李令嶺,付娉婷,顏 濱,陸昕海,汝首航,矯 瑋*

(1 廣州體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)與健康學(xué)院,廣東 廣州510500; 2 北京體育大學(xué) 運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與康復(fù)學(xué)院,北京 100084;3 深圳市第二人民醫(yī)院 脊柱外科,廣東 深圳 518025)

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)彎(adolescent idiopathic scoliosis, AIS)是發(fā)生在青春前期或骨骼生長(zhǎng)發(fā)育成熟之前不明病因的三維脊柱畸形,臨床上以站立位全脊柱X線片Cobb角大于10°為診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]。AIS的發(fā)病率為0.35%～13%,取決于地方篩查能力、篩查年齡和性別[2-3]。按照側(cè)彎頂椎水平所在的脊柱節(jié)段分類,胸段AIS發(fā)生率最高,約占總?cè)藬?shù)的47.59%[3]。

核心肌群作為維持脊柱姿勢(shì)穩(wěn)定的主動(dòng)子系統(tǒng),其背部肌群在特發(fā)性脊柱側(cè)彎患者中研究較充分[4-5],而前外側(cè)腹壁肌群的特點(diǎn)研究相對(duì)較少[6-7]。目前,腹壁肌群功能障礙對(duì)AIS發(fā)生發(fā)展的影響已被證實(shí)[8-9]。前外側(cè)腹壁肌群包括淺層的腹外斜肌(external oblique,EO)、腹內(nèi)斜肌(internal oblique,IO)和深層的腹橫肌(transversus abdominis,TrA),該肌群對(duì)維持各種姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)時(shí)的脊柱穩(wěn)定、調(diào)控腹內(nèi)壓及輔助呼吸較為關(guān)鍵[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)AIS患者腹壁肌群形態(tài)與功能有不同程度的改變,與健康組相比靜息時(shí)側(cè)彎患者肌肉厚度更薄[12],而且不穩(wěn)定姿勢(shì)可能引起更大的腹肌激活[13]?，F(xiàn)有研究大多觀察AIS患者腹壁肌群在維持姿勢(shì)穩(wěn)定時(shí)的形態(tài)學(xué)特征,尚未探究側(cè)彎畸形對(duì)腹壁肌群動(dòng)態(tài)呼吸過(guò)程中肌肉活動(dòng)能力的影響,對(duì)肌肉的力學(xué)性質(zhì)如肌肉彈性、肌力等的研究較少。實(shí)時(shí)剪切波彈性成像(shear-wave elastography,SWE)技術(shù)是一種無(wú)創(chuàng)超聲檢查手段,可通過(guò)獲取楊氏模量值反映肌肉組織的力學(xué)性質(zhì)[14]。SWE測(cè)量的剪切模量與肌肉收縮的力矩呈線性相關(guān)[15],因而可用于推斷肌肉張力或僵硬程度。已有研究證實(shí)了SWE技術(shù)評(píng)估AIS患者腹壁肌群彈性特點(diǎn)的可靠性[16],并且發(fā)現(xiàn)AIS患者凸凹兩側(cè)EO和TrA彈性不對(duì)稱[17],但目前仍缺乏胸段脊柱側(cè)彎患者腹壁肌群彈性特點(diǎn)的相關(guān)研究。

本研究利用高頻B型超聲和剪切波彈性成像來(lái)評(píng)估特發(fā)性胸段脊柱右側(cè)彎患者仰臥位及站立位下腹壁肌群(EO、IO、TrA)的厚度及彈性特點(diǎn),通過(guò)與健康青少年的比較,初步總結(jié)該類患者腹壁肌群形態(tài)學(xué)與內(nèi)部生物力學(xué)的特點(diǎn),為脊柱側(cè)彎保守治療提供方法依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 病例資料

2021年6～10月,在深圳市青少年脊柱健康中心招募受試者50例,其中特發(fā)性胸段脊柱右側(cè)彎患者25例,健康青少年25例。

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn)

側(cè)彎組納入標(biāo)準(zhǔn):(1)門診診斷為特發(fā)性胸段脊柱側(cè)彎(右側(cè)彎);(2)年齡10～17歲;(3)有近3個(gè)月內(nèi)拍攝的站立位脊柱X線片;(4)未接受過(guò)手術(shù)治療;(5)入選者及其家長(zhǎng)均簽署知情同意書。

