Una ventaja importante de la RM sobre la radiografía es la capacidad de la primera para visualizar directamente el cartílago y otros tejidos articulares. La RM es una potente herramienta no invasiva para detectar daños en el cartílago y para controlar los efectos del tratamiento conservador y quirúrgico . Otros rasgos característicos de la OA, como las lesiones de la médula ósea, las lesiones meniscales y la sinovitis, pueden visualizarse y evaluarse simultáneamente (figura 2), lo que permite estudiar los posibles factores de riesgo de la OA y los mecanismos del proceso de la enfermedad. Las técnicas de RM utilizadas para la evaluación del cartílago pueden dividirse en dos categorías: evaluación morfológica y composicional. En la investigación clínica, especialmente en los estudios de OA de rodilla, la evaluación morfológica del cartílago con RM se realiza utilizando métodos de puntuación semicuantitativos, como el Whole Organ Magnetic Resonance Imaging Score (WORMS) , el Boston Leeds Osteoarthritis Knee Score (BLOKS) , y el Knee Osteoarthritis Scoring System (KOSS) . Por ejemplo, en el WORMS, la señal y la morfología del cartílago se puntúan en una escala de puntos de 0 a 6 (es decir, 0, 1, 2, 2,5, 3, 4, 5 y 6, donde 0 es normal y 6 es pérdida difusa de todo el grosor) en 14 regiones de la superficie articular de la articulación de la rodilla. Los otros métodos emplean enfoques semicuantitativos similares, y los detalles se pueden encontrar en las publicaciones originales. Se han publicado excelentes datos de fiabilidad para los tres sistemas de puntuación. Además, se ha desarrollado un nuevo sistema de puntuación (denominado Magnetic Resonance Imaging Osteoarthritis Knee Score, o MOAKS) para maximizar las ventajas y reducir los inconvenientes de los sistemas de puntuación existentes.
Estos métodos semicuantitativos evalúan las características morfológicas del cartílago articular junto con las de otras estructuras intra y periarticulares (por ejemplo, el hueso subcondral, los meniscos, los osteofitos y la membrana sinovial) con el fin de establecer factores de riesgo para los síntomas y la progresión estructural de la enfermedad. Estas características también se utilizan como medidas de resultado, y el cartílago es la más aplicada. Utilizando el método WORMS, Roemer y sus colegas demostraron que, en los participantes sin daño cartilaginoso o con un daño cartilaginoso mínimo en la línea de base, un índice de masa corporal alto, daño meniscal, sinovitis o derrame o la presencia de cualquier lesión severa en la línea de base que se haya mostrado en la resonancia magnética está fuertemente asociada con un mayor riesgo de pérdida rápida de cartílago.
Crema y sus colegas han resumido recientemente los detalles de las técnicas de RM disponibles en la actualidad para la evaluación morfológica (es decir, las secuencias convencionales de eco de espín (SE) y las secuencias de eco de gradiente (GRE), las secuencias de eco de espín rápido (FSE) y las secuencias tridimensionales (3D) SE y GRE más avanzadas). Cada técnica tiene sus puntos fuertes y sus limitaciones, y el médico o el investigador deben considerarlos cuidadosamente al seleccionar las técnicas adecuadas para un estudio concreto.
El análisis cuantitativo de la morfología del cartílago explota la naturaleza tridimensional de los conjuntos de datos de RM para evaluar las dimensiones del tejido, como el volumen y el grosor, o la señal como variables continuas. Un meta-análisis reciente demostró que la RM puede medir el cambio en la morfometría cuantitativa del cartílago de forma fiable y con buena capacidad de respuesta . Se pueden utilizar múltiples medidas cuantitativas del cartílago basadas en la RM (por ejemplo, el volumen, el área de superficie y el porcentaje del área total del hueso no cubierto por el cartílago), pero la mayoría de ellas están fuertemente relacionadas, y parece que algunas pueden ser redundantes o contener una información adicional mínima. Buck y sus colegas realizaron un estudio para identificar un subconjunto eficaz de medidas básicas que comprenda una descripción completa de la morfología del cartílago y sus cambios longitudinales en el cartílago sano y enfermo. El estudio demostró que tres medidas (es decir, el grosor medio del cartílago sobre el área total del hueso subcondral, el área total del hueso subcondral y el porcentaje de área denudada del hueso subcondral) explican más del 90% de la variación transversal y longitudinal en un conjunto más amplio de medidas comunes de la morfología del cartílago en rodillas con o sin OA. Centrarse en este subconjunto eficiente de medidas de la morfología del cartílago de la rodilla debe fomentarse en futuros estudios.
