超声弹性成像技术在军事飞行员颈部肌肉评价中的作用

李 雪，黄 炜，王永春，陆勤燕，刘金英，费祥武，于慧俊，肖 璐，陈晓健，游丹丽，吴晓苗，徐建华

因受到飞行环境、头戴装备和长期久坐等不利因素的影响，军事飞行员颈腰伤病发生率远高于普通人群，高性能战斗机飞行员的发生率又高于其他机型的飞行员［1］。随着飞行训练任务时间和强度的改变，颈痛发病率逐年升高，越来越年轻化，且复发率高，飞行员的身心健康及飞行安全都受到严重影响。超声弹性成像技术作为肌骨超声技术的重要部分，在对肌肉、肌腱、筋膜和神经等病变的评估中应用日益增多，可以直观反映和量化组织弹性，即组织硬度，已有文献报道运用超声弹性成像技术评价正常肌肉和肌腱，以及与肌肉相关的病变，可以很好评价颈痛患者颈部肌肉的硬度变化［2-3］。本研究将应用超声弹性成像技术对颈浅肌群中的胸锁乳突肌、肩胛提肌和颈深肌群中的颈长肌、头夹肌进行定量分析，探讨超声弹性成像技术在飞行员颈部肌肉疼痛中的应用价值。

1 对象与方法

1.1 对象 选取2019～2020年来空军杭州特勤疗养中心进行颈腰专项疗养的男性飞行员100例，年龄＜50岁，按颈部疼痛分为颈痛组50例，无痛组50例；两组按飞行时间又各分成3组，即颈痛组＜1 500 h组（15例）、1 500～3 000 h组（18例）及＞3 000 h组（17例）；无痛组＜1 500 h组（16例）、1 500～3 000 h组（18例）及＞3 000 h组（16例）。按机种分为歼击机飞行员组26例与轰运直机飞行员组24例。飞行人员颈痛组以双侧颈部不适为临床表现，将以头、颈、肩疼痛、颈部易疲劳和颈部僵硬为主要症状，颈部疼痛超过3个月，血沉、抗“O”、类风湿因子未见异常、且颈部MRI检查无明显椎间盘突出和脊髓改变。排除标准：存在神经根压迫症状或体征；颈部外伤史、手术史；脊髓病变；先天性脊髓病；颈椎肿瘤或结核；颈肩部风湿病；影响评价的感觉性失语、认知障碍、严重的视力或听力障碍；并发严重疾病，如心脏疾病、肝脏疾病、造血系统疾病或恶性肿瘤等［4］。颈痛组年龄（34.22±7.53）岁，身高（175±3.97）cm，体质量指数（BMI）（23±2.51）kg/m2；无痛组年龄（32±6.61）岁，身高（175±4.65）cm，BMI（22±2.57）kg/m2；两组间相比均无统计学差异（P＞0.05）。

1.2 方法 采用日立HI Vision Preirus超声仪，加载组织弥散定量分析功能，ML6-15高频线阵探头，9～15 MHz。患者去枕仰卧位，充分暴露颈部，面部朝上，测量双侧胸锁乳突肌及颈长肌；取俯卧位，面部朝下，双手旋前垫于额头下方，测量双侧头夹肌及肩胛提肌，保持颈部肌肉放松。先观察颈部肌肉二维超声，选取各肌肉纵轴切面的固定位置测量肌肉厚度，待图像稳定后切换至组织弹性成像模式。采用实时双幅成像功能，调节感兴趣区，确保覆盖胸锁乳突肌、头夹肌、颈长肌、肩胛提肌。操作时，手持探头加压，输出的应变弹性图常用彩色编码，蓝色表示组织硬度较大，红色表示组织硬度较小，绿色则表示硬度中等。观察压力曲线的变化情况在变化出现明显的周期规律时取其峰值时刻冻结图像，根据采集图像的原始数据，利用软件对ROI内特征量：应变均值（MEAN）进行分析［5］。由两名医师对每位飞行人员的超声弹性成像图进行评分，每人采集至少3幅图像以求弹性参数的平均值减少误差。

