Re: 고관절 골관절염 x ray 비정상 - no pain 많다!!

[문형철]

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Osteoarthritis of the hip: is radiography still needed?

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• Published: 20 December 2022

• Volume 52, pages 2259–2270, (2023)
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Osteoarthritis of the hip: is radiography still needed?

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• Charbel Mourad & 
• Bruno Vande Berg 

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Abstract

Diagnosis of hip osteoarthritis (OA) is based on clinical arguments, and medical imaging is obtained to confirm‎ the diagnosis and rule out other possible sources of pain. Conventional radiographs are recommended as the first line imaging modality to investigate chronic hip pain. They should be obtained in a rigorous technique that includes an antero-posterior (AP) radiograph of the pelvis. The choice of the appropriate lateral view depends on the clinical indication, Lequesne’s false profile being valuable in the assessment of OA. Magnetic resonance imaging (MRI) is more sensitive to detect joint effusion/synovitis, cartilage, labral, and bone marrow lesions. However, structural joint changes are frequent in asymptomatic population and neither radiographs nor MRI have shown a good correlation with pain and functional impairment. MRI seems to be more suitable than radiographs as a biomarker for clinical trials addressing early OA. The absence of a validated MR biomarker of early OA, together with issues related to machine availability and MRI protocol repeatability, prevent the widespread use of MRI in clinical trials.

고관절 골관절염 (OA)의 진단은 

임상 적 주장을 기반으로하며 진단을 확인하고 

다른 가능한 통증 원인을 배제하기 위해 의료 영상을 얻습니다. 

만성 고관절 통증을 조사하기 위한 

1차 영상 검사로 일반 방사선 촬영을 권장합니다. 

골반의 전후방(AP) 방사선 사진을 포함하는 

엄격한 기법으로 촬영해야 합니다. 

적절한 측면 보기의 선택은 임상 적응증에 따라 다르며, 

Lequesne의 거짓 프로파일은 

OA 평가에 유용합니다. 

자기공명영상(MRI)은 

관절 삼출액/활막염, 연골, 요골 및 골수 병변을 감지하는 데 더 민감합니다. 

그러나 

무증상군에서는 

구조적 관절 변화가 빈번하게 발생하며 

방사선 사진이나 MRI 모두 통증 및 기능 장애와 좋은 상관관계를 보여주지 못했습니다. 

초기 OA를 다루는 임상시험의 바이오마커로는 

방사선 사진보다 MRI가 더 적합한 것으로 보입니다. 

초기 OA에 대한 검증된 MR 바이오마커의 부재와 

기계 가용성 및 MRI 프로토콜 반복성과 관련된 문제로 인해 

임상시험에서 MRI가 광범위하게 사용되지 못하고 있습니다.

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Chapter © 2014

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• Medical Imaging

Introduction

Hip osteoarthritis (OA) is a highly preval‎ent and disabling disorder that affects elderly but also young patients with a high socio-economic burden [1,2,3,4,5,6,7]. In patients with clinically suspected hip OA, medical imaging contributes to confirm‎ the diagnosis and rule out alternative diagnoses by demonstrating cartilage lesions and associated structural changes [8]. For decades, conventional radiography (CR) has been used to support the clinical diagnosis of hip OA. Over the years, magnetic resonance imaging (MRI) emerged as a powerful imaging modality to detect cartilage lesions and structural changes of the hip joint. The current special issue of Skeletal Radiology granted us the opportunity to address a fundamental question: is radiography still needed to diagnose hip OA? Which imaging modality should be used to diagnose stage and quantify hip OA in clinical practice, in clinical trials and in research? After a brief review on classifications and diagnostic criteria, the current narrative article will summarize strengths and weaknesses of CR and MRI to diagnose hip OA and will propose perspectives on the use of medical imaging. This review article also highlights the importance of rigorous acquisition and reading of hip radiographic and MR images. Imaging of femoro-acetabular impingement (FAI) and advanced quantitative MR techniques for the cartilage are out of the scope of this article and will be addressed separately in this Skeletal Radiology issue.

소개

고관절 골관절염(OA)은

유병률이 높고 장애를 유발하는 질환으로 노인뿐만 아니라

젊은 환자에게도 영향을 미치며 사회경제적 부담이 큰 질환입니다[1,2,3,4,5,6,7].

임상적으로

고관절 골관절염이 의심되는 환자에서 의료 영상은

연골 병변과 관련 구조적 변화를 보여줌으로써 진단을 확정하고

다른 진단을 배제하는 데 기여합니다 [8].

수십 년 동안

고관절 골관절염의 임상 진단을 지원하기 위해

기존의 방사선 촬영(CR)이 사용되어 왔습니다.

수년에 걸쳐 자기공명영상(MRI)이

고관절의 연골 병변과 구조적 변화를 감지하는 강력한 영상 검사법으로 부상했습니다.

이번 골격 방사선학 특별호에서는

고관절 골관절염 진단에 방사선 촬영이 여전히 필요한가라는

근본적인 질문을 다룰 기회를 얻었습니다.

임상 진료, 임상 시험 및 연구에서

고관절 골관절염의 병기를 진단하고 정량화하기 위해

어떤 영상 촬영 방식을 사용해야 할까요?

분류 및 진단 기준에 대한 간략한 검토를 마친 후,

이번 서술 기사에서는 고관절 OA 진단을 위한

CR과 MRI의 장단점을 요약하고

의료 영상 사용에 대한 관점을 제안합니다.

또한 이 리뷰 기사에서는

고관절 방사선 사진과 MR 이미지를 엄격하게 획득하고 판독하는 것의 중요성을 강조합니다.

대퇴골-비구 충돌(FAI)의 영상과 연골에 대한 고급 정량적 MR 기술은

이 글의 범위를 벗어나며

이번 골격 방사선학 호에서 별도로 다룰 예정입니다.

