超聲彈性成像技術(shù)在兒童腦性癱瘓?jiān)\療中的應(yīng)用

杜林蔓，王 蕎

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院超聲科 兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 兒童發(fā)育重大疾病國家國際科技合作基地 兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400014)

超聲彈性成像技術(shù)在兒童腦性癱瘓?jiān)\療中的應(yīng)用

杜林蔓，王 蕎*

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院超聲科 兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 兒童發(fā)育重大疾病國家國際科技合作基地 兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400014)

超聲彈性成像技術(shù)是評估組織彈性的一項(xiàng)新興超聲成像技術(shù)，具有準(zhǔn)確、無創(chuàng)、可重復(fù)等特點(diǎn)。兒童腦性癱瘓以痙攣型為主，表現(xiàn)為受累肌肉硬度增加且肌張力增高，肢體活動(dòng)受限，累及四肢不同的骨骼肌時(shí)可表現(xiàn)出不同的特殊姿勢。近年來，對兒童腦性癱瘓采用肉毒素注射治療等輔助方法，臨床缺乏無創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、方便、可量化的方法評估肉毒素注射治療效果。彈性成像技術(shù)可在本病的診療中協(xié)助評估肌肉受累程度和治療效果，本文對其應(yīng)用現(xiàn)狀綜述。

腦性癱瘓；兒童；超聲檢查；彈性成像技術(shù)

兒童腦性癱瘓(簡稱腦癱)是一組胎兒或嬰幼兒非進(jìn)行性腦部損傷引起的運(yùn)動(dòng)和姿勢持續(xù)性發(fā)育障礙綜合征，可繼發(fā)癲癇及肌肉骨骼問題。目前，我國按臨床表現(xiàn)分型，以痙攣型腦癱發(fā)病率最高。近年來腦癱發(fā)病率升高，目前多采用以康復(fù)訓(xùn)練為主的綜合治療方法，且主要應(yīng)用對癥治療的藥物，如肉毒桿菌毒素A(botulinum toxin type A, BTA)等肌肉松弛藥物降低肌張力，緩解肌肉病變。目前對腦癱治療效果有效評定的研究較少，BTA治療的具體方法還需進(jìn)一步探討，且注射后效果評估和隨訪對臨床診療有重要價(jià)值[1-3]。超聲彈性成像技術(shù)是評估組織彈性的一項(xiàng)新興超聲成像技術(shù)，具有準(zhǔn)確、無創(chuàng)、可重復(fù)等特點(diǎn)，本文對該技術(shù)在兒童腦癱診療中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 臨床評估兒童痙攣型腦癱療效的方法

兒童痙攣型腦癱療效的評估內(nèi)容包括日常生活活動(dòng)能力、肌張力和肌肉硬度。目前臨床多通過觸診、改良Ashworth量表(modified Ashworth scale, MAS)和Modified Tardiue Scale評分、粗大運(yùn)動(dòng)功能測試量表(gross motor function measure, GMFM)評估痙攣型腦癱療效。以上方法簡單易行，臨床應(yīng)用最廣，但易受檢查者經(jīng)驗(yàn)和對量表標(biāo)準(zhǔn)的理解等主觀因素影響，不能客觀、量化評定肌張力，且在進(jìn)行量表評分時(shí)不能準(zhǔn)確認(rèn)識構(gòu)成某一肌群相關(guān)肌肉的情況[4-6]，此外，關(guān)于肉毒素注射的最佳用藥劑量、注射劑量的分配、注射部位的合理選擇以及是否需多次反復(fù)注射等主要靠臨床醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)[1-3]。一些檢查技術(shù)常被用來測量肌肉的功能特性，如肌電圖檢查(包括表面肌電圖)、肌械圖等，均可記錄肌肉的電活動(dòng)特性、機(jī)械收縮功能等，在評價(jià)肉毒素注射臨床效果方面敏感度高于臨床量表，但屬于有創(chuàng)方法，患兒及家屬接受度低；表面肌電圖測值易受干擾且處于實(shí)驗(yàn)研究階段。磁共振彈性成像技術(shù)費(fèi)用高，檢查耗時(shí)較長，不宜作為篩查和常規(guī)檢查方法。常規(guī)超聲與MRI相比，前者費(fèi)用低、時(shí)間短、無需使用麻醉劑，可獲得一定的肌肉信息，如肌肉厚度、橫截面積、肌纖維長度、肌纖維走行方向及肌肉回聲等，但不能提供骨骼肌系統(tǒng)的機(jī)械力學(xué)特性，肌肉組織的各向異性也增加了二維超聲應(yīng)用的局限性。

