Osteoartrīta diagnostika: locītavu skrimšļa MRI

MRI artēriju skrimšļa attēls atspoguļo tās histoloģisko struktūru un bioķīmisko sastāvu kopumu. Šūnveida skrimslis ir hialīns, kuram nav asins apgādes, limfodrenāžas un inervācijas. Tas sastāv no ūdens un joniem, II tipa kolagēna šķiedrām, hondrocītām, agregētiem proteoglikaniem un citiem glikoproteīniem. Kolagēnas šķiedras tiek nostiprinātas kaķa subhondālajā slānī kā enkurs, un tās ir perpendikulāri savienojuma virsmai, ja tās novirza horizontāli. Starp kolagēna šķiedrām ir lielas proteoglikāna molekulas, kurām ir ievērojams negatīvs lādiņš, kas intensīvi piesaista ūdens molekulas. Skriemeļu hroncotiķi ir izvietoti pat slejās. Tie sintezē kolagēnu un proteoglikanus, kā arī fermentu degradētājus neaktīvā formā un fermentu inhibitorus.

Histoloģiski tika noteikts skrimšļa slānis 3 lielās locītavas, piemēram, ceļa un gūžas. Dziļākais slānis ir savienojums ar skrimšļu un subchondral kaulu un kalpo kā galvenās slāņa plašo tīklu un kolagēna šķiedras, kas stiepjas no tās, lai virsmas blīvu saiņu ir savstarpēji savienoti ar daudziem fibrillu cross-linking. To sauc par radiālo slāni. Uz locītavas virsmu atsevišķs kolagēna šķiedras kļūst plānāki un sajaukta kopā ar regulāru paralēlā masīvs kompaktu un ar mazāk savstarpējām saitēm. Vidējais slānis - pārejas, vai starpprodukts satur vairāk nejauši organizēta kolagēna šķiedras, no kuriem lielākā daļa ir orientētas slīpi ar mērķi pretoties vertikālas slodzes, spiedienu un šoku. Vairumā virsējā kārta no locītavu skrimšļa, kas pazīstams kā tangenciālās, - plānslāņa blīvi izvietotas tangenciāli orientētas kolagēna šķiedras, pretējās stiepes spēkus, kas iedarbojas zem slodzes kompresijas, un veido ūdensnecaurlaidīgu barjeru intersticiālu šķidrumu, kas novērš tā zudumu saspiešanas procesa laikā. Vairumā virspusēju slānis kolagēna šķiedras ir izvietotas horizontāli, lai veidotu blīvu horizontālu plāksni pie savienojuma virsmas, bet tangenciālas virsmas laukums šķiedrās, ir neobligāti savienotas ar minētajiem dziļākos slāņos.

Tika atzīmēts, ka šajā sarežģītajā acu tīklu šķiedru sakārtoti apkopotu hidrofilo proteoglikānu molekulas. Šie lielie molekulas ir galus daudzajām filiāļu negatīvi lādētu fragmenti SQ un COO ", kas intensīvi piesaista pretējos joni (parasti Na ⁺ ), kas savukārt veicina osmotisko iekļūšanu ūdens uz skrimšļiem. Spiediens kolagēna tīklā ir milzīgs, un skrimšļus darbojas kā ļoti efektīvs hidrodinamisko spilvenu. Compression locītavu virsmas izraisa horizontālu pārvietošanu ūdens, ko satur skrimšļus, jo tīkls kolagēna šķiedras, tiek saspiests. ūdens pārdales elyaetsya endochondral tāpēc, ka tā kopējais apjoms nav mainījies. Ja kompresijas samazinās vai pazūd pēc kopīgas slodzi, ūdens pārvietojas atpakaļ piesaista negatīvi uzlādēts proteoglikānu. Tas ir mehānisms, kas nodrošina augstu ūdens saturu un līdz ar to augsta protonu skrimšļa blīvumu. Augstākais saturs ūdenī Tas norāda vistuvāk kopīgā virsmas un samazinās virzienā subchondral kaulu .. Koncentrācija proteoglikānu pieauga dziļākajos slāņos skrimšļiem.

