Chẩn đoán viêm xương khớp: MRI của sụn khớp

Hình ảnh MRI của sụn khớp phản ánh toàn bộ cấu trúc mô học của nó và thành phần hóa sinh. Sụn khớp là hyalin, không có nguồn cung cấp máu, thoát bạch huyết và cung cấp máu. Nó bao gồm nước và ion, sợi collagen II, chondrocytes, proteoglycans tổng hợp và các glycoprotein khác. Các sợi collagen được tăng cường trong lớp vỏ dưới của xương như một neo và chạy vuông góc với bề mặt của khớp mà chúng phân tán theo chiều ngang. Giữa các sợi collagen là các phân tử proteoglycan lớn có điện tích âm lớn, hút các phân tử nước mạnh mẽ. Chondrocytes của sụn được sắp xếp thành các cột. Họ tổng hợp collagen và proteoglycan, cũng như enzyme phân huỷ trong một dạng không hoạt động và các chất ức chế enzyme.

Về mặt mô học nó đã được xác định sụn lớp 3 ở các khớp lớn, chẳng hạn như đầu gối và hông. Các lớp sâu nhất là các hợp chất của sụn và xương subchondral và đóng vai trò như một mạng lưới rộng lớn lớp hạ cánh của các sợi collagen kéo dài từ nó vào bề mặt của bó rậm rạp nối với nhau bằng nhiều sợi liên kết ngang. Nó được gọi là lớp xuyên tâm. Về phía bề mặt khớp sợi collagen riêng trở nên mỏng hơn và liên kết với nhau trong một mảng song song thường xuyên nhỏ gọn và có ít liên kết chéo. Trung lớp - một chuyển tiếp, hoặc trung gian chứa tổ chức một cách ngẫu nhiên nhiều sợi collagen, hầu hết trong số đó được định hướng chéo với một cái nhìn để chống lại tải trọng thẳng đứng, áp lực và sốc. Lớp hời hợt nhất của sụn khớp, được gọi là tiếp tuyến, - lớp mỏng có mật độ sắp xếp các sợi collagen phương tiếp tuyến, lực lượng đối lập kéo hành động dưới nén tải, và tạo thành một hàng rào chống thấm nước của dịch kẽ, giúp ngăn chặn sự mất mát của nó trong quá trình nén. Lớp bề mặt hầu hết các sợi collagen được bố trí theo chiều ngang để tạo thành một tấm ngang dày đặc ở bề mặt khớp, trong khi sợi diện tích bề mặt tiếp tuyến tùy gia nhập với những lớp sâu hơn.

Cần lưu ý rằng trong mạng lưới này phức tạp của sợi sắp xếp các phân tử proteoglycan ưa nước tổng hợp. Những phân tử lớn có tận cùng nhiều chi nhánh tiêu cực mảnh sạc SQ và COO "mà mạnh mẽ thu hút các ion tích điện trái dấu (thường là Na ⁺ ), do đó góp phần vào việc thâm nhập thẩm thấu của nước vào sụn. Áp lực trong mạng lưới collagen là rất lớn, và sụn có chức năng như một đệm thủy động lực cực kỳ hiệu quả. Nén bề mặt khớp gây ra sự dịch chuyển theo chiều ngang của nước chứa trong sụn, kể từ khi mạng lưới các sợi collagen được nén. Phân phối nước elyaetsya endochondral để tổng khối lượng của nó không thay đổi. Khi nén được giảm đi hoặc biến mất sau một tải chung, các nước di chuyển trở lại thu hút tích điện âm proteoglycans. Đây là cơ chế hỗ trợ một hàm lượng nước cao và mật độ proton sụn do đó cao. Các nội dung cao nhất nước nó ghi nhận gần nhất với bề mặt khớp và giảm về phía xương subchondral .. Nồng độ của proteoglycan tăng trong các lớp sâu của sụn.

Trong hiện tại MRI - đây là phương pháp chính của việc thu thập hình ảnh của kính trong hyaline sụn, được thực hiện chủ yếu sử dụng gradient - echo chuỗi (GE). MRI phản ánh hàm lượng nước trong sụn. Tuy nhiên, điều quan trọng là có bao nhiêu proton nước sụn chứa. Nội dung và sự phân bố các phân tử ưa nước của proteoglycans và sự tổ chức không đẳng hướng của các sợi collagen ảnh hưởng không chỉ đến tổng lượng nước, mật độ proton trong sụn, mà còn về tình trạng bất động sản nghỉ dưỡng, cụ thể là T2 của nước, cho sụn điển hình "địa đới" hoặc tẩy tế bào chết hình ảnh trên MRI, trong đó, như một số nhà nghiên cứu tin rằng, phần mô học nhất quán của sụn.

