超聲成像在膝關節常見疾病中的應用

劉艷華，薛利芳

1.北京市隆福醫院　超聲科，北京　100010；2.北京大學人民醫院　超聲科，北京　100044

超聲成像在膝關節常見疾病中的應用

劉艷華1，薛利芳2

1.北京市隆福醫院超聲科，北京100010；2.北京大學人民醫院超聲科，北京100044

膝關節是人體負重和活動量最大的關節，易受外傷、勞損和各類疾病的干擾。隨著我國人口的老齡化，膝關節疾病的發病率呈明顯上升的趨勢。各種炎癥性、創傷性、老年性膝關節病變如不能得到及時有效的治療，常會導致膝關節功能喪失，嚴重影響人們的生活質量。目前臨床上關于膝關節病變的影像學檢查有X線平片、CT掃描、關節鏡、關節腔造影以及MR I等,各種檢查技術依其特點均有一定不足[1],有些難以在低級別醫院乃至社區推廣應用。近年來，隨著超聲技術的不斷進步，高頻彩色多普勒超聲被廣泛應用于骨科領域多種疾病的診斷。其對關節及軟組織病變診斷準確性的不斷提高使之越來越受到骨科醫師的重視[2]。

1　超聲成像發展歷程

超聲成像是20世紀50年代后期發展起來的一種新型非創傷性的臨床醫學新技術,通過運用超聲波的物理特性、成像原理，人體組織器官的解剖、生理、病理特征以及臨床醫學基礎知識顯示人體組織、器官形態和功能的變化，為臨床提供診斷依據。

20世紀40年代，超聲開始用于人體檢查，最早的一維超聲技術儀-A型超聲儀研制成功。60年代初，超聲光點掃描診斷法-M型超聲，超聲顯像診斷法-B型超聲，多普勒技術-D型超聲相繼研制成功[3]。70年代，脈沖多普勒與二維超聲結合而成的雙功能超聲顯像能選擇性獲得取樣部位的血流頻譜。80年代以來，超聲成像技術的進展突飛猛進，彩色多普勒技術的應用極大地拓展了超聲檢查的應用范圍，使各組織的細微結構及血流得以顯示；脈沖與連續頻譜多普勒的聯合應用近一步提高了診斷的準確性。80年代，術中超聲已廣泛運用于外科不同領域。90年代以來，高分辨率超聲逐步被應用于骨和軟骨疾病的診斷。三維超聲技術在90年代開始成熟，在很多應用領域優于傳統二維超聲。Ophir等人于1991年提出了超聲彈性成像（Ultrasonic Elastography，UE）[4]，從力學角度分析病灶良惡性，經過十余年的發展，已成為臨床上一種新的成像技術。

2　超聲成像在膝關節疾病中的應用

2.1超聲成像在膝關節及關節周圍腫物中的應用

與CT、MR I相比，超聲是檢查膝關節內及關節周圍腫物最簡單方便的方法。超聲能鑒別腫物的囊實性，顯示其血流分布情況，明確病變與周圍組織的關系，并能引導穿刺行活檢及介入治療。

（1）常見的囊性腫物。腘窩囊腫是臨床最常見的滑膜囊腫，其部位表淺固定，高頻彩超可明確診斷并對其進行分型。半月板囊腫常位于外側半月板軟骨外周，有時會破損，有時可延伸至髕前間隙，超聲檢查多有陽性發現。關節旁滑囊病變時，超聲可在韌帶或肌腱旁顯示囊性回聲。

（2）常見的實性腫物。滑膜血管瘤是一種發生在關節、滑膜囊和腱鞘滑膜的良性血管病變。超聲對滑膜血管瘤的診斷價值文獻少有報道。黃冬梅等[5]認為，彩色血流顯像有助于診斷滑膜血管瘤，腫瘤表現為關節腔內邊界不清的低回聲腫塊，內部呈多發管狀結構，血流豐富。

