Phasenkontrast-CT als neue Röntgentechnik zur Darstellung von Knorpel und Weichgewebe des Kniegelenkes im Vergleich zu konventionellen klinischen Techniken

Zielsetzung:

Diese Studie untersucht die Darstellbarkeit von Knorpel und Weichgewebsstrukturen des humanen Kniegelenkes anhand hochaufgelöster tomografischer Röntgenstrahl-basierter Phasenkontrastbildgebung (PCI) und vergleicht sie mit der konventionellen Computertomografie (CT), Synchrotron-basierter Absorptions-CT und der Magnetresonanztomografie (MRT).

Material und Methodik:

Zwei humane Kniegelenke wurden in-vitro an der European Synchrotron Radiation Facility (biomedizinische Beamline ID17, ESRF, Frankreich) mit einem hochbrillianten Röntgenstrahl von 60 keV (Bildfeld 90 mm², Pixelgröße 46 × 46 µm²) untersucht. Die PCI-CT wurde mit einem gefilterten rückprojizierten Algorithmus und der EST (Equally Sloped Tomography) Methode in 3 Ebenen rekonstruiert und mit korrespondierenden Aufnahmen eines klinischen 256-Zeilen CT und einem 3T MRT verglichen. Bildqualität und Darstellung der Weichgewebsstrukturen wurden evaluiert und zwischen den Modalitäten verglichen.

Ergebnisse:

Die PCI-CT ermöglicht eine Visualisierung von degenerierten Knorpelregionen, die im absorptionsbasiertem CT unsichtbar sind und bietet gleichzeitig eine detailierte Darstellung daruntergelegener Knochenveränderungen. Die Abgrenzbarkeit der Ausdehnung oberflächlicher Läsionen ist ähnlich dem 3T MRT. Die PCI-CT erzeugt einen exzellenten Weichteilkontrast, der dem konventionellen CT überlegen ist mit klarer Differenzierbarkeit ligamentöser, muskulärer, nervaler und vaskulärer Strukturen. Weiterhin bildet PCI Verkalkungen im Knorpel und Meniskus ab, die weder im konventionellen CT noch im MRT sichtbar sind.

Schlussfolgerungen:

Die PCI-CT ermöglicht eine gleichzeitige Darstellung von Knorpel- und begleitenden subchondralen Knochenveränderungen. Aufgrund des experimentellen Stadiums, kann es das MRT in der klinischen Aufarbeitung von Knorpelveränderungen nicht ersetzen, bietet aber einen vielversprechenden Ansatz für die Etablierung von Tiermodellen in der Erforschung von Knorpelveränderungen in der Arthroseentstehung und -entwicklung oder für Therapiekontrollstudien.

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