대한정형외과초음파학회지제 6 권제 1 호 2013 J Korean Orthop US Soc 2013; 1: 28-37 종 설 슬관절에서의초음파적진단 순천향대학교의과대학부천병원정형외과 민경대 Ultrasonographic Diagnosis in the Knee Kyoung-Dae Min, M.D. Department of Orthopedic Surgery, Soonchunhyang University Bucheon Hospital, Bucheon, Korea Ultrasound is a first line examination of the knee and useful diagnostic tool in assessing the various knee lesions. The advantages of ultrasound are that it is non-invasive, easily available at bed side, cheap, well accepted by patients, and that it has technical benefits including dynamic evaluation. Its limitations include reliability, which is largely operator dependent and its inability to evaluate deep structures. Technical guidelines of the ultrasound released by European Society of MusculoSkeletal Radiology (ESSR) and ultrasonographic findings of various knee lesions are described. Key Words: Ultrasound, Knee 서 론 기본술기와정상초음파소견 슬관절에대한초음파검사는자기공명영상보다경제적이면서접근이용이한장점이있어일부심층의구조물을제외한인대, 점액낭, 활액막과관절막등에대한초기검사에있어보다좋은선택이될수있다. 1) 또한인대와건의동적검사가가능하다는장점으로그활용도와이용영역이점차확대되고있다. 3) 저자는슬관절의병변을진단하기위한초음파의기본적인술기와초음파로볼수있는정상구조의영상소견을기술하고, 임상에서흔히볼수있는대표적인질환들의초음파소견을살펴봄으로써초음파시술에관심이많은임상가들의이해를돕고자한다. 가능한고해상도의초음파를이용하도록한다. 일반적으로 7~10 MHz의선상변환기 (linear transducers) 를사용하며특별히슬와부를조영시는 5~7 MHz의곡선변환기 (curved transducers) 를이용하기도한다. 진단적검사의순서는일반적으로전방, 내측및외측그리고후방의순서로진행하며, 진료실의편의에따라환자를앙와위로눕히거나, 앉아서도가능하며보고자하는부위에따라자세에변화를줄수있고필요시주변조직에압박을가하거나관절을움직이면서동적으로검사할수있다. 4) 다음의간략한기본술기와정상초음파소견은유럽근골격계방사선학회의술기지침 (technical guideline) 을참고로하였다. 통신저자 : 민경대경기도부천시원미구중동 1174 순천향대학교부천병원정형외과 Tel: 032-621-5261, Fax: 032-324-9577 E-mail: kdmin@schbc.ac.kr 1. 전방슬관절 (Anterior Knee) 슬관절의전면의검사는앙와위에서슬와부에베 28
민경대 : 슬관절에서의초음파적진단 개를놓고약 20~30도굴곡상태에서신전기전을신연한상태에서하는데, 완전신전상태에서는대퇴사두건과슬개건이이완되어비등방성 (anisotropy) 의발생가능성이보다높기때문에이를최소화하기위함이다 (Fig. 1). 1) 대퇴사두근 (Quadriceps femoris) 먼저시상초음파상 (sagittal US images) 으로탐촉자 (probe) 의하단을슬개골위에놓은상태에서중간선 (midline) 에놓고본다 (Fig. 2). 대퇴사두건은세가지건의원위부융합으로인한다층구조를가지므로장축과단축면으로관찰하여각건을분별할수있어야하는데이는임상적으로건손상시부분파열과전층파열을구별하는데도움이된다. 2) 슬개상및슬개주위관절오목 (Suprapatellar and parapatellar joint recesses) 대퇴사두건의원위 1/3에서슬개골바로위에슬개상지방대 (suprapatellar fat pad) 가관찰되고대퇴골바로위로는전대퇴지방대 (prefemoral fat pad) 가큰고음향 (hyperechoic) 공간으로나타난다. 슬개상윤활오목 (suprapatellar synovial recess) 은대퇴사두근과슬개상지방대심부에그리고전대퇴지방의표면에나타나는데정상에서는얇은저음향 (thin hypoechoic) 의 S형공간으로보이게된다 (Fig. 3). 