类风湿性关节炎膝关节滑膜及血管增殖的高频超声研究
作者：李锐 郭燕丽 何晓红 方勇飞 柏干苹
单位：李锐 郭燕丽 何晓红(400038 重庆，第三军医大学西南医院超声科)；方勇飞 柏干苹(中医科)
关键词：超声检查;关节炎,类风湿;膝关节
中华超声影像学杂志000913
【摘要】 目的 探讨高频超声显示类风湿性关节炎膝关节滑膜及血管增殖病变的价值。方法 应用高频二维、彩色多普勒、能量多普勒及频谱多普勒超声技术研究了43例类风湿性关节炎患者膝关节滑膜二维声像图、血流信号显示情况及血流动力学改变。结果 ① 83个膝关节滑膜增厚(96.51%)，厚度2.2～17.3 mm,平均为(5.79±2.28)mm，腔面毛糙不平，大部分可见绒毛状突起。② 滑膜血管增生，68个关节滑膜内显示低速血流信号(81.92%)，显示率与滑膜厚度有关。能量多普勒(CDE)可提高彩色多普勒血流显像(CDFI)为0级的滑膜内血管显示率，并可显示更丰富的树支状或网状血流。③ 频谱多普勒检测，动脉Vmax=(11.76±3.68)cm/s,Vmin =(4.68±1.62)cm/s，RI=0.63±0.05，静脉平均血流速度为(4.37±1.03)cm/s。结论 高频超声是显示类风湿性关节炎膝关节滑膜病变无创性敏感方法，可准确地显示关节滑膜增生及血管增殖等重要的病理改变。
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A study on synovial and vascular proliferation in rheumatoid knee by high-frequency color Doppler ultrasonography
LI Rui GUO Yanli HE Xiaohong
(Department of Ultrasound, South West Hospital, the Third Military Medical University, Chongqing 400038,China)
【Abstract】 Objective To evaluate the diagnostic value of high-frequency Doppler ultrasonography for displaying synovial and vascular proliferation in rheumatoid knee.Methods Greyscale imaging and blood flow of the synovial membrane were studied by high-frequency grey scale, color Doppler flow imaging, color Doppler energy and pulsed wave Doppler in 43 patients (86 knee joints) with rhenmatoid arthritis (RA).Results ①The thickness of the synovial membrane was increased in 83 joints (96.51%,2.2～17.3 mm), the synovial membrane was furrowed and fuzzy and synovial villi were manifested in most cases. ② Low velocity mode CDFI and CDE revealed blood flow in 68 knee (81.92%) in proportion to the thickness of synovial membrane. CDE increased the positive rate of blood flow display and showed much more vascular branch than CDFI did. ③Artery blood Vmax, Vmin and RI were (11.76±3.68)cm/s, (4.68±1.62)cm/s and (0.63±0.05) recorded by pulsed wave Doppler. Vmean of vein was (4.37±1.03)cm/s. Conclusions High-frequency ultrasonography is a noninvasive and sensitive method to reveal fundamental pathological alteration of synovial membrane in rheumatoid knee. The synovial and vascular proliferation could be manifested accurately by high-frequency grey scale and Doppler ultrasound.
