肌骨超声联合骨量测定多模态分析膝关节保护策略

李晓萌，张春媛，程颜苓（通讯作者）

（1.联勤保障部队北戴河康复疗养中心 健康管理部，河北 066100；2.联勤保障部队天津康复疗养中心健康管理部，天津 300000）

为应对多样化军事任务，官兵日常卫勤教学、训练和演训任务的强度加强［1］。科学的健康体适能评估有助于官兵了解健康状况，及时发现薄弱环节，研究并实施保护性策略，提升军人身体素质和作战能力。本研究以官兵为主体，膝关节与跟骨作为靶器官，骨量测定与肌骨超声检查为手段，开展两方面研究：一是研究海拔高度对官兵骨量的影响。对不同海拔地域驻训官兵跟骨超声骨量（quantitative ultrasound，QUS）T值分析，旨在评估官兵骨量现状、初步研判海拔高度对骨量的影响，提高官兵关于骨量的认知度，并为训练伤预防策略提供量化依据。二是采用高宽频肌骨超声检查评估膝关节及附属结构生理状态，并对病变发生率与骨量进行相关性分析，研究训练伤保护对策，助力推进按纲施训、科学施训。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2019年8月至2021年12月某康复疗养中心200名保健疗养官兵进行横断面健康调查。均为男性，其中驻训高海拔地域官兵95例，海拔高度约为2 500-4 000m，驻训低海拔地域官兵105例，海拔高度低于1 000m，年龄（28.69+5.61）岁。排除明确心脑血管、甲状腺、甲状旁腺等慢性疾病，未服用激素以及影响骨代谢药物。检查前的问卷调查内容包括：饮食习惯、蛋奶摄入量、每日训练方式、运动负荷量、膝关节有无异常感觉等。

1.2 研究方法

骨量测定使用SONOST 3000超声检测仪，检测前输入被检者姓名、性别、出生年月、身高（cm）、体质量（kg）。测定时研究对象处于坐姿，足跟置于仪器上，于内外侧踝骨处涂抹少许耦合剂，在200kHz至1.5 MHz频率下仪器自动分析检测超声骨量T值。T值诊断标准：T值＞-1为正常，T值≤-1且＞-2.5为骨量减少，T值≤-2.5为骨质疏松。肌骨超声检查选用ACUSON Sequoia以及LOGIQE9超声诊断仪，18L6高宽频探头MSK模式。采取半卧、侧卧及俯卧位，适度屈曲膝关节，靶目标包括股四头肌腱、髌腱、鹅足腱、髂胫束、关节软骨、前后交叉韧带、胫、腓侧副韧带、半月板内外侧及前后角等。检查过程中除二维超声显像外，辅以宽景成像、剪切波弹性成像、彩色血流显像、组织多普勒等超声技术。

1.3 统计学方法

①定性变量用绝对数和百分比进行描述。②采用sas9.2软件进行统计学分析。以T值判断结果为应变量，以官兵年龄、海拔类别为自变量，根据骨量T值分为骨量正常组和骨量减少组进行Logistic回归分析，分析自变量对应变量是否有统计学意义。③不适用卡方检验的采用fisher精确检验。

2结果

2.1 分类统计不同海拔高度驻训官兵骨量情况

不同海拔高度驻训官兵骨量情况见表1，Logistic回归分析结果见表2。分析证实海拔高度和年龄对骨量T值影响有统计学意义：①驻训低海拔地域的官兵T值高于高海拔地域。②驻训低海拔地域的官兵骨量减少发生率低于高海拔地域官兵。③骨量减少发生的概率与年龄呈正相关。

表1 不同海拔高度驻训官兵超声骨量比较（n/%）

表2 logistic回归分析结果

2.2 超声检查膝关节及附属结构情况

对200例官兵进行膝关节及附属结构超声检查，检查前先进行问诊及体格检查。共检出阳性病例55例。其中韧带损伤12例：前交叉韧带损伤2例，侧副韧带损伤10例，超声表现为回声较健侧明显减低，部分增厚，且内部可见裂隙样极低回声，与周围界限模糊；滑膜积液19例，超声表现为髌上囊、髌前滑囊等部位多处不规则无回声区，部分透声差。肌腱病（鹅足腱及髂胫束末端炎）24例，超声表现为附着点处回声减低并紊乱，超声触诊可有压痛。按照骨量不同对肌骨超声检查进行归纳统计：卡方不是有效检验，故采用fisher精确检验，P＜0.000 1，骨量减少者膝关节病变发生率高于骨量正常者，差异具有统计学意义。

