초음파 검사의 활용

골관절염에 대한 초음파검사는 골관절염과 연관된 연부조직의 변화와 뼈 표면을 관찰할 수 있으며 이러한 단순한 구조적인 변화를 평가하는 것 이외에도 염증반응을 관찰할 수 있어 기존의 단순 방사선사진의 단점을 보완할 수 있는 장점이 있다[6]. 초음파검사는 비침습적인 방법으로 무릎골관절염에서 동반될 수 있는 활막삼출, 활막비후 소견을 이학적 검사보다 더 민감하게 확인할 수 있으며 혈류에 대한 평가도 함께 시행할 수 있다[5,8]. 활막 내 혈류를 탐지해서 활막 내 염증의 정도를 분류하는 데 활용되고 있는 파워도플러(power doppler) 신호는 류마티스관절염과 같은 염증성관절염에서는 이미 입증이 되었다[9]. 따라서 초음파 검사는 연골의 변화, 활막염 그리고 골미란과 같은 골관절염에 동반될 수 있는 다양한 소견을 평가할 수 있다[9]. 하지만 초음파검사는 뼈 아래를 관찰할 수 없으며 깊은 관절강 내 구조물을 확인하는데 제한이 있다. 또한 시술이 숙달되기까지 일정한 수련이 필요하다는 단점도 있다[8]. 이러한 단점에도 불구하고 초음파검사는 골관절염을 진단하는 데 있어 최근에는 활용도가 점차 더 증가되고 있다[6].

골관절염의 초음파소견

골관절염은 주로 임상증상과 단순방사선사진을 바탕으로 진단을 하고 있으며 주된 영상소견은 골극과 관절강의 좁아짐이다[6]. 초음파검사에서는 단순방사선사진에서 나타나는 골극이 외에도 유리연골손상을 확인할 수 있는 장점이 있으며 관절강의 좁아짐도 확인할 수 있다(Fig. 1). OMERACT군에서 골극은 뼈 가장자리에서 관찰되는 뼈의 돌출이며 이는 두 개의 수직평면에서 관찰되는 것으로 정의하였으며, 유리연골손상은 무에코 구조의 손실 및/혹은 연골층의 얇아짐, 그리고 불규칙성 및/혹은 예리함의 소실이 적어도 하나의 연골 가장자리에서 관찰되는 소견으로 정의하였다[7]. OMERACT군에서는 골관절염에 대한 등급(grade)도 분류하였다. Grade 0는 정상연골소견, Grade 1 (minimal)은 무에코성 구조의 소실 및/혹은 연골층의 국소적인 얇아짐 혹은 적어도 하나의 연골의 가장자리에서 불규칙성 및/혹은 예리함의 소실, Grade 2 (moderate)는 무에코성 구조의 소실 및/혹은 연골층의 국소적인 얇아짐 그리고 적어도 하나의 연골 가장자리에서 불규칙성 및/혹은 예리함의 소실, Grade 3 (severe)는 연골층의 국소적 결여 혹은 완전한 손실로 정의를 하였다[7]. 하지만 Saarakkala 등[10]이 보고한 무릎골관절염환자에서 관절경검사와 초음파검사 소견을 비교한 연구에서는 연골의 변화 등급을 OMERACT군에서 제시한 것과 다르게 분류하였다[10]. 