A型肉毒毒素注射對痙攣型腦癱患兒小腿肌肉生長發育影響的前瞻性研究

何璐 李金玲 楊旭博 鄭韻 徐開壽

廣州市婦女兒童醫療中心康復科 510120

腦癱（cerebral palsy，CP）是導致兒童肢體殘疾最常見的原因之一，其中80%CP 患兒的核心癥狀表現為痙攣［1］。研究提示CP 患兒的痙攣肌群生長發育速度緩慢，一方面表現在生長發育過程中，CP 患兒的痙攣肌群與骨骼生長速度不匹配，會導致繼發性肌肉骨骼變形，影響其日常生活能力［2］；另一方面與同齡典型發育兒童相比，CP患兒痙攣肌群的體積、厚度和肌束長度明顯減小，且這一現象會伴隨年齡的增長越發明顯［3］。此外，有研究發現相比于同齡正常發育兒童，CP 患兒痙攣肌群的肌節高度拉伸、肌纖維直徑縮小、肌腱延長，這一改變可導致肌肉收縮能力下降、力量變小，進而影響患兒的整體運動能力［4-5］。因此，肢體痙攣問題是當前CP治療中最迫切需要解決的問題。

目前國內外常使用A 型肉毒毒素（Onabotulinum toxin A，BoNT-A）注射、物理治療、矯形器和外科手術等方法管理肌肉痙攣［6］，其中BoNT-A 因其有效性和安全性在臨床上得到廣泛應用［7］。多項臨床研究已經證實BoNT-A 注射可明顯緩解CP 患兒的肢體痙攣，改善其踝關節背屈角度和步態穩定性［8-9］。Novak等［6］通過系統性綜述明確在管理CP患兒肢體痙攣方面，BoNT-A的證據水平為優先推薦等級。為進一步探討BoNT-A 的作用機制，近年研究開始關注BoNT-A對靶肌群形態學特征的影響。動物實驗顯示BoNT-A 會使正常靶肌群及毗鄰肌群的肌體積減小及力量下降［10］；Williams 等［11］觀察到BoNT-A 注射后 5 周，CP 患兒的腓腸肌體積減少而比目魚肌體積增加。Barber 等［12］發現，單次或多次BoNT-A 注射后12 個月，CP 患兒的腓腸肌體積、長度及生理橫截面積均有改善；Park 等［13］則發現 BoNT-A 注射后1 個月與3 個月，CP 患兒的內側腓腸肌肌肉厚度、羽狀角度明顯增加。這些研究爭議促使我們深入分析BoNT-A 對CP患兒肌肉生長發育的潛在影響。

超聲成像（ultrasound imaging，USI）技術是一種實時、無創、便捷、精確、可重復性高的測量肌肉形態結構的成像技術［14］，但目前較少研究使用USI 技術觀察CP 患兒主動肌和拮抗肌的肌肉結構特征，尤其關于BoNT-A 注射后引起的形態結構變化了解甚少［15］。因此，本研究旨在探討BoNT-A注射對痙攣型CP 患兒肌肉厚度和肌束長度的影響，并分析BoNT-A注射后肌形態結構與痙攣的相關性。

資料與方法

1、一般資料

本研究為前瞻性研究，招募2014年12月至2016年3月在廣州市婦女兒童醫療中心康復科進行治療的痙攣型CP患兒為研究對象。納入標準：符合痙攣型雙癱和偏癱的診斷和分類標準［16］；存在明顯動態尖足［17］；過去6 個月內未行BoNT-A 注射、石膏固定及外科手術等［17］。排除標準：診斷為共濟失調型、不隨意運動型、混合型的CP 患兒［16］。最終納入包括14 例男孩、10 例女孩共24 例2～7 歲的痙攣型CP患兒，其中14 例痙攣型雙癱患兒（28 個患側下肢）、10 名偏癱患兒（10 個患側下肢）的內/外側腓腸肌及比目魚肌均進行BoNT-A 注射，分別納入雙癱（diplegic CP，DCP）組、偏癱患側（the affected lower limbs in children with hemiplegic CP，aHCP）組；而10 例偏癱患兒的健側下肢（the unaffected lower limbs in children with hemiplegic CP，uHCP）則作為對照。研究流程見圖1。

圖1 A型肉毒毒素注射對痙攣型腦癱患兒小腿肌肉生長發育影響的研究流程圖

本研究通過廣州市婦女兒童醫療中心醫學倫理委員會批準，并已在中國臨床試驗中心注冊（注冊號chictr-ipr-14005660）。

2、研究方法

收集記錄所有患兒的年齡、性別、身高、體質量、小腿長度與圍度等基本資料；由1 位擁有20 余年工作經驗的主管治療師評估CP 患兒的粗大運動功能分級、粗大運動功能測試（D 區和E 區）、下肢肌張力（改良Ashworth 量表）、踝關節的痙攣程度（改良Tardieu 量表）［18］；由另一位研究者負責數據的處理與分析。