대퇴사두건을등장성으로수축하거나슬개주위오목 (parapatellar recess) 을눌러주면서동적스캐닝을하면적은양의삼출액을확인하는데도움이된다. 필요시탐촉자로압박해보면삼출액과윤활막비후를감별하는데도움이될수있다. 적은양의윤활액은슬개상오목의내외측으로고이는경향이있기때문에대퇴사두건의내측및외측의영상을확인해야한다. 3) 대퇴활차 (femoral trochlea) 최대굴곡위에서대퇴골의 V-형의활차와관절연골을축상면 (axial plane) 에서검사한다. 이위치에서대퇴사두건은대퇴활차에의해전방으로밀리고곡선의주행을보이게된다 (Fig. 4). 4) 슬개지대 (patellar retinacula) 와슬개골내측연골면 (patellar medial articular facet) 축상면에서슬개골내외측의지대를볼수있는데안쪽의관절막과분별할수없는이중구조로나타난다. 슬개골의내측면을볼수있는방법은슬관절을신전한상태에서반대쪽에서슬개골을눌러기울인다음탐촉자를안쪽으로밀면서관찰한다 (Fig. 5). 슬개골의외측면은초음파로볼수없는부위이다. Fig. 1. A knee flexion of 20~30 degrees stretches the extensor mechanism and avoids possible anisotropy A Fig. 2. Sagital and transverse transducer positions and sonographic findings of quadriceps tendon. (arrows: quadriceps tendon, 1: superficial layer (from rectus femoris), 2: intermediate layer (from vastus lateralis and medialis), F: femur, P: patella) B 29
대한정형외과초음파학회지 : 제 6 권제 1 호 2013 슬개하극과근위슬개건위에있는전슬개점액낭을확인한다. 정상조건에서는초음파로점액낭은보이지않는다. 점액낭위에서는초음파영상범위밖으로액체가밀려나지않도록탐촉자를과도하게누르지않아야한다. 점액낭위에서는많은겔 (gel) 을사용하는것이과도한압력을피하는데도움이된다. 5) 슬개건 (patellar tendon) 대퇴사두건과마찬가지로슬관절을 20~30도굴곡위에서슬개건의근위부에서원위부까지장축및단축면을모두검사한다 (Fig. 6). 슬개골하극이 V-형태이기때문에슬개건은하극뿐아니라하내측및하외측에도기시하는점에유념해야하며, 병변이중앙에서벗어나생길수있기때문에슬개건의근위부에서는단축 (short-axis) 초음파상을만들어확인해야한다. 슬개건심부에서는관절막내 Hoffa 지방대를보고원위슬개건과경골단전면사이의심부슬개하점액낭 (deep infrapatellar bursa) 을확인한다. 점액낭의경도의팽창은작은삼각형의저음향부위로보이고이는정상적인것으로간주해야한다. Fig. 3. US finding of the suprapatellar synovial recess (arrows: quadriceps tendon, asterisks: suprapatellar synovial recess, 1: suprapatellar fat pad, 2: prefemoral fat pad, F: femur, P: patella). 2. 내측슬관절 (Medial knee): 내측측부인대와거위발건 슬관절의내측면을검사하기위해서는 20~30 도 Fig. 4. With full knee flexion, the femoral V-shaped trochlea and the overlying articular cartilage are examined on axial planes (arrows: articular cartilage of the trochlea, qt: quadriceps tendon). Fig. 5. An attempt to evaluate the medial articular facet of the patella with US can be made by tilting and pushing the transducer internally while keeping the knee extended (arrowheads: medialpatellar retinaculum, asterisks: articular cartilage of the medial facet of the patella, P: patella). 30
