閆 鑫，潘晶晶，陳 菲，修 宇，王延珍，李 珩，周 明，張文鵬，何志玲，張書昊，崔 峰，吳金鵬＊＊

（1.淄博市中心醫(yī)院 山東 淄博 255000；2.天津中醫(yī)藥大學健康科學與工程學院 天津 301617；3.中國醫(yī)學科學院生物醫(yī)學工程研究所 天津 300192）

膝骨關節(jié)炎（Knee osteoarthritis，KOA）是以膝關節(jié)軟骨退變及骨質(zhì)增生為特征的慢性關節(jié)疾病，好發(fā)于中老年人，其癥狀往往進展緩慢，隨著時間推移逐漸出現(xiàn)膝關節(jié)疼痛、腫脹、僵硬、畸形等癥狀，嚴重影響患者生活質(zhì)量[1]。我國65歲以上KOA患病人群數(shù)量已居世界第2[2]，約1.2億人深受KOA困擾，且發(fā)病率逐年上升，給社會及家庭帶來了巨大壓力和沉重負擔。

目前臨床常用X線、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）等對KOA進行輔助診斷。X線主要關注患者的骨性改變，可以對病人骨皮、骨小梁、髓質(zhì)及鈣化狀況進行清晰顯示，但無法充分顯示軟組織腫脹、半月板受損等情況，不利于醫(yī)師觀察[3]。MRI具有全方位、分辨率高、成像清晰、無創(chuàng)等優(yōu)勢，可以通過多平面對膝關節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及周圍組織（主要包括關節(jié)軟骨、韌帶、半月板、滑膜、肌腱等）進行展示，有助于醫(yī)師及時發(fā)現(xiàn)膝關節(jié)細微病變[4]，但MRI無法檢測軟組織的生物力學特性。剪切波彈性成像（Shear wave elastography，SWE）是近年來超聲領域快速發(fā)展起來的一種新興技術(shù)，通過外部振源向組織引入剪切波[5]，對軟組織的硬度進行測量與評估，具有直觀、客觀、實時、安全無創(chuàng)、便捷等優(yōu)勢，目前已廣泛應用于肝纖維化、甲狀腺、乳腺、動脈血管斑塊等與硬度特征聯(lián)系緊密的診斷領域。

中醫(yī)經(jīng)筋觸診是以經(jīng)筋病灶點為診察對象，通過醫(yī)生觸覺判斷不同部位病灶點的硬度特征完成疾病診斷。但這一診斷方法千百年來長期以醫(yī)生觸覺體驗為依據(jù)，用粗略描述和形狀比喻表達硬度的程度和范圍，具有明顯的主觀性和經(jīng)驗性，成為研究和總結(jié)經(jīng)筋臨床經(jīng)驗的關鍵瓶頸。SWE技術(shù)對于組織硬度特征的診斷優(yōu)勢及多領域應用經(jīng)驗為經(jīng)筋病灶點的客觀化診斷提供了技術(shù)依據(jù)。為探索SWE技術(shù)應用于中醫(yī)經(jīng)筋觸診客觀化的可行性，本研究以KOA為對象，選擇中醫(yī)臨床共識度高的經(jīng)筋病灶點作為研究對象，采用SWE完成硬度特征研究，以期為中醫(yī)經(jīng)筋觸診提供客觀依據(jù)，并從經(jīng)筋病變角度探索KOA診斷新思路。

1 對象與方法

1.1 研究對象

2020年11月14日-2021年1月18日，在淄博市中心醫(yī)院中醫(yī)科、疼痛科、骨傷科、頸肩腰腿疼科門診確診為KOA的患者41例作為觀察組，其中男性10例，女性31例，最小年齡41歲，最大年齡70歲，平均年齡（59.95±7.45）歲；身高最高 1.76 m，最矮 1.5 m，平均（1.63±0.66）m；體質(zhì)量最大 95 kg，最小 50 kg，平均（69.13±11.07）kg；病程最長 20年，最短 0.5年，平均（4.87±4.74）年；X線影像分級Ⅰ級11例、Ⅱ級13例、Ⅲ級10例、Ⅳ級7例。同時選擇40名健康志愿者作為正常對照組，其中男性17例，女性23例，最小年齡35歲，最大年齡70歲，平均年齡（48.15±9.57）歲；身高最高1.8 m，最矮1.5 m，平均（1.66±0.71）m；體質(zhì)量最大92.5 kg，最小50 kg，平均（65.83±9.91）kg。本研究方案經(jīng)山東省淄博市中心醫(yī)院倫理委員會批準（202011006），在試驗開始前，所有受試者都充分了解設備安全性、受試者權(quán)利、研究目的以及試驗步驟，并簽署了知情同意書。

