Der Radiologe

, Volume 44, Issue 8, pp 773–782

Die MRT in der Verlaufskontrolle nach matrixgestützer autologer Chondrozytenimplantation (MACI®) und Mikrofrakturierung

Knorpeltransplantation

Zusammenfassung

Zielvorgabe

Die Möglichkeiten der MRT zur exakten Darstellung des Knorpels wurden in einer vergleichenden Studie genutzt, um die Regeneration von Knorpelgewebe nach matrixgestützter autologer Chondrozytenimplantation (MACI®) und nach Mikrofrakturierung über einen Verlauf von 2 Jahren zu zeigen.

Patienten und Methoden

Bei 27 Patienten (9 Frauen und 18 Männer, mittleres Alter 33 Jahre) wurde eine MACI am Kniegelenk durchgeführt. Die Defekte entstanden nach schwerem Trauma (15 Fälle), abgestoßener Osteochondrosis dissecans (OCD, 8 Fälle) und chronisch rezidivierenden Traumen (4 Fälle) und waren an den Kondylen (24 Fälle) oder der Patella (3 Fälle) lokalisiert. Alle Patienten wurden postoperativ nach 1, 3, 6, 12 und 24 Monaten nachuntersucht, wobei in der MRT (1,5 T, Philips, Gryoscan) jeweils Protonen- und T2-gewichtete Spinecho- und eine T1-gewichtete fettsupprimierte 3D-Gradientenechosequenz eingesetzt wurden. Zur Auswertung wurden die Signalintensitäten im Implantat und benachbarten Knorpelbelag zur Berechnung der „contrast to noise ratio“ (CNR) sowie die Schichtdicken zur Bestimmung der Rate der Defektauffüllung gemessen. Abschließend wurde für die MRT eine partielle und komplette Remission definiert und mit den klinischen Befunden korreliert. Ergänzend wurden 7 Patienten nach Mikrofrakturierung nach dem gleichen Protokoll in der MRT untersucht und ausgewertet.

Ergebnisse

Die MRT zeigte nach MACI eine schrittweise, aber nicht komplette Angleichung der Signalintensität von Implantat und angrenzendem Knorpel über 2 Jahre. Die CNR ging dabei in der 3D-GE-Sequenz von 21 auf 10 und in der T2-gewichteten SE-Sequenz von 26 auf 9 zurück. Das gleichmäßige Wachstum des Regenerats führte zu einer kontinuierlichen Defektauffüllung von durchschnittlich 40% unmittelbar postoperativ auf 85% nach 1–2 Jahren. Eine komplette Remission in der MRT wurde in 17/27 Fällen registriert, wobei die Remissionsrate von der Defektentstehung, nicht aber von Alter und Geschlecht des Patienten bzw. der Größe und Lokalisation des Defekts abhing. Der Lysholm-Gillquist-Score verbesserte sich von 49,7 auf 97,3 Punkte. Nach Mikrofrakturierung waren eine Signalangleichung im Regenerat nicht erkennbar und die Defektauffüllung weniger eindeutig. Eine komplette Remission trat nur in 2/7 Fällen auf. Die Scorewerte stiegen von 45,5 auf 74,2 an.

Schlussfolgerung

Die direkte Darstellung des Knorpels in der MRT, verbunden mit der Erfassung klinischer Scores, verbessert die Verlaufsbeurteilung nach MACI und Mikrofrakturierung. Die bisherigen Befunde der MRT zeigen, dass die MACI der Mikrofrakturierung hinsichtlich der Remissionsrate, Signalangleichung und Defektauffüllung überlegen ist. Auch waren die klinischen Scorewerte für die MACI besser.

Schlüsselwörter

MACI Mikrofrakturierung MRT Zweijahresverlauf 

MRI in the follow-up after MACI® or microfracture

Abstract

Aim

Matrix-guided autologous chondrocyte implantation (MACI®) was compared with microfracture (MFX) to demonstrate the reconstitution of cartilage over a two-year period using the morphological capabilities of MRI.

Patients and methods

27 patients (9 females and 18 males, mean age 33 years) underwent MACI on the knee joint. The defects originated from trauma (15 cases), osteochondritis dissecans (8 cases) and chronic repetitive trauma (4 cases) and were localized at the condyles (24 cases) or patella (3 cases). All patients were examined postoperatively after 1, 3, 6, 12 and 24 months with a 1,5 T unit (Gyroscan, Philips) using proton- and T2w spinecho and T1w fatsuppressed 3D gradientecho sequences. We measured the signal intensities of the implant and neighbouring cartilage to calculate the contrast-to-noise ratio (CNR), and the thickness of cartilage and implant layers to define the defect filling rate. Finally, partial and complete remission was defined on MRI and compared with clinical data and morphology on MRI. Additionally, 7 patients were treated with MFX and, subsequently examined on MRI with the same protocol.

