1. JOURNAL READING
IMAGING IN OSTEOARTHRITIS
Pembimbing:
dr. Chessa Rahadi A., Sp. Rad
Disusun Oleh :
Ryo Fukuyama (2165050081)
Kepaniteraan Klinik Ilmu Radiologi
Rumah Sakit Umum Daerah Cibinong
Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Indonesia
Periode 13 Maret – 15 April 2023
www.uki.ac.id
MEDICAL SCHOOL
4. Ringkasan
Osteoartritis (OA) adalah bentuk artritis yang paling umum ditemukan. Bidang
pencitraan sendi (joint imaging), khususnya magnetic resonance imaging (MRI),
telah berkembang karena penerapan teknologi dalam bidang riset dan penelitian.
Review ini akan memberikan pengantar pada berbagai aspek pencitraan OA dimulai
dari peran radiografi, perkembangan terkini dalam mengukur celah sendi, penilaian
morfologi dan evaluasi biokimia kartilago, dan kemajuan penilaian morfologi
kartilago 3 dimensi serta penilaian semi kuantitatif organ pada OA. Meskipun MRI
telah berkembang menjadi metode pencitraan yang paling penting dalam
mendiagnosis OA, modalitas lain seperti ultrasonografi, computed tomografi scan,
dan metabolic imaging juga akan dibahas
5. Pendahuluan
• Osteoartritis (OA)
• Kerusakan struktur, penurunan fungsi sendi kegagalan sendi
• Ketidakseimbangan antara breakdown dan repair nyeri, gangguan fisik, tekanan psikologis
• Pencitraan (Imaging)
• Tidak wajib untuk mendiagnosa OA
• Monitor dan evaluasi
• MRI jarang digunakan untuk diagnosa
7. Diskusi - Radiografi
Perubahan struktur pada OA dinilai dengan radiografi. Radiografi digunakan dalam praktik klinis untuk
menegakkan diagnosis struktur OA dan memantau perkembangan penyakit tersebut. Radiografi dapat
menunjukkan gambaran tulang yang abnormal seperti osteofit marginal, sklerosis subkondral, dan kista
subkondral terkait OA, dan memperkirakan ketebalan kartilago dan keutuhan meniscus melalui penilaian
JSW.
Beberapa batasan radiografi adalah sensitifitas yang kurang pada evaluasi progress penyakit, posisi
saat pemeriksaan dan keterbatasan reproduktifitas pengambilan gambar serta ketidakmampuan untuk
menilai jaringan lunak, yang mungkin menjadi sumber nyeri pada OA.
9. Diskusi - JSW
Posisi standar lutut telah dikembangkan karena keterbatasan dalam reproduktifitas radiografi lutut
untuk penilaian JSW, dengan standar umum fleksi lutut memberikan kontak antara tibia dan sisi
posterior kondilus femoralis
Sinar-X masih merupakan teknik pencitraan dengan hasil struktur yang direkomendasikan untuk
menunjukkan efektifitas obat OA dalam uji klinis fase-III
Batasan pengukuran lebar ruang sendi dengan sinar-X tidak mencerminkan kerusakan kartilago dan
mungkin tidak memberikan gambaran OA intra-artikular seperti pada pencitraan MRI.
10. Diskusi - JSW
X-ray
A normal
B penyempitan JSW
IW FSE - MRI
C normal
D meniscus tidak sejajar
11. Diskusi - MRI
Penilaian Semi-Kuantitatif OA lutut
Membantu dalam memahami patofisiologi dan riwayat perkembangan OA. Umumnya menggunakan
pencitraan MRI tanpa kontras. Pencitraan MRI menggunakan kontras dilakukan untuk meniliai
synovitis.
Literatur menyatakan penilaian semi-kuantitatif OA lutut oleh ahli MRI penilaian yang valid dan
terpercaya yang dapat digunakan sebagai evaluasi potensi obat dalam uji klinis OA.
Membaca hasil pencitraan tanpa mengetahui riwayat perkembangan OA sebelumya (blinded reading)
dapat menurunkan sensitivitas dalam mendeteksi perubahan yang relevan secara klinis dalam
penilaian OA.
13. Diskusi - MRI
A fenotipe meniscus/kartilago
B fenotipe inflamasi
C fenotipe tulang subkondral
D fenotipe atrofik
E fenotipe hipertrofik
14. Diskusi - MRI
Penilaian Kuantitatif OA lutut
Pengukuran morfologi kartilago secara kuantitatif menggunakan data MRI 3D untuk menilai
parameter jaringan. Software analisis pencitraan dapat menghitung berbagai parameter morfologi,
seperti volume, ketebalan, dan luas permukaan. Pencitraan 3D beresolusi tinggi diperlukan untuk
pengukuran morfologi kartilago yang terstandar dan sensitif.
