Dreidimensionale Dicken- und Volumenbestimmung des Kniegelenkknorpels mit der MRT: Reproduzierbarkeit am Probanden

Zusammenfassung

Ziel: In dieser Studie soll die Reproduzierbarkeit dreidimensionaler Volumen- und Dickenmessungen im Knie mittels MRT am Lebenden bestimmt werden. Methoden: Es wurden 7 gesunde Probanden (Alter 23 bis 58 Jahre) mit einer fettunterdrückten FLASH-3 D-Sequenz bei einer Auflösung von 2 × 0,31 × 0,31 mm³ untersucht. Das Knie wurde jeweils neu positioniert und 6 sagittale Datensätze angefertigt. Nach halbautomatischer Segmentation und dreidimensionaler Rekonstruktion der Gelenkknorpel wurde die Knorpeldicke unabhängig von der ursprünglichen Schichtführung bestimmt. Anschließend wurden die Variationskoeffizienten des Knorpelvolumens und die Abweichungen der maximalen Knorpeldickenwerte berechnet. Ergebnisse: Die durchschnittliche Streuung der Volumenwerte betrug bei 6facher Messung an der Patella 1,4 % (±0,8 %), am Femur 1,7 % (±1,5 %), am medialen Tibiaplateau 3,0 % (±1,2 %) und am lateralen Tibiaplateau 3,5 % (±2,0 %). Die Analyse der Knorpeldickenmuster ergab ein hohes Maß an Übereinstimmung und nur in Ausnahmefällen Abweichungen von mehr als 0,5 mm. Schlußfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, daß das vorgestellte Verfahren zur Messung der quantitativen Verteilung des Knorpels eine hohe Reproduzierbarkeit aufweist. Hieraus ergeben sich neue Möglichkeiten für das Screening von Risikogruppen, die Verlaufsbeurteilung von Gelenkerkrankungen und die Untersuchung funktioneller Anpassungsprozesse des Knorpels an die mechanische Beanspruchung.

Summary

Objective: To determine the reproducibility of three-dimensional volume and thickness measurements of the knee joint cartilage with MRI in volunteers. Methods: The knees of 7 healthy individuals (ages 23 to 58 yrs.) were sagittally imaged with a resolution of 2 × 0.31 × 0.31 mm³, using a fat-suppressed FLASH-3 D sequence. The knee was repositioned in between replicate acquisitions, 6 data sets being obtained in each case. After semiautomatic segmentation and three-dimensional reconstruction of the cartilage, the thickness was determined independent of the original section orientation. The coefficient of variation for repeated volume measurements and the deviations of the maximal cartilage thickness values were calculated subsequently. Results: The mean variation of the cartilage volumes of the replicate measurements was 1.4 % (±0.8 %) in the patella, 1.7 % (±1.5 %) in the femur, 3.0 % (±1.2 %) in the medial tibial plateau and 3.5 % (±2.0 %) in the lateral tibial plateau. The comparison of the distribution patterns of cartilage thickness yielded a high degree of agreement. Only in rare cases deviations of more than 0.5 mm were observed. Conclusions: The results show that the presented method for determining the quantitative distribution of articular cartilage yields a high degree of precision. It offers new possibilities in screening risk groups, monitoring the course of degenerative joint disease and the investigation of functional adaptation of the cartilage to mechanical loading.

Schlüsselwörter:

Gelenkknorpel - Magnetresonanztomographie - Reproduzierbarkeit - Knorpeldicke - Dreidimensionale Rekonstruktion

Key words:

Articular cartilage - Magnetic resonance imaging -Reproducibility - Cartilage thickness - Three-dimensional reconstruction