超聲彈性成像在常見肌骨疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

董雅馨 周 暢

近年來隨著超聲影像技術(shù)的不斷革新，肌肉、肌腱、韌帶等肌骨系統(tǒng)組織的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)可在高頻探頭下清晰顯示，這些組織的纖維化程度往往提示著該類疾病的進(jìn)展情況，故量化病變組織軟硬程度是至關(guān)重要的。超聲彈性成像(ultrasound elastography, UE)作為新興的無創(chuàng)檢查技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于肝臟、乳腺、甲狀腺等多個(gè)部位，UE除了具有常規(guī)超聲實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測、價(jià)格低廉、檢查方便等優(yōu)點(diǎn),還能量化病變部位的纖維化程度，從而對疾病的嚴(yán)重程度進(jìn)行評估，指導(dǎo)后續(xù)治療。目前彈性成像技術(shù)在肌骨系統(tǒng)的應(yīng)用有限，有待繼續(xù)開發(fā)拓展，故本文就UE在常見肌骨系統(tǒng)疾病的應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行綜述，以期對該類疾病的診斷、治療及預(yù)后評估方面提供一定幫助。

1 UE技術(shù)原理

UE是1991年由Ophir等[1]首次提出并報(bào)道，其原理是當(dāng)人體組織受壓時(shí)，軟組織比硬組織更容易發(fā)生形變，形變前后產(chǎn)生的位移、速度或應(yīng)變的分布差異被計(jì)算機(jī)捕捉后，通過分析處理，以灰階或彩色編碼的形式對病變部位的硬度進(jìn)行表達(dá)。目前，常用的彈性成像技術(shù)有實(shí)時(shí)組織彈性成像、聲輻射力脈沖彈性成像和剪切波彈性成像[2]。常用的參數(shù)包括由實(shí)時(shí)組織彈性成像測量的應(yīng)變率比值以及由剪切波彈性成像測量的楊氏模量(Young’s modulus,E)、剪切波速度(shear wave velocity, SWV)等多種定量彈性模量值。

2 UE在常見肌骨系統(tǒng)疾病診斷中的應(yīng)用

2.1 先天性肌斜頸( congenital muscular torticollis,CMT) CMT是一種常見的肌肉疾病，發(fā)生于出生時(shí)或出生后不久，由于胸鎖乳突肌(sternocleidomastoid,SCM)單側(cè)縮短導(dǎo)致。SCM變短會(huì)導(dǎo)致一系列的臨床癥狀，主要包括頭部向同側(cè)傾斜且下頜向反方向旋轉(zhuǎn)。長期嚴(yán)重的CMT可導(dǎo)致面部結(jié)構(gòu)不對稱以及顱骨和頸椎畸形。目前引起CMT的因素尚不明確，有學(xué)者認(rèn)為其與產(chǎn)傷、血供障礙、靜脈回流受阻等因素有關(guān)[3-4]。2018年美國物理治療協(xié)會(huì)明確指出，對于CMT的患兒，干預(yù)越早，所需治療時(shí)間越短，癥狀的解決就越徹底，故盡早準(zhǔn)確識別該類患兒勢在必行[5]。目前CMT主要靠臨床醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)性診斷，新生兒若發(fā)現(xiàn)顏面、頭顱及頸部的不對稱及頸部活動(dòng)不對稱，則患CMT的風(fēng)險(xiǎn)較高[6]，這難以與其他原因?qū)е碌念i部腫塊相互區(qū)別。常規(guī)超聲雖然可以直觀顯示SCM的回聲及血流情況，但其回聲及厚度會(huì)隨著患兒年齡的增加有所差異，肌肉回聲可表現(xiàn)為高、低或等回聲，肌肉厚度也有所差異，這就為準(zhǔn)確診斷CMT造成極大困難[7]。因?yàn)镃MT的基本病理改變是SCM的增生和纖維化，故定量SCM纖維化程度有助于幫助診斷CMT及判斷其進(jìn)程。UE作為一種超聲新技術(shù)，它可以對病變組織的纖維化程度進(jìn)行定量評估。司振妍等[8]將UE及常規(guī)超聲診斷CMT的效能進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)UE診斷CMT靈敏度(95%)、準(zhǔn)確度(94%)顯著高于常規(guī)超聲(80%和78%)，這提示UE對于CMT的診斷價(jià)值優(yōu)于常規(guī)超聲，可以幫助臨床盡早準(zhǔn)確識別該類患兒。正常小兒的SCM彈性圖像主要以綠色為主(綠色提示組織較軟)，而CMT患者的患側(cè)SCM則表現(xiàn)為以藍(lán)色(藍(lán)色提示組織較硬)或混雜色彩為主的彈性圖像[9], 這提示CMT患者的SCM的組織硬度更大。此外，臨床上還可以應(yīng)用測量患兒治療前后的SWV測值來定量肌肉硬度，同時(shí)評估治療前后的頸活動(dòng)度。相關(guān)研究[10]發(fā)現(xiàn)，治療后的患兒頸部活動(dòng)度增加，SWV測值明顯降低，肌肉硬度降低，這提示SWV測值的變化可以幫助預(yù)測臨床結(jié)果的改善。李亞茜等[11]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)手術(shù)治療的CMT患兒SCM的硬度有明顯的下降，而對癥保守治療的CMT患兒在治療前后SCM的硬度沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這表明UE不僅較常規(guī)超聲能更好地診斷SCM，還能在最優(yōu)治療方案的選擇上提供有力證據(jù)，監(jiān)測治療效果，評估患兒預(yù)后。

