Einleitung
Warum ist die dezidierte Knorpelbildgebung des Sprunggelenkes wichtig? Auf den Sprunggelenkknorpel
wirken beim normalen Gangzyklus Kräfte bis zum fünffachen des Körpergewichtes [1], deren Steigerung das Arthrose Risiko erhöht [2], was die Bedeutung des Knorpels als Pufferzone und die klinische Relevanz von Knorpelschäden
unterstreicht. Indikationen für die dezidierte Knorpelbildgebung sind daher unter
anderem die Identifizierung von osteochondralen Läsionen und die Beurteilung dieser
Läsionen hinsichtlich ihrer Größe, Komposition und Stabilität. Dazu ist eine Verifikation
dieser Knorpel-Knochen-Defekte in zwei Ebenen notwendig. Da posttraumatische Knorpelschäden
und osteochondrale Läsionen des Talus Ursache persistierender Beschwerden am Sprunggelenk
sein und schließlich in einer posttraumatischen Arthrose münden können, ist ihre frühzeitige
Erkennung wichtig [3]. Des Weiteren ist neben der reinen Läsionsdetektion die präoperative Einordnung
in stabile und instabile osteochondrale Läsionen entscheidend. Die postoperative Verlaufsbeurteilung
nach Knorpeltherapie stellt zudem eine wichtige Indikation für eine dezidierte Knorpelbildgebung
am Sprunggelenk dar. Die MRT ist zur Planung einer Knorpelersatztherapie bei osteochondralen
Läsionen die am häufigsten eingesetzte Bildgebungsmodalität [4]. Denn die MRT eignet sich insbesondere zur Evaluation von tiefen Knorpeldelaminationen
und subchondralen Läsionen, die arthroskopisch nicht nachweisbar sind, wenn die oberflächliche
Knorpelschicht intakt ist. Zusammen mit der genauen Beurteilung des Knorpelüberzugs
und der Detektion etwaiger Delaminationen hat der Zustand des subchondralen Knochens
Einfluss auf die operative Therapieentscheidungsfindung bezüglich einer ante- oder
retrograden Anbohrung oder (osteo)chondraler Transplantationsverfahren [5]
[6]. Bei unklaren MRT-Befunden hinsichtlich des Vorliegens einer Knorpeldelamination
erweist sich die CT-Arthrografie häufig als nützliche Ergänzung. Weitere Indikationen
für die MRT sind der vermutete posttraumatische Knorpelschaden bei unauffälligem Röntgenbild
oder CT oder die Beurteilung des Knorpels bei Nachweis eines Osteophyten hinsichtlich
der Frage, ob eine arthroskopische Osteophytenabtragung oder eine Arthrodese sinnvoll
sind [7]. Auf der anderen Seite ist die Darstellung des sehr dünnen Sprunggelenkknorpels
mit im Schnitt 1,1 mm (0,4 – 2,1 mm) eine Herausforderung für die Bildgebung [8]. Selbst mit optimierten 2D-Sequenzprotokollen ist die Identifizierung von nicht
die gesamte Knorpelschicht betreffenden Defekten sowie von Fissuren eine weitere Herausforderung.
Glücklicherweise werden aber Defekte, die nicht die gesamte Knorpelschicht betreffen,
zumeist konservativ behandelt.
Bildgebungsmodalitäten
Konventionelle Röntgendiagnostik
Die konventionelle Röntgendiagnostik in 2 Ebenen ist der erste Schritt und die bildgebende
Minimaldiagnostik einer frischen Verletzung des oberen Sprunggelenks zur Diagnostik
einer akuten osteochondralen Verletzung [9]. Ein Gefühl des „Klickens“ und eine Blockierung im oberen Sprunggelenk sind Hinweise
auf ein disloziertes Fragment. Röntgenologisch kann zum einen ggf. die subchondrale
Fraktur bereits sichtbar sein, zum anderen kann ein abgelöstes Fragment aufgespürt
werden ([Abb. 1a, b]). Die Unterscheidung zwischen akuten und chronischen osteochondralen Läsionen ist
röntgenologisch schwierig und gelingt häufig nur in Zusammenschau mit dem Unfallmechanismus
und Unfallzeitpunkt. Für die weiterführende Diagnostik ist jedoch eine MRT unerlässlich
[9]
[10].
Abb. 1 a, b 25-jährige Tanzsportlerin mit chronischer Schmerzanamnese über dem rechten Innenknöchel.
Im a.-p. Röntgenbild a zeigt sich durch Transparenterhöhung und Strukturirregularitäten eine osteochondrale
Läsion an der medialen Talusschulter (Pfeil). Die koronare Protonendichte (PD) gewichtete
fettsupprimierte Sequenz b demonstriert Flüssigkeit zwischen Fragment und angrenzendem Knochen (Pfeil), jedoch
keine Dislokation des Fragments (Stadium III nach Nelson und Dipaola). c Die sagittale 3D T2*-gewichtete MEDIC-Sequenz bei 3 Tesla ohne Traktionstechnik zeigt
den dünnen Knorpelüberzug des Talusdoms (Pfeil) und die fehlende Separation der gegenüberliegenden
Knorpelschichten im oberen Sprunggelenk bei einem 16-jährigen Jugendlichen im Z. n.
Distorsion des Sprunggelenks mit Zerrung des Innenbandes. d–f 2D-Sequenzempfehlung von 2006 der Deutschen Röntgengesellschaft [13] für eine osteochondrale Läsion (Pfeil) des oberen Sprunggelenks, d koronare PD-gewichtete fettsupprimierte Sequenz, e koronare T1-Wichtung, f sagittale PD-Wichtung; zudem wird eine axiale T2-Wichtung empfohlen (nicht gezeigt).
Magnetresonanztomografie und Sequenzprotokoll
Die moderne MRT vermag es, den Knorpel des oberen Sprunggelenks hochaufgelöst darzustellen.
