超聲檢查在早期膝關節骨關節炎診斷中的應用

莫建強，陳康武，仲冬艷，王阿軍，董鳳林，羅宗平,

(1蘇州大學附屬第一醫院，江蘇蘇州 215006；2蘇州大學骨科研究所)

膝關節骨關節炎(OA)是一種發病率很高的骨科疾病，其病變基礎在于關節表面軟骨的退變破壞，由于軟骨再生能力弱，中晚期呈不可逆性改變，因此早期診斷并進行干預是治療的關鍵。X線是骨科最常用的臨床檢查手段，其簡便易行、價格低，且對骨性結構變化的顯示良好。長期以來，X線結合臨床表現一直被作為OA診斷的金標準，但是早期OA的病理改變主要表現為關節軟骨的退變，尚未出現骨性結構的變化，因此X線對于早期OA的診斷不夠敏感，易造成漏診。超聲檢查可以直接顯示關節軟骨的情況，對早期OA關節軟骨的變化進行檢測，有助于對OA，特別是早期OA的診斷。同時超聲檢查還具有無創、硬件要求低、價格便宜的優點，有利于臨床特別是基層醫院的臨床開展。目前，超聲對于檢測膝關節OA的臨床價值正逐漸受到重視[1,2]。本研究采用超聲檢查膝關節疼痛患者患膝，并分析超聲評級與X線評級、臨床表現的相關性，旨在探討超聲檢查對于膝關節OA的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2015年11月～2017年12月蘇州大學附屬第一醫院收治的因膝關節疼痛不適就診的患者82例(82膝)，男31例，女51例；年齡26～85歲，平均53.4歲；病程2～60個月，平均15.1個月；左膝31例，右膝51例；排除有明確膝關節手術外傷史的患者。

1.2 超聲檢查及Kazam超聲評級標準評級 由同一名高年資超聲專科主治醫師對所有患者的受累膝關節進行檢查。所采用的儀器為Phillips IU22彩色超聲儀，探頭為12 MHz高頻線陣電子掃描探頭。患者取仰臥位，膝關節屈曲至最大角度，將超聲探頭置于髕骨上緣進行橫縱掃查，可顯示股骨滑車；在髕骨兩側、髕骨下方進行掃查，并囑患者變為俯臥位，膝關節伸直，從腘窩進行掃查，可顯示股骨內外側髁。在掃查過程中，調整探頭角度，使入射聲波盡量垂直于關節軟骨表面，盡可能清晰的顯示軟骨，截取成像質量良好的畫面，儲存于超聲系統工作站內并導出至電腦硬盤供后期分析。將所有研究對象的超聲圖像隱去基本信息(姓名、性別、年齡)，打亂順序，由2位高年資超聲科主治醫師分別對股骨滑車、股骨內外側髁的軟骨狀態進行觀察評估。采用Kazam等[3]提出的軟骨損傷分級方法，按照軟骨損傷嚴重程度分為5級。當2位醫師的評級結果不一致時，邀請第3位超聲科主治醫師進行評級，有2位醫師同意的評級作為最終的結果。

1.3 X線檢查及Kellgren-Lawrence X線評級標準評級 所有入選對象的受累膝關節均接受了數字X線成像檢查。檢查時，患者待檢查膝關節伸直，仰臥位于檢查床拍攝正位片，側臥于檢查床拍攝側位片。所得到的圖像資料經過Neosoft station影像工作站調取，以JPG格式導出保存至電腦硬盤供后期分析。將所有研究對象的X線圖像隱去基本信息(姓名、性別、年齡)，打亂順序，由2位高年資骨科主治醫師醫師對膝關節圖像進行觀察評估。根據最常用的Kellgren-Lawrence評級[4]方法對膝關節OA的嚴重程度進行評級。當2位醫師的評級結果不一致時，邀請第3位骨科主治醫師進行評級，有2位醫師同意的評級作為最終的結果。

1.4 臨床癥狀及功能評估 由一位高年資骨科主治醫師采用模擬視覺評分法(VAS)[5]和安大略麥馬斯特大學骨關節炎指數可視化量表(WOMAC)[6]對參加實驗的患者的主訴癥狀和功能活動進行評分。

1.5 統計學方法 采用SPSS 16.0統計軟件。采用Spearman等級相關分析法分析超聲、X線評級與VAS、WOMAC評分的相關性，相關系數<0.40表示相關性差，0.40～0.75表示相關性中等，>0.75表示相關性良好[7]；另采用Kappa檢驗分析超聲檢查的觀察者間一致性。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 膝關節影像學表現 ①超聲檢查：軟骨呈現為典型的覆蓋于軟骨下骨之上的三層夾心結構。軟骨本身為一薄層的低回聲帶狀結構，透聲好，質地均勻，滑車中央部最厚，內外側股骨髁邊緣處逐漸變薄，移行過度自然。軟骨表面與滑膜腔、軟骨底部與軟骨下骨之間，分別有一高信號交界面弧線影。正常軟骨的交界面弧線影顯示清晰，邊緣銳利，平滑光整，連續性好。當發生軟骨退變時，最初表現為軟骨表面界面線影模糊，銳利度下降；然后表面連續性破壞，軟骨內部出現散在的不均勻高信號影；隨著病情進展，逐漸出現軟骨厚度變薄，直至軟骨下骨暴露,因硬化而出現信號增高，軟骨下骨輪廓形態不規則。②X線檢查：X線無法直接顯示軟骨，主要依靠骨贅的形成、關節間隙寬度變小、軟骨下骨硬化等間接征象作為分級的依據。

