超声剪切波弹性成像对脑卒中患者腓肠肌硬度变化的定量评估△

蒋明霞 陈轩静 胡锦荣 党 辉 蒋松鹤

(温州医科大学 温州 325000)

大部分脑卒中患者在治疗后仍存在不同程度的神经功能障碍[1]。准确定量地评估卒中患者肌肉结构功能状态，对于指导康复治疗及疗效评价具有重要意义。肌骨超声具有低成本、无创、可动态观察肌肉肌腱组织结构变化的优势，近年越来越普及[2]。剪切波弹性成像(Shear Wave Elastography ，SWE)是近年发展的新技术，能定量反映组织的硬度。本研究拟通过分析脑卒中后腓肠肌内侧头的杨氏模量变化，探讨SWE能否成为无创定量评估卒中后肌肉结构功能变化的方法。

1 资料与方法

1.1 一般临床资料

本研究纳入20例健康成年志愿者作为对照组，其中男性12例，女性8例，平均年龄(52.8±7.2)岁，选取的志愿者均未经过任何强化小腿三头肌的运动训练。卒中组：选取2019年1月～2019年3月在温州医科大学附属第一医院康复科住院治疗的脑卒中后偏瘫患者20例，其中男性14例，女性6例，平均年龄(57.4±11.97)岁；脑出血11例，脑梗死9例；平均病程最短16d，最长168d。以上受试者均签署知情同意书。入选标准：(1)初次发病的脑卒中单侧偏瘫患者，病程<1年；(2)经颅脑计算机断层扫描或磁共振成像检查确诊为脑出血或脑梗死；(3)能够配合检查及评定。排除标准：(1)合并严重的内科疾病或精神、认知障碍不能配合检查者； (2)并发其他影响运动功能的疾病,伴有严重骨关节及肌肉病变或畸形；(3)所测肢体近期有损伤或骨折未愈合者；(4)所测肢体接受骨科矫形手术者。两组受试者一般资料具有可比性。

1.2 仪器与方法

1.2.1量表的评定

由同一名熟练掌握康复评定方法的医师对卒中组患者进行基线评估及痉挛量表的评定，痉挛量表包括腓肠肌的临床痉挛指数量表(CSI)、改良Ashworth量表(MAS)。

1.2.2剪切波弹性成像的测量

使用LOGIQ E9型实时定量剪切波弹性成像超声诊断仪，9L探头，频率范围5～9MHz，探头宽度44mm，扫描深度1～3cm。所有剪切波超声弹性成像操作均由一位超声医生进行。检查时取侧卧位，检查侧在下，屈髋45°，伸膝，头部和躯干呈一直线，要求患者尽量放松，探头定位于内踝与股骨内侧髁连线的中上1/3处，分别测量踝关节休息位、最大跖屈位、最大背屈位腓肠肌内侧头的杨氏模量平均值。测量时局部涂较厚耦合剂,使探头与皮肤之间留有一狭窄间隙以尽量减少探头对皮肤的压迫;探头平行于肌肉长轴[3],启动选择SWE模式,将感兴趣区(方形) 统一设置成10mm×10mm大小,测量深度1～3cm。待弹性图像稳定2s后开始录像，回放时启动Q-BOX功能测量感兴趣区内的肌肉组织杨氏模量值(kPa)，测量圈0.20cm2。同一部位测量3次取平均值。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 不同体位各组杨氏模量比较

踝关节从跖屈位到背屈位的变化过程中，腓肠肌内侧头杨氏模量不断增大，差异有统计学意义。健侧和对照组杨氏模量在各体位间的差异无统计学意义(P>0.05)，患侧杨氏模量大于健侧和对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。背屈位与休息位杨氏模量差值和背屈位与跖屈位杨氏模量差值，患侧较健侧变化大，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表1 卒中组和对照组不同体位杨氏模量平均值(单位：kPa)

