针式关节镜在关节疾病诊治中的应用研究进展

肖文峰 刘高明 靳宏福 鲁文浩 李宇晟

中南大学湘雅医院骨科（湖南长沙 410011）

针式关节镜（needle arthroscopy，NA）是直径为1～1.9 毫米的一种关节镜[1]。上世纪八九十年代以来，使用NA 进行关节内检查就一直存在，如Halbrecht 和Jackson[2]就于1992 年使用Medical Dynamics（Englewood，CO，U.S.A.）系统对20 例病因不明的膝关节患者在局麻下使用1.7 mm 光纤关节镜进行检查，但可视化图像质量差和操作繁琐导致其应用受限。随着技术发展和设备更迭，逐渐开发出VisionScope Imaging（VSI）（VisionScope Technologies，Littleton，MA）系统[3]，以及现在常用的Mi-eye 2（Trice Medical，King of Prussia，PA）系统[4]和NanoScope （Arthrex，Naples，FL）系统[5，6]。NA 技术的进步使其可在门诊诊室进行，因此也被称作In-office Needle arthroscopy（IONA）[7]。

运动医学领域所涉及的关节内检查和治疗多数依赖关节镜，比如常见的前、后交叉韧带重建、肩袖撕裂修补等[8]。运动医学一直致力为患者营造创伤小、恢复快的诊治体验，但标准关节镜检查、治疗耗时偏长，并且仍会给患者造成一定的损伤和经济负担。NA 技术迭代后在运动医学关节疾病诊断和治疗上逐渐被关注[7]，但新技术的产生也伴随着各种临床问题，NA 虽然在关节内某些病变的筛查上有其独特的优势[9]，目前的成本分析也显示NA 比MRI 检查更节省资金[10]，但NA 的适应证、禁忌证、并发症、优劣势以及标准化的操作流程还未被高级别证据详细描述[11]。另外，国内还没有NA 相关的发展、应用及利弊的详细描述。基于此，本文在中国知网、万方数据和维普数据库以“关节镜”和（“针孔式”或“小孔径”）为检索策略，在PubMed、Web of Science 数据库以“arthroscop*” AND “needle*” AND （“in-office” OR “office based” OR “diagnostic”）为检索策略，对所得的文献进行筛选、分析，综述NA 的发展过程，介绍NA 在膝关节、肩关节、踝关节和肘关节的临床应用进展以及成本效益，最后总结目前NA 在关节诊治领域的不足并提出未来的应用前景，以期为关节疾病诊治提供创伤更小、收益更高的选择。

1 NA的发展过程概述

“Needle arthroscopy”的概念最早出现于1987 年，由一篇使用NA 在颞下颌关节直视关节内病理变化的报道率先提出[12]。随后NA 的发展按照时间线可大概分成三个阶段（图1）。第一阶段：NA 的产生和试点性应用（约1987～1997 年）；第二阶段：NA 在类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）检查中的应用报道较多，并以关节内直视和滑膜活检为主（约1998～2011年）；第三阶段：NA 的检查、诊断、治疗的潜能以及成本效益分析，范围从膝关节扩展到肩、肘、踝等关节（约2012年至今）。

图1 NA历史发展趋势

第一阶段NA 的产生和试点性应用均以膝关节为主，该阶段主要使用Medical Dynamics（Englewood，CO，U.S.A.）系统[2，13]。第二阶段NA 的发展迎来一小段高峰期，NA 被用于检查关节病变[14]，并对RA 累及的关节进行直视下滑膜活检[15-17]，NA 的滑膜活检功能也一直延续至今。第三阶段可能主要与VisionScope Imaging（VSI）系统、Mi-eye 2（Trice Medical，King of Prussia，PA）系统[4]和NanoScope（Arthrex，Naples，FL）系统[5，6]的出现有关，设备的集成化和便利性使得NA的适用范围延展到肩、肘、踝等关节。

NA 自上世纪末以来就因图像质量差和操作繁琐而应用受限[14]，再加上成本、时间、标准化的技术流程以及相关并发症等均未明确报道，并且MRI 的相对容易获得，均限制了NA 作为诊断、治疗工具的发展[11]。在设备更迭和技术进步之后，考虑到其他诊断方式的时间和经济成本，人们对NA 在关节疾病诊治领域重新产生了兴趣[18]。