1.3 统计学处理 采用SPSS 17.0统计软件进行统计分析。计量资料以（±s）表示，两组比较采用独立样本t检验，组间比较采用方差分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组飞行员颈部相关肌群肌肉厚度比较 颈痛组和无痛组飞行员左右两侧胸锁乳突肌、头夹肌、颈长肌、肩胛提肌的厚度比较差异无统计学意义（P＞0.05），两组间飞行员胸锁乳突肌、头夹肌、颈长肌、肩胛提肌的厚度差异亦无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组飞行员颈肌肌群厚度比较（mm，±s）

表1 两组飞行员颈肌肌群厚度比较（mm，±s）

组别 例数 胸锁乳突肌右侧 左侧无痛组 50 9.85±1.15 9.88±1.11颈痛组 50 9.65±1.2 9.76±1.05 t值 2.377 1.576 P值 0.127 0.156颈长肌右侧5.96±1.12 5.62±1.03 2.377 0.137头夹肌 肩胛提肌左侧 右侧 左侧 右侧 左侧6.2±1.13 4.5±1.11 4.4±1.12 9.02±1.10 9.06±1.09 6.0±1.03 4.47±1.1 4.52±1.1 8.67±1.13 8.82±1.33 2.105 4.039 4.348 2.92 3.293 0.146 0.065 0.082 0.059 0.064

2.2 两组飞行员颈部相关肌群肌肉应变值比较无痛组与颈痛组飞行员胸锁乳突肌应变平均值比较差异无统计学意义（P＞0.05）。颈痛组飞行员颈长肌、头夹肌及肩胛提肌应变平均值较无痛组飞行员减低，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组飞行员颈肌应变值比较（±s）

表2 两组飞行员颈肌应变值比较（±s）

组别 例数 胸锁乳突肌右侧 左侧无痛组 50 137.74±20.26 130.19±19.56颈痛组 50 131.73±24.66 130.43±19.65 t值 2.377 1.576 P值 0.344 0.125颈长肌右侧121.27±26.1 107.22±28.3 2.377 0.036头夹肌 肩胛提肌左侧 右侧 左侧 右侧 左侧117.84±24.1 129.91±33.05 142.35±30.91 130.39±25.45 131.73±24.05 106.24±29.4 111.56±14.08 117.62±20.3 118.18±17.77 116.87±22.33 2.105 3.776 4.348 2.92 3.293 0.032 0.041 0.023 0.029 0.037

2.3 不同飞行时间组飞行员颈部相关肌群肌肉应变值比较 不同飞行时间的飞行员胸锁乳突肌、头夹肌、颈长肌、肩胛提肌的左右两侧肌肉应变值及不同飞行时间组相比差异均无统计学意义（P＞0.05）。与无痛组飞行员比较，颈痛组飞行员胸锁乳突肌和肩胛提肌应变值的不同飞行时间组间和左右双侧对比差别无统计学意义（P＞0.05）。见表3。颈痛组飞行员颈长肌1 500～3 000 h组、＞3 000 h组较＜1 500 h组应变值显著降低（P＜0.05），差异有统计学意义（P＜0.05）。右侧头夹肌1 500～3 000 h组、＞3 000 h组较＜1 500 h组比较应变值减低，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表4。

表3 不同飞行时间无痛组飞行员颈肌应变值比较（±s）

表3 不同飞行时间无痛组飞行员颈肌应变值比较（±s）

组别 例数 胸锁乳突肌右侧 左侧颈长肌右侧头夹肌 肩胛提肌左侧 右侧 左侧 右侧 左侧＜1 500 h组 16 137.97±25.16 133.88±23.63 1 500～3 000 h组18 135.85±23.63 130.17±22.23 117.44±35.27 112.77±27.84 130.16±27.84 141.35±36.17 125.43±21.81 130.1±18.91 116.31±26.44 112.19±29.46 125.21±30.3 138.8±29.24 133.43±15.82 134.82±14.25＞3 000 h组 16 145.96±23.63 125.02±22.23 F值 0.086 0.444 P值 0.057 0.810 125.02±35.27 0.452 0.813 113.33±27.48 142.2±27.84 151.4±36.17 134.68±21.81 130.9±18.91 0.413 0.422 0.09 0.413 0.421 0.511 0.808 0.314 0.128 0.302

