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Radiologie up2date 2009; 9(2): 103-116
DOI: 10.1055/s-0029-1214540
Muskuloskelettale Erkrankungen

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Praktisches zur präoperativen Knorpelbildgebung

Preoperative imaging of cartilageC.  Glaser
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Publication Date:
05 June 2009 (online)

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Zusammenfassung

Knorpelverletzungen stellen eine präarthrotische Deformität dar. Tiefe und flächenhafte Ausdehnung der Läsion, Stabilität (Anbindung) und Qualität des Knorpels sind entscheidende Kriterien für das therapeutische Vorgehen zusammen mit der biomechanischen „Umgebung” im Gelenk (Menisci, Bänder, Stabilität, andere Kompartimente). Die MRT mit hochaufgelösten und moderat T2w FS TSE-Sequenzen (TSE = „turbo spin echo”) ist die klinische Basis der Knorpelbildgebung, ihre Zuverlässigkeit fußt zu einem guten Teil auf der Konsistenz des Untersuchungsprotokolls. Anzustreben ist eine gute Kontrastierung zwischen Knorpel und Gelenkflüssigkeit bzw. subchondralem Knochen sowie zwischen intaktem Knorpel und Knorpeldefekten. Gradingschemata lehnen sich an die arthroskopisch fassbaren Befunde an. Knochenmarködemähnliche Signalveränderungen im subchondralen Knochen, Erguss und Meniskusläsionen sind wertvolle sekundäre Zeichen für die Detektion einer Knorpelläsion.

Abstract

Cartilage lesions are predisposing to osteoarthritis. The therapeutic approach is chosen according to depth and size of the lesions as well as to stability and quality of the cartilage fragment. Another important factor is the biomechanical environment in the affected joint (menisci, ligaments, joint stability, other compartments). MRI using high resolution and moderately T2w FS TSE sequences is the modality of choice for clinical routine imaging of cartilage. It is important to use a consistent protocol in order to achieve reliable results. Sequence parameters should be adapted to optimize contrast between intact cartilage, joint fluid, the subchondral bone and cartilage lesions. Grading scales mainly are derived from arthroscopy. Subchondral bone marrow edema like signal alterations, effusion and meniscal lesions are very useful secondary signs helping to detect cartilage lesions.

Keywords

Cartilage - MRI - BMEP - OD

Kernaussagen

Anatomie, Pathologie

  • Oberflächenparallele Fasern im Knorpel leiten lokale Kraftspitzen nach seitwärts ab und schützen so die Integrität des Knorpels, radiär verlaufende Fasern verankern den nicht kalzifizierten im kalzifizierten Knorpel. Die Tidemark ist die Übergangszone zwischen diesen beiden Knorpelarten.

  • Proteoglykane in den Poren des Kollagenfasernetzes binden Wasser und tragen so als „Gel” dazu bei, Druckkräfte aufzunehmen.

  • Knorpelschädigungen sind durch einmalige maximale Kraftspitzen oder durch repetitive inadäquat hohe, aber submaximale Krafteinwirkungen möglich. Starke Scherkräfte können letztlich zu einer Ablösung des nicht kalzifizierten Knorpels vom kalzifizierten Knorpel und dem darunterliegenden Knochen führen (Carpeting-Phänomen). Besteht eine Knorpelschädigung über längere Zeit, ist eine Reaktion auch des spongiösen subchondralen Knochens (Sklerosierung) zu erwarten.

Therapiestrategien

  • Ziel der Therapie ist eine mechanisch stabile Gelenkkongruenz und eine physiologische Lastübertragung im Gelenk.

  • Ein konservativer Ansatz ist bei intakt erscheinendem Knorpel, kleineren, oberflächlichen Fissuren und fehlender (geringer) Gelenkflächendepression gerechtfertigt.