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【Key words】 Ultrasonograhy;Arthritis,rheumatoid;Knee joint
类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis, RA)是一种常见的以关节组织慢性炎症为主要表现的全身性疾病，其病理特点为侵蚀性的关节滑膜炎，关节滑膜血管增殖是重要的病理改变。本研究对43例RA患者的膝关节滑膜及血管增殖病变进行了高频超声检查分析，现报告如下。
资 料 与 方 法
1999年5月～2000年1月我院住院的RA患者共43例，其中男11例，女32例，年龄25～71岁(平均48.90±12.31岁)，病程1～26年[平均(11.62±6.25)年]。全部病例均符合1987年美国风湿病学会修订的诊断标准。
采用美国Acuson 128×P/10超声诊断仪,5～10 MHz宽频线阵探头,选用小器官低速血流条件,脉冲多普勒取样容积为1 mm，增益调至最大灵敏度而不产生噪音信号,θ<30°。患者平卧，充分暴露下肢，膝关节表面皮肤涂耦合剂后对每个关节内侧面，外侧面及髌上囊进行扫查，注意勿挤压膝关节滑膜。观察膝关节滑膜形态，测量滑膜厚度，以彩色多普勒血流显像(CDFI)及彩色多普勒图能量(CDE)模式检测滑膜内血流信号多少和形态分布。滑膜血管分为4级：0级，无彩色血流信号；I级，少数点状血流信号；II级，较多的短线状及点状血流；III级，丰富的树枝状及网状血流信号。以脉冲多普勒测定滑膜血管静脉血流速度，动脉血流收缩期峰值速度(Vmax)，舒张未期血流速度(Vmin)及阻力指数(RI)。每个关节分别在3个不同部位测定后取其均值。统计学分析计数资料采用χ2检验。
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结 果
一、关节滑膜改变
正常膝关节滑膜囊在超声上表现为一个低回声裂隙，滑膜囊内积液约1 mm厚，被一高回声线围绕(图1)，正常滑膜组织很薄，超出了超声诊断仪的分辨力，故本组未对正常滑膜厚度进行测量。RA患者共有83个膝关节显示不同程度增厚(96.51%)，厚度为2.2～17.3 mm，平均为(5.79±2.28)mm，增厚的滑膜以低回声为主，与滑膜囊积液之间有清楚的界线。增厚的滑膜厚薄不均匀，腔面毛糙不平，可见绒毛状结构向积液的滑膜腔内突起(图2)，有绒毛状结构向积液的滑膜腔内突起者，滑膜增厚更明显。滑膜外的纤维层及周围脂肪组织回声增强且增厚。
二、滑膜血管增生
图1 正常膝关节滑膜囊积液约1 mm，被二条高回声线围绕，(↓↑)代表内外两层滑膜组织与囊液的界面
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图2 类风湿性关节炎患者膝关节滑膜囊积液、滑膜增厚、腔面毛糙，可见粗细不等的绒毛向腔内突起(↑)
1.血流信号显示情况:CDFI共有68个关节在增生的滑膜内显示低速血流信号(81.92%)。滑膜厚度≤3.5 mm的36个关节中，显示血流信号23个(63.89%)，0级血流13个，I级17个，II级6个，III级0个，以I级血流为主(73.91%)。滑膜厚度>3.5 mm的47个关节中，显示血流信号45个(95.74%)，与滑膜厚度≤3.5 mm组比较，显示率明显提高(P<0.01)。其中0级血流2个，I级9个，II级33个，III级3个，以II级血流为主(73.33%)，多为短棒状及分支状血流(图3)。CDE检测共有77个关节滑膜显示血流信号，其中0级血流6个，I级30个，II级26个，III级21个。与CDFI模式比较0级血流明显减少(P<0.05)，而III级血流显示明显增加(P<0.01)，表现为较丰富的分支状或网状血流信号。
2.频谱多普勒检测:因I级血流中脉冲多普勒信号获取非常困难，本组仅在显示II、III级血流的滑膜内进行血流动力学指标测定(图4)。动脉血流Vmax =(11.76±3.68)cm/s，Vmin =(4.68±1.62)cm/s,RI=0.63±0.05。静脉平均血流速度为(4.37±1.03)cm/s。
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图3 彩色多普勒超声显示在类风湿性关节炎患者增生的滑膜上较多的短棒状及少数分支状血流信号(II级)
