超聲彈性成像指導康復評估的研究進展

王振宇　王學新

【摘要】? 超聲彈性成像是一種可以評估組織硬度及形變的良好評估手段，可以對四肢肌肉肌腱、女性盆底、心臟功能、淋巴系統做出客觀量化評估，因此對于指導康復功能評估有重大研究意義，本文通過對超聲彈性成像技術指導康復評估的既往研究進行了綜述。

【關鍵詞】? 超聲彈性成像;康復;評估

中圖分類號? R445.1? ? 文獻標識碼? A? ? 文章編號? 1671-0223（2022）07-03

超聲彈性成像技術是一種能定量評價組織硬度、彈性、應變能力的新技術，通過測量剪切波速度來反映組織的力學特點。操作時將所測量組織進行施壓并引起的位移、形變、速度變化，結合數字及圖形處理技術，最終計算出一種量化、客觀的彈性模量值[1]，在采集圖像時，懸掛在B型圖像上的剪切波彈性圖放置在屏幕的上方，B型圖像置于屏幕的下方，使得二維超聲圖像與彈性成像雙幅并列顯示[2]，調整取樣框大小，圖像一側能夠顯示彈性值顏色刻度，紅色代表硬度，藍色代表柔軟。數據分析則使用Q-Box選項測量組織各向視圖的彈性值，Box直徑設置取決于被檢組織的體積及性狀[3]。系統將根據組織的位移、形變、速度值，自動計算出組織的最大、最小、平均彈性值。超聲彈性成像目前主要有3種類型：①在壓縮過程中跟蹤組織運動，以獲得估計的應變[4]。②采用彩色多普勒來進行生成響應外部振動的組織運動圖像。③跟蹤橫波在組織中的傳播。因此，如何將所測得的數值反映出各器官形態變化，是其是否能準確、客觀的介入到康復評估的重要條件[5-6]。

1? 四肢肌肉和肌腱

無論是肌骨超聲還是磁共振檢查，這些技術收集的信息大多是靜態的和純解剖的，其影像學參數與人體力學參數如肌肉力量、肌肉耐力、關節活動范圍之間難以表現出明顯相關性，而超聲彈性成像技術作為一種可以評估肌腱力學特點的特殊成像方法已經成為一項可以深入研究的課題[7-8]，其中，肌腱彈性模量可以作為評估其力學特性的一個很好的參數[9]。

以往研究人員對肌腱彈性模量的研究大多是通過肌腱拉伸試驗來測量肌腱的彈性，這些實驗只在動物身上或人體的離體組織中進行，不適合作為常規臨床評估方法，且該方法測得的肌腱彈性容易受肌肉收縮時關節的軸性旋轉影響[10]。而Chen等[11]以人類在體跟腱作為研究對象，將斷裂肌腱在重疊位時的兩端間隙進行定量測量，最終把斷裂肌腱的彈性數值與正常肌腱比較并加以分析，以研究超聲彈性成像評估健康跟腱功能完整性方面的可行性。檢查時囑受檢者取俯臥位，并將腳以中立位懸掛在檢查床邊緣，為避免肌腱受力，操作時按肌腱的縱向走行方向進行掃描檢查。掃描儀的放置須確保超聲束垂直于肌腱以避免各向異性。在血管急性破裂時，由于新鮮血腫呈液體樣，剪切波彈性成像無信號，彈性值急劇下降至0。在亞急性期愈合過程中，肌腱彈性低且不均勻，提示盡管臨床愈合，但仍存在彈性的下降。這些結果可以用正常肌腱與斷裂肌腱的組織結構變化來解釋，此客觀數據對于評估疾病分期及指導各時期康復治療方法具有重大意義。截至目前，關于跟腱的研究理論仍然具有矛盾點，部分學者得出的結果顯示，在實時超聲彈性成像中，正常跟腱表現為堅硬，而腫脹和疼痛的跟腱明顯變軟[12]。另一部分研究人員發現，疼痛和增粗的跟腱與正常跟腱相比表現出更強的剛度[13]。樊留博等[14]以腦卒中后出現下肢痙攣性偏癱的患者作為研究對象，使用剪切波超聲彈性成像技術評估經康復治療影響后的下肢股外側肌、股內側肌、股四頭肌及股二頭肌的硬度變化，首先囑患者取舒適臥位于檢查床上，患肢相對朝上，雙下肢自然伸直，肌肉放松。檢查者將探頭輕壓于各目標肌肉群，給予探頭一定下壓力，使體表下陷1～3cm，最終記錄組織的彈性圖并比較楊氏模量值。此項數據對指導康復評估中的髖膝關節活動度、肌張力評定、偏癱患者Brunstrom分級有重要理論指導意義，也為后續的康復治療方案提供了人體解剖學與運動學的支持。