2.2 腕管綜合征( carpal tunnel syndrome,CTS) CTS是由于正中神經(jīng)在腕管水平受壓而引起的常見卡壓性神經(jīng)病變之一[12]，常見病因包括：骨折脫位、骨質(zhì)增生、腕管內(nèi)腫瘤等，這些疾病會(huì)導(dǎo)致正中神經(jīng)分布區(qū)域的感覺異常，產(chǎn)生麻木、疼痛，嚴(yán)重者導(dǎo)致手部失能。臨床上對于CTS的診斷大多依靠患者的癥狀體征以及神經(jīng)電生理檢查，但神經(jīng)電生理檢查耗時(shí)久、費(fèi)用高，而且5%～10%的腕管綜合征患者神經(jīng)電生理檢查顯示正常。2016年美國骨科醫(yī)師協(xié)會(huì)明確指出超聲對于正中神經(jīng)橫截面積( cross-sectional area,CSA)的測量會(huì)增加神經(jīng)電生理診斷的價(jià)值[13]，但CSA測值易受性別、年齡、身高、體重等影響。因?yàn)?CTS的病理變化包括長時(shí)間受壓的正中神經(jīng)由于血液循環(huán)障礙而導(dǎo)致神經(jīng)膜水腫以及成纖維細(xì)胞浸潤，最終纖維瘢痕組織累積導(dǎo)致神經(jīng)質(zhì)地發(fā)生改變，硬度增加[14]，所以利用UE可以從本質(zhì)上評估病變部位纖維化程度從而幫助診斷。既往有研究[15]表明CSA是診斷CTS的最佳獨(dú)立超聲參數(shù)，診斷達(dá)到了94%的準(zhǔn)確度。當(dāng)CSA和正中神經(jīng)硬度聯(lián)合診斷時(shí)，其診斷CTS的準(zhǔn)確度明顯上升，表明UE能為診斷CTS提供一定的增量價(jià)值。臨床上，對于神經(jīng)卡壓程度的不同，治療CTS的方式也有所不同。Moran等[16]研究發(fā)現(xiàn)，以神經(jīng)電生理檢查為金標(biāo)準(zhǔn)，CTS病情越重，正中神經(jīng)硬度高。此外，以腕管入口處與旋前方肌附近正中神經(jīng)E差值≥57 kPa及CSA≥14 mm2區(qū)分中重度CTS患者的敏感性高達(dá)100%，這類重癥患者可被準(zhǔn)確識別、盡早手術(shù)，而其他輕癥患者行保守康復(fù)治療即可。UE作為診斷CTS的無創(chuàng)新技術(shù)，減少了有創(chuàng)肌電圖檢查的可能性，在準(zhǔn)確診斷疾病、及時(shí)評估病情方面表現(xiàn)出一定優(yōu)勢，但目前相關(guān)研究有限，后續(xù)還需要更大樣本量進(jìn)行驗(yàn)證。