1.2 診斷標準

根據(jù)美國風濕病協(xié)會1995年修訂的膝骨關節(jié)炎診斷標準[6]：①近1月內(nèi)膝關節(jié)反復出現(xiàn)疼痛；②X線片（站立位）示關節(jié)間隙狹窄、軟骨下骨硬化和（或）囊性變、關節(jié)邊緣骨贅形成；③滑液分析為典型的骨關節(jié)炎表現(xiàn)；④年齡≥40歲；⑤發(fā)病期間晨僵≤30 min；⑥關節(jié)活動時出現(xiàn)骨的摩擦音。具有上述的①和②，或者①，③，⑤和⑥項者，或者①，④，⑤和⑥項者，可以診斷為膝骨關節(jié)炎。

依據(jù)《骨關節(jié)炎診療指南》（2018年版）[7]中Kellgren-Lawrence影像分級，拍攝膝關節(jié)伸直位的正位片，雙側(cè)膝關節(jié)疼痛者拍攝嚴重的一側(cè)，由同一名高年資放射科醫(yī)生讀片觀察有無骨贅、關節(jié)間隙是否變窄、有無硬化性改變，是否明顯畸形，按K-L標準將KOA患者X線分級：①0級正常；②Ⅰ級可能有骨贅，關節(jié)間隙可疑變窄；③Ⅱ級有明顯骨贅，關節(jié)間隙可疑變窄；④Ⅲ級中等量骨贅，關節(jié)間隙變窄較明確，有硬化性改變；⑤Ⅳ級大量骨贅，關節(jié)間隙明顯變窄，嚴重硬化性病變及明顯畸形。

1.3 納入標準

KOA觀察組：①符合前述KOA的診斷標準；②年齡35-70歲；③精神無異常，能準確進行語言交流；④近半月內(nèi)未用其他方式、藥物治療KOA者；⑤自愿試驗，有良好的依從性，并同意參加本試驗研究。

正常對照組：①健康志愿者無膝關節(jié)損傷、疼痛、炎癥史；②年齡35-70歲；③自愿試驗，有良好的依從性，并同意參加本試驗研究。

1.4 排除標準

排除標準：①非原發(fā)性膝骨關節(jié)炎，如痛風性關節(jié)炎、血友病性關節(jié)炎等；②合并心腦血管、肝、腎和造血系統(tǒng)等嚴重原發(fā)性疾病，精神病患者；③婦女妊娠及哺乳期；④接受過膝關節(jié)手術(shù)者；⑤下肢皮膚破損、潰爛、局部感染等不適應進行超聲檢查患者；⑥長期從事職業(yè)運動或重體力勞動；⑦合并下肢血管病變史。⑧因其他原因不能配合完成數(shù)據(jù)采集者。

1.5 檢測方法

1.5.1 觸診檢查及測試部位標記

根據(jù)文獻研究和兩輪專家問卷統(tǒng)計結(jié)果[8]，篩選出足陽明經(jīng)筋的髕內(nèi)下、髕外下，足少陽經(jīng)筋的成腓間、陽陵泉次，足太陽經(jīng)筋的委中次、合陽內(nèi)，足三陰經(jīng)筋的陰陵上、髎膝間8個臨床常見病灶點進行研究。由2名對經(jīng)筋病灶點有豐富觸診經(jīng)驗的經(jīng)筋醫(yī)師對被檢者膝關節(jié)采用手觸診察法，根據(jù)膝關節(jié)各經(jīng)筋線循行次序探查，在觀察組體表標記出這8個經(jīng)筋病灶點；正常對照組由經(jīng)筋醫(yī)師在相應筋結(jié)點位置處進行標記。經(jīng)筋病灶點解剖位置見表1。