Bei 3 Tesla können selbst Routine-(2D)-Sequenzen mit einer In-plane-Auflösung von
weniger als 0,5 mm akquiriert werden. Jüngst verfügbare dreidimensionale (3D-)Sequenzen
versprechen zudem eine weitere Verbesserung der Auflösung. Auf der anderen Seite ist
es auch mit modernen Sequenztechniken häufig nicht möglich, die tibiale und talare
Knorpeloberfläche durch eine dazwischenliegende Flüssigkeitslamelle voneinander zu
unterscheiden ([Abb. 1c]). Hier kann die Distension des oberen Sprunggelenks mittels Traktionstechnik zu einer
Steigerung der Differenzierbarkeit führen. Aufgrund der geringen Dicken des Knorpelüberzugs
sind Partialvolumeneffekte, insbesondere im Randbereich, möglich. Die Sensitivität
für die Knorpelläsionsdarstellung variiert gemäß Studien von 50 % bei 1,5 Tesla und
75 % bei 3 Tesla Feldstärke [10], jedoch ist mit der technischen Weiterentwicklung eine weitere Verbesserung der
diagnostischen Aussagekraft zu erwarten. Im klinischen Setting wird in den meisten
Institutionen ein Routine Sprunggelenkprotokoll angewendet, das hochauflösende Sequenzen
enthält, die zur Beurteilung des Gelenkknorpels geeignet sind. Zur Untersuchung des
Sprunggelenkes wird in domo der Patient in Rückenlage mit dem Sprunggelenk in neutraler
Position gelagert, d. h. mit einem rechten Winkel zwischen Fuß- und Unterschenkel.
Andere Positionen wie z. B. die Bauchlage mit maximaler Plantarflexion des Fußes [11] und die Rückenlage mit 20 Grad-Plantarflexion des Fußes [12] sind ebenso möglich und wurden von anderen Autoren vorgeschlagen. Die Lagerung in
Bauchlage mit maximaler Plantarflexion des Fußes bietet die Vorteile der guten Fixierungsmöglichkeit
und damit der geringen Bewegungsartefakte und den fehlenden Magic-Angel-Artefakten
in den Sehnen in ihrem Verlauf um das Sprunggelenk [11]. Entscheidend ist unseres Erachtens aber die komfortable Positionierung der Patienten
und eine hochauflösende Bildgebung idealerweise mit dezidierten Mehrkanalspulen. Wir
untersuchen in domo mit einer 4-Kanal-Flexspule (366 × 174 mm), für die das folgende
Protokoll an einem klinischen 3-Tesla-System entwickelt wurde ([Tab. 1]). Die Hersteller bieten auch dezidierte Sprunggelenkspulen an. Wichtig sind ein
kleines Bildfeld von 12 – 16 cm und Schichtdicken von max. 3 mm in drei Raumrichtungen
[13], wobei insbesondere Protonendichte (PD) oder intermediär gewichtete, fettsupprimierte
Sequenzen in sowohl sagittaler, axialer als auch koronarer Schichtebene verwendet
werden. Diese Sequenzen werden um eine koronare T1-gewichtete Sequenz und eine sagittal
geplante 3D Sequenz mit isotroper Voxelgröße im Submillimeterbereich ergänzt ([Abb. 1]). Eine routinemäßige intravenöse Kontrastmittelgabe empfehlen wir bei der Fragestellung
posttraumatischer Knorpelschaden nicht. Bei der Planung der koronaren Schichten dient
die Sprunggelenkgabel als Referenz, die sagittale Planung erfolgt senkrecht zur koronaren
und die axialen Schichten werden transversal durch das Sprunggelenk geplant.
Tab. 1
In domo verwendetes 3-Tesla MRT-Protokoll für Knorpel- und Trauma-Fragestellungen
am Sprunggelenk.
Nr.
|
Sequenz
|
TR (ms)
|
TE (ms)
|
Voxel (mm3)
|
TA (min)
|
1
|
Localizer (gradient echo)
|
13
|
4,92
|
0,6 × 0,6 × 6,0
|
0:37
|
2
|
3D Scout Sprunggelenk
|
3,4
|
1,26
|
1,7 × 1,7 × 1,7
|
0:27
|
3
|
koronar PDw TSE fatsat (pat 2)
|
3230
|
26
|
0,4 × 0,4 × 2,5
|
2:43
|
4
|
sagittal PDw TSE fatsat (pat 2)
|
3110
|
25
|
0,4 × 0,4 × 2,5
|
3:17
|
5
|
axial PDw TSE fatsat (pat 2)
|
2880
|
23
|
0,4 × 0,4 × 2,5
|
4:03
|
6
|
koronar T1w
|
750
|
14
|
0,4 × 0,4 × 2,5
|
3:38
|
7
|
sagittal T2*w 3D MEDIC (pat 2)
|
41
|
22
|
0,6 × 0,6 × 0,6
|
5:37
|
|
Optional
|
|
|
|
|
8
|
axial T2w TSE (pat 2)
|
3260
|
95
|
0,5 × 0,5 × 3,0
|
4:19
|
9
|
sagittal STIR (pat 2)
|
5870
|
44
|
0,6 × 0,5 × 2,5
|
4:02
|
10
|
sagittal T2w TSE (pat 2)
|
2660
|
95
|
0,6 × 0,4 × 2,5
|
2:44
|
TSE = Turbospinecho, 3D = dreidimensional, PD = Protonendichte, w = gewichtet, fatsat = mit
Fettsuppression, STIR = short tau inversion recovery, MEDIC = Multi-Echo Data Image
Combination, pat 2 = parallele Akquisitionstechnik mit einem Beschleunigungsfaktor
von 2.
Moderne dreidimensionale Sequenzen versprechen einen weiteren Zugewinn an Ortsauflösung
und sekundären Rekonstruktionsmöglichkeiten in beliebigen Raumrichtungen. Zur Knorpeldarstellung
eignen sich zum Beispiel die T2- oder PD-gewichtete, fettsupprimierte SPACE-Sequenz
(Sampling Perfection with Application optimized Contrasts using different flip angle
Evolution) oder die T2*-gewichtete MEDIC-Sequenz (Multi-Echo Data Image Combination).
