李元子（綜述）杜麗娟（審校）

骨骼肌是人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力器官，異常的肌肉狀態(tài)或疾病會(huì)對(duì)人體活動(dòng)產(chǎn)生極大影響，因此有關(guān)骨骼肌生物力學(xué)特征的研究十分重要。目前常用的骨骼肌檢查方法包括肌電圖、超聲、MRI及肌張力計(jì)等。但肌電圖不提供任何肌肉力學(xué)信息；MRI對(duì)儀器要求高、價(jià)格高昂且有輻射，不能實(shí)時(shí)反映肌肉組織的彈性變化；肌張力計(jì)通過(guò)測(cè)量肌肉組織內(nèi)的運(yùn)動(dòng)來(lái)評(píng)估其力學(xué)性質(zhì)中的彈性和粘性，不適用于深層肌肉［1］。剪切波彈性成像（shear wave elastography，SWE）費(fèi)用低廉、操作簡(jiǎn)便，還能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反映肌肉內(nèi)部彈性，在臨床及科研方面已廣泛應(yīng)用，本文就其評(píng)估骨骼肌生物力學(xué)特征的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、SWE的基本原理及分類

SWE包括一維瞬時(shí)彈性成像（one-dimensional transient elastography，1D-TE）、點(diǎn)剪切波彈性成像（point shear wave elastography，p-SWE）和二維剪切波彈性成像（two-dimension shear wave elastography，2D-SWE），其基本原理均基于對(duì)組織所受應(yīng)力后變形程度的測(cè)量。SWE可以通過(guò)肌肉活動(dòng)、負(fù)荷和扭矩觀察其硬度變化，通過(guò)分析肌肉的彈性相關(guān)參數(shù)，進(jìn)一步獲取病變肌肉的組織信息。SWE為骨骼肌疾病的無(wú)創(chuàng)診斷提供了新思路，并可用于康復(fù)過(guò)程中肌肉功能的監(jiān)測(cè)。目前最常用的彈性成像技術(shù)是2D-SWE，可以實(shí)時(shí)測(cè)量骨骼肌剪切波速度或楊氏模量值，并生成定量的二維彈性圖像。

二、SWE在正常人群骨骼肌生物力學(xué)特征評(píng)估中的應(yīng)用

1.評(píng)估骨骼肌主動(dòng)收縮與肌力：骨骼肌收縮特性由肌節(jié)長(zhǎng)度決定，Lieber等［2］發(fā)現(xiàn)當(dāng)病理狀態(tài)下肌節(jié)長(zhǎng)度不均勻時(shí)，肌肉收縮功能也將受到影響，Bouillard等［3］發(fā)現(xiàn)食指與小指外展活動(dòng)等距收縮過(guò)程中肌肉彈性模量值與主動(dòng)肌力呈正向線性相關(guān)（均P＜0.05），且相較于肌電圖可以更準(zhǔn)確地估測(cè)肌力。Kim等［4］應(yīng)用SWE評(píng)估正常人群的三角肌、岡上肌及岡下肌，發(fā)現(xiàn)彈性模量值與關(guān)節(jié)扭矩在上述肩袖肌肉和各超聲平面中均呈明顯正向線性相關(guān)（均r2＞0.8，均P＜0.001），提示應(yīng)用SWE可無(wú)創(chuàng)評(píng)估肌肉活動(dòng)狀況，有助于創(chuàng)傷后評(píng)估及指導(dǎo)康復(fù)。

2.評(píng)估骨骼肌被動(dòng)拉伸與肌張力：被動(dòng)拉伸是評(píng)估肌張力的常用方法，通常應(yīng)用等速運(yùn)動(dòng)的測(cè)力裝置通過(guò)被動(dòng)拉伸肌肉-肌腱單元完成。應(yīng)用SWE可以觀察肌肉-肌腱單元彈性模量值隨著長(zhǎng)度變化而變化的規(guī)律。Ward等［5］研究發(fā)現(xiàn)松弛狀態(tài)下肌肉靜息彈性模量值綜合了被動(dòng)肌力-肌肉長(zhǎng)度關(guān)系的參數(shù)和肌肉各向異性程度的函數(shù)，肌肉解剖橫截面積越小，彈性模量值增加的幅度越大，且與增加的被動(dòng)肌力呈正相關(guān)。有關(guān)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的肌力研究［6］可更精準(zhǔn)地顯示骨骼肌運(yùn)動(dòng)特征，運(yùn)動(dòng)曲線及部分參數(shù)可為肌肉疾病的診斷提供更可靠的臨床指標(biāo)。

