Biochemisches MRT des Knorpels und Diskus des Kiefergelenkes

Erkrankungen des Temporo-mandibular-Gelenkes (TMG) gehören zu den häufigsten Erkankungen im Gebiet der Oro-Maxillo-Facialen Medizin. Die Patienten beschreiben Schmerzen und Knacken als Kardinalsymptome mit einer Prävalenz von 20-85%. Die klinische Erfahrung lehrt, dass solche Symptome nicht spontan verschwinden und eine adäquate Therapie erfordern. Bei diesen Patienten ist eine exakte Diagnostik von großer Bedeutung. Zusätzlich zur Anamnese und zum klinischen Status des TMG werden bildgebende Verfahren benötigt, um eine adäquate Therapieplanung durchführen zu können. In dem vorliegenden Projekt soll die multiparametrische Magnetresonanztomographie eingesetzt werden, um die unterschiedlichen MR Parameter des artikulären Diskus und des Knorpels des TMG in vitro und in vivo auf 3 Tesla und 7 Tesla zu definieren. Für die klinische Anwendung dieser ultrastrukturellen oder biochemischen MR Techniken werden Hochfeld (3T) und Ultra-Hochfeld (7T) MR Scanner mit dedizierten TMG Spulen mit moderner Technologie (Mehrkanalspulen) eingesetzt. Das höhere Signal zu Rausch Verhältnis durch die Hochfeld und Ultra- Hochfeld MRT und die moderne Spulentechnologie sollte eine verbesserte morphologische Darstellung der sehr dünnen Knorpelbeläge des Kiefergelenkes liefern und es auch ermöglichen, dass neue MR Techniken, wie die Natriumbildgebung durchgeführt werden können. Biochemische MR Techniken, wie dGEMRIC, T2 und T2* Mapping und Diffusions-gewichtete Bildgebung werden für das TMG adaptiert und die Natriumbildgebung und Ultra-Short-TE (UTE) Technik werden erstmalig für die Untersuchung des Kiefergelenkes in der klinischen Anwendung implementiert. Diese neuen MR Techniken werden mittels histologischer Vergleichsstudien an humanen Präparaten validiert. In einem nächsten Schritt werden hochauflösende morphologische und biochemische MR-Protokolle, optimiert an Probanden, eingesetzt, um quantitativ an zwei Patientenkollektiven Diskus und Knorpel des TMG im Vergleich zu alters-und geschlechts-gematchten Normalpersonen zu evaluieren. Die Anwendung der multiparametrischen, biochemischen MR Techniken soll helfen die biochemischen und biomechanischen Eigenschaften des Diskus im gesunden und pathologischen Zustand zu evaluieren und sollte ein Monitoring verschiedener Therapien am TMG über die Zeit ermöglichen. Wir erwarten, dass die ultrastrukturelle, biochemische MR sensitiver als die morphologische Bildgebung im Nachweis von Erkrankungen des Diskus und des Knorpels am Kiefergelenk ist und ein quantitatives Monitoring bei verschiedenen Therapien von Kiefergelenkserkrankungen erlaubt.

Im Rahmen dieses Projektes wurde die MRT Darstellung hinsichtlich Morphologie und Pathologie der hochkomplexen Kiefergelenke verbessert. Erstmalig wurden biochemische MR-Techniken am Discus articularis (ein Faserknorpel im Kiefergelenk) angewandt. Gelenkserkrankungen gelten als eine der häufigsten Krankheitsursachen in der erwachsenen Population. Temporomandibuläre Störungen sind gekennzeichnet durch Schmerzen und Knackphänomene. Sehr oft finden sich Bewegungseinschränkungen, Parafunktionen, Kopfschmerzen und Tinnitus. Als morphologisches Substrat im Gelenk können hierbei Verlagerungen des Discus und/oder degenerative Veränderungen des Gelenkknorpels zugrunde liegen. T2 mapping dient zur Evaluierung degenerativer Prozesse, dGEMRIC mit dessen Anwendung von Kontrastmittel zeigt den Verlust der Glykosaminoglykane im frühesten Stadium der Knorpeldegeneration.Der erste Teil des Projekts beschäftigte sich mit der Durchführbarkeit an Probanden. T2 mapping und dGEMRIC konnten hervorragend adaptiert werden, die notwendigen Messzeiten nach Kontrastmittelgabe ermittelt werden.In Folge wurden die optimierten MR-Protokolle auf Patientenstudien ausgeweitet. Ein Hauptaugenmerk war die Früherkennung von degenerativen Veränderungen mittels dGEMRIC bei PatientInnen mit Schmerzen in der Region des Kiefergelenkes, wo die konventionellen MR Untersuchungen keine eindeutige Pathologie nachweisen konnten. Ein anderer Schwerpunkt befasste sich mit der Anwendung der T2 mapping bei Patienten mit unterschiedlichen Discus-Fehlstellungen (Discusdislokationen) einhergehend mit einer Schmerzsymptomatik in diesem Bereich.Das faserknorpelige Gewebe des Discus articularis ist von großer biomechanische Bedeutung. Das biochemische MR Protokoll wurde durch eine Präparate-Studie im direkten Vergleich mit einer histologischen Analyse des Kollagenfasernetzwerkes an humanen Kadavern evaluiert. Das Ziel ist das Kollagenfasernetzwerk und damit die Ausrichtung der kollagenen Fasern im Discus in einer ersten systematischen Analyse der Kollagenfaserorientierung in menschlichen Disci zu bestimmen und zu quantifizieren. Diese Studie stellt die Grundlage für weitere Studien zur Unterstützung des Zusammenhangs zwischen Kollagenfaserverteilung und den Ergebnissen des MRTs dar.Die Untersuchung mittels MRT hat sich in der Diagnostik der Kiefergelenke bewährt. Auch Details der Discusmorphologie können im MRT dargestellt und befundet werden. Erhöhte magnetische Feldstärken in der Untersuchung von Gelenken führen zu verbesserter Detailwiedergabe bei gleicher Untersuchungszeit. Durch die Anwendung biomorphologischer Verfahren konnte gezeigt werden, dass Belastungen Veränderungen im Knorpel hervorrufen können. Durch frühzeitige Erkennung biochemischer Veränderungen können arthrotische Entwicklungen im Frühstadium erkannt und therapiert werden.