体位卒中组患侧健侧健康人跖屈位9.57±4.647.68±2.758.05±2.68休息位20.07±6.4815.09±5.63①15.35±5.93②背屈位119.86±28.08③69.24±14.68①③70.23±15.12②③

注：①患侧与健侧相比，P<0.05；②患侧与健康人相比，P<0.05；③不同体位间比较，P<0.05。

表2 卒中组患侧和健侧杨氏模量随体位变化的比较

差值患侧健侧P背屈位-休息位99.78±24.9654.15±15.05<0.05背屈位-跖屈位110.29±25.5061.55±15.39<0.05

2.2 患侧杨氏模量与病程、CSI、MAS的相关性分析

患侧跖屈位杨氏模量与病程强相关，与CSI中等相关，P<0.05,有统计学意义，见表3。

表3 患侧杨氏模量与病程、CSI、MAS的相关性分析

体位病程CSIMASP相关系数P相关系数P相关系数跖屈位0.0010.6740.0170.5260.0680.416休息位0.1280.3520.2820.2530.651-0.108背屈位0.2620.2630.4010.1990.810-0.057

3 讨论

SWE利用“马赫锥”原理，产生的声辐射力脉冲对组织施加激励产生的横向剪切波速，经编码转换成实时彩色图像，从而反映组织的硬度。 红色图像表示硬度高,绿色图像表示硬度低，采用杨氏模量来表示组织的硬度，这使量化软组织的硬度成为可能[4]。目前，SWE在多种疾病的诊断中应用广泛[5]，但在骨骼肌结构功能评估方面的报道相对较少。肌肉的组织结构特点决定肌肉的生物力学性质，是肌肉功能的重要决定因素[6]。脑卒中后，偏瘫肢体肌纤维减少，肌肉横截面积减小，以及肌肉组织周围结缔组织的增生，都将导致肌肉硬度的改变。

本研究结果提示卒中组患侧腓肠肌杨氏模量在休息位和背屈位高于健侧及对照组，这与Lee Sabrina[7]等的测量结果一致。JanFriden[8]通过对比脑瘫患者痉挛肌肉与正常肌肉的活检发现，脑瘫患者的痉挛性肌细胞比正常肌细胞的静息肌节短，弹性模量高，并且观察到的影响最明显的是肌动蛋白分子。由此可以推论，肌节的缩短是导致卒中后偏瘫侧肌肉硬度变大的原因之一。

本研究还发现，随着踝关节角度的变化，杨氏模量逐渐增大，在跖屈位到休息位的过程中，杨氏模量变化相对小，而从休息位到背屈位的过程中，杨氏模量可呈倍增趋势。这种随着肌肉牵伸的硬度改变与Koo等[9]的实验结果一致。根据肌丝滑行理论，肌动蛋白上有与横桥结合的位点，与肌丝滑行直接相关[10]。由此可见，杨氏模量的变化与骨骼肌分子生物学特点有很好的契合，理论上可以反映骨骼肌生物力学特性。此外，腓肠肌硬度随肌肉牵伸的变化幅度在卒中侧更大，可能与卒中后偏瘫肢体逐渐出现肌纤维减少，肌肉横截面积减小有关。

在杨氏模量与病程、CSI、MAS量表的相关性分析中得出结果：跖屈位杨氏模量与病程相关系数为0.674，呈强相关，与CSI相关系数为0.526，呈中等相关。腓肠肌杨氏模量与卒中病程正相关，这与Chun-hong[11]等的SWE测量研究结论一致，而Chun-hong等人的研究表明纵轴测量患侧SWV与MAS、MTS正相关，本研究在与MAS的相关性分析中并没有得出一致结论，分析可能原因如下：一是肌肉的生物力学因素，即肌肉及其他软组织的僵硬和短缩；二是神经源性因素，即由牵张反射活跃导致的肌肉过度收缩[12]。

综上所述，超声剪切波弹性成像在适当的条件下可以作为分析卒中后肌肉结构功能变化的定量指标。