本研究中所有CP患兒的內/外側腓腸肌和比目魚?。總€部位選取2 個位點）都接受了Onabotulinum toxin A?（Allergan，Inc.，Irvine，CA，USA）注射，基于BoNT-A 注射指南，注射前需綜合考慮每例患兒的體質量和肢體痙攣的嚴重程度［2］。粗大運動功能Ⅰ～Ⅳ級患兒每次注射最大總劑量為＜400 U 或16～20 U/kg，粗大運動功能Ⅴ級患兒每次注射最大總劑量為＜400 U 或12～16 U/kg；每次大肌肉注射的最大劑量為6 U/kg，小肌肉為2 U/kg，每個注射位點的最大劑量為50 U［2］。在電刺激引導下完成全部注射［2］。

所有患兒在BoNT-A 注射后均須在醫院接受為期2周、每周5 d、每天2 h 的物理治療，包含目標導向性訓練、力量訓練、功能性牽伸、電刺激及穿戴踝-足矯形器等［17］。同時，患兒家長學習如何在家實施上述物理治療，2周醫院康復結束后，將由家長實施為期24 周的家庭訓練。研究者對患兒家屬每周進行一次電話隨訪，以確保家庭訓練保質保量的開展，并根據患兒運動功能的變化調整康復項目與強度。

超聲成像采用西門子s2000 超聲波系統（Siemens Healthcare Ltd.，Germany），由 1 名具有 10 多年肌骨超聲檢測經驗的主治醫師使用11.0 MHz的超聲頻率和50 mm的探頭掃描小腿肌肉厚度和肌束長度。在伸膝仰臥位掃描脛骨前?。皇褂酶┡P、伸膝、雙足靜止懸掛在檢查床邊緣的體位掃描小腿三頭肌，以避免過度被動跖屈踝關節。每塊肌肉分別在橫斷面和縱斷面上進行測量，每次測量均掃描3 次以減少誤差。超聲波掃描設置、掃描過程以及肌肉厚度和肌束長度的測量方法與我們的前期文章一致并保持檢測標準化［19］，以最小化機器、檢查者所產生的誤差。

3、統計分析

采用SPSS 20.0 軟件對數據進行統計分析，粗大運動功能測試D+E評分、踝關節改良Ashworth量表評分、踝關節改良Tardieu 量表評分及內/外側腓腸肌、比目魚肌、脛骨前肌的肌肉厚度與肌束長度等計量資料符合正態分布或方差齊性時，以均數±標準差表示，采用獨立樣本t檢驗或單因素方差分析統計各組之間的差異，計量資料不符合正態分布時，以中位數（四分位數間距）表示，采用秩和檢驗分析；采用協方差分析排除各組間基線數據差異造成的影響?？ǚ綑z驗分析各組粗大運動功能分級的差異，Pearson 相關性分析痙攣、肌肉結構與粗大運動功能之間的相關性。P＜0.05 被認為差異有統計學意義。

結 果

1、一般資料與基線數據

在基線期，雙癱組與偏癱組的性別、年齡、身高、體質量及 DCP 組、aHCP 組、uHCP 組的小腿長度、小腿圍度以及踝關節的改良Ashworth 量表與改良Tardieu 量表評分比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05）（表1、2）；但DCP 組與aHCP組在粗大運動功能分級、粗大運動功能測試兩方面差異均有統計學意義（均P＜0.05）（表2）。

表1 兩組患兒的一般資料比較

表2 3組下肢的基線數據比較

2、臨床功能

BoNT-A 結合物理治療干預后 24 周，DCP 組與 aHCP 組的踝關節改良Ashworth 量表評分、改良Tardieu 量表評分、粗大運動功能測試D+E 評分均較基線期改善（均P＜0.05），在踝關節的改良Ashworth 量表評分方面，aHCP 組的改善程度較DCP組更佳（P＜0.05），見表3。