表4 不同飞行时间颈痛飞行员颈肌应变值比较（±s）

表4 不同飞行时间颈痛飞行员颈肌应变值比较（±s）

注：与1 500～3 000 h组比较，aP＜0.05；与＜1 500 h组比较，bP＜0.05

组别 例数 胸锁乳突肌右侧 左侧颈长肌右侧头夹肌 肩胛提肌左侧 右侧 左侧 右侧 左侧142.53.8±26.44a＜1 500 h组 15 138.72±25.16 143.88±17.42 145.52±29.46a 157.84±30.3a 147±29.24 143.17±15.82 126.57±14.25 1 500～3 000 h组18 137.22±23.63 133.47±22.23 100.87±35.27b 101.34±27.84b 129.41±27.84b 141.29±36.17 133.35±21.81 128.00±18.91＞3 000 h组 17 123.41±3.63 132.44±22.23 F值 2.726 0.974 P值 0.082 0.541 121.71±35.27ab 2.456 0.018 120.89±27.84ab 122.77±27.84b 144.19±36.17 135.76±21.81 124.69±18.91 2.542 4.34 0.097 0.088 2.756 0.012 0.023 0.312 0.278 0.076

2.4 不同机型飞行员颈部肌群肌肉应变值比较歼击机飞行员组与轰运直机型组比较颈长肌、肩胛提肌应变值减低，差异有统计学意义（P＜0.05），而两组飞行员的胸锁乳突肌及头夹肌应变值比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表5。

表5 不同机型颈痛飞行员颈肌应变值比较（±s）

表5 不同机型颈痛飞行员颈肌应变值比较（±s）

组别 例数 胸锁乳突肌右侧 左侧歼击机组 26 131.74±25.16 129.72±23.63轰运直机组 24 129.72±23.63 130.89±22.23 t值 0.677 0.539 P值 0.089 0.097颈长肌右侧102.42±26.44 121.08±35.27-2.499 0.012头夹肌 肩胛提肌左侧 右侧 左侧 右侧 左侧105.49±29.46 108.39±30.3 116.7±29.24 113.31±15.82 113.39±14.25 122.6±27.84 112.34±27.84 120.92±36.17 118.18±17.77 116.87±22.33-2.31 -0.302 -0.036 1.767 -2.06 0.023 0.670 0.059 0.027 0.011

3 讨论

相关的医学研究结果表明，颈部肌肉作为颈椎动力平衡的重要组成部分，对头颈部的屈、伸、旋转、侧偏、前伸、后缩和稳定起着重要作用，在颈椎的运动和姿势上，颈周深、浅部肌群的协调作用共同维持颈椎的曲度和稳定性［6］。近年来超声弹性成像技术在肌骨系统疾病，特别是在肌肉疾病弹性评估方面也有了一定进展，包括静态、运动状态及不同病理状态下肌肉硬度的评估，部分研究也证明了超声弹性成像对肌肉硬度的评估是有效、可靠的［7-9］。应变弹性成像是一种定量的超声技术，用于评估组织的硬度，当压力作用于组织时，组织产生形变，形变的程度与组织弹性系数相关，当施加压力时，硬度大的组织弹性系数大，变形较少，硬度小的组织弹性系数小，变形较大［10］。

