変形性関節症の診断：ラジオアイソトープシンチグラフィとサーモグラフィ

^{関節の放射性同位元素シンチグラフィーは、骨親和性放射性医薬品（ピロリン酸塩、ホスホン酸塩、 99m} Tc標識）を用いて行われます。これらの薬剤は、骨およびコラーゲン代謝が活発な部位に活発に集積します。特に炎症を起こした関節組織に強く集積し、関節シンチグラムに反映されます。

放射性同位元素シンチグラフィー法は、関節炎の早期診断、関節損傷の無症状段階の検出、炎症性病変と変性病変の鑑別診断に使用されます。

関節の病理学的変化の早期診断、反応性炎症の検出には、^99m Tcで標識されたピロリン酸を用いた骨格シンチグラフィーを使用できます。反応性滑膜炎の存在下では、放射性同位元素の拡散分布を伴う過固定が認められます。骨端線の血管が少ない領域では、虚血領域のシンチグラムで放射性医薬品の蓄積が減少するのに対し、骨リモデリング領域に対応する血液供給の増加領域では、その蓄積が均一に増加しています。シンチグラフィーのデータを骨内静脈造影および骨内圧測定の結果と比較すると、静脈うっ滞と髄管内の圧力上昇が、放射性医薬品の異常に高い吸収と組み合わされていることが観察されました。この場合、その吸収の程度は、変性ジストロフィー過程の段階に正比例します。股関節症における放射性核種の分布を分析すると、負荷が増加した部位、主に嚢胞や骨棘の壁、および新しい骨の形成部位で、標識化合物の蓄積が増加していることが明らかになりました。

広義には、サーモグラフィーとは、物体の熱場、すなわち赤外線放射場を様々な方法で記録するグラフィック技術です。サーモグラムとは、対象物の一部または全体の温度場を2次元画像として固定した画像です。

サーモグラフィーは、診断アルゴリズムに従って得られた臨床データ、検査データ、および既往歴データと統合的に関連させて解釈する必要がある補助的な診断検査です。LG Rosenfeldら（1988）によると、サーモグラフィーの主な利点は以下のとおりです。

1. 絶対的な安全性。人体は放射線や損傷にさらされません。同じ被験者に対して複数の研究を行うことも可能です。
2. 検査時間。サーモグラフィーの種類によって、1分から4分かかります。患者の皮膚温度と周囲の空気の温度が平衡化するまでの時間（15分）は、サーモグラフィー室の設備が適切であれば大幅に短縮できます。
3. 高精度。1ミリメートル離れた2点間の温度勾配の最小記録値は0.1℃です。この精度により、病変の局所的な予備診断が可能になります。
4. 妊婦や子供にとって安全な一連の研究手順を選択できる可能性。
5. 複数の身体システムの機能状態を同時に評価することが可能です（概要サーモグラフィーを使用）。

サーモグラフィーを正確に実施するためには、検査室の適切な設備と、患者の検査準備が重要です。検査室は、環境要因が熱診断装置と患者に与える影響を安定させるための環境を整える必要があります。このため、ドアと窓は厚い遮光カーテンで覆われています。赤外線放射源（セントラルヒーティングバッテリーなど）は遮蔽されています。検査室の温度は22±1℃に保つことをお勧めします。温度が高すぎるとサーモグラムのコントラストが低下し、温度が低いと患者の血管収縮が起こり、検査結果の精度が著しく低下するからです。検査室の相対湿度は40～70%にする必要があります。室内の気流速度は0.15～0.2 m/sを超えてはなりません。エアコンを備えた密閉された部屋は、これらの要件を満たしています。

さまざまな部位の関節疾患の場合、サーモグラフィー検査のために患者を準備するための以下の規則に従う必要があります。

A. 上肢：

• 手は清潔にし、マニキュアを落としてください。
• 検査の前日は、クリームを使用したり、理学療法、血管拡張薬や血管収縮薬を服用したりしないでください。
• 検査中は、手は衣服から解放され、テーブルスタンドの上に置かれます。

B. 下肢：

• 脚は包帯や湿布が外され、露出した状態となり、皮膚が室温に順応できるようになります。
• 検査の前日は薬を服用したり、理学療法処置を受けたりしないでください。
• 前日の夜には、足湯をして皮脂や剥がれた表皮を取り除き、マニキュアを落としてください。
• 患者は仰向けの姿勢で検査されますが、稀に立った姿勢で検査されることもあります。