2.2 膝關節影像學評級與臨床表現評分的相關性 超聲評級與VAS評分、WOMAC評分呈正相關(r分別為0.804、0.902，P均<0.05)；X線評級與VAS評分、WOMAC評分呈正相關(r分別為0.732、0.781，P均<0.05)；超聲評級與X線評級呈正相關(r為0.894，P<0.05)。

2.3 膝關節超聲檢查的觀察者一致性分析 進行超聲評級的兩位超聲科主治醫師之間有一致性(Kappa系數0.770，P<0.05)。

3 討論

OA是骨科最常見的慢性關節疾患，多發生于負重較大的關節。根據2015年的調查結果顯示，我國40以上人群原發性骨關節炎的總體患病率高達46.3%，其中雙膝關節OA為15.6%[8]。OA的病變特點是關節軟骨的退行性變和關節周圍繼發性骨質增生。最初的病理改變是負重部位關節軟骨膠原纖維斷裂、軟骨細胞死亡，繼而軟骨碎裂、剝脫，隨后軟骨下骨暴露，逐漸出現軟骨下骨硬化、囊性變，骨贅增生，關節間隙變窄等變化[9]。骨關節炎早期僅存在軟骨變化，至中晚期才會出現骨性結構的變化。

X線和MRI是目前OA主要的影像學檢查方法，各有其優缺點。對于OA的診斷和治療，目前國內遵循的是2018年由中華醫學會頒布的《骨關節炎診療指南》[10]，根據其中的膝關節OA診斷標準，臨床癥狀結合X線陽性表現即可診斷。X線的優點是簡單快捷、價格便宜、易于開展，仍然是OA診斷的金標準。但是X線只能顯示骨性結構的變化，因此當患者出現X線陽性表現的時候，通常已經處于OA病變的中晚期，延誤了早期診斷、早期治療的機會，難以滿足現階段群眾更高的健康要求。MRI也是目前骨科常用的檢查方法，它可以顯示軟骨及滑膜等結構，因此對于早期OA的診斷效果優于X線[11,12]。但是MRI檢查設備昂貴，需要配備專門的檢查室，檢查耗時長，不容易推廣普及，并且也不能用于安裝了心臟起搏器或者有其他禁忌癥的患者，因此MRI還無法在臨床上取代X線。

超聲檢查也是臨床主要的影像學檢查方法之一，但是既往在骨科臨床應用相對較少。目前隨著超聲技術及設備的進展，肌骨超聲在臨床得到日益廣泛的開展，它對于檢測膝關節OA的臨床價值正逐漸受到重視[13,14]。超聲能夠以較為低廉的代價實現實時、多平面、動態的顯影，可以提供OA相關變化可靠的評估。無需使用造影劑或經受輻射損傷的風險，就能顯示OA引起的炎性和結構性改變。相對于X線，超聲最重要的優勢是可以直接顯示軟骨。Nishitani等[15]將軟骨超聲信號跟軟骨病理組織切片的結果進行比較，發現當軟骨僅有顯微鏡下病理變化的時候就可以引起超聲信號的改變。Chiang等[16]報道了利用聲學反向散射技術，超聲可以檢測軟骨表面的纖維化改變，精度可以達到接近20 μm。與MRI相比，超聲檢查沒有明顯的檢查禁忌癥，無需注射造影劑也無放射損傷的風險，易于被病人接受；設備相對便宜，對場地無特殊要求，可以在床邊實施；檢查時間短，費用相對低廉，醫生可以根據需要安排定期檢查，對于觀察治療的效果、病情的變化非常重要。

本研究顯示，超聲檢查評級與臨床表現評分有良好的相關性，說明超聲可以作為一種很好的診斷以及隨訪OA患者病情變化的工具。X線評級與臨床表現評分評分的相關系數均低于超聲評級的相關系數，說明超聲相較于X線更具有優越性。超聲和X線評級之間的相關系數為0.894，說明兩者評價OA的嚴重程度具有良好的一致性，體現了超聲的臨床價值。進一步分析超聲以及X線各個評級分組的病例分布特點，可以發現在病情較為嚴重的病例中，兩種方法的診斷一致性相對較好，而在病情相對較輕的病例中，X線評級的結果要低于超聲評級的結果。這是因為在OA早期，軟骨只有局部的裂隙形成，無大面積缺損，所以此時關節間隙的變化不明顯[9]。我們檢查中獲得的影像學資料表明，超聲可以直接顯示早期關節軟骨的變化，而此時X線只能依靠骨贅形成這一間接征象來進行診斷，因此敏感性要低于超聲。對于中晚期OA病例，軟骨大面積剝脫，關節間隙變狹窄[9]。此時，X線可以通過關節間隙的變化來進行診斷，因此敏感性提高，與超聲的診斷效果接近。我們的研究結果顯示X線與臨床表現相關性低于超聲，可能就是由于X線對于早期OA的診斷的敏感性相對較低引起的。另外，我們對超聲檢測軟骨退變的觀察者間一致性進行了分析，其Kappa系數為0.770，說明超聲是一種可靠的、重復性良好的檢查方法。

總之，超聲可以直接顯示股骨滑車及股骨髁的軟骨退變情況，并且與X線有良好的相關性。與X線相比較，超聲評級與臨床表現的相關性更好，表明超聲可以更好的反應膝關節OA的嚴重程度，特別是對于早期病例。并且超聲評級的觀察者間一致性良好。根據本研究的結果，超聲檢查有希望成為膝關節OA篩查、診斷、隨訪的有效工具。