  • Bei umschriebenen Defekten hängt die Therapie u. a. von Alter und Aktivitätsniveau ab. Osteochondrale (und mit weniger Erfolg auch rein chondrale) Elemente können innerhalb der ersten Tage nach dem Trauma mit Fibrinkleber oder resorbierbaren Pins refixiert werden. Dies ist bei guter Knorpelqualität sinnvoll, andernfalls ist ein Débridement indiziert. Bei kleinen Defekten (ca. 2 cm2) kann versucht werden, die Bildung von Regeneratgewebe anzuregen. Bei Defekten von bis zu 4 cm2 kann eine OATS-Plastik durchgeführt werden, bei Defekten bis zu 12 cm2 eine ACT.

  • Bei weiter fortgeschrittenen, nicht mehr umschriebenen und evtl. multifokalen Schäden muss u. U. der Gelenkflächen(teil)ersatz herangezogen werden.

Bildgebende Diagnostik

  • Die MRT ist die bildgebende Methode der Wahl zur Beurteilung des Knorpels. An kleinen, stark gekrümmten Gelenkflächen und dünnem Knorpelüberzug kann auch die direkte CT-Arthrografie zum Einsatz kommen. Die Projektionsradiografie hat ihren Stellenwert bei der Beurteilung von Achsfehlstellungen.

  • Hauptsächlich eingesetzte Sequenz zur Knorpeldiagnostik ist die moderat T2w FS-TSE-Sequenz. Ein guter Kontrast zeichnet sich für Echozeiten zwischen 30 und 40 ms ab. Für eine hohe Detailerkennbarkeit sollten Feldstärken von bis zu 3 Tesla eingesetzt werden, die effiziente Spulensysteme erfordern. Läsionen über 0,9 mm Ausdehnung und in der Größenordnung von einem Œ bis ⅓ der Gesamtknorpeldicke bzw. des Doppelten der gegebenen Auflösung sollten zuverlässig nachweisbar sein.

  • Die Knorpelschäden werden nach der Noyes-Klassifikation eingeteilt. Morphologisch sind verschiedene Läsionen möglich, u. a. isolierte Knorpelschäden, Knorpel-Knochen-Schäden, Impaktierungen, Osteochondrosis dissecans oder Arthrose. Neben dem Nachweis des Knorpelschadens an sich sind auch indirekte Zeichen wie knochenmarködemähnliche Veränderungen im subchondralen Knochen, Ergussbildung oder Meniskusläsionen mögliche Hinweise auf einen Knorpelschaden.