因此，超聲彈性成像技術對于指導肌肉、肌腱功能的康復評估有以下要注意的因素：對于腦卒中后偏癱患者，無論處于痙攣期還是失張力期，經康復治療及機體的自身調節代償后，其健側肢體的肌肉力學性質，如軟硬度、肌張力也會發生相對變化，因此，在實際的超聲評估及康復評估中，不僅要將患者不同恢復時期的同一側肢體變化做前后對比，還要將患者的患側及健側肌肉做平行對比，才能使最終呈現出的運動學參數更具有說服力。超聲彈性成像與臨床量表評估相比，優勢在于，受主觀因素影響較小，能更客觀且準確地反映肌肉、肌腱軟組織硬度，此項優勢對于指導評估失張力期、痙攣期的肢體肌肉具有更為合適的診斷評估價值。缺點在于，容易受操作者手法及不同操作者的操作習慣影響，如探頭壓縮肌肉的程度，并且肌肉鈣化纖維化、粘連、血腫等疾病也會對客觀數據的收集造成影響。因此，此評估手段的應用尚處于實驗研究階段，臨床方面的廣泛應用還需進一步完善。

2? 女性盆底

盆底超聲是一種較為成熟的定量評估方法，目前在臨床上已被廣泛應用于女性盆底的康復療效評估中[15-16]，但因不能有效針對單一目標肌肉的缺點，使其在評估與治療方面特異性及針對性較差，且單純體格檢查多為定性診斷，易受主觀因素干擾。而超聲彈性成像因其可評估單一目標肌群的特點，對于細化研究關鍵肌功能具有重要研究價值。因此，通過超聲彈性成像輔助盆底超聲數據采集近年來已受到相關重視[17-18]，對于輔助康復評估與治療有重大意義。

目前彈性成像指導盆底康復評估的目標肌群以肛提肌肌群為主，包括恥骨直腸肌、髂尾肌和恥尾肌，其中恥骨直腸肌因其對分娩、排便等有重大作用，所以對此目標肌肉的精準分析及量化評估具有重大意義。劉曉志等[19]通過將盆底超聲與超聲彈性成像相結合，探討恥骨直腸肌彈性模量值在靜息期與收縮期的變化，并對研究對象實施康復治療。操作時將探頭置于會陰部，在兩側大陰唇之間，當成像窗口顯示一側肛提肌的恥骨下支附著位點后，不施加下壓力，并將探頭向一側緩慢低幅度傾斜，選取矩形取樣框，啟動彈性成像模式，采集靜息態彈性模量值，然后囑患者做提肛動作，采集收縮期彈性模量值。此研究通過對比康復治療前后的彈性模量變化，進而反映肌肉修復情況。由于本身盆底超聲對康復評估已具有可行性及臨床應用的廣泛性[20]，超聲彈性成像的進一步加入使得評估目標肌肉群更加準確且敏感，因此超聲彈性成像對于指導盆底康復的評估與治療有重大研究價值。