検査の前に、成人の場合10～15分間の温度順応期間を設ける必要があります。人体の体温指標は日中に3～4時間ごとに0.2～0.4℃の変動をするため、比較（動的）検査を同時に実施することが推奨されます。また、健康な人の体温は15～16時間後に最高体温を示すことも考慮する必要があります。

サーモグラムを正しく解釈するには、一般的な生理学、解剖学、そして医学の専門分野に関する知識が必要です。通常、健康な人では体温の上昇と低下の領域があり、その原因は様々です。高体温領域は、以下のような原因で出現することがあります。

• 特定の期間における特定の臓器または組織の代謝の増加（例えば、授乳中の乳腺）
• 「空洞効果」（眼窩、へそ、殿筋、腋窩、鼠径部、指間、下肢の内側表面を寄せたり上肢を体にしっかりと押し付けたりした部分）。

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正常なサーモグラムの地形的特徴

背部および脊椎のサーモグラフィーでは、均一なサーモトポグラフィーが認められ、腰椎部中部に軽度の高体温が認められます。肩甲骨間腔に中等度の高体温が認められる場合もあります。

背中のサーモグラムでは、体温が一定に保たれている 4 つのゾーンを区別できます。

1. 胸椎中部から始まる棘突起の投影において、第一領域の幅は、腰椎下部と比較して胸椎下部と腰椎上部でやや広くなっている。
2. 臀筋間溝の投影において、
3. 仙腸関節の投影における2つの対称的な領域（外側と臀筋間ひだのわずかに上）
4. 腎臓の投影部分（対称的に位置する、強度が不均一な高体温領域）

腰仙部神経根症候群は、この神経根の神経支配領域における脚の皮膚温度が0.7～0.9℃低下し、同時に交感神経幹の対応する接続枝レベルの該当節の軽度高体温を引き起こします。ノボカインによる患部神経根の遮断は、四肢の該当する皮膚分節の表面温度を正常化し、腰仙部領域の節温度を0.2～0.3℃低下させます。ノボカインまたはトリメカインによる腰部交感神経節の遮断完了後10～12分で、対応する側の足と下腿の皮膚温度が0.7～0.9℃上昇し、この状態は2～3分間持続します。

背中と脊椎部分の平均皮膚温度は 33.5 ～ 34.2 ℃ です。

上肢

両上肢のサーモグラフィー画像は対称性が特徴ですが、GM Frolov と共著者 (1979) によると、右または左の四肢の優位な発達または動脈圧の差によって、上肢にわずかな熱的非対称性が見られます。

上肢のサーモグラムにおける高体温域は、通常、血管束の領域、すなわち肩関節の内面、肘関節、前腕、腋窩部に認められます。相対的な低体温は、肩と前腕の外面、そして指（手のひらと比較して）に特徴的に認められます。手の人差し指の領域、指間、そして手の甲の太い静脈に沿って、中程度の高体温が認められます。上肢（指を除く）の平均皮膚温度は31.2～32.6℃、指は27.2～28.6℃です。

下肢

両下肢のサーモグラフィー画像も対称的です。脛の上部と中部の3分の1には顕著な高体温領域が確認され、膝関節、脛の下部、足部には低体温領域が認められます。

足の背表面のサーモグラムは、上部から下部にかけて高体温が減少する傾向を示す不均一な画像を示し、つま先領域に低体温領域が認められます。足の底表面では、高体温の強度は内側縁、特に足のアーチの投影部分でより顕著です。低体温領域は外側縁とつま先領域に認められます。

大腿部後面では、臀部の突出部に顕著な低体温域が認められ、大腿部上部3分の1、膝窩、および脛の上部3分の1に高体温域が認められます。脛は、遠位方向に向かうにつれて高体温の強度が低下する傾向が見られます。アキレス腱の上部には低体温域が認められます。下肢（つま先を除く）の皮膚温度の平均値は32.1～32.4℃、つま先は23.3～23.9℃です。

