实时剪切波弹性成像评估脑性瘫痪儿童骨骼肌硬度

杜林蔓，王荞

重庆医科大学附属儿童医院超声科 儿童发育疾病研究教育部重点实验室 国家儿童健康与疾病临床医学研究中心 儿童发育重大疾病国家国际科技合作基地 儿科学重庆市重点实验室，重庆 400014；*通信作者 王荞 1876219073@qq.com

儿童脑性瘫痪（简称脑瘫）是一组非进行性脑部损伤引起的神经系统疾病，可继发骨骼肌问题，引起姿势、运动异常。脑瘫是儿童常见的神经肌肉疾病，以痉挛型脑瘫发病率最高[1]。由于神经控制的改变和肌肉特性的继发性变化，脑瘫患儿的协调和运动受损。肌张力增高、肌肉硬度增加是痉挛型脑瘫的主要临床表现。为确保药物和物理疗法的有效性，对脑瘫患儿的痉挛进行准确评估具有重要意义，但目前有效评估的相关研究鲜有报道，临床常用的评估量表，如改良Ashworth量表（modified Ashworth scale，MAS）存在一定的主观性，总体缺乏客观、可量化的方法。杨氏模量可直接反映组织弹性，杨氏模量越高，组织硬度越大[2]。实时剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）通过发射声辐射脉冲产生足够强度的剪切波，形成组织弹性图，并计算组织的杨氏模量。本研究拟探索SWE对痉挛型脑瘫患儿病变的骨骼肌硬度定量检测的价值，以期为评估脑瘫患儿肢体痉挛治疗效果寻找简便、可行、客观的新技术。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2017年11月—2018年12月重庆医科大学附属儿童医院康复科根据临床指南确诊为痉挛型脑瘫患儿30例（研究组），其中男17例、女13例；年龄2～6岁，平均（3.8±0.4）岁。同期纳入39例同年龄段健康体检儿童（对照组），其中男24例、女15例；平均年龄（4.7±0.6）岁。研究组纳入标准：①靶肌肉肌张力高，MAS评级≥1级[3]；②近6个月未接受肉毒毒素注射治疗。研究组排除标准：①关节挛缩固定患儿；②患有传染病以及存在交叉感染风险的皮肤病患儿。本研究经过医院伦理委员会批准，所有患儿及家属均知情同意。

1.2 仪器与方法

1.2.1 超声检查 采用Supersonic Imaging Aixplorer超声诊断仪，L15-4线阵探头，频率4～15 MHz。由同一位超声住院医师完成所有受检者的超声检查。进行SWE检查时，患儿取俯卧位。为尽量防止肌肉收缩，患儿双脚悬空置于检查床边缘，呈中立位自然松弛状态。选择内侧腓肠肌、比目鱼肌、半膜肌（脑瘫患儿选择患侧肌肉，正常儿童选择双侧），分别对肌肉纵切面和横切面进行检查。首先行常规超声检查，探头方向垂直于肌肉长轴横切面确定肌腹最厚处，然后原位置旋转探头90°，沿肌束方向纵切面检查肌肉。启动弹性成像模式（SWE模式），将感兴趣区（ROI）统一设置为10 mm×10 mm，启动Q-BOX功能测量杨氏模量。记录平均杨氏模量值。每位儿童在同一ROI内测量3次杨氏模量值，并取平均值。

1.2.2 临床量表评估 采用MAS对患儿下肢肌肉的肌张力进行评估，并分级量化（0级=正常，5级=极端抵抗）[3-4]。所有患儿的肌张力评估均由同一位主治医师完成。

1.3 统计学方法 应用SPSS 25.0软件进行分析。符合正态分布的计量资料以±s表示，组间比较采用独立样本t检验。研究组肌肉的杨氏模量与MAS评分的相关性采用Spearman相关分析。采用受试者工作特征（ROC）曲线下面积（AUC）评价SWE检测肌肉硬度的效能。P<0.05表示有统计学意义。

2 结果

2.1 骨骼肌杨氏模量比较 两组受试儿童内侧腓肠肌和比目鱼肌的杨氏模量均高于半膜肌，差异有统计学意义（P<0.05）；内侧腓肠肌与比目鱼肌的杨氏模量差异均无统计学意义（P>0.05）。研究组患儿治疗前患侧半膜肌、比目鱼肌、内侧腓肠肌的杨氏模量均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.001），见表1。两组儿童比目鱼肌、内侧腓肠肌的超声剪切波弹性图见图1、2。

表1 正常儿童与脑瘫患儿骨骼肌杨氏模量比较（kPa，±s）

表1 正常儿童与脑瘫患儿骨骼肌杨氏模量比较（kPa，±s）

注：a与半膜肌比较，P<0.05

组别例数内侧腓肠肌比目鱼肌半膜肌对照组 39 24.96±4.48a 23.49±5.00a 19.80±4.55 31.23±7.41 t值 12.97 11.49 6.15研究组30 37.14±7.09a 36.61±8.63a P值<0.001<0.001<0.001

