影像技术对于膝骨性关节炎的临床研究

申曌，肖迎聪*，姚秀芬，王佩璐

(1.陕西中医药大学医学技术学院，陕西 咸阳；2.陕西中医药大学第一附属医院，陕西 咸阳)

0 引言

骨性关节炎是一种慢性关节退行性疾病，特征性改变是关节软骨退化和软骨下骨反应性增生，通常见于较大的负重关节中，包括膝盖、脊柱、远端指间关节等，以膝骨关节炎(Knee Osteoarthritis，KOA)最为常见。膝骨性关节炎是一种常见的多发生于中老年人的退行性下肢关节疾病[1]，目前缺乏明确的发病机制，认为可能与年龄，肥胖，创伤及其他因素有关[2]。膝骨性关节炎主要病理变化在软骨，表现为关节软骨退变、软骨下硬化，其次为滑膜的纤维化、骨赘形成，疾病进展时一般伴有非破坏性滑膜增生，关节积液和腘窝囊肿[3-5]。

美国风湿病学会(American college of rheumatology，ACR)1995年颁布的膝关节骨性关节炎的诊断标准：(1)近1个月大多数时间有膝痛；(2)X线片有关节间隙变窄，关节端骨赘形成；(3)关节液检查符合骨性关节炎；(4)年龄大于等于40岁；(5)晨僵小于等于30mm；(6)活动时有骨摩擦音。满足(1)+(2)条或(1)+(3)+(5)+(6)，或(1)+(4)+(5)+(6)者可诊断膝骨性关节炎。

X线对于早期膝骨性关节炎难以诊断，因为X线不能直接显示滑膜的改变，只能间接通过显示骨关节间隙的改变估测滑膜改变，而超声及核磁共振对于滑膜改变的显像较为清晰，尤其对于早期滑膜的改变有较高的敏感性及特异性。尤以超声造影对于膝骨性关节炎的诊断在最近的研究中表现出的作用及效果越来明显，对于关节及关节周围组织的显像更加清晰，对于滑膜改变的测量较为敏感，而且能够定量分析改变的程度[6-7]。

1 膝骨性关节炎影像技术

1.1 X线摄影

1.1.1 诊断标准

X线对于膝骨性关节炎的诊断标准为KLgren-Lawrence(K-L分级)评分系统：0级(正常的膝关节)，膝关节在X线上变现完全正常，无任何骨性结构的改变；1级(可疑骨质增生)，有可疑的关节间隙狭窄表现(间接表现为软骨磨损)，有骨赘形成(膝关节边缘出现骨性凸起)，改变较轻微；2级(明确骨质增生)，站立位X线片上出现小的骨赘，关节间隙正常或可疑变窄；3级(中度骨质增生)大量中等程度的骨赘，明确的关节间隙变窄，软骨下骨质轻度硬化；4级(重度骨质增生)，大量大的骨赘形成，严重的关节间隙狭窄，关节硬化改变较为明显，可出现关节畸形。

1.1.2 X线对于膝骨性关节炎诊断的临床应用

潘志伟[8]研究了120位膝骨性关节炎患者(男性膝骨性关节炎患者31例，女性膝骨性关节炎患者89例)，其中左侧膝骨性关节炎患者66例，右侧膝骨性关节炎患者54例，行X线检查，研究结果表明40-49岁男性膝骨性关节炎患者(4例)膝关节髌骨区及中间区增生，关节间隙未发生变窄，女性膝骨性关节炎患者(28例)髌骨区、中间区增生，其中2例存在膝关节内侧区变窄；50-59岁，男性膝骨性关节炎患者(7例)髌骨区、内侧区和中间区增生，关节间隙未发生变窄，女性膝骨性关节炎患者(37例)髌骨区、中间区增生，其中16例存在膝关节内侧区变窄情况；60-69岁，男性膝骨性关节炎患者(13例)髌骨区、中间区和外侧区增生，其中11例存在关节间隙变窄，女性膝骨性关节炎患者(21例)髌骨区、中间区及内侧区增生，其中7例存在膝关节内侧区变窄;70岁以上，男性膝骨性关节炎患者(7例)髌骨区、外侧区中间区增生，关节间隙未发生变窄，女性膝骨性关节炎患者(3例)髌骨区增生，其中3例膝关节内侧区变窄。