이 연구에서는 연골손상에 따른 등급을 Grade 0은 정상소견, Grade 1 (mild)은 연골간의 예리함의 소실 및/혹은 증가된 연골의 에코성, Grade 2A (moderate)는 Grade 1소견에 추가적으로 연골이 국소적으로 얇아지는 소견이 50% 미만으로 관찰되는 경우, Grade 2B는 국소적으로 연골이 얇아지는 소견이 50% 이상이지만 100%는 아닌 경우, Grade 3 (severe)는 100% 국소적인 연골의 손상이 있는 것으로 정의를 하였으며 관찰하는 부위는 양쪽 관절융기(condyle)와 뼈고랑(sulcus)으로 총 세 군데서 평가하는 것을 제시하였다. 이 연구의 결과에 따르면 초음파검사가 관절경검사 소견과 가장 일치하는 부위는 뼈고랑 부위였고 그 다음으로 내측관절융기였다. 하지만 외측관절융기는 일치도가 높지 않았다. 따라서 이 연구에서는 초음파검사에서 양성소견이 관절연골에 관찰되는 것은 관절경검사에서도 퇴행성 변화를 예측할 수 있는 중요한 소견이 될 수 있지만 음성 소견은 퇴행성변화를 완전히 배제할 수는 없다는 결론을 내렸다[10]. Pane 등[11]은 단순방사선검사에서 골관절염을 진단받은 환자군과 정상대조군에서 대퇴골의 연골을 초음파로 비교한 연구를 시행하였다. 이 연구에서는 양쪽 무릎의 내측관절융기, 외측관절융기 그리고 관절융기사이의 연골을 평가하였다. 연구 결과는 우리가 예측할 수 있듯이 양쪽 내측관절융기의 연골간격은 골관절염환자에서 두께가 감소되어 있었고 외측과 관절융기 사이 연골은 유의한 차이는 보이지 않았다[11]. Nevalainen 등[12]이 시행한 진행된 무릎골관절염환자에서 인공관절수술 시행 전의 초음파검사소견과 수술소견을 비교한 연구에서 연골의 손상은 내측관절융기에서 민감도가 92%로 가장 높았으며 외측과 뼈고랑에서의 민감도는 각각 58%와 46%로 낮게 보고하였다. 그리고 관절강의 좁아짐은 단순방사선사진 소견과 일치하였고 골극도 내측관절융기에서 확인되는 민감도는 90–95%로 우수하였고 관절 내 부종과 활막염을 탐지하는데도 민감도가 97%로 우수하였다. 따라서 이 연구에서는 초음파검사는 진행된 골관절염을 평가하는데도 유용하게 사용될 수 있으며 특히 무릎의 내측관절을 평가하는데 유용하다고 평가하였다[12]. 이러한 연구결과를 바탕으로 초음파검사는 초기 및 진행된 무릎골관절염환자에게 임상적으로 적용할 수 있는 비침습적인 유용한 검사로 생각되며 특히 내측관절융기를 평가하는데 더 적합한 검사로 생각한다.

