足底筋膜炎足底筋膜、跟腱、腓腸肌彈性特征的定量研究

李霖，殷繼超，胡興律，許磊，戴長安，吳國昊，王軍，雷程翔，董昭陽

(1.陜西中醫(yī)藥大學，陜西 咸陽 712046；2.西安市中醫(yī)醫(yī)院骨傷科，陜西 西安 710000；3.西安市第五醫(yī)院骨科，陜西 西安 710000)

足底筋膜炎(plantar fasciitis，PF)是以足跟疼痛為主要表現(xiàn)的慢性退行性疾病，是影響下肢功能最常見的足踝外科疾病之一[1]。近年來報道，足踝部生物力學的改變是足底筋膜炎產(chǎn)生的重要因素[2]，PF不僅僅是局部足底筋膜的病變，還往往會引起跟腱及腓腸肌功能異常。剪切波彈性成像(shear wave elastography，SWE)技術(shù)可以實時觀察和監(jiān)測軟組織彈性的變化，近年來越來越多地用于肌肉骨骼組織彈性的評估和定量研究[3]。本試驗通過SWE技術(shù)觀察PF患者與健康人足底筋膜、跟腱和腓腸肌內(nèi)側(cè)頭厚度、彈性的差異，了解PF患者肌肉、肌腱的病變，探討SWE技術(shù)在PF早期診斷、病情監(jiān)測和療效評估的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 病例組納入標準：(1)雙足均符合足底筋膜炎診斷標準；(2)X線片檢查足底筋膜跟骨附著處無跟骨骨刺；(3)無足踝部手術(shù)病史；(4)患者未接受皮質(zhì)激素注射、沖擊波、足底矯形器及其他治療；(5)患者自愿參加本研究并簽定知情同意書。排除標準：(1)其他疾病引起的足跟疼痛如跟骨脂肪墊炎、滑囊炎、神經(jīng)卡壓等；(2)足弓結(jié)構(gòu)發(fā)育異常的患者；(3)檢測過程中因個人原因要求臨時退出及失訪者。

診斷標準：診斷標準參照2014版美國物理治療協(xié)會骨科分會足底筋膜炎臨床實踐指南[4]的相關(guān)內(nèi)容：(1)足底內(nèi)側(cè)疼痛，晨起或休息后第一腳踩地足跟部疼痛；(2)負重活動引發(fā)或加重足跟疼痛；(3)觸診足底筋膜近端附著處明顯壓痛；(4)Windlass測試陽性；(5)跗管測試陰性。

選擇2018年9月至2018年12月西安市中醫(yī)醫(yī)院骨傷科確診為雙側(cè)足底筋膜炎的患者30例60患足為病例組，年齡30～67歲，平均(43.6±10.1)歲；體重51～100 kg，平均(71.6±11.4)kg。同時納入健康志愿者30例60足為對照組，年齡22～69歲，平均(41.5±15.1)歲；體重51～95 kg，平均(67.7±12.7)kg。本研究經(jīng)過院倫理委員會同意，通過所有PF患者和健康志愿者知情同意。兩組年齡、性別比例、身高、體重和身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)等一般資料比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，具有可比性(見表1)。

表1 兩組一般資料比較

1.2 儀器與方法 采用GE公司LOGIQ E9超聲診斷儀，探頭頻率范圍7～15 MHz，本次研究所有檢查均由同一位從事肌肉骨骼超聲5年的醫(yī)師進行。測量位置：(1)足底筋膜：足底筋膜跟骨止點處；(2)跟腱：腓腸肌肌腱與比目魚肌肌腱向足底延伸融合距跟骨結(jié)節(jié)2 cm處；(3)腓腸?。盒⊥葍?nèi)側(cè)中段，股骨內(nèi)側(cè)髁與跟骨結(jié)節(jié)之間肌腹最厚處。檢查前調(diào)整為儀器預(yù)設(shè)置的肌肉骨骼系統(tǒng)檢查模式，囑受檢者俯臥位，暴露雙側(cè)小腿，取踝關(guān)節(jié)中立位，保證受檢部位暴露于探頭下。先行二維超聲檢查，常規(guī)行縱切面掃查，觀察足底筋膜、跟腱、腓腸肌的厚度、連續(xù)性、回聲及周邊組織情況。啟用SWE模式，依次對足底筋膜、跟腱、腓腸肌進行測量。測量時根據(jù)所測位置調(diào)整目標區(qū)域深度，待圖像穩(wěn)定后凍結(jié)圖像，啟動儀器提供的SITFFNESS功能測量感興趣區(qū)域內(nèi)的楊氏模量值和剪切速度波值，系統(tǒng)自動計算出所測部位的楊氏模量和剪切波速度的最大值、最小值及平均值，同一區(qū)域重復(fù)測量3次后計算平均值。

