Διάγνωση της οστεοαρθρίτιδας: MRI του αρθρικού χόνδρου

Η εικόνα MRI του αρθρικού χόνδρου αντανακλά το σύνολο της ιστολογικής δομής και της βιοχημικής σύνθεσης. Ο αρθρικός χόνδρος είναι υαλώδης, ο οποίος δεν έχει τη δική του παροχή αίματος, την λεμφική αποστράγγιση και την εννεύρωση. Αποτελείται από νερό και ιόντα, ίνες κολλαγόνου τύπου II, χονδροκύτταρα, συσσωματωμένες πρωτεογλυκάνες και άλλες γλυκοπρωτεΐνες. Οι ίνες κολλαγόνου ενισχύονται στο υποχονδρικό στρώμα του οστού ως άγκυρα και λειτουργούν κάθετα προς την επιφάνεια της άρθρωσης όπου αποκλίνουν οριζόντια. Μεταξύ των ινών του κολλαγόνου είναι μεγάλα μόρια πρωτεογλυκάνης, τα οποία έχουν ένα σημαντικό αρνητικό φορτίο, το οποίο προσελκύει έντονα μόρια νερού. Τα χονδροκύτταρα του χόνδρου είναι διατεταγμένα σε ομοιόμορφες στήλες. Συνθέτουν κολλαγόνο και πρωτεογλυκάνες, καθώς και αποικοδομητές ενζύμων σε ανενεργή μορφή και αναστολείς ενζύμων.

Ιστολογικά προσδιορίστηκε στρώμα χόνδρου 3 σε μεγάλες αρθρώσεις, όπως το γόνατο και το ισχίο. Το βαθύτερο στρώμα είναι η ένωση του χόνδρου και υποχόνδριο οστό και χρησιμεύει ως ένα στρώμα προσγείωσης εκτεταμένο πλέγμα από ίνες κολλαγόνου που εκτείνονται από αυτό προς την επιφάνεια των πυκνών δέσμες διασυνδέονται από πολυάριθμα ινίδια εγκάρσια σύνδεση. Καλείται το ακτινικό στρώμα. Προς την αρθρική επιφάνεια ινών κολλαγόνου ξεχωριστά γίνονται λεπτότερα και συγκολλούνται μαζί σε μια κανονική παράλληλη συστοιχία συμπαγής και με λιγότερες σταυρό συνδέσεις. Μεσαίο στρώμα - μια μεταβατική, ή ενδιάμεσο περιέχει περισσότερες τυχαία οργανωμένη ίνες κολλαγόνου, οι περισσότερες από τις οποίες είναι προσανατολισμένες λοξά, με σκοπό να αντισταθεί κατακόρυφα φορτία, την πίεση και το σοκ. Το πιο επιφανειακό στρώμα του αρθρικού χόνδρου, που είναι γνωστή ως εφαπτομενική, - λεπτή στιβάδα πυκνά διατεταγμένες εφαπτομενικά προσανατολισμένες ίνες κολλαγόνου, αντίθετες δυνάμεις εφελκυσμού και ενεργεί υπό συμπίεση φορτίο, και σχηματίζοντας ένα αδιάβροχο φράγμα της διάμεσου υγρού, το οποίο εμποδίζει την απώλεια του κατά τη διαδικασία συμπίεσης. Το πιο επιφανειακό στρώμα των ινών κολλαγόνου είναι διατεταγμένα οριζόντια για να σχηματίσει ένα πυκνό οριζόντια πλάκα στην επιφάνεια της άρθρωσης, ενώ οι εφαπτομενική ινίδια επιφάνεια ενώνονται προαιρετικά με αυτές τις βαθύτερα στρώματα.