민경대 : 슬관절에서의초음파적진단 굴곡위를유지한상태에서다리를외회전한다. 탐촉자를내측측부인대의장축위에비스듬히위치시키고내측측부인대의전장을확인해야한다. 이때외반스트레스를주면서동적스캔을하면정상여부를보다잘볼수있다. 내측반월상연골의기저부바로위의연부조직을확인한다. 내측측부인대원위부를따라탐촉자를앞으로회전시켜거위발건복합체의장축을관찰한다 (Fig. 7). 이들건은모아져기시하며경골부착부에서분리되지않는다. 3. 외측슬관절 (Lateral knee) 1) 장경대 (iliotibial band) 슬관절의외측면을검사하기위해서는 20~30도굴곡위를유지한상태에서다리를내회전시킨다. 장경대의장축을따라아래로 Gerdy s 결절까지검사한다 (Fig. 8). 탐촉자를적절한곳에위치시키기위해서는장경대가슬관절외측의전방과중간1/3에위치하고대퇴장축을따라주행한다는사실을유념한다. 외측반월상연골의기저부바로위의연부조직을확인한다. 반월상연골낭종이의심되면낭종이관절강밖으로돌출되도록충분히굴곡시켜확인한다. Fig. 6. Note the infracapsular Hoffa fat pad and deep infrapatellar bursa between the distal patellar tendon and the anterior aspect of the tibial epiphysis (arrowheads: patellar tendon, arrow: deep infrapatellar bursa, Hfp: Hoffa fat pad, P: patella) A B Fig. 7. (A) Place the transducer obliquely-oriented over the long-axis of the MCL (void arrows: MCL, asterisk: medial meniscus, void arrowheads: superficial portion of MCL, white arrowheads: meniscofemoral ligament, white arrows: pes anserinus complex insertion) (B) Pes anserinus tendons are closely opposed and cannot be separated at the level of the insertion on the tibia. 31
대한정형외과초음파학회지 : 제 6 권제 1 호 2013 2) 외측측부인대 (lateral collateral ligament) 슬관절을신전한상태에서탐촉자의하단을비골두에두고외측측부인대가초음파상에서가능한길게보일때까지탐촉자상단을전방으로회전시킨다. 외측측부인대의근위부바로심층에서골홈 (bony groove) 내에슬와건을조영할수있다 (Fig. 9). 초음파의횡단면 (transverse plane) 조영으로는외측측부인대와뒤쪽의대퇴이두건과의연관성을확인할수있고비골두의전면에서축상과관상면초음 파영상으로관절주위결절종과상방경비골관절의삼출액을확인할수있다. 4. 후방슬관절 (Posterior knee) 1) 내측건들 (medial tendons) 후방슬관절은신전상태에서복와위에서검사한다. 횡단면스캔에서관찰할수있는후내측구조물로는내측에서외측으로봉공근 (Sartorius) 의근층이보이 Fig. 8. Iliotibial band on its long-axis down to reach the Gerdy s tubercle (arrowheads: iliotibial band, asterisk: Gerdy s tubercle, lfc: lateral femoral condyle Fig. 9. Just deep to the proximal part of the lateral collateral ligament, the popliteal tendon can be imaged in its bony groove (arrow: popliteal tendon, arrowheads: lateral collateral ligament, asterisk: lateral meniscus, F: fibular head). Fig. 10. Scanning the posteromedial knee on transverse planes (asterisk: articular cartilage of the medial femoral condyle, black arrowhead: semitendinosus tendon, curved arrow: saphenous nerve, mfc: medial femoral condyle, MHG: medial head of gastrocnemius, Sa: Sartorius, void arrowhead: gracilis, void arrow: tendon of the medial head of gastrocnemius) 32