2 NA在关节诊治中的应用进展

2.1 NA在膝关节中的应用进展

膝关节作为表浅且极易受累的关节，其关节镜的使用已有五十余年。但直到1992 年，美国南加州运动医学中心的Halbrecht和Jackson[2]对20例病因不明的膝关节患者在局麻下使用直径1.7 mm 的Medical Dynamics 系统进行光纤关节镜检查后发现，在关节软骨检查上，NA 优于MRI，在识别前、后交叉韧带断裂上相似，并且二人前瞻性地指出在诊室内使用NA是MRI的一种准确且经济高效的替代方案。次年，密歇根大学医疗中心的Ike等[19]使用同样的NA系统对10例膝关节骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）患者先后进行NA和标准关节镜检查，发现NA 可以准确检测到半月板、滑膜和软骨的异常；加州太平洋医疗中心的Gramas 等[20]也使用临床检查、NA、标准关节镜和MRI四种检查方式评价了9 位KOA 患者的膝关节病变，发现在检测软骨损伤和半月板撕裂的准确性上NA 和MRI 与标准关节镜相当，但费用上标准关节镜远大于NA。之后Ike等[21]又提出了在诊室环境中使用NA（即IONA 雏形）来检查诊断不明的KOA 可能比在手术室进行标准关节镜检查更可取，NA 可以成为评估某些患者OA 的替代方案[22]。

1997 年后的近15 年时间，NA 在膝关节的临床研究主要涉及滑膜活检取样[15，16，23-26]，如Moreland 等[26]对47位患者使用1.9 mm的NA在门诊环境中局麻下从膝关节获得大量的滑膜组织（大于10 g）；Baeten等[24]使用NA 分别对RA、OA 和脊柱关节病累及的膝关节进行滑膜活检及病理分析，比较三种不同疾病中膝关节滑膜的宏观和微观差异；最后，Reece 和Emery[25]总结了NA较标准关节镜在关节内部检查和在直视下滑膜活检的优势：患者在NA检查后并发症少，且对NA的耐受力和满意度较高。

NA 的硬件和软件设施在数十年的时间里经过了数次迭代，VSI 系统于2012 年左右出现[3]，Mi-eye 2 系统[4]在2016 年获得FDA 批准，NanoScope 系统[5]也在2019年左右被投入使用，NA 在膝关节的临床研究也随着技术的迭代逐渐增多。2017 年，McMillan 等[27]和Patel 等[4]先后使用Mi-eye 2 系统较为完整地描述了NA的适应证、膝关节NA 检查的详细操作步骤以及技术精要，为膝关节标准化NA 检查提供流程参考。次年，两例病例报告也报道了NA 可视化检查在膝关节MRI 诊断不明的情况下具有诊断准确且高效的巨大优势[28，29]。

Gill等[30]对110名膝关节疼痛患者分别进行临床检查、MRI、NA和标准关节镜检查的前瞻性、盲法、多中心临床试验，发现VSI 系统的准确性、敏感性和特异性与标准关节镜检查相当，在评估半月板、关节软骨和髌股关节方面比MRI 更准确，而且未出现使用VSI 系统的并发症。但需要指出的是，NA 检查是在手术室而不是诊室进行的，因此这项研究的结论也值得推敲[30]。随后，Deirmengian 等[31]使用Mi-eye 2 系统对106 名膝关节患者也进行了类似的观察性研究，NA 在诊断关节内病变时比MRI有更高的敏感性和特异性。类似的结果在一项使用NanoScope 系统的报道中也被再次证实[32]。一项系统评价也显示，使用NA 评价KOA、前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）损伤、内外侧半月板撕裂的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值均优于MRI，并且在韧带、半月板、软骨的检查上与标准诊断性关节镜也有较高的一致性[7]。另外，McIntyre[18]和Crall[33]在评述中都肯定了NA在膝关节中的巨大潜在应用价值，但也指出NA 存在应用指征和并发症不明等问题，呼吁人们更加客观地看待这一技术。在NA 的安全性方面，一项针对13个机构的1416例病例的回顾性分析显示，使用Mi-Eye 2 系统检查膝关节没有报告继发于手术的紧急护理或急诊等重大并发症，术后血管迷走神经事件发生率为1.9%，24 小时以上持续疼痛的发生率为0.3%，对拐杖的需求为0[11]。