サーモグラムの分析と処理は、次のサーモグラフィの特徴に従って実行されます。

• 熱非対称性の検出、
• 非対称断面（低体温または高体温領域）の領域の研究：寸法、均一性の程度、境界の特性など
• 温度勾配の決定と、点間の温度差と点間の距離の比を表すその係数の計算、
• 対称断面の最高、最低および平均絶対温度の決定、
• サーモグラフィ指数（TI）の決定。これは、各等温場に対応する温度の合計と、病的な熱非対称領域の総面積の比です。

通常、サーモグラフィ指数は 4.62 ～ 4.94 の範囲で、平均は 4.87 になります。

NKテルノボイと共著者（1988）によると、 NSコシンスカヤによるX線写真の第一段階の変形性関節症では、関節の熱非対称性が観察され、関節領域の上部に低体温領域が見られ、徐々に四肢節の上下に高体温領域へと変化します。低体温領域の温度勾配は0.6±0.2℃です。

ステージII～IIIの変形性関節症患者のサーモグラムでは、熱非対称性、すなわち罹患関節上部に様々な程度と軽度の高体温域が認められ、関節の血管増殖と関節滑膜および関節周囲組織の無菌性炎症を示唆しています。病変を有する関節の温度勾配は1±0.2℃です。

効果的な治療の場合、サーモグラムでは温度非対称性の減少、高体温の強度の低下、温度勾配が 0.4 ～ 0.8 °C に低下することが特徴となります。

ウクライナリウマチセンターでは、変形性関節症に罹患した膝関節の遠隔コンピューターサーモグラフィー（RCT）、放射線検査、超音波検査のデータ間の関係性に関する研究が実施されました。

この研究には、ACR分類基準（1986年）を満たす膝関節炎患者62名が含まれ、そのうち43名（69.4％）が女性、19名（30.6％）が男性で、年齢は47～69歳（平均57.4±6.2歳）で、罹病期間は1.5～12年（平均5.6±2.6年）でした。膝関節の単関節病変は44名（71％）、両側病変は18名（29％）で検出されたため、主要グループの患者では合計80個の膝関節が検査されました。KellgrenおよびLawrenceによるX線ステージIは23名（28.8％）、IIは32名（40％）、IIIは19名（23.8％）、IVは6名（7.4％）の患者で診断されました。比較のために、既往歴に膝関節、血管、軟部組織、骨、その他の下肢関節への外傷やその他の損傷に関するデータがない27名の膝関節のX線写真54枚が対照群として用いられました。対照群の27名のうち、女性は18名（66.7%）、男性は9名（33.3%）で、年齢は31歳から53歳（平均41.5±4.9歳）でした。

膝関節のX線検査は、標準的な方法を用いて前後方向から行った。変形性膝関節症のX線学的グレード分類は、Y. Nagaosa et al. (2000) の「変形性膝関節症グレード分類アトラス」を用いて、0度から3度（関節裂隙高の減少および骨棘形成）まで行った。

Raduga-1サーモグラフィーを用いたDCT検査では、LG Rosenfeld (1988)の推奨事項に従いました。膝関節サーモグラムでは、35×35 mmの対称的な2つの領域を選択しました。これは、膝関節の脛大腿骨部分（TFKJ）の内側部分と外側部分に対応し、平均温度を測定しました。DCT検査結果の数学的処理では、以下の式を用いて温度勾配指数（TGI）を算出しました。

ATm = Tm - Trm および ATl = Tl - Trl、

ここで、AT は温度勾配、Tm および Tl は TFKS の内側領域と外側領域の投影領域の温度、Trm および Trl は、対照群の健康な個人の検査中に取得された、TFKS の内側領域と外側領域の投影領域の温度の基準値です。

検査対象者全員に対し、7.5L70リニアセンサー（周波数7.5MHz）を搭載したSONOLINE Omnia（シーメンス社製）を用いて、標準姿勢で「直交モード」にて膝関節の超音波検査を実施しました。骨関節面の状態（皮質層の「緩み」とその欠損の有無を含む）、関節間隙、関節周囲の軟部組織、滲出液の有無、靭帯装置の変化、その他いくつかのパラメータを評価しました。

メイングループの患者においては、関節症候群の臨床徴候も調査されました。この目的のために、変形性膝関節症の重症度を評価するLequesneアルゴリズム機能指数（LAI）が使用されました。これは、疼痛症候群の性質（発症時期、疼痛のない最大歩行距離）、朝のこわばりの持続時間などに基づいて決定されました。変形性膝関節症の重症度は、ポイントでコード化されました（1～4：軽度、5～7：中等度、8～10：重度、11～13：極めて重度、14以上：重度）。疼痛症候群の強度は、視覚的アナログ疼痛スケール（VAS）を用いて評価しました。疼痛がない場合を0mm、最大疼痛の場合を100mmとしました。

