Knee MRI with in situ mechanical loading using prospective motion correction

• Applicants: Professor Dr. Kaywan Izadpanah; Dr. Thomas Lange; Hans Meine, Ph.D.
• Subject Area: Orthopaedics, Traumatology, Reconstructive Surgery ; Medical Physics, Biomedical Technology
• Term: from 2017 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 320713197

• Final Report Year: 2023

Final Report Abstract

Zusammenfassend gelang es im Rahmen dieses Projekts, ein Setup zur biomechanischen Untersuchung des patellofemoralen Gelenks in vivo zu etablieren. Die prospektive Bewegungskorrektur erwies sich dabei als essentieller Bestandteil. Methodisch konnten die im Arbeitsprogramm avisierten Ziele hinsichtlich der Knorpelkontaktflächenanalyse erreicht werden. Auch eine Evaluation der relaxometrischen Methoden wurde an gesunden Probanden durchgeführt. Die geplanten relaxometrischen Untersuchungen im Rahmen der klinischen Evaluation wurden allerdings verworfen, da nicht allen Patienten ein entsprechend langes Messprotokoll hätte zugemutet werden können. Dafür wurde zusätzlich eine 3D-Analyse der Patella-Kinematik etabliert, die in Folgeprojekten noch verfeinert werden soll. Die Ergebnisse der Pilotstudie zur zeitaufgelösten Quantifizierung der belastungsinduzierten patellofemoralen Knorpelkompression mittels dynamischer MRT sind vielversprechend. Der klinische Nutzen der ermittelten Strain-Parameter muss allerdings noch evaluiert werden.

Publications

• Comparative T2 and T1ρ mapping of patellofemoral cartilage under in situ mechanical loading with prospective motion correction. Journal of Magnetic Resonance Imaging, 46(2), 452-460.
  Lange, Thomas; Knowles, Benjamin R.; Herbst, Michael; Izadpanah, Kaywan & Zaitsev, Maxim
  
• Quantification of patellofemoral cartilage deformation and contact area changes in response to static loading via high‐resolution MRI with prospective motion correction. Journal of Magnetic Resonance Imaging, 50(5), 1561-1570.
  Lange, Thomas; Taghizadeh, Elham; Knowles, Benjamin R.; Südkamp, Norbert P.; Zaitsev, Maxim; Meine, Hans & Izadpanah, Kaywan
  
• Biomechanical Effects of Chronic Ankle Instability on the Talar Cartilage Matrix: The Value of T1ρ Relaxation Mapping Without and With Mechanical Loading. Journal of Magnetic Resonance Imaging, 57(2), 611-619.
  Lange, Thomas; Sturm, Lukas; Jungmann, Pia M.; Jung, Matthias; Ovsepyan, Spartak; Reisert, Marco; Schmal, Hagen & Wenning, Markus
  
• Individual Influence of Trochlear Dysplasia on Patellofemoral Kinematics after Isolated MPFL Reconstruction. Journal of Personalized Medicine, 12(12), 2049.
  Frodl, Andreas; Lange, Thomas; Siegel, Markus; Meine, Hans; Taghizadeh, Elham; Schmal, Hagen & Izadpanah, Kaywan
  
• Change in Descriptive Kinematic Parameters of Patients with Patellofemoral Instability When Compared to Individuals with Healthy Knees—A 3D MRI In Vivo Analysis. Journal of Clinical Medicine, 12(5), 1917.
  Siegel, Markus; Maier, Philipp; Taghizadeh, Elham; Fuchs, Andreas; Yilmaz, Tayfun; Meine, Hans; Schmal, Hagen; Lange, Thomas & Izadpanah, Kaywan
  
• Influence of Medial Patellofemoral Ligament Reconstruction on Patellofemoral Contact in Patients With Low-Flexion Patellar Instability: An MRI Study. Orthopaedic Journal of Sports Medicine, 11(5).
  Siegel, Markus; Taghizadeh, Elham; Lange, Thomas; Fuchs, Andreas; Yilmaz, Tayfun; Maier, Philipp; Meine, Hans; Schmal, Hagen & Izadpanah, Kaywan
  
• Time‐Resolved Quantification of Patellofemoral Cartilage Deformation in Response to Loading and Unloading via Dynamic MRI With Prospective Motion Correction. Journal of Magnetic Resonance Imaging, 60(1), 175-183.
  Rovedo, Philipp; Meine, Hans; Hucker, Patrick; Taghizadeh, Elham; Izadpanah, Kaywan; Zaitsev, Maxim & Lange, Thomas