Jo pašreizējā MRI - tā ir galvenā metode iegūt attēlus no caurspīdīgs skrimšļus, galvenokārt īsteno, izmantojot gradientu - atbalss (GE) secības. MRI atspoguļo skābekļa saturu ūdenī. Tomēr ir svarīgi, cik daudz protonu ūdens satur skrimšļus. Proteoglikānu hidrofilisko molekulu saturs un sadalījums un kolagēna fibrilu anizotropā organizācija ietekmē ne tikai kopējo ūdens daudzumu, t.i. Protonu blīvums skrimšļus, bet arī stāvokli relaksācijas īpašības, proti T2 ūdens, dodot skrimšļa tipisks "Zonālās" vai pīlinga attēlus MRI, kas, kā daži pētnieki uzskata, konsekventu histoloģijas sadaļās skrimšļiem.

Pie ļoti īsi attēli echo laiks (TE) (mazāk nekā 5 ms), augstākas izšķirtspējas skrimšļa attēls parasti redzams divu slāņu attēls: dziļš slānis ir novietots tuvāk kaulu iepriekšēju pārkaļķošanās jomā un tam ir zems signālu, jo klātbūtne kalciju ievērojami samazina TR un dod attēlus; Virsmas slānis nodrošina vidēja intensīvā vai augstas intensitātes MP signālu.

Starpposma TE attēlos (5-40 ms) trusis ir trīsslāņains: virsmas slānis ar zemu signālu; pārejas slānis ar vidējas intensitātes signālu; dziļš slānis ar zemu MP signālu. T2 svēršanas laikā signāls neietver starpslāni, un skrimšļa attēls kļūst viendabīgi zemas intensitātes. Kad zema telpiskā izšķirtspēja, īsi TE attēlus dažkārt papildu slānis, kas ir saistīts ar slīpi šķēles artifacts un augsts kontrasts pie skrimslis / šķidrā interfeisu, to var novērst, palielinot izmēru matricas.

Turklāt dažās no šīm zonām (slāņi) noteiktos apstākļos var nebūt redzama. Piemēram, mainoties leņķim starp skrimšļa asi un galveno magnētisko lauku, var mainīties skrimšļa slāņa forma, un skrimšļa var būt viendabīgs attēls. Šo fenomenu izskaidro kolagēna šķiedru anizotropā īpašība un to dažādā orientācija katrā slānī.

Citi autori uzskata, ka slāņaina skrimšļa attēla iegūšana nav uzticama un ir artefakts. Pētnieku viedokļi atšķiras arī no saņemto trīslāņu skrimšļa attēlu signālu intensitātes. Šie pētījumi ir ļoti interesanti un, protams, prasa tālāku izpēti.

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

Konkrētas skrimšļa izmaiņas ar osteoartrītu

Osteoartrīta agrīnajā stadijā kolagēna tīkls degradējas skrimšļa virsmas slāņos, izraisot virsmas sadalīšanos un paaugstinātu caurlaidību ūdenī. Tā kā vairāk proteoglikānu sadalās, šķiet, ka vairāk negatīvi uzlādēti glikozamonoglikāni piesaista katjonus un ūdens molekulas, bet pārējie proteoglicāni zaudē spēju piesaistīt un saglabāt ūdeni. Turklāt proteoglikānu zudums samazina to inhibējošo iedarbību uz starpstrāvas ūdens strāvu. Tā rezultātā skrimšļi uzbriest, šķidruma kompresijas (aiztures) mehānisms nedarbojas un samazinās skrimšļa kompresijas pretestība. Lielākā daļa slodzes pārsūta uz jau bojāto cieto matricu, un tas noved pie tā, ka pietūkuši skrimšļi kļūst jutīgāki pret mehāniskiem bojājumiem. Tā rezultātā skrimšļi vai nu atgūst, gan turpina degenerēties.

Papildus proteoglikānu bojājumiem kolagēna jaunais tīkls ir daļēji iznīcināts, kurš vairs netiek atjaunots, un skrimšļos parādās vertikālas plaisas un čūlas. Šie bojājumi var sadalīt skrimšļus uz subhondrālo kaulu. Sadalīšanās produkti un locītavu šķidrums izplatās uz bazālo slāni, kas izraisa nelielas osteonekrozes un subhondālu cistu daļas.

Paralēli šiem procesiem, skrimšlietim tiek veiktas vairākas reparatīvas izmaiņas, mēģinot atjaunot bojāto locītavas virsmu, kas ietver hondrofītu veidošanos. Pēdējais galu galā endoondrālais ossification un kļūst osteophytes.