Results

After MACI, MRI showed a partial but no complete equilibration of signal intensities of implant and adjacent cartilage over the 1 and 2 year follow-up periods which was shown by reduction of CNR from 21 to 10 on 3D-GE and from 26 to 9 on T2w SE sequences. Continuous growth of the implants resulted in an increased filling of the defects starting at 40% after 0.5 year to 85% after 1 or 2 years. Complete remission was found on MRI in 17/27 cases, and remission rate was influenced by etiology of cartilage defect but not by age and gender of patients or size and location of defects. The Lysholm-Gillquist score improved from 49.7 to 97.3. After MFX equilibration of signal intensities and growth of the regenerating fibrous cartilage was less pronounced and complete remission was found in only 2/7 cases. In addition, the clinical score improved from 45.5 to 74.2.

Conclusion

Direct imaging of cartilage with MRI and assessment of clinical scores allowed improved documentation of the outcome after MACI and MFX. MRI showed that MACI is superior to MFX concerning rate of complete remissions and filling of the defect with regenerating tissue. Clinical examinations showed better scores for MACI than for MFX.

Keywords

MACI Microfracture MRI 2 years follow-up 

Literatur

  1. 1.
    Bachmann G, Heinrichs C, Jürgensen I et al. (1997) Vergleich von verschiedenen MRT-Techniken in der Diagnose von degenerativen Knorpelerkrankungen. In-vitro-Studie an 50 Gelenkpräparaten des Knies bei 1,5T. Fortschr Röntgenstr 166:429–438Google Scholar
  2. 2.
    Bashir A, Gray ML, Burstein D (1996) Gd-DTPA2– as a measure of cartilage degradation. Magn Reson Med 36:665–673PubMedGoogle Scholar
  3. 3.
    Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A, Ohlsson C, Isaksson O, Peterson L (1994) Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med:889–895CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Burkart A, Imhoff AB (2000) Bildgebung nach autologer Chondrozytentransplantation: Korrelation kernspintomographischer, histologischer und arthroskopischer Befunde. Orthopäde 29:135–144Google Scholar
  5. 5.
    Burkart AC, Schöttle PB, Imhoff AB (2001) Operative Therapiemöglichkeiten des Knorpelschadens. Unfallchirurg 104:798–807CrossRefPubMedGoogle Scholar
  6. 6.
    Burstein D, Gray ML, Hartman AL, Gipe R, Foy BD (1993) Diffusion of small solutes in cartilage as measured by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and imaging. J Orthop Res 11:465–478PubMedGoogle Scholar
  7. 7.
    Burstein D, Bashir A, Gray ML (2000) MRI techniques in early stages of cartilage disease. Invest Radiol 10:622–638CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    McCauley TR, Disler DG (1998) MR imaging of articular cartilage. Radiology 209:629–640PubMedGoogle Scholar
  9. 9.
    Dardzinski BJ, Mosher TJ, Li S, Van Slyke MA, Smith MB (1997) Spatial variation of T2 in human articular cartilage. Radiology 205:546–550PubMedGoogle Scholar
  10. 10.
    Disler DG, McCauley TR, Kelman CG et al. (1996) Fat-suppressed three-dimensional spoiled gradient-echo MR imaging of hyaline cartilage in the knee: comparison with standard MR imaging and arthroscopy. AJR 167:127–132PubMedGoogle Scholar
  11. 11.
    Eckstein F, Sittek H, Gavazzeni A et al. (1996) Magnetic resonance chondrocrassometry (MR CCM): a method for accurate determination of articular cartilage thickness? Magn Reson Med 35:89–96PubMedGoogle Scholar
  12. 12.
    Eckstein F, Westhoff J, Sittek H et al. (1998) In vitro reproducibility of three-dimensional cartilage volume and thickness measurements with MR imaging. AJR 170:593–997PubMedGoogle Scholar
  13. 13.
    Fuss M, Ehlers EM, Russlies M, Rohwedel J, Behrens P (2000) Characteristics of human chondrocytes, osteoblasts and fibroblasts seeded onto a type I/III collagen sponge under different culture conditions. A light, scanning and transmission electron microscopy study. Anat Anz 182:303–310PubMedGoogle Scholar
  14. 14.
    Genzyme Tissue Repair (1999) Cartilage repair registry: periodic report, vol 5Google Scholar
  15. 15.
