Diagnóstico de la osteoartritis: MRI del cartílago articular

La imagen de MRI del cartílago articular refleja la totalidad de su estructura histológica y composición bioquímica. El cartílago articular es hialino, que no tiene su propio suministro de sangre, drenaje linfático e inervación. Se compone de agua e iones, fibras de colágeno tipo II, condrocitos, proteoglicanos agregados y otras glicoproteínas. Las fibras de colágeno se fortalecen en la capa subcondral del hueso como un anclaje y corren perpendiculares a la superficie de la articulación donde divergen horizontalmente. Entre las fibras de colágeno se encuentran grandes moléculas de proteoglicanos, que tienen una carga negativa significativa, que atrae intensamente las moléculas de agua. Los condrocitos del cartílago están dispuestos en columnas pares. Sintetizan colágeno y proteoglicanos, así como degradadores enzimáticos en forma inactiva e inhibidores de enzimas.

Histológicamente, había 3 capas de cartílago en las articulaciones grandes, como la rodilla y el fémur. La capa más profunda es el compuesto de cartílago y hueso subcondral y sirve como una extensa red de capa de aterrizaje de fibras de colágeno que se extienden desde ella a la superficie de haces densos interconectados por numerosas fibrillas de reticulación. Se llama la capa radial. Hacia la superficie articular fibras de colágeno separado se vuelven más delgados y unidas entre sí en una matriz paralela regulares compacto y con menos reticulaciones. Capa media - una transición, o intermedia contiene organizados más al azar las fibras de colágeno, la mayoría de los cuales están orientados oblicuamente con el fin de resistir las cargas verticales, la presión y el shock. La capa más superficial del cartílago articular, conocido como tangencial, - capa delgada densamente dispuestas fibras de colágeno orientadas tangencialmente, oponiéndose a las fuerzas de tracción que actúan bajo compresión de la carga, y la formación de una barrera impermeable de fluido intersticial, que evita su pérdida durante el proceso de compresión. La capa más superficial de las fibras de colágeno están dispuestas horizontalmente para formar una placa horizontal densa en la superficie de la articulación, mientras que las fibrillas en la zona de superficie tangenciales están opcionalmente unidas con esas capas más profundas.

Se observó que dentro de esta red de malla compleja de fibras dispuestas moléculas de proteoglicanos hidrofílicos agregados. Estas moléculas grandes tienen los extremos de sus numerosas ramas negativamente fragmentos cargados SQ y COO "que atraen intensamente iones de carga opuesta (normalmente Na ⁺ ), que a su vez contribuye a la penetración osmótica de agua en el cartílago. La presión dentro de la red de colágeno es enorme, y cartílago funciona como un amortiguador hidrodinámico extremadamente eficaz. Superficie articular de compresión provoca el desplazamiento horizontal de agua contenida en el cartílago, ya que se comprime la red de fibras de colágeno. Redistribución agua elyaetsya endocondral de manera que no se cambia su volumen total. Cuando la compresión se reduce o desaparece después de una carga de articulación, el agua se mueve hacia atrás atrae cargado negativamente proteoglicanos. Este es el mecanismo que soporta un alto contenido de agua y por lo tanto de alta densidad de protones cartílago. El más alto contenido de agua Se observa más cercano a la superficie de la articulación y disminuye hacia el hueso subcondral .. La concentración de proteoglicano aumentó en las capas profundas de cartílago.

En el presente MRI - este es el principal método de obtención de imágenes de cartílago hialino, implementado principalmente usando gradiente - echo secuencias (GE). La resonancia magnética refleja el contenido de agua del cartílago. Sin embargo, es importante la cantidad de protones de agua que contiene el cartílago. El contenido y la distribución de las moléculas hidrófilas de los proteoglicanos y la organización anisotrópica de las fibrillas de colágeno afectan no solo la cantidad total de agua, es decir, densidad de protones en el cartílago, sino también sobre el estado de las propiedades de relajación T2, a saber, del agua, dando cartílago típica "zonales" o exfoliantes imágenes en la RM, que, como algunos investigadores creen, cortes histológicos consistentes de cartílago.

En muy cortos imágenes tiempo de eco (TE) (menos de 5 ms), una imagen de cartílago mayor resolución muestra típicamente una imagen de dos capas: capa profunda se coloca más cerca de la zona de calcificación antes de hueso y tiene una señal de baja, ya que la presencia de calcio reduce en gran medida TR y da imágenes; La capa superficial proporciona una señal MP de intensidad media o alta.

En las imágenes TE intermedias (5-40 ms) el cartílago tiene una apariencia de tres capas: una capa superficial con una señal baja; una capa de transición con una señal de intensidad intermedia; una capa profunda que tiene una baja señal de MP. En el pesaje T2, la señal no incluye la capa intermedia, y la imagen del cartílago se vuelve homogéneamente de baja intensidad. Cuando se utiliza una resolución espacial baja, a veces aparece una capa adicional en las imágenes cortas de TE, que se debe a los artefactos de corte oblicuo y al alto contraste en la superficie del cartílago / líquido; esto se puede evitar aumentando el tamaño de la matriz.