2 超聲彈性成像技術(shù)的發(fā)展及在骨骼肌中的應(yīng)用現(xiàn)狀

生物組織的彈性(或硬度)與生物學(xué)特征有關(guān)，其信息對于診斷疾病及評估療效具有重要參考價(jià)值。該技術(shù)是根據(jù)組織彈性(或硬度)不同進(jìn)行成像的一種新興超聲成像技術(shù)，目前主要分為壓迫性彈性成像、聲脈沖輻射力成像、剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)。

彈性成像技術(shù)目前已應(yīng)用于甲狀腺、乳腺、肝臟、脾臟、唾液腺、血管、生殖泌尿系統(tǒng)、肌肉及淋巴結(jié)等的研究。其在肌骨系統(tǒng)的應(yīng)用主要集中于對骨骼肌、肌腱和韌帶等結(jié)構(gòu)的檢查?？刹捎迷摷夹g(shù)檢查的骨骼肌包括肱二頭肌、肱三頭肌、肱橈肌、股四頭肌、腓腸肌、比目魚肌及脛前肌等，以肱二頭肌較多。溫朝陽等[7]采用SWE測量141名健康成年男性在松弛和緊張狀態(tài)下肱二頭肌的楊氏模量，發(fā)現(xiàn)其在肱二頭肌緊張狀態(tài)下較松弛狀態(tài)下大。Yoshitake等[8]測量健康青少年肘關(guān)節(jié)屈曲時(shí)肱二頭肌的楊氏模量，發(fā)現(xiàn)楊氏模量與肌肉在一定范圍內(nèi)的收縮強(qiáng)度相關(guān)，且可重復(fù)性較高。Brandenburg等[9]測量20名正常兒童踝關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)腓腸肌的剪切模量，證實(shí)SWE技術(shù)在定量測定被動(dòng)肌肉硬度方面的可行性。杜麗娟等[10]利用SWE技術(shù)檢測46例帕金森病患者和31名健康志愿者肱二頭肌、肱橈肌、股直肌及小腿三頭肌的楊氏模量值，發(fā)現(xiàn)病變組肌肉長軸的楊氏模量均高于健康對照組(P均<0.05)；癥狀明顯側(cè)肱二頭肌長軸楊氏模量高于癥狀較輕側(cè)(P<0.05)，提示該技術(shù)在評估帕金森病患者肌肉硬度和肌張力等肌肉狀況方面有一定優(yōu)勢。Lacourpaille等[11]采用SWE技術(shù)研究14例假肥大性肌營養(yǎng)不良患者和13名健康對照6組肌肉(腓腸肌、脛前肌、股外側(cè)肌、肱二頭肌、肱三頭肌、小指展肌)在放松狀態(tài)下的硬度，發(fā)現(xiàn)病例組除小指展肌外，其余5組肌肉硬度均較對照增大，表明SWE技術(shù)可作為評估患者肌肉硬度的一種新方法。

