초음파 검사는 방사선의 노출이 없이 연부조직을 평가할 수 있는 비침습적 검사이고 시간과 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 고해상도 기술의 발달로 초음파는 근골격계의 진단, 평가 뿐 아니라 초음파 유도하 시술과 같은 치료 술기에도 널리 활용되고 있다. 본 논문에서는 초음파를 통해 진단할 수 있는 대퇴 원위부 및 슬관절 부위 질환의 병리 소견을 알아보고, 초음파 유도 하 술기 방법에 대해 논하고자 한다.

1. 슬관절병증

슬관절에 가장 흔하게 이환되는 질환은 퇴행성 관절염이다. 퇴행성 슬관절염의 특이적인 방사선 및 자기공명영상 소견은 관절 간격의 좁아짐, 연골의 손상, 골극 형성 등이다. 초음파는 삼출액의 확인이 가능하고 대퇴 원위부 연골과 내측 및 외측 반월상 연골의 병변을 확인할 수 있어 퇴행성 관절염의 진단과 평가에 유용하다[1].

퇴행성 슬관절염의 가장 특이적인 초음파 소견은 대퇴골 원위부 연골의 퇴행이다. 정상 연골은 초음파에서 특징적으로 균질하고 선명한 저음영 밴드로 관찰되는데 연골의 음영이 변하거나 두께가 얇아지는 것이 연골의 퇴행성 변화를 시사하는 소견이다[2]. 대퇴골 원위부 연골을 평가할 때에는 내측 및 외측 대퇴 과두와 슬개골면 세 곳 모두 확인한다. 대퇴골 원위부 연골의 퇴행성 변화는 1에서 3등급으로 평가한다[3]. 1등급은 경도의 퇴행성 변화로 연골의 균질한 저음영에 변화가 생긴 상태이다. 2등급은 중등도의 퇴행성 변화이며 연골의 두께가 감소한 상태이다. 연골의 두께가 50% 미만으로 감소하면 2A등급, 50% 이상 100%미만으로 감소하면 2B등급으로 평가한다. 연골의 저음영 소견이 완전히 소실된 상태는 3등급으로 평가하며 심한 정도의 퇴행성 변화를 시사한다.

퇴행성 슬관절염의 초음파 소견과 임상 증상의 비교에 대한 연구에 의하면 증상이 있는 슬관절에서 관찰되는 병적 소견은 내측 측부인대의 전위를 동반한 내측 반월상 연골의 돌출(61%), 삼출액의 증가(47%), 베이커씨 낭종(22%) 순이었다[4]. 특히, 내측 반월상 연골의 돌출과 삼출액의 증가가 관찰된 환자들은 유의하게 더 높은 정도의 통증을 호소하였다.

초음파로 슬관절의 삼출액을 평가할 때에는 슬개골 상부 낭(suprapatellar recess) 부위에서 관찰한다. 슬관절이 신전된 상태에서 관찰하게 되면 대퇴사두근 힘줄이 느슨해지고 슬개골이 아래로 내려와서 슬개골 상부 낭이 압박되어 삼출액이 내측 및 외측 낭 부위로 빠지게 된다. 슬관절을 20∼30도 정도 굴곡하면 대퇴사두근 힘줄이 당겨지고 슬개골이 위쪽으로 올라가서 슬개골 상부 낭 부위로 삼출액이 몰리게 되어 좀 더 명확하게 삼출액을 평가할 수 있다(Fig. 1). 슬개골 상부 낭에 약간의 삼출액 소견은 정상 슬관절에서도 관찰될 수 있는 소견이다. Hoffa’s fat pad와 Prefemoral fat pad 사이의 삼출액 두께가 5 mm 이상이면 비정상적인 삼출액 증가로 판단한다(Fig. 2) [5].

Figure 1. Changes in the suprapatellar recess according to knee posture during ultrasound examination. (A) When the knee is in extension, the quadriceps tendon is relaxed, causing the suprapatellar recess to collapse. (B) When the knee is flexed at 20∼30 degrees, the quadriceps tendon becomes taut, leading to expansion of the suprapatellar recess.

