Nivelrikon diagnoosi: nivelruston MRI

MRI-kuva nivelrustosta heijastaa koko histologisen rakenteensa ja biokemiallisen koostumuksensa. Nivelrusto on hyaliini, jolla ei ole omaa verenkiertoa, imusuonien tyhjennystä ja innervaatiota. Se koostuu vedestä ja ioneista, tyypin II kollageenista, kondrosyytteistä, aggregoituneista proteoglykaaneista ja muista glykoproteiineista. Kollageenikuituja lujitetaan luun subchondral kerroksessa ankkurina ja kulkevat kohtisuoraan nivelen pinnalle, jossa ne poikkeavat vaakasuorassa. Kollageenin kuitujen välissä ovat suuret proteoglykaani-molekyylit, joilla on merkittävä negatiivinen varaus, joka herättää voimakkaasti vesimolekyylejä. Ruusuprosentit on järjestetty tasaisiin sarakkeisiin. Ne syntetisoivat kollageenia ja proteoglykaaneja sekä entsyymin hajottajia inaktiivisessa muodossa ja entsyymien estäjiä.

Histologisesti oli 3 kerrosta rustoja suurissa nivelissä, kuten polvissa ja reisissä. Syvin kerros on yhdiste, ruston ja rustonalaisen luun ja toimii lasku kerros laaja kollageenisäikeiden ulottuu sen pinnalle tiheä nippujen toisiinsa lukuisia fibrillien silloittamalla. Sitä kutsutaan säteittäiseksi kerrokseksi. Kohti nivelpinnan erillinen kollageenisäikeiden ohentunut ja jotka on sidottu yhteen säännöllisesti rinnakkaisena matriisina kompakti ja vähemmän ristisidoksia. Keskikerros - siirtymäkauden, tai välituote sisältää enemmän satunnaisesti järjestäytynyttä kollageenisäikeiden, joista suurin osa on suunnattu vinosti, jotta vastustaa pystykuormia, paine ja sokki. Kaikkein pintakerroksen nivelruston, tunnettu tangentiaalinen, - ohut kerros tiheään järjestetty tangentiaalisesti suunnatun kollageenisäikeiden, vastakkaiset vaikuttavien vetovoimien kuormitettuna puristus, ja muodostetaan vedenpitävä este soluvälinestettä, joka estää sen menetys puristuksen aikana prosessissa. Kaikkein pintakerros kollageenisäikeiden on järjestetty vaakasuoraan muodostamaan tiheä vaakasuora levy liitospintaan, kun taas tangentiaalinen pinta-ala fibrillit ovat valinnaisesti liittyneet näiden syvempiin kerroksiin.

Todettiin, että tämän monimutkaisen mesh-verkon kuituja on järjestetty yhdistettyjen hydrofiilisiä proteoglykaanimolekyylejä. Nämä suuret molekyylit on päät niiden lukuisten haarojen negatiivisesti varautuneita fragmentit SQ ja COO ", joka intensiivisesti houkutella vastakkaisesti varautuneiden ionien (tavallisesti Na ⁺ ), joka puolestaan vaikuttaa osmoottisen veden tunkeutuminen rustoa. Paine kollageeni verkko on valtava, ja ruston toimii erittäin tehokas hydrodynaaminen tyyny. Compression nivelpinnan aiheuttaa horisontaalinen siirtymä sisältämän veden rusto, koska verkko kollageenisäikeiden puristetaan. Vesi uudelleenjako elyaetsya endokondraalisen siten, että sen kokonaismäärä ei muutu. Kun puristus pienenee tai häviää sen jälkeen, kun yhteinen kuormitus, vesi siirtyy takaisin houkuttelee negatiivisesti varautuneita proteoglykaanien. Tämä on mekanismi, joka tukee korkea vesipitoisuus ja siten korkeat protoni ruston tiheys. Korkein vesipitoisuus se toteaa, liitoksen lähellä pintaa ja pienenee kohti rustonalaiseen luuhun .. Pitoisuus proteoglykaanin kasvoi syviin kerroksiin ruston.

