超聲技術在骨骼肌病變中的應用及進展

徐茂晟 鄭 超 董雁雁 陳 秀 王詩佳 孫謝璐 鄒春鵬

目前常規(guī)超聲技術在臨床中的應用已十分廣泛，伴隨超聲技術的飛速發(fā)展，以超聲彈性成像和超聲造影為代表的新技術在疾病診治方面的研究取得了長足的進步，這也為超聲技術在臨床應用領域中的拓展提供了技術基礎。近年來，應用超聲技術對骨骼肌進行檢查受到越來越多醫(yī)務工作者的關注。為了更好地理解和掌握這些內容，筆者將近年來超聲技術在骨骼肌病變中的應用及進展進行系統的總結和分析，主要包括常規(guī)二維超聲、超聲彈性成像技術和超聲造影技術等。

一、常規(guī)二維超聲

應用常規(guī)二維超聲檢查骨骼肌組織時，除了臀部、骨盆等深處的肌肉較難顯示，其余淺表的肌肉組織相對易于觀察。由于肌肉內的肌肉組織與結締組織的比例及肌纖維的走行不同，肌肉組織在超聲圖像上的表現具有各向異性。正常的肌肉組織在超聲圖像橫切面上表現為“星夜狀”，即明亮的星星(結締組織和肌腱呈高回聲或強回聲)點綴著黑夜(肌纖維呈低回聲)；縱切面圖像上表現為羽毛狀，低回聲的肌纖維被高回聲的肌束膜分割。肌外膜包繞在整塊肌肉周邊，與肌肉內的腱膜和肌腱一樣，均為強回聲結構。正常肌腱組織走行連續(xù)，內部回聲均勻。當骨骼肌發(fā)生病理性改變時，超聲不僅可以對病變進行定性的描述，還可以通過一些具體的參數進行定量的分析。

1.肌肉厚度：肌肉厚度在聲像圖中是指肌肉淺筋膜與深筋膜之間的距離。在臨床上，肌肉厚度一方面可以用來評估肌肉的橫截面積和肌量[1]。另一方面，由于肌肉的橫截面積和肌量與運動能力相關，因此肌肉厚度也可以在一定程度上反映運動能力。例如，Stasinaki等[2]通過超聲測量肌肉厚度來評估快速偏心深蹲訓練和慢速偏心深蹲訓練的效果。值得注意的是，Fukumoto等[3]的研究結果表明腹部肌肉的肌肉厚度隨著年齡的改變早于四肢肌肉。這提示在進行超聲檢查時，要考慮到肌肉組織本身的這種改變。對于骨骼肌中的肌腱組織，肌腱厚度亦常作為評價肌腱功能的一項指標。與肌肉厚度作用相似，肌腱厚度對肌腱病變的早期診斷以及預后評價均有一定的價值。例如，Tillander等[4]研究結果顯示跟腱疼痛或跟腱功能障礙人群的跟腱厚度較正常人群明顯增厚。

目前臨床上評估肌量還可以通過雙能X線吸收法，生物電阻抗分析，CT或者MRI。多項研究結果表明，二維聲像圖中的肌肉厚度與雙能X線吸收檢測法，CT或者MRI的結果具有較高的一致性。因為超聲技術沒有放射損傷，且具有易于實施、可重復操作等優(yōu)點，所以在實際臨床工作中更具實用性。

2.回聲強度：回聲強度是指肌肉組織在超聲圖像上的明亮程度。與肌肉厚度類似，回聲強度也可以用來評價肌肉組織內的肌量。例如，Watanabe等[5]的研究結果表明回聲強度可以反映肌肉組織內的脂肪浸潤，且與肌量具有一定的相關性。此外，相關研究表明回聲強度的敏感度和特異性均高于肌肉厚度。例如，在某些神經肌肉疾病中，由于肌肉假性肥大(脂肪組織浸潤或纖維結締組織增生)，此時肌肉厚度不能準確的反映肌肉解剖結構的變化，但是回聲強度會增加；Folkmoot等[3]研究結果表明回聲強度隨年齡的改變早于肌肉厚度。對于肌腱組織，其內部回聲的改變亦有一定的提示意義。例如,Giuliani等[6]研究表明老年人肌肉肌腱單元的回聲強度明顯高于年輕人。

除了超聲外，雙能X線吸收檢測法，生物電阻抗分析，CT或者MRI均可反映這種骨骼肌內部組織成分的變化。一些研究者分別對CT、超聲、MRI在評估肌少癥時骨骼肌內部組織成分變化方面進行了對比性研究，其結果表明超聲診斷的結果與CT以及MRI診斷結果相關性良好。而且隨著人工智能的飛速發(fā)展，超聲圖像的背景分析技術也逐步擴展到肌肉領域，相較于回聲強度，背景分析技術可以提供肌肉組織的更多細節(jié)，更好地反映肌肉組織內微結構的改變，從而進一步提高超聲技術在骨骼肌疾病中的臨床價值[7]。