Die 3D-Techniken haben den Vorteil isotroper Voxel ohne eine Lücke zwischen den einzelnen
Schichten ([Abb. 2]). Sie reduzieren dadurch Partialvolumeneffekte (vor allem bedingt durch die gebogene
Knorpeloberfläche des Talus) und haben gemäß aktueller Studienlage ein höheres Kontrast-zu-Rausch-
[14] bzw. Signal-zu-Rausch-Verhältnis [15] im Knorpel im Vergleich zur Flüssigkeit. In einer dieser Studien konnte des Weiteren
eine höhere diagnostische Konfidenz von zwei Untersuchern und mehr Knorpeldefekte
im Vergleich zu zweidimensionalen Sequenzen festgestellt werden [14]. Auf der anderen Seite fand sich in einer aktuellen, arthroskopisch kontrollierten
Studie [16] kein signifikanter Unterschied in der Detektion von talaren Knorpelläsionen. Ob
sich also der theoretische Vorteil der höheren Auflösung der 3D-Sequenzen in einem
tatsächlichen diagnostischen Zugewinn widerspiegelt ist noch nicht abschließend geklärt.
Für die Praxis können diese Sequenzen als Ergänzung, insbesondere in schwierigen oder
unklaren Fällen empfohlen werden.
Abb. 2 52-jähriger Mann mit osteochondraler Läsion der medialen Talusschulter. a Sagittale Protonendichte (PD) gewichtete fettsupprimierte 3D-SPACE-Sequenz, b sagittale PD-gewichtete fettsupprimierte 2D-Sequenz, c sagittale PD-gewichtete 3D-SPACE-Sequenz, d sagittale 3D-T2*-gewichtete MEDIC-Sequenz, e koronare PD-gewichtete fettsupprimierte 3D-SPACE-Sequenz, f koronare T1-Wichtung. Mit den 3D hochauflösenden SPACE-Sequenzen bei 3 Tesla erkennt
man im Gegensatz zu den 2D-Sequenzen die Knorpeldelamination als dünne signalreiche
Linie entlang der Knorpel-Knochen-Grenze (Pfeil) bei diesem Knorpelschaden über der
subchondralen Zyste (offener Pfeil).
Eine weitere technische Möglichkeit, die die Separation der Knorpelschichten und damit
auch die Läsionsdetektion verbessern kann, ist die axiale Traktion. Durch die Verwendung
axialer Zugkräfte (z. B. von 6 kg) konnte bei asymptomatischen Sprunggelenken eine
Erweiterung des Gelenkspaltes ohne intraartikuläre Kontrastmittelapplikation und eine
verbesserte Visualisierung der Knorpeloberfläche erreicht werden [17]. Dabei zeigten sich keine vermehrten Bewegungsartefakte und kein Proband brach die
Untersuchung ab. In der Studie zur axialen Traktion wurde die T1-gewichtete Sequenz
mit einem „driven equilibrium pulse“ (DRIVE) am besten bewertet [17]. Bei der T1-gewichteten DRIVE-Sequenz erhält man eine signalreiche Gelenkflüssigkeit
mit guter Abgrenzung der Knorpeloberfläche bei ansonsten normalen T1-Kontrast [18] wie die Beispiele zeigen ([Abb. 3]).
Abb. 3 Sagittale T1-gewichtete 3-Tesla-DRIVE-Sequenz des oberen Sprunggelenks ohne Traktion
a und mit 6 kg axialer Traktion b eines gesunden Probanden. Die Traktion erhöht die Gelenkspaltweite (Pfeil) und die
Visualisierung der opponierenden Knorpeloberflächen b. Fokaler Knorpelschaden und Delamination (Pfeil) an der medialen Talusschulter in
der 3-Tesla-MRT mit axialer Traktion (6 kg) bei einer 33-jährigen Frau, c koronare T1-gewichtete DRIVE-Sequenz, d koronare Protonendichte (PD) gewichtete fettsupprimierte BLADE-Sequenz und gleiche
Patientin nach Therapie mit Knorpel-Knochen-Zylindern (OATS, osteochondrales autologes
Transplantationssystem). e koronare T1-gewichtete DRIVE- und f koronare PD-gewichtete fettsupprimierte BLADE-Sequenz. Der Knorpel-Knochen-Zylinder
(offener Pfeil) ist gut eingeheilt und der Knorpelüberzug mit Unregelmäßigkeiten seiner
Oberfläche erhalten.
Weiterführende Techniken: MR- und CT-Arthrografie
In der Regel ist die konventionelle Röntgendiagnostik in der orthopädischen Praxis
nach der klinischen Untersuchung die primäre Bildgebungsmodalität bei Sprunggelenksbeschwerden
[19]. Bei unklaren Beschwerden am oberen Sprunggelenk, wie beispielsweise persistierenden
posttraumatischen Beschwerden ohne Frakturnachweis, wird danach zumeist eine native
MR-Bildgebung, insbesondere hinsichtlich des Vorliegens einer osteochondralen Läsion
(OCL) oder einer Bandverletzung, durchgeführt. Die CT-Arthrografie ist eine sehr gute
Methodik zur Detektion von Knorpeldefekten am oberen Sprunggelenk ([Abb. 4]) [20]. Sie kann sowohl bei MRT-Kontraindikationen als auch zur weiterführenden Diagnostik
bei unklaren MRT-Befunden zur Beurteilung der Integrität des Gelenkknorpels oder zur
weiteren Abklärung detektierter chondraler oder osteochondraler Läsionen eingesetzt
werden, bei Letzteren insbesondere wenn der Befund Einfluss auf die Therapieentscheidung
hat [20]. Im Vergleich zur 1,5- und 1-Tesla MR-Arthrografie ergab die CT-Arthrografie sogar
eine höhere Übereinstimmung von 3 Auswertern und lieferte in dieser mittlerweile 13
Jahre alten Studie eine höhere Reliabilität für Knorpelläsionen [7]. Ein prospektiver Vergleich CT-Arthrografie versus 3-Tesla-MRT fehlt bis dato. Nachteile
der CT-Arthrografie sind die Strahlenexposition und die im Vergleich zur nativen MRT
(ggf. mit Traktion) höheren Invasivität. Die routinemäßige Anwendung der direkten
MR-Arthrografie [21] hat sich in Deutschland in den meisten Zentren für die Abklärung von Knorpelfragestellungen
am Sprunggelenk nicht durchgesetzt. Beide Techniken können eine native MRT, insbesondere
in Grenzfällen z. B. bei der Stabilitätsbeurteilung von osteochondralen Läsionen ergänzen.
