剪切波彈性成像定量評估正常青年人踝關(guān)節(jié)不同角度時小腿三頭肌硬度變化

摘" " 要" " 目的" " 應(yīng)用剪切波彈性成像（SWE）定量評估特定體位下正常青年人踝關(guān)節(jié)不同角度時小腿三頭肌硬度變化。方法" " 選取正常青年志愿者50例，其中男、女各25例，于俯臥位膝關(guān)節(jié)完全伸展體位下改變踝關(guān)節(jié)角度為背伸10°、中立位0°、跖屈30°和跖屈50°時，應(yīng)用SWE分別測量雙側(cè)小腿三頭?。枘c肌內(nèi)側(cè)頭、腓腸肌外側(cè)頭、比目魚?。┘羟胁ㄋ俣龋⊿WV），比較踝關(guān)節(jié)不同角度時，以及不同性別、慣用側(cè)與非慣用側(cè)踝關(guān)節(jié)同一角度時小腿三頭肌SWV的差異。結(jié)果" "腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭及比目魚肌踝關(guān)節(jié)不同角度時SWV比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.001），其中背伸10°時腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV均大于中立位0°、跖屈30°、跖屈50°時SWV，跖屈30°時腓腸肌內(nèi)側(cè)頭SWV小于其他角度時SWV，跖屈50°時比目魚肌SWV大于跖屈30°、中立位0°時SWV，背伸10°時比目魚肌SWV大于跖屈30°、中立位0°時SWV，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.05）；中立位0°、背伸10°時腓腸肌內(nèi)側(cè)頭SWV均大于腓腸肌外側(cè)頭SWV，跖屈 30°、跖屈 50°時比目魚肌SWV均大于腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV，中立位0°、背伸10°時比目魚肌SWV均小于腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.05）。男、女性小腿三頭肌SWV隨踝關(guān)節(jié)角度改變的變化趨勢相同，且男性踝關(guān)節(jié)中立位0°、背伸10°時腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV均大于女性，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.05）。慣用側(cè)與非慣用踝關(guān)節(jié)同一角度時小腿三頭肌SWV比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論" "SWE可用于定量評估正常青年人踝關(guān)節(jié)不同角度時小腿三頭肌硬度變化。

關(guān)鍵詞" " 剪切波彈性成像；踝關(guān)節(jié)角度；小腿三頭?。挥捕?；青年人

［中圖法分類號］R445.1" " " ［文獻標(biāo)識碼］A

Quantitative evaluation of the stiffness changes of the triceps surae muscle at different ankle angles in normal young people by

shear wave elastography

LIU Yilin1，LI Yujuan2

1.Changchun University of Chinese Medicine，Changchun 130117，China.2.Ultrasound Electrophysiological Diagnostic Center，the Third Affiliated Clinical Hospital of Changchun University of Chinese Medicine，Changchun 130117，China

ABSTRACT" " Objective" " To quantitatively evaluate the stiffness changes of the triceps surae muscle at different ankle angles in normal young people under particular positions by shear wave elastography（SWE）.Methods" " " Totally 50 young volunteers（25 males and 25 females） were selected.When the ankle angle was changed to dorsal 10°，neutral 0°，plantarflexion 30° and plantarflexion 50° under the prone position with the knee fully extended，the shear wave velocity（SWV） of bilateral triceps surae muscle（medial head of gastrocnemius，lateral head of gastrocnemius and soleus muscle） were measured by SWE.The differences of SWV of triceps surae muscle between different ankle angles，different genders，and the dominant and non-dominant sides were compared.Results" " " The SWV at different ankle joint angles in the medial and lateral heads of the gastrocnemius and the soleus muscle were statistically significant differences（all Plt;0.001）.The SWV of the medial and lateral heads of the gastrocnemius at dorsal extension 10° were higher than those at neutral 0°，plantarflexion 30° and plantarflexion 50°，and the SWV of the medial head of gastrocnemius at plantarflexion 30° was lower than that at other angles，and the SWV of soleus muscle at plantarflexion 50° was higher than that at neutral 0°，plantarflexion 30°，and the SWV of soleus muscle at dorsal extension 10° was higher than those at plantarflexion 30° and neutral 0°，with statistically significant differences（all Plt;0.05）.The SWV of the medial head of the gastrocnemius muscle at neutral 0° and dorsal extension 10° were higher than those of the lateral head of the gastrocnemius muscle，and the SWV of soleus muscle at plantarflexion 30° and plantarflexion 50° were higher than those of the medial and lateral heads of gastrocnemius，and the SWV of soleus muscle at neutral 0° and dorsal extension 10° were lower than those of the medial and lateral heads of gastrocnemius，with statistically significant differences（all Plt;0.05）.The change trend of SWV of the triceps surae muscle with the change of angle was the same in males and females，and the SWV of the medial and lateral heads of the gastrocnemius in male were significantly higher than those in female at neutral 0° and dorsal extension 10°，with statistically significant differences（all Plt;0.05）.There was no significant difference in SWV of triceps surae between the dominant and non-dominant sides.Conclusion" " " SWE can be used to quantitatively evaluate the stiffness changes of the triceps surae muscle at different ankle angles in normal young people.

