Diagnóstico de osteoartrite: ressonância magnética da cartilagem articular

A imagem de MRI da cartilagem articular reflete a totalidade de sua estrutura histológica e composição bioquímica. A cartilagem articular é hialina, que não possui suprimento de sangue, drenagem linfática e inervação. Consiste em água e íons, fibras de colágeno tipo II, condrócitos, proteoglicanos agregados e outras glicoproteínas. As fibras de colágeno são reforçadas na camada subcondral do osso, como uma âncora, e correm perpendicular à superfície da articulação, onde divergem horizontalmente. Entre as fibras de colágeno estão grandes moléculas de proteoglicanos, que apresentam uma carga negativa significativa, que atrai intensamente moléculas de água. Os condrócitos de cartilagem estão dispostos em colunas pares. Eles sintetizam colágeno e proteoglicanos, bem como degradadores enzimáticos em uma forma inativa e inibidores enzimáticos.

Histologicamente, havia 3 camadas de cartilagem em grandes articulações, como joelho e femoral. A camada mais profunda é uma junção da cartilagem e do osso subcondral e serve como a camada de ligação de uma vasta rede de fibras de colágeno que se estendem para a superfície com fardos densos conectados por numerosas fibrilas de reticulação. É chamada de camada radial. Para a superfície articular, as fibras individuais de colágeno tornam-se mais finas e se unem em matrizes paralelas mais regulares e compactas com menos ligações cruzadas. A camada média - transitória ou intermediária, contém fibras de colágeno organizadas mais desordenadas, a maioria das quais está orientada obliquamente para resistir cargas verticais, pressão e tremores. A camada mais superficial da cartilagem articular, conhecida como cartilagem tangencial, é uma fina camada de fibras de colágeno orientadas tangencialmente, que se opõem às forças de tração que agem sob cargas de compressão e formam uma barreira estanque ao fluido intersticial, o que evita a perda durante a compressão. As fibras de colágeno mais superficiais desta camada são dispostas horizontalmente, formam placas horizontais densas na superfície da junção, embora as fibrilas da zona tangencial de superfície não estejam necessariamente ligadas às das camadas mais profundas.

Como foi observado, as moléculas hidrófilas agregadas de proteoglicanos estão localizadas dentro desta rede de malha complexa de fibras. Estas moléculas grandes têm as extremidades dos seus numerosos ramos negativamente fragmentos carregados SQ e COO "que intensivamente atrair iões de carga oposta (normalmente de Na ⁺ ), que por sua vez contribui para a penetração osmótico de água para dentro da cartilagem. A pressão no interior da rede de colagénio é enorme, e cartilagem funciona como um travesseiro hidrodinâmico extremamente eficaz. A compressão da superfície articular provoca um deslocamento horizontal da água contida na cartilagem, à medida que a rede de fibras de colágeno é comprimida. Quando a compressão após a carga da junção diminui ou desaparece, a água se move para trás, atraída pela carga negativa de proteoglicanos. Este é o mecanismo que mantém um alto teor de água e, portanto, uma alta densidade de protão da cartilagem. O maior teor de água é notado mais próximo da superfície articular e diminui para o osso subcondral. A concentração de proteoglicanos é aumentada nas camadas profundas da cartilagem.

No presente ressonância magnética - este é o principal método de obtenção de imagens de cartilagem hialina, implementado principalmente, utilizando o gradiente - eco sequências (GE). A ressonância magnética reflete o teor de água da cartilagem. No entanto, é importante quantos prótons de água contém a cartilagem. O conteúdo e distribuição de moléculas hidrofílicas de proteoglicanos e a organização anisotrópica de fibrilas de colágeno afetam não só a quantidade total de água, isto é, densidade de prótons, na cartilagem, mas também no estado de propriedades de relaxamento, a saber, T2 desta água, dando imagens cartilagógicas "zonais" ou estratificantes sobre a ressonância magnética, que, segundo alguns pesquisadores, correspondem às camadas histológicas da cartilagem.

Em imagens de eco muito pequenas (TE) (menos de 5 ms), a resolução mais alta das imagens de cartilagem geralmente mostra uma imagem de duas camadas: a camada profunda está localizada mais próxima do osso na zona de pré-calcificação e tem um baixo sinal, uma vez que a presença de cálcio reduz consideravelmente TR e não dá imagens; A camada superficial dá um sinal MP de intensidade média ou alta intensidade.

Nas imagens intermediárias TE (5-40 ms), a cartilagem tem uma aparência de três camadas: uma camada superficial com um sinal baixo; uma camada de transição com um sinal de intensidade intermediária; uma camada profunda com um baixo sinal MP. Na pesagem T2, o sinal não inclui a camada intermediária e a imagem da cartilagem torna-se homogêneamente de baixa intensidade. Quando uma baixa resolução espacial é usada, uma camada adicional às vezes aparece nas imagens TE curtas, devido aos artefatos de corte oblíquos e alto contraste na superfície da cartilagem / líquido, isso pode ser evitado aumentando o tamanho da matriz.

