T1ρ-mapping von humanem Knorpelgewebe unter sequentieller Be- und Entlastung

Zielsetzung:

Ziel ist die Untersuchung von Be- und Entlastungs-induzierten Veränderungen innerhalb histologisch intakten humanen Knorpelgewebes mittels T1ρ-mappings.

Material und Methodik:

Im Rahmen von Kniegelenkersatz-Operationen wurden makroskopisch intakte Knorpel-Knochen-Stücke des lateralen Femurkondylus (Outerbridge Grad 0; n = 18) gewonnen und nach Standard präpariert. Die Belastung des Gewebes erfolgte durch Weg-gesteuerte quasi-statische Indentation mit einem zylindrischen Stempel (strain 20%). Jeweils 3-faches sequentielles T1ρ-mapping erfolgte unter Belastung und nachfolgender vollständiger Entlastung unter Nutzung einer modifizierten Prostataspule und eines 3T-MR-Scanners (Achieva, Philips). Nach Erhalt der räumlich aufgelösten T1ρ-Parameterkarten und manueller Segmentierung wurden die absoluten und relativen Änderungen in indentierten und nicht-indentierten Probenarealen und verschiedenen Gewebetiefen erfasst. Histologie stellte den Referenzstandard dar. Der statistische Vergleich der relativen Änderungen erfolgte mittels gepaartem Student-t-Test.

Ergebnisse:

Histologisch zeigten sich alle Proben intakt. Unter Belastung ließen sich konsistente und deutliche T1ρ-Erhöhungen feststellen, die im indentierten Areal deutlicher waren als daneben (Belastung t1: 9,5 ± 7,8 vs. 4,2 ± 5,8% [p < 0,001] M ± SD) und im Zeitverlauf zunahmen (Belastung t3: 14,1 ± 8,1 vs. 7,7 ± 5,9% [p < 0,001]). Ausgeprägte bzw. geringe Änderungen ließen sich für die Übergangs- bzw. tiefe Knorpelzone feststellen. Unter Entlastung ließen sich weniger konsistente Änderungen im gesamten Gewebe nachweisen.

Schlussfolgerungen:

Die Beurteilung von Belastungs-induzierten Veränderungen mittels quantitativem T1ρ-mapping ist ein vielversprechendes Tool für die nicht-invasive funktionelle Beurteilung von Knorpelgewebe und erlaubt Aussagen über Anpassungsvorgänge im Gewebe als Funktion der Belastung und Zeit. Zukünftige Studien werden zeigen, ob die Detektion von Knorpelpathologien, insbesondere früher Degenerationsstadien, dergestalt möglich ist.