Advanced

Human studies evaluating dGEMRIC as a prognostic tool for knee osteoarthritis

Owman, Henrik LU (2014) In Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series 2014:22.
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Artros är den vanligaste ledsjukdomen i världen, och orsakar ledvärk och stelhet. Artros leder till försvagning av brosket och sedermera förlust av allt större mängder belastat ledbrosk. För närvarande är vanlig röntgen den gyllene standarden för att diagnostisera knäartros. Dock är sjukdomsförloppet ofta väldigt långt framskridet när broskförändringar börjar synas på röntgen. Behandlingsalternativen i detta skede sträcker sig från åtgärder för att behålla det brosk som finns kvar till operation med knäledsprotes. Att upptäcka artrosförändringar i ett tidigare stadium av sjukdomsförloppet skulle göra det möjligt att inleda botande eller förebyggande behandling långt innan vad som är möjligt... (More)
Popular Abstract in Swedish

Artros är den vanligaste ledsjukdomen i världen, och orsakar ledvärk och stelhet. Artros leder till försvagning av brosket och sedermera förlust av allt större mängder belastat ledbrosk. För närvarande är vanlig röntgen den gyllene standarden för att diagnostisera knäartros. Dock är sjukdomsförloppet ofta väldigt långt framskridet när broskförändringar börjar synas på röntgen. Behandlingsalternativen i detta skede sträcker sig från åtgärder för att behålla det brosk som finns kvar till operation med knäledsprotes. Att upptäcka artrosförändringar i ett tidigare stadium av sjukdomsförloppet skulle göra det möjligt att inleda botande eller förebyggande behandling långt innan vad som är möjligt idag.



Tidigt i sjukdomsprocessen förlorar ledbrosket glykosaminoglykaner (GAG), som ansvarar för fördelning av broskets belastning och broskets styvhet när det trycks samman. Kontrastförstärkt magnetkameraundersökning av brosk, eller helt kort dGEMRIC, är en metod för att uppskatta mängden GAG i brosk. Vid dGEMRIC används ett kontrastmedium som tas upp i brosket i ett omvänt förhållande till mängden GAG, vilket innebär att en låg mängd GAG ger upphov till en stor mängd av kontrastmedium i brosket. Syftet med denna avhandling var att undersöka hur dGEMRIC-tekniken kan fungera som ett prognostiskt verktyg för broskförändringar och artros i knäet.



I delarbete I studerades patienter som löpte risk att utveckla artros. Denna studie visade att dGEMRIC-metoden kunde förutsäga utvecklingen av knäartros sex år senare. I delarbete II blev ännu en grupp av patienter med risk för artros undersökta. Den här gången fanns ett samband mellan dGEMRIC-värdena och viktiga artrosfynd i knäet, nämligen ledbrosksänkning och osteofyter (beniga förändringar). Resultaten från delarbete I och II antyder att dGEMRIC-metoden har förmåga att förutsäga framtida artrosutveckling i knäet.



Avlastning av brosk har tidigare visat sig påverka dess beståndsdelar. I delarbete III undersöktes knäna hos patienter med fotledsfraktur som ordinerats avlastning av det skadade benet i sex veckor. Avlastning av knäbrosket i sex veckor resulterade i en mätbar effekt på knäbroskets beståndsdelar som kom till uttryck genom ett minskat GAG-innehåll och ett ökat spann av dGEMRIC-värden. Dessa fynd måste beaktas när man överväger behandling av patienter som omfattar avlastning.



Främre korsbandsskada har tidigare visat sig vara en riskfaktor för

artrosutveckling. I delarbete IV undersöktes patienter som hade ådragit sig en främre korsbandsskada 20 år tidigare, och som inte hade genomgått korsbandsrekonstruktion. Till vår förvåning hade dessa patienter bra broskkvalitet och bra knäfunktion, samma som friska kontrollgrupper. Detta är ett viktigt fynd att beakta vid behandling av korsbandsskadade patienter. (Less)
Abstract
Osteoarthritis (OA) is the most common joint disorder worldwide, causing joint pain and stiffness. The current gold standard for diagnosing knee OA is radiography. However, the disease has often progressed well beyond the point of no return once radiographic cartilage changes become visible. Identifying changes in cartilage at an early stage of OA would allow curative or prophylactic treatment to be instigated much earlier than today.



Early in the progression of the disease, the articular cartilage is depleted of glycosaminoglycans (GAGs), which are responsible for cartilage load distribution and compressive stiffness. Delayed gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging of cartilage, abbreviated dGEMRIC, can be used... (More)
Osteoarthritis (OA) is the most common joint disorder worldwide, causing joint pain and stiffness. The current gold standard for diagnosing knee OA is radiography. However, the disease has often progressed well beyond the point of no return once radiographic cartilage changes become visible. Identifying changes in cartilage at an early stage of OA would allow curative or prophylactic treatment to be instigated much earlier than today.



