超声弹性成像指导康复评估的研究进展

王振宇　王学新

【摘要】  超声弹性成像是一种可以评估组织硬度及形变的良好评估手段，可以对四肢肌肉肌腱、女性盆底、心脏功能、淋巴系统做出客观量化评估，因此对于指导康复功能评估有重大研究意义，本文通过对超声弹性成像技术指导康复评估的既往研究进行了综述。

【关键词】  超声弹性成像;康复;评估

中图分类号  R445.1    文献标识码  A    文章编号  1671-0223（2022）07-03

超声弹性成像技术是一种能定量评价组织硬度、弹性、应变能力的新技术，通过测量剪切波速度来反映组织的力学特点。操作时将所测量组织进行施压并引起的位移、形变、速度变化，结合数字及图形处理技术，最终计算出一种量化、客观的弹性模量值[1]，在采集图像时，悬挂在B型图像上的剪切波弹性图放置在屏幕的上方，B型图像置于屏幕的下方，使得二维超声图像与弹性成像双幅并列显示[2]，调整取样框大小，图像一侧能够显示弹性值颜色刻度，红色代表硬度，蓝色代表柔软。数据分析则使用Q-Box选项测量组织各向视图的弹性值，Box直径设置取决于被检组织的体积及性状[3]。系统将根据组织的位移、形变、速度值，自动计算出组织的最大、最小、平均弹性值。超声弹性成像目前主要有3种类型：①在压缩过程中跟踪组织运动，以获得估计的应变[4]。②采用彩色多普勒来进行生成响应外部振动的组织运动图像。③跟踪横波在组织中的传播。因此，如何将所测得的数值反映出各器官形态变化，是其是否能准确、客观的介入到康复评估的重要条件[5-6]。

1  四肢肌肉和肌腱

无论是肌骨超声还是磁共振检查，这些技术收集的信息大多是静态的和纯解剖的，其影像学参数与人体力学参数如肌肉力量、肌肉耐力、关节活动范围之间难以表现出明显相关性，而超声弹性成像技术作为一种可以评估肌腱力学特点的特殊成像方法已经成为一项可以深入研究的课题[7-8]，其中，肌腱弹性模量可以作为评估其力学特性的一个很好的参数[9]。

以往研究人员对肌腱弹性模量的研究大多是通过肌腱拉伸试验来测量肌腱的弹性，这些实验只在动物身上或人体的离体组织中进行，不适合作为常规临床评估方法，且该方法测得的肌腱弹性容易受肌肉收缩时关节的轴性旋转影响[10]。而Chen等[11]以人类在体跟腱作为研究对象，将断裂肌腱在重叠位时的两端间隙进行定量测量，最终把断裂肌腱的弹性数值与正常肌腱比较并加以分析，以研究超声弹性成像评估健康跟腱功能完整性方面的可行性。检查时嘱受检者取俯卧位，并将脚以中立位悬挂在检查床边缘，为避免肌腱受力，操作时按肌腱的纵向走行方向进行扫描检查。扫描仪的放置须确保超声束垂直于肌腱以避免各向异性。在血管急性破裂时，由于新鲜血肿呈液体样，剪切波弹性成像无信号，弹性值急剧下降至0。在亚急性期愈合过程中，肌腱弹性低且不均匀，提示尽管临床愈合，但仍存在弹性的下降。这些结果可以用正常肌腱与断裂肌腱的组织结构变化来解释，此客观数据对于评估疾病分期及指导各时期康复治疗方法具有重大意义。截至目前，关于跟腱的研究理论仍然具有矛盾点，部分学者得出的结果显示，在实时超声弹性成像中，正常跟腱表现为坚硬，而肿胀和疼痛的跟腱明显变软[12]。另一部分研究人员发现，疼痛和增粗的跟腱与正常跟腱相比表现出更强的刚度[13]。樊留博等[14]以脑卒中后出现下肢痉挛性偏瘫的患者作为研究对象，使用剪切波超声弹性成像技术评估经康复治疗影响后的下肢股外侧肌、股内侧肌、股四头肌及股二头肌的硬度变化，首先嘱患者取舒适卧位于检查床上，患肢相对朝上，双下肢自然伸直，肌肉放松。检查者将探头轻压于各目标肌肉群，给予探头一定下压力，使体表下陷1～3cm，最终记录组织的弹性图并比较杨氏模量值。此项数据对指导康复评估中的髋膝关节活动度、肌张力评定、偏瘫患者Brunstrom分级有重要理论指导意义，也为后续的康复治疗方案提供了人体解剖学与运动学的支持。

