刘艳华，薛利芳

1.北京市隆福医院　超声科，北京　100010；2.北京大学人民医院　超声科，北京　100044

超声成像在膝关节常见疾病中的应用

刘艳华1，薛利芳2

1.北京市隆福医院超声科，北京100010；2.北京大学人民医院超声科，北京100044

膝关节是人体负重和活动量最大的关节，易受外伤、劳损和各类疾病的干扰。随着我国人口的老龄化，膝关节疾病的发病率呈明显上升的趋势。各种炎症性、创伤性、老年性膝关节病变如不能得到及时有效的治疗，常会导致膝关节功能丧失，严重影响人们的生活质量。目前临床上关于膝关节病变的影像学检查有X线平片、CT扫描、关节镜、关节腔造影以及MR I等,各种检查技术依其特点均有一定不足[1],有些难以在低级别医院乃至社区推广应用。近年来，随着超声技术的不断进步，高频彩色多普勒超声被广泛应用于骨科领域多种疾病的诊断。其对关节及软组织病变诊断准确性的不断提高使之越来越受到骨科医师的重视[2]。

1　超声成像发展历程

超声成像是20世纪50年代后期发展起来的一种新型非创伤性的临床医学新技术,通过运用超声波的物理特性、成像原理，人体组织器官的解剖、生理、病理特征以及临床医学基础知识显示人体组织、器官形态和功能的变化，为临床提供诊断依据。

20世纪40年代，超声开始用于人体检查，最早的一维超声技术仪-A型超声仪研制成功。60年代初，超声光点扫描诊断法-M型超声，超声显像诊断法-B型超声，多普勒技术-D型超声相继研制成功[3]。70年代，脉冲多普勒与二维超声结合而成的双功能超声显像能选择性获得取样部位的血流频谱。80年代以来，超声成像技术的进展突飞猛进，彩色多普勒技术的应用极大地拓展了超声检查的应用范围，使各组织的细微结构及血流得以显示；脉冲与连续频谱多普勒的联合应用近一步提高了诊断的准确性。80年代，术中超声已广泛运用于外科不同领域。90年代以来，高分辨率超声逐步被应用于骨和软骨疾病的诊断。三维超声技术在90年代开始成熟，在很多应用领域优于传统二维超声。Ophir等人于1991年提出了超声弹性成像（Ultrasonic Elastography，UE）[4]，从力学角度分析病灶良恶性，经过十余年的发展，已成为临床上一种新的成像技术。

2　超声成像在膝关节疾病中的应用

2.1超声成像在膝关节及关节周围肿物中的应用

与CT、MR I相比，超声是检查膝关节内及关节周围肿物最简单方便的方法。超声能鉴别肿物的囊实性，显示其血流分布情况，明确病变与周围组织的关系，并能引导穿刺行活检及介入治疗。

（1）常见的囊性肿物。腘窝囊肿是临床最常见的滑膜囊肿，其部位表浅固定，高频彩超可明确诊断并对其进行分型。半月板囊肿常位于外侧半月板软骨外周，有时会破损，有时可延伸至髌前间隙，超声检查多有阳性发现。关节旁滑囊病变时，超声可在韧带或肌腱旁显示囊性回声。

（2）常见的实性肿物。滑膜血管瘤是一种发生在关节、滑膜囊和腱鞘滑膜的良性血管病变。超声对滑膜血管瘤的诊断价值文献少有报道。黄冬梅等[5]认为，彩色血流显像有助于诊断滑膜血管瘤，肿瘤表现为关节腔内边界不清的低回声肿块，内部呈多发管状结构，血流丰富。

2.2超声在膝关节炎中的应用

膝关节是全身滑膜最丰富的关节，髌上囊是全身最大的滑液囊，与膝关节相通。当关节滑膜受物理、化学或生物刺激时，会出现炎症改变，滑膜充血、水肿，继而渗出，产生积液；若病因长期存在，滑膜即出现增生、肥厚[6]。高频超声对关节具有良好的分辨力，可以清晰地显示关节软骨、间隙及周围软组织等解剖结构。

2.2.1超声在类风湿性关节炎中的应用

类风湿性关节炎（Rheumatoid Arthritis，RA）是一种以对称性、多关节炎为主要临床表现的自身免疫性疾病，可引起进行性、不可逆的关节损伤，膝关节是最常被累及的大关节，其基本病理改变是滑膜炎[7]侵及下层的软骨和骨，造成关节进行性破坏、畸形和功能丧失等，故对R A的早期诊断很重要。

以往多采用X线或MR I观察膝关节病变，随着超声仪器的不断发展及超声对骨骼肌肉病变诊断技术的提高，高频超声、彩色多普勒血流显像（Color Doppler Flow Imaging，CDFI）及对比增强超声（Contrast-enhanced Ultrasound，CEUS）越来越多地应用于R A的诊断及疗效判定中[8]。