丁彦华[9]研究了77例膝骨性关节炎患者，行X线检查，检查方法为：患者屈膝30°，拍摄正、侧面膝关节照片，观察指标为关节间隙、骨质增生、关节积液等，研究结果检出关节腔积液40个，关节间隙狭窄28个，关节边缘骨质增生48个，研究未诊断出滑膜增生、软组织退行性病变等非骨质结构改变。

X线能够显示膝关节骨赘和关节间隙变窄，及膝骨性关节炎病变时骨质的改变，优点是检查成本低，病人花钱比较少及临床应用比较广，成像速度比较快，缺点是有辐射，不涉及评估膝部软组织，不能显示滑膜的改变，韧带改变及半月板损伤。

2 核磁共振技术

2.1 诊断标准

MRI对于膝骨性关节炎的诊断标准：0级，软骨正常；Ⅰ级，软骨表面光滑，其内部可出现低信号区；Ⅱ级，软骨表面轻、中度不规则，表面缺损小于全层50%；Ⅲ级，软骨表面重度不规则，表面缺损大于全层50%但小于全层100%；Ⅳ级，全层软骨级软骨下缺损，伴或不伴信号变化。

2.2 MRI对于膝骨性关节炎诊断的临床应用

蔡泳仪[10]研究MRI对于膝骨性关节炎的诊断价值，研究对象符合膝骨性关节炎临床诊断标准的58例膝骨性关节炎患者，行MRI检查，研究结果为滑膜增厚及关节腔积液55例，软骨破坏24例，半月板病变13例及11例肌腱韧带损伤。

董进[11]研究MRI对于膝骨性关节炎的显像，研究对象包括72例膝骨性关节炎患者，及20例健康体检者作为对照组，行MRI检查，研究结果为膝关节炎患者组股骨外侧区、股骨内侧区、胫骨外侧区、胫骨内侧区、髌骨区软骨T2值高于健康志愿者组，研究表明膝骨性关节炎患者的软骨存在损伤。

MRI能够显示关节及关节周围病变，优点是核磁共振对于软组织成像较好，尤其结构复杂的关节部位，对于膝关节的软骨，半月板，韧带，骨赘，滑膜炎，积液都具有较好的显像，增强核磁对于滑膜炎有更加清晰的成像，可以评估滑膜的早期改变，而且病人不需要接受射线，缺点是核磁共振的检查比较耗时，病人需要长时间保持一个固定的姿势，也因为这个原因，在病人比较多的医院，病人需要提前预约，检查的花费比较高昂，有禁忌症的病人也禁止做核磁共振检查。

3 超声

随着超声分辨率的提高，肌肉骨骼的诊断越来越受到人们广泛的认可[12]。能够显示浅表器官滑膜，软骨等的病变，如滑膜炎，关节积液，软骨钙化等，优点是能够快速、动态、多切面、实时显示成像，病人不需要接受射线，较核磁共振的费用低，超声造影不仅能够定性(即判断滑膜内的血流信号有无)及半定量(即滑膜内血流信号的分级)的评估血流，即还可作定量评估[13]。还可观察关节软骨表面是否光滑，缺点是无法对深部关节进行成像，解剖学的细节呈现没有核磁共振更清晰及敏感[14-15]。