Ishikawa等［11］使用应变弹性成像法评估肌肉硬度，通过测量应变率，认为颈痛患者斜方肌硬度增加。Serkan等［12］应用剪切波弹性成像认为慢性颈部疼痛患者的头夹肌的肌肉硬度与无症状对照组相似，然而斜方肌、肩胛提肌和胸锁乳突肌硬度高于无症状对照组。郭玟秀等［13］采用声辐射脉冲成像和剪切波弹性成像对颈部肌肉进行研究，认为胸锁乳突肌、前斜角肌、斜方肌和肩胛提肌存在显著差异，斜方肌硬度与体重指数相关。本研究中针对飞行员这一特殊群体进行研究，颈痛飞行员组与无痛飞行员组比较颈长肌、头夹肌、肩胛提肌应变值减低。轰运直飞行员长时间颈部前屈注视屏幕时可能成为引发颈部的静态疲劳，歼击机飞行员在飞行过程中要佩戴高重量头盔做高载荷动作，对颈椎骨关节及附属肌肉、韧带等软组织结构有直接伤害［14］。随着飞行时间增长，颈痛组飞行员两侧颈长肌、右侧头夹肌弹性成像的应变值减低，可能是颈深屈肌及伸肌力量逐渐降低，肌肉弹性随之降低，无法保持正常颈椎曲度及颈部姿势。头夹肌仅右侧有差异，而左侧无明显差异，可能与颈痛飞行员颈伸肌群肌力存在不平衡有关，飞行时“检查6”模式动作造成头部向后旋转并保持固定姿势，由于颈椎骨性结构长期处于异常应力下，导致颈痛飞行员的骨骼系统及肌肉系统生物力学平衡出现异常，并出现颈椎曲度变直。飞行时间1 500～3 000 h组颈长肌应变值较低，可能与此飞行时段飞行员正值飞行成长关键期，飞行训练强度、难度加大，飞行航程长，缺乏相应的颈肌锻炼有关。两组飞行员经二维超声扫查，肌肉厚度比较未见明显异常，分析原因可能是在颈痛早期肌肉形态学还未出现明显变化。

本研究歼击机飞行员组与轰运直飞行员组比较颈长肌、肩胛提肌应变值比较有差异，胸锁乳突肌及头夹肌应变值比较无显著差异。分析原因可能为颈长肌位于颈椎前部，与肩胛提肌及斜角肌等共同维持颈椎的稳定性。歼击机飞行员在高载荷及头盔过重情况中飞行，固定及不平衡的飞行姿势会造成颈肩部肌肉力量不平衡，肌肉持续牵拉并处于高张力状态，进一步造成颈椎的慢性损伤，从而改变颈椎及周围软组织弹性，受累的肌肉可能会出现反复受损及“落枕”现象。胸锁乳突肌是颈部浅表肌束中最大的一束，早期可能不易受累。

军事飞行员强健促进作为特勤疗养的全新保障模式，其核心任务是采取科学有效的方式促使飞行员整体功能状态提升，专项体能训练可作为本模式下的干预方式之一［18-16］。针对不同机种选择不同颈肌锻炼方式可以有效提高飞行员的颈肌协调性。本研究中颈痛飞行员大部分疼痛以酸胀、轻微或中度疼痛为主，颈部肌肉厚度尚未出现明显异常改变时，随着飞行时间的增加，部分肌肉尤其是固定颈椎的颈深屈肌群及伸肌群应变已经出现明显下降，肌肉硬度增高。超声弹性成像技术操作简单、声像图直观、可重复操作，对伴随仅有颈椎曲度变直及韧带钙化等颈椎退行性改变的颈痛飞行员，超声能准确描述损伤部位及周围组织异常情况，超声弹性成像技术可检测肌肉损伤的细微变化或障碍，可做为疗养期间颈痛飞行员进行综合评估的检查方法之一，为飞行员疗养期间的颈肌训练及康复治疗提供更多指导信息［17-18］。

本研究中二维超声测量颈肌厚度选取固定位置测量可能受到肌肉周围脂肪及周围肌肉及体位的影响，并不能完全反应肌肉局部受损变化。应变的测量可能受到应变力的大小、肌纤维方向、筋膜和肌肉横截面积等因素的影响，这些因素可能会导致本研究的某些变异性。因此，可能存在多种因素导致肌肉硬度的改变，需扩大样本量继续研究。相信随着剪切波弹性成像、核磁弹性成像、三维弹性成像等技术的研究深入和发展，弹性成像技术在为评估肌肉硬度的空间变异性方面提供重要信息。