表3 干預后DCP組、aHCP組下肢臨床功能的比較（分，）

表3 干預后DCP組、aHCP組下肢臨床功能的比較（分，）

注：DCP為雙癱，aHCP為偏癱患側；與基線期數據比較，aP＜0.05，bP＜0.01

項目改良Ashworth量表評分（踝關節）干預12周后-基線期干預24周后-基線期改良Tardieu量表評分（膝關節伸展位踝關節的慢牽角度-快牽角度）干預12周后-基線期干預24周后-基線期改良Tardieu量表評分（膝關節屈曲位踝關節的慢牽角度-快牽角度）干預12周后-基線期干預24周后-基線期粗大運動功能測試D+E評分干預12周后-基線期干預24周后-基線期DCP組（28個）aHCP組（10個）F值P值-0.66±0.41-0.86±0.38b-0.60±0.46-0.90±0.61a 0.465 4.583 0.499 0.039-6.14±3.42-8.89±4.08b-4.90±2.96-7.70±2.00b 0.534 3.414 0.470 0.073-5.71±2.57-9.21±4.44b-5.50±1.35-8.20±2.82b 2.305 1.920 0.138 0.174 0.313 0.287 10.84±9.54a 12.78±10.42b 8.03±6.98 10.02±6.85b 1.066 1.191

3、肌肉結構

BoNT-A 結合物理治療干預后24 周，DCP 組的脛骨前肌、內側腓腸肌、外側腓腸肌與比目魚肌的肌厚度和肌束長度均有增厚和增長（均P＜0.05）；aHCP 組的內側腓腸肌、比目魚肌的肌厚度增加（均P＜0.05），脛骨前肌、內側腓腸肌、比目魚肌的肌束長度增加（均P＜0.05）；uHCP 組，在干預后12 周出現外側腓腸肌肌束長度增加（P＜0.05），在干預后24 周表現為內/外側腓腸肌、比目魚肌的肌厚度、肌束長度均有改善（均P＜0.05）。3 組比較時，在干預后24 周，uHCP組的外側腓腸肌肌束長度增長優于DCP 組（P＜0.05）；在干預后12、24 周，uHCP 組的外側腓腸肌肌束長度增長優于aHCP組（均P＜0.05）。見圖2。

4、肌肉生長速率

本研究使用［小腿肌肉生長速率=（肌肉結構指標的干預后測量值-基線期測量值）/基線期測量值］公式計算小腿肌肉的平均生長速率［19］，結果顯示，在BoNT-A 結合物理治療干預后，DCP 組的內/外側腓腸肌肌厚度、肌束長度（P=0.017、0.003、0.024、0.001）以及比目魚肌肌肉厚度（P=0.001）的生長率，aHCP組的外側腓腸肌肌束長度（P=0.022）生長率，uHCP 組的內側腓腸肌肌束長度（P=0.047）生長率，均是短期的（基線期至干預后12 周）優于長期的（干預后12周至24周），見表4、圖2。

3 組比較時，基線期至注射后24 周，DCP 組的比目魚肌生長率優于aHCP 組、uHCP 組（均P＜0.05）；干預后12 周至24 周，aHCP 組的比目魚肌肌束長度生長率慢于DCP 組、uHCP組（均P＜0.05），見表4、圖2。

圖2 干預后DCP組、aHCP組、uHCP組小腿肌群肌肉厚度（A）、肌束長度（B）的生長曲線

基線期至干預后24 周，小腿肌肉厚度的生長率分別為DCP 組 4.09%～8.43%、aHCP 組 5.46%～8.23%、uHCP 組4.03%～7.79%；小腿肌束長度的生長率分別為DCP 組5.22%～8.05%、aHCP 組 2.04%～8.57%、uHCP 組 3.60%～7.92%，見表4、圖2。

表4 干預后DCP組、aHCP組、uHCP組的小腿肌肉厚度、肌束長度生長率的變化比較[中位數（四分位數間距）]

5、肌肉結構指標與痙攣的相關性

干預后12 周，DCP 組的外側腓腸肌肌束長度的變化與膝屈曲位踝關節的改良Tardieu 量表評分呈負相關（r=-0.396，P＜0.05），見圖3。

圖3 雙癱（DCP）組28個下肢外側腓腸肌肌束長度與踝關節改良Tardieu量表評分呈負相關

討 論

痙攣在一定程度上會限制CP 患兒的運動能力，進而影響其參與日常生活活動［2］?？v觀CP 患兒的生長發育軌跡，痙攣肌群的無力是導致患兒運動功能障礙的一個重要因素［3-4］，而肌肉形態與肌力密切相關，研究提示CP 患兒的肌肉體積僅是同齡正常兒童的50%～70%［3］；Elder等［4］使用超聲成像技術發現，6～11 歲痙攣型偏癱CP 患兒患側小腿的肌肉體積僅是健側的73%；與2～9 歲年齡匹配的正常兒童內側腓腸肌肌體積相比，偏癱患兒患側肌肉僅占56.69%，雙癱患兒的只占63%［20］；還有研究提示2～5 歲的痙攣型偏癱患兒內側腓腸肌的肌體積比正常兒童的少22%，患側腓腸肌、比目魚肌和脛骨前肌的肌厚度及肌束長度都明顯小于或短于健側肌群，這可能與肢體痙攣和廢用有關［21］。因此，研究肌肉結構差異與CP 患兒功能的關系，減輕痙攣肌群結構變化對功能的負面作用，是CP 患兒有效痙攣管理的關鍵［6，22］。然而，關于 BoNT-A 對痙攣肌肉的發育和形態學影響的報道較少，對CP 人群的研究更少，為此我們開展了本前瞻性研究。