Σημειώθηκε ότι μέσα σε αυτό το πολύπλοκο δίκτυο πλέγματος από ίνες διατεταγμένες συγκεντρωτικών υδρόφιλες πρωτεογλυκάνης μόρια. Αυτά τα μεγάλα μόρια έχουν τα άκρα των πολυάριθμων υποκαταστημάτων τους αρνητικά φορτισμένα θραύσματα SQ και COO «που προσελκύουν εντατικά αντίθετα φορτισμένα ιόντα (συνήθως Na ⁺ ), το οποίο με τη σειρά του συμβάλλει στην οσμωτική διείσδυση του νερού μέσα στο χόνδρο. Η πίεση στο εσωτερικό του δικτύου του κολλαγόνου είναι τεράστια, και του χόνδρου λειτουργεί ως ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό υδροδυναμική μαξιλάρι. Συμπίεση αρθρικής επιφάνειας προκαλεί την οριζόντια μετατόπιση του νερού που περιέχεται στο χόνδρο, δεδομένου ότι το δίκτυο των ινών κολλαγόνου συμπιέζεται. ανακατανομή νερό elyaetsya ενδοχονδρικού έτσι ώστε ο συνολικός όγκος του δεν αλλάζει. Όταν συμπίεσης μειώνεται ή εξαφανίζεται μετά από μια κοινή φορτίο, το νερό κινείται προς τα πίσω προσελκύει αρνητικά φορτισμένα πρωτεογλυκάνες. Αυτός είναι ο μηχανισμός που υποστηρίζει μια υψηλή περιεκτικότητα σε νερό και ως εκ τούτου υψηλή πυκνότητα πρωτονίων χόνδρου. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε νερό διαπιστώνει που βρίσκεται πλησιέστερα προς την επιφάνεια του συνδέσμου και μειώνεται προς το υποχόνδριο οστό .. η συγκέντρωση πρωτεογλυκάνης αυξήθηκε στα βαθιά στρώματα του χόνδρου.

Στην παρούσα MRI - αυτή είναι η κύρια μέθοδος απόκτησης εικόνων της υαλώδους χόνδρου, υλοποιούνται κυρίως χρησιμοποιώντας βαθμιαίο διαλύτη - echo αλληλουχίες (GE). Η μαγνητική τομογραφία αντανακλά την περιεκτικότητα σε νερό του χόνδρου. Ωστόσο, είναι σημαντικό πόσα πρωτόνια νερού περιέχει ο χόνδρος. Η περιεκτικότητα και η κατανομή των υδρόφιλων μορίων των πρωτεογλυκανών και η ανισότροπη οργάνωση ινιδίων κολλαγόνου επηρεάζουν όχι μόνο τη συνολική ποσότητα νερού, δηλ. πυκνότητα πρωτονίων στο χόνδρο, αλλά και για την κατάσταση των ιδιοτήτων χαλάρωσης, δηλαδή Τ2 του νερού, δίνοντας χόνδρου τυπικό «διζωνική» ή απολέπισης εικόνες σε μαγνητική τομογραφία, η οποία, όπως ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι, σύμφωνα ιστολογικές τομές του χόνδρου.

Σε πολύ σύντομο εικόνες χρόνος ηχούς (ΤΕ) (λιγότερο από 5 ms), μια υψηλότερη ανάλυση χόνδρου εικόνα δείχνει τυπικά μία εικόνα δύο στρώσεων: βαθύ στρώμα τοποθετείται πλησιέστερα προς την προηγούμενη περιοχή ασβεστοποίηση του οστού και έχει ένα χαμηλό σήμα, όπως η παρουσία του ασβεστίου μειώνει σημαντικά TR και δίνει εικόνες? Το επιφανειακό στρώμα δίνει σήμα μεσαίου έντασης ή υψηλής έντασης MP.

Στις ενδιάμεσες εικόνες ΤΕ (5-40 ms) ο χόνδρος έχει μια τριών στρώσεων εμφάνιση: ένα επιφανειακό στρώμα με χαμηλό σήμα. ένα μεταβατικό στρώμα με ένα σήμα ενδιάμεσης έντασης. ένα βαθύ στρώμα που έχει χαμηλό σήμα MP. Στη ζύγιση T2, το σήμα δεν περιλαμβάνει το ενδιάμεσο στρώμα και η εικόνα του χόνδρου γίνεται ομοιογενώς χαμηλής έντασης. Όταν μια χαμηλή χωρική ανάλυση, σύντομη εικόνες ΤΕ μερικές φορές ένα πρόσθετο στρώμα, το οποίο οφείλεται στην πλάγια φέτες τεχνήματα και υψηλή αντίθεση στο χόνδρου / υγρού, αυτό μπορεί να αποφευχθεί με την αύξηση του μεγέθους της μήτρας.