    Haubner M, Eckstein F, Schnier M et al. (1997) A non-invasive technique for 3-dimensional assessment of articular cartilage thickness based on MRI. Magn Reson Imaging 15:805–813CrossRefPubMedGoogle Scholar
  16. 16.
    Hauselmann HJ, Hunziker EB (1997) Lesions of articular cartilage and their treatment. Schweiz Med Wochenschr 127:1911–1924PubMedGoogle Scholar
  17. 17.
    Henderson IJP, Tuy B, Connell D, Oakes B, Hettwer WH (2003) Prospective clinical study of autologous chondrocyte implantation and correlation with MRI at three and 12 months. JBJS 85-B:1060–1066Google Scholar
  18. 18.
    Imhof H, Breitenseher M, Kainberger F, Rand T, Trattnig S (1999) Importance of subchondrale bone to articular cartilage in health and disease. Top Magn Reson Imaging 10:180–192PubMedGoogle Scholar
  19. 19.
    Messner K, Maletius W (1996) The long-term prognosis for severe damage to weight bearing cartilage in the knee. Acta Orthop Scand 67:165–168PubMedGoogle Scholar
  20. 20.
    Mlynarik V, Trattnig S (2000) Physiochemical properties of normal articular cartilage and its MR appearance. Invest Radiol 35:589–594CrossRefPubMedGoogle Scholar
  21. 21.
    Modl JM, Sether LA, Haughton VM, Kneeland JB (1991) Articular cartilage: correlation of histologic zones with signal intensity at MR imaging. Radiology 181:853–855PubMedGoogle Scholar
  22. 22.
    Niethard FU (1999) Pathogenesis of osteoarthritis: approaches to specific therapy. Am J Orthop 4:662–670Google Scholar
  23. 23.
    Peterfy CG, Genant HK (1996) Emerging applications of magnetic resonance imaging in the evaluation of articular cartilage. Radiol Clin North Am 34:195–213PubMedGoogle Scholar
  24. 24.
    Peterson I, Minas T, Brittberg M et al. (2000) Two-to-9 year outcome after autologous chondrocyte transplantation of the knee. Clin Orthop 374:212–234CrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    Peterson L, Minas T, Brittberg M, Lindahl A (2003) Treatment of ostreochondritis dissecans of the knee with autologous chondrocyte transplantation: results at two and ten years. JBJS 85-Am:17–24Google Scholar
  26. 26.
    Potter HG, Linklater JM, Allen AA, Hannafin JA, Haas SB (1998) Magnetic resonance imaging of articular cartilage in the knee. JBJS 80(Am):1276–1284Google Scholar
  27. 27.
    Recht MP, Kramer J, Marcellis S et al. (1993) Abnormalities of articular cartilage in the knee: analysis of available MR techniques. Radiology 187:473–478PubMedGoogle Scholar
  28. 28.
    Reddy R, Insko EK, Noyszewski EA, Dandora R, Kneeland JB, Leigh JS (1998) Sodium MRI of human cartilage in vivo. Magn Reson Med 39:697–701PubMedGoogle Scholar
  29. 29.
    Schäfer FKW, Muhle V, Heller M, Brossmann J (2001) Gelenkknorpel in der MR-Tomographie. Fortschr Röntgenstr 173:279–288Google Scholar
  30. 30.
    Suh J-S, Lee SH, Kim D-J (2001) Magnetic resonance imaging of articular cartilage. Eur Radiol 11:2015-2025CrossRefPubMedGoogle Scholar
  31. 31.
    Xia Y, Farquhar T, Burton-Wuster N, Ray E, Jelinski LW (1994) Diffusion and relaxation mapping of cartilage-bone plugs and excised disks using microscopic magnetic resonance imaging. Magn Reson Med 31:273–283PubMedGoogle Scholar
  32. 32.
    Xia Y, Farquhar T, Burton-Wuster N, Lust G (1997) Origin of cartilage laminae in MRI. JMRI 7:887–894PubMedGoogle Scholar
  33. 33.
    Wacker FK, Bolze X, Felsenberg D, Wolf KJ (1998) Orientation-dependent changes in MRI signal intensity of articular cartilage: a manifestation of the magic angle effect. Skeletal Radiol 27:306–310CrossRefPubMedGoogle Scholar
  34. 34.
    Wagner M, Werner A, Grunder W (1999) Visualization of collagenase-induced cartilage degradation using MR microscopy. Invest Radiol 34:607–614CrossRefPubMedGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 2004

Authors and Affiliations

  • G. Bachmann
    • 1
    • 4
  • E. Basad
    • 2
  • D. Lommel
    • 3
  • J. Steinmeyer
    • 1
  1. 1.Abteilung für Diagnostische RadiologieKerckhoff-Klinik Bad Nauheim
  2. 2.Orthopädische Klinik der Universität Gießen
  3. 3.Diagnostische Radiologie der Universität Gießen
  4. 4.Abteilung für Diagnostische RadiologieKerckhoff-KlinikBad Nauheim

Personalised recommendations