肌骨超聲評估支具干預(yù)對Rigo E型青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸椎旁軟組織形態(tài)學(xué)的影響

張曉輝 韓曉峰 廖八根

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）為病因未明且呈進(jìn)行性發(fā)展的脊柱三維畸形，可能與遺傳基因、內(nèi)分泌代謝異常、脊柱骨骼異常生長模式、中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常、生物力學(xué)等多因素有關(guān)。椎旁肌、筋膜、韌帶等軟組織與脊柱的骨骼約束均相關(guān)，椎旁肌失衡可導(dǎo)致側(cè)彎和椎體旋轉(zhuǎn)加重，因此被認(rèn)為可能是AIS 發(fā)生與進(jìn)展的關(guān)鍵因素之一［1］，AIS患者肌肉形態(tài)、組織化學(xué)及肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)均可能出現(xiàn)異常。既往研究［2］顯示，AIS 凸側(cè)頂椎椎旁肌肌電活性高于凹側(cè)，凸側(cè)Ⅰ型肌纖維比例高，而凹側(cè)的纖維化與脂肪浸潤的病理改變更明顯，這種特異性特征與側(cè)彎的嚴(yán)重程度密切相關(guān)［3］。研究［4］表明，凹、凸側(cè)椎旁肌的回聲強(qiáng)度及肌層纖維組織回聲均勻性與干預(yù)療效相關(guān)，提示超聲對評估AIS 康復(fù)療效有一定的應(yīng)用價值?？v向觀察干預(yù)前、后椎旁軟組織形態(tài)變化，測量其形態(tài)學(xué)參數(shù)，可為評估病情、治療及康復(fù)提供更詳盡的信息。目前對于Cobb 角20°~45°具有進(jìn)展風(fēng)險的AIS 中度患者需佩戴支具進(jìn)行干預(yù)，Rigo E 型為胸腰型側(cè)凸，是易進(jìn)展彎型之一［5-6］。本課題組前期研究［7］顯示支具可阻止這一側(cè)凸類型的進(jìn)展、減輕側(cè)彎程度，但椎旁肌的相應(yīng)變化特征仍待探討?；诖?，本研究擬比較該類型患者干預(yù)前、后椎旁軟組織聲像圖變化，探討肌骨超聲在AIS支具干預(yù)療效評估中的價值。

資料與方法

一、臨床資料

連續(xù)性選取2018 年6 月至2019 年12 月于我中心就診的AIS患者20例，均為Rigo E型，其中男4例，女16例，年齡12~14歲，平均（12.8±1.3）歲，身高150.5~156.3 cm，平均（151.3±5.2）cm，體質(zhì)量 38.5~50.3 kg，平均（43.5±6.7）kg，體質(zhì)量指數(shù)（BMI）16.2~22.3 kg/m2，平均（19.2±3.1）kg/m2；Risser征為0~3級。所有患者均佩戴我中心統(tǒng)一制作的Rigo-Chêneau 款支具，每天需佩戴22 h，其余時間為洗漱及核心區(qū)肌的功能練習(xí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①非AIS患者，包括功能性側(cè)凸、先天性、神經(jīng)性或肌源性疾病、結(jié)締組織病等結(jié)構(gòu)性脊柱側(cè)凸等；②既往有脊柱側(cè)彎手術(shù)史。本研究經(jīng)廣州體育學(xué)院人體試驗倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者家長均簽署知情同意書。