3? 心臟功能

在臨床實際應用中，心臟彩色多普勒成像技術一方面可通過監測心肌速度來評估心肌壁運動，另一方面可監測冠脈的血流信號，進而達到早期診斷冠狀動脈疾病的作用。且冠狀動脈血流減少引起心肌缺血及心肌壁運動情況對于及時和適當的治療至關重要，因此心臟彩超得以大規模地應用于臨床。而心臟彈性成像技術可用于量化局部心肌變形，可以為檢測冠狀動脈狹窄導致的心肌缺血提供依據。

超聲彈性成像可通過評估心肌缺血的發生、范圍和進展方面的表現，繪制分級冠狀動脈收縮水平。并且與傳統的心臟多普勒測得的運動評分指數和射血分數相比，心肌彈性成像徑向應變被認為是一種更敏感、定量、區域性的測量冠狀動脈流量減少導致的心肌缺血的方法。Lee等[21]通過以非活體犬類心臟作為模型，首次在分級心肌缺血條件下測繪和量化了心肌功能。通過將左前降支冠狀動脈血流量從0%（基線血流量）逐漸收縮至100%（零血流量），在短軸視圖下，可以觀察到，側/間隔壁區域的徑向應變主要由側移貢獻，而在前/后壁區域則主要由軸向位移貢獻，因此，準確的橫向和軸向位移估計值是獲得可靠的心肌彈性圖像的關鍵。并且，超聲彈性成像顯示并描繪了冠狀動脈血流減少水平增加時，處于危險區域的心肌功能下降，左前降支血流減少本身與冠狀動脈狹窄的嚴重程度具有相關性，并且心肌壁運動評分指數和射血分數隨著左前降支血流量減少水平的增加而下降。這表明缺血的進展是基于心肌變形的下降，心肌功能障礙的發生可由心肌壁運動評分指數的顯著降低來確定，心肌彈性成像的徑向應變可以看做是一種更敏感、定量、區域性的測量冠狀動脈流量減少導致的心肌缺血的方法。由此得出結論，心肌彈性成像在定量評估心肌壁運動評分指數及射血分數上的優勢可以輔助心臟功能障礙的評估。Wang等[22]提出了一種快速繪制心肌彈性圖的方法，應用超聲射頻信號計算小鼠心肌的位移和應變。首先對目標區域的心肌組織進行分割，再采用快速繪圖算法繪制心肌彈性，即將彩色編碼的應變映射疊加在B型模式圖像上，此方法對存活心肌有良好的評估價值。

因此，心肌彈性成像具備判斷心肌壁應變運動程度及更敏感地監測血流變化的優勢，但目前未進行人體實驗，尚不具備臨床應用價值，但可以被視為一種具有一定潛力的心臟功能障礙評估工具。

4? 淋巴系統

肌骨超聲通過灰階分析觀察淋巴組織形態，進而評估組織的形態學參數，可觀察到淋巴液是否增多及分布情況、淋巴結締組織纖維化等變化[23]，當淋巴液增多時，呈低回聲征象，當產生硬化及纖維化結締組織時可呈現中回聲至中高回聲征象。而超聲彈性成像可對纖維結締組織硬度等進行評估[24]，進而指導對器官病變程度的評估，并對后續治療的開展提供理論依據。

5? 小結及展望

超聲彈性成像可圍繞組織的硬度、彈性及形變展開研究，包括四肢肌肉肌腱的形變能力及硬度、女性盆底收縮對比情況、淋巴系統液體分布及纖維化程度、心肌壁應變能力及射血分數，對于人體組織器官運動學參數的量化評估呈現出了良好的研究價值，且超聲本身具備無創、可反復操作等便利性，對于康復評估有重大優勢。因此，超聲彈性成像指導人體功能評定在肌骨康復、女性盆底康復、心臟康復、淋巴系統康復等方面具備重大研究意義。

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[2022-02-23收稿]