Beurteilung von TSE- und T₁-3D-GRE-Sequenzen bei fokalen Knorpeldefekten in vitro im Vergleich zur ultrahochauflösenden MS-CT

Zusammenfassung

Ziel: Beurteilung von TSE- und FLASH-MRT-Sequenzen im Vergleich zur ultrahochauflösenden Mehrzeilencomputertomographie (UHR-MS-CT). Material und Methoden: 40 artefizielle Knorpelläsionen bei 10 bovinen Patellae wurden in jodhaltiger Kontrastmittel-(KM)-Lösung gelagert und mittels der UHR-MS-CT dargestellt. Bei 1,5 T wurden fettsupprimierte (FS) TSE mit Intermediär- und T₂-Gewichtung und Schichtdicken (SD) von 2, 3 und 4 mm sowie FS-T₁-3D-FLASH mit 1, 2 und 3 mm effektiver SD akquiriert. Nach Applikation von Gd-DTPA zu der Kochsalzlösung, in der die Patellae lagerten, wurde eine T₁-3D-FLASH wiederholt. Ergebnisse: Alle Knorpelläsionen konnten mit der UHR-MS-CT dargestellt und graduiert werden. Die Sensitivitäten sowie inter- und intrarater-Kappas waren bei den TSE höher (70 - 95 %; 0,82 - 0,83; 0,85 - 0,9) als bei den FLASH (57,5 - 85 %; 0,53 - 0,72; 0,73 - 0,82). Eine Zunahme der SD führte zu einer Sensitivitätsabnahme, wobei mit den TSE auch bei 3 und 4 mm SD tiefe Läsionen zuverlässig erkannt werden konnten. Die Applikation von MRT-KM führte zu einer Zunahme der Sensitivität um 10 %, wobei sich hier kein Vorteil gegenüber den T₂-TSE abzeichnete. Schlussfolgerung: TSE-Sequenzen sowie die Applikation von MRT-KM scheinen bei der Detektion fokaler Knorpeldefekte den T₁-3D-FLASH ohne KM überlegen zu sein. Die UHR-MS-CT kann als in vitro Referenzstandard für fokale Knorpeldefekte dienen.

Abstract

Purpose: Evaluation of TSE- and T₁-3D-GRE-sequences for focal cartilage lesions in vitro in comparison to ultrahigh resolution multi-slice CT. Materials and Methods: Forty arteficial cartilage lesions in ten bovine patellae were immersed in a solution of iodinated contrast medium and assessed with ultrahigh resolution multi-slice CT. Fat-suppressed TSE images with intermediate- and T₂-weighting at a slice thickness of 2, 3 and 4 mm as well as fat-suppressed T₁-weighted 3D-FLASH images with an effective slice thickness of 1, 2 and 3 mm were acquired at 1.5 T. After adding Gd-DTPA to the saline solution containing the patellae, the T₁-weighted 3D-FLASH imaging was repeated. Results: All cartilage lesions were visualised and graded with ultrahigh resolution multi-slice CT. The TSE images had a higher sensitivity and a higher inter- and intraobserver kappa compared to the FLASH-sequences (TSE: 70 - 95 %; 0.82 - 0.83; 0.85 - 0.9; FLASH: 57.5 - 85 %; 0.53 - 0.72; 0.73 - 0.82, respectively). An increase in slice thickness decreased the sensitivity, whereby deep lesions were even reliably depicted on TSE images at a slice thickness of 3 and 4 mm. Adding Gd-DTPA to the saline solution increased the sensitivity by 10 % with no detectable advantage over the T₂-weighted TSE images. Conclusion: TSE sequences and application of Gd-DTPA seemed to be superior to T₁-weighted 3D-FLASH sequences without Gd-DTPA in the detection of focal cartilage lesions. The ultrahigh resolution multi-slice CT can serve as in vitro reference standard for focal cartilage lesions.

