肌骨超声临床诊疗学

**章　肌骨超声发展史 早在20世纪40年代初，超声就开始被应用于医学领域。1942年，奥地利医生首创性地把穿透式超声成像应用在人类颅脑诊断当中，虽然该方法获得的颅脑图像成像效果较差，但是由于他创新地将超声成像引入临床医学诊断中，该项工作被视为医学超声成像领域的里程碑。在此之后，随着超声理论研究的深入，超声在妇科、产科、心血管等领域的应用逐渐广泛，甚至应用于肌骨运动系统。1958年，Dussik KT首次报道了超声在肌骨系统中的应用，该报道测量了关节及其周围各种组织的声学衰减系数，包括皮肤、脂肪组织、肌肉、肌腱、关节囊、关节软骨和骨，这些组织病理过程不同会影响超声衰减程度。此外，报道中首次提到不同部位肌纤维束的走行与声束之间的不同角度会导致肌肉回声不一致，这种肌纤维走行各异引起的伪像，称为各向异性伪像，该研究奠定了肌骨超声诊断的基础。1972年，McDonald DG和Leopold GR在British Journal of Radiology中首次发表论文报道了超声在关节疾病中的应用，利用超声鉴别腘窝囊肿（Baker 囊肿）和血栓性静脉炎。其后，随着复合线性阵列技术、计算机处理和能量多普勒超声等技术的进步和推动，肌骨超声得到迅速发展。1980年，Graf R报道了小儿发育性髋关节脱位的声像图特征，推动了超声在肌骨疾病中的广泛应用。20世纪末，放射科医生开始撰写肌骨超声方面的书籍。1987年，Fornage B在法国编写了**本关于肌肉横截面超声解剖的书籍。1991年，van Holsbeeck M及Fornage B等分别撰写了**本关于肌肉骨骼超声适应证、超声检查结果的英文版及法文版书籍。他们在书中描述了不同肌骨疾病的异常声像图改变，并与磁共振成像等不同检查方法对照。上述学者引领着肌骨超声的发展，超声逐渐成为肌骨运动系统疾病的影像学检查方法之一。 20世纪70年代，肌骨超声受到风湿病学家的广泛关注，其应用与发展促进了医学界对风湿性疾病的发病机制及病理学的理解，同时也提高了超声在影像医学中的地位。1978年，Cooperberg PL首次利用5.0MHz探头获取类风湿膝关节炎的灰阶超声图像，并利用超声评价钇-90注射液治疗膝关节类风湿关节炎的疗效。通过术后每个月的随访，证实腘窝囊肿、髌上囊积液和滑膜增厚的超声图像变化与临床、关节造影结果具有一致性。因此，证实灰阶超声可作为膝关节类风湿关节炎疗效评估和随访的辅助手段。随着医学界对风湿性疾病的认识进一步细化，1988年，de Flaviis L等以手术结果为金标准，证实相比于X线，高频超声有助于早期诊断手腕关节的类风湿关节炎。他们在报道中首次针对类风湿关节炎对组织的侵蚀进行了超声描述，并详细描述了类风湿关节炎手指关节的滑膜炎和腱鞘炎的声像特征。超声成像模式的发展进一步促进了医学界对风湿性疾病病理学的理解。1994年，Newman JS首次将能量多普勒超声应用于急性关节及周围软组织疼痛性疾病的检查，证实能量多普勒超声能反映肌骨疾病急性炎症期软组织充血的病理改变，这也为随后的现代风湿病学超声实践开辟了道路。风湿病学家由此认识到超声不仅可以诊断风湿病，也可以评估其疗效，这促进了超声技术在该领域的进一步应用。 为了支持风湿病学家的学习需求，1998年由风湿病专家组建了欧洲抗风湿病联盟（European League Against Rheumatism，EULAR）。同年，EULAR在荷兰开展了**次超声训练课程。从21世纪开始，超声已常规用于风湿病滑膜炎的诊断和治疗监测。在类风湿关节炎的早期诊断中，超声比普通X线检查敏感度高近7倍，其在类风湿关节炎的早期诊断中发挥着越来越重要的作用。 20世纪中末期，肌骨超声在新分支领域——康复医学界的应用迅速发展。