得られた結果の統計分析は、STATGRAPHICS plus v.3コンピュータプログラムを用いて実施しました。相関分析では、相関係数r < 0.37は弱い関係、0.37 < r < 0.05は中等度、0.5 < r < 0.7は有意、0.7 < r < 0.9は強い関係、r > 0.9は非常に強い関係を示しました。p < 0.05の値は信頼できると判断されました。

患者の臨床検査の結果、軽度変形性膝関節症が8例（12.9%）、中等度が13例（20.9%）、重度が21例（33.9%）、極めて重度が15例（24.2%）、極めて重度が5例（8.1%）であった。9例（14.5%）は患部関節の痛みを訴えなかったが、53例（85.5%）はVAS法による疼痛強度を5～85mmと評価した。75～125°の可動域制限が38例（61.2%）に認められ、伸展範囲の5～20°の拡大が19例（30.6%）に認められた。

検査を受けた変形性関節症患者における関節症候群の臨床的特徴

インジケータ	M±sg
AFIレケナ	8.87±3.9
あなたの痛み、	35.48±23.3
屈曲範囲、°（正常130～150°）	128.15+20
伸長範囲、°（通常0インチ）	3.23±5.7

検査対象となった変形性膝関節症患者の膝関節サーモグラムでは、平均DTMは0.69±0.26℃、DTLは0.63±0.26℃（p=0.061）であることが示されました。相関分析の結果、DTMと全ての臨床パラメータ、そしてDTLとLekenのAFI、VAS疼痛、屈曲可動域との間に統計的に有意な関係が認められました。

相関分析を行ったところ、内側 TFJ の温度勾配と内側領域の関節スペースの高さの減少、および内側と外側領域の骨棘形成との間には統計的に有意な直接的な関係が認められましたが、外側 TFJ の温度勾配は、外側 TFJ における関節スペースの高さの減少および骨棘形成とのみ相関していました。

超音波データによると、変形性関節症患者は、関節軟骨の高さの低下（センサーの横方向位置）、骨の成長（骨棘）および／または骨関節面の欠損、滑膜の変化および関節液の貯留、関節周囲軟部組織の変化（全部位）により、関節間隙が狭小化していることが判明しました。骨関節面の皮質層表面の変化（凹凸、表面欠損の形成）は、疾患の初期段階（ステージI）で既に記録されており、ステージIII～IVで最大の発現を示しました。

関節液貯留は28例（45.16%）で記録され、主に変形性関節症のステージIIおよびIIIに認められ、主に関節上窩（患者の32.3%）、関節腔外側部（患者の17.7%）、内側（9.7%）および後方窩（3.2%）に局在していた。貯留液は、臨床症状が最大1か月続く状況では均一な無エコーエコー構造を示し、持続性炎症の臨床徴候を示す患者では、様々な大きさおよびエコー密度の封入体を伴う不均一な構造を示した。滑膜の厚さは24例（38.7%）で増加し、そのうち14例で不均一な肥厚が記録された。この群の平均罹病期間は全体よりも長く（6.7±2.4年）、滑膜の不均一な肥厚を示す患者ではさらに長かった（7.1±1.9年）。したがって、滑膜炎は、検査時の疾患の持続期間と経過の重症度を反映しており、DCTと超音波検査の結果を比較したデータは注目に値する。

相関分析データによると、TFJ内側部および外側部の温度勾配と、超音波データによる関節液貯留および滑膜肥厚との間には、強い、あるいは非常に強い直接的な相関が認められました。TFJ内側部（超音波データ）における骨増殖の存在と、関節の全検査領域における温度勾配との間には、より弱い相関が認められました。

DCTデータと、検査を受けた変形性関節症患者の関節症候群の臨床的特徴、疾患のX線画像ステージ、および超音波検査結果との間に相関関係が認められました。得られたデータは、関節内組織だけでなく関節外組織の状態についてもより多くの情報を提供する、X線画像、DCT、超音波を含む一連の機器診断法を用いることの妥当性を示唆しています。