Otra estrategia para una medición más eficiente del grosor del cartílago ha sido propuesta por Buck y colegas . La sensibilidad al cambio del análisis cuantitativo del cartílago en la OA de rodilla mediante el uso de la RM se ve comprometida por la heterogeneidad espacial de la pérdida de cartílago. Los autores plantearon la hipótesis de que la determinación de la magnitud del cambio de grosor independientemente de la localización anatómica proporcionaba una mejor discriminación entre los sujetos sanos y los participantes con OA de forma longitudinal. El estudio demostró que este «enfoque de valores ordenados» es sensible al adelgazamiento del cartílago en los participantes de grado KL 3 y al engrosamiento del cartílago en los participantes de grado KL 2 frente a los de grado KL 0. Más recientemente, Wirth y sus colegas demostraron que un «enfoque de valores ordenados ampliado» muestra una mayor sensibilidad a las diferencias en las tasas longitudinales de pérdida de cartílago en las rodillas con y sin JSN de referencia que las subregiones anatómicas y la radiografía. Debido a que sortean los desafíos de la selección a priori de regiones particulares en los ensayos clínicos, estos nuevos métodos pueden convertirse en herramientas útiles en los ensayos de DMOAD.
La RMN cuantitativa se ha utilizado en ensayos clínicos que evalúan la eficacia del tratamiento farmacológico de la OA. En una comparación de usuarios de inhibidores de la ciclooxigenasa 2 con usuarios de antiinflamatorios no esteroideos convencionales, se informó de que este último grupo tenía una mayor pérdida de volumen del cartílago de la rodilla . La IRM cuantitativa también se ha utilizado en estudios que intentan identificar biomarcadores para predecir la progresión de la enfermedad de OA. Una mayor remodelación ósea se asoció a una menor pérdida de cartílago, y los niveles bajos de biomarcadores de cartílago al inicio del estudio se asociaron a una tasa significativamente menor de pérdida de volumen del cartílago medial. Los valores basales más altos de interleucina-6, proteína C-reactiva y proteína de la matriz oligomérica del cartílago fueron predictivos de un mayor riesgo de pérdida de volumen del cartílago , pero con el tiempo una reducción de los niveles de metaloproteinasa de la matriz (MMP)-1 y MMP-3 se correlacionó mejor con la reducción de la pérdida de volumen del cartílago y el efecto del tratamiento DMOAD.
Evaluación de la composición
El cartílago articular hialino está compuesto por una red macromolecular llena de líquido que soporta cargas mecánicas. Esta red macromolecular está formada principalmente por colágeno y proteoglicanos. El colágeno es la macromolécula más abundante, y el aggrecan, un gran proteoglicano agregador, es la segunda más abundante. En las articulaciones normales, la red de colágeno actúa como marco estructural del tejido, proporcionando la principal fuente de su resistencia a la tracción y al cizallamiento. Los glicosaminoglicanos están unidos covalentemente como cadenas laterales a la molécula de proteoglicano y presentan abundantes grupos carboxilo y sulfato cargados negativamente. Los glicosaminoglicanos proporcionan al cartílago una considerable resistencia a la compresión. Debido a que los proteoglicanos tienen una carga fija neta considerable, los iones móviles como el sodio (Na+) y los agentes de contraste cargados a base de gadolinio para la RM (por ejemplo, el ácido pentaacético de dietileno triamina de gadolinio (Gd-DTPA)2-) se distribuyen en relación con la concentración de proteoglicanos en el cartílago, con una menor concentración de Na+ y una mayor concentración de Gd-DTPA2 en el cartílago empobrecido en glicosaminoglicanos en relación con el tejido normal. Dado que los glicosaminoglicanos asociados al colágeno y al proteoglicano son importantes para la integridad funcional y estructural del cartílago, la RMN de composición del cartílago se centra en el contenido de colágeno y glicosaminoglicanos. Las técnicas de RM para evaluar las características de composición del cartílago articular de la rodilla incluyen el mapeo T2, la imagen de resonancia magnética del cartílago mejorada con gadolinio retardado (dGEMRIC), la imagen T1 rho, la imagen de sodio y la imagen ponderada por difusión (DWI).
El mapeo T2 es quizás el parámetro más estudiado para la imagen molecular del cartílago. El T2 es un reflejo de las interacciones entre las moléculas de agua y las macromoléculas circundantes y se ve afectado por muchos procesos fisiológicos y fisiopatológicos relacionados con el estado del cartílago. El aumento focal del tiempo de relajación T2 se ha asociado con el daño de la matriz del cartílago, especialmente con la pérdida de la integridad del colágeno y el aumento del contenido de agua. Las técnicas de mapeo T2 no utilizan material de contraste, han demostrado ser clínicamente útiles y están bien validadas y son robustas . Los mapas T2 pueden utilizarse para controlar la eficacia de la reparación del cartílago a lo largo del tiempo. El mapeo de T2 puede implementarse con relativa facilidad ya que el software para generar mapas de T2 en color está ahora disponible en paquetes comerciales.
T1 rho, como T2, es sensible a las interacciones del agua con las macromoléculas. Se ha demostrado que T1 rho se correlaciona con la concentración de proteoglicanos en el cartílago . Un estudio reciente ha demostrado que los cambios de T1 rho con la carga pueden estar relacionados con las propiedades biomecánicas del cartílago (es decir, la elasticidad) y pueden ser una herramienta valiosa para identificar la enfermedad temprana del cartílago .