3 超聲波彈性成像技術(shù)評估兒童痙攣型腦癱療效

腦癱患兒受累肌肉性質(zhì)和健康兒童相比有明顯改變。研究[12-13]表明與正常兒童比較，腦癱患兒肌肉細(xì)胞外基質(zhì)成分增加(膠原成分增加)以及肌節(jié)長度增加，導(dǎo)致肌肉硬度增加；另有研究[14]表明腦癱患兒肌纖維硬度或類型的改變導(dǎo)致肌肉硬度增加。目前，研究者們試圖尋找無創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、方便、可量化的新方法評價(jià)腦癱患兒肌肉病變的療效。目前，采用彈性成像技術(shù)評估兒童痙攣型腦癱療效的研究[15-17]主要針對腦癱患兒的腓腸肌。Lee等[18]研究了不同程度病變的肌肉硬度，Vasilescu等[19-23]分析治療前后肌肉的硬度，以上分析方法間既有相似之處又存在差異，但結(jié)果均有相同的趨勢。Brandenburg等[15]研究13例腦癱患兒和13名正常發(fā)育的兒童，通過SWE技術(shù)測量不同角度踝關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)腓腸肌剪切模量，發(fā)現(xiàn)腦癱患兒的剪切模量更大(P<0.05)，提示腦癱患兒肌肉更硬，表明SWE技術(shù)對診斷痙攣型腦癱和長期監(jiān)測被動(dòng)肌肉硬度協(xié)助臨床的治療決策可能有重要作用。Kwon等[16]收集15例痙攣型腦癱患兒和13名無神經(jīng)系統(tǒng)及骨骼肌肉系統(tǒng)疾病的兒童，分別進(jìn)行超聲和動(dòng)態(tài)彈性超聲成像(dynamic sonoelastography, DS)，通過測量腓腸肌的厚度，計(jì)算腓腸肌比率，采用聲脈沖輻射力成像計(jì)算比目魚肌和腓腸肌應(yīng)力率和局部剪切波速度，分析腓腸肌的顏色直方圖，計(jì)算MAS評分，發(fā)現(xiàn)兩組的結(jié)果均有顯著差異，DS參數(shù)與MAS評分間具有相關(guān)性(P<0.001)，表明DS可顯示兩組兒童腓腸肌的肌肉硬度，聯(lián)合MAS量表評估痙攣性有助于對痙攣型腦癱患兒制定治療計(jì)劃和評估治療效果。?ztürk等[17]采用壓迫性彈性成像技術(shù)研究72例腦癱患兒和83名健康兒童的阿基里斯腱，發(fā)現(xiàn)與正常兒童相比，腦癱患兒的阿基里斯腱更短(P<0.001)，且應(yīng)變率更高(P<0.001)，另外在腦癱患兒中，應(yīng)變率與年齡、應(yīng)變率與跟腱的厚度和長度之間存在正相關(guān)(P<0.001)；結(jié)果表明壓迫性彈性成像技術(shù)可為評估腦癱患兒的阿基里斯腱的彈性提供簡便、實(shí)用和非侵入性的方法。Lee等[18]測量8例偏癱腦癱患兒踝關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)腓腸肌和脛前肌剪切波的速度，發(fā)現(xiàn)腦癱患兒病變重的肢體肌肉剪切波速度較病變輕的肌肉快(腓腸肌和脛前肌：P=0.024、0.03)，即病變重的肌肉硬度增大，提示SWE技術(shù)可作為研究肌肉性質(zhì)改變的機(jī)制、進(jìn)行診斷和治療的無創(chuàng)工具。