基于剪切波超聲彈性成像評價正常成人腹橫肌楊氏模量值

宋旭光，許華寧，何玉冰，徐道明

0 引 言

腹橫肌(transversus abdominis，TrA)位于腹壁深層，是核心肌群的主要組成部分，可以輔助脊柱的動態穩定，與腰部疼痛和功能密切相關[1]。隨著社會工業化的發展，非特異性下背痛(non-specific low back pain，NLBP)患者越來越多，影響了生活質量。有文獻報道，腹橫肌激活水平和脊柱穩定性下降與NLBP存在相關性[2]。近年來，超聲成像技術在康復醫學領域應用廣泛，為腹橫肌提供了形態學評估，提高了腹橫肌訓練效率，具有良好的可信度[3]。有學者提出僅測量腹橫肌厚度并不能完全反應肌肉的興奮性[4]，因此尋找一種新的評價方法顯得尤為重要。剪切波超聲彈性成像技術(shear-wave ultrasound elastography，SWUE)可以定量測量組織硬度，楊氏模量值(Young′s modulus)越大，說明組織硬度越大。目前，該技術已經被廣泛應用于評價肌肉的硬度，具有良好的一致性和可重復性[5]。但少有文獻報道通過SWUE評價腹橫肌的功能狀態。本研究通過SWUE觀察正常人腹橫肌楊氏模量值的可靠性，不同功能狀態下腹橫肌楊氏模量值的差異，以及腹橫肌楊氏模量值與厚度之間的相關性，為評價NLBP患者腹橫肌的狀態提供參照依據。

1 資料與方法

1.1 研究對象收集2016年4-10月南京中醫藥大學附屬醫院超聲醫學科門診健康志愿者60例，其中男28例，女32例。年齡19～62歲，平均(29.50±9.75)歲；身高148～189 cm，平均(168.03±9.25)cm；體重45～93 kg，平均(62.00±18.25)kg；體重指數(BMI)16.5～29.7 kg/m2，平均(21.94±3.12)kg/m2。納入標準：近6個月無腰背部疼痛；未曾接受過腹部手術；未服用任何會影響肌肉大小的藥物；無其他神經系統、肌肉、骨科疾病；無系統性、代謝性、內分泌等病史。排除標準：下腰痛病史；下背部外傷史；腹部肌肉手術；脊柱側彎及脊柱手術；其他神經肌肉相關疾病。本研究經醫院倫理委員會審核批準(批準號：2016NL-029-01)，所有志愿者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法腹橫肌楊氏模量值檢測使用法國聲科影像公司(Supersonic Imagine)的AixPlorer聲藍超聲診斷儀，使用L10-2線陣探頭(頻率2～10 MHz)，選擇肌肉模式，適當調節圖像至最佳。

檢測前訓練受試者掌握腹橫肌激活動作。囑受試者仰臥位，雙手自然放于身體兩側，屈髖屈膝，深吸氣后收腹提肛，激活腹橫。檢測時探頭定位于腋前線與臍水平線的交點，局部涂抹耦合劑，探頭垂直于皮膚表面，不加壓，探頭平行于肌纖維走行方向。

首先靜息狀態顯示灰階圖像，測量雙側腹橫肌厚度，不包括高回聲筋膜部分，測量線與腹橫肌垂直。激活后，于肌肉最緊張狀態再次測量。然后啟動SWUE模式，感興趣區(方形)統一設置成15 mm×15 mm，Q-box圓形分析區域直徑統一設置為2 mm，待彈性圖像穩定并充盈完整后選擇平均楊氏模量值進行統計。在腹橫肌靜息狀態和激活狀態分別測量。

腹橫肌相關測量由熟練操作SWUE的2位醫師采用同樣手法先后完成。醫師1測量2次，留存2組數據，醫師2測量1次，留存1組數據，共記錄3組數，每張圖像上取均勻分布3處數值取平均值。每次獲取的楊氏模量值圖至少間隔3 s以上。

2 結 果

2.1 腹橫肌楊氏模量值和厚度醫師間測量可信度分析醫師1的2次測量信度分析比較顯示差異均有統計學意義(P<0.001)，見表1。信度系數(ICC)均>0.40，說明同一醫師腹橫肌楊氏模量值測量信度較好。醫師1和醫師2測量信度分析見圖1，Bland-Altman圖顯示醫師1和醫師2測量結果的差值符合95%一致性界限(95% limits of agreement,95%LoA)，即靜息狀態有95.8%(5/120)的點位于95%LoA之間，激活狀態有93.3%(8/120)的點位于95%LoA之間，說明兩者測量一致性較好。

2.2 腹橫肌不同功能狀態下楊氏模量值測值對比靜息狀態和激活狀態下腹橫肌楊氏模量值和厚度對比差異具有統計學意義(P<0.05)，見圖2。

a:厚度；b:楊氏模量值圖2 腹橫肌不同狀態楊氏模量值和厚度測值對比值

2.3 腹橫肌楊氏模量值與厚度之間相關分析Spearman相關分析顯示，楊氏模量值和厚度間無線性相關關系(r=0.075/-0.051，P>0.05)。見圖3。

a:靜息狀態；b:激活狀態圖3 不同功能狀態下腹橫肌楊氏模量值與厚度相關性散點圖

表1 同一醫師腹橫肌楊氏模量和厚度測量信度分析(M±Q)

