超聲彈性成像技術評估卒中后痙攣研究進展

陳淑華，靳令經，潘麗珍，宋 燁，李 園，蘇俊輝

(1.同濟大學醫(yī)學院全科醫(yī)學系，上海 200092；2.同濟大學附屬楊浦醫(yī)院神經內科，上海 200090；3.同濟大學附屬同濟醫(yī)院神經內科，4.超聲醫(yī)學科，上海 200065)

卒中后痙攣(post-stroke spasticity， PSS)是患者卒中后出現的肢體運動功能障礙，可導致肢體僵硬、陣攣、疼痛、姿勢異常及運動模式異常等，影響患者生活質量，增加家庭和社會經濟負擔[1]。PSS發(fā)生率較高，OPHEIM等[2]研究顯示卒中后第3天其發(fā)生率為25%，卒中后12個月發(fā)生率為46%；KONG等[3]報道，卒中后3個月痙攣發(fā)生率為33%，6個月時為43%；COX等[4]認為臨床對PSS診斷和報道均不足，PSS實際發(fā)生率可能高于上述研究結果。尋找能夠客觀評估PSS嚴重程度的方法已成為臨床亟待解決的問題。

目前臨床應用較多的評估PSS方法包括改良Ashworth量表(modified Ashworth scale, MAS)、肌電圖及生物力學測量法等。MAS應用范圍最廣，操作相對簡易，但僅通過感受伸屈肌運動的阻力及關節(jié)活動的范圍痙攣評估，不能準確量化肌肉痙攣程度，亦不能對同組肌群不同肌肉的痙攣程度差異做出判斷[5]，存在分級粗略、不能區(qū)分痙攣與攣縮、易受檢查者主觀因素影響等缺點。肌電圖可直接反映肌肉的電生理特性，但針極肌電圖為有創(chuàng)操作，表面肌電圖檢測范圍有限，結果易受鄰近肌肉活動的影響，臨床使用受到一定限制[6]。生物力學測量法如扭矩測定法[7]等無法測定局部肌肉力學變化，亦不能識別肌肉、肌腱的力學變化。超聲彈性成像(ultrasound elastography, UE)為新型超聲診斷技術，通過直接測量彈性模量反映肌肉硬度，可用于定量評估PSS程度并指導治療。本文對UE評估PSS研究進展進行綜述。

1 UE基本原理和分類

UE于1991年提出，其基本原理是對組織施加1個內部(包括自身)或外部動態(tài)/靜態(tài)/準靜態(tài)的激勵[8]，組織在彈性力學、生物力學等物理規(guī)律作用下產生位移、應變或剪切波，且在不同組織有所不同，從而間接或直接反映組織內部彈性模量等力學屬性差異[9]。

UE主要有以下方式：①實時組織彈性成像(real-time tissue elastography, RTE)，操作者以手法施加一定壓力，通過比較組織受壓前后的位移變化得到相關壓力圖，根據組織彈性成像顯示的不同色彩對不同組織硬度進行彈性分級，大致分為3～6級，評級越高代表組織質地越硬；因施壓無法達到標準化，不同測量者之間測量結果差異較大[10]，目前已基本棄用；②剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)，通過超聲探頭發(fā)射聲脈沖在深部組織聚焦成聲輻射力，推動組織產生橫向剪切波，利用"馬赫錐"原理計算反映組織硬度的物理量—楊氏模量[11]，亦即彈性模量，其與剪切波傳播速度間的關系為：E=3ρc2(E：楊氏模量；c：剪切波速度；ρ：組織密度)，組織越硬，楊氏模量越大，通過觀察健康人群肌肉，其可靠性已得到證實[12]；③聲脈沖輻射力成像(acoustic radiation force impulse, ARFI)，通過超聲換能器發(fā)射超聲波在受檢組織內部聚焦，使組織縱向壓縮、橫向振動而產生剪切波，利用系統(tǒng)采集的剪切波速度準確計算聲觸診組織量化(virtual tough tissue quantification, VTQ)值，TQ值越大，組織硬度越大[13]。UE技術現已廣泛用于臨床診治乳腺、甲狀腺、肝臟、淋巴結、前列腺、腎臟及深靜脈血栓等疾病[14-15]，但用于肌肉尚處于初級階段。

2 UE用于PSS研究的病理生理學基礎

PSS時，肌肉已發(fā)生一系列病理生理學改變。動物實驗研究[16]發(fā)現痙攣性肌細胞硬度較非痙攣性肌細胞增大，痙攣性肌纖維束硬度亦明顯高于非痙攣性肌纖維束；肌肉活檢顯示，痙攣肌肉的膠原蛋白、結締組織明顯增多，Ⅱ型纖維亦增多[17]，提示肌細胞外基質變化、肌細胞纖維類型改變、肌纖維束硬度增加是導致PSS時肌肉硬度增大的主要因素，而通過UE技術可觀察肌肉硬度變化，故理論上將其用于定量評估PSS程度是可行的。

