超声检查在早期膝关节骨关节炎诊断中的应用

莫建强，陈康武，仲冬艳，王阿军，董凤林，罗宗平,

(1苏州大学附属第一医院，江苏苏州 215006；2苏州大学骨科研究所)

膝关节骨关节炎(OA)是一种发病率很高的骨科疾病，其病变基础在于关节表面软骨的退变破坏，由于软骨再生能力弱，中晚期呈不可逆性改变，因此早期诊断并进行干预是治疗的关键。X线是骨科最常用的临床检查手段，其简便易行、价格低，且对骨性结构变化的显示良好。长期以来，X线结合临床表现一直被作为OA诊断的金标准，但是早期OA的病理改变主要表现为关节软骨的退变，尚未出现骨性结构的变化，因此X线对于早期OA的诊断不够敏感，易造成漏诊。超声检查可以直接显示关节软骨的情况，对早期OA关节软骨的变化进行检测，有助于对OA，特别是早期OA的诊断。同时超声检查还具有无创、硬件要求低、价格便宜的优点，有利于临床特别是基层医院的临床开展。目前，超声对于检测膝关节OA的临床价值正逐渐受到重视[1,2]。本研究采用超声检查膝关节疼痛患者患膝，并分析超声评级与X线评级、临床表现的相关性，旨在探讨超声检查对于膝关节OA的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2015年11月～2017年12月苏州大学附属第一医院收治的因膝关节疼痛不适就诊的患者82例(82膝)，男31例，女51例；年龄26～85岁，平均53.4岁；病程2～60个月，平均15.1个月；左膝31例，右膝51例；排除有明确膝关节手术外伤史的患者。

1.2 超声检查及Kazam超声评级标准评级 由同一名高年资超声专科主治医师对所有患者的受累膝关节进行检查。所采用的仪器为Phillips IU22彩色超声仪，探头为12 MHz高频线阵电子扫描探头。患者取仰卧位，膝关节屈曲至最大角度，将超声探头置于髌骨上缘进行横纵扫查，可显示股骨滑车；在髌骨两侧、髌骨下方进行扫查，并嘱患者变为俯卧位，膝关节伸直，从腘窝进行扫查，可显示股骨内外侧髁。在扫查过程中，调整探头角度，使入射声波尽量垂直于关节软骨表面，尽可能清晰的显示软骨，截取成像质量良好的画面，储存于超声系统工作站内并导出至电脑硬盘供后期分析。将所有研究对象的超声图像隐去基本信息(姓名、性别、年龄)，打乱顺序，由2位高年资超声科主治医师分别对股骨滑车、股骨内外侧髁的软骨状态进行观察评估。采用Kazam等[3]提出的软骨损伤分级方法，按照软骨损伤严重程度分为5级。当2位医师的评级结果不一致时，邀请第3位超声科主治医师进行评级，有2位医师同意的评级作为最终的结果。

1.3 X线检查及Kellgren-Lawrence X线评级标准评级 所有入选对象的受累膝关节均接受了数字X线成像检查。检查时，患者待检查膝关节伸直，仰卧位于检查床拍摄正位片，侧卧于检查床拍摄侧位片。所得到的图像资料经过Neosoft station影像工作站调取，以JPG格式导出保存至电脑硬盘供后期分析。将所有研究对象的X线图像隐去基本信息(姓名、性别、年龄)，打乱顺序，由2位高年资骨科主治医师医师对膝关节图像进行观察评估。根据最常用的Kellgren-Lawrence评级[4]方法对膝关节OA的严重程度进行评级。当2位医师的评级结果不一致时，邀请第3位骨科主治医师进行评级，有2位医师同意的评级作为最终的结果。

1.4 临床症状及功能评估 由一位高年资骨科主治医师采用模拟视觉评分法(VAS)[5]和安大略麦马斯特大学骨关节炎指数可视化量表(WOMAC)[6]对参加实验的患者的主诉症状和功能活动进行评分。

1.5 统计学方法 采用SPSS 16.0统计软件。采用Spearman等级相关分析法分析超声、X线评级与VAS、WOMAC评分的相关性，相关系数<0.40表示相关性差，0.40～0.75表示相关性中等，>0.75表示相关性良好[7]；另采用Kappa检验分析超声检查的观察者间一致性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 膝关节影像学表现 ①超声检查：软骨呈现为典型的覆盖于软骨下骨之上的三层夹心结构。软骨本身为一薄层的低回声带状结构，透声好，质地均匀，滑车中央部最厚，内外侧股骨髁边缘处逐渐变薄，移行过度自然。软骨表面与滑膜腔、软骨底部与软骨下骨之间，分别有一高信号交界面弧线影。正常软骨的交界面弧线影显示清晰，边缘锐利，平滑光整，连续性好。当发生软骨退变时，最初表现为软骨表面界面线影模糊，锐利度下降；然后表面连续性破坏，软骨内部出现散在的不均匀高信号影；随着病情进展，逐渐出现软骨厚度变薄，直至软骨下骨暴露,因硬化而出现信号增高，软骨下骨轮廓形态不规则。②X线检查：X线无法直接显示软骨，主要依靠骨赘的形成、关节间隙宽度变小、软骨下骨硬化等间接征象作为分级的依据。