图4 脉冲多普勒超声显示增生滑膜内小动脉血流(Vmax=9 cm/s,RI=0.67)
讨 论
膝关节囊分内外两层，外层为纤维层，内层为滑膜层，滑膜囊在声像图上表现为软组织中一个低回声裂隙，被线状高回声围绕，滑膜组织很薄，超出了超声诊断仪的分辨力，因此正常状况下高回声显示的是滑膜与囊液的反射界面[1]。10 MHz的超声诊断仪不能测定正常滑膜厚度。
RA病理改变首先出现于滑膜，早期为滑膜的充血、水肿，滑膜疏松。慢性滑膜炎新生纤维血管组织增生，致滑膜不规则增厚，绒毛肥厚突入关节腔内，直径约1.0～2.0 mm，肉眼可见，尤以滑膜与关节软骨相连处为明显[2]。高频超声对软组织，特别是含液体的软组织细微结构具有很高的分辨力，RA患者关节滑膜囊内液体渗出明显增多，与增生的滑膜之间形成良好的反射界面，使滑膜增生的形态学 改变易于显示。本组绝大多数(96.5%)的膝关节滑膜显示不同程度增厚，平均厚度为 5.8 mm，并可清楚地显示增厚的滑膜不光滑，向腔面有大小不等的绒毛状突起。测量滑膜厚度不仅可以显示RA的基本病理改变程度，还可为疗效预测提供一种敏感和可靠的客观指标。本组X线照片报告膝关节肿胀者占 5.8%，无1例报告滑膜增生改变。Backhaus等比较了RA患者关节X线照片、同位素显像、超声和造影剂增强MRI检查结果后发现，超声和MRI对于X线报告正常的病例有很大的诊断价值，在显示滑膜炎改变方面，高频超声比MRI更为敏感[3]。
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滑膜血管异常增殖是RA的重要病理特点之一，与RA的发生发展密切相关。本组资料显示，高频超声的低速血流条件下CDFI能显示80.9%患者膝关节滑膜增殖血管的血流信号，且与滑膜的厚度有关，在≤3.5 mm的滑膜中血流信号显示率仅为63.9%，且多数为点状血流，而在>3.5 mm的病例中血流信号显示率提高到 95.7%，且以短线状及分支状血流信号为主，这可能与增厚明显的滑膜中血管增粗及血流速度加快，并易于显示有关。CDE显示血流信号不受探测角度影响，可显示平均速度为零的小血管灌注，对血流显示的敏感性较CDFI高3～5倍[4]。本组资料采用CDE模式后使CDFI不能显示的血流信号半数以上得以显示，同时，显示为丰富的树枝状或网状的III级血流亦明显增加，更加接近于膝关节滑膜中血管增殖的病理解剖原貌，也有助于频谱多普勒信号的捕捉和测定。
频谱多普勒检测结果显示，膝关节滑膜增殖小血管中血流速度较低(动脉Vmax=11.76 cm/s，静脉血流平均速度 4.37 cm/s)，这可能与滑膜增殖血管细小，处于血液循环的较未稍有关。在I级血流信号的膝关节滑膜上，几乎不能检测到频谱多普勒信号，如使用声学造影剂及二次谐波显像，可望提高其阳性率。
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本研究结果显示，高频超声CDFI及CDE技术是显示RA膝关节滑膜及血管增殖的无创性敏感方法，可对滑膜增生和血管增殖等的病理改变进行准确的超声诊断，并为预后提供有价值的客观指标。
参 考 文 献
1，Solbiati L, Rizzatto G, Charboneau JW. Ultrasound of superficial structures: high frequencies, Doppler and interventional procedures. Churchill Living-stone, 1995,347-374.
2，刘子君,主编.骨关节病理学.北京：人民卫生出版社，1992.379-386.
3，Backhaus M, Kamradt T, Sandrock D, et al. Arthritis of finger joints: a comprehensive approach comparing conventional radiography, scintigraphy, ultrasound, and contrast-enhanced magnetic resonance imaging. Arthritis Rheum,1999,42:1232-1245.
4，周永昌，郭万学,主编.超声医学.第3版.北京：科学技术文献出版社，1998.118-119.