Gerade bei der Frage nach der Integrität des Knorpelüberzugs und der Stabilität einer
bekannten OCL kann die MR- oder CT-Arthrografie dadurch wichtige Zusatzinformationen
liefern, dass ein Kontrastmitteleintritt in den Knorpel und um das Fragment (partiell
oder vollständig bei Ablösung) die Instabilität der OCL beweist [22]. Zudem kann der möglicherweise fissurale Kontakt eines intraossären Ganglions nach
intraartikulär bewiesen werden [20]. Diese Spezialuntersuchungen eignen sich insbesondere dann, wenn von dem Befund
wichtige Therapieentscheidungen und Prognoseabschätzungen abhängen, wie es in unserem
Kollektiv beispielsweise bei Hochleistungssportlern der Fall ist.
Abb. 4 38-jährige Frau mit kleinem, tiefem, fokalem Knorpelschaden (Pfeil) an der medialen
Talusschulter. Sagittale a und koronare b Protonendichte (PD) gewichtete fettsupprimierte 2D-Sequenz mit 3 mm Schichtdicke
und sagittale c und koronare d Rekonstruktionen der CT-Arthrografie (120 kV, 60 mAs, 2 mm Schichtdicke). Bei subchondralem
Knochenmarködem (offener Pfeil) sollte die Knorpeloberfläche immer nach subtilen Knorpelschäden
abgesucht werden.
Die intraartikuläre Kontrastmittelinjektion für die CT- und MR-Arthrografie erfolgt
unter Fluoroskopiekontrolle und sterilen Kautelen mittels anteriorem oder medialem
Zugang und unter Vermeidung der A. dorsalis pedis mittels 20 – 22 Gauge Nadel [7]
[23]. Für die Arthrografie wird zunächst eine Testinfusion von Lokalanästhetikum (z. B.
Lidocain 2 %) sowie iodhaltigen Kontrastmittels zur Bestätigung der intraartikulären
Nadellage durchgeführt. Im Anschluss wird 6 – 8 ml iodhaltiges Kontrastmittel (200 mg/ml)
für die CT-Arthrografie bzw. 6 – 8 ml gadoliniumhaltiges Kontrastmittel (2 mmol/l)
für die MR-Arthrografie injiziert. Eine zeitnahe Durchführung der Schnittbildgebung
ist wichtig, um die Resorption des Kontrastmittels sowie die Diffusion des Kontrastmittels
in den Gelenkknorpel und damit vorgetäuschte Defekte zu vermeiden [24]. Die CT-Akquisition erfolgt zumeist mit einer Röhrenspannung von 120 kVp und einem
Strom-Zeit-Produkt von 100 mAs. Rekonstruktionen erfolgen in allen drei Ebenen mittels
U70v-Kernel und einer Schichtdicke von 2 mm im Knochenfenster. Teilweise können bei
dieser Schichtdicke jedoch fissurale Defekte übersehen werden, welche bei 1 mm Rekonstruktionen
erkannt werden können.
Fokale Knorpelschäden des Sprunggelenks
Akute Knorpelschädigungen am Sprunggelenk betreffen zumeist die Gelenkoberfläche des
Talus und verlaufen parallel zur Knorpeloberfläche. Sie sind auf den Knorpel und/oder
den unmittelbaren subchondralen Knochen begrenzt. Subchondrale trabekuläre Mikrofrakturen
(„bone bruise“), osteochondrale Frakturen und auf den Gelenkknorpel beschränkte Frakturen
sind nach heutiger Lehrmeinung unterschiedliche Manifestationsformen von Impaktationsverletzungen
der Gelenkoberfläche [9]
[25]. Entscheidend bei der Beschreibung der Knorpelläsion sind die Lokalisation und Größe,
die Tiefe und Begrenzung, begleitende Knochenmarködeme, die wenn vorhanden oft mit
Schmerzen assoziiert sind, sowie etwaige subchondrale Zysten. Für die Therapieplanung
ist das Ausmessen des knöchernen Fragments sowie der subchondralen Zysten wichtig,
da die Größe Einfluss auf die Therapieentscheidung hat [26]. Große Zysten oder Defekte können beispielsweise mit Knochenmaterial aufgefüllt
werden. Des Weiteren ist es wichtig zu berichten, ob eine Knorpelläsion im anterioren
2/3 des Gelenkes lokalisiert ist, da zur arthroskopisch geführten Therapie dann ein
anteriorer Zugang notwendig ist. Liegt dagegen die Läsion im posterioren Drittel des
Gelenks ist ein posteriorer Zugang zur arthroskopischen Behandlung der Läsion notwendig
[25]. Abrupte Signaländerungen des Gelenkknorpels können auf einen morphologischen Knorpeldefekt
hindeuten, der unter der aktuellen MR-morphologischen Nachweisgrenze liegt. MR-morphologisch
detektierte subchondrale Signalveränderungen können auf Knorpelläsionen hindeuten,
auch wenn die Knorpeldefekte selbst MR-morphologisch nicht abgrenzbar sind ([Abb. 4]). Auch gering ausgeprägte Knochenmarködeme in der MR-Bildgebung sind manchmal der
einzige Hinweis auf subtile Knorpelschäden im Sprunggelenk [25].
