무릎골관절염의 초음파 검사

골관절염이 발생한 무릎 관절을 초음파로 관찰하면 연골의 변화가 가장 특징적이다. 초음파는 대퇴골 연골의 변화를 직접 관찰할 수 있는 가장 좋은 영상 기법으로 표면의 사소한 변화도 관찰이 가능하다. 정상적인 관절의 초자연골은 초음파 검사에서 골을 덮고 있는 균질한 무에코성 판의 형태로 관찰되며 표면에 선명하고 연속적인 고에코성 경계선을 보인다. 연부조직과 연골의 밀도 차이로 인해 초음파가 많이 반사되어 탐촉자와 수직의 각도를 이루는 경계면이 선명한 경계선으로 보이며 수직을 이루지 않는 주변부는 경계선이 관찰되지 않는다. 초자연골의 곡면을 따라 탐촉자를 이동시키면 선명한 경계선이 표면을 따라 이어지는 영상을 얻을 수 있다. 골관절염 환자에서는 관절 연골의 표면에 변화가 발생하여 미세균열이 발생하고 균질성이 없어져서 경계선이 불명확해지거나 사라진다(Fig. 1). 연골에 미란이 발생하면 연골의 두께가 균일하지 않고 얇아진 부분이 존재한다. 연골 내부도 음영이 비정상적으로 증가되어 투명성이 소실되어 혼탁해진다[2]. 골관절염의 원인이 될 수 있는 calcium pyrophosphate deposition disease (CPPD)의 경우에는 연골 내부에 침착된 CPPD 결정이 고에코성의 입자 형태로 띠를 이루어 관찰된다. 질병이 진행하면서 연골 파괴로 연골 두께가 얇아지거나 골 표면이 노출되는 소견이 관찰된다. 초음파 검사로 관찰되는 무릎 연골 손상 소견을 관절경 검사와 비교한 연구에서 초음파로 연골 손상이 관찰되는 경우에는 실제 연골 손상의 가능성이 매우 높지만 초음파로 연골 손상이 의심되지 않는 경우에 연골 손상이 실제로 존재할 가능성을 배제할 수는 없다는 한계가 있다[3]. 또한 무릎 구조의 복잡성으로 인해 직접 관찰할 수 없는 연골 부위가 존재한다는 한계가 있다.

Figure 1.

Longitudinal scan of the articular cartilage of the medial femoral conyle in a patient with osteoarthritis demonstrating loss of sharpness of the surface (arrow) and thinning of the thickness. F, medial femoral conyle.

골관절염에서 특징적인 병리소견인 골극을 관찰하는데도 초음파 검사가 매우 유용하다. 정상적인 골은 초음파 검사에서 고에코성의 규칙적이고 선명한 얇은 띠로 관찰된다. 골극은 관절 경계부에서 골말단이 불규칙하게 돌출된 형태로 관찰되며 후방음향 음영을 보일 수 있다. 정확한 진단을 위해서 관절의 종축과 횡축을 따라 탐촉자를 위치하여 스캔한 두 개의 영상에서 모두 골극이 관찰하는 것이 중요하다. 골극이 커지면서 관절낭이 신전되는 변화를 초음파로 관찰할 수 있다(Fig. 2).

Figure 2.

Longitudinal scan of the medial side of the knee in a patient with osteoarthritis demonstrating bony spur (arrows) and dislocation of medial meniscus (arrowhead). F, femur; T tibia.

반월상 연골의 변화가 초음파로 쉽게 발견된다. 정상적인 반월 연골은 경계가 명확하고 균질한 섬유질의 초음파 특성을 보인다. 골관절염 환자에서는 석회화, 낭종 형성, 돌출, 열상 등의 병변이 흔히 관찰된다(Fig. 2). 열상은 섬유질이 끊어지면서 저에코성 균열로 관찰된다. 정확한 진단을 위해서 탐촉자를 직각으로 움직여서 얻은 두 개의 영상에서 모두 병변을 관찰해야 한다. 초음파 검사는 환자가 누었다 일어서는 동작 중에도 영상을 얻을 수 있는 장점이 있어 체중 부하에 따른 내측 반월판의 전위를 쉽게 관찰할 수 있다. 켈그렌-로렌스 등급결정 체계(Kellgren-Lawrence grading system) 2 이상인 환자들과 대조군 사이에 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다[4].