1.5.2 剪切波彈性超聲檢查

（1）儀器

采用法國聲科影像公司（Supersonic Imagine）的剪切波彈性成像超聲診斷儀AixPlorer，L4-15線陣探頭，頻率為4-15 MHz，超聲條件設定為肌骨超聲（Musculoskeletal ultrasound，MSKUS）模式，測量范圍0-800 kPa。

表1 KOA常見經(jīng)筋病灶點解剖定位表

圖1 觀察組與正常對照組比較箱式圖

（2）檢測方法

受試者采取仰臥位和俯臥位，仰臥位時在被測試患側(cè)的腘窩處放置支撐墊。測試前休息5 min，自然呼吸，使下肢在整個檢測期間保持放松狀態(tài)。由一名有豐富經(jīng)驗的超聲醫(yī)師依據(jù)肌骨超聲檢查規(guī)范[9]，對標記點行超聲檢查。在二維超聲引導下進入彈性成像模式（SWE），設定取樣框大小為2 cm×1 cm，探頭與肌腱纖維走行一致，聲束平面與肌腱、韌帶表面垂直，排除各向異性，靜置5 s待圖像穩(wěn)定充滿時凍結(jié)保存，超聲醫(yī)師根據(jù)經(jīng)驗在凍結(jié)圖像中的合適位置放置一個直徑為2 mm的定量分析取樣框Q-box確定病灶區(qū)，系統(tǒng)自動計算出每個Q-box的彈性模量均值（Mean）,每個標記點位置重復測量3次，取均值作統(tǒng)計分析，對經(jīng)筋病灶點與正常筋結(jié)點的彈性模量值進行比較。試驗過程中使用導聲墊或大量耦合劑使探頭與所測部位充分貼合，緩沖外界探頭對所測部位施加的壓力。

1.6 統(tǒng)計學方法

將采集的各類數(shù)據(jù)錄入Excel表，使用SPSS 23.0進行統(tǒng)計分析，正態(tài)分布計量資料以平均值±標準差（）表示，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)用中位數(shù)和四分位間距[M(Q)]表示。符合正態(tài)分布和方差齊性的兩組間比較采用兩獨立樣本t檢驗，不符合則采用非參數(shù)檢驗；符合正態(tài)分布和方差齊性的多組間比較采用單因素方差分析，不符合則采用非參數(shù)檢驗。計數(shù)資料采用百分數(shù)表示。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。采用Spearman檢驗對觀察組的彈性模量值和X線分級進行相關性分析（相關系數(shù)是衡量兩個變量之間關系密切程度和方向的統(tǒng)計量。相關系數(shù)r取值范圍：（-1）-（+1）。r的絕對值大小，表示關聯(lián)程度的大小；符號“+”或“-”：表示正相關或負相關。一般說來，對r進行假設檢驗，且有統(tǒng)計學意義時，|r|＞0.7，則表示兩個變量高度相關；0.4＜|r|≤0.7，則表示兩個變量之間中度相關；0.2＜|r|≤0.4時，則兩個變量低度相關）。

2 結(jié)果

2.1 KOA觀察組與正常對照組彈性模量值

圖1顯示，觀察組8個經(jīng)筋病灶點的彈性模量值較正常對照組均明顯增大，且差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），其中陽陵次的彈性模量值與正常對照組相比，增幅最為明顯；從圖2可以看出，X線不同分級組8個經(jīng)筋病灶點的彈性模量值較正常對照組均明顯增大，且差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；同時還可以看出，X線Ⅰ級組的彈性模量值就已經(jīng)明顯大于正常對照組，且差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。圖3為對照組與觀察組X線不同分級組8個經(jīng)筋病病灶點的剪切波彈性成像圖，可以看出對照組Q-box取樣框內(nèi)的超聲圖像均為藍色，X線Ⅰ級組為藍黃相間，X線Ⅱ級組開始出現(xiàn)紅色，X線Ⅲ級組為紅黃相間，X線Ⅳ級組均為紅色。