민경대 : 슬관절에서의초음파적진단 고, 박건 (gracilis tendon) 과반막양건 (semimembranosus tendon) 뒤에위치하는반건양건 (semitendinosus tendon) 을관찰할수있다 (Fig. 10). 2) 반막양건-비복근점액낭 (Semimembranosusgastrocnemius bursa) 반막양건내측과비복근의내측두외측사이에위치하는반막양건-비복근점액낭은축상면에서관찰할수있고 (Fig. 11) 시상면에서는내측대퇴과의후면관절연골을볼수있다. 3) 슬와신경혈관다발 (popliteal neurovascular bundle) 과과간와 (intercondylar fossa) 슬와에서탐촉자를위아래로움직이면서시상면으로비스듬하게주행하는슬와동맥 ( 심부 ), 심부정맥 ( 중간부 ) 및경골신경 ( 표층부 ) 을관찰할수있다. 환자가복와위상태에서는슬와정맥이눌려좁아지는경향이있으므로하지를약간들어올려슬관절을굴곡시키면슬와동맥이넓어져확인하기용이하다. 이보다심부의과간와 (intercondylar fossa) 에서약간기울인시상면을이용한장축으로탐촉자를 대면후방십자인대의중간원위부를찾을수있는데내측대퇴과방향에서탐촉자를약간내측으로회전시켜관찰하면보다잘조영할수있다 (Fig. 12). 급성후방십자인대파열시에과간와외측에있는혈종이관찰될수있다 ( 간접징후 ). 4) 후외측구석및대퇴이두근 (Posterolateral corner and biceps femoris) 슬관절의후외측으로옮겨대퇴이두건을장축과단축면을이용하여관찰한다. 근위부에서대퇴이두근두갈래가보이는근건이행부는스포츠와관련된손상이흔한부위이기때문에주의깊은관찰이필요하다. 대퇴이두건은기시부로부터비골두까지직선으로따라내려간다. 작은종자골 (sesamoid) 인 fabella는외측비복건내에서종종관찰할수있다 (Fig. 13). 시상면을이용하여외측대퇴과의후면관절연골을검사한다. Fig. 11. Scanning of the semimembranosus-gastrocnemius bursa (asterisk: tendon of the medial head of gastrocnemius, star: semimembranosus tendon, MHG: medial head of gastrocnemius) Fig. 12. Mid-distal portion of the PCL in its long-axis can be seen using oblique sagittal planes (straight arrows: posterior cruciate ligament, F: femur, T: tibia) Fig. 13. Scanning of the posterolateral corner and biceps femoris (arrow: fabella, arrowheads: biceps femoris, asterisk: articular cartilage of lateral femoral condyle, bfm: biceps femoris muscle, M: lateral meniscus, fn: fibular head, lfc: lateral femoral condyle) 33
대한정형외과초음파학회지 : 제 6 권제 1 호 2013 5) 비골신경 (Peroneal nerve) 총비골신경의기시부를찾기위해경골신경에서위쪽으로탐촉자를이동한다. 단축으로슬와강의외측부위를통해총비골신경을따라비골의두경부까지내려간다 (Fig. 14). 비골신경은대퇴이두근의뒤쪽에위치한다. 비골을감싸고장비골근부착부심부로지나는비골신경의천층과심부분지가분리되는곳을따라가며확인한다. 슬관절병변과초음파소견 1. 오스굿씨병 (Osgood-Schlatter disease) 전형적으로는 10~15세연령군에서경골조면의압통과연부조직의부종을보이는데초음파상초기에는슬개건원위부비후와부종이관찰되며천부와 심부슬개하점액낭내에삼출액이보이는경우도있다 (Fig. 15). 만성기에는고음향강도의골화중심부위에골성파편 (bony fragmentation) 이보일수있다. 동일한양상이원위슬개골과근위슬개건에나타나는경우는 Sinding-Larsen-Johansson증후군이라한다. 2. 대퇴사두건및슬개건파열 (Quadriceps and patellar tendon tears) 건의부분파열은건내무음향성뭉쳐진병소나갈라진틈 (cleft) 이나타나고, 완전파열은건의파열단, 건의퇴축, 건단의비후및국부적인건섬유의차단등의소견이보이며삼출액이나혈종이파열부위에서나타날수있다 (Fig. 16). 