正常情况下关节腔仅有微量积液，超声不易显示。当滑膜渗出引起滑膜囊积液时，超声图像上显示为明显的无回声区。超声对关节积液检测有很好的敏感性和特异性[9]。炎症致滑膜增殖可引起滑膜增厚，增厚的滑膜在髌上囊液体的衬托下更清楚。高频彩超可清晰显示滑膜增生和病变组织血流量的变化，因此可用于滑膜病变的评估。滑膜微血管的多少与滑膜炎活动性密切相关，应用C EUS能够提高滑膜微血管的显示率[10]。Carotti等研究亦发现C EUS能够评估R A滑膜炎病变的活跃程度及治疗效果[11]。

超声能直接显示关节软骨。Mathiesen等通过尸体膝关节超声检查表明，10MHz探头能够准确地测量软骨厚度和软骨缺损面积[12]。任杰等选择40例患者的41个拟行关节镜手术或关节置换术的膝关节，发现超声能很好地判断膝关节软骨的退变[13]。康斌等利用新鲜离体的膝关节制作股骨髁关节面软骨缺损模型，通过超声检查发现，超声在诊断软骨缺损方面具有良好的准确性及可靠性[14]。动物离体软骨退行性病变模型实验也表明，超声能够辨别正常软骨和退行性病变的软骨病灶，并且具有较高的敏感性[15]。

综上所述，高频超声能清晰显示关节腔、滑膜、滑囊、积液、软骨厚度及形态[16]，且彩超能检测关节组织内血流的分布，显示滑膜增生的状态，并具有很高的敏感性；还可做出超声分级诊断，有利于指导临床和随诊。

2.2.2超声在膝骨关节炎中的应用

膝骨关节炎（osteoarthritis，OA）多见于中老年人，是一种骨关节退行性病变，可导致关节内软骨和骨的破坏、关节功能障碍，甚至残废。软骨病变是OA的始动环节,早期病理改变主要是软骨软化、纤维样变,乃至坏死脱落[17]。

高频超声对髌上囊和关节腔积液的诊断率极高，能显示滑膜的增厚情况及血流状态，更能清晰显示OA的早中期病理改变，如关节面软骨的厚度变化、边缘光滑与否、内部透声情况、骨赘及形成游离体等，能准确显示这些病变的程度、性质及范围，对临床早期诊断、疗效观察有重要意义。超声能够敏感地发现膝关节游离体，特别是X线阴性的软骨样游离体。

总之，高频超声虽对骨质病变显示较困难，但对于OA早期病变中的软骨变性及滑膜、软组织改变显示清晰，所以高频超声是诊断OA的重要手段。

2.3超声在膝关节外伤性病变诊断中的应用

膝关节结构复杂、活动量大、肌腱及韧带受损伤机率较高。近年来，超声对肌腱、侧副韧带等病变的诊断准确性不断提高，已应用于骨科及中医骨伤科中多种疾病的检查。

2.3.1肌腱损伤

肌腱的过度使用性损伤，也称“腱病”，是骨科、运动医学、康复医学和老年医学的常见病，主要表现为肌腱或肌腱-骨骼连接处的疼痛、压痛，甚至断裂。好发于运动员，股四头肌腱和髌腱是膝部肌腱撕裂的好发部位[18]。超声对肌腱组织有良好的分辨率，不但可以诊断肌腱病变，对肌腱周边滑膜炎亦可清晰显示。高频超声能准确判断肌腱是否断裂、粘连及其发生部位和周围组织的关系，为临床提供依据；还可动态观察肌腱愈合情况以指导临床。

2.3.2侧副韧带损伤

膝关节侧副韧带为关节外结构，位于皮下，不受骨遮挡，高频超声可清晰显示。黄冬梅等报道，高频超声能清晰显示侧副韧带的正常形态及损伤程度，并提出了相应的诊断标准[19]。膝关节韧带损伤中以内侧副韧带损伤最为多见，深层断裂者常伴有内侧半月板损伤，因超声对交叉韧带、半月板及骨性结构损伤的诊断不如MR I，所以对怀疑有合并伤者还应进行MR I检查，以防漏诊。

2.3.3交叉韧带损伤

交叉韧带位置较深，超声显示相对困难。

前交叉韧带（Anterior cruciate ligament，ACL）是膝关节中较易受伤的韧带。超声诊断急性A C L断裂的指征分为直接征象和间接征象[20]。直接征象为A C L连续回声中断，回声不均及局部暗区（仅限于A C L中下部损伤，股骨附着部的断裂为超声扫查盲区）；间接征象为腘窝横切扫查观察股骨外侧髁A C L起始处滑膜周围有无异常回声区。Skovgaard Larsen等报道，用间接征象诊断A C L股骨附着部断裂的敏感度为88%，特异度为98%[20]。Fuc h s等报道，在A C L股骨附着处探及低回声区，A C L走行呈“S”形以及后交叉韧带（Posterior Cruciate Ligament，PCL）增厚这3个征象均可提示A C L断裂[21]。

