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Gesundheit

MRT von Knochen und Knochenmark bei Osteoarthritis

, Medizinischer Redakteur
Zuletzt überprüft: 06.07.2025
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Die Rinde und die Trabekel des Knochens enthalten wenig Wasserstoffprotonen und viel Kalzium, was die TR stark reduziert und daher kein spezifisches MR-Signal liefert. Auf MR-Tomogrammen erscheinen sie als gekrümmte Linien ohne Signal, d. h. dunkle Streifen. Sie bilden eine Silhouette von Geweben mittlerer und hoher Intensität und umreißen diese, beispielsweise Knochenmark und Fettgewebe.

Zu den mit Osteoarthritis verbundenen Knochenpathologien zählen Osteophytenbildung, subchondrale Knochensklerose, subchondrale Zystenbildung und Knochenmarködem. Aufgrund ihrer multiplanaren tomographischen Möglichkeiten ist die MRT bei der Visualisierung der meisten dieser Veränderungsarten sensitiver als Röntgen- oder CT-Scans. Osteophyten lassen sich in der MRT zudem besser darstellen als im gewöhnlichen Röntgenbild, insbesondere zentrale Osteophyten, die radiologisch besonders schwer zu erkennen sind. Die Ursachen zentraler Osteophyten unterscheiden sich etwas von denen marginaler Osteophyten und haben daher eine andere Bedeutung. Knochensklerose lässt sich in der MRT ebenfalls gut darstellen und weist aufgrund von Verkalkung und Fibrose in allen Pulssequenzen eine niedrige Signalintensität auf. Auch Enthesitis und Periostitis lassen sich in der MRT erkennen. Die hochauflösende MRT ist zudem die wichtigste MR-Technologie zur Untersuchung der trabekulären Mikroarchitektur. Dies kann nützlich sein, um trabekuläre Veränderungen im subchondralen Knochen zu überwachen und ihre Bedeutung für die Entwicklung und das Fortschreiten von Osteoarthritis zu bestimmen.

Die MRT bietet eine einzigartige Möglichkeit zur Knochenmarksabbildung und ist in der Regel eine sehr sensitive, wenn auch wenig spezifische Methode zur Erkennung von Osteonekrose, Osteomyelitis, primärer Infiltration und Traumata, insbesondere Knochenkontusionen und nichtdislozierten Frakturen. Diese Erkrankungen sind im Röntgenbild nur dann erkennbar, wenn der kortikale und/oder trabekuläre Knochen betroffen ist. Jede dieser Erkrankungen führt zu einer Erhöhung des freien Wassers, was sich in T1-gewichteten Bildern als geringe Signalintensität und in T2-gewichteten Bildern als hohe Signalintensität darstellt und einen hohen Kontrast zu normalem Knochenfett bildet, das in T1-gewichteten Bildern eine hohe Signalintensität und in T2-gewichteten Bildern eine geringe Signalintensität aufweist. Eine Ausnahme bilden T2-gewichtete FSE-Bilder (Fast-Spin-Echo) von Fett und Wasser, die eine Fettunterdrückung erfordern, um einen Kontrast zwischen diesen Komponenten zu erzielen. GE-Sequenzen sind, zumindest bei hohen Feldstärken, weitgehend unempfindlich gegenüber Knochenmarkserkrankungen, da die magnetischen Effekte durch den Knochen abgeschwächt werden. Bereiche mit subchondraler Knochenmarkschwellung finden sich häufig in Gelenken mit fortgeschrittener Arthrose. Typischerweise entwickeln sich diese Bereiche fokaler Knochenmarkschwellungen bei Arthrose an Stellen mit Gelenkknorpelverlust oder Chondromalazie. Histologisch handelt es sich dabei um typische fibrovaskuläre Infiltrationen. Sie können auf mechanische Schäden am subchondralen Knochen zurückzuführen sein, die durch Veränderungen der Gelenkkontaktpunkte an Stellen mit biomechanisch schwachem Knorpel und/oder Verlust der Gelenkstabilität verursacht werden, oder möglicherweise auf das Austreten von Synovialflüssigkeit durch einen Defekt im freiliegenden subchondralen Knochen. Gelegentlich findet sich eine epiphysäre Knochenmarkschwellung in einiger Entfernung von der Gelenkfläche oder Enthese. Es ist unklar, welches Ausmaß und welche Ausprägung diese Markveränderungen zur lokalen Gelenkempfindlichkeit und -schwäche beitragen und wann sie ein Vorbote einer Krankheitsprogression sind.

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MRT der Synovialmembran und der Synovialflüssigkeit

Die normale Synovialmembran ist im Allgemeinen zu dünn, um mit konventionellen MRT-Sequenzen dargestellt zu werden, und lässt sich nur schwer von angrenzender Synovialflüssigkeit oder Knorpel unterscheiden. In den meisten Fällen von Arthrose kann eine leichte Verdickung beobachtet werden, um das Ansprechen auf die Behandlung bei Patienten mit Arthrose zu überwachen oder die normale physiologische Funktion der Synovialflüssigkeit im Gelenk in vivo zu untersuchen. Diese Technik ist sehr nützlich.