Akūta mehāniska trauma un saspiešanas slodze var izraisīt horizontālo plaisu veidošanos dziļajā kalcītā skrimšļa slānī un skrimšļa atdalīšanos no subchondral kaula. Bazālo sadalīšana vai atslāņošanās skrimšļa šādā veidā var kalpot kā mehānisms deģenerācijas ne tikai normāla skrimšļa ar mehāniskas pārslodzes, bet arī osteoartrīta, ja ir nestabilitāte locītavu. Ja hialīna skrimsli ir pilnībā iznīcināti un saskarē ar locītavu virsmu, tad ir iespējami divi procesi: pirmais ir blīvās sklerozes veidošanās uz kaula virsmas, ko sauc par eburnēzi; otrais ir trabekulu bojājums un saspiešana, kas pēc rentgenstaru izskata kā subhondrālā skleroze. Tādējādi pirmo procesu var uzskatīt par kompensējošu, otrais ir nepārprotams kopīgas iznīcināšanas posms.

Palielinot ūdens satura pieaugumu skrimslis skrimšļus protonu blīvums un novērš T2 saīsināt efektus, proteoglikānu-kolagēna, kurā ir augsts signāla intensitāti porcijas matricas bojājumiem parasto MRI sekvences. Tas agri hondromalācija, kas ir agrākais zīme skrimšļa bojājumu var būt skaidrs, pirms tas notiek, pat neliels retināšana. Šajā posmā var būt arī neliels skrimšļa sabiezējums vai "pietūkums". Strukturālās un biomehāniskie izmaiņas locītavu skrimšļa pastāvīgi pieaug, ir galvenās vielas zudumu. Šie procesi var būt vietēja vai difūza, ko norobežo virszemes koksnes pārstrādes un retināšanu vai pilnīgu izzušanu skrimšļiem. Dažos gadījumos, vietējās sabiezējums vai "pietūkums" skrimšļa var novērot, nesalaužot locītavu virsmu. Osteoartrīts bieži ir iespējams novērot vietējo pieaugums skrimšļa signāla intensitāti uz T2 svērto attēlus, par ko liecina klātbūtni virsmas arthroscopically un dziļas transmurāls lineāras izmaiņas. Pēdējais var atspoguļot dziļas deģeneratīvas izmaiņas kopš galvenokārt formā atdalīšanās skrimšļus no kalydifitsirovanogo slāņa vai paisuma līnijas. Agrīnie izmaiņas aprobežojas ar dziļo slāņu hryasha, un tādā gadījumā tie parādās pie Arthroscopic pārbaudes savienojuma virsmas, bet vietējie razvodoknenie dziļākos slāņus skrimšļa var novest pie izslēgšanas no blakus slāņiem, bieži vien ar izaugsmi subchondral kaula formā centrālo osteophyte.

Ārzemju literatūrā ir dati par iespēju iegūt kvantitatīvu informāciju par locītavu skrimšļa sastāvu, piemēram, ūdens frakcijas saturu un ūdens difūzijas koeficientu skrimšļa. Tas tiek panākts, izmantojot īpašas MP-tomogrāfu programmas vai MR-spektroskopiju. Abi šie parametri palielinās, ja proteoglikāna-kolagēna matrica tiek bojāta skrimšļa bojājumos. Mobilo protonu (ūdens saturs) koncentrācija skrimāļa virzienā no locītavu virsmas līdz apakšdomēna kaulam samazinās.

Iespējams izdarīt kvantitatīvu novērtējumu par T2 svērtajiem attēliem. Vispārinot attēla datus paša skrimšļus iegūta ar dažādām TE, autori izvērtēja T2 svērto attēlus (VI) ar piemērotu skrimšļa eksponenciālās līknes no signāla intensitātes vērtības, kas iegūti par katru pikseli. T2 tiek novērtēts konkrētā skrimšļa zonā vai parādīts visa skrimšļa kartē, kurā katra pikseļa signāla stiprums šajā vietā atbilst T2. Tomēr, neskatoties uz diezgan lielām iespējām un salīdzinoši vieglu iepriekš aprakstīto metodi, T2 loma ir nepietiekama, daļēji tādēļ, ka ar difūziju saistīto efektu pieaugums palielinās TE. Būtībā, T2 ir nepietiekami novērtēts ar skrimšļiem ar hondromalaciju, kad palielinās ūdens difūzija. Ja netiek izmantotas īpašas tehnoloģijas, potenciālais T2 pieaugums, ko mēra ar šīm tehnoloģijām skrimšļa veidā ar hondromalaciju, mazinās ar difūziju saistīto efektu.

