超聲成像技術在痙攣型腦性癱瘓患兒腓腸肌定量評定中的應用

祝莉潔，贠國俊，張偉云，劉青，曹建國

1.中國醫科大學深圳市兒童醫院，廣東深圳市 518038；2.深圳市兒童醫院康復醫學科，廣東深圳市518038通信作者：曹建國，E-mail：caojgsz@126.com

0 引言

腦癱是由于發育中的胎兒或嬰幼兒腦部非進行性損傷所致的一組持續存在的中樞性運動和姿勢發育障礙及活動受限的癥候群[1-2]，痙攣型占70%～80%[3]，以錐體系受損為主，表現為肌張力增高、肌力降低、活動受限[4]。盡管痙攣型腦癱患兒的腦部損傷是非進行性的，但肌肉骨骼系統的繼發性病變是進行性、可干預的[5]。隨著患兒年齡增加，痙攣往往會導致患兒肌肉結構改變、肌肉攣縮、骨骼畸形等，甚至造成終身殘疾[6-7]。

康復治療方案的制定取決于準確的評估。臨床上常用粗大運動功能測試(Gross Motor Function Measure,GMFM)、改良Ashworth量表(modified Ashworth Scale,MAS)、改良Tardieu量表(modified Tardieu Scale,MTS)評估腦癱患兒的痙攣程度和康復效果[8]。這些均為主觀整數分級量表。

肌力是骨骼肌隨意收縮時產生的最大力量，也是制定康復計劃和評估治療效果的重要依據。目前最常用的徒手肌力檢查為半定量方法，且解剖定位不準；針電極肌電圖和表面肌電圖存在有創和痙攣定位不準的缺陷，均不適用于依從性較差的痙攣型腦癱患兒的肌力評估。肌力與肌肉形態結構密切相關，如肌肉厚度(muscle thickness,MT)、羽狀角(pinnation angle,PA)、肌纖維長度(fascicle length,FL)等[9]。

近年來，二維灰階超聲成像逐漸應用于觀察肌肉結構[10-11]，而超聲彈性成像技術的發展使實時可視化評估肌肉組織生物力學特性成為可能[12]。腓腸肌是維持人體直立的主要肌肉之一，對人體行走和平衡功能起著重要作用[13]。本研究應用二維超聲結合剪切波彈性成像測量痙攣型腦癱患兒腓腸肌內側頭的肌肉結構參數和剪切波速度(shear wave velocity,SWV)，探究結構參數和SWV 與MAS、GMFM 等臨床量表之間的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年至2021 年在深圳市兒童醫院康復醫學科門診或住院治療的痙攣型腦癱患兒36 例為試驗組，其中痙攣型雙癱19 例，痙攣型偏癱17 例，均符合腦性癱瘓的診斷標準和分型[2]。

納入標準：①年齡2～6 歲；②粗大運動功能分級系統(Gross Motor Function Classification System,GMFCS) Ⅰ～Ⅲ級；③至少一側腓腸肌肌張力MAS 評分≥Ⅰ級；④未行任何骨科或矯形手術治療；⑤踝關節可達到中立位；⑥精神狀態良好，能配合治療師完成指令。

排除標準：①有未控制的癲癇；②下肢關節固定攣縮或畸形；③在本研究前6 個月內曾接受肉毒毒素注射治療；④嚴重的重要臟器疾病。

在社區及職工家屬中招募30例年齡、性別相匹配的健康兒童為對照組。

納入標準：①無生長發育落后史；②無相關神經系統疾病史；③雙下肢未進行過任何骨科或矯形手術治療；④無明顯姿勢和步態異常。

兩組年齡、性別無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

本研究經深圳市兒童醫院醫學倫理委員會審批通過(No.202007102)，獲得患兒及家屬知情同意。

1.2 方法

1.2.1 臨床評估

采用GMFM-88 的D、E 功能區評估患兒的站立、走、跑、跳能力。應用MAS 評估患兒的腓腸肌痙攣的程度，為了統計方便，MAS 0、Ⅰ、Ⅰ+、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級分別記為0、1、2、3、4、5分。

1.2.2 超聲評估

采用Mindray-Resona 70B 型彩色多普勒超聲診斷儀(邁瑞醫療國際股份有限公司)，L11-3U 高頻線陣探頭，頻率3～11 MHz。受試者俯臥位，雙腿伸展，踝關節中立位，雙腳懸于檢查床邊緣，暴露小腿。測量位置為脛骨外側髁和外踝連線表面最凸的部位[14]，記號筆標記，厚涂耦合劑。肌骨檢查模式，先橫切后縱切：將探頭掃描長軸垂直置于標記處，并與小腿長軸平行，水平移動探頭尋找到腓腸肌內側頭聲像圖，調整圖像深度使感興趣區位于圖像中部，當聲像圖清晰顯示高回聲水平線的皮膚、筋膜、腱膜及數條平行排列的高回聲斜線肌束時，凍結圖像，得到肌肉結構圖。采用剪切彈性成像模式測量腓腸肌內側頭的SWV，左上角柱狀體從紅色到藍色表示硬度由高變低，感興趣區顏色填充均勻時凍結圖像，得到組織彈性圖。評估由同一位從事超聲工作2 年以上的醫師完成。