Além disso, algumas dessas zonas (camadas) podem não ser visíveis sob certas condições. Por exemplo, quando o ângulo entre o eixo da cartilagem e o campo magnético principal muda, a forma das camadas cartilaginosas pode mudar e a cartilagem pode ter uma imagem homogênea. Este fenômeno é explicado pela propriedade anisotrópica das fibras de colágeno e suas diferentes orientações dentro de cada camada.

Outros autores acreditam que a obtenção de uma imagem em camadas de cartilagem não é confiável e é um artefato. As opiniões dos pesquisadores divergem também em relação à intensidade dos sinais das imagens de cartilagem de três camadas obtidas. Estes estudos são muito interessantes e, claro, exigem mais estudos.

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Alterações estruturais da cartilagem com osteoartrite

Nos estágios iniciais da osteoartrite, a rede de colágeno se degrada nas camadas superficiais da cartilagem, levando à desintegração da superfície e ao aumento da permeabilidade à água. À medida que mais proteoglicanos se quebram, glicosaminoglicanos mais carregados negativamente aparecem que atraem catiões e moléculas de água, enquanto os proteoglicanos restantes perdem a capacidade de atrair e reter a água. Além disso, a perda de proteoglicanos reduz seu efeito inibitório na corrente de água intersticial. Como resultado, a cartilagem incha, o mecanismo de compressão (retenção) do líquido não funciona e a resistência à compressão da cartilagem diminui. Existe um efeito de transferir a maior parte da carga para a matriz sólida já danificada, o que leva ao fato de que a cartilagem inchada se torna mais suscetível a danos mecânicos. Como resultado, a cartilagem recupera ou continua a degenerar.

Além de danos aos proteoglicanos, a nova rede de colágeno é parcialmente destruída, o que não está mais sendo restaurado, e as fissuras verticais e a ulceração aparecem na cartilagem. Essas lesões podem espalhar a cartilagem para o osso subcondral. Os produtos de decadência e o fluido articular se espalham para a camada basal, o que leva à aparência de pequenas áreas de osteonecrose e cistos subcondrais.

Paralelamente a esses processos, a cartilagem sofre uma série de mudanças reparadoras com a tentativa de restaurar a superfície da articulação danificada, que inclui a formação de condrófitas. O último, eventualmente, ossificação endocondral e se tornam osteófitos.

O trauma mecânico agudo e a carga de compressão podem levar ao desenvolvimento de rachaduras horizontais na camada calcada profunda da cartilagem e ao desprendimento da cartilagem do osso subcondral. A clivagem basal ou a delaminação da cartilagem de forma semelhante podem servir como mecanismo para a degeneração de cartilagens normais sob condições de sobrecarga mecânica, mas também para osteoartrite quando há instabilidade da articulação. Se a cartilagem hialina é completamente destruída e a superfície articular está exposta, dois processos são possíveis: a primeira é a formação de esclerose densa na superfície do osso, que se chama eburnesis; O segundo é o dano e a compressão das trabéculas, que nos raios-X se parecem com esclerose subcondral. Conseqüentemente, o primeiro processo pode ser considerado como compensatório, o segundo é claramente uma fase de destruição em conjunto.

Aumentar o teor de água na cartilagem aumenta a densidade de prótons da cartilagem e elimina os efeitos de redução de T2 da matriz proteoglicano-colágeno, que tem uma intensidade de sinal elevada nas áreas de dano da matriz nas sequências convencionais de MRI. Esta chondromalacia precoce, que é o primeiro sinal de dano da cartilagem, pode ser notada antes mesmo de um ligeiro desbaste ocorrer. Nesta fase, também pode haver um ligeiro engrossamento ou "inchaço" da cartilagem. As mudanças estruturais e biomecânicas da cartilagem articular aumentam constantemente, ocorre a perda da substância básica. Esses processos podem ser locais ou difusos, desbaste superficial e desfibração limitada, ou desaparecimento completo da cartilagem. Em alguns casos, o espessamento local ou o "inchaço" da cartilagem podem ser observados sem ruptura da superfície articular. Na osteoartrite, muitas vezes é possível observar um aumento local na intensidade do sinal da cartilagem em imagens ponderadas em T2, que é confirmada artroscopicamente pela presença de alterações lineares, transmurais e profundas. O último pode refletir profundas mudanças degenerativas, começando principalmente como um desprendimento de cartilagem da camada calidizada ou da linha de maré. Alterações precoces são limitadas ao hryasha camadas profundas, caso em que não aparecem no exame artroscópico da superfície articular, enquanto razvodoknenie locais camadas mais profundas da cartilagem pode levar à derrota das camadas adjacentes, muitas vezes com o crescimento do osso subcondral na forma de um osteophyte central.