2.2超聲在膝關節炎中的應用

膝關節是全身滑膜最豐富的關節，髕上囊是全身最大的滑液囊，與膝關節相通。當關節滑膜受物理、化學或生物刺激時，會出現炎癥改變，滑膜充血、水腫，繼而滲出，產生積液；若病因長期存在，滑膜即出現增生、肥厚[6]。高頻超聲對關節具有良好的分辨力，可以清晰地顯示關節軟骨、間隙及周圍軟組織等解剖結構。

2.2.1超聲在類風濕性關節炎中的應用

類風濕性關節炎（Rheumatoid Arthritis，RA）是一種以對稱性、多關節炎為主要臨床表現的自身免疫性疾病，可引起進行性、不可逆的關節損傷，膝關節是最常被累及的大關節，其基本病理改變是滑膜炎[7]侵及下層的軟骨和骨，造成關節進行性破壞、畸形和功能喪失等，故對R A的早期診斷很重要。

以往多采用X線或MR I觀察膝關節病變，隨著超聲儀器的不斷發展及超聲對骨骼肌肉病變診斷技術的提高，高頻超聲、彩色多普勒血流顯像（Color Doppler Flow Imaging，CDFI）及對比增強超聲（Contrast-enhanced Ultrasound，CEUS）越來越多地應用于R A的診斷及療效判定中[8]。

正常情況下關節腔僅有微量積液，超聲不易顯示。當滑膜滲出引起滑膜囊積液時，超聲圖像上顯示為明顯的無回聲區。超聲對關節積液檢測有很好的敏感性和特異性[9]。炎癥致滑膜增殖可引起滑膜增厚，增厚的滑膜在髕上囊液體的襯托下更清楚。高頻彩超可清晰顯示滑膜增生和病變組織血流量的變化，因此可用于滑膜病變的評估。滑膜微血管的多少與滑膜炎活動性密切相關，應用C EUS能夠提高滑膜微血管的顯示率[10]。Carotti等研究亦發現C EUS能夠評估R A滑膜炎病變的活躍程度及治療效果[11]。

超聲能直接顯示關節軟骨。Mathiesen等通過尸體膝關節超聲檢查表明，10MHz探頭能夠準確地測量軟骨厚度和軟骨缺損面積[12]。任杰等選擇40例患者的41個擬行關節鏡手術或關節置換術的膝關節，發現超聲能很好地判斷膝關節軟骨的退變[13]。康斌等利用新鮮離體的膝關節制作股骨髁關節面軟骨缺損模型，通過超聲檢查發現，超聲在診斷軟骨缺損方面具有良好的準確性及可靠性[14]。動物離體軟骨退行性病變模型實驗也表明，超聲能夠辨別正常軟骨和退行性病變的軟骨病灶，并且具有較高的敏感性[15]。

綜上所述，高頻超聲能清晰顯示關節腔、滑膜、滑囊、積液、軟骨厚度及形態[16]，且彩超能檢測關節組織內血流的分布，顯示滑膜增生的狀態，并具有很高的敏感性；還可做出超聲分級診斷，有利于指導臨床和隨診。

2.2.2超聲在膝骨關節炎中的應用

膝骨關節炎（osteoarthritis，OA）多見于中老年人，是一種骨關節退行性病變，可導致關節內軟骨和骨的破壞、關節功能障礙，甚至殘廢。軟骨病變是OA的始動環節,早期病理改變主要是軟骨軟化、纖維樣變,乃至壞死脫落[17]。

高頻超聲對髕上囊和關節腔積液的診斷率極高，能顯示滑膜的增厚情況及血流狀態，更能清晰顯示OA的早中期病理改變，如關節面軟骨的厚度變化、邊緣光滑與否、內部透聲情況、骨贅及形成游離體等，能準確顯示這些病變的程度、性質及范圍，對臨床早期診斷、療效觀察有重要意義。超聲能夠敏感地發現膝關節游離體，特別是X線陰性的軟骨樣游離體。