Tādējādi MR ir ļoti daudzsološs veids, kā identificēt un kontrolēt agrīnas strukturālas izmaiņas, kas raksturīgas locītavu skrimšļu deģenerācijai.

Morfoloģiskās izmaiņas skrimšļa gadījumā osteoartrīta gadījumā

Novērtēšana morfoloģisko izmaiņu skrimšļa atkarīgs augstu telpisko izšķirtspēju un augstu kontrastu no kopīgā virsmas līdz subchondral kaulu. To vislabāk var panākt, izmantojot zhirpodavlyaemoy T1 svērto 3D GE-sekvences, kas precīzi atspoguļo vietējo defektus identificēti un pārbaudīja kā artroskopija un autopsijas materiāla. Skrimslis attēlu var iegūt, atņemot magnetizācija pārsūtīšanas attēlu, tad locītavas skrimslis ir par atsevišķu sloksnes ar augstu intensitātes signāla skaidri kontrastē ar nākamo pamatā zemu intensīva locītavu šķidrumu, locītavā taukaudi un subchondral kaulu smadzenes. Tomēr, izmantojot šo metodi, attēlu iegūšana notiek 2 reizes lēnāku nekā zhirpodavlyaemoe T1-VI, tāpēc netiek plaši izmantotas. Turklāt, tas ir iespējams, lai iegūtu attēlus lokāliem defektiem, virsmas nelīdzenumi un ģeneralizēti retināšanas locītavu skrimšļa, izmantojot parastos MP-secību. Saskaņā ar dažu autoru, morfoloģiskie parametri - biezums, apjoms, ģeometrija un topogrāfija skrimšļa virsmas - var kvantitatīvi aprēķināt, izmantojot 3D MRI attēlus. Summējot voxels veido 3D rekonstruēto attēlu skrimšļa to var noteikt ar precīzu vērtību saistīto sarežģītu struktūru. Turklāt mērījumu kopējā apjoma skrimšļa, kas iegūta no atsevišķām sekcijām, ir vienkāršāka metode, pateicoties mazākām izmaiņām plaknē šķēli un drošāka telpisko izšķirtspēju. Pētot visu amputēt ceļgalu un Patellar paraugus, kas iegūti pēc endoprotezēšana šiem savienojumiem noteica kopā ar locītavu skrimšļa augšstilba, lielā lielakaula kaulu un Patellar un atrada korelācijas apjoms, ko iegūst MRI, un attiecīgās summas, kas iegūtas ar skrimsli atdala no kauliem un izmērot tā histoloģiski . Tādēļ, šī tehnoloģija var būt noderīga dinamisku novērtēšanai izmaiņu skrimšļu apjoma pacientiem ar osteoartrītu. Iegūšana nepieciešamo un precīzu šķēle locītavu skrimšļa, īpaši pacientiem ar osteoartrītu, prasa pietiekamas zināšanas un pieredze ārsta veic pētījumu, kā arī pieejamību atbilstošas programmatūras MR.

Kopējais mērījumu satur kādu informāciju par kopējām izmaiņām un jutību, attiecīgi, vietējā zudumu skrimšļiem. Teorētiski, skrimšļi zudums vai starpcirtē vienā vietā var līdzsvarot līdzvērtīgu apjoma palielinājumu skrimšļa citur locītavā, un, lai izmērītu kopējo skrimšļu tilpumu nevarētu parādīt kādu bojājumu, tā, ka šādas izmaiņas nebūtu identificējamas ar šo metodi. Dalot locītavu skrimšļa ar 3D rekonstrukciju uz atsevišķiem mazo reģionu ļāva novērtēt apjomu skrimšļa dažās jomās, jo īpaši attiecībā uz virsmām saskaras strāvas slodzi. Tomēr mērījumu precizitāte samazinās, jo tiek veikta ļoti maza atdalīšana. Galu galā ir nepieciešama ārkārtīgi augsta telpiskā izšķirtspēja, lai apstiprinātu mērījumu precizitāti. Ja ir iespējams sasniegt pietiekami telpiskā izšķirtspēja perspektīva kartēšana biezums skrimslis in vivo ir iespējams. Skrimšļa biezuma kartes var atveidot vietējos bojājumus osteoartrīta progresēšanā.