Ikai M等于1968年即首次报道与康复相关的肌骨超声，该学者认为超声是测量肌肉横截面积的*佳方法，他们在研究中利用超声测量人体上臂肌肉横截面积，并计算单位面积的肌肉力量，证实手臂的力量与上臂屈肌的横截面积成正比。1983年，Young A等在健康志愿者单侧下肢力量训练前后分别利用超声测量股四头肌横截面积和卷尺测量大腿围，并计算其增幅，证实卷尺测量低估了股四头肌肥大程度。这项工作正式开启了超声应用的新领域——康复医学。随着超声在康复医学领域的发展，世界医学和生物学超声联合会在2006年提出康复超声成像（rehabilitative ultrasound imaging，RUSI）这一技术理念。RUSI是一个非侵入性的方法，物理治疗师可以用其来评估深部组织和肌肉的形态与功能。这促使越来越多的康复医师及治疗师致力于肌肉、骨骼超声领域的研究。一系列研究强调了超声成像可用于评价急、慢性腰背部疼痛患者的腰椎多裂肌和腹横肌的异常改变，如形态特征（肌肉长度、宽度、厚度、横截面积、体积和羽状角），肌肉组织运动及变形，肌肉组织密度的定性评估，以及这些肌肉形态特征的变化对毗邻结构（筋膜和膀胱等器官）收缩的影响，上述指标可判断康复疗效并指导制订下一步康复训练计划。该发现进一步巩固了RUSI的地位，特别是在物理治疗方面的应用，RUSI已被常规用于监测肌肉的恢复。因此，在肌肉骨骼、神经系统疾病诊疗过程中，RUSI以其技术优势不断完善康复诊疗时机，扩大诊疗范围，为治疗提供可视化证据，达到反馈性治疗作用；在此基础上，也为临床上介入性治疗、诊断性治疗提供了大量的可靠依据。 20世纪90年代后期，Buchberger W等首次报道了高频超声诊断腕管综合征，并发现正中神经受压的潜在原因，由此证实超声可用于周围神经系统的检查。而且随着超声技术的发展及15MHz或更高频率线阵探头的出现，超声对于细微结构的分辨能力进一步提高，甚至能显示细小神经，如手指的指固有神经或正中神经的手掌皮肤分支。此外，彩色多普勒超声和能量多普勒超声灵敏度的提升使得超声对神经节段内的血流变化的评估成为可能。 综上所述，经历了40余年的不断发展，肌骨超声已成为与X线、CT 和MRI并列的肌骨系统临床主要影像诊断技术，可广泛应用于骨关节外科、风湿科、康复科、麻醉科、疼痛科等专业领域。 第二章　肌骨超声检查技术概述 **节　常见超声检查技术 随着超声分辨率的提高，超声被应用于更广阔的领域。将超声检查技术应用于肌骨系统的影像学诊断方法称为肌骨超声。目前，超声对肌骨系统（如关节、肌腱、韧带、滑膜和外周神经等）疾病的诊断显示了独*的优势。随着超声新技术的进一步快速发展，超声对肌骨系统疾病的诊断更加精确，应用更加广泛。本节将介绍肌骨系统中常用的超声检查技术及其临床应用概况。 一、高频探头的应用 探头是超声诊断仪*重要的组件。超声探头种类繁多，探头的规格、型号决定了超声的频率和图像的分辨率。目前应用于肌骨系统超声检查的探头以高频线阵探头为主（图2-1-1），探头的选择取决于检查部位、患者自身条件等因素。对于体积较大、位置较深的病变，可联合凸阵探头进行检查；对于病变较表浅、检查空间受限的部位，可选用体积较小的超高频线阵探头（如曲棍球探头）。超高频探头具有视野宽、图像无失真的优点，其侧向和轴向分辨率可达到50μm，显示图像清晰度的效果和低倍显微镜相近，被称为超声显微镜。高频探头不仅可以很好地显示关节滑膜的病变，还可以观察骨皮质、软骨及周围软组织等，因此能全面地评估病变关节的滑膜增生、血管翳形成、关节腔积液、软骨及骨侵蚀、周围软组织炎性改变等，并且可与对侧或其他关节进行比较。高频探头还可以清晰地显示肌肉、肌腱、韧带等结构及其走行关系，评价它们的功能状态，确定病变的类型、范围和程度。高频探头的发展极大地提升了浅表结构的显像能力，提供了其他影像学方法无法比拟的信息，对肌骨系统疾病的诊断更加精确。 二、多普勒成像技术 多普勒成像技术是B型超声灰阶成像的重要补充部分，有助于评估血液流动状态。