Figure 2. (A) The presence of a slight effusion in the suprapatellar recess bursa is a finding that can be observed even in a normal knee joint. (B) An effusion thickness of 5 mm or more between Hoffa’s fat pad and the prepatellar fat pad is considered an abnormal increase in effusion.

정상 반월상 연골은 초음파에서 고음영으로 관찰된다. 반월상 연골 손상이 있는 경우 국소적인 저음영이나 무음영 병변이 반월상 연골 내부에서 관찰된다(Fig. 3-A, 3-B) [1]. Park 등[6]의 연구에서 초음파는 자기공명영상으로 진단된 퇴행성 반월상 연골 손상에 대해 민감도 86.2%, 특이도 84.9%, 정확도 85.4%, 양성 예측도 75.8%, 음성 예측도 91.8%를 보였다. 반월판 낭종은 수평 반월상 연골 손상이 관절낭 내부까지 연결되어 윤활액이 그 사이로 반월판 외측까지 흘러나와 낭종을 형성해서 발생한다. 초음파에서는 저음영이나 무음영의 낭종이 반월판 근접 혹은 내부에서 관찰된다(Fig. 3-C) [1]. 반월판의 전위는 반월상 연골판 뿌리 파열로 인해 발생한다(Fig. 3-D). 초음파에서 내측 반월상 연골의 돌출이 4.3 mm 이상일 경우 통증과 연관이 있는 것으로 보고된 바 있다[7].

Figure 3. In cases of meniscus injury, localized hypoechoic or anechoic lesions can be observed within the meniscus ((A) Horizontal tear of medial meniscus, (B) Vertical tear of lateral meniscus). (C) Meniscal cysts are visualized on ultrasound as hypoechoic or anechoic cystic structures adjacent to or within the meniscus. (D) This image shows medial meniscus protrusion.

2. 힘줄병증

가장 흔히 접하는 힘줄병증은 대퇴사두근의 힘줄병증이다. 호발 부위는 힘줄이 슬개골에 부착하는 부위 근처이며 점프나 달리기와 같은 동작으로 인한 과사용, 과부하가 주 병인이다. 초음파에서 정상적인 힘줄은 고음영의 섬유 패턴으로 관찰된다. 힘줄병증이 발생하면 저음영의 부종이 힘줄 내부와 힘줄 주변의 연부조직에서 관찰되며, 도플러 검사에서 혈류 증가를 보이기도 한다(Fig. 4). 퇴행성 변화가 진행하거나 외상에 의해서 대퇴사두근 힘줄이 파열될 수 있다. 초음파에서 연속적인 고음영 섬유 패턴의 단락과 주변부의 혈종이나 삼출액을 동반한 소견을 보일 수 있다. 힘줄 파열의 정도를 감별하기 위해 횡단면과 장축 검사를 모두 진행해야하며 전층파열인 경우 뒷당김(retraction) 소견이 보일 수 있다(Fig. 5).

Figure 4. In quadriceps femoris tendinopathy, swelling characterized by hypoechoic changes can be observed within the tendon and surrounding soft tissues on ultrasound. Doppler examination may also demonstrate increased blood flow. (A) Normal, (B) Quadriceps tendinopathy.

Figure 5. The retraction sign is observed due to a full-thickness tear of the quadriceps femoris tendon.

슬개 힘줄의 병변도 흔히 접할 수 있다. 점프를 많이 하는 운동을 한 젊은 성인이나 청소년들에서 호발하여 Jumper’s knee라는 별칭도 가지고 있다. 초음파 소견에서는 저음영 혹은 무음영의 부분적인 부종이 근위부 슬개 힘줄 심부에서 관찰되며 도플러 검사에서 혈류 증가 소견을 보이기도 한다(Fig. 6).