KEY WORDS" " Shear wave elastography；Ankle angle；Triceps surae muscle；Stiffness；Young people

小腿三頭肌是由腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭和比目魚肌組成，其中腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭跨越膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)，為行走和跳躍提供重要的推動力；比目魚肌在維持踝關(guān)節(jié)的跖屈姿勢方面具有關(guān)鍵作用。小腿三頭肌硬度增加有助于肌肉適應(yīng)多種生理及運動需求，卻也使關(guān)節(jié)被動活動范圍減小，并隨著時間的推移破壞運動功能，因此其硬度改變與疾病進展密切相關(guān)［1］。研究［2］顯示被動肌肉硬度與被動肌力之間存在很強的線性關(guān)系，是評價骨骼肌組織力學(xué)性能的一個有效指標(biāo)。因此，測量小腿三頭肌的硬度變化在運動損傷的預(yù)防［3］、腦卒中人群肌肉硬度評估及康復(fù)進展監(jiān)測［4］中均具有廣泛的應(yīng)用前景。剪切波彈性成像（shear wave elastography，SWE）在量化肌肉和肌腱硬度特性方面具有較高的可靠性，在對腓腸肌-跟腱復(fù)合體進行測量時，操作者內(nèi)組內(nèi)相關(guān)系數(shù)為0.77～0.95，操作者間組內(nèi)相關(guān)系數(shù)為0.76～0.94［5］。然而其測值結(jié)果仍受到多種因素影響，尤其體現(xiàn)在踝關(guān)節(jié)角度。本研究應(yīng)用SWE定量評估正常青年人群踝關(guān)節(jié)不同角度時小腿三頭肌硬度變化，旨在為該技術(shù)更好地應(yīng)用于下肢肌張力的評估提供踝關(guān)節(jié)角度選擇參考。

資料與方法

一、研究對象

選取2024年4～5月長春市中心醫(yī)院招募的正常青年志愿者50例，其中男25例，年齡（24±2）歲，身高（1.77±0.05）m，體質(zhì)量（75.39±9.11）kg，體質(zhì)量指數(shù)（23.81±2.82）kg/m2；女25例，年齡（24±1）歲，身高（1.64±0.06）cm，體質(zhì)量（60.06±7.59）kg，體質(zhì)量指數(shù)（22.50±2.91）kg/m2。其中46例慣用腳為右側(cè)，4例慣用腳為左側(cè)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～28歲；②下肢狀態(tài)、關(guān)節(jié)活動度及踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性均良好。排除標(biāo)準(zhǔn)：①下肢手術(shù)史、下肢急性或慢性勞損者；②系統(tǒng)性、代謝性、內(nèi)分泌性疾病患者；③小腿皮膚有破損者。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號：CZDSFYLL2024-019-01），所有志愿者均簽署知情同意書。