Además, algunas de estas zonas (capas) pueden no ser visibles bajo ciertas condiciones. Por ejemplo, cuando cambia el ángulo entre el eje del cartílago y el campo magnético principal, la forma de las capas cartilaginosas puede cambiar, y el cartílago puede tener una imagen homogénea. Este fenómeno se explica por la propiedad anisotrópica de las fibras de colágeno y su diferente orientación dentro de cada capa.

Otros autores creen que obtener una imagen en capas del cartílago no es confiable y es un artefacto. Las opiniones de los investigadores divergen también con respecto a la intensidad de las señales de las imágenes de cartílago de tres capas obtenidas. Estos estudios son muy interesantes y, por supuesto, requieren más estudios.

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Cambios estructurales del cartílago con osteoartritis

En las primeras etapas de la osteoartritis, la red de colágeno se degrada en las capas superficiales del cartílago, lo que lleva a la desintegración de la superficie y al aumento de la permeabilidad al agua. A medida que se degradan más proteoglicanos, aparecen más glicosaminoglicanos cargados negativamente que atraen cationes y moléculas de agua, mientras que los proteoglicanos restantes pierden la capacidad de atraer y retener agua. Además, la pérdida de proteoglicanos reduce su efecto inhibitorio sobre la corriente de agua intersticial. Como resultado, el cartílago se hincha, el mecanismo de compresión (retención) del líquido no funciona y la resistencia a la compresión del cartílago disminuye. Hay un efecto de transferir la mayor parte de la carga a la matriz sólida ya dañada, y esto lleva al hecho de que el cartílago hinchado se vuelve más susceptible al daño mecánico. Como resultado, el cartílago se recupera o continúa degenerando.

Además del daño a los proteoglicanos, la nueva red de colágeno se destruye parcialmente, que ya no se restaura, y aparecen grietas y úlceras verticales en el cartílago. Estas lesiones pueden extenderse por el cartílago hasta el hueso subcondral. Los productos de descomposición y el líquido articular se extienden a la capa basal, lo que conduce a la aparición de pequeñas áreas de osteonecrosis y quistes subcondrales.

Paralelamente a estos procesos, el cartílago experimenta una serie de cambios reparativos con el intento de restaurar la superficie articular dañada, que incluye la formación de condrophytes. Este último eventualmente la osificación endocondral y se convierten en osteofitos.

El trauma mecánico agudo y la carga de compresión pueden conducir al desarrollo de grietas horizontales en la capa calcificada profunda del cartílago y a la separación del cartílago del hueso subcondral. La rotura basal o la deslaminación del cartílago de manera similar pueden servir como un mecanismo para la degeneración no solo del cartílago normal en condiciones de sobrecarga mecánica, sino también para la osteoartritis cuando hay inestabilidad de la articulación. Si el cartílago hialino está completamente destruido y la superficie articular está expuesta, entonces hay dos procesos posibles: el primero es la formación de esclerosis densa en la superficie del hueso, que se llama eburnesis; el segundo es el daño y la compresión de las trabéculas, que en los rayos X se parece a la esclerosis subcondral. En consecuencia, el primer proceso puede considerarse como compensatorio, el segundo es claramente una fase de destrucción conjunta.

El aumento del contenido de agua aumenta en la densidad de protones cartílago El cartílago y elimina T2 efectos de acortamiento de matriz de proteoglicano-colágeno, que tiene una alta intensidad de señal en daños matriz porciones en secuencias de RM convencionales. Esta condromalacia temprana, que es el primer signo de daño del cartílago, puede notarse antes de que se produzca un ligero adelgazamiento. En esta etapa, también puede haber un ligero engrosamiento o "hinchazón" del cartílago. Los cambios estructurales y biomecánicos del cartílago articular aumentan constantemente y se produce la pérdida de la sustancia básica. Estos procesos pueden ser locales o difusos, dilución y desfibración superficiales limitadas, o desaparición completa del cartílago. En algunos casos, se puede observar un engrosamiento local o "hinchazón" del cartílago sin romper la superficie de la articulación. La osteoartritis es a menudo posible observar intensidad local aumento cartílago señal en las imágenes ponderadas en T2, como se evidencia por la presencia de la superficie artroscopia, y profundos cambios lineales transmurales. Este último puede reflejar cambios degenerativos profundos, comenzando principalmente como un desprendimiento de cartílago de la capa kalıdifikirovannogo o la línea de marea. Los cambios iniciales se limitan a la hryasha capas profundas, en cuyo caso no se muestran en el examen artroscópico de la superficie de la articulación, mientras que razvodoknenie local de capas más profundas de cartílago pueden conducir a la derrota de las capas adyacentes, a menudo con el crecimiento del hueso subcondral en la forma de una de osteofitos central.

