Diagnosis osteoarthritis: MRI rawan artikular

Gambar MRI rawan artikular mencerminkan keseluruhan struktur histologi dan komposisi biokimia. Rawan artikular adalah hyaline, yang tidak mempunyai bekalan darah sendiri, saliran limfa dan pemuliharaan. Ia terdiri daripada air dan ion, serat kolagen jenis II, kondroit, proteoglisans agregat dan glikoprotein lain. Serat kolagen diperkuat di lapisan subchondral tulang sebagai anchor dan berjalan tegak lurus ke permukaan sendi di mana mereka menyimpang secara mendatar. Antara serat kolagen adalah molekul proteoglycan yang besar, yang mempunyai caj negatif yang besar, yang secara intensif menarik molekul air. Chondrocytes rawan disusun dalam lajur walaupun. Mereka mensintesis kolagen dan proteoglikan, serta pengurangan enzim dalam bentuk tidak aktif dan inhibitor enzim.

Histologi ia telah ditentukan lapisan rawan 3 pada sendi besar, seperti lutut dan pinggul. Lapisan paling dalam adalah perkarangan rawan dan tulang subchondral dan berfungsi sebagai rangkaian luas lapisan pendaratan serat kolagen bermula dari ia ke permukaan berkas padat saling oleh pelbagai gentian halus silang. Ia dipanggil lapisan radial. Ke arah permukaan artikular serat kolagen berasingan menjadi lebih nipis dan terikat bersama-sama dalam barisan selari tetap padat dan dengan pautan silang yang lebih sedikit. Lapisan tengah - peralihan, atau perantaraan mengandungi dianjurkan lebih secara rawak serat kolagen, sebahagian besar daripada yang berorientasikan langsung dengan tujuan untuk menahan beban menegak, tekanan dan kejutan. Lapisan paling cetek rawan artikular, yang dikenali sebagai menyeleweng, - lapisan nipis padat diatur serat kolagen tangen berorientasikan, menentang daya tegangan yang bertindak di bawah mampatan beban, dan membentuk halangan kalis air cecair celahan, yang menghalang kehilangan semasa proses pemampatan. Lapisan paling cetek gentian kolagen diletakkan tersusun untuk membentuk plat mendatar padat di permukaan bersama, manakala gentian halus kawasan permukaan tangen adalah pilihan menyertai dengan orang-orang lapisan.

Ia menyatakan bahawa dalam tempoh ini rangkaian jaringan kompleks serat mempunyai agregat molekul proteoglikan hydrophilic. Molekul besar mempunyai hujung banyak cawangan mereka bercas negatif serpihan SQ dan Ketua Pegawai Operasi "yang intensif menarik ion bercas berlawanan (biasanya Na ⁺ ), yang seterusnya menyumbang kepada penembusan osmosis air ke dalam tulang rawan. Tekanan dalam rangkaian kolagen sangat besar, dan tulang rawan berfungsi sebagai kusyen hidrodinamik amat berkesan. Mampatan permukaan artikular menyebabkan anjakan mendatar air yang terkandung dalam tulang rawan, sejak rangkaian gentian kolagen dimampatkan. Pengagihan semula air elyaetsya endochondral supaya jumlah keseluruhan adalah tidak berubah. Apabila mampatan dikurangkan atau hilang selepas beban bersama, air bergerak kembali menarik bercas negatif proteoglikan. Ini adalah mekanisme yang menyokong kandungan air yang tinggi dan dengan itu tinggi ketumpatan proton rawan. Kandungan tertinggi air ia nota paling dekat dengan permukaan bersama dan berkurangan ke arah tulang subchondral .. Kepekatan proteoglikan meningkat di dalam lapisan tulang rawan.

Dalam masa ini MRI - ini adalah kaedah utama untuk mendapatkan imej yang hening rawan, dilaksanakan terutamanya menggunakan kecerunan - echo (GE) urutan. MRI mencerminkan kandungan air rawan. Walau bagaimanapun, adalah penting berapa banyak proton air yang mengandungi tulang rawan. Kandungan dan pengedaran molekul hydrophilic proteoglikan dan organisasi anisotropic gentian halus kolagen dipengaruhi bukan sahaja oleh jumlah air, iaitu, ketumpatan proton dalam tulang rawan, tetapi juga mengenai keadaan sifat bersantai, iaitu T2 air, memberi rawan biasa "zon" atau pengelupasan imej MRI, yang, seperti sesetengah penyelidik percaya, bahagian histologi konsisten rawan.