La técnica de resonancia magnética del cartílago mejorada con gadolinio retardado (dGEMRIC) se basa en el hecho de que los glicosaminoglicanos contienen cadenas laterales con carga negativa, lo que conduce a una distribución inversa de las moléculas de agentes de contraste con carga negativa (como el gadolinio) con respecto a la concentración de glicosaminoglicanos. Dado que la concentración de moléculas de Gd-DTPA2- puede aproximarse midiendo el T1, la cartografía T1 del cartílago tras la administración intravenosa de Gd-DTPA2- permite una evaluación cuantitativa del contenido de glicosaminoglicanos . La medición del T1 tras la penetración del Gd-DTPA2- se denomina índice dGEMRIC. Las áreas de cartílago con un índice dGEMRIC más bajo se observan comúnmente en las articulaciones en las que los hallazgos radiográficos son indicativos de OA . El índice dGEMRIC ha sido validado con respecto a las mediciones histológicas y bioquímicas del contenido de glicosaminoglicanos en estudios clínicos. El dGEMRIC tiene potencial como técnica no invasiva para controlar el contenido de glicosaminoglicanos del cartílago después de su reparación mediante diversas técnicas (Figura 6). También ha demostrado la capacidad de demostrar cambios en el cartílago morfológicamente intacto que pueden ser predictivos de la progresión hacia la OA . Un reciente ensayo piloto controlado y aleatorizado demostró que la técnica dGEMRIC puede ser capaz de detectar cambios en el contenido de proteoglicanos en el cartílago de la rodilla entre los individuos que toman hidrolizado de colágeno después de 24 semanas . Los inconvenientes de la técnica dGEMRIC son la doble dosis de agente de contraste de RM que se necesita y el retraso entre la administración del contraste intravenoso y el examen de RM para permitir la penetración completa del agente de contraste en el cartílago.
Imágenes dGEMRIC de rodillas en un individuo sin evidencia de artrosis radiográfica (grado 0 de Kellgren-Lawrence). (a) Antes, (b) 3 meses después y (c) 1 año después de la cirugía de reparación meniscal. La escala de colores muestra los valores que aumentan desde los valores más bajos (rango rojo-amarillo) hasta los valores medio-altos (rango amarillo-verde) durante este periodo de tiempo. Estas imágenes demuestran el potencial de mostrar variaciones en el estado molecular del cartílago incluso en regiones de tejido morfológicamente intacto y, como en este caso, de monitorizar potencialmente la reparación del cartílago cuando se alivia el traumatismo o con una intervención diseñada para mejorar el estado biomecánico de la articulación. dGEMRIC, imagen de resonancia magnética mejorada con gadolinio retardado del cartílago.
El sodio es un ion naturalmente abundante con carga positiva que se distribuirá en el cartílago en proporción a la concentración de moléculas de glicosaminoglicanos con carga negativa. La RMN de sodio ha demostrado resultados prometedores en la evaluación de la composición del cartílago articular. Puede representar regiones de depleción de proteoglicanos, que presentan una intensidad de señal más baja que las zonas de cartílago normal. Por lo tanto, la RMN de sodio puede ser útil para diferenciar entre el cartílago degenerado en fase inicial y el cartílago normal. Aunque la RMN de sodio tiene una alta especificidad y no requiere ningún agente de contraste exógeno, requiere capacidades especiales de hardware (multinuclear), bobinas de radiofrecuencia especializadas (transmisión/recepción) y probablemente secuencias 3D de TE ultracorto. Estos retos limitan actualmente el uso de la RM sódica en un entorno clínico.
Por último, la DWI del cartílago se basa en el movimiento de las moléculas de agua dentro del cartílago. La magnitud y la dirección de la difusividad tisular local están relacionadas con el entorno macromolecular de la difusión del agua a granel. La difusión del agua en el cartílago articular refleja la estructura bioquímica y la arquitectura del tejido. El coeficiente de difusión aparente (ADC) es bajo en tiempos de difusión largos en el cartílago sano porque la difusión de las moléculas de agua está restringida por los componentes del cartílago. Sin embargo, la alteración de la matriz del cartílago da lugar a una mayor movilidad del agua, lo que aumenta los valores del CDA del cartílago. Un estudio reciente de la DWI en la evaluación de la reparación del cartílago, como la implantación de condrocitos autólogos in vivo, informó de una buena sensibilidad para el seguimiento de los cambios en el comportamiento de difusión de los implantes en el tiempo . Las dos últimas técnicas (es decir, la imagen de sodio y la DWI) están todavía en sus inicios; hasta donde sabemos, no se han publicado grandes estudios clínicos que utilicen ninguna de las dos técnicas en pacientes con OA de rodilla o con reparación de cartílago de rodilla. Sin embargo, el campo de la RM de composición parece tener un gran potencial para aumentar nuestra comprensión de la OA y para el desarrollo de tratamientos modificadores de la enfermedad.
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