En la literatura extranjera hay datos sobre la posibilidad de obtener información cuantitativa sobre la composición del cartílago articular, por ejemplo, el contenido de la fracción de agua y el coeficiente de difusión del agua en el cartílago. Esto se logra con el uso de programas especiales MP-tomograph o en MR-spectroscopy. Ambos parámetros aumentan cuando la matriz de proteoglicano-colágeno se daña en el daño del cartílago. La concentración de protones móviles (contenido de agua) en el cartílago disminuye en la dirección desde la superficie articular hasta el hueso subcondral.

Una evaluación cuantitativa de los cambios es posible en las imágenes ponderadas en T2. Resumiendo los datos de las imágenes del mismo cartílago obtenidas con diferentes TE, los autores evaluaron las imágenes ponderadas en T2 del cartílago utilizando una curva exponencial adecuada a partir de los valores de intensidad de señal obtenidos para cada píxel. T2 se evalúa en un área particular del cartílago o se muestra en el mapa de todo el cartílago, en el que la intensidad de la señal de cada píxel corresponde a T2 en esta ubicación. Sin embargo, a pesar de las posibilidades bastante grandes y la relativa facilidad del método descrito anteriormente, el papel de T2 está subestimado, en parte debido al aumento en los efectos relacionados con la difusión con un aumento en TE. Básicamente, la T2 está subestimada en el cartílago con condromalacia, cuando la difusión del agua aumenta. Si no se usan tecnologías especiales, el aumento potencial de T2, medido con estas tecnologías en el cartílago con condromalacia, suprimirá ligeramente los efectos relacionados con la difusión.

Por lo tanto, la resonancia magnética es un método muy prometedor para identificar y controlar los cambios estructurales tempranos que son característicos de la degeneración del cartílago articular.

Cambios morfológicos del cartílago en la osteoartritis

La evaluación de los cambios morfológicos en el cartílago depende de una alta resolución espacial y un alto contraste desde la superficie de la articulación hasta el hueso subcondral. Esto se consigue mejor mediante el uso de zhirpodavlyaemoy ponderadas en T1 3D GE-secuencias, lo que refleja con precisión los defectos locales identificadas y verificadas como en artroscopia y en material de autopsia. Imagen cartílago también se puede obtener restando la obtención de imágenes de transferencia de magnetización, a continuación, el cartílago articular tiene la forma de una tira separada con una señal de alta intensidad, lo que contrasta claramente con el siguiente líquido subyacente bajo intensiva articular, intra-articular el tejido adiposo y la médula ósea subcondral. Sin embargo, cuando se utiliza este método, la imagen se obtiene 2 veces más lenta que la T1-VI con supresión grasa, por lo tanto, se usa menos ampliamente. Además, se pueden obtener imágenes de defectos locales, rugosidad superficial y adelgazamiento generalizado del cartílago articular usando secuencias MP convencionales. Según algunos autores, los parámetros morfológicos (grosor, volumen, geometría y topografía de la superficie del cartílago) pueden cuantificarse utilizando imágenes de resonancia magnética 3D. Al sumar los vóxeles que constituyen la imagen tridimensional del cartílago reconstruido, se puede determinar el valor exacto de estas estructuras complejas. Por otra parte, la medición del volumen total de cartílago obtenido a partir de cortes individuales es un método más simple debido a los pequeños cambios en el plano de un corte y más confiable en la resolución espacial. Al estudiar todo el muestras de rodilla y la rótula amputadas obtenidos en artroplastia de estas articulaciones fue determinado por el total del cartílago articular de la, hueso y patelar tibial femoral y se encontró un volumen de correlación obtenido por MRI, y las cantidades respectivas obtenidos por el cartílago separado del hueso y la medición de su histológicamente . En consecuencia, esta tecnología puede ser útil para evaluar dinámicamente los cambios en el volumen del cartílago en pacientes con osteoartritis. La obtención de la rebanada necesaria y precisa del cartílago articular, especialmente en pacientes con osteoartritis, requiere suficientes habilidades y experiencia del médico que realiza el estudio, así como la disponibilidad de MR software apropiado.

Las mediciones de volumen total contienen poca información sobre los cambios comunes y son sensibles, respectivamente, para la pérdida local de cartílago. Teóricamente, la pérdida de cartílago o adelgazamiento en un sitio pueden equilibrar un aumento equivalente en el volumen de cartílago en la articulación en otros lugares, y la medición de volumen total cartílago no mostrarían ninguna anomalía, de modo que tales cambios no serían identificables por este método. La división de cartílago articular utilizando reconstrucción 3D en regiones individuales pequeñas ha hecho posible evaluar el volumen de cartílago en ciertas áreas, en particular en las superficies que experimentan la carga de potencia. Sin embargo, la precisión de las mediciones disminuye, ya que se realiza muy poca separación. Al final, es necesaria una resolución espacial extremadamente alta para confirmar la precisión de las mediciones. Si se puede lograr una resolución espacial suficiente, es posible la posibilidad de mapear el grosor del cartílago in vivo. Los mapas de grosor del cartílago pueden reproducir lesiones locales en la progresión de la osteoartritis.