Classification systems of hip osteoarthritis

Hip OA can be classified according to its etiology, time of onset, severity, and clinical course. In primary hip OA, cartilage degradation can either be idiopathic or develop in association with dynamic conflict between the articular surfaces, the FAI syndrome [9,10,11] (Fig. 1). In secondary hip OA, joint degradation results from preexisting conditions including developmental hip dysplasia, growth-associated disorders, fracture, femoral head osteonecrosis and inflammatory or metabolic synovial disorders [10, 12,13,14,15,16,17] (Fig. 2). Early-onset and late-onset disease develop either before or after 50 years of age [2]. Early-stage and late-stage OA differ according to the absence or presence of radiological structural changes with a joint space width (JSW) of more or less than 2 mm on AP pelvic radiographs [18,19,20] (Fig. 3). The clinical course of hip OA is usually slow and pain fluctuates over the years with no or minor radiological changes over time [21] (Fig. 4). Rapidly destructive hip OA is uncommon and is defined by the development of complete loss of radiological JSW or severe bone attrition on CR within 12 months after symptoms onset [22,23,24] (Fig. 5). All these classification systems and threshold values are open for discussion, but they rely on good clinical practice standards for which preservative hip surgery should not be performed after 50 years of age or when the radiological JSW is < 2 mm.

고관절 골관절염의 분류 체계

고관절 골관절염은

원인, 발병 시기, 중증도 및 임상 경과에 따라 분류할 수 있습니다.

원발성 고관절 골관절염에서 연골 분해는

특발성일 수도 있고

관절 표면 사이의 동적 충돌인 FAI 증후군과 관련하여 발생할 수도 있습니다 [9,10,11](그림 1).

이차성 고관절 골관절염에서는

발달성 고관절 이형성증,

성장 관련 장애, 골절,

대퇴골두 골괴사증,

염증성 또는 대사성 활막 장애 등의 기존 질환으로 인해

관절 기능이 저하됩니다 [10, 12,13,14,15,16,17] (그림 2).

developmental hip dysplasia,

growth-associated disorders,

fracture,

femoral head osteonecrosis and

inflammatory or metabolic synovial disorders 

조기 발병 및 후기 발병 질환은

50세 이전 또는 이후에 발생합니다 [2].

초기 단계와 말기 OA는

AP 골반 방사선 사진에서 관절 공간 폭 (JSW)이 2mm 이상 또는

미만인 방사선 구조적 변화의 유무에 따라 다릅니다 [18,19,20] (그림 3).

고관절 OA의 임상 과정은

일반적으로 느리고 통증은 시간이 지남에 따라

방사선학적 변화가 없거나 경미하며 수년에 걸쳐 변동합니다 [21] (그림 4).

급속히 파괴적인 고관절 OA는 드물며

증상 발생 후 12개월 이내에 방사선학적 JSW의 완전한 소실 또는

CR에서 심한 골 소실이 발생하는 것으로 정의됩니다 [22,23,24] (그림 5).

이러한 모든 분류 시스템과 임계값은 논의의 여지가 있지만,

50세 이후 또는 방사선학적 JSW가 2mm 미만인 경우 보존적 고관절 수술을 시행해서는 안 되는

좋은 임상 진료 기준에 의존하고 있습니다.

Fig. 1

A 21-year-old man with moderate left hip pain and osteoarthritis secondary to femoro-acetabular impingement. A AP radiograph demonstrates lateral joint space narrowing (arrows), subchondral sclerosis of the acetabular roof (asterisk) and femoral head osteophytes (arrowheads). B The 45° Dunn lateral view demonstrates Cam deformity at the head-neck junction (arrow)

대퇴골-비구 충돌로 인한 중등도의 왼쪽 고관절 통증과 이차성 골관절염이 있는 21세 남성. A AP 방사선 사진은 측면 관절 공간 협착(화살표), 비구 지붕의 연골하 경화증(별표) 및 대퇴골두 골육종(화살촉)을 보여줍니다. B 45° 던 측면도는 머리-목 접합부의 캠 변형을 보여줍니다(화살표).

Fig. 2

Secondary hip osteoarthritis. A AP radiograph of the left hip in an 8-year-old boy with Legg-Calvé-Perthes disease showing sclerosis of the femoral head epiphysis (asterisk) and cystic changes of the metaphysis (arrow). B Follow-up AP radiograph of the same patient at the age of 23 years showing secondary osteoarthritis with abnormal femoral head contours, articular incongruity, and joint space narrowing

이차성 고관절 골관절염. 레그-칼베-페르테스 질환을 앓고 있는 8세 남아의 왼쪽 고관절 AP 방사선사진으로 대퇴골두의 경화증(별표)과 대퇴골두의 낭성 변화(화살표)를 보여줍니다. B 대퇴골두 윤곽 이상, 관절 부조화, 관절 공간 협착을 동반한 이차성 골관절염을 보여주는 23세의 같은 환자의 후속 AP 방사선 사진.

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Fig. 3

A 38-year-old woman with right hip pain and osteoarthritis. A Anteroposterior radiograph shows cortical buttressing (arrow) with a preserved joint space width (Kellgren 1). B Lequesne false profile shows narrowing of the antero-superior joint space (arrows). C Transverse T1 and D sagittal intermediate-weighted fat suppressed MR arthrography images after intra-articular contrast injection show full-thickness cartilage substance loss in the anterior (arrows in C) and superior (arrows in D) aspect of the joint space, with subchondral cyst-like changes (asterisks in D)

오른쪽 고관절 통증과 골관절염이 있는 38세 여성. A 전후방 방사선 사진에서 관절 공간 폭이 보존된 피질 버트레스(화살표)를 보여줍니다(켈그렌 1). B 레크네 거짓 프로파일은 전상 관절 공간의 협착을 보여줍니다(화살표). C 관절강 내 조영제 주입 후 횡단 T1 및 시상면 중간 가중 지방 억제 MR 관절조영술 영상은 관절 공간의 전방( C의 화살표) 및 상방( D의 화살표) 측면에서 전체 두께의 연골 물질 손실과 연골하 낭종과 같은 변화를 보여줍니다( D의 별표).