NA 除了在膝关节检查和诊断上有其独特优势，还在部分膝关节手术上有临床应用价值。Daggett 等[34]报道在NA 辅助下行ACL 缝合带增强术，并通过NA 使用细胞副产物和富含血小板血浆来治疗ACL损伤。相应地，Annibaldi 等[35]使用NA 评估ACL 修复后的愈合、张力和滑膜覆盖水平。DiBartola 等[36]也评估了NA 可以替代MRI 评估半月板撕裂后的愈合状态，尤其早期MRI 评估半月板愈合水平不佳时NA 可作为备选之一。Shubert 等[37]还使用NA 辅助可视化关节内结构，确保操作通道放置准确，在后交叉韧带重建术上发挥重要辅助作用。Quinn[38]和Daggett 等[39]也于2020 年先后报道使用NanoScope 系统行内侧半月板部分切除术的详细流程，并提出NA 在该术式中的风险和局限性以及将其降至最低的方法。次年，Stornebrink 等[40]使用NanoScope 系统对半月板红区和红白区撕裂进行全方位修复。另外，有研究表明，软骨的Raman 光谱在机械损伤下表现出统计变化，而“光学活检”又需要Raman 探针定位到关节内部[41]，因此Kroupa等[42]提出Raman探针联合NA 能够在软骨发生放射学改变之前发现其生化和生物物理特性的改变，从而诊断OA早期阶段。

目前来看，无论使用哪种系统，NA 在膝关节上的检查、诊断乃至治疗都有自己独特的优势[7]，并且与MRI 相比，NA 的成本效益也值得关注（表1）。当然，NA 在膝关节的应用也有流程不规范、并发症不明确等局限性，目前也缺乏大规模的前瞻性研究来证实NA 在膝关节诊治中的临床价值[7，9]，未来NA 在膝关节的应用仍有很多待探索的方向。

表1 NA在关节疾病诊治中的成本效益

2.2 NA在肩关节的应用进展

随着技术的进步，NA 在肩关节疾病诊治中的应用也被逐渐重视。一项为期6 个月、涉及50 名需要关节镜检查的肩部病变患者的前瞻性盲法临床试验结果显示[43]，NA 在诊断关节软骨、盂唇、肩袖和二头肌病理变化方面的准确性与MRI 相当，并与标准关节镜检查有较高的一致性，但NA 不能排除具有大量假阴性的上、下盂唇病变（低敏感性和阴性预测值）。另外，NA 较MRI 在诊断肩关节部分疾病的成本效益上也更占优势[44-46]（表1）。

在肩关节检查方面，Daggett 等[47]报道了使用Mi-Eye 2 系统检查肩关节肱二头肌肌腱长头（long head of the biceps，LHB）、关节盂、冈下肌、肩胛下肌等结构的顺序和流程，并提出检查时手臂的最佳摆放角度和位置。随后，Shafi等[48]也使用NanoScope 系统观察到肱骨头、关节盂表面、喙突下和肩峰下等结构。在肩关节手术方面，Lavender等[49]使用NanoScope系统进行NA辅助下单切口肩袖修复术，第二年又使用柔性双腔套管显著提升了NA 在肩袖损伤修复过程中的可视化效果[50]。2021年，Peach 等[51]和Gauci等[52]先后报道了使用NanoScope系统进行局麻下LHB切除术，详述了该手术的技术流程和优缺点，次年发表的一份始于2018 年的回顾性研究[53]也显示使用NA 在局麻下行LHB 切开术是可行的，无法接受全身麻醉或愿意接受快速门诊手术患者的疼痛、活动以及运动范围评分在术后均显着改善。

一项对13 个机构1419 例病例的回顾性分析证实了NA 在肩关节疾病诊治中的安全性，分析结果显示，使用NA 后没有发生重大并发症，轻微并发症中血管迷走神经事件发生率最多（3%），术后对吊带的需求为0[11]。

