Monitoring autologer Chondrozytentransplantate mit der Magnetresonanztomographie

Abstract

Ziel: Die Eignung verschiedener Sequenztypen zum Monitoring des Reifungsprozesses autologer Chondrozytentransplantate im Kniegelenk und zur Feststellung unerwünschter Komplikationen wie der Hypertrophie des Transplantats sollte evaluiert werden. Es wurde weiterhin untersucht, ob die indirekte Arthrographie wesentliche weitere Erkenntnisse hinsichtlich Diskontinuitäten des Transplantat–Knorpelverbundes erbringt. Methoden: Es wurden 51 MRT-Untersuchungen an 19 Patienten im Alter zwischen 17 und 48 Jahren durchgeführt, die mit einer autologen Chondrozytentransplantation (ACT) nach einem Trauma des Kniegelenks behandelt wurden. Untersuchungstermine waren jeweils vor Transplantation, um den Defekt zu lokalisieren und zu charakterisieren, sowie 6 Wochen, 3, 6 und 12 Monate nach Transplantation. Im Untersuchungsprotokoll wurden T1-gewichtete SE-Sequenzen sowie T2- und PD-gewichtete TSE–Sequenzen angewandt, ergänzt durch GRE –Sequenzen mit und ohne Magnetisierungstransfer–Präparation und einer diffusionsgewichteten PSIF-Sequenz. Sechs und 12 Monate nach der Transplantation wurde zusätzlich eine KM-unterstützte indirekte MR-Arthrographie mittels 3D-GRE durchgeführt. Ergebnisse: Bei allen Patienten konnte sowohl der Defekt als auch später das Transplantat sicher identifiziert werden. Bei 3 Patienten konnte frühzeitig eine Hypertrophie, bei einem Patienten eine Ablösung des Transplantats erkannt werden. T2-gewichtete TSE-Sequenzen eignen sich besonders kurz nach OP zur Darstellung des Transplantats. Ab 6 Monate nach OP können GRE-Sequenzen wie etwa eine FLASH3D (Fast Low Angle Shot) verwendet werden, da dann nur noch eine geringe Artefaktbildung durch von der Operation bedingte magnetische Materialreste auftritt. GRE-Sequenzen mit und ohne MT-Präparation liefern einen hohen Kontrast zwischen Knorpel und umgebendem Gewebe nach digitaler Subtraktion. Die Quantifizierung des MT-Effekts zeigte eine Angleichung des Transplantats an den originären Knorpel innerhalb von 12 Monaten. Die Auswertung der diffusionsgewichteten Aufnahmen ergaben keine statistisch signifikanten Ergebnisse. Die indirekte MR-Arthrographie zeigte bei 3 Patienten auch 12 Monate nach OP noch subchondrale Kontrastmittelanreicherungen. Schlussfolgerung: Die MRT erlaubt nach Knorpeltransplantation eine verlässliche Darstellung des Transplantats und lässt Komplikationen wie Hypertrophie und Ablösung frühzeitig erkennen. Der Magnetisierungstransfer-Kontrast scheint mit der Transplantatreifung korreliert zu sein und ermöglicht eine selektive Darstellung von normalem und transplantiertem Knorpel.

Purpose: Suitability of different MR sequences for monitoring the stage of maturation of hyaline cartilage grafts in the knee joint and early detection of complications like hypertrophy was evaluated. Further on it was analyzed whether indirect MR arthrography can indicate debonding of the graft. Methods: MRI examinations were performed in 19 patients aged 17-48 years with autologous transplantation of a hyaline cartilage tissue graft after a knee trauma. Examination dates were prior to transplantation to localize the defect, and 6 weeks, 3, 6 and 12 months after transplantation to control morphology and maturation of the autologous graft. Standard T2- and proton-density weighted turbo spin echo (TSE) sequences and T1-weighted spin echo (SE) sequences were used, as well as gradient echo (GRE) sequences with and without magnetization transfer (MT) prepulses and a diffusion weighted one (PSIF). In some cases indirect MR arthrography was performed. Results: Cartilage defect and the hyaline cartilage graft could be detected in all 19 patients. Hypertrophy of the graft could be found early in 3 patients, debonding in 1 patient. For depiction of the graft short time after surgery T2-weighted TSE-sequences showed the best results. Six and 12 months after transplantation spoiled 3D-GRE-sequences like FLASH3D (fast low angle shot) showed reduced artefacts due to magnetic residuals from operation. Difference images from GRE-sequences with and without MT pulse provided high contrast between cartilage and surrounding tissue. The quantification of the MT effect showed an assimilation of the graft to the original cartilage within 12 months. The evaluation of the diffusion weighted PSIF GRE-sequence showed no statistically significant effects due to many artefacts in the calculated ADC (apparent diffusion coefficient) pictures. Indirect MR arthrography showed contrast medium subchondral even 12 months after transplantation in 3 patients. Conclusion: MRI allows a reliable depiction of the hyaline graft and provides detection of complications like hypertrophy very early. MT effect seems to be correlated with maturation of the graft and allows selective depiction of normal cartilage and engrafted cartilage.