超声弹性成像技术在儿童脑性瘫痪诊疗中的应用

杜林蔓，王 荞

(重庆医科大学附属儿童医院超声科 儿童发育疾病研究教育部重点实验室 儿童发育重大疾病国家国际科技合作基地 儿科学重庆市重点实验室，重庆 400014)

超声弹性成像技术在儿童脑性瘫痪诊疗中的应用

杜林蔓，王 荞*

(重庆医科大学附属儿童医院超声科 儿童发育疾病研究教育部重点实验室 儿童发育重大疾病国家国际科技合作基地 儿科学重庆市重点实验室，重庆 400014)

超声弹性成像技术是评估组织弹性的一项新兴超声成像技术，具有准确、无创、可重复等特点。儿童脑性瘫痪以痉挛型为主，表现为受累肌肉硬度增加且肌张力增高，肢体活动受限，累及四肢不同的骨骼肌时可表现出不同的特殊姿势。近年来，对儿童脑性瘫痪采用肉毒素注射治疗等辅助方法，临床缺乏无创、经济、方便、可量化的方法评估肉毒素注射治疗效果。弹性成像技术可在本病的诊疗中协助评估肌肉受累程度和治疗效果，本文对其应用现状综述。

脑性瘫痪；儿童；超声检查；弹性成像技术

儿童脑性瘫痪(简称脑瘫)是一组胎儿或婴幼儿非进行性脑部损伤引起的运动和姿势持续性发育障碍综合征，可继发癫痫及肌肉骨骼问题。目前，我国按临床表现分型，以痉挛型脑瘫发病率最高。近年来脑瘫发病率升高，目前多采用以康复训练为主的综合治疗方法，且主要应用对症治疗的药物，如肉毒杆菌毒素A(botulinum toxin type A, BTA)等肌肉松弛药物降低肌张力，缓解肌肉病变。目前对脑瘫治疗效果有效评定的研究较少，BTA治疗的具体方法还需进一步探讨，且注射后效果评估和随访对临床诊疗有重要价值[1-3]。超声弹性成像技术是评估组织弹性的一项新兴超声成像技术，具有准确、无创、可重复等特点，本文对该技术在儿童脑瘫诊疗中的应用现状进行综述。

1 临床评估儿童痉挛型脑瘫疗效的方法

儿童痉挛型脑瘫疗效的评估内容包括日常生活活动能力、肌张力和肌肉硬度。目前临床多通过触诊、改良Ashworth量表(modified Ashworth scale, MAS)和Modified Tardiue Scale评分、粗大运动功能测试量表(gross motor function measure, GMFM)评估痉挛型脑瘫疗效。以上方法简单易行，临床应用最广，但易受检查者经验和对量表标准的理解等主观因素影响，不能客观、量化评定肌张力，且在进行量表评分时不能准确认识构成某一肌群相关肌肉的情况[4-6]，此外，关于肉毒素注射的最佳用药剂量、注射剂量的分配、注射部位的合理选择以及是否需多次反复注射等主要靠临床医师的经验[1-3]。一些检查技术常被用来测量肌肉的功能特性，如肌电图检查(包括表面肌电图)、肌械图等，均可记录肌肉的电活动特性、机械收缩功能等，在评价肉毒素注射临床效果方面敏感度高于临床量表，但属于有创方法，患儿及家属接受度低；表面肌电图测值易受干扰且处于实验研究阶段。磁共振弹性成像技术费用高，检查耗时较长，不宜作为筛查和常规检查方法。常规超声与MRI相比，前者费用低、时间短、无需使用麻醉剂，可获得一定的肌肉信息，如肌肉厚度、横截面积、肌纤维长度、肌纤维走行方向及肌肉回声等，但不能提供骨骼肌系统的机械力学特性，肌肉组织的各向异性也增加了二维超声应用的局限性。

2 超声弹性成像技术的发展及在骨骼肌中的应用现状

生物组织的弹性(或硬度)与生物学特征有关，其信息对于诊断疾病及评估疗效具有重要参考价值。该技术是根据组织弹性(或硬度)不同进行成像的一种新兴超声成像技术，目前主要分为压迫性弹性成像、声脉冲辐射力成像、剪切波弹性成像(shear wave elastography, SWE)。

