変形性関節症の診断：関節の超音波（エコー）検査

リウマチ学における超音波（ソノグラフィー）の活用は、比較的新しい分野であり、将来性も期待されています。過去10年間で、超音波（US）は、リウマチ性関節疾患の患者の診察や治療のモニタリングにおける可視化技術として広く利用されるようになりました。これは、コンピュータ技術の進歩と高周波センサーの開発によって可能になりました。超音波検査は通常、軟部組織の病変の評価や体液の検出に用いられますが、軟骨や骨表面の可視化も可能です。

非侵襲性（関節鏡検査とは異なり）、入手しやすさ、簡便性、費用対効果（CTやMRIと比較して）など、数々の明白な利点により、筋骨格系の超音波法は、関節や軟部組織の検査における他の機器による方法の中でも優先的に用いられています。超音波は、骨表面や靭帯腱装置の細部を反映する上で非常に有益であり、組織の炎症性変化の特定とモニタリングも可能です。X線法と比較した超音波のもう一つの利点は、センサーの位置が研究者が設定した目標によってのみ決定されることです。そのため、X線とは異なり、標準的な投影画像を取得するために患者を厳密に位置決めする必要がなく、センサーを複数の位置に配置できます。特定の構造を標準的な投影画像で視覚化するためにX線検査を実施する場合、多くの場合、複数回撮影する必要があり、検査時間の増加、材料（フィルム）の追加消費、患者と検査員の放射線被曝につながります。超音波の主な欠点としては、骨組織の構造を視覚化できないこと、取得したデータの評価が主観的であることなどが挙げられます。

上記に関連して、さまざまな関節や軟部組織の病理学的変化を識別するために超音波の機能を正しく使用することが非常に重要です。そのためには、最新の診断機器の機能だけでなく、検査対象領域の超音波解剖と病気の最も典型的な症状も知っておく必要があります。

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超音波検査を実施するための機器および方法

軟部組織および関節の超音波検査は、7～12 MHzの範囲で動作する高周波リニアトランスデューサーを用いて行う必要があります。より低い動作周波数（3.5～5 MHz）のトランスデューサーの使用は、股関節の検査および肥満患者の関節の検査に限定されます。また、様々な関節に対して適切な検査プログラムを選択することも重要です。今日では多くの超音波装置に、筋骨格系の様々な部位を検査するための標準プログラムが既に搭載されています。最新の超音波装置には、ネイティブまたは組織ハーモニックモード、パノラマスキャンモード、3次元再構成モードなど、従来のグレースケールスキャンの診断機能を大幅に拡張する多数の追加スキャンモードも搭載されています。したがって、ネイティブハーモニックモードでスキャンすると、靭帯または半月板断裂部を反映する繊細な低エコー構造の、従来のグレースケールスキャンよりもコントラストの高い画像を得ることができます。パノラマスキャンモードでは、関節を形成する構造など、複数の構造の拡大画像を一度に取得し、それらの空間配置と対応関係を表示することができます。3次元再構成は、体積情報だけでなく、正面像を含む検査対象の構造の多断面像を取得することも可能にします。エコー輝度と深さの異なる構造を可視化できる高周波超音波センサーの使用は、根本的に新しいものです。これらのセンサーは、センサー近傍の解像度を大幅に向上させると同時に、超音波ビームの透過力を高めています。高周波領域で動作する狭い超音波ビームを使用することで、超音波焦点領域における横方向解像度の大幅な向上に貢献しています。ドップラー効果に基づく新しい超音波技術の実用化により、超音波スキャンの能力も大幅に向上しました。新しい超音波血管造影技術は、臓器や組織の炎症性変化（例えば、滑膜炎）の領域における病的な血流を可視化することを可能にします。

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筋骨格系の超音波検査中に生じるアーティファクト

筋骨格系の超音波検査中に発生するすべてのアーティファクトは、すべての超音波検査中に発生する標準的なアーティファクトと、靭帯や腱の超音波検査に特徴的な特定のアーティファクトに分けられます。

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超音波ビームの屈折によって生じるアーティファクト

異なる音響環境の境界面にある丸みを帯びた構造物の縁に、遠位影が現れることがあります。通常、この効果はアキレス腱の横断スキャン中に観察できます。筋内隔膜も、その背後に影を生じることがあります。超音波信号の増幅効果は、流体構造物の背後で発生します。そのため、流体を含んだ物体の背後にある構造物は、通常よりもエコー輝度が高く見えることがあります。例えば、腱の滑膜鞘に少量の滲出液が存在すると、そのエコー輝度が高まります。

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残響

この効果は、骨や横隔膜などの反射率の高い物体の背後で発生する可能性があり、鏡像や幻影像が生じることがあります。筋骨格系の検査では、腓骨の背後でこの効果が観察されます。金属やガラスの物体は、「彗星尾」と呼ばれる反響効果を引き起こします。筋骨格系の検査では、通常、金属製の人工器官や金属（ガラス）異物がある場合にこの効果が観察されます。

屈折

超音波ビームの屈折により、音伝導率の異なる反射媒体（脂肪組織と筋肉など）の境界で屈折が発生し、画像化対象の構造の位置ずれを引き起こします。屈折を軽減するには、検査対象の構造に対してセンサーを垂直に保持してください。

異方性

異方性は、筋骨格系の超音波検査に特有のアーティファクトであり、リニアトランスデューサーを用いた腱の超音波スキャン中に、スキャンする超音波ビームが腱に対して厳密に垂直に当たらないときに発生します。超音波ビームが正確に垂直に反射しない腱の領域では、エコー輝度が低下した領域が現れ、病的な変化の存在をシミュレートする場合があります。筋肉、靭帯、神経にも弱い異方性の影響があります。腱のエコー輝度が低下すると、腱の線維構造の可視化品質が低下します。ただし、場合によっては、エコー輝度の高い組織を背景に腱を可視化する必要がある場合、スキャン角度を変更することで、腱はエコー輝度の高い脂肪組織を背景に対して対照的（低エコー）に見えます。

他の関節の変形性関節症における退行性ジストロフィーの変化も、変形性膝関節症や股関節症で起こるのと同様に、長期の経過中に関節間隙の狭小化、軟骨の高さの低下、関節周囲の軟部組織および骨関節面の変化、骨棘の形成などとして超音波検査で明らかになるため、ここでは詳細には触れません。

したがって、超音波は、変形性関節症患者の関節および関節周囲の軟部組織の局所的変化を早期に検出する上で、従来の放射線検査よりも優れています。

変形性膝関節症患者に対する超音波検査プロトコルの例:

関節関係は保持され（損なわれ、失われ）、変形はありません（平坦化、変形）。大腿骨と脛骨の辺縁骨の成長は確定していません（最大... mm、局在）。上陥凹は変化していません（拡大、過剰な均質または不均質な体液の存在、滑膜は視覚化または肥厚していません）。膝蓋大腿関節、外側顆、内側顆の領域の硝子軟骨の厚さは、最大3 mm（減少、増加）、均一（不均一）、構造は均質です（封入体の存在、説明）。軟骨下骨の輪郭は変化していません（不均一、嚢胞、表面欠損、びらんの存在）。大腿四頭筋と膝蓋靭帯の完全性は損なわれておらず、側副靭帯にも変化はなく、線維の完全性は保たれています（超音波検査では部分的な損傷または完全な断裂の兆候が見られます）。前十字靭帯にも変化はありません（石灰化の兆候が見られます）。半月板（外側、内側）の構造は均一で、輪郭は明瞭で平坦です（超音波検査では断片化、石灰化などの損傷の兆候が見られます）。

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