表3 BMD正常组与减低组膝关节超声检查结果

3 讨论

目前，无创、无辐射评价骨质材料强度特性的主要途径为骨量测定。在本研究中，将跟骨作为靶目标，T值作为评估靶点，通过对200名官兵QUS测定结果回归分析发现，骨量减少与年龄呈正相关，且低海拔地域官兵骨量减少发生率低于高海拔地域官兵。

①长期处于高海拔暴露、低压缺氧、寒冷干燥、强紫外线环境下的驻训官兵，身体摄氧、运氧能力降低，需要一定时间建立高海拔适应性。据文献报道，长期生活在高海拔地区人群持续暴露在低氧的条件下，其低氧诱导分子（HIF-la）水平会增加。有研究表明，HIF-la在促进刺激纤维细胞生长因子（FGF-23）的表达中发挥了重要作用［2-3］。 FGF-23 是近些年发现的由骨细胞分泌的调节血磷代谢的刺激因素，其生理功能为抑制肾小管对磷的重吸收，减少肠道磷的吸收，从而降低血磷［4-5］，导致钙磷代谢平衡异常。此结果是否与高海拔地区缺氧环境导致HIF-la高表达，促进FGF-23分泌，干预了骨代谢过程相关？目前缺乏有效的证据支持。②本组研究对象平均年龄（28.69+5.61）岁，回归分析发现骨量减少与年龄增长呈正相关，这也与文献报道一致。骨量随年龄增加而递减，属于生理现象之一，随着年龄的增大，骨形成功能明显减退，出现负钙平衡，导致骨量下降［6-7］。③ 有研究发现，应力能够促进骨的生长发育以及改变骨的形状结构。国外文献也报道在应力的刺激作用下，骨构筑方式在形态上发生了变化，以便适应负荷载重需要［8-9］。随着新军事训练大纲的颁布，更科学的训练方法及内容可进一步强化肌肉力量、增强核心肌群控制力、提高肌腱韧带适应性，并增强附着骨的应力，间接促进骨密质生物功能活化，以正反馈的适应性来增强骨质。而高海拔地域因环境复杂特殊，缺氧、高寒等恶劣条件影响训练时长与运动强度，骨量T值低于低海拔地域官兵也证实了这一点。

超声是目前应用极为广泛的影像学检查手段，其以无创、便捷、价格低廉、可重复性、实时动态等优点成为临床诊断的利器。随着超声设备的不断升级，新技术不断研发，用于肌骨超声的超高宽频探头解决了因肌肉、骨骼生物学声学特性不同产生的生物差异性，从而保证真实的组织结构信号传输，并可在患者被动、主动或抗阻运动状态下（如屈膝、外展、伸直、背旋等）实时显示关节、骨骼、肌肉肌腱的变化及其相互间作用。

膝关节是人体最重要也是最容易损伤的关节之一，其中韧带损伤所占比重很大。超声诊断可避免因早期病变、临床症状不明显而导致的误判，而且有助于实时观察损伤的修复情况。同时本研究发现，通过对韧带厚度的测量、内部回声的变化、临近组织的迁延性改变以及改变体位后收缩功能动态变化等方面的超声观察，对韧带损伤有很高的检出率。前交叉韧带（ACL）是膝关节重要的静力稳定结构，主要是防止胫骨向股骨过度移位，其从股骨止点至胫骨止点，呈致密长条形分布，覆盖广度不足，同时屈膝角度的减少会使ACL所承受的负荷增加［10-11］，因此是常见的损伤部位。本组研究中检出2例前交叉韧带的损伤。ACL损伤可引起稳定结构的改变，影响膝关节活动控制、本体感觉失衡，导致关节失稳。因此，早期发现、早期干预，可避免对损伤环节后续功能恢复的影响。后交叉韧带纤维呈宽厚束带样结构，从股骨内髁外侧壁起始走行至胫骨髁间棘后缘，附着于斜坡结构，强度是前交叉韧带的2倍，限制胫骨后移以及保持旋转稳定，本组研究对象中未发现阳性病例。胫、腓侧副韧带由于其位置表浅，超声可作为首选的影像检查方法，观察形态、结构、连续性以及临近结构的改变评估损伤情况，本组检出10例Ⅰ级损伤。另外，关节滑囊起贮水囊的作用主要是防止关节腔的高压力引起关节内结构的破坏。高频超声很容易观察到滑囊内的液体、滑膜增生、血管翳形成和来自关节腔的游离体，具有很高的诊断准确率。综上所述，笔者建议在后续的工作中，肌骨超声初筛结果可作为训练健康的评价标准之一。

通过对本组数据分析，笔者还发现，骨量正常组发生膝关节及附属结构损伤的几率远低于骨量减少组，故考虑骨质应是保持膝关节稳定的重要因素。通过肌肉的有效收缩、负重训练以及抗阻力运动可不间断提升肌肉力量，同时骨骼肌的收缩力量可对骨组织产生一定应力，通过肌腱止点将肌肉的收缩力传递到骨骼，平衡肌肉与骨骼组织间不同的弹性模量，于肌腱及韧带形成正反馈的保护作用，从而减少损伤的发生几率。

