超声成像技术在痉挛型脑性瘫痪患儿腓肠肌定量评定中的应用

祝莉洁，贠国俊，张伟云，刘青，曹建国

1.中国医科大学深圳市儿童医院，广东深圳市 518038；2.深圳市儿童医院康复医学科，广东深圳市518038通信作者：曹建国，E-mail：caojgsz@126.com

0 引言

脑瘫是由于发育中的胎儿或婴幼儿脑部非进行性损伤所致的一组持续存在的中枢性运动和姿势发育障碍及活动受限的症候群[1-2]，痉挛型占70%～80%[3]，以锥体系受损为主，表现为肌张力增高、肌力降低、活动受限[4]。尽管痉挛型脑瘫患儿的脑部损伤是非进行性的，但肌肉骨骼系统的继发性病变是进行性、可干预的[5]。随着患儿年龄增加，痉挛往往会导致患儿肌肉结构改变、肌肉挛缩、骨骼畸形等，甚至造成终身残疾[6-7]。

康复治疗方案的制定取决于准确的评估。临床上常用粗大运动功能测试(Gross Motor Function Measure,GMFM)、改良Ashworth量表(modified Ashworth Scale,MAS)、改良Tardieu量表(modified Tardieu Scale,MTS)评估脑瘫患儿的痉挛程度和康复效果[8]。这些均为主观整数分级量表。

肌力是骨骼肌随意收缩时产生的最大力量，也是制定康复计划和评估治疗效果的重要依据。目前最常用的徒手肌力检查为半定量方法，且解剖定位不准；针电极肌电图和表面肌电图存在有创和痉挛定位不准的缺陷，均不适用于依从性较差的痉挛型脑瘫患儿的肌力评估。肌力与肌肉形态结构密切相关，如肌肉厚度(muscle thickness,MT)、羽状角(pinnation angle,PA)、肌纤维长度(fascicle length,FL)等[9]。

近年来，二维灰阶超声成像逐渐应用于观察肌肉结构[10-11]，而超声弹性成像技术的发展使实时可视化评估肌肉组织生物力学特性成为可能[12]。腓肠肌是维持人体直立的主要肌肉之一，对人体行走和平衡功能起着重要作用[13]。本研究应用二维超声结合剪切波弹性成像测量痉挛型脑瘫患儿腓肠肌内侧头的肌肉结构参数和剪切波速度(shear wave velocity,SWV)，探究结构参数和SWV 与MAS、GMFM 等临床量表之间的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020 年至2021 年在深圳市儿童医院康复医学科门诊或住院治疗的痉挛型脑瘫患儿36 例为试验组，其中痉挛型双瘫19 例，痉挛型偏瘫17 例，均符合脑性瘫痪的诊断标准和分型[2]。

纳入标准：①年龄2～6 岁；②粗大运动功能分级系统(Gross Motor Function Classification System,GMFCS) Ⅰ～Ⅲ级；③至少一侧腓肠肌肌张力MAS 评分≥Ⅰ级；④未行任何骨科或矫形手术治疗；⑤踝关节可达到中立位；⑥精神状态良好，能配合治疗师完成指令。

排除标准：①有未控制的癫痫；②下肢关节固定挛缩或畸形；③在本研究前6 个月内曾接受肉毒毒素注射治疗；④严重的重要脏器疾病。

在社区及职工家属中招募30例年龄、性别相匹配的健康儿童为对照组。

纳入标准：①无生长发育落后史；②无相关神经系统疾病史；③双下肢未进行过任何骨科或矫形手术治疗；④无明显姿势和步态异常。

两组年龄、性别无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组一般资料比较

本研究经深圳市儿童医院医学伦理委员会审批通过(No.202007102)，获得患儿及家属知情同意。

1.2 方法

1.2.1 临床评估

采用GMFM-88 的D、E 功能区评估患儿的站立、走、跑、跳能力。应用MAS 评估患儿的腓肠肌痉挛的程度，为了统计方便，MAS 0、Ⅰ、Ⅰ+、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级分别记为0、1、2、3、4、5分。

1.2.2 超声评估

采用Mindray-Resona 70B 型彩色多普勒超声诊断仪(迈瑞医疗国际股份有限公司)，L11-3U 高频线阵探头，频率3～11 MHz。受试者俯卧位，双腿伸展，踝关节中立位，双脚悬于检查床边缘，暴露小腿。测量位置为胫骨外侧髁和外踝连线表面最凸的部位[14]，记号笔标记，厚涂耦合剂。肌骨检查模式，先横切后纵切：将探头扫描长轴垂直置于标记处，并与小腿长轴平行，水平移动探头寻找到腓肠肌内侧头声像图，调整图像深度使感兴趣区位于图像中部，当声像图清晰显示高回声水平线的皮肤、筋膜、腱膜及数条平行排列的高回声斜线肌束时，冻结图像，得到肌肉结构图。采用剪切弹性成像模式测量腓肠肌内侧头的SWV，左上角柱状体从红色到蓝色表示硬度由高变低，感兴趣区颜色填充均匀时冻结图像，得到组织弹性图。评估由同一位从事超声工作2 年以上的医师完成。