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Fig. 4

Non-evolutive osteoarthritis of the left hip in a 62-year-old man with limited range of motion but no hip pain. A AP radiograph of the left hip demonstrates lateral joint space narrowing (arrows) and marginal osteophytes (arrowheads). B Follow-up radiograph after 10 years demonstrates no significant change in joint space narrowing. Outcome prediction on radiographs is unreliable. Note that the area underneath the osteophyte (asterisk) does not correspond to the articular joint space

운동 범위는 제한적이지만 고관절 통증이 없는 62세 남성의 왼쪽 고관절의 비진행성 골관절염. 왼쪽 고관절의 AP 방사선 사진에서 측면 관절 공간의 협착(화살표)과 변연 골육종(화살촉)을 확인할 수 있습니다. B 10년 후 추적 방사선 사진에서 관절 공간 협착에 큰 변화가 없음을 보여줍니다. 방사선 사진의 결과 예측은 신뢰할 수 없습니다. 골육종(별표) 아래 영역은 관절 공간과 일치하지 않습니다.

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Fig. 5

65-year-old man with rapidly destructive osteoarthritis. A AP radiograph of the right hip obtained at onset of symptoms shows early osteophytes (arrowheads) but no joint space narrowing. B AP radiograph obtained 3 months later shows complete joint space narrowing (arrows) with deformity of the femoral head (arrowhead) and subchondral sclerosis (asterisk).

빠르게 파괴되는 골관절염을 앓고 있는 65세 남성. 증상이 시작될 때 촬영한 오른쪽 고관절의 AP 방사선 사진에는 초기 골극(화살촉)이 보이지만 관절 공간의 협착은 보이지 않습니다. 3개월 후 촬영한 AP 방사선 사진에는 대퇴골두(화살촉)의 변형과 연골하 경화증(별표)이 있는 완전한 관절 공간 협착(화살표)이 보입니다.

Clinical diagnosis of hip osteoarthritis

Clinical history

Typically, OA-associated hip pain evolves over time with initial intermittent activity-related or weight-bearing pain followed by constant pain, limited range of motion, and altered gait. Several population- or OA-based cohort studies have shown that, on average, there is little to no progression of complaints during a 10-year follow-up period [21, 25] Hip pain can be localized anteriorly, laterally or posteriorly but it may also be referred in the groin, the buttock, the thigh or the knee. A major clinical challenge is to recognize articular hip pain from peri-articular or non-hip-related pain [26,27,28,29,30,31].

고관절 골관절염의 임상 진단

임상 병력

일반적으로 OA 관련 고관절 통증은

시간이 지남에 따라 초기 간헐적인 활동 관련 통증 또는

체중 부하 통증에서 지속적인 통증, 제한된 운동 범위 및 보행 변화로 발전합니다.

여러 인구 또는 OA 기반 코호트 연구에 따르면

평균적으로 10 년 추적 기간 동안 불만이 거의 또는 전혀 진행되지 않는 것으로 나타났습니다 [21, 25]

고관절 통증은

전방, 측면 또는 후방에 국한 될 수 있지만

사타구니, 엉덩이, 허벅지 또는 무릎에서 발생할 수도 있습니다.

주요 임상 과제는 관절 주위 또는 비고관절 관련 통증에서 관절성 고관절 통증을 구별하는 것입니다 [26,27,28,29,30,31].

Physical examination

Physical examination remains one of the most valuable tools physicians can use to diagnose hip OA. Upright and supine exam tests as well as provocative maneuvers have been developed to increase the likelihood that presenting symptoms originate from the hip joint [32,33,34,35]. Unfortunately, the accuracy of these tests varies with a wide range of sensitivity and specificity [33]. For example, the flexion-abduction and external rotation test had a sensitivity ranging from 41 to 97% and a specificity ranging from 18 to 100% [36]. Therefore, the specific application and interpretation of these clinical tests must be integrated in the context of the patient’s history.

신체 검사

신체 검사는 의사가 고관절 골관절염을 진단하는 데 사용할 수 있는 가장 유용한 도구 중 하나입니다. 고관절에서 증상이 나타날 가능성을 높이기 위해 직립 및 누운 자세 검사뿐만 아니라 자극적 인 기동 검사가 개발되었습니다 [32,33,34,35]. 안타깝게도 이러한 검사의 정확도는 민감도와 특이도에 따라 크게 달라집니다 [33]. 예를 들어 굴곡 외전 및 외회전 검사의 민감도는 41~97%, 특이도는 18~100%에 달합니다[36]. 따라서 이러한 임상 검사의 구체적인 적용과 해석은 환자 병력의 맥락에서 통합적으로 이루어져야 합니다.

Biological tests

Routine blood tests play little diagnostic role in hip OA, but they contribute to rule out alternative diagnoses. The American College of Rheumatology criteria provide a set of clinical, laboratory, and/or radiographic features to identify patients with OA and to distinguish them from patients with other diseases [37]. Many biological markers may be altered in severe hip OA as in inflammatory or immune-mediated articular disorders, but their use remains limited to research setting and are not used in clinical practice [38, 39].