總之，高頻超聲雖對骨質病變顯示較困難，但對于OA早期病變中的軟骨變性及滑膜、軟組織改變顯示清晰，所以高頻超聲是診斷OA的重要手段。

2.3超聲在膝關節外傷性病變診斷中的應用

膝關節結構復雜、活動量大、肌腱及韌帶受損傷機率較高。近年來，超聲對肌腱、側副韌帶等病變的診斷準確性不斷提高，已應用于骨科及中醫骨傷科中多種疾病的檢查。

2.3.1肌腱損傷

肌腱的過度使用性損傷，也稱“腱病”，是骨科、運動醫學、康復醫學和老年醫學的常見病，主要表現為肌腱或肌腱-骨骼連接處的疼痛、壓痛，甚至斷裂。好發于運動員，股四頭肌腱和髕腱是膝部肌腱撕裂的好發部位[18]。超聲對肌腱組織有良好的分辨率，不但可以診斷肌腱病變，對肌腱周邊滑膜炎亦可清晰顯示。高頻超聲能準確判斷肌腱是否斷裂、粘連及其發生部位和周圍組織的關系，為臨床提供依據；還可動態觀察肌腱愈合情況以指導臨床。

2.3.2側副韌帶損傷

膝關節側副韌帶為關節外結構，位于皮下，不受骨遮擋，高頻超聲可清晰顯示。黃冬梅等報道，高頻超聲能清晰顯示側副韌帶的正常形態及損傷程度，并提出了相應的診斷標準[19]。膝關節韌帶損傷中以內側副韌帶損傷最為多見，深層斷裂者常伴有內側半月板損傷，因超聲對交叉韌帶、半月板及骨性結構損傷的診斷不如MR I，所以對懷疑有合并傷者還應進行MR I檢查，以防漏診。

2.3.3交叉韌帶損傷

交叉韌帶位置較深，超聲顯示相對困難。

前交叉韌帶（Anterior cruciate ligament，ACL）是膝關節中較易受傷的韌帶。超聲診斷急性A C L斷裂的指征分為直接征象和間接征象[20]。直接征象為A C L連續回聲中斷，回聲不均及局部暗區（僅限于A C L中下部損傷，股骨附著部的斷裂為超聲掃查盲區）；間接征象為腘窩橫切掃查觀察股骨外側髁A C L起始處滑膜周圍有無異常回聲區。Skovgaard Larsen等報道，用間接征象診斷A C L股骨附著部斷裂的敏感度為88%，特異度為98%[20]。Fuc h s等報道，在A C L股骨附著處探及低回聲區，A C L走行呈“S”形以及后交叉韌帶（Posterior Cruciate Ligament，PCL）增厚這3個征象均可提示A C L斷裂[21]。

PCL撕裂時超聲表現為韌帶腫脹、內部出現不規則低回聲、韌帶周圍血腫；完全斷裂時韌帶連續性中斷。張素萍等認為，超聲診斷PCL損傷準確率不及MRI，但能夠實時地觀察PCL在抽屜試驗中的運動情況，可提供其他方法無法得到的重要信息[22]。

2.3.4半月板損傷

半月板為膝關節內股骨內外髁與脛骨內外髁之間的半月形纖維軟骨墊。目前國內外超聲對膝關節半月板損傷的準確性報道不一。牛克松等以關節鏡和手術為金標準，超聲診斷膝關節半月板損傷的準確性為92.4%，敏感性為94.1%，特異性為90.6%，陽性預測值為91.4%，陰性預測值為93.5%[23]。P a r k等以MR I作為參考標準，超聲對膝關節損傷診斷的敏感性、特異性、準確性、陽性預測值及陰性預測值分別為6.2%、84.9%、85.4%、75.8%、91.8%[24]。吳曉莉等認為，超聲診斷半月板損傷時，應注意結合患者病史及體檢結果[25]。對于半月板內緣的撕脫、放射狀的撕裂、無明顯分離的撕裂以及距離太大的桶柄狀撕裂，超聲難以顯示，可能出現假陰性結果；由于體位、探頭分辨力、超聲檢查者的技術水平等因素，可出現假陽性結果。