Figure 1.

(A) Ultrasound image over the medial joint shows meniscus (arrowheads) with joint space narrowing and osteophytes (arrows). (B) Transverse image of knee shows irregularities on the cartilage surface (arrowheads). (C) Saggital image of knee shows loss increased echogenecity in the cartilage (arrowheads). F, Femur; T, Tibia; LC, lateral condyle; MC, medial condyle.

최근에는 초음파검사를 통해 무릎골관절염으로 진행할 수 있는 위험인자에 대해서도 시행된 연구가 있었다. Ishibashi 등[13]이 시행한 연구에서 무릎삼출액이 조기무릎골관절염환자에서 골관절염으로 진행하는 경과에 어떤 영향을 미치는지에 관해 분석하였다. 연구는 관절염이 없는 군과 조기골관절염환자로 분류하고 두 군에 대해 3년간 추적관찰을 시행하였다. 관절염이 없는 군에서는 32%에서 그리고 조기골관절염환자군에서는 58%에서 3년 이후 무릎골관절염으로 진행을 하였다고 보고하였다. 특히 여성, 조기무릎골관절염, 삼출액의 면적 그리고 과체중이면서 삼출액이 많은 경우 골관절염으로 진행할 수 있는 위험이 더 높은 위험인자로 보고하였다[13]. Murakami 등[14]은 내측반월판의 내측방사상변위(medial radial displacement)와 무릎골관절염의 진행에 관한 연구를 시행하였으며 이 연구에서 46명의 환자를 5년간 추적관찰한 결과 내측방사선변위의 증가가 무릎관절염으로 진행하는 위험인자가 될 수 있다고 보고하였다. 그리고 Kawaguchi 등[15]에 의한 연구에서는 내측반월판의 돌출은 체중을 지지하는 것과 연관이 있으며 더 높은 Kellgren and Lawrence 등급과 연관이 있다고 보고하였다. 또한, 초음파 검사에서 내측반월판의 돌출과 자기공명영상촬영에서 확인된 내측 반월판 후방 뿌리 파열의 유병률간의 상관관계를 알아보기 위한 연구에서 영상학적으로 진단되지 않은 군에서는 5 mm, 영상학적으로 진단받은 골관절염환자군에서는 7 mm의 초음파에서 돌출이 관찰되는 경우 내측 반월판 후방 뿌리 파열과 연관이 있었다고 보고하였다[16]. 최근에는 무릎골관절염환자를 대상으로 활막염을 진단하는데 있어 흑백모드, 파워도플러 그리고 조영증강초음파검사를 조영증강자기공명영상과 비교를 한 연구가 있었다. 이 연구에서 흑백모드 단독으로는 활막염을 검출하는데 있어 정확도가 제한적이지만 흑백모드를 파워도플러 혹은 조영증강초음파검사와 함께 시행을 하면 경미한 활막염을 확인하는 데는 전반적으로 진단성과가 향상된다고 보고하였다[17]. 이러한 연구결과들을 정리하면 초음파검사는 무릎골관절염에서 구조적인 이상 이외에도 염증반응도 확인할 수 있으며, 골관절염으로 진행에 대한 위험인자 및 반월판의 손상에 대한 위험도까지도 예측할 수 있는 검사라고 생각되며 실제 임상에서 무릎골관절염환자를 진료하는데 유용한 검사 가운데 하나라고 판단된다.

손관절은 골관절염이 잘 동반되는 또 다른 관절이다. 손골관절염은 일반적으로 골미란을 동반한 손골관절염(erosive hand osteoarthritis, EHOA), 골미란을 동반하지 않은 손골관절염(non-erosive hand osteoarthritis, non-EHOA)과 제1손목손허리관절(carpometacarpal joint) 골관절염의 세 가지 형태로 분류한다[18]. 특히 초음파검사는 단순방사선사진에서는 관찰이 어려운 작은 골미란을 확인하는데 있어 민감도와 특이도가 단순방사선검사보다 더 높다[18]. 그리고 손관절염에서 파워도플러 신호는 연골의 두께, 영상학적인 손상 및 새로운 골미란과 관련된 유일한 활막소견으로 알려져 있다[9]. 따라서 EHOA 환자는 non-EHOA 환자보다 더 높은 파워도플러 신호를 보인다고 알려져 있다[9]. Vlychou 등[19]은 EHOA를 진단받은 환자에서 초음파검사와 단순방사선검사를 비교하였다. 이 연구에서 골미란과 골극 그리고 변형은 초음파검사와 단순방사선검사 두 가지 검사를 비교하였으며 활막비후, 삼출 및 파워도플러 신호는 초음파검사로만 분석하였다. 이 연구에서 작은 관절에 동반된 골미란이 초음파검사에서는 35%, 단순방사선검사에서는 17.4%에서 관찰이 되었으며 골극의 경우 초음파검사와 단순방사선검사에서 각각 54.5%와 47.0%에서 발견되었다. 또한 22.4%에서 파워도플러 신호가 증가된 소견을 보였다. 따라서 EHOA 환자의 경우 초음파검사는 단순방사선검사보다 골미란과 골극을 감지하는데 민감도가 더 높으며 작은 염증의 변화를 감지하는데도 유용한 검사로 생각된다[19]. 또 다른 연구에서도 25명의 손골관절염환자의 양손 14개의 관절에서 약 10%에서 초음파검사에서 활막염이 검출되었으며 이는 더 심한 영상학적인 손상과 연골 두께의 감소와 연관이 있다고 보고하였다[9]. 따라서 손골관절염 가운데 특히 EHOA와 같이 골미란과 활막염을 동반하는 경우는 초음파검사가 유용하게 활용될 수 있다고 생각하고 치료에 대한 반응을 관찰하는 데도 유용하게 사용될 수 있다고 판단된다.