2.3 NA在足、踝部的应用进展

早在1994 年，Patton 等[54]就报道了使用NA 对4 名患者进行踝关节检查的病例研究，同时评价了NA 的适应证注意事项，4例手术均取得可观的治疗效果且没有并发症。10 年后，Small 等[55]也建议16 至65 岁接受局麻的患者在诊室进行NA 检查，并且可同时治疗踝关节撞击综合征和滑膜炎等疾病。类似地，Labib 等[56]也建议在局麻下使用VSI 系统检查足、踝关节，但这在当时并未受到重视。

2020年以后，基于NanoScope 系统的技术便利，NA在足、踝部的应用才逐渐普及。Stornebrink 等[57]使用2 mm 的NanoScope 系统对10 例新鲜冷冻的人类供体脚踝进行关节内检查，踝关节的各项重要结构可视化十分清晰，在不会造成医源性损伤的情况下分别有96%和85%的概率可触及距骨和胫骨表面，并且通过前内侧入路未触及任何标本的神经血管束。Mercer 等[58]使用NanoScope系统辅助关节内部支撑固定距腓前韧带，术毕即可开展活动、本体感觉锻炼等物理治疗，同一年，他们还使用NanoScope 系统将透明质酸高精度、高成功率地注射到踝关节中，但关节间隙严重狭窄或疤痕组织较多的患者（如既往有踝关节手术史、晚期骨关节炎关节）未能成功[59]。另外，Kaplan 等[60]还使用Nano-Scope系统对第1跖趾关节的退行性关节炎行关节唇切除术，术后不需要常规的物理治疗，并且2 周或能耐受时便可脱去刚性术后康复鞋。

鉴于踝关节撞击综合征是踝部慢性疼痛的最常见原因[61]，NA在该类疾病中的应用也有广阔前景。Colasanti等[62]在一篇报道中详述了NA 治疗前踝关节撞击的操作步骤和优缺点，在局部麻醉下通过踝关节前内侧和前外侧入路使用NA 切除发炎、肥厚的滑膜和增生的疤痕组织，清除掉外生骨赘和关节内游离体。并且，Colasanti 等还对31 例患前踝关节撞击综合征患者进行了一项回顾性分析[63]，发现NA 治疗前踝关节撞击可显著减轻疼痛，术后Foot and Ankle Outcome Scores （FAOS）评分和Patient- Reported Outcomes Measurement Information System（PROMIS）均显著改善，患者重返工作/运动的比率很高，94%的患者对NA高度满意。一项对10 例后踝关节撞击综合征患者的回顾性分析也得到了类似的结论，FAOS 评分和PROMIS 改善均有统计学意义，重返工作岗位的中位时间仅3.4天[64]。

然而，NA在足、踝部的应用也有局限性，Lopes等[65]在外踝关节解剖重建中使用NA，发现外踝内外侧沟的可视化、创建距骨隧道以及移植物定位均非常困难。因此，NA 在足、踝部的具体应用还有待探索，相关的适应证、禁忌证、并发症以及具体的操作流程都需要完善和规范。

2.4 NA在肘关节的应用进展

一直以来，由于肘部解剖空间很小，液体外渗明显，同时重要的神经血管均靠近手术区，因此传统关节镜在诊治肘关节疾病时对技术要求非常高，术后并发症发生率高[66]。一项系统评价中显示，肘关节镜的术后并发症发生率从0到71%不等，其中以短暂性神经麻痹最常见，再手术率也从0 到59%不等[67]。随着NA 图像质量和分辨率的提高，有外科医生尝试在全麻下使用NA 检查肘关节。2020年，Peters 等[68]率先使用Nano-Scope 系统对肘关节的前、后室进行直视检查，在前室内可以清楚地观察到桡骨头、桡骨颈、冠状窝和尺骨冠突，在后室内可观察到鹰嘴尖和内外侧沟。次年，Fournier 等[69]使用NA 辅助治疗肘关节后脱位伴尺骨冠状突骨折和桡骨头骨折这一可怕的“肘部严重损伤三联征”，在桡骨头基本完整或桡骨颈轻微移位的情况下，NA 是关节内检查、清创、复位和固定冠突尖端骨折非常有效的辅助技术。

