächlichen und tiefen Zone wurden zwischen den Gruppen verglichen. Gesund: oberflächlich 40,68 (SD 9,84) vs. tief 30,84 (6,76); Arthrose: 57,72 (14,30) vs. 46,70 (10,06); MFX 48,70 (18,68) vs. 48,28 (16,37); ACT 60,69 (18,97) 49,39 (18,48).
Im Vergleich der Zonen innerhalb einer Gruppe zeigte sich ein hochsignifikanter Unterschied zwischen oberflächlicher und tiefer Zone im gesunden Knorpel (p<0.01), ein signifikanter Unterschied im arthrotischen Knorpel und im Reparaturgewebe nach ACT (p<0.05) und kein statistisch signifikanter Unterschied der Zonen zueinander nach MFX (p=n.s.). Die mittels T2 mapping dargestellten Unterschiede zwischen den Gruppen ließen sich histologisch bestätigen.
Das verwendete Schafmodell detektiert Unterschiede zwischen gesundem, arthrotischem und Knorpelersatzgewebe. Die Ergebnisse helfen das Modell sowohl für die Entwicklung neuer MRT Methoden zu validieren als auch für weitere Knorpelmodelle zu nutzen.
Die neue Herangehensweise der 7T-Bildgebung könnte das Verständnis von Arthrose-Entwicklung und Knorpelersatzmethoden verbessern und dient der Validierung der quantitativen MR-Bildgebung um in Zukunft eine bessere klinische Einsetzbarkeit dieser Methoden zu gewährleisten.