Επιπλέον, ορισμένες από αυτές τις ζώνες (στρώματα) μπορεί να μην είναι ορατές υπό ορισμένες συνθήκες. Για παράδειγμα, όταν αλλάζει η γωνία μεταξύ του άξονα του χόνδρου και του κύριου μαγνητικού πεδίου, το σχήμα των χόνδρινων στρωμάτων μπορεί να αλλάξει και ο χόνδρος μπορεί να έχει μια ομοιογενή εικόνα. Το φαινόμενο αυτό εξηγείται από την ανισοτροπική ιδιότητα των ινών κολλαγόνου και τον διαφορετικό προσανατολισμό τους σε κάθε στρώμα.

Άλλοι συγγραφείς πιστεύουν ότι η λήψη μιας στρωματοποιημένης εικόνας του χόνδρου δεν είναι αξιόπιστη και είναι ένα τεχνούργημα. Οι απόψεις των ερευνητών αποκλίνουν επίσης σε σχέση με την ένταση των σημάτων από τις ληφθείσες εικόνες χόνδρου τριών στιβάδων. Αυτές οι μελέτες είναι πολύ ενδιαφέρουσες και, φυσικά, απαιτούν περαιτέρω μελέτη.

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

Διαρθρωτικές αλλαγές χόνδρου με οστεοαρθρίτιδα

Στα αρχικά στάδια της οστεοαρθρίτιδας, το δίκτυο κολλαγόνου υποβαθμίζεται στα επιφανειακά στρώματα του χόνδρου, οδηγώντας στην αποσύνθεση της επιφάνειας και στην αυξημένη διαπερατότητα στο νερό. Καθώς το τμήμα του κατάγματος πρωτεογλυκάνες έχουν χρεωθεί περισσότερο αρνητικώς γλυκοζαμινογλυκάνες που προσελκύουν κατιόντα και τα μόρια του νερού, ενώ οι υπόλοιπες πρωτεογλυκάνες χάνουν την ικανότητα να προσελκύει και να συγκρατούν το νερό. Επιπλέον, η απώλεια των πρωτεογλυκανών μειώνει την ανασταλτική τους επίδραση στο ενδιάμεσο ρεύμα νερού. Ως αποτέλεσμα, ο χόνδρος πρήζεται, ο μηχανισμός συμπίεσης (κατακράτησης) του υγρού δεν λειτουργεί και η αντίσταση στην συμπίεση του χόνδρου μειώνεται. Υπάρχει ένα αποτέλεσμα της μεταφοράς του μεγαλύτερου μέρους του φορτίου στην ήδη καταστραφείσα στερεή μήτρα και αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι ο διογκωμένος χόνδρος γίνεται πιο ευάλωτος σε μηχανική βλάβη. Ως αποτέλεσμα, ο χόνδρος είτε ανακάμπτει είτε συνεχίζει να εκφυλίζεται.

Εκτός από την πρόκληση ζημιών στις πρωτεογλυκάνες, το νέο δίκτυο κολλαγόνου καταστρέφεται εν μέρει, το οποίο δεν αποκαθίσταται πλέον και εμφανίζονται στο χόνδρο κάθετες ρωγμές και έλκη. Αυτές οι βλάβες μπορούν να εξαπλωθούν στον χόνδρο στο υποσπονδυλικό οστό. Τα προϊόντα αποσύνθεσης και το αρθρικό υγρό εξαπλώνονται στο βασικό στρώμα, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση μικρών περιοχών οστεονέκρωσης και υποχονδρικών κύστεων.

Παράλληλα με αυτές τις διεργασίες, ο χόνδρος υφίσταται μια σειρά αποκαταστατικών αλλαγών με μια προσπάθεια να αποκατασταθεί η κατεστραμμένη επιφάνεια της άρθρωσης, η οποία περιλαμβάνει τον σχηματισμό χονδροφύτων. Η τελευταία τελικά ενδοχονδριακή οστεοποίηση και γίνεται οστεοφυτά.