생물학적 검사

일상적인 혈액 검사는 고관절 골관절염에 대한 진단적 역할은 거의 없지만 다른 진단을 배제하는 데 기여합니다. 미국 류마티스 학회 기준은 고관절 골관절염 환자를 식별하고 다른 질병을 가진 환자와 구별하기 위한 일련의 임상, 실험실 및/또는 방사선학적 특징을 제공합니다[37]. 염증성 또는 면역 매개 관절 질환에서와 같이 중증 고관절 골관절염에서도 많은 생물학적 마커가 변경될 수 있지만, 그 사용은 연구 환경으로 제한되어 있으며 임상 진료에는 사용되지 않습니다 [38, 39].

Radiological diagnosis of hip osteoarthritis

Radiographic hip examination

Radiological workup of the hip includes at least an antero-posterior (AP) radiograph of the pelvis and a lateral radiograph of the hip. The pelvic radiograph provides an overview of the entire pelvic girdle and allows a comparative analysis of both hips, which enhances the detection of subtle bone and joint abnormalities [8, 40,41,42,43]. The pelvic AP radiograph should also be used to assess FAI-associated features since pelvic positioning can be controlled on the AP pelvic radiograph but not on the AP hip radiograph [44]. There is no clear consensus whether the JSW is better eval‎uated on weight-bearing (WB) or non-weight-bearing (nWB) AP pelvic radiographs [45,46,47,48]. The WB radiograph eval‎uates the pelvis in its anatomical position with a decrease in acetabular coverage and increase in posterior pelvic tilt in comparison to the nWB pelvic radiograph [49]. The WB radiograph has an overall decrease in image quality with a higher radiation dose, is less reproducible and does not provide additional joint space narrowing (JSN) than nWB radiographs, except in severe acetabular dysplasia and advanced OA [18, 50,51,52].

Lateral radiographs of the hip can be obtained with different degrees of pelvic rotation, hip abduction and flexion [40,41,42]. They provide variable lateral views of the proximal femur [42, 53]. In the setting of early-onset hip OA, the 45° Dunn lateral view offers the better view of the femoral-neck junction to measure Cam-associated features [44, 54, 55] (Fig. 1). The off-lateral view or false profile of Lequesne is the unique radiograph that provides an eval‎uation of the hip joint in a physiological position in a near sagittal plane [56, 57] enabling to assess anterior acetabular coverage and anterior or posterior JSW [58] (Fig. 6). The off-lateral view enables to detect more hips with JSN than the AP pelvic radiograph alone [58, 59].

고관절 골관절염의 방사선 진단

방사선 고관절 검사

고관절 방사선 검사에는 최소한 골반 전후방(AP) 방사선 사진과 고관절 측면 방사선 사진이 포함됩니다. 골반 방사선 사진은 전체 골반 거들에 대한 개요를 제공하고 양쪽 고관절의 비교 분석을 가능하게하여 미묘한 뼈와 관절 이상을 감지 할 수 있습니다 [8, 40,41,42,43]. 골반 AP 방사선 사진에서는 골반 위치를 제어할 수 있지만 AP 고관절 방사선 사진에서는 제어할 수 없으므로 골반 AP 방사선 사진도 FAI 관련 특징을 평가하는 데 사용해야 합니다 [44]. JSW가 체중 부하(WB) 또는 비체중 부하(nWB) AP 골반 방사선 사진에서 더 잘 평가되는지에 대한 명확한 합의는 없습니다 [45,46,47,48]. WB 방사선 사진은 해부학적 위치에서 골반을 평가하며, nWB 골반 방사선 사진에 비해 비구 범위가 감소하고 후방 골반 경사가 증가합니다 [49]. WB 방사선 사진은 방사선 선량이 높을수록 이미지 품질이 전반적으로 감소하고 재현성이 떨어지며 심한 비구 이형성증 및 진행된 OA를 제외하고는 nWB 방사선 사진보다 추가적인 관절 공간 협착 (JSN)을 제공하지 않습니다 [18, 50,51,52].

고관절 측면 방사선 사진은 골반 회전, 고관절 외전 및 굴곡의 정도가 다른 상태에서 얻을 수 있습니다 [40,41,42]. 그들은 근위 대퇴골의 다양한 측면보기를 제공합니다 [42, 53]. 조기 발병 고관절 OA의 경우, 45° 던 측면 보기는 캠 관련 특징을 측정하기 위해 대퇴골-목 접합부를 더 잘 볼 수 있습니다 [44, 54, 55] (그림 1). Lequesne의 오프-측면 뷰 또는 거짓 프로파일은 시상면에 가까운 생리적 위치에서 고관절을 평가할 수 있는 독특한 방사선 사진으로 [56, 57] 전방 비구 범위와 전방 또는 후방 JSW [58] (그림 6)를 평가할 수 있습니다. 오프-래터럴 뷰를 사용하면 AP 골반 방사선 사진만 사용하는 것보다 더 많은 고관절을 JSN으로 감지할 수 있습니다 [58, 59].

Fig. 6

Value of Lequesne’s false profile view in a 65-year-old man with mild hip pain after walking. A AP and B Lauenstein lateral radiographs demonstrate almost normal joint space and osteophytes (arrowheads). C Lequesne’s false profile demonstrates almost 50% joint space narrowing in the anterior aspect of the joint (arrows) that cannot be seen on the other radiographs

보행 후 경미한 고관절 통증이 있는 65세 남성의 레크네 거짓 프로파일 뷰의 값입니다. A AP 및 B 라우엔슈타인 측면 방사선 사진은 거의 정상적인 관절 공간과 골극(화살촉)을 보여줍니다. C Lequesne의 거짓 프로파일은 다른 방사선 사진에서는 볼 수 없는 관절의 앞쪽 측면(화살표)에서 거의 50%의 관절 공간이 좁아진 것을 보여줍니다.