Tại hình ảnh rất ngắn vang thời gian (TE) (ít hơn 5 ms), một hình ảnh sụn độ phân giải cao thường cho thấy một hình ảnh hai lớp: lớp sâu là vị trí gần gũi hơn với các xương vùng vôi hóa trước và có một tín hiệu thấp, như sự có mặt của canxi làm giảm đáng kể TR và cho hình ảnh; Lớp bề mặt cho tín hiệu MP trung bình hoặc cường độ cao.

Trong các hình ảnh TE trung gian (5-40 ms), sụn có hình ba lớp: một lớp bề mặt với tín hiệu thấp; một lớp chuyển tiếp với một tín hiệu có cường độ trung bình; một lớp sâu có tín hiệu MP thấp. Ở trọng lượng T2, tín hiệu không bao gồm lớp trung gian, và hình ảnh sụn trở nên đồng nhất với cường độ thấp. Khi độ phân giải không gian thấp, hình ảnh TE ngắn đôi khi thêm một lớp, mà là do những lát hiện vật và độ tương phản cao tại giao diện sụn / lỏng xiên, điều này có thể tránh được bằng cách tăng kích thước của ma trận.

Ngoài ra, một số các vùng (lớp) này có thể không hiển thị trong một số điều kiện nhất định. Ví dụ, khi góc giữa trục sụn và từ trường chính thay đổi, hình dạng của các lớp sụn có thể thay đổi, và sụn có thể có hình ảnh thuần nhất. Hiện tượng này được giải thích bởi tính bất đẳng hướng của các sợi collagen và sự định hướng khác nhau trong mỗi lớp.

Các tác giả khác tin rằng việc có được một hình ảnh lớp sụn là không đáng tin cậy và là một hiện vật. Các ý kiến của các nhà nghiên cứu khác nhau về cường độ của tín hiệu từ các hình ảnh sụn ba lớp thu được. Những nghiên cứu này rất thú vị và, tất nhiên, cần phải nghiên cứu thêm.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]

Thay đổi cấu trúc của sụn với viêm xương khớp

Trong giai đoạn đầu của suy thoái viêm xương khớp của mạng lưới collagen trong lớp bề mặt của sụn, dẫn đến bề mặt phân ly và tính thấm nước cao. Như phần gãy proteoglycans đã tích điện âm hơn glycosaminoglycans thu hút các cation và các phân tử nước, trong khi các proteoglycans còn lại mất khả năng thu hút và giữ nước. Ngoài ra, sự mất mát proteoglycans làm giảm tác dụng ức chế của chúng lên dòng kẽ. Kết quả là sụn sưng, cơ chế nén (giữ lại) chất lỏng không hoạt động và sức đề kháng nén của sụn giảm. Có một hiệu ứng chuyển hầu hết tải trọng vào ma trận rắn đã bị hư hỏng, và điều này dẫn đến thực tế là sụn sưng trở nên dễ bị tổn thương cơ học hơn. Kết quả là, sụn hoặc phục hồi hoặc tiếp tục suy thoái.

Ngoài sự hư hỏng của proteoglycans, mạng lưới collagen-mới bị phá hủy một phần, không còn được phục hồi nữa, các vết nứt dọc và loét xuất hiện trong sụn. Những tổn thương này có thể lan truyền xuống sụn xuống xương dưới xương. Các sản phẩm phân rã và chất lỏng khớp lan đến lớp cơ bản, dẫn đến sự xuất hiện của các vùng nhỏ xương hoại tử và u nang dưới da.

Song song với các quá trình này, sụn trải qua một số thay đổi với một nỗ lực để khôi phục lại bề mặt khớp bị hỏng, bao gồm sự hình thành của chondrophytes. Sau này cuối cùng trở thành xương cứng và trở thành osteophytes.