Gambar-gambar yang singkat echo masa (TE) (kurang daripada 5 ms), resolusi imej rawan yang lebih tinggi biasanya menunjukkan imej dua lapisan: lapisan dalam adalah kedudukan yang lebih dekat ke tulang kawasan kalsifikasi terlebih dahulu dan mempunyai isyarat yang rendah, kerana kehadiran kalsium sangat mengurangkan TR dan memberikan imej; Lapisan permukaan memberikan isyarat MP intensiti sederhana atau intensiti tinggi.

Dalam gambar TE pertengahan (5-40 ms) rawan mempunyai penampilan tiga lapis: lapisan permukaan dengan isyarat rendah; lapisan peralihan dengan isyarat keamatan pertengahan; lapisan mendalam mempunyai isyarat MP yang rendah. Pada T2-berat, isyarat tidak termasuk lapisan pertengahan, dan imej tulang rawan menjadi homogen dengan intensiti rendah. Apabila resolusi spatial yang rendah, imej TE kadangkala lapisan tambahan, yang adalah disebabkan oleh serong keping artifak dan kontras tinggi pada antara muka rawan / cecair, ini boleh dielakkan dengan meningkatkan saiz matriks.

Selain itu, beberapa zon (lapisan) ini mungkin tidak dapat dilihat dalam keadaan tertentu. Contohnya, apabila sudut antara paksi rawan dan perubahan medan magnet utama, bentuk lapisan kartilaginus mungkin berubah, dan rawannya mungkin mempunyai imej homogen. Fenomena ini dijelaskan oleh sifat anisotropik gentian kolagen dan orientasi yang berlainan dalam setiap lapisan.

Penulis lain percaya bahawa mendapatkan imej berlapis rawan tidak boleh dipercayai dan merupakan artifak. Pendapat para penyelidik menyimpulkan juga mengenai intensiti isyarat dari imej rawan tiga lapisan yang diperolehi. Kajian-kajian ini sangat menarik dan, tentu saja, memerlukan kajian lanjut.

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

Perubahan struktur rawan dengan osteoartritis

Pada peringkat awal osteoartritis degradasi rangkaian kolagen dalam lapisan permukaan rawan, yang membawa kepada permukaan pun berlepas dan kebolehtelapan air yang tinggi. Sebagai bahagian patah proteoglikan telah dicaj lebih negatif glycosaminoglycans yang menarik kation dan molekul air, manakala selebihnya proteoglikan hilang keupayaan untuk menarik dan mengekalkan air. Di samping itu, kehilangan proteoglisans mengurangkan kesan perencatan pada arus air interstisial. Akibatnya, tulang rawan membengkak, mekanisme mampatan (pengekalan) cecair tidak berfungsi dan rintangan mampatan rawannya berkurang. Terdapat kesan pemindahan sebahagian besar beban ke matriks pepejal yang telah rosak, dan ini membawa kepada fakta bahawa rawan bengkak menjadi lebih mudah untuk kerosakan mekanikal. Akibatnya, tulang rawan sama ada pulih atau terus merosot.

Selain merosakkan proteoglikan, rangkaian kolagen baru dibinasakan sebahagiannya, yang tidak lagi dipulihkan, dan retakan vertikal dan ulser muncul di tulang rawan. Lesi ini boleh merebak tulang rawan ke tulang subkondral. Produk reput dan cecair artikular merebak ke lapisan basal, yang membawa kepada kemunculan kawasan kecil osteonecrosis dan sista subkondral.

Selari dengan proses ini, tulang rawan menjalani beberapa perubahan reparatif dengan percubaan untuk memulihkan permukaan sendi yang rosak, termasuk pembentukan chondrophytes. Akhirnya akhirnya menjadi ossification endochondral dan menjadi osteophytes.