Literatur

  • 1 Buckwalter J A, Mankin H J. Articular cartilage: Degeneration and osteoarthritis, repair,regeneration and transplantation.  Instr Course Lect. 1998;  47 477-504
    PubMedGoogle Scholar
  • 2 Hunziker E B. Articular cartilage repair: basic science and clinical progress. A review of the current status and prospects.  Osteoarthritis Cartilage. 2002;  10 432-463
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 3 Azer N M, Winalski C S, Minas T. MR imaging for surgical planning and postoperative assessment in early osteoarthritis.  Radiol Clin North Am. 2004;  42 43-60
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 4 Magnussen R A, Dunn W R, Carey J L, Spindler K P. Treatment of focal articular cartilage defects in the knee: a systematic review.  Clin Orthop Relat Res. 2008;  466 952-962 [Epub 2008 Jan 12]
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 5 Steadman J R, Rodkey W G, Rodrigo J J. Microfracture: surgical technique and rehabilitation to treat chondral defects.  Clin Orthop Relat Res. 2001;  391(Suppl) 362-369
    PubMedGoogle Scholar
  • 6 Hangody L, Rathonyi G K, Duska Z. et al . Autologous osteochondral mosaicplasty. Surgical technique.  J Bone Joint Surg [Am]. 2004;  86-A (Suppl 1) 65-72
    PubMedGoogle Scholar
  • 7 Minas T, Chiu R. Autologous chondrocyte implantation.  Am J Knee Surg. 2000;  13 41-50
    PubMedGoogle Scholar
  • 8 Peterson L, Minas T, Brittberg M. et al . Two- to 9-year outcome after autologous chondrocyte transplantation of the knee.  Clin Orthop Relat Res. 2000;  374 212-234
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 9 Lecouvet F E, Dorzée B, Dubuc J E. et al . Cartilage lesions of the glenohumeral joint: diagnostic effectiveness of multidetector spiral CT arthrography and comparison with arthroscopy.  Eur Radiol. 2007;  17 1763-1771 [Epub 2006 Dec 21]
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 10 Nishii T, Tanaka H, Nakanishi K. et al . Fat-suppressed 3D spoiled gradient-echo MRI and MDCT arthrography of articular cartilage in patients with hip dysplasia.  AJR Am J Roentgenol. 2005;  185 379-385
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 11 Waldt S, Bruegel M, Ganter K. et al . Comparison of multislice CT arthrography and MR arthrography for the detection of articular cartilage lesions of the elbow.  Eur Radiol. 2005;  15 784-791 [Epub 2005 Feb 9]
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 12 El-Khoury G Y, Alliman K J, Lundberg H J. et al . Cartilage thickness in cadaveric ankles: measurement with double-contrast multi-detector row CT arthrography versus MR imaging.  Radiology. 2004;  233 768-773 [Epub 2004 Oct 29]
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 13 Schmid M R, Pfirrmann C W, Hodler J. et al . Cartilage lesions in the ankle joint: comparison of MR arthrography and CT arthrography.  Skeletal Radiol. 2003;  32 259-265 [Epub 2003 Apr 8]
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 14 Kijowski R, Stanton P, Fine J, De Smet A. Subchondral bone marrow edema in patients with degeneration of the articular cartilage of the knee joint.  Radiology. 2006;  238 943-949 [Epub 2006 Jan 19]
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 15 Weckbach S, Mendlik T, Horger W. et al . Quantitative assessment of patellar cartilage volume and thickness at 3.0 tesla comparing a 3D-fast low angle shot versus a 3D-true fast imaging with steady-state precession sequence for reproducibility.  Invest Radiol. 2006;  41 189-197
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 16 Duc S R, Pfirrmann C W, Schmid M R. et al . Articular cartilage defects detected with 3D water-excitation true FISP: prospective comparison with sequences commonly used for knee imaging.  Radiology. 2007;  245 216-223 [Epub 2007 Aug 23]
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 17 Bredella M A, Tirman P F, Peterfy C G. et al . Accuracy of T2-weighted fast spin-echo MR imaging with fat saturation in detecting cartilage defects in the knee: comparison with arthroscopy in 130 patients.  AJR Am J Roentgenol. 1999;  172 1073-1080
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 18 Broderick L S, Turner D A, Renfrew D L. et al . Severity of articular cartilage abnormality in patients with osteoarthritis: evaluation with fast spin-echo MR vs arthroscopy.  AJR Am J Roentgenol. 1994;  162 9-103
    PubMedGoogle Scholar
  • 19 Disler D G, Mc Cauley T R, Kelman C G. et al . Fat-suppressed three-dimensional spoiled gradient-echo MR imaging of hyaline cartilage defects in the knee: comparison with standard MR imaging and arthroscopy.  AJR Am J Roentgenol. 1996;  167 127-132