二、 儀器與方法

使用邁瑞Resona R9彩色多普勒超聲診斷儀，L14-3WU線陣探頭，頻率14 MHz；預(yù)設(shè)條件為肌肉骨骼模式，圖像深度4 cm，肌肉彈性測量范圍0～8.2 m/s。受檢者俯臥于檢查床，下肢自然伸展并裸露雙側(cè)小腿，雙足伸出床沿自然下垂。測量前囑受檢者完全不抵抗康復(fù)師的活動，康復(fù)師對其踝關(guān)節(jié)進行2次被動背伸、跖屈運動以確定受檢者處于放松狀態(tài)，于踝關(guān)節(jié)背伸10°、中立0°、跖屈30°和跖屈50°時測量三頭肌硬度。見圖1。選取脛骨外側(cè)髁與外踝連線中上1/3～1/2區(qū)域皮膚表面，超聲探頭先于橫切面定位小腿三頭肌后旋轉(zhuǎn)90°，觀察切面內(nèi)可清晰顯示的肌纖維走行長軸及肌肉的上下緣，檢查時探頭不擠壓皮膚；切換至SWE模式，保持超聲探頭固定，調(diào)節(jié)增益至最佳圖像狀態(tài)，將感興趣區(qū)依次放置于比目魚肌和腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭肌層，大小為10 mm×10 mm，Q-box直徑為2 mm，盡量避開血管和筋膜邊界，測量雙側(cè)同一深度、不同位置腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭和比目魚肌感興趣區(qū)SWV，均重復(fù)測量3次取平均值。

三、 統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 27.0統(tǒng)計軟件，計量資料以x±s表示，同一肌肉在踝關(guān)節(jié)不同角度時、踝關(guān)節(jié)同一角度時小腿三頭肌SWV比較采用單項重復(fù)方差分析，兩兩比較采用事后Tambane’s T2多重檢驗；不同性別踝關(guān)節(jié)同一角度時小腿三頭肌SWV比較采用獨立樣本t檢驗；慣用側(cè)與非慣用側(cè)踝關(guān)節(jié)同一角度時小腿三頭肌SWV比較采用配對t檢驗。Plt;0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)" 果

一、踝關(guān)節(jié)不同角度時小腿三頭肌SWV比較

1.組間比較：腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭及比目魚肌踝關(guān)節(jié)不同角度時SWV比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.001），其中背伸10°時腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV均大于中立位0°、跖屈30°、跖屈50°時SWV，跖屈30°時腓腸肌內(nèi)側(cè)頭SWV小于其他角度時SWV，跖屈50°時比目魚肌SWV大于跖屈30°、中立位0°時SWV，背伸10°時比目魚肌SWV大于跖屈30°、中立位0°時SWV，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.05）。見圖2和表1。

2.組內(nèi)比較：中立位0°、背伸10°時腓腸肌內(nèi)側(cè)頭SWV均大于腓腸肌外側(cè)頭SWV，跖屈 30°、跖屈 50°時比目魚肌SWV均大于腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV，中立位0°、背伸10°時比目魚肌SWV均小于腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.001）。見圖2和表1。

二、不同性別踝關(guān)節(jié)同一角度時小腿三頭肌SWV比較

男、女性小腿三頭肌SWV隨踝關(guān)節(jié)角度改變的變化趨勢相同，且男性踝關(guān)節(jié)中立位0°、背伸10°時腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV均大于女性，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.05）；踝關(guān)節(jié)同一角度時男、女性比目魚肌SWV比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。見表2。

三、慣用側(cè)與非慣用側(cè)踝關(guān)節(jié)同一角度時小腿三頭肌SWV比較

慣用側(cè)與非慣用側(cè)踝關(guān)節(jié)同一角度時腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭和比目魚肌SWV比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。見表3。