3.評(píng)估松弛狀態(tài)下骨骼肌長(zhǎng)度及角度：松弛狀態(tài)的肌肉長(zhǎng)度為松弛長(zhǎng)度，當(dāng)肌肉長(zhǎng)度超過(guò)某一松弛長(zhǎng)度時(shí)，肌肉從松弛狀態(tài)開(kāi)始緊張，骨骼肌彈性模量值開(kāi)始增加，此時(shí)的關(guān)節(jié)角度為松弛角［7］，松弛角有助于臨床醫(yī)師了解肌肉耐受被動(dòng)力影響能力。由于活體肌肉與神經(jīng)、筋膜、肌腱等連接，為處于多關(guān)節(jié)、多肌肉協(xié)同拮抗?fàn)顟B(tài)下的復(fù)合結(jié)構(gòu)，故不同肌肉的松弛角均不同。Hirata等［8］研究表明人體小腿三頭肌松弛狀態(tài)下的踝關(guān)節(jié)角度各不相同，當(dāng)膝關(guān)節(jié)保持伸展時(shí)，腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的松弛角出現(xiàn)于跖屈位而比目魚(yú)肌松弛角出現(xiàn)于背屈位，說(shuō)明SWE可以確定肌肉松弛狀態(tài)下的關(guān)節(jié)角度。臨床能更好地通過(guò)松弛角判斷肌肉處于松弛或緊張狀態(tài)。

4.評(píng)估靜態(tài)拉伸后的骨骼肌變化：靜態(tài)拉伸通常是作為運(yùn)動(dòng)前的熱身程序，即將肢體活動(dòng)到肌肉感受到拉伸的狀態(tài)并維持該姿勢(shì)，其可以降低肌肉剛度，增加關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍。Akagi等［9-10］研究顯示，在2 min內(nèi)進(jìn)行3組踝關(guān)節(jié)背屈靜態(tài)拉伸后，腓腸肌的彈性模量值明顯降低。Hirata等［11］提出靜態(tài)拉伸可以減低肌束剛度，并改變松弛角，伸展后腓腸肌內(nèi)側(cè)頭的松弛角明顯向背屈方向移動(dòng)，導(dǎo)致被動(dòng)背屈時(shí)扭矩-關(guān)節(jié)角度關(guān)系的變化。以上研究對(duì)運(yùn)動(dòng)與康復(fù)訓(xùn)練均有較好的指導(dǎo)作用。

三、SWE在骨骼肌相關(guān)疾病診療中的應(yīng)用

1.肌肉退行性變：骨骼肌的結(jié)構(gòu)功能會(huì)隨年齡增長(zhǎng)發(fā)生變化，SWE可以觀察老齡化對(duì)骨骼肌硬度的改變。Hsiao等［12］研究表明老年人骨骼肌彈性模量值減低，可能與老齡化引起膠原纖維減少和組織化生的缺失有關(guān)。Eby等［13］研究發(fā)現(xiàn)肱二頭肌的彈性模量值與年齡呈正相關(guān)（P＜0.05），即肌肉硬度隨年齡增長(zhǎng)而增加。Evie等［14］通過(guò)檢查胸大肌、前三角肌、肱二頭肌等上肢肌肉，發(fā)現(xiàn)肌肉平均彈性模量值隨年齡增長(zhǎng)而增加，且肌肉內(nèi)彈性分布的不均勻性增加。但Alfuraih等［15］研究發(fā)現(xiàn)腓腸肌和比目魚(yú)肌的彈性模量值隨年齡增長(zhǎng)而減少或不發(fā)生變化，因此骨骼肌彈性模量值與年齡的相關(guān)性可能具有肌肉選擇性，尚不明確是否有其他影響因素。

