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Die weltweit steigende Teilnehmerzahl bei Volks- und Marathonläufen zeigt, dass sich das Langstreckenlaufen in den letzten Jahren zum Volkssport entwickelt hat [Merz, 2004]. Das Streben vieler Freizeitläufer, außergewöhnliche sportliche Leistungen zu erbringen und beim Marathon an die eigenen Grenzen zu stoßen, birgt jedoch auch die Gefahr von Überlastungsreaktionen und Verletzungen besonders des Kniegelenks [Hohmann et al., 2005]. In welchem Maße die Belastungen beim Langstreckenlaufen physiologische Grenzen überschreiten und damit den hyalinen Gelenkknorpel schädigen sowie die Gonarthroseentstehung begünstigen, konnte bislang noch nicht eindeutig geklärt werden. Ziel unserer Studie war es, den hyalinen Knorpel im Kniegelenk zu quantifizieren (Knorpelvolumen und -dicke), um auf dieser Grundlage Rückschlüsse auf ein möglicherweise erhöhtes Arthroserisiko bei Marathonläufern ziehen zu können. Zu diesem Zweck erfolgte die Untersuchung aller Probanden, mit einem weit verbreiteten MRT-Gerät (1.5 T Magnetom Symphony, Siemens). Spezielle MRT-Sequenzen (qMRT) in Kombination mit digitalen Bildbearbeitungsprogrammen ermöglichen eine exakte drei-dimensionale Analyse der quantitativen Knorpelparameter Volumen und mittlerer Dicke im Kniegelenk. Bei den Wettkampfanfängern (5 Frauen und 6 Männer; 39.5 ± 4.8 Jahre; 75.9 ± 18.2 kg; BMI 25.1 ± 3.5 kg/m2) erfolgten die MRT-Messungen zu Beginn ihrer sechsmonatigen Vorbereitung auf den Frankfurt-Marathon und in den ersten Tagen nach dem Rennen. Die durchschnittliche Laufleistung der Marathon-Debütanten, die im Schnitt seit 3 Jahren freizeitmäßig joggten, lag bei 34 km/Woche während des sechsmonatigen Marathontrainings. Die fortgeschrittenen Wettkampfläufer (12 Männer; 37.9 ± 7.4 Jahre; 75.2 ± 5.4 kg; BMI 23 ± 1.3 kg/m2) wurden vor und nach einem Trainings- und Wettkampfjahr untersucht, in dem sie ein durchschnittliches Laufpensum von 67 km pro Woche absolvierten. Eine validierte T1-gewichtete Gradientenechosequenz mit Wasseranregungstechnik (FLASH: TR = 49 ms, TE = 10.3 ms, FA = 30°, Auflösung = 0.156 mm x 0.156 mm, Schichtdicke 1.5 mm, Matrix = 512 Pixels x 512 Pixels, Bildausschnitt [FOV] = 160 mm x 160 mm) diente zur Akquisition koronarer Datensätze des femoralen und tibialen Knorpels (jeweils laterales und mediales Kompartiment) und transversaler Datensätze des patellaren Gelenkknorpels. Nach manueller Segmentierung und 3D-Rekonstruktion erfolgte die Analyse der quantitativen Knorpelparameter. Die Veränderungen von Knorpelvolumen und mittlerer Knorpeldicke im Zeitverlauf wurden prozentual dargestellt und die Signifikanz mittels gepaartem T-Test berechnet. Bei den Wettkampfanfängern zeigte sich keine signifikante Reduktion der Knorpeldicke oder des Knorpelvolumens, lediglich am lateralen Femur war eine signifikante Reduktion von Knorplvolumen (-3.2 ± 3.0 %, p = 0.012) und mittlerer Knorpeldicke (-1.7 ± 1.6 %, p = 0.010) zu finden. Da jedoch die Schwankungen vom Knorpelvolumen im Tagesverlauf und nach 50 Kniebeugen größer sind als die prozentualen Veränderungen am lateralen Femur, kann die berechnete signifikante Abnahme nicht als relevanter Knorpelverlust oder -verschleiß interpretiert werden. Die fortgeschrittenen Wettkampfläufer wiesen in keinem der fünf Knorpelkompartimente des Kniegelenks (laterale und mediale Tibia, lateraler und medialer Femur und Patella) eine signifikante Zu- oder Abnahme der Knorpelparameter auf. Die Ergebnisse dieser Studie legen den Schluss nahe, dass die andauernden und hohen axialen Lasten beim Langstreckenlaufen, vom Kniegelenksknorpel der Marathon-Debütanten und etablierten Wettkampfläufer gut toleriert werden. Insgesamt liefert die quantitative Analyse der Knorpelmorphologie im Kniegelenk keine Anhaltspunkte für ein erhöhtes Risiko der vorzeitigen Arthroseentstehung bei Marathonläufern.
