Radiologische Diagnose der Osteoarthritis

Trotz der rasanten Entwicklung moderner medizinischer Bildgebungsverfahren wie MRT, Röntgen-Computertomographie und der Erweiterung der Ultraschalldiagnostikmöglichkeiten in den letzten Jahren bleibt die Röntgendiagnostik der Osteoarthrose die häufigste objektive Methode zur Diagnose und Überwachung der Wirksamkeit der Osteoarthrosebehandlung. Dies liegt an der Verfügbarkeit dieser Methode, der Einfachheit der Forschung, der Kosteneffizienz und dem ausreichenden Informationsgehalt.

Die radiologische Diagnostik der Osteoarthrose basiert im Allgemeinen auf dem Nachweis von Gelenkspaltverengung, subchondraler Osteosklerose und Osteophyten (OF), wobei der Grad der Verengung des röntgenologischen Gelenkspalts von primärer diagnostischer Bedeutung ist. Gelenkröntgenaufnahmen können Verknöcherungen der Gelenkkapsel zeigen (späte Osteoarthrose). Bei der nodulären Form der Osteoarthrose ist der Nachweis von Osteophyten von größter diagnostischer Bedeutung, manchmal begleitet von einer schweren Zerstörung der Gelenkoberflächen (sog. erosiver Arthrose).

Der Gelenkspalt ist mit Knorpel und einer Schicht Synovialflüssigkeit gefüllt, die auf Röntgenstrahlen kein Bild erzeugen, und erscheint wie ein transparenterer Streifen zwischen den Gelenkflächen.

Die Gesamtdicke des Gelenkknorpels auf Röntgenbildern wird durch Messung der Breite des röntgenografischen Gelenkspalts zwischen den Gelenkflächen der Knochenepiphysen bestimmt. Es ist zu beachten, dass die Breite des röntgenografischen Gelenkspalts nach wie vor als Hauptindikator für die Diagnose von Arthrose verwendet wird. Die WHO und das ILAR empfehlen die Standardradiographie der Kniegelenke in gerader und seitlicher Projektion als Methode der Wahl zur Beurteilung der Dynamik von Veränderungen im Gelenkknorpel während klinischer Arzneimittelstudien. Die Verengung des röntgenografischen Gelenkspalts entspricht einer Volumenabnahme des Gelenkknorpels. Subchondrale Osteosklerose und Osteophyten an den Rändern der Gelenkflächen werden von den meisten Forschern als Reaktion des Knochengewebes auf eine erhöhte mechanische Belastung des Gelenks angesehen, die wiederum das Ergebnis degenerativer Veränderungen und einer Volumenabnahme des Gelenkknorpels ist. Dies ist nicht nur für die Diagnose von Arthrose wichtig, sondern auch für die Beurteilung des Krankheitsverlaufs und der Behandlung.

Die angegebenen radiologischen Symptome gelten als spezifisch für Arthrose und sind neben den klinischen Symptomen in der Liste der radiologischen Kriterien zur Diagnose dieser Krankheit enthalten.

Methoden zur Optimierung der radiologischen Diagnostik der Arthrose

Wie bereits erwähnt, beruhen die Methoden zur Beurteilung des Fortschreitens einer Arthrose auf der Ermittlung der radiologischen Dynamik in den Gelenken. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Dynamik der radiologischen Veränderungen bei Arthrose durch eine langsame Rate gekennzeichnet ist: Die Verengung des Gelenkspalts bei Patienten mit Gonarthrose beträgt radiologisch etwa 0,3 mm pro Jahr. Langzeitstudien zu radiologischen Veränderungen bei Patienten mit Arthrose der Kniegelenke, die eine nicht-hormonelle entzündungshemmende Behandlung erhielten, zeigten nach zweijähriger Beobachtung keine radiologische Krankheitsprogression und nur minimale Unterschiede zwischen den Patientengruppen unter Behandlung und der Kontrollgruppe. Das Ausbleiben verlässlicher Veränderungen in Langzeitstudien gibt Anlass zur Annahme, dass die radiologischen Symptome einer Arthrose in Standardröntgenaufnahmen der Gelenke über lange Zeit relativ stabil bleiben. Deshalb sollten zur Beurteilung der Veränderungsdynamik vorzugsweise sensitivere Röntgentechnologien eingesetzt werden, zu denen auch die Mikrofokusradiographie der Gelenke gehört.