二、儀器與方法

所有研究對象均于干預(yù)前、干預(yù)后6 個月（脫支具24 h）分別行肌骨超聲和脊柱全長X線檢查。

1.超聲檢查：使用GE Voluson E 8 彩色多普勒超聲診斷儀，線陣探頭，頻率5~12 MHz；患者采用與X 線檢查一致的負(fù)重站立位；依據(jù)X 線確定上端椎、下端椎和頂椎，在體表標(biāo)記與之相應(yīng)的3 個椎體的棘突，在椎體棘突兩側(cè)旁開約2 cm 處分別標(biāo)識出6個標(biāo)記點，作為超聲掃描定位的上、下、中標(biāo)志區(qū)（圖1）。探頭中間置于標(biāo)記點上，顯示雙側(cè)豎脊肌水平位的橫斷面，聲像圖顯示4層組織結(jié)構(gòu)（圖2），灰階值70 dB，壓縮參數(shù)55%，時間增益補(bǔ)償0，聚焦深度約1.0~3.0 cm，熱指數(shù)0.1，機(jī)械指數(shù)0.6。觀察椎旁皮下軟組織各層結(jié)構(gòu)的回聲強(qiáng)度特征；使用儀器自帶的測量運(yùn)算公式，分別測量上端椎、下端椎和頂椎3個標(biāo)記點的凹凸側(cè)椎旁軟組織的皮膚、淺筋膜、深筋膜、椎旁肌厚度及椎旁肌橫截面積，并計算上述參數(shù)凹凸側(cè)比值，均重復(fù)測量3 次取平均值。以上操作均由同一經(jīng)驗豐富且經(jīng)過培訓(xùn)的副主任超聲醫(yī)師完成。

圖1 根據(jù)X線定位掃描標(biāo)記點的示意圖

圖2 干預(yù)前雙側(cè)椎旁軟組織各層結(jié)構(gòu)橫、縱切面聲像圖

2.脊柱X 線檢查方法：自然站立位拍攝脊柱全長片，測量胸腰彎Cobb角。

三、統(tǒng)計學(xué)處理

結(jié) 果

一、干預(yù)前、后椎旁軟組織超聲特征比較

干預(yù)前凹側(cè)椎旁肌呈中等回聲，干預(yù)后呈略低回聲，內(nèi)部肌層纖維組織干預(yù)前回聲不均勻，干預(yù)后回聲不均勻現(xiàn)象改善；干預(yù)前凸側(cè)椎旁軟組織呈略低回聲，干預(yù)后為低回聲，內(nèi)部肌層纖維組織干預(yù)后回聲更趨均勻。見圖3。

圖3 AIS患者（女，11歲）干預(yù)前、后椎旁軟組織聲像圖

二、干預(yù)前、后各超聲參數(shù)比較

干預(yù)前、后各超聲參數(shù)比較見表1~3和圖4。

圖4 AIS患者（女，13歲）干預(yù)前、后雙側(cè)3個標(biāo)記點椎旁肌橫截面積測量聲像圖

表1 AIS患者干預(yù)前、后脊椎凹凸側(cè)上端椎椎旁軟組織各超聲參數(shù)比較（）

表1 AIS患者干預(yù)前、后脊椎凹凸側(cè)上端椎椎旁軟組織各超聲參數(shù)比較（）

與同一時間凸側(cè)比較，*P<0.05；與干預(yù)前同側(cè)比較，#P<0.05

凹側(cè)凸側(cè)時間 皮膚厚度（cm）0.24±0.03 0.25±0.04淺筋膜厚度（cm）0.18±0.06 0.19±0.05椎旁肌橫截面積凹凸側(cè)比值1.09±0.39 1.11±0.42深筋膜厚度（cm）0.12±0.03 0.13±0.03椎旁肌厚度（cm）1.79±0.39 1.84±0.44#椎旁肌橫截面積（cm2）3.97±2.59 4.78±2.46#干預(yù)前干預(yù)后皮膚厚度（cm）0.25±0.04 0.24±0.05淺筋膜厚度（cm）0.24±0.07*0.20±0.09#深筋膜厚度（cm）0.12±0.04 0.13±0.04椎旁肌厚度（cm）1.88±0.45*1.79±0.34#椎旁肌橫截面積（cm2）4.51±2.86*5.37±2.47*#皮膚厚度凹凸側(cè)比值1.02±0.13 1.01±0.14淺筋膜厚度凹凸側(cè)比值1.29±0.23 1.07±0.13#深筋膜厚度凹凸側(cè)比值1.02±0.11 1.01±0.12椎旁肌厚度凹凸側(cè)比值1.05±0.21 0.99±0.39