(收稿日期:2000-03-08), http://www.100md.com
单位：李锐 郭燕丽 何晓红(400038 重庆，第三军医大学西南医院超声科)；方勇飞 柏干苹(中医科)
关键词：超声检查;关节炎,类风湿;膝关节
中华超声影像学杂志000913
【摘要】 目的 探讨高频超声显示类风湿性关节炎膝关节滑膜及血管增殖病变的价值。方法 应用高频二维、彩色多普勒、能量多普勒及频谱多普勒超声技术研究了43例类风湿性关节炎患者膝关节滑膜二维声像图、血流信号显示情况及血流动力学改变。结果 ① 83个膝关节滑膜增厚(96.51%)，厚度2.2～17.3 mm,平均为(5.79±2.28)mm，腔面毛糙不平，大部分可见绒毛状突起。② 滑膜血管增生，68个关节滑膜内显示低速血流信号(81.92%)，显示率与滑膜厚度有关。能量多普勒(CDE)可提高彩色多普勒血流显像(CDFI)为0级的滑膜内血管显示率，并可显示更丰富的树支状或网状血流。③ 频谱多普勒检测，动脉Vmax=(11.76±3.68)cm/s,Vmin =(4.68±1.62)cm/s，RI=0.63±0.05，静脉平均血流速度为(4.37±1.03)cm/s。结论 高频超声是显示类风湿性关节炎膝关节滑膜病变无创性敏感方法，可准确地显示关节滑膜增生及血管增殖等重要的病理改变。
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A study on synovial and vascular proliferation in rheumatoid knee by high-frequency color Doppler ultrasonography
LI Rui GUO Yanli HE Xiaohong
(Department of Ultrasound, South West Hospital, the Third Military Medical University, Chongqing 400038,China)
【Abstract】 Objective To evaluate the diagnostic value of high-frequency Doppler ultrasonography for displaying synovial and vascular proliferation in rheumatoid knee.Methods Greyscale imaging and blood flow of the synovial membrane were studied by high-frequency grey scale, color Doppler flow imaging, color Doppler energy and pulsed wave Doppler in 43 patients (86 knee joints) with rhenmatoid arthritis (RA).Results ①The thickness of the synovial membrane was increased in 83 joints (96.51%,2.2～17.3 mm), the synovial membrane was furrowed and fuzzy and synovial villi were manifested in most cases. ② Low velocity mode CDFI and CDE revealed blood flow in 68 knee (81.92%) in proportion to the thickness of synovial membrane. CDE increased the positive rate of blood flow display and showed much more vascular branch than CDFI did. ③Artery blood Vmax, Vmin and RI were (11.76±3.68)cm/s, (4.68±1.62)cm/s and (0.63±0.05) recorded by pulsed wave Doppler. Vmean of vein was (4.37±1.03)cm/s. Conclusions High-frequency ultrasonography is a noninvasive and sensitive method to reveal fundamental pathological alteration of synovial membrane in rheumatoid knee. The synovial and vascular proliferation could be manifested accurately by high-frequency grey scale and Doppler ultrasound.