Vasilescu等[19]采用超聲彈性成像技術(shù)檢測7例痙攣型腦癱患兒肉毒素注射病變肌肉，通過對比患兒注射前后組織彈性圖像的差異評估肌肉狀態(tài)，可間接反映肉毒素注射療效，表明超聲彈性成像技術(shù)有助于正確選擇注射的靶肌肉、判斷是否重復(fù)注射以及注射劑量，可用于評估肉毒素注射療效且指導(dǎo)臨床注射肉毒素。Bilgici等[20]采用聲脈沖輻射力彈性成像測量12例腦癱患兒內(nèi)側(cè)腓腸肌在肉毒素注射治療前后的剪切波速度值，同時(shí)評估MAS分?jǐn)?shù)，發(fā)現(xiàn)平均剪切波速度值在肉毒素治療前為 (3.20±0.14)m/s，治療后為(2.45±0.21)m/s，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)；平均MAS分?jǐn)?shù)在肉毒素治療后(2.33±0.70)與治療前(2.96±0.62)相比明顯降低(P=0.001)；剪切波速度值與MAS分?jǐn)?shù)呈正相關(guān) (ρ=0.578，P=0.003)，提示聲脈沖輻射力彈性成像技術(shù)可識別腦癱患兒痙攣的肌肉在肉毒素治療后結(jié)構(gòu)的變化，聯(lián)合MAS量表可為臨床提供更有價(jià)值的信息。Park等[21]采用壓迫性彈性成像研究17例痙攣型腦癱患兒康復(fù)治療聯(lián)合肉毒素注射治療前后腓腸肌的硬度，分析顏色直方圖，計(jì)算彈性評分，同時(shí)計(jì)算MAS、GMFM評分，發(fā)現(xiàn)治療后MAS評分與彈性評分均降低，且呈正相關(guān)(ρ=0.778，P<0.05)，提示彈性成像技術(shù)聯(lián)合MAS量表評估肌肉硬度可為腦癱患兒康復(fù)治療聯(lián)合肉毒素治療后痙攣肌肉的改變提供更多信息。Kwon等[22]采用動(dòng)態(tài)彈性超聲成像分析1例痙攣型腦癱患兒康復(fù)治療聯(lián)合肉毒素注射治療前后腓腸肌的硬度，通過計(jì)算腓腸肌和比目魚肌的應(yīng)變率，測量局部剪切波速度，發(fā)現(xiàn)治療后剪切波速度下降、應(yīng)變率提高，均提示肌肉硬度降低，通過比較治療前后MAS、GMFM評分，發(fā)現(xiàn)治療后肌肉痙攣性降低，表明動(dòng)態(tài)彈性超聲成像聯(lián)合增高的GMFM評分可發(fā)現(xiàn)肌肉硬度和痙攣性降低。Boyaci等[23]研究16例痙攣型腦癱患兒和17名健康兒童腓腸肌的MAS評分和彈性評分指數(shù)，發(fā)現(xiàn)腦癱患兒的彈性評分指數(shù)明顯高于健康兒童(P<0.05)，康復(fù)治療聯(lián)合肉毒素注射治療4周后，腦癱患兒的兩項(xiàng)評分均降低(P<0.05)，且病例組與對照組的彈性評分指數(shù)明顯不同(P<0.05)；結(jié)果表明臨床量表和彈性成像技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用，可為發(fā)現(xiàn)腦癱患兒康復(fù)治療聯(lián)合肉毒素治療后腓腸肌結(jié)構(gòu)變化提供有價(jià)值的信息。

