肌骨超声评估支具干预对Rigo E型青少年特发性脊柱侧凸椎旁软组织形态学的影响

张晓辉 韩晓峰 廖八根

青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）为病因未明且呈进行性发展的脊柱三维畸形，可能与遗传基因、内分泌代谢异常、脊柱骨骼异常生长模式、中枢神经系统异常、生物力学等多因素有关。椎旁肌、筋膜、韧带等软组织与脊柱的骨骼约束均相关，椎旁肌失衡可导致侧弯和椎体旋转加重，因此被认为可能是AIS 发生与进展的关键因素之一［1］，AIS患者肌肉形态、组织化学及肌细胞超微结构均可能出现异常。既往研究［2］显示，AIS 凸侧顶椎椎旁肌肌电活性高于凹侧，凸侧Ⅰ型肌纤维比例高，而凹侧的纤维化与脂肪浸润的病理改变更明显，这种特异性特征与侧弯的严重程度密切相关［3］。研究［4］表明，凹、凸侧椎旁肌的回声强度及肌层纤维组织回声均匀性与干预疗效相关，提示超声对评估AIS 康复疗效有一定的应用价值。纵向观察干预前、后椎旁软组织形态变化，测量其形态学参数，可为评估病情、治疗及康复提供更详尽的信息。目前对于Cobb 角20°~45°具有进展风险的AIS 中度患者需佩戴支具进行干预，Rigo E 型为胸腰型侧凸，是易进展弯型之一［5-6］。本课题组前期研究［7］显示支具可阻止这一侧凸类型的进展、减轻侧弯程度，但椎旁肌的相应变化特征仍待探讨。基于此，本研究拟比较该类型患者干预前、后椎旁软组织声像图变化，探讨肌骨超声在AIS支具干预疗效评估中的价值。

资料与方法

一、临床资料

连续性选取2018 年6 月至2019 年12 月于我中心就诊的AIS患者20例，均为Rigo E型，其中男4例，女16例，年龄12~14岁，平均（12.8±1.3）岁，身高150.5~156.3 cm，平均（151.3±5.2）cm，体质量 38.5~50.3 kg，平均（43.5±6.7）kg，体质量指数（BMI）16.2~22.3 kg/m2，平均（19.2±3.1）kg/m2；Risser征为0~3级。所有患者均佩戴我中心统一制作的Rigo-Chêneau 款支具，每天需佩戴22 h，其余时间为洗漱及核心区肌的功能练习。排除标准：①非AIS患者，包括功能性侧凸、先天性、神经性或肌源性疾病、结缔组织病等结构性脊柱侧凸等；②既往有脊柱侧弯手术史。本研究经广州体育学院人体试验伦理委员会批准，所有患者家长均签署知情同意书。

二、仪器与方法

所有研究对象均于干预前、干预后6 个月（脱支具24 h）分别行肌骨超声和脊柱全长X线检查。

1.超声检查：使用GE Voluson E 8 彩色多普勒超声诊断仪，线阵探头，频率5~12 MHz；患者采用与X 线检查一致的负重站立位；依据X 线确定上端椎、下端椎和顶椎，在体表标记与之相应的3 个椎体的棘突，在椎体棘突两侧旁开约2 cm 处分别标识出6个标记点，作为超声扫描定位的上、下、中标志区（图1）。探头中间置于标记点上，显示双侧竖脊肌水平位的横断面，声像图显示4层组织结构（图2），灰阶值70 dB，压缩参数55%，时间增益补偿0，聚焦深度约1.0~3.0 cm，热指数0.1，机械指数0.6。观察椎旁皮下软组织各层结构的回声强度特征；使用仪器自带的测量运算公式，分别测量上端椎、下端椎和顶椎3个标记点的凹凸侧椎旁软组织的皮肤、浅筋膜、深筋膜、椎旁肌厚度及椎旁肌横截面积，并计算上述参数凹凸侧比值，均重复测量3 次取平均值。以上操作均由同一经验丰富且经过培训的副主任超声医师完成。