Figure 6. Ultrasound findings of patellar tendinopathy. Hypoechoic or anechoic swelling is observed in the deep portion of the proximal patellar tendon (A). Additionally, increased blood flow can be observed on Doppler examination (B).

오스굿 슐라터 병은 원위부 슬개골 힘줄에 주로 청소년기 만성적으로 반복되는 부하의 결과로 발생할 수 있다. 슬개 힘줄과 대퇴사두근힘줄의 수축으로 경골 견인골단에 견열골절(avulsion force)이 가해져서 힘줄과 경골돌기 사이에 병변이 발생한다. 여성보다 남성에서 호발하고 운동과 관련이 있다. 초음파에서는 대개 연부조직과 경골 조면의 연골에 부종이 관찰되고 원위부 슬개 힘줄의 부종이 관찰된다. 도플러 검사에서 힘줄의 염증 소견이 명확하게 나타나며 고음영의 뼈조각이 관찰될 수도 있다(Fig. 7).

Figure 7. Ultrasound findings of Osgood-Schlatter disease. Swelling is observed in the soft tissues and cartilage of the tibial tuberosity, as well as in the distal patellar tendon. Additionally, hyperechoic bone fragments are observed (arrow).

장경인대 마찰 증후군은 장경인대와 대퇴 외측과 사이의 만성적으로 반복되는 마찰로 인해 발생하는 힘줄 병증이다. 슬관절 외측 부위의 통증을 호소하며 초음파에서 장경인대 힘줄의 저음영 부종, 주변부 염증 및 장경인대 심부의 점액낭염 소견 등을 관찰할 수 있다(Fig. 8).

Figure 8. Ultrasound findings of iliotibial band tendinopathy. Hypoechoic swelling of the iliotibial band tendon, surrounding inflammation, and evidence of bursitis in the deep portion of the tendon above the lateral femoral condyle (LFC) are observed.

3. 인대 손상

대퇴 원위부와 슬관절의 인대 손상 병변들 중 초음파로 가장 잘 진단할 수 있는 것은 내측 측부인대이다. 내측 측부인대는 대퇴골 내과에서 기시하여 내측 경골 근위부에 부착한다. 표면층과 심부층으로 구성되며 표면층은 길고 넓은 고음영의 단단한 섬유질 조직으로 관찰된다. 심부층은 비등방성으로 인해 표면층에 비해 저음영으로 관찰될 수 있다. 심부층의 파열이 더 흔히 발생하여 심부층 파열로 인한 혈종이나 삼출액 증가로 인해 표면층이 밀려있는 소견을 보일 수도 있다. 초음파에서 내측 측부인대 손상은 고음영 섬유 패턴의 단락과 주변 연부조직의 염증과 부종 소견 등이 관찰된다. 측부인대 손상은 1∼3단계로 평가한다. 1단계 손상은 최소한의 파열로 임상적으로 인대의 불안정성은 없는 상태이다. 인대 주위의 손상으로 미세한 섬유인대의 파열로 나타난다. 초음파에서는 내측 측부인대 주변의 부종과 혈종, 삼출액 증가 등으로 인대주변부의 저음영 소견들이 관찰된다. 2단계 손상은 인대의 불안정성이 동반되 부분 인대 손상이다. 인대가 두꺼워진 부위 주변으로 저음영의 삼출액 저류 소견이 관찰되다. 3단계 손상은 내측 측부인대의 완전파열로 초음파에서 저음영의 삼출액이나 혈종이 단락된 고음영 인대 부위를 채우고 있는 것이 관찰된다(Fig. 9).

Figure 9. Stages of medial collateral ligament (MCL) injury: (A) Stage 1 involves minimal tearing without clinical instability of the ligament. (B) Stage 2 involves partial MCL tear with accompanying ligament instability. Hypoechoic effusion is observed around the thickened area of the ligament. (C) Stage 3 refers to the complete rupture of the medial collateral ligament. Ultrasound reveals hypoechoic effusion or hematoma filling the disrupted hyperechoic ligament.