Mikrofokus-Röntgengeräte verwenden spezielle Röntgenröhren mit einer punktförmigen Strahlungsquelle. Die quantitative Mikrofokus-Radiographie mit direkter Bildvergrößerung weist eine ausreichende Sensitivität zur Erkennung kleiner Veränderungen der Knochenstruktur auf. Mit dieser Methode können der Verlauf der Arthrose und der Behandlungserfolg in relativ kurzer Zeit zwischen den Untersuchungen erfasst und präzise gemessen werden. Dies wird durch die Standardisierung der Untersuchung und den Einsatz eines Röntgenmessverfahrens erreicht. Dadurch verbessert sich die Qualität der erhaltenen Röntgenaufnahmen der Gelenke mit direkter Bildvergrößerung, wodurch strukturelle Knochendetails erfasst werden können, die auf Standardröntgenaufnahmen nicht sichtbar sind. WHO/ILAR empfehlen, die Breite des röntgenografischen Gelenkspalts manuell nach der Lequesne-Methode unter Verwendung einer Lupe zu messen und die Breite des röntgenografischen Gelenkspalts an verschiedenen Punkten zu berechnen. Solche Messungen zeigen, dass der Variationskoeffizient bei wiederholten Messungen 3,8 % beträgt. Die Entwicklung von Mikrocomputer- und Bildanalysetechnologie ermöglicht eine genauere Beurteilung von Veränderungen der Gelenkanatomie als manuelle Methoden. Die digitale Verarbeitung des Röntgenbildes des Gelenks ermöglicht die automatische Messung der Gelenkspaltbreite mithilfe eines Computers. Der Fehler des Forschers ist praktisch ausgeschlossen, da die Genauigkeit wiederholter Messungen vom System selbst festgelegt wird.

Aus Sicht der diagnostischen Effizienz, Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit sind mobile Röntgendiagnostikgeräte mit einem C-Bogen-Stativ mit mehreren Positionen, die weltweit weit verbreitet sind, besonders interessant. Geräte dieser Klasse ermöglichen die Untersuchung des Patienten in beliebigen Projektionen, ohne seine Position zu verändern.

Bemerkenswert ist die Methode der funktionellen Radiographie von Kniegelenken, bei der 2 aufeinanderfolgende Röntgenaufnahmen des Kniegelenks gemacht werden, wobei der Patient in einer direkten anterioren Projektion steht und sich überwiegend auf die untersuchte Extremität stützt (die 1. Aufnahme – mit vollständig gestrecktem Kniegelenk, die 2. – mit Beugung in einem Winkel von 30°). Die Konturen der Knochenelemente, die den Röntgen-Gelenkspalt bilden, wurden aus der 1. und 2. Röntgenaufnahme auf Papier übertragen und nacheinander mithilfe eines Scanners in einen Computer eingegeben, wonach der Grad der Schädigung des hyalinen Knorpels des Kniegelenks anhand des Unterschieds im Verhältnis der lateralen und medialen Bereiche zwischen der 1. und 2. Röntgenaufnahme bestimmt wurde (das Stadium der Osteoarthrose wurde nach Hellgen beurteilt). Normalerweise lag er bei 0,05 ± 0,007, für Stadium I – 0,13 ± 0,006, für Stadium II – 0,18 ± 0,011 für Stadium III – 0,3±0,03. Es besteht ein signifikanter Unterschied zwischen den Normalwerten und denen im Stadium I (p<0,001): zwischen den Stadien I und II ist der Unterschied zuverlässig (p<0,05), zwischen den Stadien II und III der Arthrose – ein signifikanter Unterschied (p<0,001).

Die erhaltenen Daten zeigen, dass die Röntgenplanimetrie des Kniegelenks während der funktionellen Radiographie das Stadium der Osteoarthrose des Kniegelenks objektiv darstellt.

Mithilfe der funktionellen Röntgenuntersuchung unter Belastung konnte bei 8 Patienten, bei denen in der herkömmlichen Röntgenuntersuchung keine pathologischen Veränderungen festgestellt wurden, eine initiale Verringerung der Gelenkspalthöhe festgestellt werden. Bei 7 Patienten wurde ein schwererer Schaden festgestellt. Somit wurde die Diagnose bei 15 (12,9 + 3,1 %) Patienten geändert.