4 局限與展望

由于肌肉組織的敏感性較低且肌群組成有一定復(fù)雜性，與周圍組織具有重疊，加之操作者本身的主觀性，超聲彈性成像技術(shù)存在一定局限。另外彈性成像技術(shù)種類較多，還需進(jìn)一步縱向研究及多中心的橫向研究。目前彈性成像技術(shù)應(yīng)用于肌骨的研究相對較少，尤其對于分析兒童肌肉疾病，更多的個(gè)體及更多部位的肌肉應(yīng)被納入研究；此外，目前缺乏肌肉組織楊氏模量正常參考值范圍的相關(guān)報(bào)道[24-25]。運(yùn)用彈性成像技術(shù)分析肌張力與肌肉硬度的關(guān)系還有待探討，以期為臨床評估肌張力提供更客觀、量化的指標(biāo)，為兒童痙攣型腦癱指導(dǎo)肉毒素治療及評估臨床療效提供科學(xué)的依據(jù)。

[1] Molenaers G, Van Campenhout A, Fagard K, et al. The use of botulinum toxin A in children with cerebral palsy, with a focus on the lower limb. J Child Orthop, 2010,4(3):183-195.

[2] Ramirez-Castaneda J, Jankovic J, Comella C, et al. Diffusion, spread, and migration of botulinum toxin. Mov Disord, 2013,28(13):1775-1783.

[3] Van CA, Baron L, Desloovere K, et al. Motor endplate-targeted botulinum toxin injections of the gracilis muscle in children with cerebral palsy. Dev Med Child Neurol, 2015, 57(5):476-483.

[4] Nott MT, Barden HL, Baguley IJ. Goal attainment following upper-limb botulinum toxin-A injections: Are we facilitating achievement of client-centred goals? J Rehabil Med, 2014,46(9):864-868.

[5] Scholtes VA, Becher JG, Beelen A, et al. Clinical assessment of spasticity in children with cerebral palsy: A critical review of available instruments. Dev Med Child Neurol, 2006,48(1):64-73.

[6] Mutlu A, Livanelioglu A, Gunel MK. Reliability of ashworth and modified ashworth scales in children with spastic cerebral palsy. BMC Musculoskelet Disord, 2008,9(1):44.

[7] 溫朝陽，范春芝，安力春，等．實(shí)時(shí)定量超聲彈性成像技術(shù)檢測肱二頭肌松弛和緊張狀態(tài)下彈性模量值差異．中華醫(yī)學(xué)超聲雜志(電子版)，2011，8(1)：129-134．

[8] Yoshitake Y, Takai Y, Kanehisa H, et al. Muscle shear modulus measured with ultrasound shear-wave elastography across a wide range of contraction intensity. Muscle Nerve, 2014,50(1):103-113.

[9] Brandenburg JE, Eby SF, Song P, et al. Feasibility and reliability of quantifying passive muscle stiffness in young children by using shear wave ultrasound elastography. J Ultrasound Med, 2015,34(4):663-670.

[10] 杜麗娟，程令剛，李鑠，等．實(shí)時(shí)剪切波超聲彈性成像技術(shù)評估帕金森病患者骨骼肌彈性模量的研究．臨床超聲醫(yī)學(xué)雜志，2016，18(1)：13-16．

[11] Lacourpaille L, Hug F, Guével A, et al. Non-invasive assessment of muscle stiffness in patients with Duchenne muscular dystrophy. Muscle Nerve, 2015,51(2):284-286.

[12] Booth CM, Cortina-Borja MJ, Theologis TN. Collagen accumulation in muscles of children with cerebral palsy and correlation with severity of spasticity. Dev Med Child Neurol, 2001,43(5):314-320.

[13] Smith LR, Lee KS, Ward SR, et al. Hamstring contractures in children with spastic cerebral palsy result from a stiffer extracellular matrix and increased in vivo sarcomere length. J Physiol, 2011,589(Pt 10):2625-2639.

[14] Mathewson MA, Chambers HG, Girard PJ, et al. Stiff muscle fibers in calf muscles of patients with cerebral palsy lead to high passive muscle stiffness. J Orthop Res, 2014,32(12):1667-1674.

[15] Brandenburg JE, Eby SF, Song P, et al. Quantifying passive muscle stiffness in children with and without cerebral palsy using ultrasound shear wave elastography. Dev Med Child Neurol, 2016,58(12):1288-1294.

[16] Kwon DR, Park GY, Lee SU, et al. Spastic cerebral palsy in children: Dynamicsonoelastographic findings of medial gastrocnemius. Radiology, 2012,263(3):794-801.

[17] ?ztürk M, Sayinbatur B. Real-time ultrasound elastography of the Achilles tendon in patients with cerebral palsy: Is there a correlation between strain ratio and biomechanical indicators? J Med Ultrason (2001), 2017. doi: 10.1007/s10396-017-0800-y. [Epub ahead of print].

[18] Lee SS, Gaebler-Spira D, Zhang LQ, et al. Use of shear wave ultrasound elastography to quantify muscle properties in cerebral palsy. Clin Biomech (Bristol, Avon), 2016,31:20-28.