3 NA在关节疾病诊治中的成本效益

基于NA 比MRI和标准关节镜的设备需求低、操作步骤简单，NA的成本效益优于MRI和标准关节镜检查[7]。表1 总结了目前关于NA 对比MRI 的成本效益。需要指出的是，大部分成本效益分析数据来源于医疗保险费用记录，直接费用的报道较少，数据来源时效性不强，当下Mi-eye 2（Trice Medical，King of Prussia，PA）系统和NanoScope（Arthrex，Naples，FL）系统的产品已经集成化，NA 的成本可能会进一步降低，并且国内MRI 检查费用普遍低于欧美地区的检查费用，因此NA 是否能带来积极的成本效益需要后续大规模调查数据论证支持。

4 NA 诊治关节疾病的并发症、适应证、禁忌证以及优劣势

NA 的并发症比较少见，目前最常见的并发症是血管迷走神经性反应，发生率从0 到10%不等[11，14，70]；其次是疼痛，发生率从0.3%到6.5%不等[11，63，70]；感染的报道非常少见，DiBartola 等[36]报道了1 例患者发生了感染。NA 并发症报道较少的原因可能与严谨的临床研究较少有关，也可能与NA 相关手术操作主要是在手术室而不是门诊或门诊诊室进行有关。

NA 作为一种有潜力的检查和治疗方式，通过对比分析和总结目前的报道[7，9，14，19，20，30，35，46，47，63]文献，NA本身及较MRI和标准关节镜的优劣势如表2所示。

表2 关节疾病诊治中使用NA的优势和劣势

目前报道的文献对NA 在关节疾病诊治中的适应证和禁忌证的表述不一致，部分文献证据级别偏低（以病例报告为主），因此表3 总结了NA 在关节疾病中适应证、禁忌证的大致方向[9，11，25，27，28，30，40，43，65，66，68，71，72]。临床医生在决定是否使用NA时需要多方面综合分析评估，结合患者意愿，做出最佳决策。

表3 关节疾病诊治中使用NA的适应证和禁忌证

5 NA在关节疾病诊治中的问题和应用前景

NA 在关节疾病诊治中的应用存在以下问题：首先是NA 的适应证、禁忌证以及优劣势，本文的相关总结比较简略，来源依据文献的证据级别偏低[3，4，27，29]，因此这些内容需要证据级别更高的随机对照实验、系统综述或荟萃分析来总结；其次是本文介绍的现有NA 成本效益，NA 直接费用的公布数据有限，时效性并不强，严格来说这些明显较低的成本效益分析的有效性是不确定的，并且也难以评估这些成本效益能否证明在相应情况下或其他医疗保健系统中使用NA 来替代MRI或标准关节镜会更有优势[7，9]；再次，虽然NA 经常被评价可节省时间和减少患者压力，但关于患者对NA 使用的期望和看法并没有正式报道，当前文献中的报道偏倚至少可能在早期阶段夸大了NA 的潜在诊断价值[1，7，43]，即使有病例研究报道了NA 的便捷性和高满意度[32，58]，但缺乏高证据级别的前瞻性研究来验证；最后，各种临床场景下高证据级别、标准化的NA 操作流程也未被报道[7]，这可能跟NA 在不同关节中应用场景多样性和变异度有关。另外，尽管NA 在理论上与关节镜检查类似，但NA的0°视角和120°视野范围均需要临床医生重新学习和适应，培训所花费的时间和器材成本也应被考虑在内[32，71，73]。总的来说，考虑到NA 的设备成本、技术学习培训成本、高场强（3T）MRI 的灵敏性和患者的真正需求[43]，需设计更多的前瞻性研究来进一步客观评价NA这一技术的利弊。

未来，随着更多的高级别证据支持NA 在关节疾病诊治及成本方面的优势（已有文献报道相关的前瞻性研究[40]），以及NA 在不同场景下的应用指征和操作流程的规范化，相信NA 的普及在运动医学领域会更加广泛，在关节内病变的诊治上也可能会成为MRI 或标准关节镜的替代方案。另外，NA 的应用领域也值得进一步探索，比如踝关节不稳、髋关节等深关节、指骨间关节、脊柱小关节等小关节及RA 或OA 的早期诊断。总之，NA 作为一种更加微创的关节诊治技术，未来可能成为运动医学领域某些患者更合适的治疗选择，在便捷高效的基础上为患者提供更安全的诊疗体验。