弹性成像技术目前已应用于甲状腺、乳腺、肝脏、脾脏、唾液腺、血管、生殖泌尿系统、肌肉及淋巴结等的研究。其在肌骨系统的应用主要集中于对骨骼肌、肌腱和韧带等结构的检查。可采用该技术检查的骨骼肌包括肱二头肌、肱三头肌、肱桡肌、股四头肌、腓肠肌、比目鱼肌及胫前肌等，以肱二头肌较多。温朝阳等[7]采用SWE测量141名健康成年男性在松弛和紧张状态下肱二头肌的杨氏模量，发现其在肱二头肌紧张状态下较松弛状态下大。Yoshitake等[8]测量健康青少年肘关节屈曲时肱二头肌的杨氏模量，发现杨氏模量与肌肉在一定范围内的收缩强度相关，且可重复性较高。Brandenburg等[9]测量20名正常儿童踝关节活动时腓肠肌的剪切模量，证实SWE技术在定量测定被动肌肉硬度方面的可行性。杜丽娟等[10]利用SWE技术检测46例帕金森病患者和31名健康志愿者肱二头肌、肱桡肌、股直肌及小腿三头肌的杨氏模量值，发现病变组肌肉长轴的杨氏模量均高于健康对照组(P均<0.05)；症状明显侧肱二头肌长轴杨氏模量高于症状较轻侧(P<0.05)，提示该技术在评估帕金森病患者肌肉硬度和肌张力等肌肉状况方面有一定优势。Lacourpaille等[11]采用SWE技术研究14例假肥大性肌营养不良患者和13名健康对照6组肌肉(腓肠肌、胫前肌、股外侧肌、肱二头肌、肱三头肌、小指展肌)在放松状态下的硬度，发现病例组除小指展肌外，其余5组肌肉硬度均较对照增大，表明SWE技术可作为评估患者肌肉硬度的一种新方法。

3 超声波弹性成像技术评估儿童痉挛型脑瘫疗效

脑瘫患儿受累肌肉性质和健康儿童相比有明显改变。研究[12-13]表明与正常儿童比较，脑瘫患儿肌肉细胞外基质成分增加(胶原成分增加)以及肌节长度增加，导致肌肉硬度增加；另有研究[14]表明脑瘫患儿肌纤维硬度或类型的改变导致肌肉硬度增加。目前，研究者们试图寻找无创、经济、方便、可量化的新方法评价脑瘫患儿肌肉病变的疗效。目前，采用弹性成像技术评估儿童痉挛型脑瘫疗效的研究[15-17]主要针对脑瘫患儿的腓肠肌。Lee等[18]研究了不同程度病变的肌肉硬度，Vasilescu等[19-23]分析治疗前后肌肉的硬度，以上分析方法间既有相似之处又存在差异，但结果均有相同的趋势。Brandenburg等[15]研究13例脑瘫患儿和13名正常发育的儿童，通过SWE技术测量不同角度踝关节活动时腓肠肌剪切模量，发现脑瘫患儿的剪切模量更大(P<0.05)，提示脑瘫患儿肌肉更硬，表明SWE技术对诊断痉挛型脑瘫和长期监测被动肌肉硬度协助临床的治疗决策可能有重要作用。Kwon等[16]收集15例痉挛型脑瘫患儿和13名无神经系统及骨骼肌肉系统疾病的儿童，分别进行超声和动态弹性超声成像(dynamic sonoelastography, DS)，通过测量腓肠肌的厚度，计算腓肠肌比率，采用声脉冲辐射力成像计算比目鱼肌和腓肠肌应力率和局部剪切波速度，分析腓肠肌的颜色直方图，计算MAS评分，发现两组的结果均有显著差异，DS参数与MAS评分间具有相关性(P<0.001)，表明DS可显示两组儿童腓肠肌的肌肉硬度，联合MAS量表评估痉挛性有助于对痉挛型脑瘫患儿制定治疗计划和评估治疗效果。Öztürk等[17]采用压迫性弹性成像技术研究72例脑瘫患儿和83名健康儿童的阿基里斯腱，发现与正常儿童相比，脑瘫患儿的阿基里斯腱更短(P<0.001)，且应变率更高(P<0.001)，另外在脑瘫患儿中，应变率与年龄、应变率与跟腱的厚度和长度之间存在正相关(P<0.001)；结果表明压迫性弹性成像技术可为评估脑瘫患儿的阿基里斯腱的弹性提供简便、实用和非侵入性的方法。Lee等[18]测量8例偏瘫脑瘫患儿踝关节活动时腓肠肌和胫前肌剪切波的速度，发现脑瘫患儿病变重的肢体肌肉剪切波速度较病变轻的肌肉快(腓肠肌和胫前肌：P=0.024、0.03)，即病变重的肌肉硬度增大，提示SWE技术可作为研究肌肉性质改变的机制、进行诊断和治疗的无创工具。Vasilescu等[19]采用超声弹性成像技术检测7例痉挛型脑瘫患儿肉毒素注射病变肌肉，通过对比患儿注射前后组织弹性图像的差异评估肌肉状态，可间接反映肉毒素注射疗效，表明超声弹性成像技术有助于正确选择注射的靶肌肉、判断是否重复注射以及注射剂量，可用于评估肉毒素注射疗效且指导临床注射肉毒素。Bilgici等[20]采用声脉冲辐射力弹性成像测量12例脑瘫患儿内侧腓肠肌在肉毒素注射治疗前后的剪切波速度值，同时评估MAS分数，发现平均剪切波速度值在肉毒素治疗前为 (3.20±0.14)m/s，治疗后为(2.45±0.21)m/s，差异有统计学意义(P<0.001)；平均MAS分数在肉毒素治疗后(2.33±0.70)与治疗前(2.96±0.62)相比明显降低(P=0.001)；剪切波速度值与MAS分数呈正相关 (ρ=0.578，P=0.003)，提示声脉冲辐射力弹性成像技术可识别脑瘫患儿痉挛的肌肉在肉毒素治疗后结构的变化，联合MAS量表可为临床提供更有价值的信息。Park等[21]采用压迫性弹性成像研究17例痉挛型脑瘫患儿康复治疗联合肉毒素注射治疗前后腓肠肌的硬度，分析颜色直方图，计算弹性评分，同时计算MAS、GMFM评分，发现治疗后MAS评分与弹性评分均降低，且呈正相关(ρ=0.778，P<0.05)，提示弹性成像技术联合MAS量表评估肌肉硬度可为脑瘫患儿康复治疗联合肉毒素治疗后痉挛肌肉的改变提供更多信息。Kwon等[22]采用动态弹性超声成像分析1例痉挛型脑瘫患儿康复治疗联合肉毒素注射治疗前后腓肠肌的硬度，通过计算腓肠肌和比目鱼肌的应变率，测量局部剪切波速度，发现治疗后剪切波速度下降、应变率提高，均提示肌肉硬度降低，通过比较治疗前后MAS、GMFM评分，发现治疗后肌肉痉挛性降低，表明动态弹性超声成像联合增高的GMFM评分可发现肌肉硬度和痉挛性降低。Boyaci等[23]研究16例痉挛型脑瘫患儿和17名健康儿童腓肠肌的MAS评分和弹性评分指数，发现脑瘫患儿的弹性评分指数明显高于健康儿童(P<0.05)，康复治疗联合肉毒素注射治疗4周后，脑瘫患儿的两项评分均降低(P<0.05)，且病例组与对照组的弹性评分指数明显不同(P<0.05)；结果表明临床量表和弹性成像技术的联合运用，可为发现脑瘫患儿康复治疗联合肉毒素治疗后腓肠肌结构变化提供有价值的信息。