2.中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病導(dǎo)致肌張力改變：神經(jīng)系統(tǒng)疾病如腦卒中、脊髓感染或損傷、腦癱等均會(huì)引起肌肉的強(qiáng)直與攣縮，帕金森病也會(huì)引起肌僵直，導(dǎo)致患者行動(dòng)不便，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。SWE可以量化病理情況下肌肉的力學(xué)特性。研究［16］提示腦卒中、脊髓損傷和腦癱患者腓腸肌長(zhǎng)度縮短，肌肉硬度增加，其機(jī)制可能與細(xì)胞外基質(zhì)的纖維化有關(guān)［17］。Chardon等［16］應(yīng)用SWE獲取帕金森病患者在踝關(guān)節(jié)被動(dòng)勻速背屈運(yùn)動(dòng)下腓腸肌彈性模量-踝關(guān)節(jié)角度的曲線，發(fā)現(xiàn)其松弛角小于正常對(duì)照組（P＜0.05），說(shuō)明帕金森病患者較正常成人在被動(dòng)拉伸過(guò)程中更早出現(xiàn)肌緊張狀態(tài)，為臨床量化肌強(qiáng)直程度提供可行性。

3.肌肉損傷：運(yùn)動(dòng)性或創(chuàng)傷性肌肉損傷會(huì)導(dǎo)致肌肉硬度的改變。Lv等［18］對(duì)家兔大腿后肌肉進(jìn)行加壓損傷，發(fā)現(xiàn)受傷區(qū)域的肌肉組織均較周邊組織明顯變硬，原因可能是損傷后肌肉血管分布增加，肌細(xì)胞肥大與細(xì)胞間液滲出增加，炎癥反應(yīng)導(dǎo)致白細(xì)胞增多滲出加重。Lacourpaille等［19］采用偏心運(yùn)動(dòng)的方法，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)1 h鍛煉后肱二頭肌的彈性模量值明顯增加（P＜0.05），分析原因可能與偏心收縮期間肌肉內(nèi)鈣含量升高有關(guān)。

四、SWE的局限性及注意事項(xiàng)

隨著臨床需求的日益增加，SWE也在不斷發(fā)展，但仍有其局限，如依賴操作者手法、忽視肌肉肌腱組織各向異性特性的數(shù)據(jù)差異性較大、感興趣區(qū)的界定具有一定主觀性等。有關(guān)彈性成像的研究在組內(nèi)往往有較好的一致性和可靠性，但由于不同廠商的設(shè)備因?yàn)樵O(shè)計(jì)和設(shè)置并未統(tǒng)一，故研究者間的數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行比較。因此操作過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。①手法：在保證圖像清晰的前提下，將探頭壓力降至最?。?0］，可以通過(guò)超聲觀測(cè)局部有無(wú)擠壓變形。②聲束角度：各向異性偽像是肌骨超聲中最常見(jiàn)也最重要的偽像，只有當(dāng)探頭平面基本平行于肌纖維時(shí)，測(cè)量出的彈性模量值才與楊氏模量值相關(guān)，平行于纖維束方向的剪切波波速度也顯著增高［21］。因此在操作前需熟知不同肌肉的解剖結(jié)構(gòu)，注意探頭位置及相對(duì)肌纖維的方向，探頭與肌纖維方向之間的角度應(yīng)＜20°，以保證數(shù)值的可信度［22-23］。③感興趣區(qū)：其大小應(yīng)與所測(cè)組織相適應(yīng)，減少混雜組織，因?yàn)榧∪饨M織的不均質(zhì)性，建議多次測(cè)量取平均值，方可得到更可靠的結(jié)果。④可重復(fù)性：不同個(gè)體間肌肉硬度可能差異較大，平均彈性模量值變化通常為2～3倍［24］。因此為了進(jìn)行可重復(fù)測(cè)量，必須在嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)化和可重復(fù)的關(guān)節(jié)位置進(jìn)行評(píng)估。⑤其他：當(dāng)結(jié)果中包含具體彈性數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注明所使用的設(shè)備名稱和型號(hào)。

五、展望與總結(jié)

SWE在分析肌肉生物力學(xué)特征方面有較好的應(yīng)用前景，但仍有一定的局限性，今后需要規(guī)范肌骨彈性成像的專業(yè)用語(yǔ)與標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步降低偽像和衰減效應(yīng)影響，增加測(cè)值的可靠性和可重復(fù)性?？傊琒WE在測(cè)量骨骼肌力學(xué)特性方面有良好的發(fā)展?jié)摿?，有望為臨床提供一種可靠的骨骼肌力學(xué)特性定量評(píng)估新方法。