이외에도 관절내 활액삼출, 활막비후, 관절낭의 비후와 종창 등이 발견된다[5]. 이러한 소견들은 골관절염에 특징적인 것은 아니며 관절염에서 흔히 발견되는 비특이적인 소견으로 류마티스관절염과 같은 염증성 관절염에 비해서 경미한 변화를 보인다. 무릎 관절내 활액 삼출은 슬개상와를 대퇴골 종축을 따라 스캔하면 쉽게 관찰할 수 있다.

초음파 검사에서 발견되는 활막염은 임상적 의의가 있다는 연구결과가 있다. 유럽류마티스학회의 후원으로 600명의 무릎 골관절염 환자를 대상으로 시행한 연구에서 초음파 검사에서 관찰된 활막염의 정도가 단순 X-ray 사진에서 상당히 진행된 골관절염 소견과 상관관계가 있었으며 염증의 악화를 시사하는 신체검사 소견과도 연관이 있었다[6]. 무릎 골관절 환자의 초음파 검사에서 활막비후가 2년이 경과한 후에 임상적 진행 및 방사선학적 진행과 관련되었다는 보고도 있다[7].

골관절염에 흔히 동반되는 베이커씨 낭종을 초음파를 이용하여 쉽게 발견할 수 있다. 베이커씨 낭종은 내측 장딴지근(medial gastrocnemius)과 반막근(semimembranous) 사이로 관절낭이 부풀어져 나오면서 형성되며 낭종내부에 활액삼출과 활막비후가 특징적으로 관찰된다.

무릎 골관절염 환자에서 초음파 검사의 신뢰성을 평가한 연구에서 활막염이 관찰자간 신뢰도(interobserver reliability)와 관찰자 내부 신뢰도(intraobserver reliability)가 좋으며 연골 손상, 내측 반월판 손상, 골극에 대한 신뢰도는 약간 떨어지거나 좋은 정도이다[8].

손골관절염의 초음파 검사

손골관절염 환자에서 헤베르덴 결절과 부샤드 결절이 크기가 작으면 단순 X-ray 영상에서 골극이 관찰되지 않는 경우가 흔히 발생한다. 하지만 초음파는 영상이 확대되는 특성이 있어 미세한 골극도 쉽게 관찰할 수 있다. 손가락 관절의 손등 쪽에서 손가락의 장축 방향으로 탐촉자를 위치하여 스캔하면 골극을 쉽게 발견할 수 있다(Fig. 3). 손가락 관절은 지방이 많지 않아서 관절 구조물이 표피에 가깝기 때문에 좋은 영상을 얻기 위해서 10 MHz 이상의 탐촉자를 사용하도록 권장된다. Kortekaas 등[9]은 초음파로 관찰되는 골극의 크기와 관절간격 감소가 손 통증과 관련이 있다고 보고했다.

Figure 3.

Longitudinal scan of the dorsal side of the distal phalangeal joint of in a patient with hand osteoarthritis demonstrating bony spur (arrows).

손가락 관절의 연골을 관찰하기 위해서는 관절을 최대한 굽힌 상태에서 검사를 시행해야 하며 골을 통과하지 못하는 초음파의 한계로 인해 연골 전체를 관찰할 수 없다는 단점이 있다.

미란성 골관절염에서 골미란이 발생하지 않은 관절에서도 염증소견을 발견할 수 있다는 보고가 있어서 골미란과 관절내 염증을 유발하는 전신적인 원인이 존재할 가능성을 제시하였다[10].