Early in the progression of the disease, the articular cartilage is depleted of glycosaminoglycans (GAGs), which are responsible for cartilage load distribution and compressive stiffness. Delayed gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging of cartilage, abbreviated dGEMRIC, can be used to estimate the GAG content of cartilage. A contrast medium is used, the concentration of which in the cartilage is inversely proportional to the amount of GAG. The purpose of this work was to evaluate dGEMRIC as a prognostic tool for knee cartilage changes and knee OA in humans.



It was found that dGEMRIC could be used to predict the development of radiographic knee OA in patients at risk of developing OA. An association was also found between dGEMRIC values and important features of knee OA, such as joint space narrowing and osteophytes (bony changes).



Unloading of joints has previously been shown to affect the constituents of cartilage. The knees of patients with ankle fractures, prescribed unloading of the injured leg for six weeks, were investigated. Unloading resulted in a measurable effect on the constituents of the knee cartilage, seen as a decrease in GAG content and an increase in the range of dGEMRIC values. These findings should be taken into account when considering treatment of patients involving an unloading regimen.



Anterior cruciate ligament (ACL) injury has previously been shown to be an important risk factor for the development of OA. Patients who had sustained an ACL injury 20 years earlier, who had not undergone ACL reconstruction, were investigated. Notably, these patients showed good cartilage quality and subjective knee function, similar to that in healthy reference groups. This is an important finding and should be considered when recommending treatment for patients with ACL injuries. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Associate Professor Roemer, Frank, Associate Professor and Co-Director of the Quantitative Imaging Center of the Department of Radiology at Boston University, USA, Associate Professor and Section Chief of Musculoskeletal Research at the Department of Radiology at the University of Erlangen, Germany
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Delayed gadolinium-enhanced MRI of cartilage (dGEMRIC), knee, cartilage, glycosaminoglycan, anterior cruciate ligament injury, meniscal injury, osteoarthritis, joint space narrowing, osteophyte
in
Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
volume
2014:22
pages
120 pages
publisher
Orthopaedics
defense location
Ortopediska klinikens föreläsningssal, Skånes universitetssjukhus, Malmö
defense date
2014-02-28 13:00
ISSN
1652-8220
ISBN
978-91-87651-46-5
language
English
LU publication?
yes
id
261b7f9f-a2ce-4a7d-9c48-fa31767e851a (old id 4286416)
date added to LUP
2014-02-11 10:29:33
date last changed
2016-09-19 08:44:47
@phdthesis{261b7f9f-a2ce-4a7d-9c48-fa31767e851a,
  abstract     = {Osteoarthritis (OA) is the most common joint disorder worldwide, causing joint pain and stiffness. The current gold standard for diagnosing knee OA is radiography. However, the disease has often progressed well beyond the point of no return once radiographic cartilage changes become visible. Identifying changes in cartilage at an early stage of OA would allow curative or prophylactic treatment to be instigated much earlier than today.<br/><br>
<br/><br>
Early in the progression of the disease, the articular cartilage is depleted of glycosaminoglycans (GAGs), which are responsible for cartilage load distribution and compressive stiffness. Delayed gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging of cartilage, abbreviated dGEMRIC, can be used to estimate the GAG content of cartilage. A contrast medium is used, the concentration of which in the cartilage is inversely proportional to the amount of GAG. The purpose of this work was to evaluate dGEMRIC as a prognostic tool for knee cartilage changes and knee OA in humans.<br/><br>
<br/><br>
It was found that dGEMRIC could be used to predict the development of radiographic knee OA in patients at risk of developing OA. An association was also found between dGEMRIC values and important features of knee OA, such as joint space narrowing and osteophytes (bony changes).<br/><br>
<br/><br>
Unloading of joints has previously been shown to affect the constituents of cartilage. The knees of patients with ankle fractures, prescribed unloading of the injured leg for six weeks, were investigated. Unloading resulted in a measurable effect on the constituents of the knee cartilage, seen as a decrease in GAG content and an increase in the range of dGEMRIC values. These findings should be taken into account when considering treatment of patients involving an unloading regimen.<br/><br>
<br/><br>
Anterior cruciate ligament (ACL) injury has previously been shown to be an important risk factor for the development of OA. Patients who had sustained an ACL injury 20 years earlier, who had not undergone ACL reconstruction, were investigated. Notably, these patients showed good cartilage quality and subjective knee function, similar to that in healthy reference groups. This is an important finding and should be considered when recommending treatment for patients with ACL injuries.},
  author       = {Owman, Henrik},
  isbn         = {978-91-87651-46-5},
  issn         = {1652-8220},
  keyword      = {Delayed gadolinium-enhanced MRI of cartilage (dGEMRIC),knee,cartilage,glycosaminoglycan,anterior cruciate ligament injury,meniscal injury,osteoarthritis,joint space narrowing,osteophyte},
  language     = {eng},
  pages        = {120},
  publisher    = {Orthopaedics},
  school       = {Lund University},
  series       = {Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series},
  title        = {Human studies evaluating dGEMRIC as a prognostic tool for knee osteoarthritis},
  volume       = {2014:22},
  year         = {2014},
}