1.3 统计学分析

采用SPSS 26.0 统计软件处理数据。计量资料符合正态分布，以(xˉ±s)表示，采用独立样本t检验。计数资料以频数表示，采用χ2检验；试验组超声参数与临床量表评分的相关性采用Spearman 秩相关分析。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 超声评估

试验组腓肠肌内侧头MT 和FL 显著小于对照组(P＜0.001)，PA 和SWV 显著大于对照组(P＜0.001)。见表2。

表2 两组肌肉超声评估参数比较

2.2 超声参数与临床量表评分的相关性

MAS 评分与SWV 正相关；GMFM 评分与MT 和FL正相关(P＜0.05)。见表3。

表3 超声参数与临床量表评分的相关性

3 讨论

痉挛是上运动神经元损伤导致的运动障碍。随着患儿年龄增长，痉挛会导致继发性肌肉骨骼疾病，如肌肉挛缩和骨骼畸形等，严重影响患儿的运动能力和生活质量[15]。Lieber 等[16]发现，脑瘫患儿的肌肉痉挛不仅受神经源性因素调控，还取决于肌肉结构的变化。临床中我们观察到，痉挛型脑瘫患儿患侧肌力不足。肌力是指单位生理横断面积的肌肉最大收缩时所能产生的张力。肌肉生理横断面积越大，肌纤维越长，收缩力量越大[17]；而肌纤维越粗、数量越多，肌肉生理横截面积越大[18-19]。MT与肌肉生理横截面积高度相关，可间接表示肌肉横截面积[20]。Kawano等[21]发现，痉挛型脑瘫患儿腓肠肌内侧头MT、FL 小于健康儿童。Narici[22]指出，随着肌纤维缩短和肌张力升高，PA 会随着纤维的牵拉而增加。本研究显示，与正常儿童相比，痉挛型脑瘫患儿腓肠肌MT、FL减小，PA增大，与Kruse等[14]和Chen等[23]的结论一致。

超声剪切波弹性成像通过高频探头发射声辐射脉冲对生物体组织进行激励，使用超高速成像系统追踪剪切波，能定量评价组织硬度。肌肉SWV 越大，硬度越大，痉挛程度越高[24]。本研究显示，脑瘫患儿痉挛肌SWV 显著高于健康儿童。与既往研究结果一致[25-28]。痉挛肌肉硬度的增加与肌纤维类型、肌节长度、干细胞数量及细胞外基质成分的变化有关。相比于健康儿童，痉挛型脑瘫患儿肌肉组织的硬度增加，骨骼肌在细胞分子水平上发生变化[29-32]。

本研究发现，痉挛型脑瘫患儿膝关节伸展、踝关节0°时，MAS 评分与SWV 正相关。Bilgici等[27]发现，脑瘫患儿痉挛腓肠肌的SWV 与MAS 评分正相关；Vola 等[28]发现，痉挛比目鱼肌的SWV 与MAS 评分正相关。均与本研究一致。郭雪园等[33]发现，痉挛侧肢体完全伸展时，肌肉组织SWV 与MAS 评分显著线性相关；而屈曲90°时，与MAS 评分无相关性，可能与痉挛侧肢体完全伸展时，痉挛肌肉受外力牵拉激励有关。伸展体位更适合评定患儿肢体的痉挛程度。

腓肠肌内侧头对患儿的运动及平衡功能有重要影响[13]。本研究显示，发现GMFM-88量表D、E 功能区评分与脑瘫患儿腓肠肌内侧头MT、FL 正相关。Choe等[34]发现，脑瘫患儿腓肠肌和股直肌MT与GMFM-88评分正相关；Williams 等[35]发现，脑瘫患儿腓肠肌FL与GMFM-88 评分正相关，均与本研究一致。MT 和FL 与肌肉收缩力密切相关[17-19]。脑瘫患儿腓肠肌MT、FL 减小，引起肌力降低，导致运动功能受限，与Noble 等[36]的研究结论一致。此外，Chen 等[23]发现，与健康儿童比较，脑瘫患儿胫骨前肌和比目鱼肌MT 和FL 更小，肌力降低明显影响患儿的粗大运动功能。Ohata 等[37]发现，股四头肌MT 与GMFM 评分正相关。超声成像技术的应用为了解痉挛肌肉结构特性与患儿运动功能水平之间的关系提供了可能。

综上所述，与健康儿童相比，脑瘫患儿的痉挛肌肉组织的结构和硬度均发生变化，二维超声灰阶模式能够表征痉挛肌肉的结构变化，剪切波弹性成像技术能够实现对肌肉组织硬度的定量表征，可为痉挛型脑瘫患儿的康复治疗提供客观依据。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。