表2 AIS患者干預(yù)前、后脊椎凹凸側(cè)頂椎椎旁軟組織各超聲參數(shù)比較（）

表2 AIS患者干預(yù)前、后脊椎凹凸側(cè)頂椎椎旁軟組織各超聲參數(shù)比較（）

與同一時間凸側(cè)比較，*P<0.05；與干預(yù)前同側(cè)比較，#P<0.05

凹側(cè)凸側(cè)時間 皮膚厚度（cm）0.24±0.07 0.25±0.06淺筋膜厚度（cm）0.17±0.08 0.18±0.11椎旁肌橫截面積凹凸側(cè)比值1.21±0.42 1.12±0.43#深筋膜厚度（cm）0.12±0.05 0.13±0.04椎旁肌厚度（cm）2.73±0.45 2.84±0.42#椎旁肌橫截面積（cm2）5.52±3.11 6.52±3.52#干預(yù)前干預(yù)后皮膚厚度（cm）0.24±0.06 0.24±0.08淺筋膜厚度（cm）0.32±0.12*0.25±0.12*#深筋膜厚度（cm）0.13±0.04 0.13±0.03椎旁肌厚度（cm）3.82±0.52*2.91±0.43#椎旁肌橫截面積（cm2）7.53±2.83*7.12±3.15*#皮膚厚度凹凸側(cè)比值1.01±0.13 1.02±0.11淺筋膜厚度凹凸側(cè)比值1.89±0.48 1.32±0.63#深筋膜厚度凹凸側(cè)比值1.03±0.15 1.04±0.14椎旁肌厚度凹凸側(cè)比值1.35±0.31 1.05±0.12#

表3 AIS患者干預(yù)前、后脊椎凹凸側(cè)下端椎椎旁軟組織各超聲參數(shù)比較（）

表3 AIS患者干預(yù)前、后脊椎凹凸側(cè)下端椎椎旁軟組織各超聲參數(shù)比較（）

與同一時間凸側(cè)比較，*P<0.05；與干預(yù)前同側(cè)比較，#P<0.05

凹側(cè)凸側(cè)時間 皮膚厚度（cm）0.24±0.07 0.24±0.07淺筋膜厚度（cm）0.22±0.12 0.23±0.11椎旁肌橫截面積凹凸側(cè)比值1.02±0.32 1.03±0.32深筋膜厚度（cm）0.12±0.03 0.12±0.04椎旁肌厚度（cm）1.90±0.42 2.32±0.44#椎旁肌橫截面積（cm2）7.31±2.33 9.45±2.11#干預(yù)前干預(yù)后皮膚厚度（cm）0.24±0.08 0.24±0.07淺筋膜厚度（cm）0.31±0.11*0.25±0.12#深筋膜厚度（cm）0.12±0.04 0.12±0.03椎旁肌厚度（cm）2.89±0.36*2.53±0.36#椎旁肌橫截面積（cm2）7.42±2.19 9.85±2.48#皮膚厚度凹凸側(cè)比值1.01±0.12 1.02±0.11淺筋膜厚度凹凸側(cè)比值1.41±0.22 1.09±0.24#深筋膜厚度凹凸側(cè)比值0.95±0.12 0.94±0.13椎旁肌厚度凹凸側(cè)比值1.63±0.21 1.14±0.30#

1.干預(yù)前組內(nèi)比較：凸側(cè)3 個標(biāo)記點的淺筋膜厚度和椎旁肌厚度均小于凹側(cè)，凸側(cè)上端椎、頂椎椎旁肌橫截面積均小于凹側(cè)，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。

2.干預(yù)前、后比較：干預(yù)后凹側(cè)3 個標(biāo)記點的淺筋膜厚度、椎旁肌厚度及橫截面積均小于干預(yù)前，3 個標(biāo)記點的淺筋膜厚度凹凸側(cè)比值均小于干預(yù)前，下端椎和頂椎椎旁肌厚度、頂椎椎旁肌橫截面積凹凸側(cè)比值均小于干預(yù)前，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。

3.干預(yù)后組內(nèi)比較：凸側(cè)頂椎淺筋膜厚度、上端椎和頂椎椎旁肌橫截面積均小于凹側(cè)，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。

三、干預(yù)前、后Cobb角比較

患者胸腰彎 Cobb 角干預(yù)前為 35.4°±3.8°，干預(yù)后為 28.3°±4.2°，二者比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見圖5。

