Histologische Validierung von dGEMRIC-Indizes als quantitativer Biomarker für Knorpelschäden im Hüftgelenk

Für Patienten mit fortgeschrittener Degeneration des Hüftgelenks, die auf Röntgenaufnahmen des Beckens sichtbar ist, ist eine gelenkerhaltende Operation oft keine Option, sodass ein Gelenkersatz die primäre Behandlungsoption ist. Allerdings kann die Wahl zwischen einer gelenkerhaltenden Operation und einem Gelenkersatz für Menschen mit mäßigen Degenerationserscheinungen eine Herausforderung sein. Diese Entscheidung stützt sich häufig auf bildgebende Verfahren wie die präoperative direkte MR-Arthrographie.

Jüngste Entwicklungen in der medizinischen Bildgebung haben zu neuen biochemischen MRT-Sequenzen wie dGEMRIC geführt. Diese Sequenzen sind wertvoll für die Beurteilung des Knorpelzustands, bevor signifikante morphologische Veränderungen auftreten. Durch die Messung des Glykosaminoglykan (GAG)-Gehalts im Knorpel liefert dGEMRIC frühzeitige Einblicke in den Knorpelabbau. Die Einbindung dieser Sequenzen in Standard-MRT-Protokolle ermöglicht die Generierung von dGEMRIC-Indizes und die Erstellung von 3D-Modellen des Hüftknorpels, wodurch die Gesamtbeurteilung des Hüftgelenks verbessert wird.

Der Zweck dieser Studie besteht darin, 3D-modellbasierte dGEMRIC-Werte zu validieren, indem sie mit histologischen Beurteilungen der Knorpeldegeneration verglichen werden. Die Hypothese ist, dass die dGEMRIC-Indizes aus dem 3D-MRT-Modell mit der histologischen Einstufung der Knorpelqualität in Oberschenkelknorpelproben korrelieren, die während einer Hüftgelenkersatzoperation entnommen wurden.

In diese Studie sollen 25 Patienten aufgenommen werden, bei denen eine totale Hüftendoprothetik geplant ist. Jeder Teilnehmer wird präoperativ einer biplanaren Hüftröntgenaufnahme und einer direkten MR-Arthrographie bei 3 Tesla unterzogen, einschließlich der dGEMRIC-Sequenz, gemäß dem Standardprotokoll des Krankenhauses.

Zu den Ausschlusskriterien zählen Patienten unter 18 Jahren, solche mit früheren Hüftoperationen und solche mit bestimmten Hüfterkrankungen oder schlechter MRT-Bildqualität.

Die Operationen werden von einem erfahrenen orthopädischen Hüftchirurgen durchgeführt. Der Eingriff umfasst die Schenkelhalsosteotomie, gefolgt von der Entfernung des Kopf-Hals-Fragments und der Implantation der Hüftprothese. Osteochondrale Proben werden aus vier Bereichen des Femurkopfes entnommen. Diese werden mittels Toluidinblau- und Safranin-O-Färbung analysiert, um Knorpelschäden zu beurteilen. Ein erfahrener Histopathologe wird diese Proben mithilfe der ImageJ-Software auswerten.

Die Forscher werden einen Algorithmus der künstlichen Intelligenz zur 3D-Segmentierung und Visualisierung sowie zur Berechnung morphologischer und biochemischer Parameter verwenden. Eine Analyse der Betriebseigenschaften des Empfängers wird durchgeführt, um einen dGEMRIC-Schwellenwert zur Identifizierung histologischer Knorpelschäden zu bestimmen.