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【Key words】 Ultrasonograhy;Arthritis,rheumatoid;Knee joint
类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis, RA)是一种常见的以关节组织慢性炎症为主要表现的全身性疾病，其病理特点为侵蚀性的关节滑膜炎，关节滑膜血管增殖是重要的病理改变。本研究对43例RA患者的膝关节滑膜及血管增殖病变进行了高频超声检查分析，现报告如下。
资 料 与 方 法
1999年5月～2000年1月我院住院的RA患者共43例，其中男11例，女32例，年龄25～71岁(平均48.90±12.31岁)，病程1～26年[平均(11.62±6.25)年]。全部病例均符合1987年美国风湿病学会修订的诊断标准。
采用美国Acuson 128×P/10超声诊断仪,5～10 MHz宽频线阵探头,选用小器官低速血流条件,脉冲多普勒取样容积为1 mm，增益调至最大灵敏度而不产生噪音信号,θ<30°。患者平卧，充分暴露下肢，膝关节表面皮肤涂耦合剂后对每个关节内侧面，外侧面及髌上囊进行扫查，注意勿挤压膝关节滑膜。观察膝关节滑膜形态，测量滑膜厚度，以彩色多普勒血流显像(CDFI)及彩色多普勒图能量(CDE)模式检测滑膜内血流信号多少和形态分布。滑膜血管分为4级：0级，无彩色血流信号；I级，少数点状血流信号；II级，较多的短线状及点状血流；III级，丰富的树枝状及网状血流信号。以脉冲多普勒测定滑膜血管静脉血流速度，动脉血流收缩期峰值速度(Vmax)，舒张未期血流速度(Vmin)及阻力指数(RI)。每个关节分别在3个不同部位测定后取其均值。统计学分析计数资料采用χ2检验。
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结 果
一、关节滑膜改变
正常膝关节滑膜囊在超声上表现为一个低回声裂隙，滑膜囊内积液约1 mm厚，被一高回声线围绕(图1)，正常滑膜组织很薄，超出了超声诊断仪的分辨力，故本组未对正常滑膜厚度进行测量。RA患者共有83个膝关节显示不同程度增厚(96.51%)，厚度为2.2～17.3 mm，平均为(5.79±2.28)mm，增厚的滑膜以低回声为主，与滑膜囊积液之间有清楚的界线。增厚的滑膜厚薄不均匀，腔面毛糙不平，可见绒毛状结构向积液的滑膜腔内突起(图2)，有绒毛状结构向积液的滑膜腔内突起者，滑膜增厚更明显。滑膜外的纤维层及周围脂肪组织回声增强且增厚。
二、滑膜血管增生
图1 正常膝关节滑膜囊积液约1 mm，被二条高回声线围绕，(↓↑)代表内外两层滑膜组织与囊液的界面
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图2 类风湿性关节炎患者膝关节滑膜囊积液、滑膜增厚、腔面毛糙，可见粗细不等的绒毛向腔内突起(↑)
1.血流信号显示情况:CDFI共有68个关节在增生的滑膜内显示低速血流信号(81.92%)。滑膜厚度≤3.5 mm的36个关节中，显示血流信号23个(63.89%)，0级血流13个，I级17个，II级6个，III级0个，以I级血流为主(73.91%)。滑膜厚度>3.5 mm的47个关节中，显示血流信号45个(95.74%)，与滑膜厚度≤3.5 mm组比较，显示率明显提高(P<0.01)。其中0级血流2个，I级9个，II级33个，III级3个，以II级血流为主(73.33%)，多为短棒状及分支状血流(图3)。CDE检测共有77个关节滑膜显示血流信号，其中0级血流6个，I级30个，II级26个，III级21个。与CDFI模式比较0级血流明显减少(P<0.05)，而III级血流显示明显增加(P<0.01)，表现为较丰富的分支状或网状血流信号。
2.频谱多普勒检测:因I级血流中脉冲多普勒信号获取非常困难，本组仅在显示II、III级血流的滑膜内进行血流动力学指标测定(图4)。动脉血流Vmax =(11.76±3.68)cm/s，Vmin =(4.68±1.62)cm/s,RI=0.63±0.05。静脉平均血流速度为(4.37±1.03)cm/s。
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图3 彩色多普勒超声显示在类风湿性关节炎患者增生的滑膜上较多的短棒状及少数分支状血流信号(II级)
