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Title
Die nicht-invasive Gelenksknorpeldarstellung von normalem und verändertem : Knorpel im Bereich des Metatarsus und der Zehengelenke beim Pferd.
Additional Titles
The non-invasive Imaging of normal articular cartilage in the metacarpo-/metatarso-phalangeal joint in the horse. A review of recent literature.
AuthorChegini, Maryam
Thesis advisorWeinberger, Ulrike
Published2017
Date of SubmissionSeptember 2017
LanguageGerman
Document typeBachelor Thesis
Keywords (DE)Pferde / Gelenke / Knorpel
Keywords (EN)Horse / Joint / Cartilage
Restriction-Information
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Classification
Abstract (German)

Gelenksknorpeldarstellung beim Pferd. Die nicht-invasive Gelenksknorpeldarstellung

von normalem und verändertem Knorpel im Bereich des Metatarsus und der

Zehengelenke beim Pferd: eine Literaturübersicht

Knorpelschäden sind eine häufige Ursache der Osteoarthritis bei Sportpferden. Man nimmt

an, dass diesen Schäden häufig eine Verdünnung des Gelenksknorpels vorausgeht und ein

nicht-invasives Screening eine Frühdiagnose und Prävention ermöglicht. Die

Magnetresonanztomographie (MRT) und die Magnetresonanz-Arthrographie (MR-A) gelten

hierfür als gut geeignete Methoden, obwohl sie bei Pferden technischen Aufwand (hohe

Feldstärken, offene Systeme) und spezielle Manipulationen (Allgemeinanästhesie und

besondere Positionierung) erfordern. Innerhalb der letzten fünf Jahre ließen sich nur drei

Publikationen bezüglich Knorpeldicke und –gesundheit im Metacarpo- und/oder

Metatarsophalangealgelenk des Pferdes finden, zwei von der Faculty of Veterinary Sciences

in Proteria, South Africa (Carstens et al. 2012, 2013) und eine aus dem College of Veterinary

Medicine of University of Florida, U.S.A. (Porter et al., 2016). Es wurden post-mortem

Studien an gesunden Gelenken von Warmblutpferden beiderlei Geschlechts und im Alter

zwischen zwei und 25 Jahren durchgeführt, um „gesunde“ Referenzwerte der Knorpeldicke

zu erhalten. Mit einem 1,5T-MR-Gerät wurden mittels MRT und MR-A parasagittale Schnitte

mit folgenden Parametern erstellt: PD-FS; T1-FS; T2-mapping, SPGR-GS; und SSFP. Die

Knorpeldicke in diesen Schnittebenen wurden an folgenden Punkten bestimmt: (1) axial, wo

die Gelenksflächen im engen Kontakt stehen und (2) palmar/plantar und dorsal davon, wo

ein Gelenksspalt die Oberflächen trennt. Carstens et al. 2012 verwendeten Gadoliniumverstärkten

Kontrast (d-GEMRIC) und T2-mapping zur Erhöhung der Bildqualität. Die

Validität der MRT-Messungen wurde im Vergleich mit makroanatomischen Messungen

(Porter et al.) bzw. Histomorphometrie im Anschluss die MRT als „Goldstandard“ (Carstens

et al.) bestimmt. Es fanden sich wenige Korrelationen zwischen MRT und Goldstandard, vor

allem in den Regionen mit engem Kontakt zwischen Gelenksflächen. In diesem Bereich

lagen die MRT-Werte kontinuierlich unter dem Goldstandard, was auf einen Mess-Bias

hinweist. Die Werte streuten stark (s bis zu 30%) und zeigten eine geringe

Reproduzierbarkeit, speziell in der Histomorphometrie. Mit einer Knorpeldicke von ca. 1 mm,

geringer Reproduzierbarkeit und Bias-Empfindlichkeit kann nur schwer ein Cut-off Point

zwischen normalen und pathologischen Werten gefunden werden. Carstens et al., 2013.

schlagen vor, mit der dGEMRIC-Technik die Verkürzungs der Relaxationszeit (T1) nach

intraartikulärer Applikation von Gd-DTPA2- zu messen. Da die Penetration von Gd-DTPA2- in

den arthrotischen Knorpel aufgrund des Proteoglykan-Verlusts beschleunigt ist könnte die

Verkürzung der T1-Relaxationszeit als Indikator eine beginnende Knorpelschädigung dienen.

Abstract (English)

Articular Cartilage Imaging in the Horse: The MRI of normal articular cartilage in the

metacarpo-/metatarso-phalangeal joint in the horse. A review of recent literature.

Articular cartilage damage is a common cause of osteoarthritis in athletic horses. It has been

hypothesised that this damage is often preceded by a thinning of the cartilage layer, and that

a regular non-invasive screening of cartilage thickness could allow for early diagnosis and

prevention. Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Magnetic Resonance Arthrography

(MR-A) are regarded as the most adequate methods for this purpose, although for horses

special technical (high magnetic field stength, open systems) and procedural requirements

(anaesthesia, positioning) have to be met. Only three publications related to measurements

of the cartilage thickness and health in the metacarpo- and/or metatarso-phalangeal joints

were found, two from the Faculty of Veterinary Sciences in Pretoria, South Africa (Carstens

et al, 2012, 2013) and one from the College of Veterinary Medicine of the University of

Florida, U.S.A. (Porter et al., 2016) . In post mortem studies, healthy joints of thoroughbred

horses of both sexes and ages between 2 and 25 years were used to obtain "healthy"

reference values of cartilage thickness. Using a 1.5 T machine, MRT and MR-A imaging

parasagittal sections were obtained by the following parameters: PD-FS, T1-FS, T2-

mapping, SPGR-GS, and SSFP. In every section, cartilage thickness was measured axial,

where both articular surfaces were in intimate contact, as well as palmar/plantar and dorsal,

where a joint space separated the surfaces. Carsten et al. 2012 used Gadolinium- enhanced

contrast techniques (d-GEMRIC) and T2-mapping to improve images. Validity of MRI

measurements was checked by comparison with gross-anatomical measurements (Porter et

al.) or histomorphometry as "gold standards" (Carstens et al.) after MRI. Correlations with the

"gold standard" were poor or non existent, especially at the regions of intimate contact

between articular surfaces. In this region MRI values were consistently lower than the "gold

standard" indicating a measurement bias. Standard deviations were high (up to 30%) and

repeatability posed a problem, especially in histomorphometry. With a cartilage thickness in

the range of only 1 mm, low reproducibility, and susceptibility to bias it will be difficult to

define a cut-off point between normal and pathological values. A more promising method to

distinguish between normal and damaged cartilage in clinically healthy joints was studied by

Carstens et al, 2013 with the dGEMRIC technique using the shortening of T1-relaxation time

in the cartilage after intraarticular application of Gd-DTPA2-. Since penetration of Gd-DTPA2-

into the arthrotic cartilage, depleted of proteoglycans, is accelerated, shortening of relaxation

time might be an MR-A indicator of decreasing health of articular cartilage.