Käsiteltävänä olevassa MRI - tämä on tärkein menetelmä kuvien saamiseksi hyaliiniruston, toteutetaan pääasiassa käyttämällä gradienttia - kaiku (GE) sekvenssit. MRI heijastaa ruston vesipitoisuutta. Kuitenkin on tärkeää, kuinka monta protonia vettä rustossa on. Proteoglykaanien hydrofiilisten molekyylien sisältö ja jakautuminen sekä kollageenifibrillien anisotrooppinen organisointi vaikuttavat paitsi veden kokonaismäärään, so. Protonitiheyttä rusto, mutta myös tilaa rentoutumiseen ominaisuuksia, eli T2 vedestä, jolloin rusto tyypillinen "vyöhykkeittäin" tai kuorinta kuvat MRI, joka, kuten jotkut tutkijat uskovat, johdonmukainen histologisia leikkeitä rustoa.

Hyvin lyhyellä kuvat echo aika (TE) (vähemmän kuin 5 ms), suurempi tarkkuus rusto kuva tyypillisesti esitetään kaksikerroksisen kuva: syvä kerros on sijoitettu lähemmäksi luun ennen kalkkeutumista ulkopuolelle ja signaali on heikko, kuten kalsiumin läsnä ollessa suuresti vähentää TR ja antaa kuvia; Pintakerros antaa keskisuurta tai voimakasta MP-signaalia.

Väliteknisten TE-kuvien (5-40 ms) aikana rustossa on kolmikerroksinen ulkonäkö: pintakerros, jolla on alhainen signaali; siirtymäkerros, jolla on välitason intensiteetti; syvä kerros, jolla on alhainen MP-signaali. T2-punnitsemisessa signaali ei sisällä välikerrosta ja rustikuva muuttuu homogeenisesti alhaisella intensiteetillä. Kun pieni spatiaalinen resoluutio, lyhyt TE kuvia joskus lisäkerroksen, joka johtuu siitä, että vino viipaleiksi esineitä ja korkea kontrasti rusto / nesteen rajapinnalle, tämä voidaan välttää lisäämällä koko matriisin.

Lisäksi jotkin näistä vyöhykkeistä (kerrokset) eivät välttämättä näy tietyissä olosuhteissa. Esimerkiksi kun ruston akselin ja päämagneettikentän välinen kulma muuttuu, ruston muodostuminen voi muuttua ja rustolla voi olla homogeeninen kuva. Tämä ilmiö selittyy kollageenikuitujen anisotrooppisella ominaisuudella ja niiden erilaisella orientaatiolla kullakin kerroksella.

Muut kirjoittajat uskovat, että kerrostetun rustokuvan saaminen ei ole luotettavaa ja on artefakti. Tutkijoiden mielipiteet eroavat myös saaduista kolmikerroksisista rustokuvien signaalien voimakkuudesta. Nämä tutkimukset ovat erittäin mielenkiintoisia ja tietenkin edellyttävät lisätutkimuksia.

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

Ruston rakenteelliset muutokset nivelrikkoineen

Alkuvaiheessa nivelrikko Kollageenin hajoamisen verkon pintakerrokset ruston, mikä johtaa dissosioitujen pinnalle ja kohonnut veden läpäisevyys. Kuten murtuma osa proteoglykaanien ovat enemmän negatiivisesti varautuneita glykosaminoglykaanien, jotka houkuttelevat kationit ja vesimolekyylejä, kun taas loput proteoglykaanien menettää kyky houkutella ja säilyttää veden. Lisäksi proteoglykaanien menetykset vähentävät niiden estävää vaikutusta interstitiaaliseen vesivirtaan. Tämän seurauksena rusto turpoaa, nesteen puristus- tai puristusmekanismi ei toimi ja ruston puristuskestävyys vähenee. Vaikutus on, että suurin osa kuormasta siirretään jo vaurioituneeseen kiinteään matriisiin, ja tämä johtaa siihen, että turvonnut rusto tulee alttiimpi mekaanisille vaurioille. Tämän seurauksena rusto joko toipuu tai jatkuu rappeutumaan.

Proteoglykaanien vahingoittamisen lisäksi kollageenin uusi verkko osittain tuhoutuu, eikä sitä enää palauteta, ja rustossa esiintyy pystysuoria halkeamia ja haavaumia. Nämä leesiot voivat levitä rustia alasverkkoon. Hajoamistuotteet ja sidekerros leviää pohjakerrokseen, mikä johtaa pienien osteonekroosi- ja subkonderaalisten kystatien esiintymiseen.

Rinnakkaisten näiden prosessien kanssa rustossa tehdään useita parannusmuutoksia yrittäen palauttaa vioittunut nivelpinta, johon kuuluu kondrofyttien muodostuminen. Jälkimmäinen lopulta endokondraalinen luhistuminen ja tulee osteofyttejä.