圖5 X 線測量患者（11歲，女）胸腰彎Cobb角，干預(yù)前為38°（圖左），干預(yù)后為24°（圖右）

四、干預(yù)前、后頂椎椎旁肌厚度、橫截面積凹凸側(cè)比值與Cobb角的相關(guān)性

干預(yù)前、后頂椎椎旁肌厚度、橫截面積凹凸側(cè)比值均與Cobb角無相關(guān)性（r干預(yù)前=0.21、0.25，r干預(yù)后=0.19、0.23；均P>0.05）。

討 論

椎旁肌包括淺層縱向長纖維豎脊?。?、最長肌和髂肋?。┖蜕顚有毕蚨汤w維橫突棘?。ò爰?、多裂肌和回旋?。?，其主要功能是伸展脊柱，并在一定程度上參與脊柱旋轉(zhuǎn)功能，是保持直立姿勢及維持脊柱穩(wěn)定的重要結(jié)構(gòu)。研究［8-9］發(fā)現(xiàn)，椎旁肌異常多見于凹側(cè)，且與脊柱側(cè)凸的進(jìn)展呈正相關(guān)，表明脊柱側(cè)凸可能與椎旁肌失衡相關(guān)。本研究旨在應(yīng)用肌骨超聲檢測AIS 患者干預(yù)前、后凹凸側(cè)上端椎、下端椎、頂椎3 個標(biāo)記點的椎旁軟組織參數(shù)的變化，分析頂椎椎旁肌厚度、橫截面積凹凸側(cè)比值變化與脊柱側(cè)凸Cobb角的關(guān)聯(lián)性。

本研究所選患者均為軀干失衡易進(jìn)展的Rigo E 型，X 線特征表現(xiàn)為單胸腰彎，頂椎位于T12~L2，整個脊椎胸腰段在骶骨中垂線左側(cè)；臨床體征為骨盆移向腰凹側(cè)，軀干不平衡且重心在腰凸側(cè)。超聲檢查發(fā)現(xiàn)，患者干預(yù)前凹側(cè)椎旁肌呈中等回聲，干預(yù)后呈略低回聲，內(nèi)部肌層纖維組織干預(yù)前回聲不均勻，干預(yù)后回聲不均勻現(xiàn)象改善；干預(yù)前凸側(cè)椎旁肌呈略低回聲，干預(yù)后為低回聲，內(nèi)部肌層纖維組織干預(yù)后回聲更趨均勻；且干預(yù)后頂椎、上端椎、下端椎淺筋膜椎旁肌厚度及椎旁肌橫截面積凹凸側(cè)比值失衡現(xiàn)象總體獲得改善，這可能與佩戴Rigo-Chêneau 支具使脊柱恢復(fù)相對的整體平衡有關(guān)，原本因脊柱不對稱載荷所出現(xiàn)的凹側(cè)椎旁肌超聲形態(tài)異常獲得改善。

AIS 患者凹凸側(cè)椎旁肌體積和脂肪浸潤均可出現(xiàn)失衡，肌纖維的類型和分布也存在差異，凹側(cè)椎旁肌變異，剛度增大更為常見［10-11］。凹凸側(cè)頂椎椎旁肌存在較大的肌電活動差異［2］，這些變化均可解釋為AIS患者凸側(cè)肌肉對較高負(fù)荷需求的代償適應(yīng)，且可能與發(fā)生的區(qū)域（胸椎、胸腰椎、腰椎）表現(xiàn)特征不同。本研究納入的均為青春發(fā)育期易進(jìn)展類型的胸腰彎患者，以減少偏差。通過比較患者凹凸側(cè)椎旁軟組織的皮膚、淺筋膜、深筋膜、椎旁肌厚度及椎旁肌橫截面積發(fā)現(xiàn)，干預(yù)前凸側(cè)3個標(biāo)記點的淺筋膜和椎旁肌厚度均小于凹側(cè)，凸側(cè)上端椎、頂椎椎旁肌橫截面積均小于凹側(cè)（均P<0.05）。與Kennelly和Stokes［12］研究結(jié)果相似，但后者的橫斷面研究未區(qū)分側(cè)凸的類型，且研究方向均為骨骼發(fā)育成熟的重度側(cè)凸患者，本研究則觀察了青春期中度側(cè)凸患者支具干預(yù)前、后椎旁軟組織超聲參數(shù)的變化，結(jié)果顯示干預(yù)后下端椎和頂椎椎旁肌厚度、頂椎椎旁肌橫截面積凹凸比值均小于干預(yù)前（均P<0.05），表明椎旁肌厚度和橫截面積凹凸側(cè)比值整體上更趨平衡。與Jiang 等［10］報道一致。這可能與佩戴Rigo-Chêneau 款支具后患者恢復(fù)軀干中軸力線有關(guān)，同時該款支具所具有的抗旋作用使凸側(cè)受壓而凹側(cè)釋放，有利于凹側(cè)椎旁肌的等長收縮，從而降低凹側(cè)椎旁肌剛度，改善不對稱的生物力學(xué)現(xiàn)象，因此表現(xiàn)為超聲圖像上凹凸側(cè)椎旁肌橫截面積測值的變化。