Momentan ist kein vollständig befriedigendes System zur quantitativen Diagnostik fokaler Knorpeldefekte (Osteochondrosis dissecans, osteochondrale Frakturen) und deren Therapieevaluierung verfügbar. In dieser Studie wurde die Genauigkeit der quantitativen Magnetresonanztomographie zur Bestimmung von Knorpeldefekten unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Lokalisation überprüft. Ziele der vorliegenden Studie waren 1.) die Eignung der T1-gewichteten 3D FIß..SH Gradientenecho-Sequenz mit selektiver Wasseranregung zur nicht invasiven Erfassung fokaler Knorpeldefekte am Präparat des menschlichen Kniegelenks bei akzeptabler Akquisitionszeit zu prüfen, 2.) die erfolgreiche Detektion aller Defekte zu bestätigen bzw. zu analysieren bis zu welcher Defektgröße mit den beschriebenen Methoden diese möglich ist und die entsprechende Meßgenauigkeit festzustellen und 3.) das Vorhandensein einer vergleichbaren oder einer unterschiedlichen Genauigkeit der qMRT für die verschiedenen Gelenkflächen (Patella, mediale und laterale Tibia) aufzuzeigen. 36 Kniegelenkspräparate bzw. deren tibiale und patellare Knorpel-KnochenFlächen wurden bei arthroplastischen Operationen des Kniegelenkes von 24 Patienten entnommen und gesammelt. Anschließend wurden insgesamt 74 künstliche Stanzdefekte, mit den Durchmessern von 3, 5 und 8 mm in die Knorpelflächen der Präparate gesetzt. In 15 Patienten (51 Defekte) wurde der knorpelige Stanzzylinder entfernt (Methode A), während bei 9 Patienten (23 Defekte) der Stanzzylinder stehen blieb und die unmittelbar umgebende Knorpelfläche entfernt wurde (Methode B). Die Präparate wurden magnetresonanztomographisch in einem Hochfeld gemessen, wobei eine zuvor validierte hochauflösende T1-gewichtete 3D FIß..SH GradientenechoSequenz mit selektiver Wasseranregung zur Anwendung kam. Anschließend erfOlgte die Bearbeitung der einzelnen Schichtbilder mit einem 3DNachbearbeitungsprogramm: die Knorpelflächen bzw. Stanzdefekte wurden segmentiert und markiert. Nur auf diese Weise konnte aus diesen Daten dieDefektgröße berechnet und eine dreidimensionale Darstellung der Strukturen -u abhängig von ursprünglicher Lage und Orientierung der Schichtenerreicht werden. Es erfolgte ein Vergleich der systematischen bzw. absoluten Abweichung der gemessenen Defektgrößen mit der tatsächlichen Größe der künstlich gesetzten Defekte. Anhand eines .paired Student's t-test" wurden die Signifikanzen statistisch überprüft. Die graphische Darstellung der Ergebnisse erfolgte in einem Box-and- hiskers-Plot. Unabhängig von der verwendeten Testmethode und verwendeten Defektgröße konnten alle künstlich gesetzten Stanzdefekte mit der MRTAnalyse wiedergefunden werden. Die Genauigkeit der Größenerfassung verbesserte sich mit der Größe des Defektes. Während die 3mm (1,3mm, 42%) und 5mm (1mm, 21%) Defekte jeweils signifikant überschätzt wurden, fand man bei der Defektgröße von 8mm (O,1mm, 4%) keine signifikante Abweichung mehr vor. Zwischen den Testmethoden A und B ergab sich kein Unterschied. Die unterschiedlichen Gelenkflächen (Tibia medial, lateral und Patella) zeigten in der getrennten Untersuchung keine Abweichungen in der Genauigkeit der Messung. Die Ergebnisse zeigen, daß sich die MRT, bei der Verwendung einer bestimmten Sequenz, eignet, eine quantitative Bestimmung fokaler Knorpeldefekte in allen Bereichen des menschlichen Kniegelenkes durchzuführen. Der klinisch relevante Bereich der Mehrzahl der Knorpeldefekte liegt bei 1,5 cm2 und größer und kann somit mit der in dieser Studie präsentierten Methode genau detektiert werden. Dies kann die Diagnose einer Osteochondrosis dissecans und osteochondraler Frakturen sowie die Planung der operativen Therapie und die Therapiekontrolle objektivierbar und quantifizierbar machen.