2.3 運(yùn)動(dòng)性損傷 運(yùn)動(dòng)性損傷是現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域比較常見的疾病，長期固定姿勢工作者、高勞動(dòng)強(qiáng)度者、運(yùn)動(dòng)員為此病多發(fā)群體。損傷常累及韌帶、肌肉、肌腱以及筋膜等。對于專業(yè)體育工作者來說，運(yùn)動(dòng)性損傷不可避免，但早期診斷、及時(shí)治療以及評估預(yù)后在復(fù)健的過程中尤為重要。運(yùn)動(dòng)性損傷在以往主要依靠患者主訴、癥狀體征以及臨床經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行診斷，磁共振成像技術(shù)是診斷運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)損傷的比較直觀且準(zhǔn)確的影像學(xué)手段，但價(jià)格昂貴、檢查耗時(shí)長、難以多次重復(fù)檢查達(dá)到監(jiān)測病情的目的。目前也有很多研究將UE應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)性損傷的診斷和預(yù)后評估。

2.3.1 肌腱炎 肌腱是連接骨骼和肌肉的強(qiáng)韌纖維結(jié)締組織。慢性肌腱損傷的發(fā)病原因仍有爭議，過度重復(fù)機(jī)械負(fù)荷、內(nèi)源性炎性因子、肌腱干細(xì)胞微環(huán)境的改變等均可能導(dǎo)致肌腱損傷的發(fā)生，從而導(dǎo)致組織纖維化，繼而形成瘢痕組織使肌腱硬度增加，彈性降低[17]?；颊叱８械讲∽儾课坏奶弁础和瓷踔梁喜⒐δ苷系K。臨床上對肌腱炎的診斷主要依靠癥狀體征[18]，但癥狀輕微時(shí)大多患者并不重視，待癥狀嚴(yán)重時(shí)病情早已進(jìn)展，故早期識別、及時(shí)干預(yù)、定期監(jiān)測尤為重要。超聲檢查中發(fā)現(xiàn)的肌腱厚度增加和退行性改變，是出現(xiàn)肌腱病癥狀的危險(xiǎn)因素[18]，而肌腱內(nèi)部的纖維化通常比肌腱的增厚表現(xiàn)出現(xiàn)更早，利用UE則可盡早識別肌腱炎患者。在1項(xiàng)針對岡上肌肌腱炎患者的研究[19]中發(fā)現(xiàn)，健康組志愿者的岡上肌功能正常，彈性良好，成像表現(xiàn)為紅綠相間，提示組織較軟，對照組患者的肌腱發(fā)生了無菌性炎癥及退行性改變，肌腱在損傷及修復(fù)的過程中，纖維細(xì)胞增生，彈性降低，受壓后位移變化減小，大多表現(xiàn)為紅色，提示組織硬度較大。另外，SWV測值大小在治療前和治療后的患者的岡上肌肌腱有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，治療后SWV、視覺模擬評分及Constant-Murley肩關(guān)節(jié)功能評分單獨(dú)預(yù)測岡上肌肌腱炎患者預(yù)后的曲線下面積為0.850、0.776和0.763，三者聯(lián)合預(yù)測時(shí)曲線下面積提升至0.949，提示聯(lián)合預(yù)測模型具有較高的準(zhǔn)確性，可為岡上肌肌腱炎的診斷及預(yù)后評估提供參考。 Vasishta等[20]將以磁共振診斷的不同程度的肌腱病的的彈性應(yīng)變比進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)應(yīng)變比與以磁共振為依據(jù)的分級有良好的相關(guān)性，隨著分級增加，應(yīng)變比逐級降低，這說明UE同磁共振一樣，都能用于評估肌腱疾病的嚴(yán)重程度，并且可以在組織水平上預(yù)測肌腱的改善或惡化。