討" 論

小腿三頭肌作為人體重要的跖屈肌群，每一塊肌肉均具有其獨特的結(jié)構(gòu)特征，其硬度變化能夠反映肌肉的健康狀態(tài)、功能恢復(fù)情況及潛在的損傷風(fēng)險。在肌肉硬度測量領(lǐng)域，SWE可以作為一種非侵入性工具來追蹤活體肌肉力學(xué)特征［6］。由于肌肉骨骼組織具有明顯的各向異性且密度差異較大，不滿足楊氏模量計算公式的應(yīng)用條件［7］，故本研究采用SWV對其硬度變化進行評估。本研究選取的研究對象均為正常青年志愿者，避免了年齡［8］和疾?。?］因素使肌肉彈性和整體功能發(fā)生變化進而對硬度測值產(chǎn)生干擾，應(yīng)用SWE定量評估踝關(guān)節(jié)不同角度（背伸10°、中立位0°、跖屈30°和跖屈50°）時正常青年人群小腿三頭肌硬度，旨在明確踝關(guān)節(jié)不同角度時小腿三頭肌硬度的變化規(guī)律，為該技術(shù)更好地應(yīng)用于下肢肌張力的評估提供踝關(guān)節(jié)角度選擇參考。

本研究結(jié)果顯示，腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭及比目魚肌踝關(guān)節(jié)不同角度時SWV比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.001）。表明踝關(guān)節(jié)角度可影響小腿三頭肌硬度測量，提示在應(yīng)用SWE檢測下肢三頭肌硬度時，應(yīng)選擇具有代表性的踝關(guān)節(jié)同一角度，使受檢者肌肉處于相同放松、拉伸或收縮狀態(tài)，避免因踝關(guān)節(jié)角度引起的骨骼肌硬度改變及測量角度引起的誤差，這對于獲取準(zhǔn)確且可重復(fù)性良好的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。分析原因為：肌肉近似視為一個非線性彈簧，關(guān)節(jié)的位置和姿勢影響包括肌肉、肌腱和神經(jīng)張力在內(nèi)的組織張力，肌肉硬度隨著肌肉長度和激活狀態(tài)的變化而變化，進而影響SWV的測量［10］。同時本研究中背伸10°時腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV均大于中立位0°、跖屈30°、跖屈50°時SWV，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.001），說明當(dāng)踝關(guān)節(jié)處于背伸10°時腓腸肌的硬度相對較大，更能反映出肌張力的變化。提示踝關(guān)節(jié)背伸10°可作為代表腓腸肌最大硬度時的測量角度，且背伸 10°相對容易做到，背伸角度更大可能致受檢者不適或疼痛，影響評估的準(zhǔn)確性。本研究中跖屈30°時腓腸肌內(nèi)側(cè)頭SWV小于其他角度時SWV，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.001），推測踝關(guān)節(jié)跖屈30°為受檢者的松弛角，即腓腸肌開始抵抗外力的踝關(guān)節(jié)角度。Liu等［8］研究應(yīng)用SWE定量評估青年、中年和老年3個年齡段健康人群仰臥位膝關(guān)節(jié)彎曲放松狀態(tài)下被動小腿三頭肌硬度，結(jié)果顯示中年人群踝關(guān)節(jié)跖屈20°時腓腸肌內(nèi)側(cè)頭楊氏模量平均值較其他角度時小（均Plt;0.05），推薦為最佳松弛角。而本研究推薦踝關(guān)節(jié)跖屈30°作為腓腸肌相對放松狀態(tài)下評估肌肉硬度的測量角度，與Liu等［8］研究報道的角度稍有不同，可能與研究對象的體位不同有關(guān)。此外，本研究跖屈50°時比目魚肌SWV大于跖屈30°、中立位0°時SWV，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.001），表明膝關(guān)節(jié)伸展位下被動跖屈踝關(guān)節(jié)能夠?qū)Ρ饶眶~肌進行有效牽拉且肌張力增加顯著，提示踝關(guān)節(jié)跖屈50°可作為代表比目魚肌最大硬度時的測量角度。