2.3.5肌肉損傷

最常見的運動性膝部肌肉損傷為股四頭肌和小腿三頭肌。臨床上將小腿三頭肌損傷稱為網球腿。高頻超聲可評估肌肉損傷的程度及范圍，觀察損傷愈合進程及評估瘢痕形成情況；肌內血腫是肌肉撕裂的標志。

3　討論

3.1超聲在膝關節檢查中的優勢

高頻彩超對膝關節具有良好的組織分辨率，能提供高質量的圖像，能清晰顯示膝部的解剖結構及空間層次關系，能識別軟組織結構及病變，能從任意方向和角度觀察病變，能顯示血流信號，已成為膝關節及其周圍組織病變的首選且有效的影像學檢查方法。

超聲檢查以高軟組織對比度、實時快速成像、便捷、無禁忌、無損傷、無放射性及電離輻射、可重復、可雙側對比、價廉、報告快捷等優點被廣泛應用于臨床，成為病人最易接受、且不可替代的影像學檢查方法之一，在基層醫療衛生機構更是重要的、甚至是唯一的影像學檢查方法。

超聲檢查可在床旁進行，患者無需準備、無痛苦、不受任何狀態限制，探頭和患者體位在掃查過程中可靈活變動，動態獲取患者信息。

盡管超聲在骨關節檢查中受到若干限制，但諸多優點使其經常可提供其他影像學方法無法得到的重要診斷信息。

3.2超聲在膝關節檢查中的不足

B超影像清晰度不如CT和MR I，對含氣臟器和骨骼疾病的診斷等方面存在局限性[3]。膝關節骨性結構多、表面形態不規則，超聲探頭與皮膚接觸范圍較小，故顯示的視野較小。

超聲對無骨性遮擋的肌肉肌腱及部分韌帶損傷的診斷水平幾乎等同于MR I，但是對于膝關節深部病變準確性明顯不如MR I，因而超聲難以診斷前交叉韌帶、膝關節半月板后角的病變[26]。且肌骨系統超聲檢查中易出現異向性假像。

不同超聲儀的圖像清晰度不同，對診斷結果有影響。另外，超聲檢查醫師的探查手法、經驗與診斷的準確性有很大關系。同時部分病情較重的患者因其體位不能配合檢查，易出現漏誤診現象。

4　展望

近幾年隨著超聲造影劑的引入以及超聲分子影像技術的發展，超聲波不僅可以對體內組織器官微觀病變進行分子水平的探測與顯像，還可實現藥物的靶向定點運輸和釋放。未來5～10年，超聲技術發展方向將是“成像-給藥-治療”的一體化[27]，以期給膝關節病變患者帶來福音。

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作者郵箱：174562548@qq.com

[中圖分類號]R445.1；R684

[文獻標志碼]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.020

[文章編號]1674-1633(2014)02-0070-04

收稿日期：2013-08-11修回日期：2013-11-13

基金項目：北京市東城區科技計劃項目（2013-3-006）。

Application of Ultrasonic Imaging in Common Diseases of Knee Joint

LIU Yan-hua1, XUE Li-fang2
1.Department of Ultrasound, Longfu Hospital, Beijing 100010, China; 2.Department of Ultrasound, Peking University People's Hospital, Beijing 100044, China

[摘要]本文闡述了超聲成像的基本原理、發展歷程及其在膝關節疾病如類風濕性關節炎、肌腱損傷等中的應用，并分析了其在膝關節檢查中的優勢與不足，指出高頻超聲將在膝關節疾病的診斷和治療中發揮重要作用。

[關鍵詞]超聲成像；類風濕性關節炎；外傷性病變；高頻超聲

Abstract：This paper introduces the basic principle, development history of ultrasonic imaging with its applications in diseases of knee joint such as rheumatoid arthritis, tendon injury and so on. This paper also analyzes the advantages and def i ciencies of ultrasonic imaging in the examination of knee joint, and points out that high-frequency ultrasound will play an important role in the diagnosis and treatment of diseases of knee joint.

Key words：ultrasonic imaging; rheumatoid arthritis; traumatic lesions; high-frequency ultrasound