3.羽狀角：羽狀角在聲像圖中是指在縱切面上腱膜與肌纖維之間的夾角。羽狀肌的角度會隨著年齡而發(fā)生變化，正常情況下，羽狀角自出生之后逐漸增加，經過青春期后保持穩(wěn)定。羽狀角的大小已被證實與肌肉的最大收縮力和運動范圍相關[8]。這表明羽狀角對于肌肉功能的改變具有一定的提示意義。例如，Kruse等[9]研究發(fā)現腦癱患者受累肌肉的羽狀角增加。Hullfish等[10]研究發(fā)現跟腱斷裂后腓腸肌內側頭羽狀角增加。另一方面，羽狀角的大小還有助于評估病變范圍以及預后。例如，Hayashi等[11]研究發(fā)現肩袖撕裂時岡上肌羽狀角隨著撕裂范圍的增大而增大，且對于岡上肌羽狀角>20°的肩袖撕裂而言，其術后再撕裂概率明顯高于岡上肌羽狀角<20°的肩袖撕裂。

羽狀角還可以通過在MRI圖像上測量。但由于常規(guī)的MRI序列由于分辨率原因對單個的肌纖維顯示欠佳，因此往往需要借助于MRI彌散張量成像技術測量羽狀角、肌束長度等參數，從這一實施角度來看，MRI不如超聲便捷。另一方面，相較于二維超聲技術，MRI可以對目標肌肉進行三維重建，從而克服某些肌肉組織超聲圖像顯示不佳這一困難。例如，比目魚肌的深層結構在超聲圖像上往往顯示不滿意，而利用MRI可以準確的測量比目魚肌的羽狀角和肌束長度[12]。因此，在實際臨床工作中，預對羽狀角進行觀察時，如果相應的肌肉組織超聲圖像顯示滿意，即可以采用超聲技術這種更便捷的方法，如果相應的肌肉組織超聲圖像顯示不佳，則建議進行MRI檢查。

4.肌束長度：肌束長度在聲像圖是指在縱切面上肌束至腱膜之間的直線距離。肌束長度也會隨著年齡的變化而發(fā)生改變。先前的研究結果表明肌束長度的大小與肌肉力量、運動范圍以及收縮速度相關[2]。這提示肌束長度對于影響肌肉功能的病變具有一定的提示意義。例如,Nelson等[13]對腦卒中患者肱二頭肌長頭肌以及肱三頭肌內側頭肌的研究結果表明腦卒中患者上述肌肉肌束長度較正常人群縮短且縮短程度與腦卒中的嚴重程度相關；Hullfish等[10]在研究跟腱斷裂對腓腸肌內側頭的短期效應時發(fā)現，跟腱斷裂后腓腸肌內側頭的肌束長度會相應縮短。此外，肌束長度在預估肌肉損傷的風險以及損傷后康復方面也有一定的價值。但在使用肌束長度這一參數時，需要注意的是肌束長度的這種改變可以通過有效的鍛煉在一定程度上逆轉。例如，Pradines等[14]研究表明，偏癱患者通過長期拉伸訓練腓腸肌內側頭的肌束長度較訓練前明顯增加。

在臨床工作中，肌束長度也可以通過MRI獲得。相對于傳統超聲技術而言，MRI可以克服某些部位肌肉結構在超聲圖像顯示不滿意的缺點，從而準確的測量肌束長度。但隨著超聲寬態(tài)成像及三維技術的發(fā)展，這將彌補傳統超聲對部分肌束長度顯示不佳的不足，為超聲技術在肌束長度中的應用提供更為有力的技術支持。

二、超聲彈性成像技術

肌肉的彈性是指肌肉在力的作用下變形的容易程度，可以在一定程度上反應肌肉本身的物理特性。隨著年齡的增長或在某些神經肌肉疾病中，肌肉內部結構發(fā)生改變，導致肌肉本身的彈性發(fā)生改變。超聲彈性成像技術可以通過不同的方式對組織施加力，測量其變形程度，從而描述組織彈性。

