Open functional magnetic resonance imaging of structural defects of the alar ligaments

Summary

To investigate longstanding cervicocephalic symptoms after trauma to the atlanto- occipital joint – applying exclusion criteria – 95 patients, 56 females (n = 59 %), 39 males (n = 41 %) with an average age of 39 years – between 21 and 55 years of age – were investigated on an open 0.2 Tesla magnet MAGNETOM OPEN using a special coil device. Functional dynamic MRI studies of the upper cervical spine were conducted between November 1995 and December 1996. Two continuous functional studies were performed, tilting of the upper cervical spine to the right and left and then axial rotation in dorsal decubitus position also to the right and left. The types of rupture were classified as Type I: Complete rupture – 3 %; Type II a: Incomplete rupture with an extensive structural lesion – 20 %; Type II b: Intraligamentous rupture of fibres with resulting scar formation and local bulging – 11 %; Type III-lesion: a central intraligamentous alteration of signal – 39 %. With the presently available diagnostic methods no demonstrable lesion could be recognized in 27 % patient involving the liagments of the atlanto-occipital region. This study clearly shows that type I and type II a lesions are accompanied by injuries to the ypsilateral transverse ligament of the atlas. The functional MRI-examination of the atlanto-occipital joint in an open system is an appropriate modality to document morphological alterations. With the MRI-studies, until the end point of rotation was reached, a deviation of the dens could be demonstrated in the presence of ligamentous pathology. Instability of the atlanto-occipital joints was documented as a result. The frequency of structural lesions in the vicinity of the dens offer an argument for the assumption that overstretching by mechanical shear- and forces of overheating become effective at the point of contact between the periosteum of the dens and the alar ligaments as a result of excessive rotation of the atlanto-occipital region.

Zusammenfassung

Zur Abklärung langanhaltender zervikozephaler Symptome nach Trauma der Kopfgelenkebene wurden unter Anwendung von Ausschlußkriterien 95 Patienten [56 Frauen (n = 59 %), 39 Männer (n = 41 %) ] mit einem Durchschnittsalter von 39 Jahren zwischen 21 und 55 Jahren in einem offenen 0,2-Tesla-Magnetsystem MAGNETOM OPEN und einer Spezialwickelspule für die obere Halswirbelsäule (HWS) einer dynamischen Funktions-MRT-Untersuchung im Zeitraum November 1995 bis Dezember 1996 zugeführt. In 2 kontinuierlichen Funktionsstudien wurden Rechts- und Linksneigung der oberen HWS sowie axiale Rotationen in Rückenlage nach links und rechts durchgeführt. Es ergab sich eine Aufteilung der Rupturtypen in: Typ I: komplette Ruptur bei 3 %, sowie Typ II a: inkomplette Ruptur mit langstreckigen Strukturläsionen 20 %, sowie Typ II b: eine intraligamentäre Faserruptur mit anschließender narbiger Auftreibung bei 11 %, sowie die Typ-III-Läsion: eine zentrale intraligamentäre Signalveränderung bei 39 %. Mit den heutigen diagnostischen Methoden konnten bei 27 % keine verifizierbaren Strukturläsionen der Kopfgelenkbänder nachgewiesen werden. Die Studie zeigte deutlich auf, daß die Typ-I- und -II a-Läsionen Begleitverletzungen des Lig. transversum atlantis ipsilateral aufwiesen. Die Kernspintomographiefunktionsuntersuchung der Kopfgelenkebene im offenen Magnetsystem konnte als geeignete Methode zur Abklärung von morphologischen Strukturveränderungen mittels bildgebender Dokumentation bestätigt werden. Während der gesamten Kernspintomographiebewegungsstudie bis zur maximal möglichen Endrotation konnte ein Abweichen des Dens bei Bandstrukturveränderungen mit einer daraus resultierenden Instabilität des Kopfgelenks nachgewiesen werden. Die Häufigkeit der densnahen Strukturläsionen spricht für die Annahme, daß eine Überdehnung durch mechanische Scher- und Überhitzungskräfte am Berührungspunkt zwischen dem Densperiost und dem Lig. alare durch die Überdrehung des Kopfgelenks auftritt.