Το οξύ μηχανικό τραύμα και το φορτίο συμπίεσης μπορούν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη οριζόντιων ρωγμών στο βαθύ ασβεστοποιημένο στρώμα του χόνδρου και στην αποκόλληση του χόνδρου από το υποχονδρικό οστό. Basal διάσπαση ή απελασματοποίηση του χόνδρου με τον τρόπο αυτό μπορεί να χρησιμεύσει ως ένας μηχανισμός εκφυλισμού όχι μόνο του φυσιολογικού χόνδρου υπό μηχανική υπερφόρτωση, αλλά επίσης και στην οστεοαρθρίτιδα όταν υπάρχει αστάθεια της άρθρωσης. Εάν υαλώδους χόνδρου έχει καταστραφεί ολοσχερώς και εκτίθεται αρθρικής επιφανείας, μπορεί να υπάρχουν δύο διαδικασίες: η πρώτη - ο σχηματισμός της πυκνής σκλήρυνσης στην επιφάνεια του οστού, η οποία ονομάζεται οστεοποίηση? η δεύτερη είναι η βλάβη και η συμπίεση των δοκίδων, οι οποίες σε ακτίνες Χ μοιάζουν με υποσπονδυλική σκλήρυνση. Κατά συνέπεια, η πρώτη διαδικασία μπορεί να θεωρηθεί ως αντισταθμιστική, η δεύτερη είναι σαφώς μια φάση της καταστροφής των αρθρώσεων.

Η αύξηση της περιεκτικότητας ύδατος αυξήσεις στην χόνδρο Χόνδρος πυκνότητα πρωτονίων και εξαλείφει Τ2 συντομεύοντας επιδράσεις πρωτεογλυκάνη-κολλαγόνου μήτρας, η οποία έχει υψηλή ένταση σήματος σε βλάβη τμήματα μήτρας σε συμβατικές αλληλουχίες MRI. Αυτή η πρώιμη χονδρομαλάκυνση, η οποία είναι η πρώτη ένδειξη της βλάβης του χόνδρου μπορεί να είναι εμφανής προτού να συμβεί ακόμη και ελαφρά αραίωση. Σε αυτό το στάδιο, μπορεί επίσης να υπάρξει ελαφρά πύκνωση ή "πρήξιμο" του χόνδρου. Οι διαρθρωτικές και οι βιομηχανικές μεταβολές του αρθρικού χόνδρου αυξάνονται διαρκώς, συμβαίνει η απώλεια της βασικής ουσίας. Αυτές οι διεργασίες μπορεί να είναι τοπικές ή διάχυτες, περιορισμένης επιφανειακής λέπτυνσης και αφαίρεσης, ή πλήρης εξαφάνιση του χόνδρου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η τοπική πάχυνση ή «διόγκωση» του χόνδρου μπορεί να παρατηρηθεί χωρίς σπάσιμο της αρθρικής επιφάνειας. Η οστεοαρθρίτιδα είναι συχνά δυνατό να παρατηρηθεί τοπική αύξηση χόνδρου ένταση σήματος στην Τ2-σταθμισμένες εικόνες, όπως αποδεικνύεται από την παρουσία των επιφανειακών αρθροσκοπικά, και εν τω βάθει διατοιχωματική γραμμικές μεταβολές. Η τελευταία μπορεί να αντανακλά βαθιές εκφυλιστικές αλλαγών αρχίζοντας κυρίως με τη μορφή ενός αποκόλλησης του χόνδρου από στρώμα kalydifitsirovanogo ή υψηλή γραμμή παλίρροια. Οι πρόωρες αλλαγές περιορίζονται στο hryasha βαθιά στρώματα, οπότε δεν εμφανίζονται στην αρθροσκοπική εξέταση της κοινής επιφάνειας, ενώ οι τοπικές razvodoknenie βαθύτερα στρώματα του χόνδρου μπορεί να οδηγήσει στην ήττα των γειτονικών στρωμάτων, συχνά με την ανάπτυξη του υποχόνδριου οστού με τη μορφή ενός κεντρικού οστεοφύτων.