2.2 膝关节影像学评级与临床表现评分的相关性 超声评级与VAS评分、WOMAC评分呈正相关(r分别为0.804、0.902，P均<0.05)；X线评级与VAS评分、WOMAC评分呈正相关(r分别为0.732、0.781，P均<0.05)；超声评级与X线评级呈正相关(r为0.894，P<0.05)。

2.3 膝关节超声检查的观察者一致性分析 进行超声评级的两位超声科主治医师之间有一致性(Kappa系数0.770，P<0.05)。

3 讨论

OA是骨科最常见的慢性关节疾患，多发生于负重较大的关节。根据2015年的调查结果显示，我国40以上人群原发性骨关节炎的总体患病率高达46.3%，其中双膝关节OA为15.6%[8]。OA的病变特点是关节软骨的退行性变和关节周围继发性骨质增生。最初的病理改变是负重部位关节软骨胶原纤维断裂、软骨细胞死亡，继而软骨碎裂、剥脱，随后软骨下骨暴露，逐渐出现软骨下骨硬化、囊性变，骨赘增生，关节间隙变窄等变化[9]。骨关节炎早期仅存在软骨变化，至中晚期才会出现骨性结构的变化。

X线和MRI是目前OA主要的影像学检查方法，各有其优缺点。对于OA的诊断和治疗，目前国内遵循的是2018年由中华医学会颁布的《骨关节炎诊疗指南》[10]，根据其中的膝关节OA诊断标准，临床症状结合X线阳性表现即可诊断。X线的优点是简单快捷、价格便宜、易于开展，仍然是OA诊断的金标准。但是X线只能显示骨性结构的变化，因此当患者出现X线阳性表现的时候，通常已经处于OA病变的中晚期，延误了早期诊断、早期治疗的机会，难以满足现阶段群众更高的健康要求。MRI也是目前骨科常用的检查方法，它可以显示软骨及滑膜等结构，因此对于早期OA的诊断效果优于X线[11,12]。但是MRI检查设备昂贵，需要配备专门的检查室，检查耗时长，不容易推广普及，并且也不能用于安装了心脏起搏器或者有其他禁忌症的患者，因此MRI还无法在临床上取代X线。

超声检查也是临床主要的影像学检查方法之一，但是既往在骨科临床应用相对较少。目前随着超声技术及设备的进展，肌骨超声在临床得到日益广泛的开展，它对于检测膝关节OA的临床价值正逐渐受到重视[13,14]。超声能够以较为低廉的代价实现实时、多平面、动态的显影，可以提供OA相关变化可靠的评估。无需使用造影剂或经受辐射损伤的风险，就能显示OA引起的炎性和结构性改变。相对于X线，超声最重要的优势是可以直接显示软骨。Nishitani等[15]将软骨超声信号跟软骨病理组织切片的结果进行比较，发现当软骨仅有显微镜下病理变化的时候就可以引起超声信号的改变。Chiang等[16]报道了利用声学反向散射技术，超声可以检测软骨表面的纤维化改变，精度可以达到接近20 μm。与MRI相比，超声检查没有明显的检查禁忌症，无需注射造影剂也无放射损伤的风险，易于被病人接受；设备相对便宜，对场地无特殊要求，可以在床边实施；检查时间短，费用相对低廉，医生可以根据需要安排定期检查，对于观察治疗的效果、病情的变化非常重要。

本研究显示，超声检查评级与临床表现评分有良好的相关性，说明超声可以作为一种很好的诊断以及随访OA患者病情变化的工具。X线评级与临床表现评分评分的相关系数均低于超声评级的相关系数，说明超声相较于X线更具有优越性。超声和X线评级之间的相关系数为0.894，说明两者评价OA的严重程度具有良好的一致性，体现了超声的临床价值。进一步分析超声以及X线各个评级分组的病例分布特点，可以发现在病情较为严重的病例中，两种方法的诊断一致性相对较好，而在病情相对较轻的病例中，X线评级的结果要低于超声评级的结果。这是因为在OA早期，软骨只有局部的裂隙形成，无大面积缺损，所以此时关节间隙的变化不明显[9]。我们检查中获得的影像学资料表明，超声可以直接显示早期关节软骨的变化，而此时X线只能依靠骨赘形成这一间接征象来进行诊断，因此敏感性要低于超声。对于中晚期OA病例，软骨大面积剥脱，关节间隙变狭窄[9]。此时，X线可以通过关节间隙的变化来进行诊断，因此敏感性提高，与超声的诊断效果接近。我们的研究结果显示X线与临床表现相关性低于超声，可能就是由于X线对于早期OA的诊断的敏感性相对较低引起的。另外，我们对超声检测软骨退变的观察者间一致性进行了分析，其Kappa系数为0.770，说明超声是一种可靠的、重复性良好的检查方法。

总之，超声可以直接显示股骨滑车及股骨髁的软骨退变情况，并且与X线有良好的相关性。与X线相比较，超声评级与临床表现的相关性更好，表明超声可以更好的反应膝关节OA的严重程度，特别是对于早期病例。并且超声评级的观察者间一致性良好。根据本研究的结果，超声检查有希望成为膝关节OA筛查、诊断、随访的有效工具。