剪切波彈性成像技術在骨關節(jié)病診療中的應用價值

曹坤燕，郭珈宜，李 峰，耿豐勤，張亦可，伏玉龍

1.河南中醫(yī)藥大學洛陽研究生培養(yǎng)工作部，河南 鄭州 450000；2.河南省洛陽正骨醫(yī)院/河南省骨科醫(yī)院，河南 洛陽471000

肌肉、肌腱、韌帶是關節(jié)運動的主要參與者，在神經(jīng)系統(tǒng)的支配下可隨意完成各項動作。當肌肉、肌腱、韌帶或神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，會出現(xiàn)不同程度的骨關節(jié)病，降低生活質量，給患者家庭和社會帶來負擔，因此對骨關節(jié)病周圍肌肉、肌腱、韌帶特性的研究十分重要。超聲主要用于評估軟組織，僅在肌腱、韌帶及肌肉發(fā)生明顯改變時作出診斷，無法評估早期的肌肉、肌腱、韌帶特征，常出現(xiàn)誤、漏診，失去最佳治療時機。實時剪切波彈性成像（SWE）已在甲狀腺、乳腺、肝臟、前列腺等組織器官中開展應用，并具有一定的診斷價值，目前也有研究證明其在骨骼肌的診斷中同樣有診斷價值［1-2］。實時SWE 作為一種非侵入性、定量和實時診斷成像技術，尤其適合于骨骼肌的體內研究，能評估正常人的骨骼肌主動收縮與肌力、被動拉伸與肌張力、松弛狀態(tài)下的骨骼肌長度及角度、靜態(tài)拉伸后的骨骼肌變化，還能評估肌肉的退行性改變、神經(jīng)系統(tǒng)引起的肌張力改變，以及肌肉損傷等一系列疾病［3］，是研究肌肉生物力學特性的可靠技術，能為臨床及早發(fā)現(xiàn)骨關節(jié)病并指導后期康復鍛煉提供可靠依據(jù)。

1 SWE 的產生及原理

組織硬度被視為診斷疾病的標志，一般來說，惡性組織比良性組織更硬，可通過直接觸診進行區(qū)分，但觸診缺乏客觀性。隨著科技的發(fā)展，觸診已逐漸被超聲替代，且生成了組織硬度圖和解剖圖［4］。這種手工觸診評估的組織特征在組織工程術語中被稱為彈性模量，SWE 使用彈性模量對組織硬度進行評估，從而判定組織的生理或病理情況［5］。

通過探頭對組織的剪切波速度進行定量測量，同時利用剪切波速度進行彩色編碼疊加于二維解剖圖像上，進行測量，得出楊氏模量值（E=3·ρ·c2，單位kPa，其中ρ 為組織密度，c 為剪切波傳播速度［6］）。剪切波的傳播速度取決于組織的硬度［7-8］，在組織內剪切波速度越快，組織硬度越大，其楊氏模量值也越大，在彈性圖像上該區(qū)域則顯示為紅色，楊氏模量值小則顯示為藍色，介于兩者之間則顯示為綠色。SWE 可用來監(jiān)測肌肉、肌腱及韌帶的生理和病理變化，并可用于診斷肌肉、肌腱和韌帶變化，進一步獲取肌肉、肌腱和韌帶的早期病變信息［9-10］。

2 SWE 在肌肉中的臨床應用

SWE 可直接反映肌肉的收縮力和肌肉硬度［11］。有研究發(fā)現(xiàn)，在放松狀態(tài)下，腓腸肌的平均楊氏模量值遠低于收縮狀態(tài)，在衰老過程中，在收縮狀態(tài)下男性楊氏模量值的下降率較女性更大［12］。Saito 等［13］發(fā)現(xiàn)，與青年組相比較，老年女性股直肌和腓腸肌的僵硬程度較高。膝骨關節(jié)炎患者的腘繩肌楊氏模量高于健康人，西安大略與麥克馬斯特大學骨關節(jié)炎指數(shù)評分（WOMAC）指數(shù)與患者的楊氏模量具有相關性［14］，表明關節(jié)功能與肌肉彈性可相互影響。在兒童急性期肌炎中，肌肉彈性圖表現(xiàn)為較硬，楊氏模量值較正常增大［15］。Akagi 等［16］發(fā)現(xiàn)，運動后肱三頭肌肌肉硬度較運動前高。在靜息狀態(tài)下，健康男性股外側肌和股內側斜肌的平均彈性值顯著高于健康女性（P＜0.05），髕股疼痛綜合征患者，女性的股內側肌收縮率顯著降低（P＜0.05），表明通過SWE 檢測的髕股疼痛綜合征患者存在明顯的股內側斜肌無力，該方法可提供肌無力診斷的定量數(shù)據(jù)［17］。郭玲等［18-19］證明了手法治療可降低楊氏模量值和肌肉硬度，但療效維持時間較短。針刺雖有較小的組織損傷，但可緩解疼痛，減少肌肉組織的僵硬程度［20］。SWE 可早期判斷肌肉情況，評估病情，及時診斷并治療。

