剪切波弹性成像技术在骨关节病诊疗中的应用价值

时间：2023-04-25 10:05:06 来源：千叶帆本文已影响人

曹坤燕，郭珈宜，李峰，耿丰勤，张亦可，伏玉龙

1.河南中医药大学洛阳研究生培养工作部，河南郑州 450000；
2.河南省洛阳正骨医院/河南省骨科医院，河南洛阳471000

肌肉、肌腱、韧带是关节运动的主要参与者，在神经系统的支配下可随意完成各项动作。当肌肉、肌腱、韧带或神经系统出现异常时，会出现不同程度的骨关节病，降低生活质量，给患者家庭和社会带来负担，因此对骨关节病周围肌肉、肌腱、韧带特性的研究十分重要。超声主要用于评估软组织，仅在肌腱、韧带及肌肉发生明显改变时作出诊断，无法评估早期的肌肉、肌腱、韧带特征，常出现误、漏诊，失去最佳治疗时机。实时剪切波弹性成像（SWE）已在甲状腺、乳腺、肝脏、前列腺等组织器官中开展应用，并具有一定的诊断价值，目前也有研究证明其在骨骼肌的诊断中同样有诊断价值［1-2］。实时SWE 作为一种非侵入性、定量和实时诊断成像技术，尤其适合于骨骼肌的体内研究，能评估正常人的骨骼肌主动收缩与肌力、被动拉伸与肌张力、松弛状态下的骨骼肌长度及角度、静态拉伸后的骨骼肌变化，还能评估肌肉的退行性改变、神经系统引起的肌张力改变，以及肌肉损伤等一系列疾病［3］，是研究肌肉生物力学特性的可靠技术，能为临床及早发现骨关节病并指导后期康复锻炼提供可靠依据。

组织硬度被视为诊断疾病的标志，一般来说，恶性组织比良性组织更硬，可通过直接触诊进行区分，但触诊缺乏客观性。随着科技的发展，触诊已逐渐被超声替代，且生成了组织硬度图和解剖图［4］。这种手工触诊评估的组织特征在组织工程术语中被称为弹性模量，SWE 使用弹性模量对组织硬度进行评估，从而判定组织的生理或病理情况［5］。

通过探头对组织的剪切波速度进行定量测量，同时利用剪切波速度进行彩色编码叠加于二维解剖图像上，进行测量，得出杨氏模量值（E=3·ρ·c2，单位kPa，其中ρ 为组织密度，c 为剪切波传播速度［6］）。剪切波的传播速度取决于组织的硬度［7-8］，在组织内剪切波速度越快，组织硬度越大，其杨氏模量值也越大，在弹性图像上该区域则显示为红色，杨氏模量值小则显示为蓝色，介于两者之间则显示为绿色。SWE 可用来监测肌肉、肌腱及韧带的生理和病理变化，并可用于诊断肌肉、肌腱和韧带变化，进一步获取肌肉、肌腱和韧带的早期病变信息［9-10］。

SWE 可直接反映肌肉的收缩力和肌肉硬度［11］。有研究发现，在放松状态下，腓肠肌的平均杨氏模量值远低于收缩状态，在衰老过程中，在收缩状态下男性杨氏模量值的下降率较女性更大［12］。Saito 等［13］发现，与青年组相比较，老年女性股直肌和腓肠肌的僵硬程度较高。膝骨关节炎患者的腘绳肌杨氏模量高于健康人，西安大略与麦克马斯特大学骨关节炎指数评分（WOMAC）指数与患者的杨氏模量具有相关性［14］，表明关节功能与肌肉弹性可相互影响。在儿童急性期肌炎中，肌肉弹性图表现为较硬，杨氏模量值较正常增大［15］。Akagi 等［16］发现，运动后肱三头肌肌肉硬度较运动前高。在静息状态下，健康男性股外侧肌和股内侧斜肌的平均弹性值显著高于健康女性（P＜0.05），髌股疼痛综合征患者，女性的股内侧肌收缩率显著降低（P＜0.05），表明通过SWE 检测的髌股疼痛综合征患者存在明显的股内侧斜肌无力，该方法可提供肌无力诊断的定量数据［17］。郭玲等［18-19］证明了手法治疗可降低杨氏模量值和肌肉硬度，但疗效维持时间较短。针刺虽有较小的组织损伤，但可缓解疼痛，减少肌肉组织的僵硬程度［20］。SWE 可早期判断肌肉情况，评估病情，及时诊断并治疗。

有研究显示，健康跟腱是一种相对较硬的组织，但约7%的跟腱中部有软化［21］。与健康对照组相比，病变肌腱的剪切波速度在放松及拉伸状态均更慢，这有助于确认和量化肌腱病变的部位［22］。跟腱断裂术后修复性组织比正常肌腱组织更硬，且与生物力学和功能密切相关［23-24］，这表明SWE 技术可用于评估跟腱愈合过程的生物力学信息，并能预测肌腱功能状态。单洁玲等［25］发现，采用辅助软组织松解术治疗跟腱炎患者可减少跟腱厚度及跟腱弹性模量值。SWE 技术可量化评估肌腱的情况，并提供可供参考的数据，有助于进行康复疗效评定。

Wu 等［26］评估了喙肱韧带弹性在健康人群和肩周炎患者中的表现，结果发现最大外旋时喙肱韧带杨氏模量值大于中立位，外旋位肩周炎喙肱韧带杨氏模量值显著大于正常肩部（P＜0.05），最终得出SWE显示肩周炎患者的喙肱韧带较正常肩部喙肱韧带更硬，韧带的硬度与手臂的外旋程度、年龄、活动度有关。中老年人喙肱韧带杨氏模量值的降低与肩关节活动度的降低密切相关［27］。Rougereau 等［28］分别测量胫舟韧带、胫跟韧带、胫距韧带在中立位、内翻、外翻、背侧和足底屈曲时的杨氏模量值发现，不同位置的杨氏模量值也不同，且女性低于男性，表明SWE是一种可靠的、可重复性测量方法，可为踝关节内侧韧带重建提供参考。韧带的杨氏模量值与位置密切相关，可早期诊断韧带病变，减少韧带损伤。

SWE 可进行组织定量评价，但影响测量值的因素较多，现就以下几点进行阐述：①操作者的手法，Kot 等［29］研究发现，髌韧带的弹性模量与施加压力的大小有关；
②探头与皮肤的角度也会影响测量值，探头与皮肤夹角应＜20°，以保证数值的可信度［30］；
③ROI 的界定具有一定的主观性；
④探头与肌肉纤维的方向，肌肉纤维方向具有各向异性，骨骼肌中剪切波的传播速度与肌纤维排列方向有关［31］。因此，进行SWE 时应适当施加压力，探头与皮肤夹角应＜20°，且应顺着肌纤维方向，对同一部位进行多次重复测量，以减小误差。

总之，SWE 技术在肝脏、乳腺、甲状腺等领域的应用已较成熟，但在运动系统中的应用正处于探索阶段。虽然SWE 技术有一定的局限性，但对临床骨科肌肉、肌腱、韧带的评估，以及康复评定有一定的诊断和评估价值。因此，需规范SWE 的专业术语与标准，包括设备调试、作标准及各个肌肉的正常范围参考值，为后的研究者提供参考。SWE 在测量骨关节病诊疗方面有良好的发展潜力，有望成为一种骨关节病定量诊断评估的新方法。

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