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Normal hip radiograph

Radiographs of a normal hip joint may demonstrate some cortical irregularities and labral ossifications that should not be confused with OA-related structural bone changes [41, 60, 61]. The radiographic JSW corresponds to the distance between the acetabular roof and the femoral head, reflecting the combined thickness of the acetabular and femoral head cartilages [62]. Normal JSW varies from 2 to 7 mm among individuals with limited variability (< 1 mm) between both hips of the same individual [63]. The distance between the fovea capitis and the teardrop does not reflect articular cartilage thickness [62]. On a normal pelvic radiograph, the lateral JSW is larger than or equivalent to the medial JSW in 85% and 15% of cases, respectively [60]. The lateral JSW should not be thinner than the medial JSW except in arched acetabular roof and in ossified labrum [60]. On the Lequesne false profile view, the anterior JSW should always be larger than the posterior JSW [57, 64].

정상 고관절 방사선 사진

정상 고관절의 방사선 사진에서는 일부 피질 불규칙성과 대퇴골 골화가 보일 수 있으며, 이는 OA 관련 구조적 뼈 변화와 혼동해서는 안 됩니다 [41, 60, 61]. 방사선 사진상 JSW는 비구 지붕과 대퇴골두 사이의 거리에 해당하며, 비구 및 대퇴골두 연골의 결합된 두께를 반영합니다 [62]. 정상적인 JSW는 개인에 따라 2~7mm까지 다양하며, 같은 개인의 양쪽 고관절 사이에는 변동성이 제한적(1mm 미만)입니다[63]. 대퇴골두와 눈물방울 사이의 거리는 관절 연골 두께를 반영하지 않습니다 [62]. 정상 골반 방사선 사진에서 외측 JSW는 각각 85%와 15%의 경우에서 내측 JSW보다 크거나 동일합니다 [60]. 아치형 비구 지붕과 골화 소순을 제외하고 외측 JSW는 내측 JSW보다 얇아서는 안 됩니다 [60]. Lequesne 거짓 프로파일 보기에서 전방 JSW는 항상 후방 JSW보다 커야 합니다 [57, 64].

Abnormal radiographic joint space

Joint space narrowing (JSN) of the hip is the radiographic hallmark of late-stage hip OA but is absent in early-stage hip OA. Several patterns of predominant JSN have been recognized, most likely reflecting uneven advanced cartilage loss [62, 65, 66]. Predominant lateral or anterior JSN is the most frequent pattern and is associated with the CAM-type FAI. Predominant medial or posterior JSN is associated with the Pincer-type FAI [62, 66]. Predominant isolated supero-medial JSN can occasionally be seen in late-onset OA and in some secondary forms of hip OA. Good reproducibility and repeatability in the assessment of absent, possible, or definite JSN has been consistently demonstrated but the reproducibility can be influenced by methodological features [48, 67,68,69,70].

JSW can be reliably measured by using manual or computer-assisted methods, providing a continuous variable for cartilage eval‎uation [67, 69, 71]. JSW shows important inter-individual variations that limit its value to compare patients [63]. Serial JSW measurement can be used to track cartilage changes over time, and disease progression was defined as loss of JSW of ≥ 0.5–0.6 mm/year [48, 69, 72, 73]. JSW change over time seems to better correlate with hip symptoms than absolute JSW [67, 71, 73].

방사선 사진상 비정상적인 관절 공간

고관절의 관절 공간 협착(JSN)은 말기 고관절 골관절염의 방사선학적 특징이지만 초기 고관절 골관절염에서는 나타나지 않습니다. 우세한 JSN의 몇 가지 패턴이 알려져 있으며, 대부분 고르지 않은 진행성 연골 손실을 반영할 가능성이 높습니다 [62, 65, 66]. 우세한 외측 또는 전방 JSN은 가장 빈번한 패턴이며 CAM형 FAI와 관련이 있습니다. 우세한 내측 또는 후방 JSN은 협공형 FAI와 관련이 있습니다 [62, 66]. 우세한 고립된 초내측 JSN은 때때로 후기 발병 OA와 일부 이차적인 형태의 고관절 OA에서 볼 수 있습니다. 부재, 가능 또는 확실한 JSN의 평가에서 우수한 재현성과 반복성이 일관되게 입증되었지만 재현성은 방법 론적 특징에 영향을받을 수 있습니다 [48, 67,68,69,70].

JSW는 수동 또는 컴퓨터 보조 방법을 사용하여 안정적으로 측정할 수 있으며, 연골 평가를 위한 연속적인 변수를 제공합니다[67, 69, 71]. JSW는 환자 간 비교를 제한하는 중요한 개인 간 편차를 보여줍니다 [63]. 연속적인 JSW 측정은 시간 경과에 따른 연골 변화를 추적하는 데 사용할 수 있으며, 질병 진행은 연간 0.5-0.6mm 이상의 JSW 손실로 정의되었습니다 [48, 69, 72, 73]. 시간 경과에 따른 JSW 변화는 절대 JSW보다 고관절 증상과 더 잘 상관관계가 있는 것으로 보입니다 [67, 71, 73].

Radiographic structural changes

Structural bone changes on radiographs include subchondral sclerotic or cystic bone changes and osteophyte formation at the periphery of or at distance from the cartilage-covered articular surfaces. Osteophyte formation has received most attention in OA and is an important finding in Kellgren-Lawrence scoring system [74,75,76,77,78,79]. There is currently no accepted or validated definition for early OA [18]. In many clinical trials, hip OA is defined by a Kellgren-Lawrence grade ≥ 2 (definite JSN, definite osteophytes, and possible sclerosis) [74, 75, 80]. The strengths and weaknesses of these grading systems have been extensively addressed [81, 82].