在實際工作中，超聲彈性成像技術可以通過測量骨骼肌的彈性來反映骨骼肌的改變。例如，Paramalingam等[15]報道特發(fā)性炎癥性肌病患者受累肌肉的平均應變指數較健側明顯增高；Zhu等[16]報道肱骨外上髁炎患者患側伸肌總腱剪切波速度較健側明顯減低，而且Gao等[17]研究結果顯示，在肌肉彈性值的改變與患者的癥狀具有一定的相關性。另一方面，骨骼肌的彈性對與外科手術也具有一定的提示意義。相關文獻報道肌肉的彈性值可以很好地反映肩袖撕裂、膝關節(jié)骨科手術等術后相關肌肉功能和活性。此外，由于肌肉細微結構的改變就可能導致肌肉的彈性發(fā)生改變，因此彈性超聲的敏感度在一些骨骼肌病變中高于傳統的二維超聲。例如，Lin等[18]研究結果表明當岡上肌內存在脂肪浸潤時，在二維灰階超聲尚未發(fā)生異常前，其彈性值已經發(fā)生改變。

除了超聲彈性成像技術，核磁共振彈性成像技術也可以用來評價骨骼肌的彈性。部分研究表明磁共振彈性成像技術在評價組織彈性時較超聲彈性成像更為準確。這可能是由于取樣范圍較大、操作者水平高低等影響因素而導致的誤差。此外，盡管相關研究結果表明彈性超聲技術在受試者內及受試者間具有很好的可靠性，但超聲彈性成像的測量結果受體位因素的影響較大，即同一肌肉在不同體位下其測量結果存在差異，因此在測量骨骼肌組織彈性值時應避免患者體位改變所帶來的測量誤差。雖然在準確性方面，核磁共振彈性成像技術優(yōu)于超聲彈性成像技術，但超聲彈性成像技術具有操作簡便、無明顯禁忌證的特點，應該還有很大的提升空間。

三、超聲造影技術

雖然骨骼肌作為全身毛細血管交換最大且最為重要的場所，但是到目前為止，筆者對微循環(huán)在維持骨骼肌健康中的作用認識卻是有限的。超聲造影是指在常規(guī)二維超聲的基礎上，靜脈注射超聲造影劑，增強人體血流的散射信號，進而實時動態(tài)的觀察組織血流灌注及微循環(huán)情況。相較于其他侵入性的血流運動的方法，超聲造影可以相對無創(chuàng)的對肌肉組織的灌注情況以及不同狀態(tài)下的肌肉組織血流情況進行評估，進而反應肌肉組織的活性和代謝能力。

目前，超聲造影技術在骨骼肌中主要用于反映骨骼肌本身的血流灌注情況以及探測異常的血流通路。例如，Kellermann等[19]利用超聲造影技術評估延遲性肌肉疼痛患者受累肌肉的血流灌注改變情況從而了解受累肌肉的炎性反應及再生過程。Marchi等[20]利用超聲造影對跟腱炎患者跟腱新生血管的情況進行評估。此外，對于某些低級別的急性肌肉損傷，超聲造影的敏感度高于傳統的超聲檢查。這可能是由于在低級別的急性肌肉損傷中肌肉組織僅表現為微循環(huán)的損傷，而肌肉的結構和功能尚維持正常，因此應用傳統超聲檢查并不能發(fā)現病變，但是在對受累肌肉進行超聲造影時，可以發(fā)現病變區(qū)域的強化程度減低[21]。

除了超聲造影，血氧水平依賴磁共振成像也可以用來評估骨骼肌微循環(huán)。相較超聲造影，血氧水平依賴磁共振成像不需要注射造影劑，可以同時提供骨骼肌形態(tài)及功能信息，但血氧水平依賴磁共振成像技術目前研究尚不充分，仍存在的一些問題亟待解決。因此，超聲造影目前仍是臨床上評價骨骼肌微循環(huán)的主要手段。

四、展 望

超聲技術不僅可以通過肌肉厚度、回聲強度等參數反映骨骼肌組織解剖結構的變化，還可以通過彈性成像和超聲造影技術進一步反映骨骼肌物理特性和組織功能上的變化。但是由于超聲技術近年來才逐漸應用在骨骼肌領域并逐步推廣，對于一些骨骼肌病變的研究深度還不夠，例如，對于骨骼肌腫瘤、肌筋膜病變、腱膜病變等的研究較少。此外，骨骼肌異常也可由其他系統疾病引起，例如，惡性腫瘤、代謝綜合征等疾病均可造成骨骼肌組織發(fā)生病理性改變，目前對于這部分內容的研究也不多，仍需要進一步的探索。通過超聲技術的充分應用，有可能獲得更多具有臨床價值的信息，為骨骼肌病變的診治及隨訪提供可靠的影像學依據。另一方面，伴隨著人工智能的快速發(fā)展，有可能通過背景分析等新技術對超聲圖像進行后處理獲得更豐富的骨骼肌圖像信息，這將進一步擴展超聲技術在骨骼肌疾病中的應用?？傊?，對于骨骼肌病變，超聲具有良好的特異性和敏感度，擁有很好的發(fā)展前景。