Akuutti mekaaninen trauma ja puristuskuorma voivat johtaa horisontaalisten halkeamien kehittymiseen syvällä kalsifioidulla rustokerroksella ja ruston irtoamisesta subchondral luusta. Pohjapinta halkaisu tai kalvon ruston tällä tavalla voi toimia mekanismina rappeutumista ei vain normaalissa rustossa mekaanisesti ylikuormitus, mutta myös nivelrikossa, kun on epävakaus yhteinen. Jos hyaliinirustoa on täysin tuhoutunut ja alttiina nivelpinnan, voi olla kaksi prosessit: ensimmäinen - muodostumista tiheä skleroosi pinnalla luun, jota kutsutaan eburnation; toinen on trabekulien vaurio ja puristus, joka röntgensäteillä näyttää subchondral skleroosilta. Näin ollen ensimmäistä prosessia voidaan pitää kompensoivana, toinen on selvästi yhteisen tuhoutumisen vaihe.

Lisäämällä vesipitoisuus kasvaa rusto Rusto protonitiheyttä ja poistaa T2 lyhentäminen vaikutuksia proteoglykaaniin kollageenimatriisia, jolla on suuri signaali-intensiteetti annoksittain matriisin vaurioita tavanomaisten MRI-sekvenssejä. Tämä varhainen chondromalacia, joka on varhaisin merkki rustovaurion voi olla ilmeistä ennen kuin se tapahtuu pienikin harvennus. Tässä vaiheessa rustosta voi olla myös hieman sakeutumista tai "turvotusta". Rakenteelliset ja biomekaaniset muutokset nivelrustossa lisääntyvät jatkuvasti, jolloin perusaineen menetys tapahtuu. Nämä prosessit voivat olla paikallisia tai hajakuormitettuja, rajoitettu pinnan harvennus ja kuidutus tai ruston täydellinen katoaminen. Joissakin tapauksissa ruston paikallista paksuuntumista tai "turvotusta" voidaan havaita ilman liitospinnan rikkoutumista. Nivelrikko on usein mahdollista havaita paikallisen kasvun ruston signaalin intensiteettiä T2-painotetuissa kuvissa, on osoituksena läsnäolo pinnan niveltähystyksessä, ja syvä transmuraalisen lineaarinen muutoksia. Viimeksi mainittu voi heijastaa syvä degeneratiivisia muutoksia alkaa lähinnä muodossa irtoamisen ruston kalydifitsirovanogo kerros tai nousuveden linja. Varhainen muutokset rajoittuvat syvä kerroksiin hryasha, jolloin ne eivät näy vuoden arthroscopic tarkastelu liitospinnan, kun taas paikallinen razvodoknenie syvemmälle rusto voi johtaa tappion vierekkäisten kerrosten, usein kasvu subchondral luun muodossa keskeinen osteophyte.

Ulkomaisessa kirjallisuudessa on tietoja mahdollisuudesta saada kvantitatiivisia tietoja nivelruston koostumuksesta, esimerkiksi vesijäteosan sisällöstä ja veden diffuusiokertoimesta rustossa. Tämä saavutetaan MP-tomografian erikoisohjelmien tai MR-spektroskopian avulla. Molemmat näistä parametreista lisääntyvät, kun proteoglykaanikollageenimatriisi vaurioituu rustovaurioissa. Liikkuvien protonien pitoisuus (vesipitoisuus) rustossa pienenee suuntaan nivelpinnasta subchondral luuhun.

Muutosten määrällinen arviointi on mahdollista T2-painotetuilla kuvilla. Yleistäen kuvadatan saman rusto on saatu eri TE, kirjoittajat arvioitiin T2-painotetussa kuvia (VI) reagoimaan sopivan rusto eksponentiaalinen käyrä signaalin voimakkuuden arvoja, jotka saatiin kunkin pikselin. T2 arvioidaan tietyn ruston alueella tai näytetään koko ruston karttaan, jossa kunkin pikselin signaalin voimakkuus vastaa T2: ta tässä paikassa. Kuitenkin, vaikka melko suuri mahdollisuus ja suhteellisen helppo edellä kuvatun menetelmän, rooli T2 aliarvioida, mikä johtuu osittain kasvua diffuusion liittyvät vaikutukset kasvaessa TE. Pohjimmiltaan T2-arvoa aliarvioidaan rustossa, jossa on kondromalasia, kun veden diffuusiota lisätään. Jos erikoistekniikoita ei käytetä, T2: n potentiaalinen lisäys näillä tekniikoilla mitattuna rustossa, jossa on kondromalasia, hidastaa hieman diffuusiokohtaisia vaikutuksia.