16. Diskusi - MRI
Penelitian-penelitian telah menggunakan pengukuran ini untuk mengevaluasi keefektifan perawatan
yang berbeda, seperti obat antiinflamasi nonsteroid (NSAID), latihan fisik, dan suplemen vitamin D,
dalam mempertahankan atau menumbuhkan kartilago artikular.
sprifermin (fibroblast growth factor 18) adalah contoh intervensi baru-baru ini yang menunjukkan
efek positif pada pelestarian dan pertumbuhan kartilago artikular dibandingkan dengan placebo.
17. Diskusi - MRI
MRI Pulse Sequence Protocols
Protokol MRI Pulse Sequence untuk pencitraan sendi lutut dalam penyelidikan OA minimal mencakup
proton weighted atau intermediate-weighted fat-suppressed dalam tiga bidang, ditambah dengan
non-fat suppressed T1-weighted untuk visualisasi lebih baik pada kontur tulang, loose bodies, dan
sklerosis subkondral. Untuk analisis volumetrik 3D, 3D gradient-echo (GRE) resolusi tinggi juga
diperlukan. Namun, pencitraan GRE 3D kurang dapat menggambarkan kelainan kartilago fokal bila
dibandingkan dengan pencitraan 2D FSE standar.
18. Diskusi - MRI
A intermediate-weighted FSE, menunjukkan
kelainan fokal pada kartilago (panah putih).
B gambaran flash low angle shot (FLASH)
pada posisi yang sama (pada gambar A),
menunjukkan hipointensitas (lingkaran elips)
tetapi tidak menunjukkan kelainan yang pasti.
C mapping
Hal ini menunjukkan tidak semua pencitraan
MRI dapat menunjukkan perubahan kartilago.
19. Diskusi - MRI
MRI Komposisional
MRI komposisional dapat mendeteksi perubahan dini dalam komposisi kartilago dan strukturnya
yang membuatnya paling sesuai untuk mengevaluasi subjek yang berisiko terkena OA yang tidak
memiliki bukti degenerasi sendi
T2-mapping, pencitraan natrium, T2*-mapping, pencitraan gagCEST, T1-rho mapping, pencitraan
diffusion-weighted, pencitraan ultra-short echo-time, dan dGEMRIC,
T2-mapping, T1-rho mapping, dan dGEMRIC adalah pencitraan yang paling umum digunakan untuk
mengevaluasi subjek dengan OA.
20.
21.
22. Diskusi - MRI
A fat-suppressed SPGR pada lutut
dengan trauma ACL, menunjukkan osteofit
intrakondral (kepala panah)
B & C peningkatan waktu relaksasi pada
bagian posterior lateral tibia (panah putih)
yang mengindikasikan adanya perubahan
pada komposisi kartilago akibat degenerasi
kartilago dini.
23. Diskusi - USG
Ultrasonografi adalah metode yang hemat biaya dan andal untuk menilai fitur terkait OA, termasuk
jaringan lunak dan perubahan tulang superfisial, tanpa pemberian kontras atau paparan radiasi.
Namun, itu membutuhkan waktu dan latihan untuk memperoleh dan mempertahankan kompetensi,
dan memiliki keterbatasan dalam melewati ttulang atau struktur artikular yang lebih dalam.
Ultrasonografi dapat mendeteksi perubahan struktural pada kartilago dan meniskus, serta efusi dan
sinovitis pada OA lutut, dan sebuah penelitian menemukan bahwa sinovitis yang terdeteksi oleh
ultrasonografi berkorelasi dengan OA radiografi lanjut dan gejala klinis
24. Diskusi - USG
USG sendi tibiofemoral medial
penonjolan meniskus (panah putih).
Selain itu, ditemukan juga osteofit
(kepala panah) dan hilangnya
gambaran (anekoik) pada bagian dalam
sendi sehingga tidak dapat menilai
permukaan kartilago dan ligamen.
25. Diskusi – CT
Pencitraan CT dapat mendeteksi dan mengukur perubahan mineralisasi tulang dan jaringan yang
terkait dengan osteoartritis, serta mengukur parameter ruang sendi dan ketebalan kartilago.
CT artrografi dianggap sebagai standar referensi in vivo untuk mengukur ketebalan kartilago dan
memiliki kinerja diagnostik yang tinggi untuk mendeteksi cacat kartilago, robekan meniskus, dan
cedera ACL di dalam sendi lutut.