圖1 剪切波超聲彈性測量楊氏模量

2 結(jié) 果

2.1 兩組受試者的足底筋膜厚度、彈性特征的比較 二維超聲顯示，病例組足底筋膜跟骨附著處回聲減低，對照組足底筋膜未見異?；芈?，病例組足底筋膜厚度高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；超聲彈性成像顯示，病例組足底筋膜楊氏模量小于對照組，病例組足底筋膜剪切波速度小于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表2。

2.2 兩組受試者的跟腱厚度、彈性特征比較 二維超聲顯示，病例組跟腱厚度高于對照組，兩組差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；彈性超聲成像顯示，病例組跟腱楊氏模量小于對照組，病例組跟腱剪切波速度小于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表3。

2.3 兩組受試者的腓腸肌內(nèi)側(cè)頭厚度、彈性特征比較 二維超聲顯示，病例組腓腸肌內(nèi)側(cè)頭厚度高于對照組(16.35±1.90)，兩組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；彈性超聲成像顯示，病例組腓腸肌內(nèi)側(cè)頭楊氏模量大于對照組，病例組腓腸肌內(nèi)側(cè)頭剪切波速度大于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表4。

表2 兩組受試者足底筋膜厚度、彈性模量比較

表3 兩組受試者跟腱厚度、彈性模量比較

表4 兩組受試者腓腸肌內(nèi)側(cè)頭厚度、彈性模量比較

3 討 論

PF是常見的慢性退行性疾病，約80%的足跟疼痛與PF有關(guān)[5]。病理學研究[6]發(fā)現(xiàn)，PF主要表現(xiàn)為足底筋膜的退行性病變，伴有筋膜增厚和跟骨結(jié)節(jié)附著處附近的軟組織損傷，但并未發(fā)現(xiàn)明顯的炎癥因子和炎癥細胞，由此多項研究[7-8]推斷PF是一種筋膜的退行性改變，其損傷機制與足踝部生物力學和解剖結(jié)構(gòu)異常密切相關(guān)。Snow等9]研究發(fā)現(xiàn)足底筋膜與跟腱之間由纖維連接，通過這些纖維，足底筋膜的病變可以影響小腿后側(cè)肌肉，如腓腸肌、比目魚肌、脛骨后肌等。同時小腿肌肉、肌腱的功能異常也會影響足底筋膜的功能，跟腱、腓腸肌的結(jié)構(gòu)和功能改變是引起足底壓力負荷增大的重要因素[2]，各種因素導(dǎo)致足踝部肌肉力量下降、肌肉異常收縮，使足底筋膜承受的機械應(yīng)力增大，并發(fā)展成慢性退行性改變，出現(xiàn)筋膜的增厚和纖維化，從而改變足底跖骨頭區(qū)壓力分布，繼而誘發(fā)和加重足跟痛癥狀。楊氏模量是評價物體抗拉伸性能的物理量，可以用于評估筋膜、肌肉、肌腱等軟組織的彈性和硬度，通過SWE技術(shù)可實時獲取足底筋膜、跟腱、腓腸肌的定量彈性測值，對組織硬度值進行客觀量化，從而評價其功能。

PF的二維超聲主要表現(xiàn)為筋膜增厚和回聲減低，足底筋膜近端增厚被認為是PF二維超聲影像中最可靠的表現(xiàn)[10]；SWE可以測量PF患者足底筋膜彈性模量的異常，有助于對二維超聲檢查足底筋膜厚度和回聲未見異常但具有典型足跟疼痛癥狀的患者進行早期診斷。本次研究結(jié)果顯示病例組足底筋膜厚度大于對照組；病例組楊氏模量和剪切波速度小于對照組(P<0.05)，提示足底筋膜炎患者的足底筋膜較健康人的足底筋膜組織更軟，彈性更差，這與既往研究[11-12]結(jié)果相一致。

跟腱是人體重要的肌腱，具有保證機體正常行走活動、維持足踝功能的作用。SWE技術(shù)通過評估跟腱的彈性特征，可判斷其生物機械特性，從而預(yù)測跟腱的功能[13]。Zhang等[14]研究結(jié)果顯示，跟腱的楊氏模量越低，其功能和機械特性越差。本次研究二維超聲顯示病例組跟腱厚度為(4.56±0.37)mm，對照組為(4.22±0.52)mm，兩組差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。彈性超聲成像顯示病例組跟腱楊氏模量的平均值小于對照組(P<0.05)，這說明PF患者出現(xiàn)跟腱增厚，跟腱的機械特性和功能較健康人低，彈性和拉力降低使跟腱的抗形變能力減弱，跟腱承受牽張應(yīng)力的能力下降，當肌肉收縮時容易發(fā)生損傷。兩組受試者跟腱剪切波速度測值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，有研究[15]指出，正常肌腱中剪切波速度大于病變肌腱，這與本次研究結(jié)果相符合，提示剪切波速度對判斷跟腱的病變具有參考意義。

腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、外側(cè)頭與比目魚肌被稱為小腿三頭肌，它不僅維持踝關(guān)節(jié)的動態(tài)穩(wěn)定性，還促進踝關(guān)節(jié)的足底屈曲和向前運動，而這些功能的實現(xiàn)與肌肉的彈性、收縮速度和作用力直接相關(guān)。有研究[16]指出，足部跖屈活動中腓腸肌內(nèi)側(cè)頭提供了小腿后群肌中超過70%的肌力，因此了解腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的彈性和硬度對評價小腿后群肌的功能具有參考意義。本次研究對腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的厚度和彈性特征進行觀察，研究顯示病例組和對照組的腓腸肌內(nèi)側(cè)頭厚度沒有顯著差異(P>0.05)，病例組腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的楊氏模量和剪切波速度都顯著大于對照組(P<0.05)，提示PF患者腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的肌肉硬度和彈性顯著大于健康人。Zhou等[17]的研究顯示PF患者踝關(guān)節(jié)松弛時腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的楊氏模量顯著大于健康人，還發(fā)現(xiàn)腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的彈性和僵硬程度與患者的疼痛程度具有顯著的相關(guān)性。PF患者腓腸肌的彈性和硬度增加與腓腸肌的異常收縮密切相關(guān)，腓腸肌攣縮尤其是腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的異常收縮被認為是引起足跟疼痛的重要原因。腓腸肌攣縮[18]會引起足部過度跖屈而背伸受限，導(dǎo)致肌力不平衡、步態(tài)異常甚至足踝結(jié)構(gòu)的破壞，而PF患者因疼痛長期采用異常步態(tài)行走會加重腓腸肌的攣縮，形成惡性循環(huán)。

PF的治療主要包括物理治療、牽伸、沖擊波、手法、矯形鞋墊等，治療部位除了對足底筋膜的直接治療外，臨床上針對跟腱、腓腸肌的拉伸、松解也被認為是治療PF的有效方法[19-20]。Engkananuwa等[21]對PF患者進行跟腱、足底筋膜的拉伸治療，4周后患者癥狀得到明顯緩解，踝關(guān)節(jié)功能得到恢復(fù)；Gamba[22]和Molund[23]等對腓腸肌內(nèi)側(cè)頭進行拉伸、釋放等減輕肌肉僵硬的治療取得了顯著療效。葉樂等[24]在超聲引導(dǎo)下采用腓腸肌脈沖射頻的方法治療頑固性跟痛癥，患者治療后疼痛得到明顯改善，足部功能評分顯著升高，足踝功能明顯恢復(fù)。目前臨床上對足底筋膜、跟腱和腓腸肌的病變程度多采用定性和主觀評估，對治療效果的評估缺乏定量研究和客觀的指標。通過SWE技術(shù)可以了解PF患者的足底筋膜、跟腱和腓腸肌的彈性特征，從而提高臨床診斷的準確性，對治療效果進行定量研究和可視化評估，同時為PF的生物力學研究提供參考數(shù)據(jù)。

本次研究具有以下局限性：(1)有研究指出踝關(guān)節(jié)在中立位、跖屈位、背屈位時跟腱和腓腸肌的楊氏模量和剪切波速度的測量結(jié)果具有一定差別，本次研究只進行了踝關(guān)節(jié)中立位的測量，不能反映踝關(guān)節(jié)不同體位下組織彈性的變化；(2)本次研究未對患者疼痛進行評估，無法進一步明確患者疼痛與足底筋膜、跟腱、腓腸肌彈性之間的關(guān)系；(3)本次研究樣本量較小，對于SWE技術(shù)在PF診斷、療效評估中的應(yīng)用前景有待大樣本研究進一步證實。

綜上所述，足底筋膜炎患者足底筋膜和跟腱的厚度大于健康人，彈性和硬度小于健康人；腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的彈性和硬度大于健康人。通過彈性成像對足底筋膜、跟腱、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的彈性特征進行定量評估可以了解足底筋膜炎足踝部周圍軟組織的病變情況，在疾病的早期診斷、療效評估方面具有一定的應(yīng)用價值。