Aufgrund des Vorhandenseins von freiem Wasser ist das MP-Signal nichthämorrhagischer Synovialflüssigkeit auf T1w Bildern niedrig und auf T2w Bildern hoch. Hämorrhagische Synovialflüssigkeit kann Methämoglobin enthalten, das eine kurze T1-Zeit hat und auf T1w Bildern ein hochintensives Signal liefert, und/oder Desoxyhämoglobin, das auf T2w Bildern als niedrigintensives Signal erscheint. Bei chronisch rezidivierender Hämarthrose lagert sich Hämosiderin in der Synovialmembran ab, was auf T1- und T2w Bildern ein niedrigintensives Signal liefert. Blutungen entstehen oft in Poplitealzysten, die sich zwischen dem Musculus gastrocnemius und dem Musculus soleus entlang der Unterschenkelrückseite befinden. Aus einer geplatzten Baker-Zyste austretende Synovialflüssigkeit kann bei Verstärkung mit gadoliniumhaltigen Kontrastmitteln eine Federform annehmen. Bei intravenöser Verabreichung wird KA entlang der Oberfläche der Faszie zwischen den Muskeln hinter der Gelenkkapsel des Kniegelenks lokalisiert.

Entzündete, ödematöse Synovialis weist in der Regel eine langsame T2-Zeit auf, was auf einen hohen interstitiellen Flüssigkeitsgehalt hindeutet (hohe MR-Signalintensität in T2-gewichteten Bildern). Verdicktes Synovialgewebe weist in T1-gewichteten Bildern eine niedrige bis mittlere MR-Signalintensität auf. Verdicktes Synovialgewebe lässt sich jedoch nur schwer von angrenzender Synovialflüssigkeit oder Knorpel abgrenzen. Hämosiderinablagerungen oder chronische Fibrose können die Signalintensität von hyperplastischem Synovialgewebe in langwelligen Bildern (T2-gewichteten Bildern) und manchmal sogar in kurzwelligen Bildern (T1-gewichteten Bildern; protonendichtegewichteten Bildern; alle GE-Sequenzen) verringern.

Wie bereits zuvor erwähnt, übt CA eine paramagnetische Wirkung auf nahegelegene Wasserprotonen aus, wodurch diese auf T1 schneller relaxieren. Wasserhaltige Gewebe, in denen CA angesammelt ist (das Gd-Chelat enthält), zeigen auf T1-gewichteten Bildern einen Anstieg der Signalintensität proportional zur Gewebekonzentration des angesammelten CA. Nach intravenöser Verabreichung verteilt sich CA rasch in hypervaskulären Geweben, wie z. B. einer entzündeten Synovialmembran. Der Gadolinium-Chelatkomplex ist ein relativ kleines Molekül, das selbst durch normale Kapillaren rasch nach innen diffundiert und, was nachteilig ist, mit der Zeit in die angrenzende Synovialflüssigkeit gelangt. Unmittelbar nach einer Bolusgabe von intravenösem CA kann die Synovialmembran des Gelenks aufgrund der starken Kontrastverstärkung getrennt von anderen Strukturen sichtbar gemacht werden. Die Kontrastdarstellung der hochintensiven Synovialmembran und des angrenzenden Fettgewebes kann durch Fettunterdrückungstechniken erhöht werden. Die Geschwindigkeit, mit der die Kontrastverstärkung der Synovialmembran erfolgt, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter: der Blutflussrate in der Synovialmembran, dem Volumen des hyperplastischen Synovialgewebes und zeigt die Aktivität des Prozesses an.

Außerdem bietet die Bestimmung von Menge und Verteilung der entzündeten Synovialmembran und Gelenkflüssigkeit bei Arthritis (und Osteoarthrose) die Möglichkeit, den Schweregrad der Synovitis festzustellen, indem die Rate der synovialen Kontrastverstärkung mit Gd-haltigem CA während des Beobachtungszeitraums des Patienten überwacht wird. Eine hohe Rate an synovialer Kontrastverstärkung und eine schnelle Spitzenverstärkung nach einem CA-Bolus sind mit einer aktiven Entzündung oder Hyperplasie vereinbar, während eine langsame Kontrastverstärkung einer chronischen Synovialfibrose entspricht. Obwohl es schwierig ist, feine Unterschiede in der Pharmakokinetik von Gd-haltigem CA in MRT-Untersuchungen in verschiedenen Krankheitsstadien desselben Patienten zu überwachen, können Rate und Spitzenwert der synovialen Kontrastverstärkung als Kriterien für die Einleitung oder das Absetzen einer geeigneten entzündungshemmenden Therapie dienen. Hohe Werte dieser Parameter sind charakteristisch für eine histologisch aktive Synovitis.

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