图1 根据X线定位扫描标记点的示意图

图2 干预前双侧椎旁软组织各层结构横、纵切面声像图

2.脊柱X 线检查方法：自然站立位拍摄脊柱全长片，测量胸腰弯Cobb角。

三、统计学处理

结 果

一、干预前、后椎旁软组织超声特征比较

干预前凹侧椎旁肌呈中等回声，干预后呈略低回声，内部肌层纤维组织干预前回声不均匀，干预后回声不均匀现象改善；干预前凸侧椎旁软组织呈略低回声，干预后为低回声，内部肌层纤维组织干预后回声更趋均匀。见图3。

图3 AIS患者（女，11岁）干预前、后椎旁软组织声像图

二、干预前、后各超声参数比较

干预前、后各超声参数比较见表1~3和图4。

图4 AIS患者（女，13岁）干预前、后双侧3个标记点椎旁肌横截面积测量声像图

表1 AIS患者干预前、后脊椎凹凸侧上端椎椎旁软组织各超声参数比较（）

表1 AIS患者干预前、后脊椎凹凸侧上端椎椎旁软组织各超声参数比较（）

与同一时间凸侧比较，*P<0.05；与干预前同侧比较，#P<0.05

凹侧凸侧时间 皮肤厚度（cm）0.24±0.03 0.25±0.04浅筋膜厚度（cm）0.18±0.06 0.19±0.05椎旁肌横截面积凹凸侧比值1.09±0.39 1.11±0.42深筋膜厚度（cm）0.12±0.03 0.13±0.03椎旁肌厚度（cm）1.79±0.39 1.84±0.44#椎旁肌横截面积（cm2）3.97±2.59 4.78±2.46#干预前干预后皮肤厚度（cm）0.25±0.04 0.24±0.05浅筋膜厚度（cm）0.24±0.07*0.20±0.09#深筋膜厚度（cm）0.12±0.04 0.13±0.04椎旁肌厚度（cm）1.88±0.45*1.79±0.34#椎旁肌横截面积（cm2）4.51±2.86*5.37±2.47*#皮肤厚度凹凸侧比值1.02±0.13 1.01±0.14浅筋膜厚度凹凸侧比值1.29±0.23 1.07±0.13#深筋膜厚度凹凸侧比值1.02±0.11 1.01±0.12椎旁肌厚度凹凸侧比值1.05±0.21 0.99±0.39

表2 AIS患者干预前、后脊椎凹凸侧顶椎椎旁软组织各超声参数比较（）

表2 AIS患者干预前、后脊椎凹凸侧顶椎椎旁软组织各超声参数比较（）

与同一时间凸侧比较，*P<0.05；与干预前同侧比较，#P<0.05

凹侧凸侧时间 皮肤厚度（cm）0.24±0.07 0.25±0.06浅筋膜厚度（cm）0.17±0.08 0.18±0.11椎旁肌横截面积凹凸侧比值1.21±0.42 1.12±0.43#深筋膜厚度（cm）0.12±0.05 0.13±0.04椎旁肌厚度（cm）2.73±0.45 2.84±0.42#椎旁肌横截面积（cm2）5.52±3.11 6.52±3.52#干预前干预后皮肤厚度（cm）0.24±0.06 0.24±0.08浅筋膜厚度（cm）0.32±0.12*0.25±0.12*#深筋膜厚度（cm）0.13±0.04 0.13±0.03椎旁肌厚度（cm）3.82±0.52*2.91±0.43#椎旁肌横截面积（cm2）7.53±2.83*7.12±3.15*#皮肤厚度凹凸侧比值1.01±0.13 1.02±0.11浅筋膜厚度凹凸侧比值1.89±0.48 1.32±0.63#深筋膜厚度凹凸侧比值1.03±0.15 1.04±0.14椎旁肌厚度凹凸侧比值1.35±0.31 1.05±0.12#