Στην ξένη βιβλιογραφία υπάρχουν δεδομένα σχετικά με τη δυνατότητα απόκτησης ποσοτικών πληροφοριών σχετικά με τη σύνθεση του αρθρικού χόνδρου, για παράδειγμα, το περιεχόμενο του κλάσματος νερού και το συντελεστή διάχυσης του νερού στον χόνδρο. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ειδικών προγραμμάτων MP-τομογράφων ή με φασματοσκοπία MR. Και οι δύο αυτές παράμετροι αυξάνονται όταν η μήτρα πρωτεογλυκάνης-κολλαγόνου έχει υποστεί βλάβη σε βλάβη χόνδρου. Η συγκέντρωση κινητών πρωτονίων (περιεκτικότητα σε νερό) στον χόνδρο μειώνεται προς την κατεύθυνση από την αρθρική επιφάνεια στο υποσπονδυλικό οστό.

Μια ποσοτική αξιολόγηση των αλλαγών είναι δυνατή σε T2-σταθμισμένες εικόνες. Γενικεύοντας τα δεδομένα εικόνας του ίδιου του χόνδρου που λαμβάνονται με διαφορετικές ΤΕ, οι συγγραφείς αξιολόγησε τις εικόνες Τ2-σταθμισμένες (VI) με ένα κατάλληλο χόνδρου εκθετική καμπύλη των τιμών έντασης σήματος που λαμβάνεται για κάθε pixel. Το Τ2 αξιολογείται σε μια συγκεκριμένη περιοχή του χόνδρου ή εμφανίζεται στο χάρτη ολόκληρου του χόνδρου, όπου η ισχύς σήματος κάθε εικονοστοιχείου αντιστοιχεί στο Τ2 σε αυτή τη θέση. Ωστόσο, παρά τις σχετικά μεγάλες δυνατότητες και τη σχετική ευκολία της παραπάνω περιγραφόμενης μεθόδου, ο ρόλος του Τ2 υποτιμάται, εν μέρει λόγω της αύξησης των επιδράσεων που σχετίζονται με τη διάχυση με αύξηση της ΤΕ. Βασικά, το Τ2 υποτιμάται σε χόνδρο με χονδρομαλακία, όταν αυξάνεται η διάχυση του νερού. Εάν δεν χρησιμοποιούνται ειδικές τεχνολογίες, η πιθανή αύξηση του Τ2, μετρούμενη με αυτές τις τεχνολογίες στον χόνδρο με χονδρομαλακία, θα ελαφρύνει ελαφρώς τις επιδράσεις που σχετίζονται με τη διάχυση.

Έτσι, η μαγνητική τομογραφία είναι μια πολύ υποσχόμενη μέθοδος για την αναγνώριση και την παρακολούθηση των πρώιμων δομικών αλλαγών που είναι χαρακτηριστικές της εκφύλισης αρθρικού χόνδρου.