健康組納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡10～17歲;(2)近半年的學(xué)校篩查結(jié)果未顯示疑似側(cè)彎;(3) Adam前屈測(cè)試(Adam’s forward bend test)顯示軀干旋轉(zhuǎn)角小于5°;(4)無(wú)明顯肩部、軀干、骨盆和下肢的體態(tài)異常;(5)入選者及其家長(zhǎng)均簽署知情同意書。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)

側(cè)彎組排除標(biāo)準(zhǔn):(1)近3個(gè)月腰、骨盆、下肢有疼痛;(2)近3個(gè)月規(guī)律性單側(cè)活動(dòng)或運(yùn)動(dòng),例如羽毛球、網(wǎng)球、高爾夫球等;(3)腹部脂肪較多,超聲觀察困難;(4)無(wú)腹部手術(shù)史及解剖結(jié)構(gòu)異常。

健康組排除標(biāo)準(zhǔn):(1)有明顯高低肩、駝背、骨盆前傾和下肢不等長(zhǎng)等體態(tài)異常;(2)近3個(gè)月規(guī)律性單側(cè)活動(dòng)或運(yùn)動(dòng),例如:羽毛球、網(wǎng)球、高爾夫球等;(3)腹部脂肪較多,超聲觀察困難;(4)無(wú)腹部手術(shù)史及解剖結(jié)構(gòu)異常。

1.2 方法

1.2.1 評(píng)估人員

操作者為康復(fù)醫(yī)學(xué)技術(shù)中級(jí)治療師,進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的肌肉骨骼超聲學(xué)習(xí),并有肌骨超聲操作經(jīng)驗(yàn)。

1.2.2 設(shè)備與探頭位置

使用邁瑞超聲設(shè)備(Reasona 8PRO)中的B型模式進(jìn)行仰臥位和站立位下最大吸氣末和最大呼氣末的前外側(cè)腹壁肌群(EO、IO、TrA)厚度測(cè)量,使用STE模式(彈性剪切波)進(jìn)行腹壁肌群的彈性測(cè)量。仰臥位時(shí),探頭位置位于髂嵴與12肋中間,腋前線往臍方向2.5 cm[18],用記號(hào)筆標(biāo)注后使用線性探頭(L9-3U)進(jìn)行腹壁肌群的縱切掃描。因?yàn)槭茉囌唧w型不一,因此探頭在此位置下有1～2 cm的移動(dòng)誤差以便找到清晰的目標(biāo)圖像,具體圖像以三塊肌肉的上下四條筋膜線相對(duì)平行為止。

1.2.3 操作流程

受試者先呈仰臥位,膝關(guān)節(jié)屈曲90°,髖關(guān)節(jié)屈曲30°,上肢沿軀干兩側(cè)自然放置。超聲探頭橫向置于標(biāo)記點(diǎn)處,需輕放于身體表面,以避免壓力對(duì)肌肉厚度的影響,要求其舒適地呼吸30 s后在連續(xù)3次正常呼氣末時(shí)拍攝STE圖像并存儲(chǔ)。從身體兩側(cè)采集兩幅獨(dú)立的STE圖像,掃描畫面質(zhì)量在4～5顆星,畫面可信度90%以上,并檢查每個(gè)圖像是否有偽影和(或)缺失值(彈性圖中的未填充區(qū)域)。彈性測(cè)量結(jié)束后,囑受試者進(jìn)行最大吸氣,具體口頭提示為“鼻子吸氣鼓肚子,至最大,保持3 s”,連續(xù)3次最大吸氣后進(jìn)行高質(zhì)量圖像的采集;然后,囑受試者進(jìn)行最大呼氣,具體提示為“嘴巴呼氣縮肚子,縮到最底,保持3 s”,連續(xù)3次最大呼氣后進(jìn)行高質(zhì)量圖像的采集(如圖1)。

EO為腹外斜肌;IO為腹內(nèi)斜肌;TrA為腹橫肌。

仰臥位結(jié)束后更換至站立位,受試者雙腳分開與肩同寬,雙手位于身體兩側(cè)自然下垂,目視前方。以同樣的方法進(jìn)行站立位的彈性和肌肉厚度測(cè)量。在整個(gè)檢查過(guò)程中,檢查者對(duì)患者的個(gè)人數(shù)據(jù)和脊柱側(cè)彎的特征不知曉。