表3 AIS患者干预前、后脊椎凹凸侧下端椎椎旁软组织各超声参数比较（）

表3 AIS患者干预前、后脊椎凹凸侧下端椎椎旁软组织各超声参数比较（）

与同一时间凸侧比较，*P<0.05；与干预前同侧比较，#P<0.05

凹侧凸侧时间 皮肤厚度（cm）0.24±0.07 0.24±0.07浅筋膜厚度（cm）0.22±0.12 0.23±0.11椎旁肌横截面积凹凸侧比值1.02±0.32 1.03±0.32深筋膜厚度（cm）0.12±0.03 0.12±0.04椎旁肌厚度（cm）1.90±0.42 2.32±0.44#椎旁肌横截面积（cm2）7.31±2.33 9.45±2.11#干预前干预后皮肤厚度（cm）0.24±0.08 0.24±0.07浅筋膜厚度（cm）0.31±0.11*0.25±0.12#深筋膜厚度（cm）0.12±0.04 0.12±0.03椎旁肌厚度（cm）2.89±0.36*2.53±0.36#椎旁肌横截面积（cm2）7.42±2.19 9.85±2.48#皮肤厚度凹凸侧比值1.01±0.12 1.02±0.11浅筋膜厚度凹凸侧比值1.41±0.22 1.09±0.24#深筋膜厚度凹凸侧比值0.95±0.12 0.94±0.13椎旁肌厚度凹凸侧比值1.63±0.21 1.14±0.30#

1.干预前组内比较：凸侧3 个标记点的浅筋膜厚度和椎旁肌厚度均小于凹侧，凸侧上端椎、顶椎椎旁肌横截面积均小于凹侧，差异均有统计学意义（均P<0.05）。

2.干预前、后比较：干预后凹侧3 个标记点的浅筋膜厚度、椎旁肌厚度及横截面积均小于干预前，3 个标记点的浅筋膜厚度凹凸侧比值均小于干预前，下端椎和顶椎椎旁肌厚度、顶椎椎旁肌横截面积凹凸侧比值均小于干预前，差异均有统计学意义（均P<0.05）。

3.干预后组内比较：凸侧顶椎浅筋膜厚度、上端椎和顶椎椎旁肌横截面积均小于凹侧，差异均有统计学意义（均P<0.05）。

三、干预前、后Cobb角比较

患者胸腰弯 Cobb 角干预前为 35.4°±3.8°，干预后为 28.3°±4.2°，二者比较差异有统计学意义（P<0.05）。见图5。

图5 X 线测量患者（11岁，女）胸腰弯Cobb角，干预前为38°（图左），干预后为24°（图右）

四、干预前、后顶椎椎旁肌厚度、横截面积凹凸侧比值与Cobb角的相关性

干预前、后顶椎椎旁肌厚度、横截面积凹凸侧比值均与Cobb角无相关性（r干预前=0.21、0.25，r干预后=0.19、0.23；均P>0.05）。

讨 论

椎旁肌包括浅层纵向长纤维竖脊肌（棘肌、最长肌和髂肋肌）和深层斜向短纤维横突棘肌（半棘肌、多裂肌和回旋肌），其主要功能是伸展脊柱，并在一定程度上参与脊柱旋转功能，是保持直立姿势及维持脊柱稳定的重要结构。研究［8-9］发现，椎旁肌异常多见于凹侧，且与脊柱侧凸的进展呈正相关，表明脊柱侧凸可能与椎旁肌失衡相关。本研究旨在应用肌骨超声检测AIS 患者干预前、后凹凸侧上端椎、下端椎、顶椎3 个标记点的椎旁软组织参数的变化，分析顶椎椎旁肌厚度、横截面积凹凸侧比值变化与脊柱侧凸Cobb角的关联性。

本研究所选患者均为躯干失衡易进展的Rigo E 型，X 线特征表现为单胸腰弯，顶椎位于T12~L2，整个脊椎胸腰段在骶骨中垂线左侧；临床体征为骨盆移向腰凹侧，躯干不平衡且重心在腰凸侧。超声检查发现，患者干预前凹侧椎旁肌呈中等回声，干预后呈略低回声，内部肌层纤维组织干预前回声不均匀，干预后回声不均匀现象改善；干预前凸侧椎旁肌呈略低回声，干预后为低回声，内部肌层纤维组织干预后回声更趋均匀；且干预后顶椎、上端椎、下端椎浅筋膜椎旁肌厚度及椎旁肌横截面积凹凸侧比值失衡现象总体获得改善，这可能与佩戴Rigo-Chêneau 支具使脊柱恢复相对的整体平衡有关，原本因脊柱不对称载荷所出现的凹侧椎旁肌超声形态异常获得改善。