방사선 사진상의 구조적 변화

방사선 사진의 뼈 구조적 변화에는 연골 연하 경화성 또는 낭성 뼈 변화와 연골로 덮인 관절 표면의 주변부 또는 관절 표면으로부터 떨어진 곳에 골극 형성이 포함됩니다. 골극 형성은 OA에서 가장 많은 관심을 받고 있으며 켈그렌-로렌스 점수 체계에서 중요한 발견입니다[74,75,76,77,78,79]. 현재 초기 골관절염에 대해 인정되거나 검증된 정의는 없습니다 [18]. 많은 임상 시험에서 고관절 OA는 켈그렌-로렌스 등급 ≥ 2(확실한 JSN, 확실한 골육종, 경화증 가능성)로 정의됩니다[74, 75, 80]. 이러한 등급 시스템의 강점과 약점은 광범위하게 다루어졌습니다 [81, 82].

MRI diagnosis of hip osteoarthritis

Hip MRI examination

The standard MRI protocol of the hip usually includes fat-sensitive and fat-saturated fluid-sensitive sequences with the highest spatial resolution achievable which is higher at 3.0 than at 1.5 Tesla. Recommended imaging planes vary and include standard or oblique coronal, sagittal and transverse planes, radial imaging and 3D imaging [83,84,85]. Direct hip traction MR arthrography can also be performed for dedicated cartilage and labrum eval‎uation but is more invasive than standard MRI due to the need for articular puncture and hip traction.

MRI of the hip cartilage

In fact, MRI of hip cartilage reached maturity later than that of knee cartilage due to several technical challenges that are specific to the hip. Meta-analyses demonstrated a lower accuracy of conventional MRI for the detection of cartilage defects at the hip than at the knee [86, 87]. Technical challenges for hip cartilage MRI include (a) deep and eccentric location of the hip, (b) absence of dedicated hip coils (c) thinness of the hip cartilage, (d) high congruency of the articular surfaces with no fluid between the two hyaline cartilage surfaces [18, 88], and (e) complex anatomy with partial volume artifacts. MRI can demonstrate focal morphological changes of the cartilage, like signal alteration, substance loss, and delamination, before radiographic JSN occurs [89, 90] (Fig. 3). Cartilage defect may represent early biomarker for OA [89]. Compositional and quantitative MRI techniques of the cartilage add some insights into the sequence and rate of articular cartilage changes at the hip that precede overt hip OA [91].

고관절 골관절염의 MRI 진단

고관절 MRI 검사

고관절의 표준 MRI 프로토콜에는 일반적으로 1.5 테슬라보다 높은 3.0에서 달성 가능한 가장 높은 공간 해상도를 가진 지방 민감성 및 지방 포화 체액 민감성 시퀀스가 포함됩니다. 권장되는 영상 평면은 다양하며 표준 또는 경사 관상면, 시상면 및 횡단면, 방사형 영상 및 3D 영상이 포함됩니다[83,84,85]. 연골 및 고관절 전용 평가를 위해 직접 고관절 견인 MR 관절조영술을 시행할 수도 있지만 관절 천자 및 고관절 견인이 필요하기 때문에 표준 MRI보다 침습적입니다.

고관절 연골 MRI

사실 고관절 연골의 MRI는 고관절에 특화된 몇 가지 기술적 문제로 인해 무릎 연골에 비해 성숙도가 늦었습니다. 메타 분석에 따르면 고관절의 연골 결함을 감지하는 데 있어 기존 MRI의 정확도가 무릎보다 낮은 것으로 나타났습니다 [86, 87]고관절의 연골 결함을 감지하는 데 있어 기존 MRI의 정확도는 무릎보다 낮았습니다. 고관절 연골 MRI의 기술적 과제에는 (a) 고관절의 깊고 편심된 위치, (b) 고관절 전용 코일의 부재 (c) 고관절 연골의 얇은 두께, (d) 두 연골 표면 사이에 체액이 없는 관절 표면의 높은 일치성 [18, 88], (e) 부분적인 체적 인공물이 있는 복잡한 해부학적 구조가 포함됩니다. MRI는 방사선학적 JSN이 발생하기 전에 신호 변화, 물질 손실 및 박리와 같은 연골의 국소적인 형태학적 변화를 보여줄 수 있습니다 [89, 90] (그림 3). 연골 결손은 OA의 초기 바이오마커를 나타낼 수 있습니다 [89]. 연골의 구성 및 정량적 MRI 기술은 명백한 고관절 OA에 선행하는 고관절 연골 변화의 순서와 속도에 대한 통찰력을 추가합니다 [91]고관절의 관절 연골 변화의 순서와 속도에 대한 통찰력을 추가합니다.

MRI structural changes in hip osteoarthritis

Besides the depiction of hyaline and labral cartilage changes, conventional MRI depicts structural bone changes including bone marrow edema (BME)- and sclerosis-like signal changes along with joint effusion and synovitis [89, 92,93,94,95]. Osteophytes and subcortical cysts are more conspicuous at MRI than at CR because of its multiplanar capacity. MRI, a powerful diagnostic tool in OA imaging, has dramatically changed our understanding of OA that evolved from a cartilage-centered disease to a whole joint organ disease. This new approach of OA offers potentials for early diagnosis and outcome measures for new treatments [90, 94]. However, there is currently no accepted or validated definition of hip OA based on MRI [18]. Several semi-quantitative scoring systems based on location and severity of articular changes have been developed and validated for hip MRI in clinical trials and research including (1) Scoring Hip osteoarthritis with MRI (SHOMRI), (2) Hip OA MRI Scoring System (HOAMS), and (3) Hip Inflammation MRI Scoring System (HIMRISS) [94, 96,97,98,99,100].