3.1 彩色多普勒高频超声

3.1.1 超声检查方法

选取高频探头，双膝关节对照，涂抹耦合剂，直接接触检查，受检者取坐位，膝关节屈曲30°至60°，检查髌上囊、半月板前角，观察囊腔内有无液体；屈膝90°至135°，显示关节软骨厚度、形态；左、右侧卧位，检查内、外侧副韧带；俯卧位，检查半月板及腘窝等。对于膝骨性关节炎，目前学者有众多的测量办法，刘敏[16]检查内容为：髌上囊、滑膜、半月板、关节边缘骨赘、腘窝囊肿等，jtassak Jr J[17]在形态和生理两个方面对膝骨性关节炎患者进行测量，病理形态学特征方面在垂直于膝盖长轴上进行膝关节边缘的骨赘的测量，病理生理学特征方面有膝关节的前、后积液高度的测量，膝关节的前部测量髌上隐窝及后部测量Baker’s囊肿，定量记录了积液高度的最大值，并定性地记录了积液的特征。

3.1.2 超声诊断标准

软骨表面的线状高回声毛糙、连续中断，病变区高回声、软骨轻质变薄或局部隆起；关节滑膜轻度增厚；关节腔少量积液。

软骨破坏诊断标准：(1)软骨表面粗糙；(2)软骨表面回声增高；(3)软骨部分变薄或消失；(4)软骨部分隆起，满足以上任何一条即可诊断为软骨破坏。

滑膜血流信号分级：0级，未见血流信号；1级，1-2个点状血流信号；2级，3-4个点状或线状血流信号，且血流信号总面积不可超过滑膜面积的一半；3级，网状或树状血流信号，且总面积超过滑膜面积的一半[12]。

3.1.3 超声对于膝骨性关节炎诊断的临床应用

朱映红[18]探讨超声检查在膝骨性关节炎的诊断价值，以关节镜检查结果为“金标准”，研究样本为70例早期膝骨性关节炎患者，研究髌上囊、髌腱、滑膜、股四头肌肌腱等，结果显示超声检查的敏感性为88.89%，特异性为87.5%。分析结果表明超声检查的优势在于软骨及滑膜的改变。

超声对于滑膜是否增厚，关节腔是否存在积液，关节软骨是否存在变形及腘窝囊肿等的检查敏感，超声的优势在于无创、重复性好、无射线损害等，适应人群广，检查费用较低，能够清晰显示膝关节的结构，但需要高水平、有经验的操作者，人为因素重要，而且易受骨质及气体的干扰。

3.2 超声造影的检查

3.2.1 超声造影剂

血液对超声的反射体主要是红细胞，但是常规血液中红细胞对超声的反射非常微弱，因而无法利用二维灰阶成像的原理观察到血流状况，只能利用红细胞运动时对超声产生的多普勒现象，因此，造影剂作为血池示踪剂对组织内部的毛细血管回波信号的增强，为临床提供了新的方法。

超声造影技术是一种将超声微泡造影剂注入人体内，由于对于肌骨超声的造影剂用量目前没有定论，具体应用剂量尚未达成一致，需要在临床实验中结合实际情况使用适合的剂量。造影剂随血液循环进入靶组织器官，然后使得靶器官增强显影，这种利用造影剂产生散射回声的增强效应，能够提高诊断的敏感性及特异性的技术，使得正常组织显像更明显，也能够显示病变组织器官的血流灌注情况。Sonovue是目前对于肌骨最常用的超声造影剂，主要成分是一种包裹在磷脂壳中的柔软的惰性气体-六氟化硫，气泡直径一般在2-5um左右，稳定时间长，微泡破坏较少，能够提供足够的谐波信号，该造影剂为气体的另一大优势为可由呼吸道排出，没有肝肾毒性。

3.2.2 超声造影对于膝骨性关节炎诊断的临床应用

施杨[12]研究超声及超声造影对于轻度滑膜炎的诊断，选择轻度活动期滑膜炎患者127例，行超声及超声造影检查并完成DAS28分级，临床分级为：0级病例5例;Ⅰ级病例30例;Ⅱ级病例24例; Ⅲ级病例68例。超声检查发现0级病例42例;Ⅰ级病例26例; Ⅱ级病例27例; Ⅲ级病例32例。超声造影检查并完成分级。0级病例3例;Ⅰ级病例33例;Ⅱ级病例38例; Ⅲ级病例53例。分析结果表明超声造影在Ⅰ级滑膜炎的患者中敏感性较高，检出率高。