AIS 患者凹凸侧椎旁肌体积和脂肪浸润均可出现失衡，肌纤维的类型和分布也存在差异，凹侧椎旁肌变异，刚度增大更为常见［10-11］。凹凸侧顶椎椎旁肌存在较大的肌电活动差异［2］，这些变化均可解释为AIS患者凸侧肌肉对较高负荷需求的代偿适应，且可能与发生的区域（胸椎、胸腰椎、腰椎）表现特征不同。本研究纳入的均为青春发育期易进展类型的胸腰弯患者，以减少偏差。通过比较患者凹凸侧椎旁软组织的皮肤、浅筋膜、深筋膜、椎旁肌厚度及椎旁肌横截面积发现，干预前凸侧3个标记点的浅筋膜和椎旁肌厚度均小于凹侧，凸侧上端椎、顶椎椎旁肌横截面积均小于凹侧（均P<0.05）。与Kennelly和Stokes［12］研究结果相似，但后者的横断面研究未区分侧凸的类型，且研究方向均为骨骼发育成熟的重度侧凸患者，本研究则观察了青春期中度侧凸患者支具干预前、后椎旁软组织超声参数的变化，结果显示干预后下端椎和顶椎椎旁肌厚度、顶椎椎旁肌横截面积凹凸比值均小于干预前（均P<0.05），表明椎旁肌厚度和横截面积凹凸侧比值整体上更趋平衡。与Jiang 等［10］报道一致。这可能与佩戴Rigo-Chêneau 款支具后患者恢复躯干中轴力线有关，同时该款支具所具有的抗旋作用使凸侧受压而凹侧释放，有利于凹侧椎旁肌的等长收缩，从而降低凹侧椎旁肌刚度，改善不对称的生物力学现象，因此表现为超声图像上凹凸侧椎旁肌横截面积测值的变化。

有研究［13-14］应用CT 或MRI 对椎旁肌组织形态学进行测量，结果显示凹侧椎旁肌横截面积小于凸侧（P<0.05）。本研究与之不同，原因可能是上述研究采用卧位进行扫描，且方向及角度固定，未能根据脊柱的弯曲角度调整，所获取截面图像并非标准横断面；本研究使用负重站立位，根据侧凸的方向调整探头而实时成像，从而获得椎旁肌厚度和横断面等相应参数。本研究通过评估椎旁肌厚度和横截面积以呈现干预前、后肌肉形态变化，表明椎旁肌病变可能为脊柱侧凸的继发性代偿改变，当脊柱出现侧凸后，机体为维持平衡尽量使侧凸的脊柱维持竖直的平衡状态，致使凹凸侧椎旁肌失衡，干预后则椎旁肌厚度和横截面积凹凸侧比值趋向平衡，进一步说明超声可定量评估椎旁软组织形态学变化，在AIS 保守治疗管理中具有潜在价值。

此外，根据Hueter-Volkman 定律，即骨骺所受压力增加，骨骼的生长就会受到抑制；反之，如骨骺所受压力减小，骨骼的生长会相应加快。在此进程中椎旁肌可能出现继发性失衡，进而加重脊柱侧凸和椎体旋转。支具通过矫正力点施力于顶椎区域，使原先凹侧生长终板所受负载降低，刺激凹侧的椎体生长从而促进椎体再次重构［15］。本研究所有患者干预6 个月后胸腰弯Cobb 角均较干预前减小（P<0.05），椎旁肌整体上更趋平衡，与本课题组另一研究［4］结果类似，可能原因为：支具矫正力点对顶椎凸侧椎旁软组织的挤压作用，可减少顶椎偏距，从而降低顶椎区域凹凸侧椎旁肌不对称的机械应力。但本研究结果显示，顶椎椎旁肌的超声形态学参数变化与胸腰弯Cobb角无相关性，仍需进一步研究以排除年龄、性别、身高、体质量等诸多因素的影响，同时需考虑脊柱矢状面和轴面参数对研究结果带来的影响。

综上所述，肌骨超声可评估支具干预对Rigo E 型AIS 患者椎旁软组织形态学的影响；干预后浅筋膜、椎旁肌厚度、椎旁肌横截面积凹凸侧比值整体上更趋平衡。但本研究样本量较小，椎旁肌的功能状况等仍未清晰，待今后进一步深入研究。