Strengths and weaknesses of clinical, radiographic and MRI hip examinations in the setting of suspected hip osteoarthritis

고관절 골관절염의 MRI 구조적 변화

기존의 MRI는 히알라인 및 음순 연골 변화를 묘사하는 것 외에도 골수 부종(BME) 및 경화증과 유사한 신호 변화와 관절 삼출 및 활막염을 포함한 뼈의 구조적 변화를 묘사합니다 [89, 92,93,94,95]. 골육종과 피질하 낭종은 다면체 용량으로 인해 CR보다 MRI에서 더 눈에 잘 띕니다. 골관절염 영상에서 강력한 진단 도구인 MRI는 연골 중심 질환에서 전체 관절 장기 질환으로 진화한 골관절염에 대한 이해를 극적으로 변화시켰습니다. 이 새로운 접근법은 새로운 치료법에 대한 조기 진단 및 결과 측정의 잠재력을 제공합니다 [90, 94]. 그러나 현재 MRI를 기반으로 한 고관절 OA의 정의는 아직 확립되거나 검증된 바가 없습니다 [18]. 관절 변화의 위치와 심각도에 기반한 몇 가지 반정량적 점수 시스템이 개발되어 임상 시험 및 연구에서 고관절 MRI에 대해 검증되었으며, (1) MRI를 이용한 고관절 골관절염 점수화(SHOMRI), (2) 고관절 OA MRI 점수화 시스템(HOAMS), (3) 고관절 염증 MRI 점수화 시스템(HIMRISS) 등이 있습니다 [94, 96,97,98,99,100].

고관절염이 의심되는 환경에서 임상, 방사선 촬영 및 MRI 고관절 검사의 강점과 약점

Clinical examination

Clinical examination of the hip of patients with suspected early-stage hip OA is feasible, available, and repeatable with a moderate interobserver reproducibility [101]. Its accuracy is acceptable when findings are integrated with past medical history and present clinical history, in the absence of clinical red flags [33, 102]. Exclusion of all red flags is mandatory to accept a presumptive diagnosis of hip OA [45]. A major weakness of clinical examination is its low sensitivity for detecting early-onset and early-stage hip OA. Clinical examination does not provide any staging system or predictive information but can be used to monitor disease progression (Table 1).

임상 검사

초기 고관절 골관절염이 의심되는 환자의 고관절에 대한 임상 검사는 관찰자 간 재현성이 중간 정도이며, 가능하고 반복할 수 있습니다 [101]. 임상적 위험 신호가 없는 경우, 과거 병력 및 현재 임상 병력과 검사 결과를 통합하면 그 정확성을 인정할 수 있습니다 [33, 102]. 고관절 골관절염의 추정 진단을 받아들이려면 모든 위험 신호를 배제하는 것이 필수적입니다 [45]. 임상 검사의 가장 큰 약점은 조기 발병 및 초기 단계의 고관절 OA를 감지하는 민감도가 낮다는 것입니다. 임상 검사는 병기 시스템이나 예측 정보를 제공하지는 않지만 질병 진행을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다(표 1).

Table 1 Strengths and weaknesses of clinical, radiographic and MR examinations of the hip in patients with suspected hip OA based on authors’ opinions

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Radiographic examination

Radiological examination of the hip of patients with suspected OA is feasible, available, and repeatable with an acceptable moderate interobserver reproducibility [67, 103]. Despite some variations in radiological practices, the radiographic technique is well documented and reproducible among institutions and over time. Long-term follow-up radiographs can be compared with initial films. Contra-indications for pelvic radiographs are negligible. In the setting of hip OA, pelvic radiographs are easily interpreted by radiologists and clinicians. It yields valuable information to differentiate primary from secondary OA and to detect FAI-associated anatomical features.

Pelvic radiography has poor sensitivity in the detection of many soft tissue, bone, and joint changes [104, 105] and therefore has limited value for ruling out alternative disorders. In the setting of hip OA, radiographs are insensitive to compositional and early structural changes; JSW measurement is insufficient to assess articular cartilage. Deep cartilage defects can be observed at MRI despite normal radiographic JSW of that hip [89] (Fig. 3). Given these limitations, CR does not fulfill the mandatory requirements to become a valuable biomarker of early OA in clinical trials [80, 95, 103, 106].

Radiological-clinical discordances have been frequently observed; hips with radiographic OA may remain asymptomatic and, conversely, painful hips due to early OA may not show radiographic signs of OA [107, 108] (Fig. 7). Intensity of symptoms fairly correlates with radiological staging of OA [109, 110]. In addition to these radio-clinical dissociations at an early stage, radiographic hip OA progression poorly correlates with pain progression [111]. Early radiographic changes also lack predictive values for the development of clinical hip OA at 5–10 years follow-up in large patients cohorts [25, 112]. Change in JSW seems to better correlate with symptoms than the absolute JSW at a given moment (Table 1).

Fig. 7

Hypothetical Venn diagram illustrating the lack of coherence between pain, clinical examination, and imaging findings in patients with A presumed hip osteoarthritis and B femoral neck fracture. The shaded area represents the proportion of patients in whom all three parameters are present. In OA, discordance between symptoms, clinical examination, and imaging findings are frequent. In femoral neck fractures, the three parameters are overlapping

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MRI examination

Hip MRI is worthwhile feasible with some limitations in availability. In the setting of early OA, a high-resolution hip MRI examination is needed and is the most accurate imaging modality to rule out alternative diagnoses and to diagnose and stage hip OA. Hip MR arthrography with hip traction is more accurate than standard MRI for the depiction of cartilage changes indicating some limitations in the accuracy of non-arthrographic MRI [113]. The interpretation of hip MRI by non-expert radiologists and clinicians remains to be validated in the setting of OA. Variations in local radiological equipment and practices may limit its use in large multi-center studies. Constant improvement in image quality, the availability of new MR sequences and advanced image post-processing might represent a challenge when eval‎uation long term hip changes at future MRI examinations.

