骨关节炎（OA）是常见的关节疾病。除了疾病终末期的关节置换手术外，对于OA患者来说，姑息性干预是唯一的选择。目前，一些疾病修饰OA药物（DMOADs）正在临床试验或开发中。越来越多的新型治疗方法采用局部关节内注射。关节内注射有很多优点，比如药物可以到达活性部位，且副作用很小。据文献报道，通过超声介导下的关节内注射对临床疗法的开发有着重要的意义。

实验方法

超声介导膝关节内注射

该研究使用高分辨率超声成像系统（Vevo 3100，Fujifilm VisualSonics）搭配的图像引导注射装置进行操作。该系统包括用于小动物成像平台、探头支架滑轨系统、空间位置微调以及注射支架（图1a）。动物操作平台可以稳定定位麻醉动物，实时监测生理参数（体温、呼吸和心率）。成像使用MX550D探头（轴向分辨率40μm，中心频率40MHz），大鼠仰卧于动物成像平台上。后肢屈曲，外旋约45°，用手术胶带固定。每个弯曲的后肢下都有一个纱布垫，以防止膝关节过度屈曲（图1b, 1c）。后肢用手术胶带抬起固定，如图1（c，d）所示，以方便成像和注射。工作台的位置对于保证注射效率至关重要。将工作台倾斜以使髌腱平行于探头并近似垂直于注射的方向（图1j）。在注射前，将无菌超声耦合剂涂抹于关节区，将探头平行于股骨放置，并将探头定位在能看见髌韧带（低回声）的位置（图1f-g）。然后通过将探头90°横向旋转到髌腱来选择注射平面。在这个平面上，可以看到深处滑车软骨的V形低回声（图1h,i）。在Vevo 图像引导注射支架上装载25号的1.5英寸长针头，针头与Hamilton微量注射器相连（图1e）。1.5英寸的针头可以增加注射器在探头成像范围内的活动范围，并且有利于对针头移动轨迹的观察。找到最佳入针的角度（图1k）。屈膝时，膝盖骨没有阻挡声学信号，并暴露滑车软骨，这是针进入关节的位置（图1k）。然后由外侧将针插入髌腱。针进入后，会出现针在组织内回声信号（图1k）。滑车软骨作为针进行轨迹的目标，以保证关节内注射位置准确。注射时没有感受到明显阻力，则提示针头放置正确。为了能够确认溶液注射入关节内，需控制注射在较慢的速度下进行。

实验结果

在B超结构性成像中，通过超声介导下的膝关节内注射，可以在超声下观察到进针轨迹和针尖位置（图2 a、b），以及扩张的关节内注入的药物的流动。

图2. 超声图像显示注射材料的实时分布。

（a）针轨迹（箭头）

（b）针尖（箭头）

（c）高回声（箭头）为关节内气泡信号

（d）膨大的关节腔

结论

本研究证实了超声引导下的膝关节内注射与传统方式相比，具有更高的准确性。更重要的是，超声引导下的关节内注射对于没有经验的注射者来说是更可靠的，而且所需的注射次数比传统手动少很多。因为这种方式可以控制医源性损害和相关的炎症信号到最低。在临床前疾病修饰性骨关节药物的研发中使用超声引导下的关节内注射可以提高效率和重现性。上述操作是在大鼠身上所采用的动物定位和注射方法，对于小鼠来说可以选择高频探头(例如70MHz 探头MS700或MX700) 和适当的注射器来进行操作。