随着《军事训练健康保护规定的出台》，如何做到科学与特殊恶劣环境相结合的训练方法与模式是目前探索的重要方向［12］。一是习服适应，通过机体内环境代偿性调节反应，产生适应性改变，提高官兵不同地区的适应能力。二是采取科学的适应性训练方法有效锻炼心肺耐力以及核心控制力、协调力。研究发现，高强度间歇运动（high intensity interval exercise，HIIE）是一种多次短时间高/低强度间隔的运动方式，能以合理的生物力学刺激作用于力负荷感受器（骨细胞），经细胞外基质转导至间充质干细胞（MSCs），进而影响其成骨-成脂分化［13-14］。间隔训练一方面可减少一定时间内负重器官的重复受力；另一方面通过“二短一慢”（即持续时间短、跑步距离短、跑步频次慢）来有效提高驻训官兵在低氧条件下的体能适应性。三是从生理学、营养学角度干预影响因素，科学适应恶劣条件的挑战。我军官兵膳食营养搭配合理，并充分考虑不同兵种、不同地域增加食物定量标准，营养支持与补充满足每日钙、蛋白质摄入量标准［15］。通过对调查问卷分析发现，由于个人饮食习惯不同或者因乳糖不耐受，部分官兵出现蛋奶摄入不足情况，与同年龄组相比T值有所减低。相关研究认为，与钙质相比，以牛奶为代表的高级蛋白质促进骨骼发育和增加骨基质的作用更为明显［16］。基层卫生人员应树立训练损伤超前预防理念，通过多种形式针对不同情况加强官兵饮食营养吸收补充、膳食平衡、损伤防护等知识的普及，使官兵增强骨健康保护意识，注重潜在风险管理，经常性实施健康评估，尽量减少受伤风险。

本研究通过肌骨超声联合骨量测定，多技术手段融合分析膝关节保护策略，核心在于训练预防、保健康复以适应军事医学、训练医学需求。军事训练伤（military training injury，MTI）防治已经成为卫勤保障的重点，医务人员应充分发挥医疗设备的高能效，多措并举及早发现潜在风险或早期病变；以陈旧性损伤以及骨量减少官兵作为高风险群体，采取膳食补充、药物支持、中药调理、物理治疗、联合肌内效贴以及中医手法等综合防治。例如，可通过传统中医药调理来缓解疲劳及疼痛，如大家熟知的芍药甘草汤。本方出自《伤寒论》第29条：“伤寒，脉浮，自出汗，小便数，心烦，微恶寒，脚挛急……若厥愈足温者，更作芍药甘草汤与之，其脚即伸”。芍药甘草汤组方：白芍药四两（味酸，微寒炙），甘草四两（炙，甘平），右二味，以水三升，煮取一升半，去滓，分温再服［17］。组方中白芍味酸苦，能够发挥养阴、活血之功效，炙甘草则具有补中、滋养及缓解痉挛症状的功效。临床治疗中使用芍药甘草汤，可有效缓解患者肌肉痉挛、疼痛等症状。值得注意的是，芍药-甘草配比不同，功效主治也有差异，化学物质成分也可能存在差异［18-19］，因此在配置及服用过程中需要通过中医师辅以中医体质辨识行中医证型，合理配比、精准服用，达到积极效果。

本研究不足在于研究对象例数偏少，研究内容缺乏细致分类；跟骨作为靶目标相对单一，缺少髋部、腰椎、股骨颈等敏感区的多部位骨量综合评估；缺少超声与双能X线两种骨量测定方法一致性研究；缺乏HIF-la、PGF-23、骨代谢指标、骨转换标记物、甲状腺激素、肾上腺皮质激素、血糖血脂谱等血清学证据；肌骨超声检查范围局限，且与CT、MRI检查的对照分析没有体现。未来研究方向：一是开展大样本的深入分类研究，并将位点前移至移动诊断领域、可视化治疗领域，为战训条件下高海拔地域实施医疗保障提供新的方向；二是建立多域的医学证据评估平台；三是加强多元化康复手段以及高新技术的研究，以期在训练适应机制、训练康复能力、训练保护性策略研究方面有更多突破。

4 结语

如何加快MTI的防治和康复已成为军事医学领域与训练医学领域的重要研究内容［20］。笔者建议，应重视设备的效能发挥，以针对性强、时效性高的康复方舱模式在基层部队实施开展训练伤的防治工作以及制定相应保护策略，实现检查设备轻便化、实践操作流程标准化、康复治疗手段多样化，为卫勤保障提质增效。