Chấn thương cơ học cấp tính và tải nén có thể dẫn đến sự phát triển của các vết nứt ngang trong lớp sụn của sâu và sự tách rời của sụn từ xương dưới cuống. Sự phá vỡ cơ bản hoặc làm phân hủy sụn bằng một cách tương tự có thể là một cơ chế để thoái hóa không chỉ bởi sụn khớp thông thường trong điều kiện quá tải cơ học mà còn đối với viêm xương khớp khi có sự không ổn định của khớp. Nếu sụn hyalin bị phá huỷ hoàn toàn và bề mặt khớp bị phơi ra, thì có thể thực hiện được hai quy trình: đầu tiên là sự hình thành xơ cứng dầy đặc trên bề mặt xương, được gọi là bệnh cháy nắng; thứ hai là tổn thương và nén của bánh răng, trong đó trên tia X giống như chứng xơ cứng vùng dưới da. Theo đó, quá trình đầu tiên có thể được coi là bù đắp, thứ hai rõ ràng là một giai đoạn phá hủy chung.

Tăng tăng hàm lượng nước trong mật độ proton sụn sụn và loại bỏ hiệu ứng T2 rút ngắn ma trận proteoglycan-collagen, trong đó có một cường độ tín hiệu cao trong hư hỏng phần ma trận trong chuỗi MRI thông thường. Chondromalacia đầu này, đó là dấu hiệu sớm nhất của tổn thương sụn có thể được rõ ràng trước khi nó xảy ra ngay cả nhẹ mỏng. Ở giai đoạn này, cũng có thể có một chút dày lên hoặc "sưng" của sụn. Thay đổi cơ cấu và cơ sinh của sụn khớp liên tục gia tăng, sự mất mát của chất cơ bản xảy ra. Các quá trình này có thể là cục bộ hoặc khuếch tán, hạn chế sự biến dạng bề mặt và giảm cân, hoặc hoàn toàn biến mất của sụn. Trong một số trường hợp, có thể quan sát được sự dày lên cục bộ hoặc "sưng" của sụn khớp mà không làm vỡ bề mặt khớp. Viêm xương khớp thường có thể quan sát cường độ địa phương tăng sụn tín hiệu trên T2W, bằng chứng là sự hiện diện của bề mặt arthroscopically, và những thay đổi tuyến tính xuyên thành sâu. Sau này có thể phản ánh những thay đổi thoái hóa sâu bắt đầu chủ yếu dưới hình thức một tách rời của sụn từ lớp kalydifitsirovanogo hoặc dòng thủy triều cao. Thay đổi sớm được giới hạn ở những hryasha lớp sâu, trong trường hợp họ không xuất hiện ở việc kiểm tra nội soi khớp của bề mặt khớp, trong khi razvodoknenie địa phương lớp sâu hơn của sụn có thể dẫn đến sự thất bại của các lớp lân cận, thường với sự tăng trưởng của xương subchondral trong hình thức của một osteophyte trung ương.

Trong văn học nước ngoài có dữ liệu về khả năng thu thập thông tin định lượng về thành phần của sụn khớp, ví dụ, hàm lượng nước và hệ số khuếch tán nước trong sụn. Điều này đạt được với việc sử dụng các chương trình đặc biệt chụp cắt lớp vi lượng hoặc trong MR spectroscopy. Cả hai thông số này tăng lên khi ma trận proteoglycan-collagen bị hư hỏng trong sụn. Nồng độ proton di động (hàm lượng nước) trong sụn giảm theo hướng từ bề mặt khớp đến xương dưới co.

Một đánh giá định lượng về những thay đổi có thể xảy ra đối với hình ảnh T2. Tổng kết dữ liệu của các hình ảnh của cùng một sụn thu được với các TE khác nhau, các tác giả đánh giá các hình ảnh có trọng lượng T2 của sụn bằng cách sử dụng một đường cong hàm mũ thích hợp từ các giá trị cường độ tín hiệu thu được cho mỗi điểm ảnh. T2 được đánh giá trong một vùng đặc biệt của sụn hoặc được hiển thị trên bản đồ của toàn bộ sụn, trong đó cường độ tín hiệu của mỗi điểm ảnh tương ứng với T2 tại vị trí này. Tuy nhiên, mặc dù có khả năng khá lớn và tương đối dễ dàng của các phương pháp mô tả ở trên, vai trò của T2 là underestimated, một phần do sự gia tăng hiệu ứng khuếch tán liên quan đến tăng TE. Về cơ bản, T2 được đánh giá thấp trong sụn khớp với chondromalacia, khi sự khuếch tán nước tăng lên. Nếu không sử dụng các công nghệ đặc biệt, sự gia tăng tiềm năng trong T2, được đo bằng những công nghệ này trong sụn với chondromalacia, sẽ giảm nhẹ tác động liên quan đến khuếch tán.