CT arthrography sebagai teknik pencitraan untuk menyelidiki interaksi regional antara kartilago dan
tulang pada awal dan perkembangan OA. CT arthrography juga dapat memberikan penilaian in vivo
dari kandungan proteoglikan kartilago
26. Diskusi - CT
CT artrografi adalah gold standard
untuk menggambarkan kelainan pada
permukaan kartilago. Gambar A,
gambaran koronal setelah administrasi
kontras secara intraartikuler,
menunjukkan kelainan fokal pada sisi
medial tibia (panah). Gambar B,
gambaran sagittal, menognfirmasi
kelainan tersebut.
27. Diskusi - CT
Perangkat Weight-bearing CT
memungkinkan pengambilan
pencitraan dalam posisi berdiri.
Gambar A, gambaran koronal non-
weight bearing intermediate-weighted
fat-suppressed (FSE), menunjukkan
meniskus medial yang sejajar dengan
margin sendi (panah). Gambar B,
gambaran weight-bearing CT,
menunjukkan penonjolan meniskus
dari margin sendi (panah)
28. Diskusi - CT
Perangkat 4D-CT memungkinkan
pencitraan sendi ketika melakukan
gerakan ekstensi dan fleksi. Gambar A,
gambaran 4D-CT sendi patellofemoral
bilateral pada pasien yang memiliki
riwayat instabilitas patella kiri
menunjukkan subluksasi simetris lateral
dari patella saat ekstensi penuh
(panah) yang menghilang saat lutut
fleksi (gambar B, kepala panah).
29. Diskusi – Molecular Imaging
Teknik pencitraan molekuler, seperti SPECT dan PET, dikombinasikan dengan CT atau MRI, dapat
menilai pergantian tulang dan aktivitas metabolisme pada subjek dengan OA, memberikan
peningkatan lokalisasi serapan radiofarmasi anatomi dan korelasi dengan degenerasi sendi.
30. Diskusi – Molecular Imaging
Perbandingan gambaran CT
dengan PET
Kiri CT
- Penyempitan JSW
- Kalsifikasi
- Osteofit
Kanan CT + PET
- Sinovitis
31. Diskusi – Artificial Intellegence
Banyak penelitian telah dipublikasikan tentang pendekatan berbasis AI dalam pencitraan OA
Pendekatan Deep Learning (DL) telah digunakan untuk mengidentifikasi patologi sendi pada MRI yang
terkait dengan OA lutut
Pencitraan OA berbasis AI memiliki potensi, tetapi metode DL untuk mengevaluasi pasien dengan OA
pada studi pencitraan masih dalam tahap awal dan memerlukan validasi tambahan sebelum
digunakan secara luas dalam praktik klinis dan pengaturan penelitian.
32. Kesimpulan
Radiografi konvensional adalah teknik pencitraan awal dan paling banyak digunakan untuk
evaluasi pasien dengan diagnosis OA yang diketahui atau dicurigai. Namun, karena keterbatasan
radiografi polos, MRI memainkan peran penting dalam memahami sejarah dan perkembangan
penyakit serta dalam memandu terapi. Ultrasonografi memainkan peran penting dalam diagnosis
dan tindak lanjut pengobatan sinovitis terkait OA dalam praktik klinis. Penggunaan teknik resolusi
tinggi untuk menilai morfologi kartilago dikombinasikan dengan teknik komposisi yang tersedia akan
meningkatkan sensitivitas MRI dalam mendeteksi degenerasi sendi dini. Pencitraan akan memainkan
peran yang semakin penting dalam pengambilan keputusan dan praktik klinis.
Osteoartritis (OA) adalah hasil dari berbagai gangguan yang mengakibatkan kerusakan struktur, penurunan fungsi, dan akhirnya kegagalan sendi synovial. OA terjadi ketika keseimbangan antara kerusakan dan perbaikan terganggu yang mengakibatkan rasa sakit, gangguan fisik, dan tekanan psikologis.
Pencitraan tidak wajib dilakukan untuk mendiagnosis OA, namun diperlukan untuk melihat perubahan struktur dan memonitor perkembangan OA. MRI jarang diindikasikan dalam penilaian dan penatalaksanaan OA lutut atau pinggul. MRI digunakan dalam penelitian untuk mengidentifikasi OA dini serta mendokumentasi perubahan struktural. Dalam bidang klinis, MRI berguna pada kondisi suspek pergeseran fragmen meniscus atau intra-articular body yang menyebabkan knee locking, fraktur insufisiensi subkondral, tumor, atau infeksi yang memerlukan penanganan yang berbeda dari OA.