PCL撕裂时超声表现为韧带肿胀、内部出现不规则低回声、韧带周围血肿；完全断裂时韧带连续性中断。张素萍等认为，超声诊断PCL损伤准确率不及MRI，但能够实时地观察PCL在抽屉试验中的运动情况，可提供其他方法无法得到的重要信息[22]。

2.3.4半月板损伤

半月板为膝关节内股骨内外髁与胫骨内外髁之间的半月形纤维软骨垫。目前国内外超声对膝关节半月板损伤的准确性报道不一。牛克松等以关节镜和手术为金标准，超声诊断膝关节半月板损伤的准确性为92.4%，敏感性为94.1%，特异性为90.6%，阳性预测值为91.4%，阴性预测值为93.5%[23]。P a r k等以MR I作为参考标准，超声对膝关节损伤诊断的敏感性、特异性、准确性、阳性预测值及阴性预测值分别为6.2%、84.9%、85.4%、75.8%、91.8%[24]。吴晓莉等认为，超声诊断半月板损伤时，应注意结合患者病史及体检结果[25]。对于半月板内缘的撕脱、放射状的撕裂、无明显分离的撕裂以及距离太大的桶柄状撕裂，超声难以显示，可能出现假阴性结果；由于体位、探头分辨力、超声检查者的技术水平等因素，可出现假阳性结果。

2.3.5肌肉损伤

最常见的运动性膝部肌肉损伤为股四头肌和小腿三头肌。临床上将小腿三头肌损伤称为网球腿。高频超声可评估肌肉损伤的程度及范围，观察损伤愈合进程及评估瘢痕形成情况；肌内血肿是肌肉撕裂的标志。

3　讨论

3.1超声在膝关节检查中的优势

高频彩超对膝关节具有良好的组织分辨率，能提供高质量的图像，能清晰显示膝部的解剖结构及空间层次关系，能识别软组织结构及病变，能从任意方向和角度观察病变，能显示血流信号，已成为膝关节及其周围组织病变的首选且有效的影像学检查方法。

超声检查以高软组织对比度、实时快速成像、便捷、无禁忌、无损伤、无放射性及电离辐射、可重复、可双侧对比、价廉、报告快捷等优点被广泛应用于临床，成为病人最易接受、且不可替代的影像学检查方法之一，在基层医疗卫生机构更是重要的、甚至是唯一的影像学检查方法。

超声检查可在床旁进行，患者无需准备、无痛苦、不受任何状态限制，探头和患者体位在扫查过程中可灵活变动，动态获取患者信息。

尽管超声在骨关节检查中受到若干限制，但诸多优点使其经常可提供其他影像学方法无法得到的重要诊断信息。

3.2超声在膝关节检查中的不足

B超影像清晰度不如CT和MR I，对含气脏器和骨骼疾病的诊断等方面存在局限性[3]。膝关节骨性结构多、表面形态不规则，超声探头与皮肤接触范围较小，故显示的视野较小。

超声对无骨性遮挡的肌肉肌腱及部分韧带损伤的诊断水平几乎等同于MR I，但是对于膝关节深部病变准确性明显不如MR I，因而超声难以诊断前交叉韧带、膝关节半月板后角的病变[26]。且肌骨系统超声检查中易出现异向性假像。

不同超声仪的图像清晰度不同，对诊断结果有影响。另外，超声检查医师的探查手法、经验与诊断的准确性有很大关系。同时部分病情较重的患者因其体位不能配合检查，易出现漏误诊现象。

4　展望

近几年随着超声造影剂的引入以及超声分子影像技术的发展，超声波不仅可以对体内组织器官微观病变进行分子水平的探测与显像，还可实现药物的靶向定点运输和释放。未来5～10年，超声技术发展方向将是“成像-给药-治疗”的一体化[27]，以期给膝关节病变患者带来福音。

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作者邮箱：174562548@qq.com

[中图分类号]R445.1；R684

[文献标志码]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.02.020

[文章编号]1674-1633(2014)02-0070-04

收稿日期：2013-08-11修回日期：2013-11-13

基金项目：北京市东城区科技计划项目（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]本文阐述了超声成像的基本原理、发展历程及其在膝关节疾病如类风湿性关节炎、肌腱损伤等中的应用，并分析了其在膝关节检查中的优势与不足，指出高频超声将在膝关节疾病的诊断和治疗中发挥重要作用。

[关键词]超声成像；类风湿性关节炎；外伤性病变；高频超声

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