Osteochondrale Läsionen und ihre Klassifikation
Osteochondrale Läsionen des Sprunggelenks sind die häufigste Ursache für Knorpelschäden,
sie haben eine singuläre Altersverteilung zwischen 15 und 35 Jahren und 63 % der Patienten
sind männlich [27]. Die osteochondralen Läsionen treten überwiegend im Talus auf mit einem Verhältnis
von Tibiaplateau zu Talusdom von 1 zu 20. Die meisten osteochondralen Läsionen haben
eine traumatische Ursache (94 % der lateralen Läsionen und 62 % der medialen OCL)
[25]
[28]
[29]. Die Symptome einer OCL sind unspezifischer Sprunggelenksschmerz und Schwellung
[25]
[29], häufig verbunden mit einer Einschränkung der Dorsalextension. Nach einer akuten
Sprunggelenkdistorsion wird die Inzidenz einer OCL auf knapp 7 % geschätzt [25]
[30]. Die Inzidenz ist aber bei persistieren Schmerzen nach Sprunggelenkdistorsion deutlich
höher, denn bei 38 % der Patienten mit über 7 Monate nach einem Sprunggelenkstrauma
persistierten Schmerzen konnten osteochondrale Läsionen nachgewiesen werden [31]. Nicht selten wird eine osteochondrale Läsion aber als Zufallsbefund in der MRT
ohne Begleitsymptomatik beschrieben und kann dann im Weiteren oft asymptomatisch sein
[32]. Zunehmende Läsionsgröße und ein erhöhter Body-Mass-Index sind als prognostisch
ungünstig einzustufen, wohingegen es zur Altersabhängigkeit des Therapieerfolgs bei
OCL unterschiedliche Studienergebnisse gibt [32]
[33]
[34]. Die osteochondralen Läsionen unterscheiden sich bezüglich ihrer Lokalisation am
Talus in die anterior-superior-lateral gelegene OCL, die zumeist flach konfiguriert
und häufig durch Scherverletzungen verursacht ist, und die posterior-superior-mediale
OCL, die zumeist tiefer- und kraterförmig konfiguriert und häufiger durch repetitive
Traumata wie Impaktationsverletzungen bedingt ist [25] ([Abb. 5a, b]).
Abb. 5 Osteochondrale Läsionen haben an der Talusrolle zwei Prädilektionsorte: anteriorsuperior
lateral a und medial posteriorsuperior b (koronare Protonendichte- gewichtete fettsupprimierte Sequenz). Die lateralen osteochondralen
Läsionen an der Talusrolle sind zumeist flacher ausgeprägt (Pfeil), während die medialen
osteochondralen Läsionen zumeist kraterförmig konfiguriert sind (offener Pfeil). c Klassifikation von osteochondralen Läsionen nach Berndt & Harty 1959 [35], modifiziert nach Griffith et al. 2012 [40].
Es gibt viele Klassifikationen der osteochondralen Läsionen. Die erste Klassifikation
wurde 1959 basierend auf Projektionsradiografie und Histologie amputierter Gliedmaßen
von Berndt & Harty eingeführt [35] ([Abb. 5c]). Es zeigte sich allerdings, dass die von Berndt & Harty vorgeschlagenen 4 Stadien
nicht akkurat in der Vorhersage des klinischen Ergebnisses waren [25]. Von der International Cartilage Repair Society (ICRS) wurde ein auf arthroskopischen
Befunden fußendes Graduierungssystem mit ebenfalls 4 Stadien vorgestellt [36]. Bis zum Jahre 2012 sind 10 verschiedene Schemata, unter anderem die häufig verwendeten
Klassifikationen nach Anderson [37] und nach Nelson & Dipaola [38]
[39] ([Tab. 2]), beschrieben worden [40]. Wichtige Elemente dieser Klassifikationsschemata sind das Vorliegen eines Knochenmarködems,
die Integrität der Knorpeloberfläche und die (noch vorhandene) Fixierung bzw. die
Ablösung des osteochondralen Fragments. Griffith et al. [40] schlugen 2012 ein MRT-basiertes Klassifikationsschema vor, das in ([Abb. 6]) dargestellt ist. Diese Klassifikation wurde neben Standard 1,5-Tesla- und 3-Tesla-Bildgebung
mittels hochauflösender Oberflächenspule und Sequenzen bei 1,5 Tesla mit einer Auflösung
von 0,3 – 0,4 mm innerhalb der Schicht entwickelt [40]. Sie kann aber auf das Standard 3-Tesla-MRT-Protokoll angewendet werden ([Abb. 7]). Unabhängig vom verwendeten Klassifikationsschema ist die entscheidende Frage für
die Therapie, wie das klinische Beschwerdebild ist und ob eine osteochondrale Läsion
stabil oder instabil ist. Neben anderen Kriterien ist das Vorhandensein eines Knorpeldefektes
dabei ein wichtiges Instabilitätskriterium [32]. Daher haben Bohndorf et al. 2001 ein zweistufiges Schema zur Entscheidungshilfe
zwischen konservativer und operativer Therapie vorgeschlagen [9]. Im Stadium 1 ist der Knorpelüberzug intakt und es liegt eine Kontrastmittelanreicherung
der Läsion im subchondralen Knochen vor. Dieses Stadium der OCL eignet sich für eine
konservative Behandlung. Im Stadium 2 der OCL hingegen wird eine chirurgische Behandlung
in Erwägung gezogen; es liegen Knorpeldefekte oder große zystische Läsionen von mehr
als 5 mm im Durchmesser vor und das Fragment zeigt keine oder wenig Kontrastmittelaufnahme.
Fakultativ können Flüssigkeit um das nicht dislozierte Fragment, eine partielle Fragment
Separation oder ein freier Gelenkkörper vorliegen [9].