3 UE評估PSS程度及療效

利用UE得到的彈性模量與采用MAS、改良Tardieu量表(modified Tardieu scale, MTS)、Fugl-Meyer等量表所獲結果明顯相關。既往研究[18-20]評估上肢肱二頭肌痙攣程度，發(fā)現痙攣側彈性模量明顯高于健側，且與MAS和MTS結果呈顯著正相關(r分別為0.662和0.536)，與運動評分等卒中恢復評估量表結果呈負相關(r=-0.572)，表明彈性模量越大，肌肉硬度越大，其運動能力越差。RASOOL等[21]的研究結果與上述研究相近。LEE等[17]發(fā)現痙攣肌肉彈性模量與Fugl-Meyer評分呈正相關。KESIKBURUN等[22]報道，卒中后下肢痙攣患者腓腸肌彈性模量與MAS評分結果存在相關性。上述研究結果表明，UE可用于評估痙攣程度及療效，且有望以客觀的數值量化結果替代主觀性較強的等級評價結果。

UE可區(qū)分同組肌群不同肌肉之間以及肌肉與肌腱的硬度差異。ZHAO等[23-24]對比觀察PSS側與非痙攣側肢體肌肉、肌腱彈性模量，發(fā)現痙攣肢體肌腱彈性模量小于較非痙攣肢體，提示其硬度下降；痙攣肢體肌束彈性模量則大于非痙攣肢體，提示其硬度增加。LE SANT等[25]觀察PSS患者小腿肌肉不同區(qū)域硬度差異，發(fā)現PSS患者跖屈肌(腓腸肌內側、腓腸肌外側及比目魚肌)彈性模量高于健康對照者，且腓腸肌內側最遠端區(qū)域彈性模量最高，該部位硬度最大，提示下肢PSS患者跖屈肌硬度增加，且其近端與遠端硬度存在差異，提示同組肌群不同肌肉在同一病理條件下產生的被動收縮程度不同。

利用UE還可評估卒中后不同時期肢體肌肉硬度差異。ZHAO等[23-24]發(fā)現PSS患者痙攣側肢體肌肉硬度相比健側顯著增高。LIU等[26-27]觀察卒中后亞急性期未伴發(fā)痙攣患者，發(fā)現其癱瘓側肌束及肌腱硬度變化趨勢與ZHAO等[23-24]所見相同，提示UE用于評估肌肉硬度可能較主觀量表更為敏感。WU等[18]測量發(fā)病6個月內卒中患者肱二頭肌彈性模量，發(fā)現卒中時間越長，肌肉硬度越高。以上結果提示卒中后肌肉彈性模量可能與卒中病程有關，UE可先于痙攣臨床表現而發(fā)現肌肉硬度變化。利用UE技術可觀察卒中后不同時期肌肉特性及硬度變化，為探索PSS發(fā)生發(fā)展過程中肌肉硬度變化提供客觀依據。

此外，UE可觀察PSS治療效果。GAO等[19]研究顯示，注射肉毒毒素后，肱二頭肌彈性模量下降；CEYHAN BILGICI等[28]觀察腦癱患兒治療前后肌肉彈性模量變化趨勢，發(fā)現治療后彈性模量下降，均提示利用UE能量化觀察治療前后肌肉硬度變化，有利于選擇最佳治療劑量和預估治療效果。

4 UE的影響因素

探頭方向可影響UE測量結果。剪切波與肌纖維平行時，傳播速度快于與肌纖維垂直時，縱切面上肌肉剪切波速度與楊氏模量的相關性更好，結果穩(wěn)定性更高[29-30]。因此，測量過程中應考慮探頭方向對結果的影響。

人口學因素亦可影響UE測量結果。研究[31]發(fā)現健康人放松狀態(tài)下腓腸肌彈性模量不受年齡及性別的影響，而收縮狀態(tài)下男性腓腸肌彈性模量大于女性。健康兒童肌肉彈性模量與其年齡、性別、體質量無關[32]。

活動狀態(tài)和關節(jié)角度亦為UE測量結果的影響因素。踝關節(jié)最大背屈時，腓腸肌彈性模量大于自然放松位[33]。GAO等[20]發(fā)現，肘關節(jié)呈0°時，肱二頭肌彈性模量高于90°時；SAEKI等[34]認為踝關節(jié)背屈20°時測量腓腸肌、比目魚肌、脛骨后肌彈性模量較0°和10°更為可靠。以上研究表明，對比彈性模量時，應限定體位和活動狀態(tài)。

5 不足與展望

UE用于PSS的臨床研究日漸增多，可反映不同狀態(tài)下肌肉硬度變化，有助于觀察痙攣發(fā)生過程及指導抗痙攣治療。其不足之處主要在于測量結果受體位及肌肉結構參數影響，不能區(qū)分痙攣中神經和非神經因素，以及目前尚缺乏UE與神經電生理的相關性研究等，有待進一步完善。