Development of new method for MR evaluation of cartilage and comparative study : advanced MR imaging of cartilage with intraarticular gadolinium enhanced MR imaging of cartilage (iGEMRIC) technique

Abstract

[한글]이 연구는 관절강내 Gd-DTPA2- 주입후 조영증강을 이용하여 관절연골의 자기공명영상을 얻고 T1이완에 의한 컬러매핑을 시행하여, 생체내에서의 관절연골의 평가에 이용하기위한 실행가능성을 검증하고자 하였다.총 5마리의 비글종 견공을 대상으로 실험하였으며, 양측 후지의 슬관절을 대상으로 기존의 지연조영 연골자기공명영상법 및 관절강내주입조영후 연골자기공명영상법에 의한 자기공명영상을 시행하고 총 20개의 관절구에 대하여 신호대잡음비, 대조대잡음비 및 글리코사미노글리칸 기술능력에 대하여 비교하였다. 지연조영 연골자기공명영상법을 위해서는 일반용량의 두배인 0.2 mM/kg의 Gd-DTPA2-를 정주한후 자기공명영상을 시행하였으며, 관절강내주입조영후 연골자기공명영상법시행시에는 우측과 좌측 슬관절에 각각 2.5 mmol/L 및 1.25 mmol/L농도로 희석된 Gd-DTPA2-를 관절강내로 주입한 후 자기공명영상을 시행하였다.지연조영 연골자기공명영상법에서의 평균 신호대잡음비가 관절강내주입조영후 연골자기공명영상법보다 약간 높게 나타났으나 통계학적으로 유의한 차이를 보이지는 않았으며 (p = 0.174), 대조대잡음비에 있어서는 관절강내주입조영후 연골자기공명영상법이 지연조영 연골자기공명영상법에 비해서 통계적으로 유의하게 높은 값을 보였으나 절대값의 비교에서는 지연조영 연골자기공명영상법이 더 높은 대조대잡음비를 보였다 (p = 0.000). 글리코사미노글리칸이 기술능력에 있어서는 관절강내주입조영후 연골자기공명영상법이 평균 2.2 ± 1.7 점, 지연조영 연골자기공명영상법이 평균 0.7 ± 0.6 점으로 나타나 통계적으로 유의하게 우수한 글리코사미노글리칸 기술능력을 나타냈다 (p = 0.001).결론적으로 관절강내주입조영후 연골자기공명영상법은 기존의 지연조영 연골자기공명영상법에 비하여 관절연골의 자기공명영상화에 있어서 동등한 신호대 잡음비를 보였으며, 관절강내주입조영후 연골자기공명영상법을 이용하여 획득한 관절연골의 T1-컬러맵은 글리코사미노글리칸 기술능력에서 기존의 지연조영 연골자기공명영상법에 비하여 우수함을 보였다. 또한 관절강내주입조영후 연골자기공명영상법은 관절강내에 조영제를 직접주입하므로 기존에 관절연골의 평가를 위해서 사용되던 자기공명관절강조영술을 함께 시행할 수 있으므로, 자기공명관절강조영술 및 지연조영 연골자기공명영상법의 장점을 함께 지니며, 관절강내주입조영후 연골자기공명영상법을 이용한 T1-컬러매핑은 관절연골의 손상을 진단하는데 있어서 유용한 방법이다.

[영문]Purpose : The purpose of this study was to prove the feasibility of intraarticular Gadolinium Enhanced MR Imaging of Cartilage (iGEMRIC) and T1 relaxation mapping of the articular cartilage in vivo with intraarticular injection of Gd-DTPA2-.Materials and Methods : 5 healthy beagle dogs underwent MR imaging and T1 relaxation mapping of knee joints of both hind legs. dGEMRIC (delayed Gadolinium Enhanced MR Imaging of Cartilage) technique and iGEMRIC (intraarticular Gadolinium Enhanced MR Imaging of Cartilage) techniques were interchanged with MR imaging. For dGEMRIC double routine dose of Gd-DTPA2- (0.2 mM/kg) was administered intravenously. For iGEMRIC 2.5 mmol/L and 1.25 mmol/L saline diluted Gd-DTPA2- solutions were injected into right and left knee joints seperately prior to MR imaging. Color coded T1-map of 20 femoral condyles were obtained from dGEMRIC and iGEMRIC images. SNR (Signal-to-Noise ratio), CNR (Contrast-to-Noise ratio) and GAG (glycosaminoglycan) delineation of articular cartilages were compared between dGEMRIC and iGEMRIC.Results : Mean value of SNR on dGEMRIC was higher than mean SNR of iGEMRIC, but there was no statistical significance (p = 0.174). Mean CNR was -16.7 ± 4.0 and -11.6 ± 3.4 (mean ± SD), respectively. Mean CNR of iGEMRIC was higher than mean CNR of dGEMRIC (p = 0.000). But absolute value of CNR was higher on dGEMRIC. Layering and gradient distribution of GAG were more clearly visualized on iGEMRIC images. Mean score of GAG delineation on dGEMRIC and iGEMRIC images were 0.7 ± 0.6 and 2.2 ± 1.7, respectively. iGEMRIC method showed better ability to visualize GAG distribution (p = 0.001)Conclusions : In our study, iGEMRIC showed equal SNR to dGEMRIC, and color coded T1-map with iGEMRIC technique showed better ability to evaluate cartilage. Thus iGEMRIC has good features of both MR arthrography and dGEMRIC technique, and color coded T1-map from iGEMRIC is useful to diagnose early articular cartilage damage.