Tab. 2
Klassifikation osteochondraler Läsionen nach Nelson & Dipaola, modifiziert nach [22].
Stadium
|
MRT-Befund
|
1
|
Knorpelschwellung und subchondrale Signalveränderungen
|
2
|
Knorpel evtl. frakturiert, subchondrale Fragmentdemarkierung durch signalarme Linie
|
3
|
Knorpel frakturiert, Flüssigkeit zwischen Fragment und angrenzendem Knochen
|
4
|
freier Gelenkkörper
|
Abb. 6 Klassifikation von osteochondralen Läsionen nach Griffith et al. 2012 [40]. Instabile Läsionen verschiedener Schweregrade sind mit einer Box gekennzeichnet.
Abb. 7 MRT-Bildbeispiele (a–e, koronare protonendichtegewichtete fettsupprimierte 2D-Sequenzen) von osteochondralen
Läsionen, klassifiziert nach Griffith et al. 2012 [40]. a Grad 1a: Subchondrales Knochenmarködem, normale Knorpeloberfläche. b Grad 2a: Partieller Kollaps des betroffenen subchondralen Knochens, osteochondrale
Separation. c Grad 3a: Partieller Kollaps des betroffenen Knochens, Knorpelhypertrophie. d Grad 4a: Komplette Separation des betroffenen knöchernen Fragments aber intakter
Knorpelüberzug. e Grad 5: Ablösung, freies Gelenkmausbett.
Generelle Zeichen der Fragmentinstabilität in der nativen MRT sind eine signalreiche
Linie um die OCL und eine artikuläre Fraktur des Knorpelüberzugs mit einer T2w-signalreichen
Linie, die in die Läsion einstrahlt [25]
[29] ([Abb. 8]). Weitere Zeichen der instabilen OCL sind fokale Knorpeldefekte oder Defekte in
der subchondralen knöchernen Abschlussplatte, das Vorhandensein subchondraler Zysten
oder aber eine leere knöcherne Defektzone, die mit Flüssigkeit gefüllt ist [25]
[29]. Die mechanische Stabilitätsbeurteilung allein aufgrund des MRT-Befundes wird aber
auch kritisch diskutiert [41] und in einer Studie am Knie konnte keine Relation zwischen Größe und Lokalisation
einer OCL mit ihrer Stabilität nachgewiesen werden [42]. Die zuvor genannten Zeichen der Instabilität einer OCL gelten für Erwachsene und
Adoleszente mit geschlossen Epiphysenfugen [25]
[43]. Bei Jugendlichen mit offenen Epiphysenfugen und Kindern wurde neben dem Flüssigkeitssaum
um das OCL-Fragment oder (multiplen) Defekten in der subchondralen knöchernen Abschlussplatte
ein signalarmer Rand (möglicherweise als Ausdruck einer Sklerosierung) um die osteochondrale
Läsion als Zeichen der Instabilität beschrieben [42]
[43]. Dagegen sind bei jugendlichen Patienten Zysten in Assoziation mit einer osteochondralen
Läsion kein Zeichen der Instabilität [25]
[42], wie ([Abb. 8e, f]) illustriert.
Abb. 8 Osteochondrale Läsionen des Talus mit Zeichen der Fragmentinstabilität. a, b 41-jährige Frau mit Zufallsbefund einer osteochondralen Läsion, anamnestisch Calcaneusfraktur
in Kindheit. Signalreiche Linie (Pfeil) um das osteochondrale Fragment und mediale
Unterbrechung des Knorpelüberzugs als Zeichen der Fragmentinstabilität; a sagittale Protonendichte (PD)-Wichtung, b koronare fettsupprimierte PD-Wichtung. c, d 64-jährige Frau mit seit 5 Jahren bestehenden, belastungsabhängigen Schmerzen, die,
sobald sie auftraten, etwa 5 Tage andauerten. Ein Trauma sei nicht erinnerlich gewesen;
c koronare fettsupprimierte PD- und d koronare PD-Wichtung. Die Pfeile deuten auf die ausgeprägte subchondrale Zyste als
Zeichen der Fragmentinstabilität. e, f Illustration des Abheilens einer subtalaren osteochondralen Läsion mit Zystenbildung
(offener Pfeil in e bei einem 10-jährigen Jungen, der nach 2 Jahren f völlig schmerzfrei ist; e, f sagittale fettsupprimierte PD-Wichtung. Vollständige Rückbildung der Zyste und des
Knochenmarködems und konstant leichter Irregularität des Knorpelüberzuges (offener
Pfeil in f). Zysten in Verbindung mit osteochondralen Läsionen sind bei Jugendlichen anders
als bei Erwachsenen kein Instabilitätszeichen.
Beurteilung des Therapieergebnisses
Ziel der Therapie ist morphologisch die Wiederherstellung der Knorpeloberfläche und
der osteochondralen Integrität sowie klinisch das Erreichen von Schmerzfreiheit. Dies
kann einerseits durch fibrokartilaginäres Reparationsgewebe, z. B. nach Mikrofrakturierung
oder retrograder Anbohrung bei osteochondralen Läsionen, oder durch eine Transplantation,
z. B. den osteochondralen Autograft Transfer (OATS) oder die matrixinduzierte autologe
Chondrozytentransplantation (MACT), erreicht werden [27]
[44]. Zudem kann am Sprunggelenk die Mikrofrakturierung mit einer Matriximplantation
im Rahmen der autologen matrixinduzierten Chondrogenese (AMIC) kombiniert werden;
eine aktuelle Übersicht gibt [19]. Einige Grundzüge der Therapie bei osteochondralen Läsionen, deren Kenntnis dem
Radiologen bei der Befundeinordnung helfen, lassen sich wie folgt ohne Anspruch auf
Vollständigkeit zusammenfassen, wobei natürlich immer die individuelle klinische Gesamtsituation
und die Patientenwünsche zu beachten sind: Solange eine stabile Situation ohne Gefahr
der Dissekatlösung besteht, kann zunächst eine konservative Therapie mit Sportkarenz
oder je nach Beschwerdeausmaß Entlastung über 6 – 8 Wochen durchgeführt werden. Danach
sollte bei Beschwerdepersistenz oder -zunahme eine erneute MRT-Untersuchung erfolgen
[32]. Wenn eine stabile Situation trotz Schonung und Entlastung nach 3 – 6 Monaten keine
Besserung zeigt, kommt eine retrograde Anbohrung zur Durchblutungssteigerung als eine
Therapieoption infrage. Bei einer eindeutig instabilen Situation ist beim Kind eine
Refixation des osteochondralen Fragments mit begleitender Anfrischung des Dissekatbetts
durch Anbohrung indiziert. Bei einem spongiösen Defekt ist zumeist eine zusätzlich
subchondrale Spongiosaplastik notwendig. Bei leerem OCL-Bett kann bei kleinen Defekten
eine Anbohrung mit Mikrofrakturierung und bei größeren Defekten neben der Resektion
der Sklerosezone eine knorpel- und knochenregenerative Therapie erfolgen (OATS, MACT
mit Spongiosaplastik oder AMIC) [19]
[32]
[45].