图4 脉冲多普勒超声显示增生滑膜内小动脉血流(Vmax=9 cm/s,RI=0.67)
讨 论
膝关节囊分内外两层，外层为纤维层，内层为滑膜层，滑膜囊在声像图上表现为软组织中一个低回声裂隙，被线状高回声围绕，滑膜组织很薄，超出了超声诊断仪的分辨力，因此正常状况下高回声显示的是滑膜与囊液的反射界面[1]。10 MHz的超声诊断仪不能测定正常滑膜厚度。
RA病理改变首先出现于滑膜，早期为滑膜的充血、水肿，滑膜疏松。慢性滑膜炎新生纤维血管组织增生，致滑膜不规则增厚，绒毛肥厚突入关节腔内，直径约1.0～2.0 mm，肉眼可见，尤以滑膜与关节软骨相连处为明显[2]。高频超声对软组织，特别是含液体的软组织细微结构具有很高的分辨力，RA患者关节滑膜囊内液体渗出明显增多，与增生的滑膜之间形成良好的反射界面，使滑膜增生的形态学 改变易于显示。本组绝大多数(96.5%)的膝关节滑膜显示不同程度增厚，平均厚度为 5.8 mm，并可清楚地显示增厚的滑膜不光滑，向腔面有大小不等的绒毛状突起。测量滑膜厚度不仅可以显示RA的基本病理改变程度，还可为疗效预测提供一种敏感和可靠的客观指标。本组X线照片报告膝关节肿胀者占 5.8%，无1例报告滑膜增生改变。Backhaus等比较了RA患者关节X线照片、同位素显像、超声和造影剂增强MRI检查结果后发现，超声和MRI对于X线报告正常的病例有很大的诊断价值，在显示滑膜炎改变方面，高频超声比MRI更为敏感[3]。
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滑膜血管异常增殖是RA的重要病理特点之一，与RA的发生发展密切相关。本组资料显示，高频超声的低速血流条件下CDFI能显示80.9%患者膝关节滑膜增殖血管的血流信号，且与滑膜的厚度有关，在≤3.5 mm的滑膜中血流信号显示率仅为63.9%，且多数为点状血流，而在>3.5 mm的病例中血流信号显示率提高到 95.7%，且以短线状及分支状血流信号为主，这可能与增厚明显的滑膜中血管增粗及血流速度加快，并易于显示有关。CDE显示血流信号不受探测角度影响，可显示平均速度为零的小血管灌注，对血流显示的敏感性较CDFI高3～5倍[4]。本组资料采用CDE模式后使CDFI不能显示的血流信号半数以上得以显示，同时，显示为丰富的树枝状或网状的III级血流亦明显增加，更加接近于膝关节滑膜中血管增殖的病理解剖原貌，也有助于频谱多普勒信号的捕捉和测定。
频谱多普勒检测结果显示，膝关节滑膜增殖小血管中血流速度较低(动脉Vmax=11.76 cm/s，静脉血流平均速度 4.37 cm/s)，这可能与滑膜增殖血管细小，处于血液循环的较未稍有关。在I级血流信号的膝关节滑膜上，几乎不能检测到频谱多普勒信号，如使用声学造影剂及二次谐波显像，可望提高其阳性率。
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本研究结果显示，高频超声CDFI及CDE技术是显示RA膝关节滑膜及血管增殖的无创性敏感方法，可对滑膜增生和血管增殖等的病理改变进行准确的超声诊断，并为预后提供有价值的客观指标。
参 考 文 献
1，Solbiati L, Rizzatto G, Charboneau JW. Ultrasound of superficial structures: high frequencies, Doppler and interventional procedures. Churchill Living-stone, 1995,347-374.
2，刘子君,主编.骨关节病理学.北京：人民卫生出版社，1992.379-386.
3，Backhaus M, Kamradt T, Sandrock D, et al. Arthritis of finger joints: a comprehensive approach comparing conventional radiography, scintigraphy, ultrasound, and contrast-enhanced magnetic resonance imaging. Arthritis Rheum,1999,42:1232-1245.
4，周永昌，郭万学,主编.超声医学.第3版.北京：科学技术文献出版社，1998.118-119.
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