Neben der traditionellen Methode der Röntgenuntersuchung des Kniegelenks – der Untersuchung des Kniegelenks in Standardprojektionen bei horizontaler Patientenlage – gibt es eine Methode zur Untersuchung dieses Gelenks in vertikaler Lage. Laut VA Popov (1986) spiegelt eine Aufnahme des Kniegelenks in horizontaler Lage nicht die tatsächlichen mechanischen Bedingungen des Gelenks unter Körpergewichtsbelastung wider. Er schlug vor, die Untersuchung des Kniegelenks in orthostatischer Position mit überwiegender Unterstützung der zu untersuchenden Extremität durchzuführen. SS Messich et al. (1990) schlugen vor, dass sich zur Diagnose von Osteoarthritis die Kniebeugung um 28° in aufrechter Position des Patienten und mit überwiegender Unterstützung auf dem zu untersuchenden Körperteil am besten eignet, da biomechanische Studien gezeigt haben, dass die anfängliche Schädigung des hyalinen Knorpels des Kniegelenks in den hinteren Teilen der Femurkondylen auftritt, die in der Sagittalebene einen Winkel von 28° aufweisen, da in dieser Position die hauptsächliche mechanische Belastung auf den Knorpel wirkt (physiologische Position des Kniegelenks). H. Petterson et al. (1995) schlugen eine Technik zur Röntgenaufnahme des Kniegelenks unter Belastung vor, bei der sich der untere Teil des Beins in einem Winkel von 5–10° zur Filmebene befindet und das Gelenk zusätzlich in einem Winkel von 10–15° gebeugt wird. Laut den Autoren ist in dieser Position der Zentralstrahl tangential zur Ebene des Tibiakondylus gerichtet und der Gelenkspalt wird im Bild korrekt dargestellt.

Somit ermöglicht der gezielte Einsatz klassischer Röntgenmöglichkeiten unter Berücksichtigung klinischer Manifestationen in vielen Fällen, das Vorliegen einer Schädigung einer bestimmten Struktur des Bänder-Meniskus-Komplexes des Kniegelenks zu bestätigen oder zumindest zu vermuten und über die Notwendigkeit einer zusätzlichen Untersuchung des Patienten mit anderen Mitteln der medizinischen Bildgebung zu entscheiden.

Zur Diagnose einer primären Osteoarthritis sind radiologische Symptome erforderlich

Die Verengung des Gelenkspalts im Röntgenbild ist eines der wichtigsten radiologischen Symptome, das in direktem Zusammenhang mit pathologischen Veränderungen des Gelenkknorpels steht. Der Gelenkspalt im Röntgenbild ist in verschiedenen Gelenkabschnitten unterschiedlich breit, was auf die ungleichmäßige Abnahme des Gelenkknorpelvolumens in unterschiedlichen Bereichen der Gelenkoberfläche zurückzuführen ist. Gemäß den Empfehlungen von WHO/ILAR sollte die Breite des Gelenkspalts im Röntgenbild an der engsten Stelle gemessen werden. Man geht davon aus, dass dieser Bereich in einem pathologisch veränderten Gelenk der maximalen mechanischen Belastung ausgesetzt ist (beim Kniegelenk sind dies meistens die medialen Abschnitte, beim Hüftgelenk die superomedialen, seltener die superolateralen Abschnitte). Zu den anatomischen Orientierungspunkten, die zur Messung des Gelenkspalts auf Röntgenbildern großer Gelenke verwendet werden, gehören:

• für konvexe Oberflächen (Kopf und Kondylen des Femurs) - die Kortikalisschicht der Endplatte der Gelenkfläche des Knochens;
• bei konkaven Flächen (Rand der Hüftpfanne, proximale Kondylen der Tibia) – der Rand der Gelenkfläche an der Basis der Gelenkpfanne.

Subchondrale Osteosklerose ist eine Verdichtung des Knochengewebes direkt unter dem Gelenkknorpel. Normalerweise ist dieses radiologische Symptom eine Folge der Reibung freiliegender, unebener Gelenkknochenoberflächen aneinander. Es wird in den späten Stadien der Osteoarthrose entdeckt, wenn der Gelenkspalt stark verengt ist. Dieses Symptom weist auf einen tiefen degenerativ-destruktiven Prozess im Gelenkknorpel oder sogar auf dessen Verschwinden hin. Eine Verletzung der Integrität des Gelenkknorpels, die seiner quantitativen Reduktion vorausgeht, kann das Ergebnis einer Verdichtung des kortikalen und trabekulären Knochengewebes direkt unter dem Knorpel sein. Die Verdichtung des subchondralen Knochengewebes im Bereich der Gelenkoberflächen der Knochen wird an drei gleichmäßig verteilten Punkten entlang der Gelenkkante gemessen; die Messergebnisse können gemittelt werden.