常规的多普勒成像有两种，即彩色多普勒超声成像（color Doppler ultrasonography，CDUS）和能量多普勒超声成像（power Doppler ultrasonography，PDUS）。CDUS是利用血流的运动产生多普勒信号，可检测血流并确定其方向，获得血流动力学信息。PDUS是特征性地编码多普勒信号中功率谱密度的幅度，即编码超声信号的能量（图2-1-2）。PDUS对血细胞任何方向的运动都很敏感，且不受声波与血管夹角的影响，能探测到低速和极低速血流，特别是微小血管和迂曲的小血管，因此拓宽了CDUS的临床应用范围。在肌骨系统中，PDUS具有独*的优势，不仅可以更灵敏地检测到血流，还可以清晰地显示组织血供情况，对血流连续性的显示也明显优于CDUS，尤其有助于评估病理状态下增加的血管分布，如风湿性疾病的滑膜炎（图2-1-3）和其他炎性疾病。因此，PDUS是目前检查肌骨系统疾病血流状态的首选方法。 图2-1-2　能量多普勒超声声像图 能量多普勒超声声像图显示通过足背动脉的血流 图2-1-3 CDUS与PDUS显示血流情况的比较 A.CDUS显示右腕关节增厚滑膜内的血流信号；B. PDUS比CDUS显示出更多的滑膜内血流信号 超微血管成像技术（superb microvascular imaging，SMI）克服了因帧频和反射造成低速血流信号无法显示的弊端，不需要使用对比剂的情况下就能显示小血管和低速血流。SMI的基本原理是运用有效的计算法则分辨低速血流信号和组织运动伪像，分离出有效信息，保留细小的低速血流信号，有别于传统的彩色多普勒超声将大量杂乱信号剪去的处理方式。SMI有两种模式，分别是灰度模式SMI（mSMI）和彩色模式SMI（cSMI）。mSMI是减去一些背景二维信息，仅关注脉管系统；而cSMI则是彩色血流信息与二维信息同时存在。Lim A等运用SMI和PDUS检查82名类风湿关节炎患者的89个关节，在两种成像模式下，将滑膜内血流信号显示率进行对比，结果表明SMI检测滑膜内血流信号的敏感度高于PDUS。也有研究表明，SMI可以提高类风湿关节炎患者缓解期滑膜内血流信号的检出率，在预测疾病复发方面也有一定的意义。 三、超声造影成像 尽管能量多普勒超声成像和超微血管成像技术对检测血流较敏感，但对于极低速血流的显示仍存在一定的局限性，超声造影成像恰好弥补了这一缺陷。超声造影成像（contrast enhanced ultrasound，CEUS）是指将微泡对比剂注入人体，采用非线性成像技术，清楚显示管径＜200μm 的细小血管。CEUS弥补了传统彩色或能量多普勒技术对低速、低流量血管的显示缺陷，能全程实时、连续地观察组织器官及病灶区的微循环灌注情况，并进行血流动力学的研究。CEUS可用于肌骨系统肿瘤的诊断和炎性疾病的血流灌注评价，对血管翳的评估具有重要作用。Klauser K等运用CEUS进行了类风湿关节炎患者手腕关节的检查，结果表明CEUS可提高类风湿关节炎患者手腕关节滑膜内血流信号的显示率，对类风湿关节炎滑膜血管翳灌注的检测较传统彩色多普勒成像更为敏感。此外，超声分子成像技术通过将微泡标记特异性配体作为分子探针，为类风湿关节炎的早期特异性诊断与治疗提供了可能。 随着超声造影技术的发展，CEUS不仅应用于血管内，也逐渐应用于组织腔隙，显著地提高了病变部位的显影对比（图2-1-4）。Tang YQ等对41例疑似肩袖损伤的患者依次行常规超声、CEUS和MRI检查，以关节镜手术结果为金标准分别评估常规超声、CEUS和MRI对肩袖撕裂分型诊断的准确率，并比较了上述三种检查方法与关节镜之间的一致性，结果表明CEUS诊断肩袖撕裂亚型的准确率高于常规超声和MRI，尤其在肩袖小型全层撕裂和部分撕裂方面。 图2-1-4　超声造影成像技术诊断肩袖部分撕裂 A.二维超声显示冈上肌肌腱关节面部分撕裂（箭头）