1.2.4 測(cè)量與計(jì)算

每次測(cè)量均先從右側(cè)開始,為避免探頭位置移動(dòng)帶來(lái)的誤差,在仰臥位和站立位測(cè)量最大吸氣位和最大呼氣位的腹肌厚度時(shí),先同時(shí)在右側(cè)兩個(gè)呼吸位全部測(cè)量結(jié)束后再測(cè)量左邊。兩種體位下肌肉厚度與彈性的每次測(cè)量均先右后左。計(jì)算肌肉彈性時(shí),在每個(gè)肌肉的上下筋膜間使用橢圓形工具圈出圖片上每塊肌肉筋膜內(nèi)中間部分連續(xù)3處位置,超聲設(shè)備會(huì)自動(dòng)計(jì)算圓圈內(nèi)的肌肉彈性并進(jìn)行均值的計(jì)算,具體如圖2。圖片計(jì)算完彈性后,再使用原圖像進(jìn)行距離(即肌肉厚度)的測(cè)量。測(cè)量距離時(shí),使用距離工具對(duì)圖片上每塊肌肉中段的上下筋膜進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)測(cè)量并得出仰臥位和站立位下的肌肉厚度值。

圖2 彈性模量值測(cè)量Fig.2 Measurement of elasticity注:網(wǎng)絡(luò)版為彩圖。

2 結(jié)果

使用SPSS 25數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用(平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)表示,不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用(中位數(shù)±四分位間距)表示。側(cè)彎組自身凹凸側(cè)的肌肉厚度與彈性比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn),側(cè)彎組與健康組腹壁肌群厚度與彈性的組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.1 基本信息

側(cè)彎組與健康組的年齡、身高、體重和BMI無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,具體信息見表1。側(cè)彎組(單胸彎型6名,占24%;胸主彎雙彎型19名,占76%)平均Cobb角為21.36°±8.26°,其中男性7例,女性18例。健康組中男性9例,女性16例。

表1 受試者基本信息Tab.1 General characteristics of participants

2.2 腹壁肌群厚度結(jié)果

仰臥位下,側(cè)彎組患者左側(cè)腹外斜肌絕對(duì)厚度值較健康組小(P=0.03),收縮厚度差較健康組更大(P=0.04)。與健康組相比,側(cè)彎組患者兩側(cè)腹橫肌存在顯著不對(duì)稱(P=0.02),站立位下,側(cè)彎組腹壁肌群厚度與收縮厚度差均與健康組無(wú)明顯差異,見表2。

2.3 腹壁肌群彈性結(jié)果

2.3.1 左右兩側(cè)肌群彈性差異

仰臥位下側(cè)彎組患者左側(cè)(主彎凹側(cè))腹外斜肌彈性較右側(cè)(主彎凸側(cè))大(P=0.03),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;而健康組左右兩側(cè)腹壁肌群彈性無(wú)明顯差異,見表3。

表3 側(cè)彎患者凹凸兩側(cè)腹壁肌群彈性差異Tab.3 Elasticity of abdominal muscles and their side-difference of two groups

2.3.2 側(cè)彎組和健康組肌群彈性差異

站立位下側(cè)彎組患者左側(cè)腹橫肌彈性較健康組更大(P=0.03),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表4)。

3 討論

本研究利用高頻B型超聲和剪切波彈性成像評(píng)估特發(fā)性胸椎側(cè)彎患者腹壁肌群的厚度及彈性。結(jié)果顯示:與健康組相比,側(cè)彎患者仰臥位下的凹側(cè)腹外斜肌厚度更薄,且收縮厚度差更大;側(cè)彎患者的兩側(cè)腹橫肌厚度不對(duì)稱性更大。側(cè)彎患者仰臥位下左側(cè)腹外斜肌較右側(cè)更僵硬,站立位下左側(cè)腹橫肌較健康組更僵硬。