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 20 AG MSK der DRG . Protokolle für MRT-Untersuchungen der Gelenke und Wirbelsäule.  RöFo. 2006;  178 128-130
    PubMedGoogle Scholar
  • 21 Zuo J, Li X, Banerjee S. et al . Parallel imaging of knee cartilage at 3 Tesla.  J Magn Reson Imaging. 2007;  26 1001-1009
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 22 Link T M, Sell C A, Masi J N. et al . 3.0 vs 1.5 T MRI in the detection of focal cartilage pathology – ROC analysis in an experimental model.  Osteoarthritis Cartilage. 2006;  14 63-70 [Epub 2005 Sep 26]
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 23 Rubenstein J D, Li J G, Majumdar S, Henkelman R M. Image resolution and signal-to-noise ratio requirements for MR imaging of degenerative cartilage.  AJR Am J Roentgenol. 1997;  169 1089-1096
    PubMedGoogle Scholar
  • 24 Mc Cauley T R. MR imaging of chondral and osteochondral injuries of the knee.  Radiol Clin North Am. 2002;  40 1095-1107
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 25 Mosher T J, Pruett S W. Magnetic resonance imaging of superficial cartilage lesions: role of contrast in lesion detection.  J Magn Reson Imaging. 1999;  10 178-182
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 26 Recht M P, Piraino D W, Paletta G A. et al . Accuracy of fat-suppressed three-dimensional spoiled gradient-echo FLASH MR imaging in the detection of patellofemoral articular cartilage abnormalities.  Radiology. 1996;  198 209-212
    PubMedGoogle Scholar
  • 27 Mohr A. The value of water-excitation 3D FLASH and fat-saturated PDw TSE MR imaging for detecting and grading articular cartilage lesions of the knee.  Skeletal Radiol. 2003;  32 396-402 [Epub 2003 Apr 26]
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 28 Nawata K, Teshima R, Morio Y, Hagino H. Anomalies of ossification in the posterolateral femoral condyle: assessment by MRI.  Pediatr Radiol. 1999;  29 781-784
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 29 Huegli R W, Moelleken S M, Stork A. et al . MR imaging of post-traumatic articular cartilage injuries confined to the femoral trochlea. Arthroscopic correlation and clinical significance.  Eur J Radiol. 2005;  53 90-95
    PubMedGoogle Scholar
  • 30 Bohndorf K. Imaging of acute injuries of the articular surfaces (chondral, osteochondral and subchondral fractures).  Skeletal Radiol. 1999;  28 545-560
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 31 De Smet A A, Ilahi O A, Graf B K. Reassessment of the MR criteria for stability of osteochondritis dissecans in the knee and ankle.  Skeletal Radiol. 1996;  25 159-163
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 32 O'Connor M A, Palaniappan M, Khan N, Bruce C E. Osteochondritis dissecans of the knee in children. A comparison of MRI and arthroscopic findings.  J Bone Joint Surg Br. 2002;  84 258-262
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 33 De Smet A A, Ilahi O A, Graf B K. Untreated osteochondritis dissecans of the femoral condyles: prediction of patient outcome using radiographic and MR findings.  Skeletal Radiol. 1997;  26 463-467
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 34 Noyes F R, Stabler C L. A system for grading articular cartilage lesions at arthroscopy.  Am J Sports Med. 1989;  17 505-513
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 35 Xia Y, Moody J B, Alhadlaq H. Orientational dependence of T2 relaxation in articular cartilage: a microscopic MRI (microMRI) study.  Magn Reson Med. 2002;  48 460-469
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 36 Kneeland J B. Articular cartilage and the magic angle effect.  AJR Am J Roentgenol. 2001;  177 671-672
    PubMedGoogle Scholar
  • 37 Rubin D A, Harner C D, Costello J M. Treatable chondral injuries in the knee: frequency of associated focal subchondral edema.  AJR Am J Roentgenol. 2000;  174 1099-1106
    PubMedGoogle Scholar
  • 38 Zanetti M, Bruder E, Romero J, Hodler J. Bone marrow edema pattern in osteoarthritic knees: correlation between MR imaging and histologic findings.  Radiology. 2000;  215 835-840
    CrossrefPubMedGoogle Scholar
  • 39 Schweitzer M E, White L M. Does altered biomechanics cause marrow edema?.  Radiology. 1996;  198 851-853
    PubMedGoogle Scholar

Priv.-Doz. Dr. med. Christian Glaser

Institut für Klinische Radiologie der LMU München GH

Marchioninistr. 15
81377 München

Email: christian.glaser@med.uni-muenchen.de

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