超声与放射摄影在膝骨关节炎中的作用：一项双侧比较研究

《Life》：The Role of Ultrasound Versus Radiography in Knee Osteoarthritis: A Bilateral Comparative Study

　　

摘要
膝骨关节炎（osteoarthritis，OA）传统上采用常规放射摄影（radiography，Rx）进行评估，但该方法仅限于评估骨性结构改变，且仅能通过关节间隙宽度（joint space width，JSW）间接反映软骨状态。肌骨超声（ultrasonography，US）能够直接显示软骨、边缘骨赘、半月板挤压及关节腔积液，但其在双侧膝关节评估中相对于标准放射摄影的附加价值尚未被充分阐明。本项观察性、横断面研究前瞻性纳入30例有症状的膝OA确诊患者（60个膝关节；24例女性；中位年龄69岁，范围56–85岁），所有患者均接受双侧负重位放射摄影及标准化超声检查。采用非参数检验（p < 0.05）。超声在双膝中检测边缘骨赘的频率均高于放射摄影（左侧86.7%对56.7%，p = 0.003；右侧83.3%对63.3%，p = 0.014），且无任何骨赘仅由放射摄影单独检出。股骨前侧超声软骨厚度与放射摄影胫股关节内侧JSW无相关性。半月板挤压与右膝内侧JSW变窄相关（p = 0.024），关节腔积液仅出现在超声检出骨赘的膝关节中（双膝p = 0.003）。超声可提供超越放射摄影的互补性结构及机械-炎症信息，并可能支持膝OA的多参数表征。

《超声与放射摄影在膝骨关节炎中的比较：一项双侧对比研究》论文解读

一、研究背景与目的
膝骨关节炎（osteoarthritis，OA）是全球最常见的肌骨系统疾病之一，是成人慢性疼痛、功能受限和残疾的主要原因。传统上，膝OA的影像学评估主要依赖常规放射摄影（radiography，Rx），但该方法存在固有局限：其二维投影可能低估早期边缘骨重塑，且放射摄影所测关节间隙宽度（joint space width，JSW）并非单纯反映软骨厚度，还受半月板位置、半月板挤压、下肢力线及生物力学因素影响。肌骨超声（ultrasonography，US）作为一种无创、可及、无辐射的影像手段，能够直接显示浅表边缘骨赘、测量股骨前侧软骨厚度、检测半月板挤压及关节腔积液，从而提供超越放射摄影的结构和炎症信息。然而，既往比较研究中，Okano等虽进行了双侧超声评估，但分析基于汇总膝水平，未评估双侧对称性；Suwal等则以患者水平分析，未进行双侧评估，且二者均未系统探讨结构性与炎症性超声特征之间的关联。因此，超声在双侧膝OA评估中相对标准放射摄影的附加价值仍未完全明确。本研究旨在系统比较超声与负重位放射摄影在膝OA双侧评估中的检出能力，重点关注边缘骨赘、股骨软骨厚度、内侧JSW、半月板挤压及关节腔积液，并检验超声可检出放射摄影视为正常或轻微受累膝关节中骨赘的假设。

二、主要技术与方法
研究人员采用观察性横断面设计，前瞻性纳入2024年1月至2025年1月期间在罗马尼亚克拉约瓦急救县医院风湿病诊所就诊的30例有症状膝OA患者（60个膝关节；24例女性；中位年龄69岁，范围56–85岁）。纳入标准为年龄大于55岁、符合美国风湿病学会（American College of Rheumatology，ACR）临床标准且症状持续至少6个月、同时具备负重位放射摄影和肌骨超声资料；排除既往膝关节置换、6个月内关节腔注射、自身免疫性炎症性关节病、感染性关节炎史及其他可解释关节痛的骨关节病变。超声采用MyLab 25设备（Esaote SpA，意大利热那亚）配备10–18 MHz高频线阵探头，由两名肌骨超声专家按照欧洲风湿病学协会联盟（European Alliance of Associations for Rheumatology，EULAR）指南标准化操作，检查者对放射摄影结果设盲，骨赘按0–3级半定量评分，关节腔积液定义为髌上囊无回声区>4 mm，半月板挤压定义为半月板超出胫骨平台边缘>3 mm。放射摄影采用标准双侧负重位前后位（anteroposterior，AP）片，通过PACS软件测量内侧及外侧JSW（mm），骨赘分级与超声一致。统计分析采用SPSS/JMP Student Edition 19.0.1，左右膝分别分析，应用Spearman秩相关、Mann–Whitney U检验、Wilcoxon符号秩检验、Fisher精确检验及McNemar检验。