超声造影可以实时显像，并且分辨力高，组织间的对比度也高。其对低速、低流量血流信号的组织器官有较好的显像[19]，能够动态的、连续的观察器官及病灶的微循环灌注，能定性及定量地评价滑膜的血流情况，实时监测疾病的活动程度，对于临床有较好的帮助。有研究表明，超声造影对于滑膜增厚的客观反映甚至敏感性比MRI更高。

关节镜检作为有创检查，可以直观清晰看到膝骨关节炎患者滑膜、软骨、半月板的形态结构及是否与周围组织黏连或者黏连程度，比较直观可靠，在临床上中应用的频率较高[20]，但是尽管创口较小，却无法否定其为有创检查的事实，对患者会有一定的生理及心理影响，随着病情的复杂化及患者因疾病加重改变机体正常结构的影响，通过关节镜的诊断准确率会降低，漏诊率相对增高，对于患者有一定程度的伤害，也会影响患者对医生及检查的依从性，核磁共振与之相比，成像参数较多，可以多个角度观察患者的病变部位，核磁共振对于图像的处理软件也比较丰富，可以有更多选择使得病灶的位置呈现出来，扫描速度较人工的关节镜检查快，组织分辨率高，对与关节软骨、滑膜、半月板、内、外侧副韧带、肌腱等都有良好的密度分辨率，能够将软组织系统、全面的呈现出来，对于发现软组织的病灶有良好的显示效果，最重要一点是无创性，患者不需要穿刺及手术，对于患者的身体机能损伤较小，既能够提高诊断的效率及病灶检出的结果，也能够使得患者满意，减低了医患之间的矛盾，改善医患之间的关系[21]。

核磁共振与X线比较，其优势更为突出，X线对骨的显示比较清楚，因此可以显示膝关节边缘骨赘的形成，对于膝骨性关节炎的分期有着重要的作用，但是X线不能够显示滑膜，对以滑膜病变为主的膝骨性关节炎几乎没有直接作用，只能够通过关节间隙的改变来间接为我们呈现出滑膜或软骨的改变，X线对于软组织也没有较好的显像能力，而且由于X线的成像原理，对人体有一定的辐射，会让别人接收到辐射，使得病人可能会对医疗工作的开展产生一定的抵触，影响医患关系，也让病人产生不必要的恐慌，核磁共振的是不同原子核的自旋运动，体内氢质子成像，没有电离辐射[22-23]，因此，孕妇或者小孩都可以做这项检查。

核磁共振的禁忌症较多，如体内安装心脏起搏器、支架、人工瓣膜等，由于检查时间长，空间小，幽闭恐惧症患者禁入，而且一般做核磁共振检查需要预约，不能够实时、动态检查疾病，超声可以多切面、实时监测病变，尤其对于早期及中期膝骨性关节炎，超声具有比较特征的表现，可发现周围软组织的病变，而且随着高频超声的出现，高频超声在诊断滑膜增厚、膝关节关节腔积液及软骨破坏等方面于核磁共振几乎没有差异，而超声的便携、简单的优势更加显现出来，配合超声造影技术能够显示滑膜血流的改变，初期滑膜血流改变较小时滑膜形态并没有多大改变，甚至可以显示与正常滑膜表现相等，当滑膜增生时，超声对于滑膜和积液的分辨不够清晰，积液为边界清晰的无回声区，滑膜的显示也为无回声区，但是可以通过挤压探头，积液可以被挤压变形，但是滑膜不会改变，而且，造影下也能够清晰分辨滑膜与积液，积液不会出现血流信号，因此，超声造影比起核磁共振及超声探查更加敏感、直观，对于早期膝骨性关节炎的的诊断更加准确[24]。