有研究［13-14］應(yīng)用CT 或MRI 對椎旁肌組織形態(tài)學(xué)進(jìn)行測量，結(jié)果顯示凹側(cè)椎旁肌橫截面積小于凸側(cè)（P<0.05）。本研究與之不同，原因可能是上述研究采用臥位進(jìn)行掃描，且方向及角度固定，未能根據(jù)脊柱的彎曲角度調(diào)整，所獲取截面圖像并非標(biāo)準(zhǔn)橫斷面；本研究使用負(fù)重站立位，根據(jù)側(cè)凸的方向調(diào)整探頭而實時成像，從而獲得椎旁肌厚度和橫斷面等相應(yīng)參數(shù)。本研究通過評估椎旁肌厚度和橫截面積以呈現(xiàn)干預(yù)前、后肌肉形態(tài)變化，表明椎旁肌病變可能為脊柱側(cè)凸的繼發(fā)性代償改變，當(dāng)脊柱出現(xiàn)側(cè)凸后，機(jī)體為維持平衡盡量使側(cè)凸的脊柱維持豎直的平衡狀態(tài)，致使凹凸側(cè)椎旁肌失衡，干預(yù)后則椎旁肌厚度和橫截面積凹凸側(cè)比值趨向平衡，進(jìn)一步說明超聲可定量評估椎旁軟組織形態(tài)學(xué)變化，在AIS 保守治療管理中具有潛在價值。

此外，根據(jù)Hueter-Volkman 定律，即骨骺所受壓力增加，骨骼的生長就會受到抑制；反之，如骨骺所受壓力減小，骨骼的生長會相應(yīng)加快。在此進(jìn)程中椎旁肌可能出現(xiàn)繼發(fā)性失衡，進(jìn)而加重脊柱側(cè)凸和椎體旋轉(zhuǎn)。支具通過矯正力點施力于頂椎區(qū)域，使原先凹側(cè)生長終板所受負(fù)載降低，刺激凹側(cè)的椎體生長從而促進(jìn)椎體再次重構(gòu)［15］。本研究所有患者干預(yù)6 個月后胸腰彎Cobb 角均較干預(yù)前減小（P<0.05），椎旁肌整體上更趨平衡，與本課題組另一研究［4］結(jié)果類似，可能原因為：支具矯正力點對頂椎凸側(cè)椎旁軟組織的擠壓作用，可減少頂椎偏距，從而降低頂椎區(qū)域凹凸側(cè)椎旁肌不對稱的機(jī)械應(yīng)力。但本研究結(jié)果顯示，頂椎椎旁肌的超聲形態(tài)學(xué)參數(shù)變化與胸腰彎Cobb角無相關(guān)性，仍需進(jìn)一步研究以排除年齡、性別、身高、體質(zhì)量等諸多因素的影響，同時需考慮脊柱矢狀面和軸面參數(shù)對研究結(jié)果帶來的影響。

綜上所述，肌骨超聲可評估支具干預(yù)對Rigo E 型AIS 患者椎旁軟組織形態(tài)學(xué)的影響；干預(yù)后淺筋膜、椎旁肌厚度、椎旁肌橫截面積凹凸側(cè)比值整體上更趨平衡。但本研究樣本量較小，椎旁肌的功能狀況等仍未清晰，待今后進(jìn)一步深入研究。