三、研究结果
3.1 患者概况与人口学因素
3.1.1 年龄对关节退变的影响
研究人员将患者按双间室半月板挤压与单侧或无挤压分组，发现右膝双间室挤压组中位年龄73.5岁，显著高于无或单侧挤压组的67.5岁（p = 0.048），左膝无显著差异（p = 0.712）。年龄与放射摄影骨赘分级无显著相关性（左膝ρ = ?0.278，p = 0.136；右膝ρ = 0.138，p = 0.468）。年龄在有无关节腔积液两组间无显著差异（左膝p = 0.086，右膝p = 0.545）。
3.1.2 性别差异
超声测量的内侧软骨厚度在男女间无显著差异（左膝p = 0.286，右膝p = 0.483）。放射摄影内侧JSW在女性中较低（左膝4.59对5.12 mm，右膝4.00对4.25 mm），但差异未达统计学意义（p = 0.436，p = 0.640）。
3.2 结构退变的分布与不对称性
3.2.1 放射摄影JSN的不对称性
Wilcoxon符号秩检验显示，双膝内侧JSW均显著窄于外侧（左膝4.60对6.45 mm，右膝4.00对5.90 mm，均p < 0.0001），提示内侧间室为主的关节间隙狭窄。
3.2.2 全局软骨退变的超声评估
超声测量的内侧与外侧软骨厚度呈显著正相关（左膝ρ = 0.897，p < 0.0001；右膝ρ = 0.603，p < 0.001）；内侧与髁间窝软骨厚度亦强相关（左膝ρ = 0.844，p < 0.0001；右膝ρ = 0.805，p < 0.0001），提示软骨退变呈现多区域协调的全局过程。
3.2.3 骨赘形成的对称性
左右膝内侧间室骨赘严重度呈显著正相关（ρ = 0.654，p < 0.001），外侧间室亦然（ρ = 0.628，p < 0.001），表明骨赘形成具有双侧对称倾向。
3.3 超声与放射摄影的诊断一致性
超声软骨厚度与放射摄影内侧JSW无显著相关性（左膝ρ = ?0.266，p = 0.156；右膝ρ = 0.092，p = 0.628）。超声检测内侧边缘骨赘的阳性率显著高于放射摄影：左膝86.7%（26/30）对56.7%（17/30，p = 0.003），右膝83.3%（25/30）对63.3%（19/30，p = 0.014）；9例左膝和6例右膝骨赘仅由超声检出，无任何骨赘仅由放射摄影检出。两方法一致性κ值左膝为0.34（95% CI 0.06–0.61），右膝为0.51（95% CI 0.21–0.82）。
3.4 超声标志物的结构关联
3.4.1 半月板挤压与结构发现
内侧半月板挤压存在时，双膝超声内侧软骨厚度无显著差异（左膝p = 0.768，右膝p = 0.558），软骨不对称性亦无显著变化。但右膝存在内侧半月板挤压者放射摄影内侧JSW显著更窄（p = 0.024），左膝呈非显著趋势（p = 0.073）。
3.4.2 骨赘形成与结构关联
内侧骨赘严重度与超声内侧软骨厚度无显著相关（左膝ρ = ?0.027，p = 0.887；右膝ρ = ?0.261，p = 0.164）。放射摄影骨赘阳性者右膝内侧JSW显著较窄（3.79对5.00 mm，p = 0.002），左膝无差异（p = 0.676）。内侧骨赘严重度在有或无半月板挤压组间无显著差异（左膝p = 0.658，右膝p = 0.125）。
3.5 炎症受累与JSN相关的超声标志物
3.5.1 关节腔积液与结构异常
Fisher精确检验显示，骨赘阳性膝中关节腔积液发生率显著高于骨赘阴性膝（左膝84.6%对0%，右膝76.0%对0%，均p = 0.003），且无骨赘膝均无积液。右膝有关节腔积液者内侧JSW显著更窄（3.40对5.00 mm，p = 0.001），左膝呈非显著趋势（p = 0.111）。
3.5.2 JSN相关超声标志物的比较分析
左膝三种标志物（半月板挤压、内侧骨赘、关节腔积液）均未达统计学意义，半月板挤压的关联最强（ΔJSW = 1.22 mm，p = 0.073）。右膝三种标志物均与JSW变窄显著相关，其中关节腔积液p值最低（ΔJSW = 1.60 mm，p = 0.001），其次为内侧骨赘（ΔJSW = 1.94 mm，p = 0.009）和半月板挤压（ΔJSW = 1.94 mm，p = 0.024）。

四、讨论与结论
讨论部分指出，年龄与骨赘分级无显著相关，支持骨赘形成是局部代偿性适应反应而非单纯衰老过程；年龄与右膝双间室半月板挤压相关，提示局部生物力学因素的作用；关节腔积液与年龄无关，符合OA作为全关节活动性疾病的观点。研究显示软骨退变呈全局性模式，但放射摄影呈现显著内侧间室狭窄为主的不对称性，二者并存提示弥漫性软骨退化与间室特异性机械衰竭的区别。骨赘形成的双侧对称关联提示双膝互为影响的病理过程。超声较放射摄影检出更多骨赘，且不一致方向单一（超声阳性/放射摄影阴性），说明超声可发现放射摄影所不能显示的早期边缘骨重塑。超声软骨厚度与JSW不相关，证实二者不可互换。半月板挤压与内侧JSN的相关性，以及关节腔积液仅出现在骨赘阳性膝中的发现，共同支持超声可提供结构-机械-炎症多参数信息。研究局限性包括样本量小、单中心、横断面设计、无MRI参考标准、未进行可靠性分析及未评估体重指数等混杂因素。研究结论为：在膝OA双侧评估中，肌骨超声能够识别标准负重位放射摄影未能完全捕获的结构及积液相关异常；超声检出骨赘比例显著更高（15个膝仅超声阳性），软骨厚度与JSW无显著相关，内侧半月板挤压与右膝JSW降低1.94 mm相关，关节腔积液仅见于超声骨赘阳性膝。总体而言，超声在骨赘、半月板挤压和关节腔积液方面提供额外信息，在膝OA多参数评估中具有互补价值。

论文发表于《Life》期刊，研究成果提示肌骨超声可作为常规放射摄影的补充工具，用于更全面地表征膝OA的结构与机械-炎症表型，并可能有助于早期识别放射摄影阴性的结构改变。未来需通过纵向随访、MRI对照及更大规模多中心队列进一步验证。