本研究結(jié)果顯示，跖屈30°、跖屈50°時比目魚肌SWV均大于腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV，中立位0°、背伸10°時比目魚肌SWV均小于腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.05），表明比目魚肌和腓腸肌隨踝關(guān)節(jié)角度改變時硬度變化情況不同，提示在運動損傷預(yù)防及踝關(guān)節(jié)靈活性評估測量時應(yīng)對腓腸肌與比目魚肌硬度變化區(qū)別分析。分析原因為：腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭橫跨膝關(guān)節(jié)，而比目魚肌的起源位于膝關(guān)節(jié)下方。當(dāng)膝關(guān)節(jié)完全伸直時，腓腸肌在踝關(guān)節(jié)被動外展時被拉伸，且拉伸程度大于比目魚肌。同時，比目魚肌是一種姿勢肌，主要由慢肌Ⅰ型纖維組成，而腓腸肌主要由快?、蛐屠w維組成。然而，腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV隨踝關(guān)節(jié)角度的改變趨勢雖相似，但兩者也存在差別。本研究中立位0°和背伸10°時腓腸肌內(nèi)側(cè)頭SWV大于腓腸肌外側(cè)頭SWV，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.001），說明腓腸肌內(nèi)側(cè)頭對踝關(guān)節(jié)被動運動的影響更大，提示可優(yōu)先將腓腸肌內(nèi)側(cè)頭選定為硬度研究肌肉。從解剖學(xué)角度分析其產(chǎn)生差異的原因為：①腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的橫截面積和體積不僅較腓腸肌外側(cè)頭大［11］，且肌肉長度也較腓腸肌外側(cè)頭長，使其能夠向小腿遠(yuǎn)端延伸［12］；②腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭在跖屈時具有相同的功能，但二者貢獻程度不同，腓腸肌內(nèi)側(cè)頭提供了70%以上的力量［13］；③小腿三頭肌肌腹下端移行的腱性結(jié)構(gòu)組成跟腱，止于跟骨結(jié)節(jié)，其中插入跟骨結(jié)節(jié)的最小部分是腓腸肌外側(cè)頭（平均寬度14.4 mm），最大部分是腓腸肌內(nèi)側(cè)頭（平均寬度28.3 mm），內(nèi)側(cè)頭基底的平均寬度約為外側(cè)頭的2倍［14］。綜合考慮上述因素，被動踝關(guān)節(jié)背伸過程中產(chǎn)生的張力最有可能作用于腓腸肌內(nèi)側(cè)頭。此外，本研究中男、女性小腿三頭肌SWV隨踝關(guān)節(jié)角度改變的變化趨勢相同，且男性踝關(guān)節(jié)中立位0°、背伸10°時腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭SWV均大于女性，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均Plt;0.05），與郭云懷等［15］研究結(jié)果一致，提示在應(yīng)用SWE檢測腓腸肌硬度時，應(yīng)注意不同性別間踝關(guān)節(jié)中立位0°與背伸10°時腓腸肌硬度的差異。分析原因為男性的肌肉含量大于女性，收縮時產(chǎn)生的化學(xué)能亦大于女性，進而轉(zhuǎn)化為較多的機械能，導(dǎo)致男性緊張狀態(tài)下肌肉硬度較女性高。本研究還發(fā)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)同一角度時，慣用側(cè)與非慣用側(cè)腓腸肌內(nèi)、外側(cè)頭和比目魚肌SWV比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。表明慣性使用并不會引起雙側(cè)小腿三頭肌硬度產(chǎn)生差異，提示臨床在評估腦卒中等疾病導(dǎo)致單側(cè)下肢運動障礙患者小腿三頭肌硬度時可排除患病前慣用腳因素的干擾。

本研究的局限性：①僅納入青年志愿者，且樣本量偏小，今后將收集更多不同年齡段正常成人數(shù)據(jù)，建立踝關(guān)節(jié)不同角度時小腿三頭肌SWV正常范圍；②在外力改變踝關(guān)節(jié)角度的同時未連接表面肌電圖，未確保肌肉處于松弛狀態(tài)；③僅針對正常青年人群在膝關(guān)節(jié)處于完全伸展位置時進行分析，今后應(yīng)結(jié)合不同疾病情況深入探討。

綜上所述，SWE可用于定量評估踝關(guān)節(jié)不同角度時小腿三頭肌硬度變化，推薦將踝關(guān)節(jié)背伸10°作為代表腓腸肌最大硬度時的測量角度，踝關(guān)節(jié)跖屈30°作為腓腸肌相對放松狀態(tài)時肌肉硬度評估的測量角度，踝關(guān)節(jié)跖屈50°作為代表比目魚肌最大硬度時的測量角度。

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（收稿日期：2024-05-19）