2.2 觀察組內(nèi)X線不同分級組的彈性模量值比較

圖2 觀察組內(nèi)X線不同分級組與正常對照組比較箱式圖

圖3 不同分組8個經(jīng)筋病灶點的剪切波彈性成像圖

表2 不同X線分級組的彈性模量值比較()或[M(Q)]

表2 不同X線分級組的彈性模量值比較()或[M(Q)]

注：*表示P＜0.05。

彈性模量值P髕內(nèi)下髕外下成腓間陽陵次髎膝間陰陵上委中次合陽內(nèi)0.005*0.002*0.175 0.007*0.237 0.767 0.042*0.363Ⅰ級69.73(26.23)89.23(74.94)155.90(83.13)197.55±109.50 139.07(156.53)156.75±66.24 54.83(49.90)67.43(103.07)II級147.87(136.56)185.87(97.1)152.17(140.54)208.94±96.44 121.63(92.2)164.08±62.87 33.67(39.34)69.40(81.66)III級123.43(140.27)149.73(112.2)117.30(116.06)249.76±126.73 202.5(78.47)191.12±114.69 77.8(134.5)75.17(256.63)IV級155.70(123.87)153.37(125.34)371.93(463.63)392.99±148.72 162.23(91.1)164.59±52.33 67.81(387.2)122.7(230.6)χ2/F 12.947 14.801 4.961 4.727 4.235 0.381 11.062 3.193

圖4 X線分級與經(jīng)筋病灶點彈性模量值的線性擬合圖

對8個經(jīng)筋病灶點或筋結(jié)點X線Ⅰ級組、Ⅱ級組、Ⅲ級組、Ⅳ級組間的彈性模量值進行比較，結(jié)果顯示，髕內(nèi)下Ⅰ級組的彈性模量值低于Ⅱ級組和Ⅳ級組；髕外下Ⅰ級組的彈性模量值低于Ⅱ級組；陽陵次Ⅰ級組、Ⅱ級組和Ⅲ級組的彈性模量值低于Ⅳ級組；委中次II級組的彈性模量值低于Ⅲ級組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（見表2）。

2.3 觀察組內(nèi)X線分級與經(jīng)筋病灶點彈性模量值的相關性分析

KOA患者X線分級與髕內(nèi)下（r=0.417，P=0.007）、成腓間（r=0.431，P=0.005）、陽陵次（r=0.465，P=0.002）與委中次（r=0.426，P=0.005）的彈性模量值均呈明顯正相關，而髕外下、髎膝間、陰陵上與合陽內(nèi)的彈性模量值與X線分級相關性不明顯（見圖4）。

3 討論

傳統(tǒng)中醫(yī)認為，膝關節(jié)周圍的軟組織肌肉、韌帶、滑膜、神經(jīng)、血管等隸屬“筋”的范疇，KOA存在著“筋痹”到“骨痹”的轉(zhuǎn)變過程[10]，與現(xiàn)代臨床醫(yī)學主要關注骨性病變不同，中醫(yī)尤其是經(jīng)筋領域?qū)＜覍W者更關注筋類軟組織損傷。薛立功[11]認為肌腱、韌帶、肌肉、骨的結(jié)合點受到牽拉力或收縮力最大的軟組織應力點是筋結(jié)點，而膝關節(jié)是人體最復雜、負重最大的關節(jié)[12]，再加上彈跳、長期負重或肥胖等因素，使得其周圍的筋結(jié)點出現(xiàn)反復損傷和自我修復，就會逐漸形成粘連、結(jié)節(jié)、條索，即形成經(jīng)筋病灶點[12]。中醫(yī)觸診依靠對經(jīng)筋病灶點的主觀感覺對KOA做出診斷，但是缺少客觀指標，不能令人信服。X線是目前臨床中診斷KOA的首選方法，主要關注KOA患者的骨性改變，但在實際臨床中應用中卻發(fā)現(xiàn)部分患者膝骨關節(jié)炎癥較為顯著，但其X線檢查結(jié)果卻并不明顯；部分患者X線檢查結(jié)果非常明顯，但其膝骨關節(jié)炎癥卻不是十分典型[13]。國外也有文獻報道，X線檢查結(jié)果與患者癥狀嚴重程度相關性較弱[14]。而磁共振成像MRI作為KOA診斷的另一種常用檢查手段，檢查效果雖好，但其價格昂貴，且用時較長，很難在基層推廣應用，在疾病的篩查應用中受到一定限制。肌骨超聲則是利用常規(guī)超聲設備的高頻探頭對人肌肉、骨骼及關節(jié)等部位進行檢查的超聲檢查方法，可對關節(jié)肌腱、肌肉進行動態(tài)、實時的觀察，對韌帶、半月板、滑膜及關節(jié)積液等組織液均具有較好的顯影效果[15]，且價格較低，可以作為KOA診斷的輔助檢查手段。但傳統(tǒng)肌骨超聲無法檢測膝關節(jié)附近軟組織的生物力學特性，而SWE可以定量評估軟組織的硬度特征，能夠彌補肌骨超聲的不足。本次研究通過SWE量化經(jīng)筋病灶點的硬度特征，旨在為KOA的臨床診斷提供新思路。