[19] Vasilescu D, Vasilescu D, Dudea S, et al. Sonoelastography contribution in cerebral palsy spasticity treatment assessment, preliminary report: A systematic review of the literature apropos of seven patients. Med Ultrason, 2010,12(4):306-310.

[20] Bilgici MC, Bekci T, Ulus Y, et al. Quantitative assessment of muscle stiffness with acoustic radiation force impulse elastography after botulinum toxin A injection in children with cerebral palsy. [2017-07-21]. https://www.doi.org/10.1007/s10396-017-0780-y

[21] Park GY, Kwon DR. Sonoelastographic evaluation of medial gastrocnemius muscles intrinsic stiffness after rehabilitation therapy with botulinum toxin a injection in spastic cerebral palsy. Arch Phys Med Rehabil, 2012,93(11):2085-2089.

[22] Kwon DR, Park GY, Kwon JG. The change of intrinsic stiffness in gastrocnemius after intensive rehabilitation with botulinum toxin a injection in spastic diplegic cerebral palsy. Ann Rehabil Med, 2012,36(3):400-403.

[23] Boyaci A, Tutoglu A, Boyaci N, et al. Changes in spastic muscle stiffness after botulinum toxin A injections as part of rehabilitation therapy in patients with spastic cerebral palsy. NeuroRehabilitation, 2014,35(1):123-129.

[24] Eby SF, Cloud BA, Brandenburg JE, et al. Shear wave elastography of passive skeletal muscle stiffness: Influences of sex and age throughout adulthood. Clin Biomech (Bristol, Avon), 2015,30(1):22-27.

[25] 姜麗,王巧緣,衛(wèi)小梅,等.脊髓損傷大鼠痙攣腓腸肌超聲彈性成像特征與其病理學(xué)特征的相關(guān)性.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2016,32(3):323-327.

文章題名要求

▲題名應(yīng)以簡明、確切的詞語反映文章中最重要的特定內(nèi)容,要符合編制題錄、索引和檢索的有關(guān)原則,并有助于選定主題詞。

▲中文題名一般不宜超過20個(gè)字,必要時(shí)可加副題名。

▲英文題名應(yīng)與中文題名含義一致。

▲題名應(yīng)避免使用非公知公用的縮寫詞、字符、代號,盡量不出現(xiàn)數(shù)學(xué)公式和化學(xué)式。

Applicationofultrasoundelastographytechniqueinchildrenwithcerebralpalsy

DULinman,WANGQiao*
(DepartmentofUltrasound,Children'sHospitalofChongqingMedicalUniversity,MinistryofEducationKeyLaboratoryofChildDevelopmentandDisorders,ChongqingInternationalScienceandTechnologyCooperationBaseofChildDevelopment,ChongqingKeyLaboratoryofPediatrics,Chongqing400014,China)

Ultrasound elastography technique is a novel method that can assess the elasticity of tissues accurately, noninvasively and repeatablely. Children with cerebral palsy which is main of spastic type can be characterized by increased muscle stiffness and increased muscle tone of affected muscle, limited physical activity and different postures while involving different skeletal muscles. In recent years, botulinum toxin has been introduced as a selective treatment approach for spasticity in children with cerebral palsy, but the noninvasive, economic, convenient and quantifiable method to evaluate the therapeutic effect of botulinum toxin injections is absent. Ultrasound elastography technique can be used for assistance in assessing the degree of affected muscle and the therapeutic effect in the diagnosis and treatment of cerebral palsy. The application of ultrasound elastography technique in children with cerebral palsy were reviewed in this article.

Cerebral palsy; Child; Ultrasonography; Elasticity imaging techniques

10.13929/j.1003-3289.201701024

R748; R445.1

A

1003-3289(2017)10-1554-04

杜林蔓(1990—)，女，重慶人，在讀碩士。研究方向：骨骼肌超聲彈性成像。E-mail: 1369561071@qq.com

王蕎，重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院超聲科 兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 兒童發(fā)育重大疾病國家國際科技合作基地 兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，400014。E-mail: wqiao70@aliyun.com

2017-01-05

2017-06-20