Ultrahochfeld-MRT des Fingerknorpels: T2-Relaxometrie der Metacarpo- und Interphalangealgelenke bei 7 Tesla und 3 Tesla im Vergleich

Die häufigste Form der Gelenkerkrankungen ist die Arthrose. Durch das große Patientenkollektiv, welches durch die stetige Bevölkerungsalterung in den nächsten Jahrzehnten vermutlich weiter steigen wird, besteht ein großes Forschungsinteresse in der frühzeitigen Diagnostizierung sowie Verlaufskontrolle dieser Erkrankung. Mithilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) lassen sich die verschiedenen Gelenkstrukturen, wie beispielsweise der Gelenkknorpel, hervorragend und direkt darstellen. Die MRT bietet zudem die Möglichkeit, Gewebe mithilfe verschiedener kompositioneller Techniken in ihrer biochemischen Zusammensetzung zu quantifizieren und Veränderungen darzustellen, bevor es zu einer irreversiblen strukturellen Umwandlung des Gewebes kommt. Besonders geeignet erscheint das sogenannte T2-Mapping, welches routinemäßig an den klinisch verwendeten Magnetresonanztomographen (MRT) verfügbar ist. Erfahrungswerte hierzu liegen vor allem für größere Gelenke, wie Knie oder Hüfte vor, während kleinere Gelenke, wie die der Finger, aufgrund der eingeschränkten Darstellungsmöglichkeit bisher eher weniger Forschungsaufmerksamkeit erhielten. Die stetige Weiterentwicklung des MRTs mit höheren Feldstärken eröffnete in den letzten Jahren neue Möglichkeiten der Darstellung, auch kleinerer Gelenke, in ausreichender Qualität. Die klinische Zulassung eines 7,0-T-MRT-Systems führte zu der Frage, ob dieses den bisher gebräuchlichen 3,0-T-MRT-Systemen überlegen ist. Dazu soll, mit besonderem Fokus auf die multidimensionalen Reliabilitäten der T2-Messungen des Fingerknorpels, im Rahmen der vorliegenden Arbeit das 7,0-T-MRT mit dem 3,0-T-System verglichen werden. Im Rahmen der Studie fanden Untersuchungen der Hand im 3,0-T- und/ oder 7,0-T-MRT von 23 freiwilligen Probanden sowie 10 Körperspenderpräparaten statt. Anschließend wurde quantitatives T2-Mapping mittels Regions of Interest-Analyse (ROI-Analyse) des Knorpelgewebes der Finger durchgeführt. Die gemessenen T2-Zeiten wurden im Anschluss statistisch ausgewertet und Intraklassenkorrelationskoeffizienten (ICC) sowie Bland-Altman- und Streudiagramme erstellt. Die Ergebnisse wurden zum Vergleich der verschiedenen Systeme (3,0-T versus 7,0-T) sowie der Reliabilitäten (in-vivo versus ex-vivo, Test-Retest, Intra-/ Interobserver) herangezogen und analysiert. Eine Überlegenheit des 7,0-T-MRT gegenüber dem 3,0-T-MRT konnte im Rahmen dieser Studie, entgegen der Erwartungen, nicht bestätigt werden. Für die ex-vivo-Präparatemessungen zeigten sich im Durchschnitt höhere T2-Zeiten, als für die in-vivo-Probandenmessungen. Die Korrelation zwischen den verschiedenen Reliabilitätsverfahren (3,0-T versus 7,0-T, Test-Retest, Intra-/ Interobserver) fiel, mit Ausnahme der Intraobserver-Reliabilität, insgesamt eher niedrig bis mittelmäßig aus. Diese Erkenntnis spiegelte sich auch in den erstellten Bland-Altman- und Streudiagrammen graphisch wider. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass es sich bei der T2-Mapping-Technik an Ultrahochfeldsystemen um eine vielversprechende Möglichkeit handelt, auch kleine Gelenk- und Knorpelstrukturen, wie die der Finger, nicht-invasiv und in einer akzeptablen Untersuchungszeit darzustellen. Die im Vergleich beobachteten längeren T2-Zeiten der Präparate sind möglicherweise durch die Probenvorbereitung, die Temperatur zum Untersuchungszeitpunkt oder durch das Auftauverfahren zu erklären. Die kompositionellen Veränderungen haben möglicherweise eine prädiktive Relevanz bezüglich der Entwicklung morphologischer Knorpelläsionen (Oberflächendefekte). Die Anpassung und Weiterentwicklung dieser Systeme (Spulentechnologie, Hard-/ Software etc.) ist dabei zukünftig erforderlich, um die Qualität der Bilddaten und die daraus resultierenden Reliabilitäten zu verbessern. Die klinische Relevanz des T2-Mappings am Fingerknorpel wird sich erst in longitudinalen Studien zeigen

Evaluation of finger cartilage composition in recreational climbers with 7 Tesla T2 mapping magnetic resonance imaging

PurposeSport climbing may lead to tissue adaptation including finger cartilage before apparent surface damage is detectable. The main aim was to assess finger cartilage composition with T2 mapping in young, active climbers and to compare the results to a non-climbers' collective. A secondary aim was to compare whether differences in cartilage T2 times are observed between older vs. younger volunteers.Methods and materials7 Tesla MRI of the fingers Dig.2–4 was performed using a multi-echo spin echo sequence. Manual segmentation of 3 ROIs at the metacarpal heads, 1 ROI at the base phalanx and 1 ROI at the proximal interphalangeal joint was performed. Included were 13 volunteers without history of trauma who are regularly performing climbing activities as a recreational sport (&amp;gt;20 h/month). These were age-matched with 10 control subjects not performing climbing activities.ResultsMean age was 32.4 years for the climbing group and 25.8 years for the controls. Mean T2 values for the 5 different ROIs were 42.2 ± 7.8 msec for climbers and 41.4 ± 6.8 msec for non-climbers. No significant differences were observed for T2 values between both groups. However, higher age had a significant impact on T2 values for all assessed ROIs (higher age 44.2 ± 9.5, younger age 32.9 ± 5.7, p = 0.001).DiscussionThis study evaluated the cartilage composition of young, engaged climbers with a T2 mapping MRI technique with the purpose to depict early onset joint changes. No negative impact on cartilage composition due to the sport activity was found, whereas age-related effects on the cartilage seemed to be more prominent.</jats:sec