Ziele der Bildgebung nach erfolgter Therapie sind die Beurteilung des technischen
Erfolgs wie dem Grad der Defektauffüllung, die Beurteilung der Morphologie und der
peripheren Integration des Reparationsgewebes. Der sich neu ausbildende Faserknorpel
nach Mikrofrakturierung hat nicht dieselbe biomechanische Belastbarkeit wie hyaliner
Gelenkknorpel, vermag aber die normale Gelenkfunktion über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten
[44]. Wichtig ist, zu beurteilen, ob die Gelenkfläche kongruent ist, das Knorpelersatzgewebe
dieselbe Dicke wie der umliegende Knorpel aufweist, der Übergang zum übrigen Knorpel
kontinuierlich ist und die Oberfläche des Reparationsgewebes glatt imponiert; dies
kennzeichnet 1 – 2 Jahre nach Mikrofrakturierung morphologisch den guten Therapieverlauf
[44]. Die Beurteilung des Knorpelüberzugs im Verlauf ist wichtig, da Schäden des Knorpelüberzugs
eine (erneute) retrograde Reparation des osteochondralen Fragments ausschließen [25]. Die Signalintensität des Reparationsgewebes nimmt in flüssigkeitssensitiven Sequenzen
bei gutem Therapieverlauf ab und gleicht sich der des übrigen Knorpels an, ebenso
verschwindet das subchondrale Knochenmarködem [44]. Zeichen des Therapieversagens können die Persistenz subchondraler Zysten und/oder
eines Knochenmarksödems, die irreguläre Knorpeloberfläche, die inkomplette Defektauffüllung
sowie die Delamination des Knorpelüberzugs sein, die zumeist innerhalb der ersten
6 Monate nach MACT oder AMIC auftritt [44]
[46] ([Abb. 9], [10], [11]). Eine insuffiziente Regeneratbildung tritt bei Mikrofrakturierung häufiger auf
als bei MACT oder osteochondralen Transplantationen. Treten nach Knorpeltherapie subchondrale
Zysten auf, sollten diese bezüglich ihrer Größe ausgemessen werden, denn eine Auffüllung
mit Knochenmaterial kann notwendig werden. Größere Zystenbildungen und eine Unterbrechung
der subchondralen Grenzlamelle werden mit schlechteren Therapieergebnissen in Verbindung
gebracht [25]. Insbesondere eine insuffiziente Einheilung von osteochondralen Zylindern prädisponiert
trotz Press-fit-Technik zur Ausbildung subchondraler Zysten durch persistierende fissurale
Defekte in der Grenzzone.
Abb. 9 17-jährige Frau nach Mikrofrakturierung vor 4 Jahren und retrograder Fragmentfixierung
vor 3 Jahren, die weiterhin bei sportlichen Aktivitäten beschwerdehaft ist; a sagittale Protonendichte (PD) gewichtete 2D-Sequenz mit 2,5 mm Schichtdicke, b, c 3D-MEDIC-Sequenz mit einer isotropen Voxelgröße von 0,6 mm3. In der 2D-Sequenz erscheint der Knorpelüberzug intakt (offener Pfeil in a), die Pfeile in a deuten auf die retrograden Bohrkanäle. Die 3D-MEDIC-Sequenz demonstriert die Zeichen
der Instabilität der osteochondralen Läsion, die in der 2D-Sequenz nicht sichtbar
sind, wie die signalreiche Linie um das Fragment (Pfeil in b), die Frakturlinie im Knorpelüberzug (offener Pfeil in b) und die signalreiche Linie mit Hineinziehen in das Fragment (Pfeil in c). Damit ist eine konservative Therapie mit Sportkarenz oder Entlastung nicht zielführend.
Abb. 10 a, b CT-Arthrografien (120 kV, 112 mAs) in sagittaler a und koronarer b Reformation und 2 mm Schichtdicke bei einer 18-jährigen Frau im Z. n. OATS (Osteochondrales
Autologes Transplantationssystem). Bei insgesamt gut eingeheiltem Knorpel-Knochen-Zylinder
deuten die Pfeile in der sagittalen Reformation a auf subtile residuelle Fissuren an der Grenze des Knorpel-Knochen-Zylinders zum normalen
Knorpelgewebe. c–f Koronare Protonendichte (PD)-gewichtete fettsupprimierte Sequenzen bei einer 23-jährigen
Frau mit osteochondraler Läsion der medialen Talusschulter. c Initial findet sich ein Knochenmarködem (Sternchen) sowie eine große subchondrale
Zyste (Pfeil). Es erfolgte die Therapie mittels Mikrofrakturierung. d 10 Monate nach Mikrofrakturierung gute Defektauffüllung und glatter Knorpelüberzug
(Pfeil). e 20 Monate später findet sich eine Fissur im Regeneratknorpel (Pfeil). Bei zunehmenden
Beschwerden erfolgte eine Spongiosazylinder Implantation und ein AMIC (Autologous
Matrix-Induced Chondrogenesis) Verfahren über eine Innenknöchelosteotomie f. Die Patientin ist in der Folge mit dem OP-Ergebnis zufrieden. Schäden im Knorpelüberzug
wie im vorliegenden Beispiel schließen in der Regel einen retrograden OP-Ansatz aus.
g Sagittale fettsupprimierte PD-Wichtung und h CT-Arthrografie (120 kV, 112 mAs, 1 mm Schichtdicke) bei einer 20-jährigen Frau mit
Auffüllung einer osteochondralen Läsion. Die Fissur in der Biomatrix ist nur CT-arthrografisch
sichtbar (Pfeil).