Trauma mekanikal akut dan mampatan mampatan boleh membawa kepada perkembangan retakan mendatar dalam lapisan rawan tulang yang mendalam dan detakmen rawan dari tulang subkondral. Pembelahan asas atau penghapusan tulang rawan dengan cara yang sama boleh berfungsi sebagai mekanisme degenerasi bukan sahaja rawan normal di bawah keadaan beban mekanikal, tetapi juga untuk osteoarthritis apabila terdapat ketidakstabilan sendi. Sekiranya tulang rawan hyalin dimusnahkan sepenuhnya dan permukaan artikular terdedah, maka dua proses adalah mungkin: yang pertama adalah pembentukan sclerosis padat di permukaan tulang, yang dipanggil eburnesis; yang kedua adalah kerosakan dan mampatan trabeculae, yang pada sinar-X kelihatan seperti sklerosis subkondral. Oleh itu, proses pertama boleh dipertimbangkan sebagai kompensator, yang kedua adalah jelas fasa pemusnahan bersama.

Meningkatkan meningkatkan kandungan air dalam kepadatan proton rawan Rawan dan menghapuskan T2 kesan memendekkan matriks proteoglikan-kolagen, yang mempunyai keamatan isyarat yang tinggi kerosakan bahagian matriks dalam urutan MRI konvensional. Ini chondromalacia awal, yang adalah tanda awal kerosakan rawan boleh menjadi jelas sebelum ia berlaku walaupun penipisan sedikit. Pada peringkat ini, terdapat juga penebalan sedikit atau "pembengkakan" tulang rawan. Perubahan struktural dan biomekanik rawan artikular sentiasa meningkat, kehilangan bahan asas berlaku. Proses-proses ini boleh menjadi setempat atau meresap, penipisan dan pengawalan permukaan yang terhad, atau kehilangan sepenuhnya tulang rawan. Dalam sesetengah kes, penebalan atau "pembengkakan" rawan tempatan dapat diperhatikan tanpa melepaskan permukaan sendi. Osteoarthritis sering mungkin untuk memerhatikan tempatan peningkatan rawan keamatan isyarat pada imej-imej T2 berwajaran, seperti yang dibuktikan dengan kehadiran permukaan arthroscopically, dan perubahan linear transmural dalam. Mereka ini boleh memaparkan perubahan degeneratif dalam bermula terutamanya dalam bentuk detasmen tulang rawan dari lapisan kalydifitsirovanogo atau garis air pasang. Perubahan awal adalah terhad kepada hryasha lapisan dalam, di mana mereka tidak hadir pada pemeriksaan arthroscopic daripada permukaan bersama, manakala razvodoknenie tempatan lapisan rawan boleh membawa kepada kekalahan lapisan bersebelahan, sering dengan pertumbuhan tulang subchondral dalam bentuk Osteofit pusat.

Dalam kesusasteraan asing terdapat data mengenai kemungkinan mendapatkan maklumat kuantitatif mengenai komposisi tulang rawan artikular, contohnya, kandungan pecahan air dan pekali air resapan dalam tulang rawan. Ini dicapai dengan penggunaan program khusus MP-tomograf atau dalam MR-spectroscopy. Kedua-dua parameter ini meningkat apabila matriks proteoglycan-kolagen rosak dalam kerosakan tulang rawan. Kepekatan proton mudah alih (kandungan air) dalam tulang rawan berkurangan ke arah dari permukaan artikular ke tulang subkondral.

Penilaian kuantitatif terhadap perubahan boleh dilakukan pada imej T2-bobot. Meringkaskan data gambar rawan yang sama yang diperolehi dengan TE yang berbeza, penulis menilai imej-imej rawan T2 dari rawan menggunakan lengkung eksponen yang sesuai dari nilai intensiti isyarat yang diperolehi bagi setiap piksel. T2 dinilai di kawasan tertentu tulang rawan atau dipaparkan pada peta keseluruhan rawan, di mana kekuatan isyarat setiap piksel sepadan dengan T2 di lokasi ini. Walau bagaimanapun, walaupun kemungkinan yang agak besar dan kemudahan relatif kaedah yang diterangkan di atas, peranan T2 dipandang rendah, sebahagiannya disebabkan peningkatan kesan penyebaran dengan peningkatan TE. Pada dasarnya, T2 diremehkan dalam tulang rawan dengan chondromalacia, apabila penyebaran air meningkat. Sekiranya teknologi khas tidak digunakan, potensi peningkatan T2, diukur dengan teknologi ini dalam tulang rawan dengan chondromalacia, akan sedikit menindih kesan penyebaran.

