Hochaufgelöste Diffusions-Tensor-Bildgebung des hyalinen Gelenkknorpels mit der Hochfeld-Magnetresonanztomographie

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Eine dedizierten Therapieansätzen gerecht werdende minimal invasive Knorpeldiagnostik muss zuverlässig relevante Frühschäden der Knorpelmatrix analysieren und longitudinal erfassen. Derzeit gilt als Grenze zwischen potentiell reversibler und irreversibler Knorpelschädigung die Schädigung der Kollagenfasern. Sie spiegelt sich wieder in einer (fokalen) Störung der anisotropen zonalen Architektur des Knorpels. Die Diffusions-Tensor-MR-Bildgebung (DTI) erscheint wegen ihrer Fähigkeit zur richtungsaufgelösten Darstellung von (Faser)strukturen als sehr potente Methode zur Analyse der Knorpelmatrix. Erste eigene Untersuchungen zeigen, dass die DTI in der Lage ist, zonale Anisotropie im Knorpel und deren Veränderung unter Belastung darzustellen. Insbesondere die Eigenvektoren korrelieren sehr gut mit der Kollagenfaserarchitektur (REM) im Knorpel. Im vorgelegten Projekt soll deshalb die Aussagekraft der DTI für die strukturelle Analyse der Gelenkknorpelmatrix evaluiert werden. Dazu sollen 100 Knorpel-Knochen Proben (Rinderpatellae) hochaufgelöst an einem 500 MHz Experimentalscanner untersucht werden. Als Analyseparameter werden mittlere Diffusivität, fraktionelle Anisotropie sowie Eigenvektoren berechnet. In Subgruppen soll selektiv eine Andauung der Proteoglykane (PG), Kollagene, eine Abtragung der obersten Knorpelschicht sowie Indentation-Belastung durchgeführt werden. Die Proben sollen biomechanisch getestet (Materialprüfmaschine) und die Verteilung der DTI-Parameter soll mit der Architektur der Kollagenfasern (REM), der Verteilung der PG (Safranin ´O, DMMB) und des Wassergehalts im Knorpelquerschnitt korreliert werden. Das Projekt soll in einer Kooperation zwischen den Fachrichtungen Radiologie, Physik und Anatomie durchgeführt werden.