2.4 腹橫肌楊氏模量值、厚度與受試者基本信息多元線性回歸分析腹橫肌厚度(靜息)調整R2=0.630，F(4,54)=25.642(P<0.001)，腹橫肌厚度(激活)調整R2=0.495，F(4,54)=15.225(P<0.001)，提示納入模型的自變量——性別、年齡、身高和體重(變量BMI存在多重共線性，故剔除)對腹橫肌厚度的影響均有統計學意義。腹橫肌楊氏模量值調整R2=0.065/-0.008，楊氏模量與受試者性別、年齡、身高、體重和BMI之間線性模型無統計學意義(P>0.05)。回歸方程：腹橫肌厚度(靜息狀態)=0.445+0.039×性別-0.003×年齡-0.002×身高+0.006×體重；腹橫肌厚度(激活狀態)=0.593+0.092×性別-0.002×年齡-0.002×身高+0.005×體重。提示性別的影響最為顯著。

2.5 樣本總體均值評估腹橫肌楊氏模量值(靜息狀態)：8.27～9.08 kPa；腹橫肌楊氏模量值(激活狀態)：17.49～19.15 kPa；腹橫肌厚度(靜息狀態)：0.29～0.32 cm；腹橫肌厚度(激活狀態)：0.45～0.49 cm。

3 討 論

腹橫肌是深層肌，無法直接觀察和測量其是否收縮及收縮程度，所以臨床上針對腹橫肌的運動訓練很難把握[7-8]。肌電圖為有創檢查，MRI昂貴、操作煩瑣等特點，這兩者未能在臨床廣泛應用。超聲在評價肌肉功能狀態方面，雖然可以提供關于肌肉厚度或橫截面積等，但有時得到的數據卻不能客觀反應收縮程度。有研究者發現超聲成像可以觀察到低強度的肌肉收縮，而不能準確描述中高強度的收縮情況[9-10]。SWUE不需手動施加壓力，減小了測量誤差，能直接獲得代表肌肉組織生物學特性的楊氏模量值。國外相關文獻中熟練操作者間腹橫肌楊氏模量值測量可重復性良好，非熟練操作者可重復性較差[11-12]。本研究2位醫師均熟練掌握SWUE操作，采用同一臺儀器及相同測量標準，測量可重復性良好，SWUE可以用于定量檢測腹橫肌組織硬度，評估肌肉的功能狀態。

本研究顯示，靜息狀態和激活狀態腹橫肌楊氏模量值差異顯著，激活狀態下楊氏模量值明顯增加，說明腹橫肌硬度增加，這與預期結果一致。國內外文獻也有相同結論。Nordez等[13]應用SWUE對肱二頭肌肌腹等長收縮狀態下進行楊氏模量值測量，結果表明肱二頭肌等長收縮時與楊氏模量值之間存在正相關。溫朝陽等[14]使用SWUE發現，肱二頭肌緊張狀態下楊氏模量值[(123.658±31.392)kPa]大于松弛狀態[(45.658±13.479)kPa]。以上研究表明SWUE可以定量評估腹橫肌不同功能狀態。除此之外，雙側腹橫肌楊氏模量值在不同功能狀態下對比差異無統計學意義。這是由于核心肌群本身起穩定脊柱的作用，肌肉呈對稱生長。

腹橫肌楊氏模量值作為一個新的功能評價指標，本研究將其與腹橫肌厚度進行了相關分析。結果發現不同功能狀態下兩者散點圖均無線性相關關系，相關系數很小，說明兩者不相關，楊氏模量值相對獨立，不受厚度影響，可作為一種新的功能評價指標進行后續研究。在腹橫肌楊氏模量值、厚度與受試者基本信息的多元線性回歸分析中，腹橫肌楊氏模量值線性關系模型無統計學意義，說明其不受性別、年齡、體重等指標影響，可以成為反映腹橫肌功能狀態的一個更為可靠的檢測指標，在后續相關疾病研究中發揮重要作用。

本研究健康受試者以中青年為主，避免了年齡及疾病因素對肌肉硬度和功能狀態的影響[15]，但還有幾個注意事項及不足之處：部分女性靜息狀態下腹橫肌厚度較薄，楊氏模量值感興趣區的測量要調小，盡量不覆蓋周圍筋膜等結締組。盡管測量時探頭垂直于皮膚表面，由于腹橫肌較寬大，局部呈弧形結構，仍然需注意聲束與肌纖維夾角不應過大。Miyamoto等[16]比較探頭與肌束方向夾角及探頭與皮膚夾角對測量楊氏模量值的影響，發現探頭與肌束夾角<20°時差異無統計學意義，探頭與皮膚表面夾角不影響楊氏模量值。本研究在設計時未記錄剪切波速度，也未在腹橫肌橫切面測量，缺少了這些因素的對比。有文獻[17]表明楊氏模量值和剪切波速度對肌肉硬度評估均有參考意義，建議同時參考兩個量化指標。有研究發現，剪切波在結締組織傳播速度減慢，縱切面掃查時探測到的剪切波傳播速度是沿其肌纖維傳播的速度，速度較快；而在橫斷面時，剪切波在肌纖維和結締組織之間反復出入，可能會影響其傳播速度[18-19]。因而橫切時SWUE值較縱切明顯減小。Chino等[20]研究顯示，剪切波速度測值隨切面不同而變化，腓腸肌縱切時其剪切波速度測值較橫切測值高并存在差異。國內外文獻中應用SWUE評估肌肉組織硬度時，更推薦肌肉縱切面測值[21-22]。

綜上所述，SWUE可以定量評估腹橫肌不同的功能狀態，醫師測量一致性及可重復性較好，為腹橫肌功能狀態的評估提供了一種相對獨立的新方法，從而比較客觀地評價腹橫肌的功能狀態。但目前SWUE應用于腹橫肌的研究較少，缺少統一的測量標準；同時肌肉本身的復雜性和操作者本身的主觀性等因素也會給研究帶來一定困難。因此，今后還需進一步研究其方法學，使該技術可以作為一項比較可靠的定量監測指標應用于臨床檢查過程中，為后續肌肉方面的疾病診斷和治療效果評估提供了一定的研究基礎。