대퇴사두건이나슬개건의파열의진단시신전및굴곡을통한 A C B D Fig. 14. Scanning of the peroneal nerve that found posteriorly to the biceps femoris (arrow: peroneal nerve, arrowhead: tibial nerve, asterisks: articular cartilage of lateral femoral condyle, bf: biceps femoris, fh: fibular head, fn: fibular neck, lhg: lateral head of gastrocnemius, lfc: lateral femoral condyle, pl: peroneus longus muscle) Fig. 15. US findings of Osgood-Schlatter disease: abnormal distension of the deep infrapatellar bursa (left) and abnormal power Doppler flow (right) Fig. 16. Arrow indicates short distal tendon stump of the quadriceps tendon. Normal tendon position is filled with hypoechoic fluid (left). Compare with the normal distal quadriceps appearance (right) 34
민경대 : 슬관절에서의초음파적진단 동적검사가확진에도움을줄수있다. 5. 내측측부인대파열 3. 슬개건염 (Patellar tendinitis, Jumper s knee) 슬관절신전기존의과사용과관련되어전형적으로는슬개건의근위부착부중심에서슬개건의부분손상이치유되지않은것으로생각되는병변이다. 초음파에서는건내에국소적인저음향강도가나타나며만성기에는보통연골부착부가까운곳에건내석회화가발견되기도한다. 슬개골하극에골극이보이는경우도있다. Color Doppler가조영과진단에도움이된다 (Fig. 17). 4. 장경대증후군 (Iliotibial band syndrome, runner s knee) 외측대퇴과와장경대의반복적인마찰에의해발생하는건막염으로국소압통이있으며초음파상주변점액낭의부종과함께장경대의비후를관찰할수있다 (Fig. 18). 기본적으로인대파열의영상소견은초음파에서도마찬가지로정상섬유의불연속성이기본소견이면서건의비후와비균등성 (heterogeneity) 이보이고확진을위해서는건측과비교하는것이중요하다. Grade 1 손상은불안정성이없는미세파열로초음파상내측측부인대에평행하게부종이나출혈에의해저음향강도의삼출액이관찰되고, Grade II 손상은인대실질내파열로약간의불안정성을보이며저음향강도의삼출액과함께인대의비후가나타나며 (Fig. 19) Grade III 손상은완전파열로서초음파상파열부에저음향강도의삼출액과혈종이채워져나타나고천층과심층인대가모두손상되어보인다. 두껍고경계가분명하거나석회화된인대는진구성손상에서볼수있다. 6. 반월상연골파열정상적인반월상연골은관절강내에서삼각형의고음향강도를보이는데반월상연골의전장을확인하기는어렵고후방과변연부의파열과달리안쪽은보이지않아진단에제한이있다. 파열시초음파상으로는보통반월상연골내에저음향강도의선상틈새 (cleft) 가나타난다. 외부로의돌출 (extrusion) 소견이있는경우에도의심할수있으며반드시건측과비교해보아야한다. Fig. 17. Jumper s knee. US demonstrates abnormal proximal tendon thickening, the hypoechoic appearance and increased power Doppler flow. Fig. 18. Iliotibial band syndrome. Sagittal US image shows abnormal thickening of the distal iliotibial band (right) compared with the normal side (left). Fig. 19. Sagittal image shows a hypoechoic fluid collection displacing an intact superficial MCL. 35