Oleh itu, MRI adalah kaedah yang sangat menjanjikan untuk mengenalpasti dan memantau perubahan struktur awal yang merupakan ciri degenerasi rawan artikular.

Perubahan morfologi rawan dalam osteoarthritis

Anggaran perubahan morfologi rawan bergantung kepada resolusi yang tinggi ruang dan kontras tinggi dari permukaan bersama ke tulang subchondral. Ini boleh dicapai dengan menggunakan T1 berwajaran zhirpodavlyaemoy 3D PRU-urutan yang tepat mencerminkan kecacatan tempatan yang dikenal pasti dan disahkan seperti dalam arthroscopy dan pada bahan bedah siasat. Imej rawan juga boleh diperolehi dengan menolak pengimejan pemindahan pemagnetan, kemudian tulang rawan artikular mempunyai bentuk jalur yang berasingan dengan isyarat intensiti tinggi, jelas berbeza dengan asas cecair artikular rendah intensif akan datang, intra-artikular tisu adipos dan subchondral sumsum tulang. Walau bagaimanapun, apabila menggunakan kaedah ini, imej diperoleh 2 kali lebih perlahan daripada T1-VI ditindas lemak, oleh itu ia kurang digunakan secara meluas. Di samping itu, ia adalah mungkin untuk mendapatkan imej kecacatan tempatan, penyelewengan permukaan dan penipisan umum rawan artikular menggunakan konvensional MP-urutan. Menurut beberapa penulis, parameter morfologi - ketebalan, jumlah, geometri dan topografi permukaan rawan - boleh kuantitatif dikira dengan menggunakan imej 3D MRI. Dengan menjumlahkan vokal yang membentuk imej rawan 3D yang semula, nilai sebenar struktur berkaitan kompleks ini boleh ditentukan. Selain itu, pengukuran jumlah keseluruhan tulang rawan yang diambil dari bahagian individu, adalah kaedah yang lebih mudah disebabkan oleh perubahan kecil dalam satah keping dan lebih dipercayai dalam resolusi spatial. Ketika mengkaji keseluruhan dipotong lutut dan patellar sampel yang diperolehi di arthroplasty sendi ditentukan oleh jumlah tulang rawan artikular femoral, tulang tibia dan patellar dan mendapati jumlah korelasi yang diperolehi oleh MRI, dan jumlah masing-masing diperolehi oleh tulang rawan dipisahkan daripada tulang dan mengukur histologi yang . Akibatnya, teknologi ini boleh berguna untuk menilai secara dinamik perubahan volume tulang rawan pada pesakit dengan osteoarthritis. Mendapatkan keping yang perlu dan tepat rawan artikular, terutamanya pada pesakit dengan osteoartritis, memerlukan kemahiran yang mencukupi dan pengalaman doktor yang menjalankan kajian itu, serta adanya perisian MR sesuai.

Jumlah pengukuran jumlah mengandungi sedikit maklumat mengenai perubahan biasa dan sensitif, masing-masing, untuk kehilangan rawan tempatan. Secara teorinya, kehilangan tulang rawan atau penipisan pada satu laman boleh mengimbangi peningkatan yang setara dalam jumlah rawan di bahagian lain di dalam sendi, dan mengukur jumlah rawan tidak akan menunjukkan sebarang keabnormalan, supaya perubahan itu tidak akan boleh dikenal pasti melalui kaedah ini. Pembahagian tulang rawan artikular dengan bantuan pembinaan semula 3D ke dalam kawasan kecil yang berasingan memungkinkan untuk menganggarkan jumlah tulang rawan di kawasan tertentu, khususnya pada permukaan yang mengalami beban daya. Walau bagaimanapun, ketepatan pengukuran berkurang, kerana pemisahan yang sangat sedikit dilakukan. Akhirnya, resolusi spasial yang sangat tinggi diperlukan untuk mengesahkan ketepatan pengukuran. Jika resolusi ruang yang mencukupi dapat dicapai, prospek pemetaan ketebalan tulang rawan dalam vivo menjadi mungkin. Peta ketebalan rawan boleh membiak lesi tempatan dalam perkembangan osteoarthritis.