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Crystal deposition disease:Imaging perspectives

Warapat Virayavanich, MDRamathibodi hospital, Mahidol University

Crystal associated arthropathies

Commonly seen arthropathy

• MSU (gout)

• CPPD

• HADD

Uncommon arthropathy

• Calcium oxalate aluminium phosphate

• Cholesterol, corticosteroid ester

• Xanthine 

• Cysteine/cysteine

• Charcot‐leyden(lysophospho‐lipase)

Gout

Asymptomatic hyperuricemia

Acute gouty attack

Intercriticalgout

Chronic tophaceous gout

Clinical Stages of Gout

“Conventional radiography 

remain the examination of choice”

• Mineralization

• Joint space narrowing

• Erosion

• Bone proliferation

• Soft tissue swelling

• Calcification

Mineralization

• Maintained normal bone density (until late stage)

• However, every arthropathy except rheumatoid arthritis maintained normal mineralization

Joint space narrowing

• Maintained joint space

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Erosion

• Non‐aggressive

• well circumscribed, sclerotic margin

Bone production

• Reparative response

• Overhanging edge of cortex

Soft tissue swelling

• Lumpy‐Bumpy soft tissue swelling

Calcification

• Calcium precipitated with the urate crystal to veryingdegrees

“Tophi” • Dense nodule: cloudy, amorphous, occasionally contain distinct calcifications

• Eccentric, not necessarily associated with joint

US findings

• Double contour sign

• Hyperechoic soft tissue area

• Bright dotted foci 

• Snowstorm appearance of synovial fluid

• Hypervascularization (Doppler US)

• Tophi with or without posterior shadow

• Soft tissue edema

CT

• CT more sensitive to detect erosion and tophi

.

• Dual‐energy CT (DECT) allows differentiation of materials and tissues based on CT density values

Image from Perez‐Ruiz F, et.al. Arthritis Research & Therapy 2009, 11:232

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MRI

• MRI helps establish bone damage and erosions early in the disease

• Tophus: • Intermediate T1/variable T2 related to amount of calcium but intermediate to lower heterogeneous signal has been reported most frequently

• Variable enhanced with contrast (homogeneous, heterogeneous, or peripheral enhancement*)

• Soft tissue or intraosseous location

Distribution

• Random involvement

• Foot: 1st MTP joint (MC in body)

CPPD

Confusing nomenclature of CPPD

• Chondrocalcinosis

• Pseudogout

• Pyrophosphate arthropathy

Clinical manifestation

• Asymtomatic (most common form)

• “Great mimicker” 6 patterns of joint involvement• Pseudogout

• Pseudorheumatoid

• Pseudoosteoarthritis (acute episode)

• Pseodoosteoarthritis (no acute episodes)

• Asymptomatic • Pseudoneuropathy

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Imaging characteristic

• Soft tissue calcification• Chondrocalcinosis

• Synovial and capsular calcification

• Tendon, ligament and bursal calcification

• Pyrophosphate arthropathy

Chondrocalcinosis

• Hyaline cartilage

• Fibrocartilage

Chondrocalcinosis

• Hyaline cartilage

• Fibrocartilage

CT

MRI

• MRI of chondrocalcinosis can be confusion (high or low SI on either T1 or fluid‐sensitive sequences

• Decreased sensitivity and specificity for diagnosis meniscal tear

Synovial and capsular calcification

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Tendon, ligament and bursal calcification Pyrophosphate arthropathy

• Unusual articular distribution

• Unusual intra‐articular distribution

• Prominent subchondral cyst formation

• Severe & progressive destructive bone changes• Variable osteophyte formation

Hand and wrist involvement

• Radiocarpal joint space narrowing  SLAC wrist and stepladder appearance

• The triscaphe joint more commonly affected in CPPD crystal disease than in OA 

• Narrowing MCP (especially 2nnd and 3rd) with sparing IP joint

• Drooping osteophytes (radial aspect)• Sclerosis, cysts or collapse metacarpal head

Knee joint

• Isolated patellofemoral compartment

Knee joint

• Isolated patellofemoral compartment

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HADD

Clinical presentation

• Pain, erythema, swelling, and limitation of motion of the neighboring joint

• Most commonly between the ages of 40 and 70 years (rare in children)

HADD

• Characterized by periarticular calcifications, usually in tendons near their osseous attachments

• Usually monoarticular

• Tends to be self‐limiting with resolution of both clinical and imaging findings

Acute calcific periarthritis

• 60% at shoulder joint (M/C)

• Second most common is hip (gluteus medius near greater trochanter or acetabulum, gluteus maximusattachment along the posterolateral femoral shaft of the femur

• Can see erosive change adjacent to area of deposition

Radiographs Ultrasound

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HADD and joint abnormality

• OA

• Milwaukee shoulder epitomizes

• HADD athropathy• Elderly

• Mostly women (90%) 

• Predilection for large joints (shoulder, hip, knee, elbow)

• Large joint effusion ( hemorrhagic and non‐inflammatory, extensive bone destruction, accerelatedOA, intraarticular bodies