Abb. 11 50-jähriger Mann 2 Jahre nach Mikrofrakturierung mit chronischen, ganztägigen Schmerzen
im linken Sprunggelenk seit 18 Monaten bedingt durch gegenüberliegende osteochondrale
Läsionen, a–c koronare Protonendichte (PD) gewichtete fettsupprimierte Sequenzen, d sagittale PD-Wichtung, 3D T2*w MEDIC-Sequenz in koronarer e und sagittaler Reformation f. Es zeigen sich großflächige Ablaminierungen des Knorpels von Talus und Tibia lateralseitig
(Pfeile in a–d) sowie subchondrale Zystenbildung (offene Pfeile), betont an der lateralen Talusschulter
und ein Knochenmarködem. Die koronare 3D-Sequenz zeigt auch die fokale Unterbrechung
der subchondralen Grenzlamelle (Pfeil). Aufgrund des großflächigen Befundes wird unsererseits
eine Sprunggelenks-Arthrodese empfohlen.
Funktionelle, biochemische Knorpelbildgebung
Funktionelle, biochemische Sequenztechniken zur Knorpelbildgebung, wie die dGEMRIC
Technik (delayed Gadolinium Enhanced MR Imaging of Cartilage) [47], können die Änderung der Knorpelmatrixkomposition nachweisen, noch bevor morphologische
Veränderungen sichtbar sind. Die dGEMRIC-Technik zeigt einen Verlust an Glykosaminoglykanen
(GAG) an, der wiederum als initiales Ereignis in der Arthrose Entstehung angesehen
wird [48]
[49] ([Abb. 12]). Die T2-Mapping-Technik kann den Wassergehalt und die Kollagenfaserintegrität des
Gelenkknorpels beurteilen [48]
[50]. Ansteigende T2-Relaxationszeiten weisen auf eine frühe Knorpeldegeneration und
eine Destruktion des Kollagenfasernetzwerkes hin. Beide biochemische Techniken können
also potenziell sehr frühe Knorpelveränderungen anzeigen oder auch zur Verlaufskontrolle
der biochemischen Veränderungen (Reifung) innerhalb des Regenerats nach Therapie eingesetzt
werden ([Abb. 12]). Inwieweit diese Techniken oder gar bestimmte dGEMRIC- oder T2-Werte mit klinischen
Parametern korrelieren ist derzeit noch unklar und Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen.
Abb. 12 a, b 31-jähriger Mann mit osteochondraler Läsion der medialen Talusschulter; a koronare Protonendichte (PD) Wichtung, b dGEMRIC Parameterkarte. Während der Knorpelüberzug morphologisch unauffällig ist,
zeigen sich in der dGEMRIC Parameterkarte zwei Knorpelareale (Pfeile) mit erniedrigten
T1-Werten entsprechend einem fokalen Verlust an Glykosaminoglykanen. c–e 61-jähriger Mann mit osteochondraler Läsion der medialen Talusschulter; c koronare PD-Wichtung, d dGEMRIC Parameterkarte der PD-Wichtung überlagert, e T2-mapping Parameterkarte der PD-Wichtung überlagert. Es zeigt sich im Knorpelüberzug
der osteochondralen Läsion erniedrigte T1-Werte d, die für einen Verlust an Glykosaminoglykanen im Knorpel sprechen. Zudem finden sich
erhöhte T2-Werte e, die für eine Erhöhung des Wassergehalts und eine Degeneration des Kollagenfasernetzwerks
sprechen.
Fazit
Die moderne native MRT ermöglicht die hochauflösende Darstellung des dünnen artikulären
Knorpels des oberen Sprunggelenks und im Vergleich zur Arthroskopie gleichzeitig auch
von subchondralen Pathologien. Durch die Fortschritte der MRT, insbesondere durch
die Entwicklung isotroper 3D-Sequenzen mit hohen Signal-Rausch-Verhältnis bzw. Kontrast-Rausch-Verhältnis
für den Sprunggelenkknorpel und durch die Technik der axialen Traktion ist häufig
eine ausreichende Beurteilung des Sprunggelenkknorpels möglich. Die Sprunggelenk Darstellung
mit isotropen 3D-Sequenzen hat im Vergleich zu den Standard 2D-Sequenzen zudem weniger
Partialvolumeneffekte. Die CT-Arthrografie kann bei MRT-Kontraindikationen und bei
klinischer Relevanz zur weiterführenden Diagnostik unklarer MRT-Befunde eingesetzt
werden und Knorpelschäden einschließlich fissuraler Defekte sehr sensitiv erfassen.
Die Bildgebung osteochondraler Läsionen sollte in mehreren Raumebenen zur vollständigen
Beurteilung der Knorpelintegrität, einer artikulären Oberflächendepression, des subchondralen
Knochens und der Fragmentstabilität erfolgen. Wichtig bei der Klassifikation einer
OCL ist es, dieselbe Sprache wie der behandelnde orthopädische Kollege zu sprechen
und sich auf die Verwendung einer Klassifikation zu einigen, z. B. auf die recht einfache
Klassifikation in 4 Stadien gemäß Nelson & Dipaola mit ergänzender Befundausmessung
und -beschreibung.