图1 女，3岁，正常儿童。内侧腓肠肌（G）、比目鱼肌（S）的平均杨氏模量分别为18.2 kPa、20.3 kPa

图2 女，3岁，脑瘫。内侧腓肠肌（G）、比目鱼肌（S）的平均杨氏模量分别为43.2 kPa、48.6 kPa

2.2 ROC曲线分析 SWE检测肌肉硬度对于脑瘫患儿均有较高的诊断效能。半膜肌、比目鱼肌、内侧腓肠肌杨氏模量ROC曲线AUC分别为0.928、0.927、0.965，见表2、图3。

表2 SWE测量脑瘫患儿骨骼肌肉硬度的诊断效能

图3 脑瘫患儿骨骼肌杨氏模量的ROC曲线

2.3 脑瘫患儿骨骼肌杨氏模量与MAS评分的相关性脑瘫患儿MAS评分与患侧半膜肌（r=0.592、P=0.000）、比目鱼肌（r=0.309、P=0.039）、内侧腓肠肌（r=0.718、P=0.000）均呈正相关，见图4。

图4 骨骼肌杨氏模量与MAS评分的相关性。A、B、C分别为半膜肌、比目鱼肌、内侧腓肠肌

3 讨论

儿童痉挛型脑瘫是常见的脑瘫类型。痉挛是上运动神经元综合征的一个组成部分，由于牵张反射的过度兴奋而导致以速度依赖的肌张力和腱反射增加为特征。痉挛型脑瘫患儿多数骨骼肌会过度活动（动态挛缩）和固定缩短。作为痉挛的特征之一，大多数患儿可表现为肌张力增高，骨骼肌硬度增加。SWE可以定量测量人体软组织硬度，并在骨骼肌中得到越来越多的应用。

Brandenburg等[5]研究发现：健康儿童肌肉的硬度与年龄、性别无显著相关性。因此本研究选取小范围年龄段的儿童，暂不考虑以上因素对肌肉硬度的影响。本研究比较了在同一体位、同一切面下内侧腓肠肌、比目鱼肌、半膜肌的杨氏模量，结果显示：半膜肌与其他骨骼肌肌肉的杨氏模量均有显著差异；而比目鱼肌与内侧腓肠肌的杨氏模量无显著差异。文晶等[6]研究发现：在自然放松位同一切面下，比目鱼肌与腓肠肌肌肉硬度无显著差异，与本研究一致。比目鱼肌与腓肠肌统称为小腿三头肌，其位置临近，功能相似，推测两者在相同体位下收缩程度相同，肌肉弹性测值相似。半膜肌与比目鱼肌、内侧腓肠肌属于不同肌群，位置不同、功能不同、肌纤维走行角度不同，在相同体位下所受牵拉后被动收缩程度不同，半膜肌与小腿三头肌内血管、筋膜和分布存在差异，上述因素可能是造成半膜肌与比目鱼肌或内侧腓肠肌之间硬度不同的原因。因此，不同肌群的肌肉硬度可能不同，相同肌群的肌肉硬度则可能相似，有必要进一步收集更多儿童肌肉硬度结果加以验证。

本研究纳入的骨骼肌包括内侧腓肠肌、比目鱼肌、半膜肌，结果提示痉挛型脑瘫患儿病变三块肌肉的杨氏模量均高于对照组，与脑瘫患儿肌张力增高的临床症状特点相符。Brandenburg等[5]、Bilgici等[7]及Vola等[8]采用不同方式的超声弹性成像研究脑瘫患儿病变骨骼肌硬度结果与研究一致，表明脑瘫患儿病变肌肉的硬度较正常儿童增高。与健康儿童比较，脑瘫患儿受累骨骼肌硬度增加，长期痉挛，从而导致骨骼肌性质发生变化，体现在分子和细胞水平[9-14]。有研究表明，脑瘫患儿病变骨骼肌肌纤维类型改变或肌节长度改变可导致肌纤维或肌束的硬度增加[9-12]。还有研究发现肌节长度及细胞外基质成分增加亦可导致肌肉硬度增加[13]。有研究表明，肌肉硬度与干细胞数量有关[14]。本研究中，病变肌肉的杨氏模量均与MAS评分呈正相关，内侧腓肠肌、比目鱼肌、半膜肌杨氏模量的敏感度、特异度、AUC均较高，提示SWE技术在脑瘫患儿肌肉硬度评估中具有较高的效能。但在成人及儿童肌张力增高疾病中，应用SWE评估肌肉硬度尚无最佳临界值。

本研究的局限性：首先，纳入研究样本量较小，需进一步增加样本量以获得杨氏模量的最佳临界值；其次，收集病例中肌张力为Ⅲ级和Ⅳ级的病例较少，疗效评估的经验不足，需在后续研究中扩大样本量及研究范围。

总之，实时SWE可定量评估儿童内侧腓肠肌、比目鱼肌及半膜肌的肌肉硬度，杨氏模量测值与临床量表评分相关性较高。与MAS评分相比，实时SWE评估脑瘫患儿肌张力具有客观、定量、方便、实时的优势，可协助临床为脑瘫等制订康复诊疗计划和疗效评估提供指导信息。