3 SWE 在肌腱中的臨床應用

有研究顯示，健康跟腱是一種相對較硬的組織，但約7%的跟腱中部有軟化［21］。與健康對照組相比，病變肌腱的剪切波速度在放松及拉伸狀態(tài)均更慢，這有助于確認和量化肌腱病變的部位［22］。跟腱斷裂術后修復性組織比正常肌腱組織更硬，且與生物力學和功能密切相關［23-24］，這表明SWE 技術可用于評估跟腱愈合過程的生物力學信息，并能預測肌腱功能狀態(tài)。單潔玲等［25］發(fā)現(xiàn)，采用輔助軟組織松解術治療跟腱炎患者可減少跟腱厚度及跟腱彈性模量值。SWE 技術可量化評估肌腱的情況，并提供可供參考的數(shù)據(jù)，有助于進行康復療效評定。

4 SWE 在韌帶中的臨床應用

Wu 等［26］評估了喙肱韌帶彈性在健康人群和肩周炎患者中的表現(xiàn)，結果發(fā)現(xiàn)最大外旋時喙肱韌帶楊氏模量值大于中立位，外旋位肩周炎喙肱韌帶楊氏模量值顯著大于正常肩部（P＜0.05），最終得出SWE顯示肩周炎患者的喙肱韌帶較正常肩部喙肱韌帶更硬，韌帶的硬度與手臂的外旋程度、年齡、活動度有關。中老年人喙肱韌帶楊氏模量值的降低與肩關節(jié)活動度的降低密切相關［27］。Rougereau 等［28］分別測量脛舟韌帶、脛跟韌帶、脛距韌帶在中立位、內翻、外翻、背側和足底屈曲時的楊氏模量值發(fā)現(xiàn)，不同位置的楊氏模量值也不同，且女性低于男性，表明SWE是一種可靠的、可重復性測量方法，可為踝關節(jié)內側韌帶重建提供參考。韌帶的楊氏模量值與位置密切相關，可早期診斷韌帶病變，減少韌帶損傷。

5 SWE 的局限性及展望

SWE 可進行組織定量評價，但影響測量值的因素較多，現(xiàn)就以下幾點進行闡述：①操作者的手法，Kot 等［29］研究發(fā)現(xiàn)，髕韌帶的彈性模量與施加壓力的大小有關；②探頭與皮膚的角度也會影響測量值，探頭與皮膚夾角應＜20°，以保證數(shù)值的可信度［30］；③ROI 的界定具有一定的主觀性；④探頭與肌肉纖維的方向，肌肉纖維方向具有各向異性，骨骼肌中剪切波的傳播速度與肌纖維排列方向有關［31］。因此，進行SWE 時應適當施加壓力，探頭與皮膚夾角應＜20°，且應順著肌纖維方向，對同一部位進行多次重復測量，以減小誤差。

總之，SWE 技術在肝臟、乳腺、甲狀腺等領域的應用已較成熟，但在運動系統(tǒng)中的應用正處于探索階段。雖然SWE 技術有一定的局限性，但對臨床骨科肌肉、肌腱、韌帶的評估，以及康復評定有一定的診斷和評估價值。因此，需規(guī)范SWE 的專業(yè)術語與標準，包括設備調試、作標準及各個肌肉的正常范圍參考值，為后的研究者提供參考。SWE 在測量骨關節(jié)病診療方面有良好的發(fā)展?jié)摿?，有望成為一種骨關節(jié)病定量診斷評估的新方法。