Magnetresonanztomographische Optimierung der Hüftknorpeldarstellung durch die Wahl einer T₁-Volumen-Gradienten-Echo-Sequenz und die Anwendung einer Hüftgelenkstraktion

Zusammenfassung

Ziel: Ziel der Arbeit war die Prüfung der Abbildungsgenauigkeit des gesunden und arthrotisch veränderten Hüftgelenkknorpels in der MRT mit Trennung von Hüftkopf- und Pfannenknorpel in vitro und in vivo.

Material und Methode: Im experimentellen Teil der Studie wurden den MRT-Bildern von drei Kadavertierhüften, 8 resezierten Patientenhüftköpfen und 18 Leichenhüftgelenken, an denen entweder artifizielle Knorpeldefekte gesetzt wurden oder die ein Koxarthrose-Stadium I-III aufwiesen, die korrespondierenden makroskopischen Kryomikrotomschnitte zugeordnet. Bei den Koxarthrosen erfolgten zusätzliche histomorphologische Knorpeluntersuchungen. Im klinischen Teil der Studie wurden 20 gesunde und 21 arthrotische Probandenhüftgelenke mit einem speziellen Traktionsverfahren untersucht.

Ergebnisse: Unter Anwendung einer T₁-Volumen-Gradienten-Echo-Sequenz und einer Traktion am zu untersuchenden Hüftgelenk konnte in vivo durch die Signalarme Darstellung des Gelenkspaltes der signalintensive Hüftkopfknorpel vom ebenfalls signalintensiven Pfannenknorpel getrennt werden. Bei horizontaler Einstellung des Phasenkodiergradienten ließ sich das Chemical-shift-Artefakt an der Knorpel-Spongiosa-Grenze vor allem im ventrolateralen Bereich minimieren. Alle MRT-Knorpeldickenmessungen zeigten signifikante Korrelationen (p < 0,001) zum makroskopischen Gefrierschnitt, wobei die T₁-Volumen-GE-Sequenz am lateralen Hüftkopf mit r = 0,94 gleichzeitig auch die niedrigsten Meßabweichungen aufwies. Es ließen sich anhand der MRT-Bilder 4 Knorpelqualitäten unterscheiden.

Schlußfolgerung: Mit den vorgestellten MRT-Untersuchungen ist eine verbesserte Darstellung früharthrotischer Knorpeldefekte und die Einbeziehung der Knorpelsituation des arthrotischen Hüftgelenks in die indikatorischen Überlegungen bei den Umstellungsosteotomien möglich.

Summary

Purpose: The Purpose of this study was to examine the accuracy of MR-Imaging of the healthy and the arthrotically altered articular hip cartilage with in vivo and in vitro separation of femoral head cartilage and acetabular cartilage.

Material and methods: Images of three animal cadaver hips, 8 dissected patient femoral heads and 18 hip joints of human corpses, all either with arthrosis stage I-III or artificial cartilage defects, were compared with their corresponding anatomic sections. Additional histomorphologic examinations of the arthrotic cartilages were conducted, and MR-Imaging of 20 healthy and 21 arthrotic patient hips was performed using a specific traction method.

Results: Using a T₁-weighted 3-dimensional gradient-echo sequence and a traction of the hip joint, it was possible due to the low-signal imaging of the joint space to separate in vivo the high-signal femoral head cartilage from the high-signal acetabular cartilage. In horizontal position of the phase-encoding parameter, minimisation of the chemical-shift artifact, mainly in the ventro-lateral areas, was accomplished. MRI measurements of the articular cartilage widths showed significant correlations (p < 0.001) with the corresponding anatomic sections. At the same time the T₁ 3-dimensional gradient-echo sequence of the lateral femoral head with r = 0.94 showed the lowest deviations of the measurements. It was possible with MR-Imaging to distinguish four cartilage qualitites.

Conclusions: Using these MR-examinations, an improved imaging of early stage arthrotic cartilage defects is possible, and the status of the arthrotic hip cartilage with regard to intertrochanteric osteotomy can also be assessed.

Schlüsselwörter

Magnetresonanztomographie - Hüftgelenkknorpel - T₁-Volumen-Gradienten-Echo-Sequenz - Chemical-shift Artefakt

Key words

Magnetic resonance imaging - Articular hip cartilage - T₁-weighted 3-dimensional gradient-echo sequence - Chemical-shift artifact