Näin ollen MRI on erittäin lupaava menetelmä tunnistamaan ja seuraamaan varhaisia rakenteellisia muutoksia, jotka ovat ominaisia nivelruston rappeutumisessa.

Ruston rustojen morfologiset muutokset nivelrikkoon

Arvio morfologisia muutoksia ruston riippuu suuri spatiaalinen resoluutio ja korkea kontrasti liitospinnan subkondraaliseen luuhun. Tämä saavutetaan parhaiten käyttämällä zhirpodavlyaemoy T1-painotetun 3D GE-sekvenssejä, joka kuvastaa paikallisen havaitut viat ja tarkasti kuin tähystys ja ruumiinavaus materiaalista. Rusto kuva voidaan saada myös vähentämällä magnetisaationsiirto kuvantamisen, sitten nivelrusto on muodoltaan erillinen lista, jossa on korkean intensiteetin signaali, selvästi erottuva seuraavan alla olevan alhaisen intensiivinen nivelen neste, niveleen rasvakudoksessa ja subkondraalisen luuytimessä. Kuitenkin, kun käytetään tätä menetelmää, kuva hankinta tapahtuu 2 kertaa hitaampi kuin zhirpodavlyaemoe T1-VI, joten vähemmän käytettyjä. Lisäksi paikallisten vikoja, pinnan karheutta ja nivelruston yleistynyttä harvennusta voidaan saada käyttämällä tavanomaisia MP-sekvenssejä. Joidenkin kirjoittajien morfologiset parametrit - paksuus, tilavuus, geometria ja topografia rustopinta - voidaan määrällisesti laskea käyttämällä 3D MRI-kuvia. Summaamalla 3D-rekonstruoidun rustikuvan muodostavista vokseleista voidaan määrittää näiden monimutkaisten rakenteiden tarkka arvo. Lisäksi mittaus kokonaistilavuudesta ruston saatujen yksittäisten osien, on yksinkertaisempi menetelmä, koska pienempiä muutoksia tasossa viipaleen ja luotettavampia spatiaalinen resoluutio. Kun tutkittaessa koko amputoitu polven ja polvilumpion saatuja näytteitä arthroplasty nämä liitokset määritettiin yhteensä nivelruston reisiluun, sääriluun luun ja polvilumpion ja löysi korrelaatio tilavuus saatu MRI, ja vastaavat määrät on saatu ruston erotetaan luu- ja mittaamalla sen histologisesti . Tämän takia tämä tekniikka voi olla hyödyllinen ruston suuruuden muutosten arvioimiseksi dynaamisesti osteoartriittipotilailla. Saa tarvittavaa ja tarkka siivu nivelruston, erityisesti potilailla, joilla on nivelrikko, edellyttää riittävää osaamista ja kokemusta lääkärin tutkimuksen tekemiselle sekä saatavuus sopivan ohjelmiston MR.

Kokonaistilavuuden mittaukset sisältävät vähän tietoa yhteisistä muutoksista ja ovat herkkiä paikallisen ruston menetykselle. Teoriassa, ruston tai hiusten oheneminen samassa paikassa voi tasapainottaa vastaavan määrän kasvu ruston muualla yhteinen, ja mittaamalla kokonaisvaltainen rusto tilavuus ei näytä mitään poikkeavuutta, jotta tällaiset muutokset eivät olisi tunnistettavissa tällä menetelmällä. Jakamalla nivelruston 3D jälleenrakennukseen yksittäisiin pieniin alueisiin on mahdollistanut arvioida volyymin ruston tietyillä alueilla, erityisesti pinnoille kokee voimalla. Kuitenkin mittausten tarkkuus vähenee, koska hyvin pieni erottelu suoritetaan. Loppujen lopuksi tarvitaan erittäin korkea spatiaalinen tarkkuus mittausten tarkkuuden varmistamiseksi. Jos voidaan saavuttaa riittävä spatiaalinen resoluution, mahdollisuus ruston ruston kartoitukseen in vivo on mahdollinen. Porraspaksuuskartat voivat aiheuttaa paikallisia vaurioita osteoartriitin etenemisessä.