외측 측부인대의 손상은 내측 측부인대의 손상에 비해 드물게 발생한다. 외측 측부인대는 정상적인 상태에서는 고음영을 보이지만, 인대의 방향이 약간 비스듬하기 때문에 저음영으로 보일 수도 있다. 외측 측부인대의 병변이 발생한 경우, 인대는 저음영으로 두꺼워지거나 균일하지 않은 구조를 보이며, 완전히 끊어진 띠 모양으로 관찰될 수 있다(Fig. 10).

Figure 10. (A) Ultrasound findings of a normal lateral collateral ligament (LCL). (B) Ultrasound findings of LCL injury. The ligament appears hypoechoic, thickened, or demonstrates an irregular structure and may be observed as a completely disrupted band-like appearance.

4. 점액낭염

무릎 관절 주변의 점액낭염은 급성 및 만성 통증의 원인이 될 수 있다. 외상, 출혈, 감염 그리고 염증성 질환들로 인해 발생할 수 있다. 무릎앞 점액낭염과 심부 및 표면부 무릎아래 점액낭염, 그리고 거위발점액낭염이 대표적이다.

초음파에서 정상 점액낭은 가운데 실처럼 가는 저음영을 가지는 고음영 소견으로 보이고 저음영 부위의 두께는 2 mm 미만이다[1]. 하지만 점액낭염은 저음영의 삼출액이 점액낭 안에 증가하고 점액낭 벽의 비후와 도플러 영상에서 혈류의 증가를 보일 수 있다.

무릎앞 점액낭염은 Housemaids knee라는 별칭으로도 불리우며 슬개골 앞쪽에서 발생한다(Fig. 11). 외상 이후에는 혈종과 함께 발생하는 경우도 있다. 무릎아래 점액낭염은 슬개인대 표면부나 심부에 발생할 수 있다. 거위발점액낭은 내측측부인대가 경골에 부착하는 부위의 원위부에 부착하는 3개의 근육(gracilis, sartorius, semitendinosus) 힘줄 원위부에 위치하고 있으며 병증이 없을 때는 잘 관찰되지 않으나 점액낭염이 발생하면 힘줄 사이의 저음영 병변이 보이게 된다(Fig. 12).

Figure 11. Ultrasound findings of the superficial (A) and deep (B) prepatellar bursitis.

Figure 12. Ultrasound findings of pes anserine bursitis. A hypoechoic lesion can be observed between the tendons.

반막모양 장딴지 점액낭(semimembranosus-gastrocnemius bursa)이 커진 경우 베이커씨 낭종(Baker’s cyst)이라고 일컫는다. 반막모양힘줄과 안쪽 장딴지 근육사이에서 점액낭의 입구가 관찰되며 이 입구는 관절강내와 연결되어 있어 관절의 삼출액이 증가하면 이 입구를 통해 윤활낭에 삼출액이 고이게 된다(Fig. 13).

Figure 13. Ultrasound findings of Baker’s cyst. Longitudinal view (A) and transverse view (B). The entrance of the synovial cyst can be observed between the semimembranosus tendon and the medial head of the gastrocnemius muscle (GMH). This entrance is connected to the joint cavity, and when there is an increase in joint effusion, the fluid can accumulate in the cyst through this entrance.

5. 초음파 유도하 술기

초음파 유도하 관절강내 주사는 맹목적 주사방법 보다 더 정확하고 안전하게 관절강내로 주사제를 주입할 수 있는 방법이다. 초음파 유도하 관절강내 주사 시 목표 지점은 슬개골 상부 낭이다. 환자의 무릎을 20∼30도 정도 굴곡시킨 상태에서 초음파 탐촉자를 슬개골 상부 대퇴사두근 힘줄 원위부에 대면 Hoffa’s fat pad와 Prefemoral fat pad 사이의 슬개골 상부 낭을 관찰 할 수 있다. 이 때 내측 혹은 외측에서 in-plane 방법으로 슬개골 상부 낭을 향해 바늘을 삽입한다(Fig. 14). 바늘의 끝이 슬개골 상부 낭의 안쪽으로 삽입되면 약제를 주입한다. 삼출액이 증가한 환자들은 쉽게 슬개골 상부 낭을 쉽게 확인할 수 있지만 삼출액이 증가하지 않은 환자들은 슬개골 상부 낭이 잘 관찰되지 않을 수 있어 주의가 필요하다.