4 局限与展望

由于肌肉组织的敏感性较低且肌群组成有一定复杂性，与周围组织具有重叠，加之操作者本身的主观性，超声弹性成像技术存在一定局限。另外弹性成像技术种类较多，还需进一步纵向研究及多中心的横向研究。目前弹性成像技术应用于肌骨的研究相对较少，尤其对于分析儿童肌肉疾病，更多的个体及更多部位的肌肉应被纳入研究；此外，目前缺乏肌肉组织杨氏模量正常参考值范围的相关报道[24-25]。运用弹性成像技术分析肌张力与肌肉硬度的关系还有待探讨，以期为临床评估肌张力提供更客观、量化的指标，为儿童痉挛型脑瘫指导肉毒素治疗及评估临床疗效提供科学的依据。

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文章题名要求

▲题名应以简明、确切的词语反映文章中最重要的特定内容,要符合编制题录、索引和检索的有关原则,并有助于选定主题词。

▲中文题名一般不宜超过20个字,必要时可加副题名。

▲英文题名应与中文题名含义一致。

▲题名应避免使用非公知公用的缩写词、字符、代号,尽量不出现数学公式和化学式。

Applicationofultrasoundelastographytechniqueinchildrenwithcerebralpalsy

DULinman,WANGQiao*
(DepartmentofUltrasound,Children'sHospitalofChongqingMedicalUniversity,MinistryofEducationKeyLaboratoryofChildDevelopmentandDisorders,ChongqingInternationalScienceandTechnologyCooperationBaseofChildDevelopment,ChongqingKeyLaboratoryofPediatrics,Chongqing400014,China)

Ultrasound elastography technique is a novel method that can assess the elasticity of tissues accurately, noninvasively and repeatablely. Children with cerebral palsy which is main of spastic type can be characterized by increased muscle stiffness and increased muscle tone of affected muscle, limited physical activity and different postures while involving different skeletal muscles. In recent years, botulinum toxin has been introduced as a selective treatment approach for spasticity in children with cerebral palsy, but the noninvasive, economic, convenient and quantifiable method to evaluate the therapeutic effect of botulinum toxin injections is absent. Ultrasound elastography technique can be used for assistance in assessing the degree of affected muscle and the therapeutic effect in the diagnosis and treatment of cerebral palsy. The application of ultrasound elastography technique in children with cerebral palsy were reviewed in this article.

Cerebral palsy; Child; Ultrasonography; Elasticity imaging techniques

10.13929/j.1003-3289.201701024

R748; R445.1

A

1003-3289(2017)10-1554-04

杜林蔓(1990—)，女，重庆人，在读硕士。研究方向：骨骼肌超声弹性成像。E-mail: 1369561071@qq.com

王荞，重庆医科大学附属儿童医院超声科 儿童发育疾病研究教育部重点实验室 儿童发育重大疾病国家国际科技合作基地 儿科学重庆市重点实验室，400014。E-mail: wqiao70@aliyun.com

2017-01-05

2017-06-20