3.1 腹壁肌群厚度

仰臥位下側(cè)彎組凹側(cè)腹外斜肌的厚度較健康組小,在最大吸氣和最大呼氣過(guò)程中的收縮厚度差更大;且側(cè)彎患者的兩側(cè)腹橫肌厚度不對(duì)稱性更大,反映出胸椎側(cè)彎患者腹壁肌群形態(tài)及穩(wěn)定控制能力的改變。對(duì)于此變化,主要考慮腹壁肌群的解剖和功能因素。本研究中納入的患者均為胸椎右側(cè)彎,側(cè)彎處的椎體還會(huì)伴有水平面上向凸側(cè)的旋轉(zhuǎn)[19],進(jìn)而引起胸廓和肋骨的旋轉(zhuǎn)畸形[20]。解剖學(xué)上,腹外斜肌上束覆蓋在第5～8肋骨(上位肋骨)外表面,因此凹側(cè)腹外斜肌可能受胸廓畸形影響在測(cè)量位置被拉長(zhǎng),則表現(xiàn)為肌肉厚度的減小。此外腹壁肌群的主要功能是作為主動(dòng)系統(tǒng)維持脊柱穩(wěn)定[21],而側(cè)彎患者由于肌肉厚度減小,可能引起維持脊柱穩(wěn)定機(jī)制減少。從生物力學(xué)角度來(lái)看側(cè)彎本身骨性結(jié)構(gòu)的改變可能引起軀干穩(wěn)定性下降,根據(jù)Panjabi的穩(wěn)定模型理論[22],當(dāng)被動(dòng)子系統(tǒng)維持穩(wěn)定性的能力不足時(shí),更多地由主動(dòng)子系統(tǒng)發(fā)揮作用。這可能導(dǎo)致側(cè)彎患者在動(dòng)態(tài)任務(wù)中肌肉活動(dòng)更大,表現(xiàn)為凹側(cè)腹外斜肌收縮厚度差更大。這與Borna等[23]的研究結(jié)果一致,不同的是該研究發(fā)現(xiàn)仰臥位下側(cè)彎組左右兩側(cè)腹外斜肌厚度均較健康組更小,在完成縮腹動(dòng)作過(guò)程中,兩側(cè)腹外斜肌厚度變化均更明顯,這可能與其納入實(shí)驗(yàn)對(duì)象的側(cè)彎方向不一致有關(guān)。側(cè)彎組患者除同側(cè)肌肉厚度與健康組有差異外,兩側(cè)腹橫肌對(duì)稱性也較健康組更差。Kim等[24]和Linek等[25]的研究也發(fā)現(xiàn)在輕度側(cè)彎患者中存在腹橫肌的厚度不對(duì)稱,但兩個(gè)研究均未區(qū)分側(cè)彎類型和側(cè)彎方向。從解剖和功能特點(diǎn)來(lái)看,腹橫肌的部分起點(diǎn)位于胸腰筋膜的前層,其收縮可增加胸腰筋膜中段張力[26],胸腰筋膜中段張力參與了脊柱冠狀面穩(wěn)定能力的40%,并參與控制特定椎體節(jié)段水平面上的旋轉(zhuǎn)與平移[27],是影響脊柱穩(wěn)定的重要因素。因此,脊柱畸形帶來(lái)的不對(duì)稱張力可能造成腹橫肌的左右不對(duì)稱。

與Linek等[12]的研究結(jié)果不同,本文研究結(jié)果未發(fā)現(xiàn)仰臥位下側(cè)彎人群與健康人群腹內(nèi)斜肌和腹橫肌的厚度差異,分歧的原因可能是兩項(xiàng)研究的側(cè)彎類型或Cobb角的不同。對(duì)胸椎右側(cè)彎患者來(lái)說(shuō),解剖學(xué)起點(diǎn)更靠近下位肋骨的腹內(nèi)斜肌和腹橫肌對(duì)胸廓畸形變化不如腹外斜肌敏感,輕中度的脊柱側(cè)彎導(dǎo)致的胸廓骨盆的對(duì)位對(duì)線不良還不足以引起超聲可見的該兩塊肌肉的厚度變化。

此外,本研究發(fā)現(xiàn)站立位下側(cè)彎組患者腹壁肌群厚度及收縮厚度差與健康組無(wú)明顯差異。分析其原因可能與體位變化增加了維持軀干穩(wěn)定的前饋機(jī)制[28]有關(guān)。從較穩(wěn)定的仰臥位到不穩(wěn)定的站立位對(duì)肌肉激活的需求增加[29],側(cè)彎組患者為維持軀干平衡腹壁肌群功能性增厚,因此未表現(xiàn)出與健康組的差異。而站立位下側(cè)彎組凹凸兩側(cè)腹橫肌不對(duì)稱性也消失,考慮原因?yàn)楦箼M肌是局部抗重力肌[30],站立位下起維持直立姿勢(shì)穩(wěn)定的作用,因此由仰臥位變?yōu)檎玖⑽粫r(shí)不對(duì)稱性會(huì)小消失。但并不能提示站立位下肌肉形態(tài)無(wú)差異,可能隨著側(cè)彎角度增加或樣本量增大,站立位下的差異也會(huì)隨之出現(xiàn)。