Osteophyten sind begrenzte pathologische Knochenwucherungen unterschiedlicher Form und Größe, die bei einer produktiven Entzündung des Periosts an den Rändern der Gelenkflächen von Knochen auftreten – ein charakteristisches radiologisches Symptom der Arthrose. Im Anfangsstadium der Arthrose sehen sie wie Schärfungen oder kleine (bis zu 1-2 mm) Knochenformationen an den Rändern der Gelenkflächen und an den Ansatzpunkten der gelenkeigenen Bänder aus (in den Kniegelenken – entlang der Ränder der Tuberculum intercondylaris der Tibia, an den Ansatzpunkten der Kreuzbänder; in den Hüftgelenken – entlang der Ränder der Fossa des Femurkopfes, auf seiner medialen Oberfläche, am Ansatzpunkt des femurkopfeigenen Bandes).

Mit zunehmender Schwere der Arthrose und fortschreitender Verengung des Gelenkspalts nehmen Osteophyten an Größe zu und nehmen verschiedene Formen an, z. B. „Lippen“ oder „Kämme“, geradlinige oder „üppige“ Knochenwucherungen auf breiter oder schmaler Basis. In diesem Fall können Gelenkkopf und Gelenkpfanne im Durchmesser deutlich zunehmen, massiver und „abgeflacht“ werden. Die Anzahl der Osteophyten kann in beiden Gelenken einzeln oder insgesamt gezählt werden, und ihre Größe lässt sich anhand der Breite an der Basis und der Länge bestimmen. Veränderungen der Osteophytenanzahl und ihrer Größe sind ein wichtiger Indikator für das Fortschreiten der Arthrose und die Überwachung der Wirksamkeit ihrer Behandlung.

Für die Diagnose einer primären Arthrose sind keine Röntgenbefunde erforderlich

Periartikulärer marginaler Knochendefekt. Obwohl dieser radiologische Befund, der bei Arthrose auftreten kann, von RD Altman et al. (1990) als „Erosion der Gelenkfläche“ definiert wurde, ist der Begriff „periartikulärer marginaler Knochendefekt“ vorzuziehen, da es keine präzise histologische Charakterisierung dieser radiologisch nachweisbaren Veränderungen gibt. Marginale Knochendefekte können auch im Frühstadium einer Arthrose auftreten und durch entzündliche Veränderungen der Synovialmembran verursacht werden. Ähnliche Veränderungen wurden in großen Gelenken und in den Handgelenken beschrieben. Typischerweise sind diese Defekte bei Arthrose klein und weisen an der Basis einen osteosklerotischen Bereich auf. Im Gegensatz zu echten Erosionen bei rheumatoider Arthritis, die keine sklerotischen Veränderungen an der Basis aufweisen und oft vor dem Hintergrund einer periartikulären Osteoporose diagnostiziert werden, ist das den periartikulären marginalen Defekt umgebende Knochengewebe bei Arthrose nicht verdünnt.

Subchondrale Zysten entstehen durch Knochenresorption in Bereichen mit hohem intraartikulären Druck (an der Stelle der größten Belastung der Gelenkfläche). Röntgenologisch erscheinen sie als ringförmige Defekte des trabekulären Knochengewebes im subchondralen Knochen mit einem klar definierten sklerotischen Rand. Subchondrale Zysten befinden sich meist im engsten Bereich des Gelenkspalts und treten während einer Exazerbation der Erkrankung auf. Sie sind charakteristisch für Arthrose der Hüftgelenke und können sowohl im Femurkopf als auch im Acetabulumdach auftreten. Die Dynamik der Veränderungen subchondraler Zysten wird anhand ihrer Anzahl und Größe beurteilt.

Intraartikuläre verkalkte Chondrome entstehen aus Bereichen nekrotischen Gelenkknorpels und können auch Knochenfragmente (Osteophyten) sein oder von der Synovialmembran produziert werden. Sie sind meist klein, befinden sich zwischen den Gelenkflächen der Knochen oder seitlich der Knochenepiphysen, haben unterschiedliche Formen (rund, oval, länglich) und eine unregelmäßig gesprenkelte Struktur, die auf die Ablagerung kalziumhaltiger Substanzen im Knorpelgewebe zurückzuführen ist. In der Regel finden sich nicht mehr als 1–2 Chondrome pro Gelenk.

Im Kniegelenk kann das Sesambein (Fabella) in der Kniekehle mit einem verkalkten Chondrom verwechselt werden, das bei einer Kniearthrose ebenfalls seine Form, Lage und Größe verändert. Die Fabella-Deformität ist ein Symptom der Kniearthrose.