Schlüsselwörter

Mehrzeilen-Computertomographie - hyaliner Gelenkknorpel - Knorpeldefekte - Magnetresonanztomographie - Kontrastmittel

Key words

Multi-slice CT - hyaline cartilage - cartilage defects - magnetic resonance imaging - contrast media

Literatur

• 1 Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A, Ohlsson C, Isaksson O, Peterson L. Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation (see comments).  N Engl J Med. 1994;  331 (14) 889-895
• 2 Minas T, Nehrer S. Current concepts in the treatment of articular cartilage defects.  Orthopedics. 1997;  20 (6) 525-538
• 3 Brittberg M, Tallheden T, Sjogren-Jansson B, Lindahl A, Peterson L. Autologous chondrocytes used for articular cartilage repair: an update.  Clin Orthop. 2001;  391 (Suppl.) 337-348
• 4 Atik O S, Korkusuz F. Surgical repair of cartilage defects of the patella.  Clin Orthop. 2001;  389 47-50
• 5 Schäfer F K, Muhle C, Heller M, Brossmann J. (MR imaging of the articular cartilage.)  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 (4) 279-288
• 6 Adam G, Nolte-Ernsting C, Prescher A, Buhne M, Bruchmüller K, Kupper W, Günther R W. Experimental hyaline cartilage lesions: two-dimensional spin-echo versus three-dimensional gradient-echo MR imaging.  J Magn Reson Imaging. 1991;  1 (6) 665-672
• 7 Bredella M A, Tirman P FJ, Peterfy C G, Zarlingo M, Feller J F, Bost F W, Belzer J P, Wischer T K, Genant H K. Accuracy of T₂-weighted fast spin-echo MR imaging with fat saturation in detecting cartilage defects in the knee: Comparison with arthroscopy in 130 patients.  Am J Roentgenol. 1999;  172 1073-1080
• 8 Bachmann G, Heinrichs C, Jurgensen I, Rominger M, Scheiter A, Rau W S. Vergleich von verschiedenen MRT-Techniken in der Diagnose von degenerativen Knorpelerkrankungen - in vitro-Studie an 50 Gelenkpräparaten des Knies bei 1,5 T.  Fortschr Röntgenstr. 1997;  166 (5) 429-436
• 9 Recht M P, Piraino D W, Paletta G A, Schils J P, Belhobek G H. Accuracy of fat-suppressed three-dimensional spoiled gradient-echo FLASH MR imaging in the detection of patellofemoral articular cartilage abnormalities.  Radiology. 1996;  198 (1) 209-212
• 10 Disler D G, McCauley T R, Kelman C G, Fuchs M D, Ratner L M, Wirth C R, Hospodar P P. Fat-suppressed three-dimensional spoiled gradient-echo MR imaging of hyaline cartilage defects in the knee: comparison with standard MR imaging and arthroscopy.  Am J Roentgenol. 1996;  167 (1) 127-132
• 11 Adam G, Prescher A, Nolte-Ernsting C, Buhne M, Scherer K, Kupper W, Günther R W. MRT des hyalinen Kniegelenkknorpels - Tierexperimentelle und klinische Studien.  Fortschr Röntgenstr. 1994;  160 (2) 143-148
• 12 Link T M, Lindner N, Haeussler M, Reimer P, Allkemper T, Jerosch J, Peterfy C, Majumdar S, Peters P E. Artificially produced cartilage lesions in small joints: detection with optimized MRI-sequences.  Magn Reson Imaging. 1997;  15 (8) 949-956
• 13 Trattnig S, Huber M, Breitenseher M J, Trnka H J, Rand T, Kaider A, Helbich T, Imhof H, Resnick D. Imaging articular cartilage defects with 3D fat-suppressed echo planar imaging: comparison with conventional 3D fat-suppressed gradient echo sequence and correlation with histology.  J Comp Assist Tomogr. 1998;  22 (1) 8-14
• 14 Eckstein F, Stammberger T, Priebsch J, Englmeier K H, Reiser M. Effect of gradient and section orientation on quantitative analysis of knee joint cartilage.  J Magn Reson Imaging. 2000;  11 (2) 161-167
• 15 Chandnani V P, Ho C, Chu P, Trudell D, Resnick D. Knee hyaline cartilage evaluated with MR imaging: a cadaveric study involving multiple imaging sequences and intraarticular injection of gadolinium and saline solution.  Radiology. 1991;  178 (2) 557-561
• 16 Kramer J, Recht M P, Imhof H, Stiglbauer R, Engel A. Postcontrast MR arthrography in assessment of cartilage lesions.  J Comput Assist Tomogr. 1994;  18 (2) 218-224
• 17 Shahriaree H. Chondromalacia.  Contemp Orthop. 1985;  11 27-39
• 18 Outerbridge R E. The etiology of chondromalacia patellae.  Clin Orthop. 1975;  110 1219-1228