3.2 腹壁肌群彈性

本研究發(fā)現(xiàn)胸椎右側(cè)彎患者仰臥位下凹側(cè)腹外斜肌較凸側(cè)更僵硬,即左側(cè)腹外斜肌收縮能力較差。2020年,Linek等[17]在胸腰段脊柱右側(cè)彎患者中觀察到凸側(cè)腹外斜肌較凹側(cè)更僵硬,提示側(cè)彎類型會(huì)影響凹凸兩側(cè)腹外斜肌的僵硬程度。由于其研究對(duì)象為胸腰段脊柱右側(cè)彎,通常該類側(cè)彎會(huì)伴有胸椎的左側(cè)彎,即其患者胸椎凸側(cè)為左側(cè),因此與本研究中結(jié)論一致,對(duì)胸椎側(cè)彎患者而言,均為其凹側(cè)腹外斜肌更僵硬。脊柱側(cè)彎后被拉長(zhǎng)的肌肉容易出現(xiàn)緊張性僵硬。由于腹肌在解剖上大多位于胸腰和腰段脊柱水平,因此這段脊柱的畸形方向?qū)∪庑螒B(tài)影響更大,例如胸椎右彎的患者其胸腰/腰段脊柱通常左側(cè)彎(本研究中76%的胸右彎患者有胸腰或腰段的左側(cè)代償彎),因此左側(cè)腹肌彈性更易緊張,即胸椎右彎患者的凹側(cè)腹肌更易受影響。從功能角度分析一側(cè)腹外斜肌收縮可使軀干向?qū)?cè)旋轉(zhuǎn),而被拉長(zhǎng)腹肌更僵硬可能是一種限制胸廓繼續(xù)向該側(cè)旋轉(zhuǎn)的保護(hù)性張力。這也解釋了本研究發(fā)現(xiàn)的站立位下側(cè)彎組左側(cè)腹橫肌較健康組更僵硬的結(jié)果。

有研究指出肌肉大小(厚度、體積、橫截面積等)與彈性可能存在相關(guān)性[31],本研究將厚度與彈性結(jié)果結(jié)合更全面客觀地評(píng)價(jià)肌肉特征。胸椎右側(cè)彎患者仰臥位下凹側(cè)腹外斜肌厚度較健康組更薄,收縮厚度差更大,同時(shí)凹側(cè)較凸側(cè)更僵硬,反映出其形態(tài)、功能及內(nèi)部生物力學(xué)的一致性。側(cè)彎患者仰臥位下表現(xiàn)出兩側(cè)腹橫肌厚度不對(duì)稱,盡管站立位下這種不對(duì)稱性與健康組沒(méi)有差異,但凹側(cè)腹橫肌比健康組更僵硬,意味著體位變化對(duì)腹橫肌影響較大。提示我們?cè)诒Ｊ刂委熤幸瑫r(shí)關(guān)注不同體位下肌肉厚度對(duì)稱性及彈性的恢復(fù)。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究首次觀察了臨床較常見的胸椎右側(cè)彎患者腹壁肌群呼吸收縮厚度變化特點(diǎn),并從厚度和彈性兩個(gè)方面分析了側(cè)彎對(duì)肌肉的影響,對(duì)胸椎側(cè)彎患者保守治療方案的制定有一定的理論指導(dǎo)意義。本研究仍有以下不足:首先,樣本較單一,缺乏與其他彎型的比較,因此后續(xù)研究可以研究其他側(cè)彎類型或不同Cobb角的側(cè)彎患者,深入總結(jié)脊柱側(cè)彎與腹壁肌群特點(diǎn)的相關(guān)性。其次,目前SWE 應(yīng)用于肌肉骨骼系統(tǒng)的研究樣本量均較少,難免存在一定的抽樣差;肌骨軟組織大多位置表淺,不可避免會(huì)受到外力等因素干擾影響彈性測(cè)值,導(dǎo)致假陽(yáng)性或假陰性結(jié)果的產(chǎn)生。