MRI clinical discordances have been seen. Hips with cartilage lesions at MRI may remain asymptomatic, and symptomatic hips may show no signs of OA at MRI [114]. OA-related MRI lesions can also be observed in asymptomatic volunteers [114, 115]. Some hip changes moderately correlate symptoms, including femoral head BME, synovitis/effusion, and muscle atrophy [93, 116]. The severity of BME could correlate that of pain and number of microfractures [93]. to the best of our knowledge, the preval‎ence and rates of progression of hip changes in OA have not been established yet at MRI [91]. It is therefore not surprising that some clinical trial organisators are reluctant in introducing MRI at inclusion or as a biomarker due to limitations in its interpretation and/or overlapping findings between symptomatic and asymptomatic hips (Table 1).

A plea for CR as first-line imaging modality in clinically suspected hip osteoarthritis

Rising healthcare costs is a major concern in both the political and medical professions with diagnostic imaging representing one of the fastest rising cost segments worldwide. There is a need for value-driven diagnostic algorithms and decreasing unnecessary diagnostic testing that may not alter the course of patients’ management can efficiently reduce healthcare costs [117].

In patients aged above 50 years and hip symptoms suggestive of OA, scientific associations recommend to obtain pelvic and hip CR as the first-line imaging modality [8, 27, 45, 102, 118,119,120,121]. However, cost-effectiveness studies assessing the value of hip radiographs in patients with suspected hip OA indicated a variable impact on patient’s management. As a matter of fact, a presumptive clinical diagnosis of hip OA could be accepted without requiring medical imaging in patients > 50 years without previous relevant medical history as long as symptoms and clinical examination at onset and clinical course at follow-up remain consistent with this diagnosis [45]. A trend in a more comprehensive approach of patients with age-associated articular pain further supports a declining role of medical imaging, in the absence of red flags at onset and of unexpected clinical evolution. A recent study demonstrated that psychological and behavioral characteristics of patients with hip pain better correlated with hip pain than any arthroscopically demonstrated hip lesion [122]. To the best of our knowledge, we are not aware of any validated recommendation proposing hip MRI as the first imaging modality for suspected hip OA in patients aged >50 years. Cost-effectiveness studies in several MSK disorders including OA assessing the value of MRI on patient management demonstrated a significant increase in cost without any therapeutic effect [117, 123].

In patients aged below 50 years of age and presumed hip OA, numerous scientific associations also recommend to obtain conventional radiographs of the hip as the first-line imaging modality without any delay [45, 55, 120, 124, 125]. Studies assessing cost-effectiveness of radiographs are lacking as hip radiographs are used for patient inclusion. Currently, the medical community is still awaiting the multi-center confirmation that preservative hip surgery in young patients with FAI-related disorders is a disease modifying intervention. In case of reliable positive results, MRI could be obtained as second-line imaging modality if MRI yields independent markers to select patients who would benefit from surgery. Cost-effectiveness analysis of hip MRI in the setting of FAI will then become mandatory.

Perspectives that would favor the use of MRI as first-line imaging modality

A currently not foreseen increase in MRI equipment availability and decrease in examination time duration and cost would be mandatory to significantly change patient’s imaging workflow. Currently, in the absence of disease modifying drugs, healthcare system efforts focus on tertiary prevention of hip OA to soften the clinical and functional consequences and to postpone total hip replacement. Currently, there are no proven disease modifying drugs approved by the regulatory agencies and, therefore, the impact of early detection of OA is limited. The availability of disease modifying drugs and of MRI biomarkers that would enable to select patients who are likely to benefit from these drugs would definitely support the use of MRI as a screening tool. Cost-effectiveness studies would then be of value once the cost of these disease modifying drugs would be determined. (Tables 2 and 3).

Table 2 Factors that support radiographs as first imaging modality in suspected hip OA

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Table 3 Factors that need to be fulfilled before abandoning radiographs as first imaging modality in suspected hip OA

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Currently, hip MRI is considered to be the most sensitive non-invasive imaging modality that enables to assess local pre-OA changes and is the best imaging modality to assess time- and drug-related changes in radiological studies. However, clinical trial organisators are reluctant in including hip MRI in large clinical trials partly because MRI biomarkers are also found in asymptomatic subjects. The lack of a consensus on what represents early hip OA severely limits the feasibility of clinical trials with difficulties in creating homogeneous patients’ subsets for the purpose of clinical studies. Time has come to assess the value of MRI biomarkers, e.g., cartilage volume and composition, effusion-synovitis, and bone marrow edema-like signal intensity, in population-cohorts’ studies.

Conclusion

Hip OA is a heterogeneous group of hip disorders with fluctuating symptoms over time and slow progression of radiographic changes. Pelvic/hip CR is the recommended first-line imaging modality to be obtained in the setting of suspected hip OA with some debate on the moment at which it should be performed during the disease course. MRI is the gold standard imaging technique in early OA. The absence of accepted or validated reference standard for early-stage hip OA, the presence of dissociation between symptoms, clinical eval‎uation and imaging findings along with absence of disease-modifying drugs in hip OA remain challenging in clinical and research practice. CR should be obtained at inclusion in clinical trials including patients with early-stage OA, but possibly has limited outcome significance. MRI has a lot to offer both at patient inclusion and as primary or secondary outcome biomarker.

Abbreviations

AP:

Antero-posterior

BME:

Bone marrow edema-like

CR:

Conventional radiography

FAI:

Femoro-acetabular impingement

JSN:

Joint space narrowing

JSW:

Joint space width

MRI:

Magnetic resonance imaging

nWB:

Non-weight-bearing

OA:

Osteoarthritis

WB:

Weight-bearing

References