대한정형외과초음파학회지 : 제 6 권제 1 호 2013 7. 반월상연골낭종반월상연골낭종은활액을포함한관절막내종물로반월상연골에인접하여초음파상저음향강도또는부분적으로무음향강도로나타나고대부분은반월상연골의수평파열이동반된다 (Fig. 21). 8. 슬와낭종슬와낭종은초음파로내측비복근과반막양근사이에서연결된기저부를찾는것이중요한데관절강과의연결통로인경우가많고관절내삼출액을감압하기위한통로가되는부위이기때문이다 (Fig. 22). 특히내측반월상연골의파열과관련이많고퇴행 성, 염증성관절병증에동반되어나타나기도하는데활액막비후와내부에찌꺼기가보이는경우이와관련이있고초음파를통해쉽게확인할수있다. 9. 관절삼출액관절내삼출액은초음파로잘볼수있는데적절한환자의자세가중요하고삼출액이적은양일때삼출액이시야에서밀려나지않도록탐촉자를너무압박하지않아야한다. Power Doppler는급성염증성활액막염에서충혈을확인할수있어급성과만성을구별하는데유용하다. 또한관절천자나활액막생검시초음파를이용하면보다정확한시술이가능하다. 10. 관절연골병변 제한적이지만초음파로접근이가능한부위에서 Fig. 20. Sagittal images of the posterior meniscus tear show an oblique linear hypoechoic cleft through the meniscus Fig. 21. Meniscal cyst. Sagittal US image shows a large meniscal cyst. An associated tear of the meniscus is also demonstrated (arrow) Fig. 22. Transverse image of the medial popliteal fossa shows the typical appearance of a Baker s cyst, with a neck of fluid (arrow) identified between the medial gastrocnemius muscle (MG) and semimembranosus tendon (SM). Fig. 23. Cartilage is demonstrated as thinner on the left image, compared with right. 36
민경대 : 슬관절에서의초음파적진단 는관절연골의마모로인한얇아짐, 표면의불규칙성및결손등을확인해볼수있다 (Fig. 23). 특히소아에서는뼈와연골구조간의관련성을평가하는데이용될수있다. 11. 혈관질환 Color Doppler는심부정맥혈전증이나슬와동맥류같은혈관병변을확진하거나혈관바로옆의종물이나관절병변을확인할때이용하며, 특히혈관주위침자나생검시경로를계획할때유용하게사용할수있다. 2) Power Doppler는느린혈류와국소관류상태에보다민감하여연부조직의충혈을검사하는데유용하므로관절, 점액낭및건의염증성이상의평가에도움이된다. 결론슬관절에서는초음파의특성상반월상연골, 관절연골과뼈에대한검사에는일정한한계가있고정확성에대한검사자의의존도가높으며숙련에시간이걸린다는단점이있으나, 가격이싸고쉽게이동할수있으며, 실시간으로동적인조영이가능하면서반대쪽과쉽게비교할수있다는장점이있다. 4) 최근 근골격계를조영하기에적합한높은해상도를가진초음파가보급되면서그시술의영역도날로확대되고있다. 이러한좋은영상장비로정확한진단을위해서는먼저국부해부학에정통해야하고정상소견과혼동을줄수있는여러함정들에대한사전지식을쌓아야한다. 여기에보다많은영상을얻고해석하는경험이더해지면슬관절의병적상태를평가하는데초음파의역할은크게증대될것이다. 참고문헌 01. Friedman L, Finlay K, Jurriaans E. Ultrasound of the kneea. Skeletal Radiol. 2001; 30:361-77. 02. Kume H, Inoue Y, Mitsuoka A, Sugano N, Morito T, Muneta T. Doppler ultrasonography-aided early diagnosis of venous thromboembolism after total knee arthroplasty. Eur J Vasc Endovasc Surg. Published online, 2010;doi: 10.1016/j.ejvs.2010.08.002. 03. Kim JM. Overview of the sonography of the knee joint. J Korean Orthop US Soc. 2008;2:94-111. 04. Byun KY, Rhee KJ, Kim KC, Kim DK, Kim BK. Ultrasonographic utility for arthroscopic examination of the knee. J Korean Orthop US Soc. 2009;1:18-23. 국문초록 초음파는슬관절의초기검사에이용할수있고다양한슬관절병변을평가하는유용한진단장비이다. 슬관절의초음파검사는비침습적이며쉽게이용할수있고비교적저렴하여환자의검사에대한저항감이적고동적검사가가능한기술적인장점이있다. 검사의한계는신뢰도가주로검사자의숙련정도에좌우되고심부구조는볼수없다는점이다. 유럽근골격계방사선학회에서제시한초음파검사의기본술기지침과함께여러슬관절병변에대한소견들을소개하고자한다. 색인단어 : 초음파, 슬관절 37