Figure 14. Ultrasound-guided knee intra-articular injection. The transducer is placed on the superior aspect of the patellar tendon, facing the suprapatellar recess between Hoffa’s fat pad and the prefemoral fat pad. The needle is inserted towards the suprapatellar recess using an in-plane approach from either the medial (A) or lateral (B) side.

초음파 유도하 무릎 관절강내 주사와 맹목적 주사를 비교한 카데바 연구에서, 초음파 유도하 슬개골 상부낭 주사는 매우 정확하였으며, 맹목적 주사는 임상 경험에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다[8]. 또한, 초음파 유도하 슬관절강 내 주사의 정확도에 대한 체계적 문헌고찰 연구에서는 맹목적 주사에 비해 모든 해부학적 주사 부위에서 더 높은 정확성을 보였다[9]. 따라서 슬관절강 내 병변에 대한 주사 시술 시에는 맹목적인 방법으로 시행하는 것보다는 초음파 유도하 접근법을 활용하는 것이 더 합리적일 것이다.

베이커씨 낭종의 흡인과 스테로이드 주사를 할 때도 초음파는 유용하다. 환자를 엎드리게 한 후 슬와의 안쪽에 종축으로 탐촉자를 위치시키고 원위부에서 바늘을 진입시켜 바늘이 낭종 안에 들어가 있는 것을 확인 후 흡인한다. 원위부 접근이 수월하지 않을 경우 탐촉자를 횡축으로 위치시키고 낭종의 외측에서 바늘을 삽입한다(Fig. 15).

Figure 15. Ultrasound-guided aspiration of Baker’s cyst. The transducer is positioned longitudinally on the medial aspect of the calf, and the needle is inserted from the distal aspect to confirm its placement within the cyst before aspiration (A). If a distal approach is challenging, the transducer is positioned transversely, and the needle is inserted from the lateral aspect of the cyst (B).

대퇴원위부는 슬관절을 포함하여 다양한 인대, 힘줄, 근육으로 구성된 복잡한 구조를 가지고 있다. 특히, 슬관절은 슬개골이 위치하고 있어 초음파로 심부 조직을 관찰하는데 적합하지 않다. 그러나 대퇴사두근 힘줄, 슬개 상부낭, 슬관절의 내측 및 외측 부위, 슬개힘줄 등은 표면에 위치하고 있어 초음파를 사용한 평가가 효과적이다. 과거에는 내측 측부인대나 외측 측부인대의 병변을 진단하기 위해서는 주로 자기공명영상이 사용되었으나 현재는 초음파 기술의 발전으로 초음파를 사용하여 내측 측부인대나 외측 측부인대의 병변을 정확하게 진단하고 필요한 치료를 시행할 수 있게 되었다. 이는 환자들에게 더 빠른 진단과 치료를 제공할 수 있는 장점을 가지고 있다.

슬관절강내 주사를 포함한 초음파 유도하 시술은 과거에 맹목적으로 시행되던 시술과 비교하여 정확성과 안전성이 향상되어 효과적인 치료 방법으로 인정받고 있다. 초음파 유도 하 시술로 정확한 약물 전달을 할 수 있어 환자의 치료 결과를 개선할 수 있다. 또한, 초음파 유도하 술기는 주사 위치를 정확하게 확인할 수 있으므로 부작용이나 합병증의 발생 가능성을 줄일 수 있다. 향후 초음파 기술의 발전과 초음파 해부학에 대한 지식의 축적으로 인해 향후 더 효과적인 치료 술기들이 개발되어 환자들에게 더 나은 결과를 제공할 것으로 기대된다.