Na literatura estrangeira existem dados sobre a possibilidade de obter informações quantitativas sobre a composição da cartilagem articular, por exemplo, o conteúdo da fração de água e o coeficiente de difusão da água na cartilagem. Isto é conseguido com o uso de programas especiais MP-tomograph ou em MR-espectroscopia. Ambos os parâmetros aumentam quando a matriz proteoglicano-colágeno está danificada no dano da cartilagem. A concentração de prótons móveis (teor de água) na cartilagem diminui na direção da superfície articular para o osso subcondral.

Uma avaliação quantitativa das mudanças é possível em imagens ponderadas em T2. Depois de resumir os dados das imagens da mesma cartilagem obtida com diferentes TE, os autores avaliaram as imagens ponderadas em T2 da cartilagem com a ajuda de uma curva exponencial apropriada dos valores obtidos da intensidade do sinal por cada pixel. T2 é avaliado em uma área particular da cartilagem ou exibido no mapa de toda a cartilagem, na qual a intensidade do sinal de cada pixel corresponde a T2 nesta localização. No entanto, apesar das possibilidades bastante grandes e da facilidade relativa do método acima descrito, o papel de T2 é subestimado, em parte devido ao aumento dos efeitos relacionados à difusão com um aumento na TE. Basicamente, T2 é subestimado na cartilagem com condromalácia, quando a difusão de água é aumentada. Se as tecnologias especiais não forem usadas, o aumento potencial em T2, medido com essas tecnologias na cartilagem com condromalácia, suprimirá ligeiramente os efeitos relacionados à difusão.

Assim, a ressonância magnética é um método muito promissor para identificar e monitorar as mudanças estruturais iniciais que são características da degeneração da cartilagem articular.

Alterações morfológicas da cartilagem na osteoartrite

A avaliação das alterações morfológicas na cartilagem depende da alta resolução espacial e do alto contraste da superfície da articulação ao osso subcondral. Isto é melhor conseguido usando uma sequência de GE 3D ponderada em gordura TDA que reflete com precisão os defeitos locais identificados e verificados tanto em artroscopia quanto em material de autópsia. Imagem cartilagem também pode ser obtido por subtracção da imagem de transferência de magnetização, em seguida, a cartilagem articular tem a forma de uma tira separada com um sinal de alta intensidade, nitidamente contrastante com o próximo fluido subjacente-baixo intensiva articular, intra-articular de tecido adiposo e da medula do osso subcondral. No entanto, ao usar este método, a imagem é obtida 2 vezes mais lento que o T1-VI suprimido com gordura, portanto, é menos utilizado. Além disso, imagens de defeitos locais, rugosidade superficial e desbaste generalizado da cartilagem articular podem ser obtidas usando sequências MP convencionais. De acordo com alguns autores, os parâmetros morfológicos - espessura, volume, geometria e topografia da superfície da cartilagem - podem ser quantificados usando imagens 3D MRI. Ao somar os voxels que constituem a imagem de cartilagem reconstruída em 3D, o valor exato dessas estruturas complexas pode ser determinado. Além disso, medir o volume total de cartilagem obtido a partir de fatias individuais é um método mais simples devido a pequenas mudanças no plano de um corte e mais confiável em resolução espacial. Ao estudar inteiras as amostras do joelho e patelares amputados obtidos em artroplastia estas articulações foi determinado pelo total da cartilagem articular da, do osso tibial femoral e patelar e a um volume de correlação obtidas por ressonância magnética, e as respectivas quantidades obtidas pela cartilagem separada do osso e medindo o seu histologicamente . Consequentemente, esta tecnologia pode ser útil para avaliar dinamicamente as mudanças no volume da cartilagem em pacientes com osteoartrite. A obtenção dos cortes necessários e precisos da cartilagem articular, especialmente em pacientes com osteoartrite, requer habilidades e experiência suficientes do médico que realiza o estudo, bem como a disponibilidade do software correspondente do MR-tomógrafo.

As medidas de volume total contêm poucas informações sobre mudanças comuns e são sensíveis, respectivamente, para perda local de cartilagem. Teoricamente, perda de cartilagem ou afinamento em um site pode equilibrar um aumento equivalente no volume de cartilagem em outras partes do conjunto, e medição do volume total cartilagem não mostram qualquer anormalidade, de modo que tais mudanças não seria identificável por este método. A divisão da cartilagem articular com a ajuda da reconstrução 3D em pequenas regiões separadas permitiu estimar o volume de cartilagem em certas áreas, em particular, em superfícies com carga de força. No entanto, a precisão das medições diminui, uma vez que é realizada uma pequena separação. No final, é necessária uma resolução espacial extremamente alta para confirmar a precisão das medidas. Se conseguir uma resolução espacial suficiente, a perspectiva de mapear a espessura da cartilagem in vivo torna-se possível. Os mapas de espessura da cartilagem podem reproduzir lesões locais na progressão da osteoartrite.