Μορφολογικές αλλαγές του χόνδρου στην οστεοαρθρίτιδα

Εκτίμηση της μορφολογικές αλλαγές του χόνδρου εξαρτάται από την υψηλή χωρική ανάλυση και υψηλή αντίθεση από την κοινή επιφάνεια στην υποχονδρικό οστό. Αυτό επιτυγχάνεται καλύτερα με τη χρήση Τ1-σταθμισμένη 3D GE-αλληλουχίες zhirpodavlyaemoy, η οποία αντανακλά με ακρίβεια τις τοπικές ατέλειες εξακριβώνεται και να ελέγχεται όπως στην αρθροσκόπηση και υλικό αυτοψίας. εικόνα χόνδρου μπορεί επίσης να λαμβάνεται με αφαίρεση της απεικόνισης μεταφοράς μαγνήτισης, τότε ο αρθρικός χόνδρος έχει τη μορφή ενός ξεχωριστού λωρίδας με ένα σήμα υψηλής έντασης, σαφώς σε αντίθεση με την επόμενη υποκείμενη αρθρικού ρευστού χαμηλής έντασης, ενδοαρθρική λιπώδη ιστό και υποχόνδριο μυελό των οστών. Ωστόσο, κατά τη χρήση αυτής της μεθόδου, την απόκτηση της εικόνας λαμβάνει χώρα 2 φορές πιο αργά από Τ1-VI zhirpodavlyaemoe, έτσι χρησιμοποιούνται λιγότερο ευρέως. Επιπλέον, είναι δυνατόν να ληφθούν εικόνες των τοπικών ελαττωμάτων, επιφανειακές ανωμαλίες και γενικευμένη λέπτυνση του αρθρικού χόνδρου χρησιμοποιώντας συμβατικές ΜΡ-αλληλουχία. Σύμφωνα με ορισμένους συγγραφείς, μορφολογικές παραμέτρους - το πάχος, τον όγκο, τη γεωμετρία και την τοπογραφία της επιφάνειας του χόνδρου - μπορεί να υπολογιστεί ποσοτικά χρησιμοποιώντας εικόνες 3D MRI. Αθροίζοντας voxels που συνιστούν την ανακατασκευασμένη εικόνα 3D του χόνδρου μπορεί να προσδιοριστεί από την ακριβή αξία των συναφών πολύπλοκων δομών. Επιπλέον, η μέτρηση του συνολικού όγκου του χόνδρου που λαμβάνεται από ξεχωριστά τμήματα, είναι μια απλούστερη μέθοδος λόγω μικρότερες αλλαγές στο επίπεδο της φέτας και πιο αξιόπιστη σε χωρική ανάλυση. Κατά τη μελέτη των ολόκληρο το ακρωτηριασμένο δείγματα γόνατο και επιγονατιδικό λαμβάνονται σε αρθροπλαστική αυτές αρθρώσεις προσδιορίστηκε με τη συνολική του αρθρικού χόνδρου του μηριαίου, κνημιαίου οστού και επιγονατιδικού και βρήκε ένα όγκο συσχέτιση λαμβάνεται με MRI, και τα αντίστοιχα ποσά που λαμβάνονται με χόνδρο που διαχωρίζεται από το οστό και τη μέτρηση ιστολογικά του . Ως εκ τούτου, η τεχνολογία αυτή μπορεί να είναι χρήσιμη για τη δυναμική αξιολόγηση των μεταβολών του όγκου του χόνδρου σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα. Η απόκτηση της απαραίτητης και ακριβή κομμάτι του αρθρικού χόνδρου, ιδιαίτερα σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα, απαιτεί επαρκή προσόντα και την εμπειρία του γιατρού διεξαγωγή της μελέτης, καθώς και τη διαθεσιμότητα των κατάλληλων MR λογισμικού.

Οι μετρήσεις συνολικού όγκου περιέχουν ελάχιστες πληροφορίες σχετικά με τις συνήθεις αλλαγές και είναι ευαίσθητες, αντίστοιχα, για τοπική απώλεια χόνδρου. Θεωρητικά, η απώλεια χόνδρου ή λέπτυνση σε μία θέση μπορεί να ισορροπήσει ένα ισοδύναμο αύξηση του όγκου του χόνδρου σε άλλα σημεία της άρθρωσης, και μέτρησης του συνολικού όγκου του χόνδρου δεν θα δείξουν οποιαδήποτε ανωμαλία, έτσι ώστε οι αλλαγές αυτές δεν θα ήταν αναγνωρίσιμα από αυτή τη μέθοδο. Διαιρώντας αρθρικού χόνδρου χρησιμοποιώντας 3D ανακατασκευή σε μεμονωμένες μικρές περιοχές κατέστησε δυνατό να εκτιμηθεί ο όγκος του χόνδρου σε ορισμένους τομείς, ιδίως στις επιφάνειες που αντιμετωπίζουν το φορτίο ισχύος. Ωστόσο, η ακρίβεια των μετρήσεων μειώνεται, καθώς πραγματοποιείται πολύ μικρός διαχωρισμός. Στο τέλος, είναι απαραίτητη μια εξαιρετικά υψηλή χωρική ανάλυση για να επιβεβαιωθεί η ακρίβεια των μετρήσεων. Εάν μπορεί να επιτευχθεί επαρκής χωρική ανάλυση, η προοπτική χαρτογράφησης του πάχους χόνδρου ίη νίνο καθίσταται δυνατή. Οι χάρτες πάχους χόνδρου μπορούν να αναπαράγουν τοπικές αλλοιώσεις στην εξέλιξη της οστεοαρθρίτιδας.