2.3.2 足底筋膜炎 足底筋膜炎是成人足痛最常見的原因之一，該病在跑步者中發(fā)病率高，病變部位通常在跟骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)突的足底筋膜起點(diǎn)附近，但常常還會(huì)累及跟腱及腓腸肌功能。在組織學(xué)上，跖筋膜炎是由于血管的增加、成纖維細(xì)胞的增生和膠原纖維的破壞導(dǎo)致的一種退行性改變[21]。患者常以單足或雙足跟部在站立或行走時(shí)疼痛為主要特征來院就診，臨床上的診斷多憑借臨床醫(yī)師的主觀經(jīng)驗(yàn)[22]，依靠。隨著超聲各項(xiàng)技術(shù)在足踝部的應(yīng)用越來越廣泛，彈性成像可為足底筋膜炎的診斷提供定量影像學(xué)依據(jù)。李霖等[23]研究顯示，足底筋膜炎患者的足底筋膜厚度較健康對照組厚；E值和SWV值較健康成年人小，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，彈性更小。Gatz等[24]在監(jiān)測足底筋膜炎患者治療效果的研究中發(fā)現(xiàn)，二維超聲觀察到的足底筋膜的厚度、回聲、形態(tài)在治療前后并沒有明顯變化，而剪切波彈性成像測得的E值在治療后明顯增加，提示足底筋膜硬度增加，這表明UE較二維超聲更能監(jiān)測患者的治療效果。目前彈性成像在足底筋膜炎的應(yīng)用研究較少，未來的研究或可通過擴(kuò)大樣本量，建立健康人群的足底筋膜組織的彈性區(qū)間，找到診斷足底筋膜炎的界值，確定彈性成像在足底筋膜炎的早期診斷、療效評估方面的新應(yīng)用價(jià)值。

2.4 顳下頜關(guān)節(jié)紊亂癥( temporomandibular disorder, TMD) TMD是以顳下頜關(guān)節(jié)和咀嚼肌的疼痛和功能障礙為特征的疾病[25]。其診斷多依靠于臨床醫(yī)師觸診咀嚼肌時(shí)是否有疼痛和壓痛[26]，而與疼痛相關(guān)咀嚼肌通常摸起來十分僵硬[27]，故準(zhǔn)確評估咀嚼肌硬度可能有助于診斷并監(jiān)控此病。1項(xiàng)納入26名TMD患者的研究[28]顯示，TMD患者咀嚼肌的SWV測值及E值較健康人群有所升高，提示TMD患者咀嚼肌較硬，彈性較差。另一方面， TMD還與顳下頜關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)盤前脫位有關(guān)[29]，由于顳下頜關(guān)節(jié)后囊和關(guān)節(jié)盤的損傷，使得作用于椎間盤前部的肌肉力量發(fā)生變化，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)盤移位。研究[30]發(fā)現(xiàn)，TMD患者關(guān)節(jié)盤前移位部分的僵硬程度較低，而其中間區(qū)域的僵硬程度較高。當(dāng)顳下頜關(guān)節(jié)盤前移位部分的彈性硬度降低到8.667 kPa以下時(shí)，TMD患者可被準(zhǔn)確地識別，診斷的敏感性達(dá)到100.0%、特異性達(dá)到97.3%。另外，有學(xué)者認(rèn)為關(guān)節(jié)盤的彈性或許可以幫助分離感染、炎癥和變性過程[32]，每個(gè)過程都可能在固定的范圍內(nèi)，更多地了解彈性圖參數(shù)的典型范圍可以幫助早期識別病變。未來的研究應(yīng)集中于關(guān)節(jié)盤和咀嚼肌疾病的組織病理學(xué)改變和彈性成像結(jié)果之間的關(guān)系。

UE具有無創(chuàng)、簡便、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，能夠直觀的提供病變組織硬度信息，不僅可以對于疾病的嚴(yán)重程度進(jìn)行定量評估，還可以在后續(xù)的治療監(jiān)測以及評估預(yù)后中起到一定的作用。雖然有許多研究已提示UE應(yīng)用于肌骨系統(tǒng)疾病的價(jià)值，但大多研究都缺乏對照或病理學(xué)支持。隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，可通過更廣泛的多中心、大樣本量的深入研究，有望形成更加規(guī)范的診療標(biāo)準(zhǔn)，使UE技術(shù)更好地服務(wù)于臨床。