Neue Forschungsergebnisse: "Bildgebung kann einen großen Beitrag dazu leisten"

Neue Forschungsergebnisse: "Bildgebung kann einen großen Beitrag dazu leisten"

Eine Arbeitsgruppe aus Freiburg bestätigte mit bildgebenden Verfahren die Wirkung knorpelchirurgischer Reparatureingriffe im Kniegelenk.

Die Gruppe um Priv.-Doz. Dr. Pia Jungmann, jetzt Spezialistin für muskuloskelettale Radiologie am Universitätsklinikum Freiburg, konnte mit der Magnetresonaztomografie (MRT) die potentielle Wirksamkeit knorpelchirurigischer Eingriffe bestätigen [1]. Die Studie bestand aus zwei Patientengruppen: 16 Patienten mit Knorpeldefekten am Kniegelenk, die sich einer der Knochen-Knorpel-Transplantation (OATS) oder einer matrixgestützten Matrix-assoziierten autologen Chondrozytentransplantation (MACT) unterzogen hatten wurden mit 16 Patienten mit initial morphologisch identischen Knorpeldefekten verglichen, welche nicht operiert wurden. Alle Patienten wurden über ca. sechs Jahre mehrmals in 3-Tesla-MRT-Scannern untersucht. Im Verlauf zeigte sich ein geringeres Fortschreiten der degenerativen Veränderungen des Kniegelenks in den Patienten mit Knorpelchirurgie im Vergleich zur nicht therapierten Gruppe.


Abbildung 1:  Patient mit osteochondraler Läsion an der Patella (Pfeil). Gezeigt ist die sagittale protonengewichtete fettgesättigte MR Sequenz. B: Zwei Jahre nach Matrix-gestützter autologer Chondrozytentransplantation (MACT) im markierten Bereich der Patella. Die Höhe und Signalgebung des Regeneratgewebes ähnelt dem natürlichen hyalinen Gelenkknorpel. C: Farbkodierte T2 map des Gelenkknorpels. Hohe T2 Werte indizieren Knorpeldegeneration. Blau indiziert niedrige T2 Werte. Rot indiziert hohe T2 Werte. Die T2 Werte des Regeneratgewebes ähneln 2 Jahre nach MACT den T2 Werten des natürlichen hyalinen Gelenkknorpels. Copyright Pia Jungmann

In der quantitativen MRT basierten Studie von Priv.-Doz. Dr. Alexandra Gersing, Radiologin am Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, und Co-Autoren war die Frage, ob die Qualität des reparierten Knorpelgewebes mit der Architektur des darunterlegenden Knochens zusammenhängt [2]. Es wurden 25 Patienten untersucht, deren Knochen-Knorpel-Defekte mit einer MACT mit Spongiosatransplantation behandelt wurden. In den Untersuchungen im 3-Tesla-MRT etwa 3 Jahre nach der Operation konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen der mittels quantitativer MR-Bildgebung evaluierten Qualität des Knorpeltransplantatgewebes und der Regeneration der subchondralen Knochenarchitektur festgestellt werden. Nach Ansicht der Autoren, sollten Knorpel und darunterlegender Knochen als osteochondrale Einheit mit synergistischer Funktion besonders für Reparaturprozesse betrachtet werden.

Abbildung 2:  Patient mit relativ niedrigen T2 Relaxationszeiten des Gelenkknorpels am Kniegelenk. B: Patient mit höheren T2 Relaxationszeiten des Gelenkknorpels am Kniegelenk jedoch ohne morphologische Knorpeldefekte oder Arthrose. Patienten mit erhöhten T2 Werten des Gelenkknorpels haben hat potentiell ein höheres Risiko für einen nachfolgenden Knorpelverlust und eine Arthrose. Insbesondere die Knorpelareale mit hohen T2 Werten (Pfeile in A und B) haben ein Risiko für einen nachfolgenden Knorpelverlust. Blau indiziert niedrige T2 Werte, rot indiziert hohe T2 Werte. Copyright Pia Jungmann

Um die hochaufgelöste und quantitative Schnittbildgebung zur Beurteilung von Knorpel und Knorpelschäden weiterzuentwickeln, prüften Prof. Dr. Julia Herzen, Professorin für Biomedizinische Bildgebung an der Technischen Universität München, die Anwendung der gitterbasierten Phasenkontrast-Computertomografie (PCCT) [3]. In der experimentellen Studie mit gesunden und degenerierten Knorpel-Knochen-Proben verbesserte die PCCT im Vergleich zur 3- und 7-Tesla-MRT die morphologische Beurteilung des Knorpels. Außerdem konnten mit der PCCT unterschiedliche Kollagengehalte in oberflächlichen und tieferen Knorpelschichten dargestellt werden.

Die drei Forschungsarbeiten wurden von der B. Braun-Stiftung finanziell unterstützt.

[1] Jungmann PM, Gering AS, Baumann F et al. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2019; 27: 3001–301
[2] Gersing AS, Feuerriegel G, Holwein C et al. Osteoarthritis Cartilage 2019; 27: 90–98
[3| Herzen J, Karampinos DC, Foyer P et al. PLoS ONE 2019; 14: e0212106, DOI: 10.1371/journal.pone.0212106