1.3 統計學分析

采用SPSS 26.0 統計軟件處理數據。計量資料符合正態分布，以(xˉ±s)表示，采用獨立樣本t檢驗。計數資料以頻數表示，采用χ2檢驗；試驗組超聲參數與臨床量表評分的相關性采用Spearman 秩相關分析。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 超聲評估

試驗組腓腸肌內側頭MT 和FL 顯著小于對照組(P＜0.001)，PA 和SWV 顯著大于對照組(P＜0.001)。見表2。

表2 兩組肌肉超聲評估參數比較

2.2 超聲參數與臨床量表評分的相關性

MAS 評分與SWV 正相關；GMFM 評分與MT 和FL正相關(P＜0.05)。見表3。

表3 超聲參數與臨床量表評分的相關性

3 討論

痙攣是上運動神經元損傷導致的運動障礙。隨著患兒年齡增長，痙攣會導致繼發性肌肉骨骼疾病，如肌肉攣縮和骨骼畸形等，嚴重影響患兒的運動能力和生活質量[15]。Lieber 等[16]發現，腦癱患兒的肌肉痙攣不僅受神經源性因素調控，還取決于肌肉結構的變化。臨床中我們觀察到，痙攣型腦癱患兒患側肌力不足。肌力是指單位生理橫斷面積的肌肉最大收縮時所能產生的張力。肌肉生理橫斷面積越大，肌纖維越長，收縮力量越大[17]；而肌纖維越粗、數量越多，肌肉生理橫截面積越大[18-19]。MT與肌肉生理橫截面積高度相關，可間接表示肌肉橫截面積[20]。Kawano等[21]發現，痙攣型腦癱患兒腓腸肌內側頭MT、FL 小于健康兒童。Narici[22]指出，隨著肌纖維縮短和肌張力升高，PA 會隨著纖維的牽拉而增加。本研究顯示，與正常兒童相比，痙攣型腦癱患兒腓腸肌MT、FL減小，PA增大，與Kruse等[14]和Chen等[23]的結論一致。

超聲剪切波彈性成像通過高頻探頭發射聲輻射脈沖對生物體組織進行激勵，使用超高速成像系統追蹤剪切波，能定量評價組織硬度。肌肉SWV 越大，硬度越大，痙攣程度越高[24]。本研究顯示，腦癱患兒痙攣肌SWV 顯著高于健康兒童。與既往研究結果一致[25-28]。痙攣肌肉硬度的增加與肌纖維類型、肌節長度、干細胞數量及細胞外基質成分的變化有關。相比于健康兒童，痙攣型腦癱患兒肌肉組織的硬度增加，骨骼肌在細胞分子水平上發生變化[29-32]。

本研究發現，痙攣型腦癱患兒膝關節伸展、踝關節0°時，MAS 評分與SWV 正相關。Bilgici等[27]發現，腦癱患兒痙攣腓腸肌的SWV 與MAS 評分正相關；Vola 等[28]發現，痙攣比目魚肌的SWV 與MAS 評分正相關。均與本研究一致。郭雪園等[33]發現，痙攣側肢體完全伸展時，肌肉組織SWV 與MAS 評分顯著線性相關；而屈曲90°時，與MAS 評分無相關性，可能與痙攣側肢體完全伸展時，痙攣肌肉受外力牽拉激勵有關。伸展體位更適合評定患兒肢體的痙攣程度。

腓腸肌內側頭對患兒的運動及平衡功能有重要影響[13]。本研究顯示，發現GMFM-88量表D、E 功能區評分與腦癱患兒腓腸肌內側頭MT、FL 正相關。Choe等[34]發現，腦癱患兒腓腸肌和股直肌MT與GMFM-88評分正相關；Williams 等[35]發現，腦癱患兒腓腸肌FL與GMFM-88 評分正相關，均與本研究一致。MT 和FL 與肌肉收縮力密切相關[17-19]。腦癱患兒腓腸肌MT、FL 減小，引起肌力降低，導致運動功能受限，與Noble 等[36]的研究結論一致。此外，Chen 等[23]發現，與健康兒童比較，腦癱患兒脛骨前肌和比目魚肌MT 和FL 更小，肌力降低明顯影響患兒的粗大運動功能。Ohata 等[37]發現，股四頭肌MT 與GMFM 評分正相關。超聲成像技術的應用為了解痙攣肌肉結構特性與患兒運動功能水平之間的關系提供了可能。

綜上所述，與健康兒童相比，腦癱患兒的痙攣肌肉組織的結構和硬度均發生變化，二維超聲灰階模式能夠表征痙攣肌肉的結構變化，剪切波彈性成像技術能夠實現對肌肉組織硬度的定量表征，可為痙攣型腦癱患兒的康復治療提供客觀依據。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。