雖然之前有研究顯示BoNT-A 會使健康人或動物的正常肌群出現肌肉萎縮［10，23］，還會在 BoNT-A 注射后 1 年導致痙攣肌肉的局部萎縮［13］，但這些研究存在沒有比較痙攣與正常肌肉的結構差異、樣本量偏少、測量方法非標準化等局限性，BoNT-A 是否會引起痙攣肌群萎縮仍需進一步考證［24-26］。在一項為期12個月的前瞻性研究中，Baber等［12］報道了單次和多次BoNT-A 注射后，CP 患兒的內側腓腸肌肌體積明顯增加；Williams 等［11］也觀察到 BoNT-A 注射后 CP患兒小腿肌肉體積、力量改善的現象。本研究結果與這兩項研究結果一致，本研究還觀察到BoNT-A 注射結合物理治療后12 周與24 周，CP 患兒小腿肌肉的肌厚度和肌束長度均有明顯改善，且其生長率逐漸趨于正常兒童，內側腓腸肌的平均生長率分別是肌厚度6.24%和肌束長度7.99%，接近甚至反超正常兒童的7%和6%［27］。

上述結果可能是BoNT-A 注射結合物理治療共同作用的表現，CP 患兒的康復指南建議BoNT-A 注射需要與物理治療和/或矯形器結合使用。我們發現Baber 等［12］的研究中，CP 患兒在BoNT-A 注射后接受了物理治療和矯形器治療；同樣的在 William 等［11］的研究中，CP 患兒也接受了BoNT-A注射和力量訓練。已有研究證實，物理治療如力量訓練、電刺激等可以增加肌肉體積與肌肉厚度。McNee等［28］發現痙攣型CP 患兒接受抗阻力量訓練后，內/外側腓腸肌的肌體積在第5 周分別增加17%、14%并維持至第10 周，原因可能是漸進負重訓練的運動再學習過程增強了踝跖屈肌群肌力，增加了痙攣肌群的肌體積。因此，本研究也設計了BoNT-A 注射后連續24周的醫院結合家庭的功能導向性訓練，包括踝背屈肌群（脛骨前肌）的功能性抗阻力量訓練等，最終觀察到小腿痙攣肌群以及脛骨前肌的肌肉結構改善，可能原因包括BoNT-A 增加了痙攣肌群的肌纖維而減少了膠原與脂肪成分［29］，從而改善其肌肉結構；而功能性抗阻訓練則促進了小腿肌群的良性生長發育。

本研究中肌肉結構與痙攣的相關性分析顯示，肌束長度與改良Tardieu 量表評分呈負相關，而改良Ashworth 量表評分和肌肉結構的變化沒有相關性，這提示改良Tardieu 量表可能是檢測BoNT-A 注射后痙攣改善程度的更好臨床指標。另外，本研究中肌束長度的生長率變化更顯著，提示肌束長度可能是評價痙攣肌群生長發育的更客觀指標，因為肌肉初長度是影響肌肉收縮力的關鍵因素［3］，而且痙攣肌群的典型結構改變為肌肉短縮。

本研究尚存一定局限性：①研究僅隨訪24 周且入組患兒較少，未來需招募更多患兒進行更長時間的隨訪，以進一步明確BoNT-A 注射對肌肉生長發育的影響；②本研究缺乏匹配同齡正常兒童或未接受BoNT-A注射的CP患兒進行對照，這些數據可能有助于分析如何干預痙攣肌群的生長發育；③超聲成像檢查時，只使用了休息位置的踝關節角度進行測量，未來研究應增加在自主收縮時不同踝關節角度的小腿肌肉結構數據；④未測量肌腱長度，肌腱長度會在一定程度上影響肌肉收縮，因此未來研究中需測量肌束長度與肌腱長度的比率［30］；⑤未測量肌肉的生理橫截面積和體積。

本研究率先進行BoNT-A 對CP 患兒腓腸肌、比目魚肌和脛骨前肌生長發育影響的研究，發現單次BoNT-A 注射結合物理治療可以改善2～7 歲痙攣型CP 患兒小腿肌群的生長發育，改善了脛骨前肌、內/外側腓腸肌、比目魚肌的肌肉厚度與肌束長度。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突