本研究以正常人群和KOA患者為研究對象，首次采用SWE觀察KOA患者經(jīng)筋病灶點和正常人對應位置筋結(jié)點的硬度值差異。結(jié)果顯示與正常對照組的筋結(jié)點比較，KOA觀察組及組內(nèi)X線不同分級組經(jīng)筋病灶點的彈性模量值均增大（P＜0.05），提示KOA患者經(jīng)筋病灶點的硬度大于正常人。Wu等[16]使用SWE對50名健康志愿者膝關節(jié)附近的軟組織開展硬度特征研究，選取的檢測部位與本次研究大致相同，且結(jié)果與本次研究中正常對照組筋結(jié)點的彈性模量值相近，證明SWE可以用來評價正常人膝關節(jié)附近軟組織的生物力學特性。鄭乙等[17]探索了實時SWE在評價膝關節(jié)炎患者股四頭肌生物力學性能改變中的價值，結(jié)果顯示，觀察組治療前的肌肉彈性模量均值均低于對照組，且具有統(tǒng)計學意義，表明SWE可用于定量評估KOA患者肌肉的硬度特征。既往研究證明了SWE可以用于評價正常人和KOA患者軟組織的生物力學性能。而本次研究，在此基礎上對傳統(tǒng)中醫(yī)觸診經(jīng)驗總結(jié)的經(jīng)筋病灶點和筋結(jié)點的生物力學特性進行評價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SWE可以直接且客觀檢測出KOA患者經(jīng)筋病灶點與正常人筋結(jié)點存在明顯的硬度差異，實現(xiàn)了對經(jīng)筋病灶點與筋結(jié)點的明確區(qū)分，為中醫(yī)觸診提供客觀化依據(jù)。

本次研究同時發(fā)現(xiàn)，在KOA早期，即X線Ⅰ級組患者的經(jīng)筋病灶點的硬度就已經(jīng)明顯增大（P＜0.05），提示KOA患者可能在骨性病變之前就已經(jīng)發(fā)生軟組織病變。《素問·痿論》曰：“宗筋主束骨而利機關也。”古人認為筋的作用主要在于約束骨骼，以利于關節(jié)屈伸活動，保持人體正常的運動功能。雖然筋病不一定及骨，但骨病卻必定及筋[16]?，F(xiàn)代中醫(yī)認為，在KOA發(fā)展過程中存在皮-肉-筋-骨的病機演變，筋痹是KOA發(fā)生發(fā)展過程中的必經(jīng)階段，骨痹是筋痹發(fā)展過程的延伸和最終表現(xiàn)形式[8]。謝兵等[18]對多個動物實驗結(jié)果總結(jié)表明，“筋不束骨”的方法可以有效制備膝骨關節(jié)炎模型，其病理過程均為先出現(xiàn)軟組織病變而后出現(xiàn)骨性改變。薛立功[11]認為當軟組織有炎性病灶時，會在損傷部位出現(xiàn)大量滲出物形成纖維素，過多的纖維素機化形成黏連，不斷循環(huán)產(chǎn)生硬結(jié)、瘢痕，最后形成經(jīng)筋病灶點。謝占清等[19]的觀點與薛立功相似，認為瘢痕組織質(zhì)地變硬、形狀不規(guī)則分布、粘連攣縮對周圍組織的卡壓作用符合經(jīng)筋病灶點特點，經(jīng)筋病灶點的解剖實質(zhì)就是瘢痕組織。以上動物實驗和理論研究提示，KOA患者可能在尚未出現(xiàn)骨性改變時，便已經(jīng)存在因炎癥形成的經(jīng)筋病灶點。而本次研究結(jié)果驗證了之前的研究結(jié)論，KOA早期患者在骨性改變之前便存在軟組織病變。此外，以往的研究使用常規(guī)檢查手段（X線、MRI、肌骨超聲）無法檢測到軟組織形態(tài)改變之前生物力學特性的變化，而SWE可以直接且客觀的顯示KOA早期患者軟組織硬度的變化，這為KOA的早期診斷提供了新思路。