Dalam bidang pencitraan, MRI kuantitatif dan semi-kuantitatif telah memberikan pemahaman yang lebih dalam mengenai perkembangan OA serta faktor risikonya. Sementara MRI komposisional memberikan pemahaman yang lebih dalam mengenai patologi OA dini yang berpotensi reversibel
Isi dari review ini akan membahas dasar pencitraan OA dan perkembangannya.
berfokus pada sendi lutut karena mayoritas penelitian OA dan kartilago berfokus pada sendi tersebut. OA sendi pinggul, pergelangan kaki, bahu, atau jari masih umum ditemukan namun kurang dapat perhatian di komunitas pencitraan.
peran radiografi dalam pencitraan OA serta
perkembangan teknologi dalam mengukur celah sendi / joint space width (JSW).
review ini juga akan membahas metodologi untuk mengevaluasi komposisi biokimia kartilago dan
perkembangan penilaian kuantitatif pada morfologi kartilago berdasarkan pendekatan segmentasi.
Modalitas pencitraan lainnya seperti ultrasonografi (USG), computed tomografi scan (CT scan), dan metabolic imaging serta peran terkini dan potensinya dalam bidang klinis dan penelitian juga akan dibahas.
Kellgren-Larence Grading Scale memiliki keterbatasan yaitu mengasumsikan bahwa perubahan radiografi pada OA muncul secara berurutan selama perjalanan penyakit dan terdiri dari ukuran JSW dan keberadaan osteofit. Namun, asumsi ini tidak valid.
Manifestasi klinis dan struktur yang beragam menyarankan ada beberapa fenotipe atau subpopulasi pada OA, dengan tiga fenotipe struktural utama yaitu: meniskus/kartilago, tulang subkondral, dan peradangan.
Gambar A, fenotipe meniscus/kartilago menunjukkan penurunan ketebalan kartilago yang difus pada lateral tibia (kepala panah). Maserasi meniscus pada lateral dan medial badan meniscus (panah putih kecil) yang merupakan karakteristik utama OA fenotipe meniscus/kartilago.
Gambar B, fenotipe inflames hiperintensitas rongga sendi (tanda bintang hitam).
Gambar C, fenotipe tulang subkondral lesi sumsum tulang yang besar pada medial femur (panah putih besar) dan tibia (kepala panah putih).
Gambar D, fenotipe atrofik, menunjukkan hilangnya kartilago pada femur (panah putih). Tidak adanya osteofif di margin sendi menjadi karakteristik OA fenotipe atrofik.
Gambar E, fenotipe hipertrofik, osteofit besar pada margin tulang (panah putih) yang merupakan karakteristik OA fenotipe hipertrofik.
Penggunaan morfometri kartilago untuk mengukur perubahan pada lutut dengan OA. Metode ini melibatkan penggunaan urutan pencitraan 3D beresolusi tinggi standar untuk menilai parameter jaringan morfologis sebagai variabel kontinu berdasarkan segmentasi kartilago dan permukaan kartilago.
Namun, perkembangan OA sangat terkait dengan kerusakan kartilago yang ada, sehingga sistem penilaian radiografi seperti sistem Kellgren-Lawrence atau tingkat penyempitan JSW yang spesifik kompartemen biasanya digunakan untuk memilih peserta untuk studi yang mengandalkan morfometri kartilago sebagai hasil. Hal ini karena OA dini tidak ditandai dengan hilangnya substansi kartilago secara luas
penggunaan morfometri kartilago merupakan alat penting untuk mengukur perubahan pada OA, tetapi penting untuk mempertimbangkan stadium penyakit dan menggunakan sistem penilaian yang tepat
MRI Pulse Sequence protocols adalah serangkaian instruksi yang menentukan waktu dan kekuatan medan magnet dan gelombang radio yang digunakan selama pemindaian MRI.
Protokol ini dapat disesuaikan untuk menghasilkan berbagai jenis gambar, seperti gambar T1-weighted, T2-weighted, or proton density-weighted , yang dapat memberikan informasi berbeda tentang gambar gabungan yang dicitrakan.
Pertanyaan:
Mengapa sendi lutut yang sering dibahas? OA sendi pinggul, pergelangan kaki, bahu, atau jari masih umum ditemukan namun kurang dapat perhatian di komunitas pencitraan. Karena memiliki kartilago tipis pada permukaan sendi yang melengkung sehingga memberikan tantangan yang lebih berat.
Loose bodies? small fragments of bone or cartilage that become detached and float freely within a joint space, causing pain and discomfort