Do đó, MRI là một phương pháp rất có triển vọng để xác định và giám sát những thay đổi cấu trúc sớm là đặc điểm của sự thoái hóa sụn khớp.

Thay đổi hình thái sụn trong viêm xương khớp

Ước tính thay đổi hình thái của sụn phụ thuộc vào độ phân giải không gian cao và độ tương phản cao từ bề mặt khớp với xương subchondral. Điều này đạt được bằng cách sử dụng tốt nhất T1W zhirpodavlyaemoy 3D GE-chuỗi, trong đó phản ánh một cách chính xác các khuyết tật địa phương xác định và xác nhận như trong nội soi khớp và trên các tài liệu khám nghiệm tử thi. Hình ảnh sụn cũng có thể thu được bằng cách trừ đi hình ảnh chuyển từ hóa, sau đó các sụn khớp có dạng của một dải riêng biệt với một tín hiệu cường độ cao, tương phản rõ ràng với chất lỏng khớp thấp thâm cơ bản tiếp theo, trong khớp mô mỡ và tủy xương subchondral. Tuy nhiên, khi sử dụng phương pháp này, thu thập hình ảnh diễn ra chậm hơn so với zhirpodavlyaemoe T1-VI 2 lần, vì vậy được sử dụng ít rộng rãi. Bên cạnh đó, nó có thể để có được hình ảnh của các khuyết tật địa phương, bề mặt không đều và mỏng tổng quát của sụn khớp sử dụng thông thường MP-chuỗi. Theo một số tác giả, các thông số hình thái - độ dày, khối lượng, hình học và địa hình của bề mặt sụn - có thể được tính toán số lượng bằng cách sử dụng hình ảnh 3D MRI. Bằng cách tổng hợp voxels cấu thành tái tạo hình ảnh 3D của sụn nó có thể được xác định bằng giá trị chính xác của các cấu trúc phức tạp có liên quan. Hơn nữa, việc đo lường tổng khối lượng của sụn lấy từ phần riêng lẻ, là một phương pháp đơn giản hơn do sự thay đổi nhỏ trong mặt phẳng của slice và đáng tin cậy hơn ở độ phân giải không gian. Khi nghiên cứu toàn bộ các mẫu gối và bánh chè cụt thu được ở khớp các khớp được xác định bằng tổng của sụn khớp của xương đùi, xương chày và bánh chè và tìm thấy một khối lượng tương quan thu được bằng MRI, và số tiền tương ứng thu được bằng sụn tách ra khỏi xương và đo mô học của nó . Do đó, công nghệ này có thể hữu ích cho việc đánh giá năng động của những thay đổi về khối lượng sụn ở những bệnh nhân bị viêm xương khớp. Lấy miếng cần thiết và chính xác của sụn khớp, đặc biệt ở những bệnh nhân bị viêm xương khớp, đòi hỏi phải có đủ kỹ năng và kinh nghiệm của các bác sĩ tiến hành nghiên cứu, cũng như sự sẵn có của MR phần mềm thích hợp.

Tổng số lượng đo lường chứa ít thông tin về những thay đổi chung và nhạy cảm, tương ứng, đối với tổn thương sụn cục bộ. Về mặt lý thuyết, sự mất sụn hoặc mỏng tại một trang web có thể cân bằng sự gia tăng tương đương trong khối lượng sụn ở những nơi khác ở khớp, và đo lường tổng khối lượng sụn sẽ không hiển thị bất kỳ bất thường, do đó thay đổi như vậy sẽ không được mang tính chất bằng phương pháp này. Chia sụn khớp sử dụng xây dựng lại 3D trên những vùng nhỏ cá nhân đã làm cho nó có thể để đánh giá khối lượng sụn trong khu vực nhất định, đặc biệt trên bề mặt trải qua tải điện. Tuy nhiên, tính chính xác của các phép đo giảm, vì rất ít tách được thực hiện. Cuối cùng, độ phân giải không gian cực cao là cần thiết để xác nhận tính chính xác của phép đo. Nếu có thể đạt được độ phân giải không gian đủ, thì khả năng lập bản đồ độ dày sụn trong cơ thể trở nên có thể. Bản đồ độ dày sụn có thể gây ra tổn thương cục bộ trong sự tiến triển của viêm xương khớp.