本次研究還探索了X線不同分級組經(jīng)筋病灶點彈性模量值的組間差異以及X線分級與經(jīng)筋病灶點彈性模量值的相關性，結(jié)果顯示，髕內(nèi)下、髕外下、陽陵次、委中次的彈性模量值組間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），并且髕內(nèi)下、成腓間、陽陵次、委中次的彈性模量值與X線分級呈明顯正相關，髕外下、髎膝間、陰陵上與合陽內(nèi)的彈性模量值與X線分級相關性不明顯，提示本研究中KOA患者軟組織損傷程度與骨性病變嚴重程度存在一定關系，但兩者之間并不存在顯著相關性。該結(jié)論與經(jīng)筋臨床的觸診經(jīng)驗高度吻合，初步證實了SWE技術(shù)應用于經(jīng)筋觸診客觀化的可行性，也為中醫(yī)從經(jīng)筋角度診斷、研究骨性疾病提供了新思路。張茜等[20]通過血流分級將36名膝關節(jié)滑膜炎患者分為4組，使用SWE觀察患者滑膜的彈性模量值，探索兩者相關性，其結(jié)果與本次研究接近，血流0級組與1、2、3級組間差異有統(tǒng)計學意義，血流組間1、2、3級差異無統(tǒng)計學意義。王挺等[21]通過二維超聲及超聲彈性成像技術(shù)對類風濕關節(jié)炎患者的股四頭肌肌腱進行評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超聲彈性成像技術(shù)通過測量肌腱彈性獲得的診斷結(jié)果與二維超聲診斷結(jié)果具有較好的一致性。Yurda???k等[22]則是應用SWE觀察了77名髕骨肌腱病變患者，并與MRI結(jié)果做比較，結(jié)果表明SWE評價髕骨肌腱病變的結(jié)果與MRI的臨床評分一致。以上不同的研究結(jié)果均表明，SWE可以作為一種非侵入性且定量的成像方法用于評價軟組織病變，并且其檢測結(jié)果與現(xiàn)有各類診斷標準存在一定相關性，但今后仍需要做更多的研究來探討SWE在軟組織病變中與現(xiàn)有診斷標準的相關性及其潛在作用和應用價值。

本次研究納入KOA患者僅41例，相對于選取的8個病灶點，樣本量相對較小，今后類似研究應擴大樣本量或精簡需要檢測的病灶點數(shù)量；由于臨床中確診為KOA且X線分級為0級的就診患者太少，所以本次研究未能觀察到單純軟組織病變的KOA患者經(jīng)筋病灶點的彈性模量值，后續(xù)研究若為探索建立新的KOA診斷標準，建議納入更多的此類患者。

綜上所述，SWE可以直觀且定量地觀察正常人筋結(jié)點與KOA患者經(jīng)筋病灶點的硬度差異，可作為除X線之外的補充檢查手段，并能為中醫(yī)觸診提供客觀依據(jù)；X線I級組患者經(jīng)筋病灶點便與正常人筋結(jié)點的硬度存在顯著差異，為KOA的早期診斷提供新思路；KOA患者X線分級與經(jīng)筋病灶點硬度存在一定相關性，但仍需做進一步的研究。