因此，超声弹性成像技术对于指导肌肉、肌腱功能的康复评估有以下要注意的因素：对于脑卒中后偏瘫患者，无论处于痉挛期还是失张力期，经康复治疗及机体的自身调节代偿后，其健侧肢体的肌肉力学性质，如软硬度、肌张力也会发生相对变化，因此，在实际的超声评估及康复评估中，不仅要将患者不同恢复时期的同一侧肢体变化做前后对比，还要将患者的患侧及健侧肌肉做平行对比，才能使最终呈现出的运动学参数更具有说服力。超声弹性成像与临床量表评估相比，优势在于，受主观因素影响较小，能更客观且准确地反映肌肉、肌腱软组织硬度，此项优势对于指导评估失张力期、痉挛期的肢体肌肉具有更为合适的诊断评估价值。缺点在于，容易受操作者手法及不同操作者的操作习惯影响，如探头压缩肌肉的程度，并且肌肉钙化纤维化、粘连、血肿等疾病也会对客观数据的收集造成影响。因此，此评估手段的应用尚处于实验研究阶段，临床方面的广泛应用还需进一步完善。

2  女性盆底

盆底超声是一种较为成熟的定量评估方法，目前在临床上已被广泛应用于女性盆底的康复疗效评估中[15-16]，但因不能有效針对单一目标肌肉的缺点，使其在评估与治疗方面特异性及针对性较差，且单纯体格检查多为定性诊断，易受主观因素干扰。而超声弹性成像因其可评估单一目标肌群的特点，对于细化研究关键肌功能具有重要研究价值。因此，通过超声弹性成像辅助盆底超声数据采集近年来已受到相关重视[17-18]，对于辅助康复评估与治疗有重大意义。

目前弹性成像指导盆底康复评估的目标肌群以肛提肌肌群为主，包括耻骨直肠肌、髂尾肌和耻尾肌，其中耻骨直肠肌因其对分娩、排便等有重大作用，所以对此目标肌肉的精准分析及量化评估具有重大意义。刘晓志等[19]通过将盆底超声与超声弹性成像相结合，探讨耻骨直肠肌弹性模量值在静息期与收缩期的变化，并对研究对象实施康复治疗。操作时将探头置于会阴部，在两侧大阴唇之间，当成像窗口显示一侧肛提肌的耻骨下支附着位点后，不施加下压力，并将探头向一侧缓慢低幅度倾斜，选取矩形取样框，启动弹性成像模式，采集静息态弹性模量值，然后嘱患者做提肛动作，采集收缩期弹性模量值。此研究通过对比康复治疗前后的弹性模量变化，进而反映肌肉修复情况。由于本身盆底超声对康复评估已具有可行性及临床应用的广泛性[20]，超声弹性成像的进一步加入使得评估目标肌肉群更加准确且敏感，因此超声弹性成像对于指导盆底康复的评估与治疗有重大研究价值。

3  心脏功能

在临床实际应用中，心脏彩色多普勒成像技术一方面可通过监测心肌速度来评估心肌壁运动，另一方面可监测冠脉的血流信号，进而达到早期诊断冠状动脉疾病的作用。且冠状动脉血流减少引起心肌缺血及心肌壁运动情况对于及时和适当的治疗至关重要，因此心脏彩超得以大规模地应用于临床。而心脏弹性成像技术可用于量化局部心肌变形，可以为检测冠状动脉狭窄导致的心肌缺血提供依据。

超声弹性成像可通过评估心肌缺血的发生、范围和进展方面的表现，绘制分级冠状动脉收缩水平。并且与传统的心脏多普勒测得的运动评分指数和射血分数相比，心肌弹性成像径向应变被认为是一种更敏感、定量、区域性的测量冠状动脉流量减少导致的心肌缺血的方法。Lee等[21]通过以非活体犬类心脏作为模型，首次在分级心肌缺血条件下测绘和量化了心肌功能。通过将左前降支冠状动脉血流量从0%（基线血流量）逐渐收缩至100%（零血流量），在短轴视图下，可以观察到，侧/间隔壁区域的径向应变主要由侧移贡献，而在前/后壁区域则主要由轴向位移贡献，因此，准确的横向和轴向位移估计值是获得可靠的心肌弹性图像的关键。并且，超声弹性成像显示并描绘了冠状动脉血流减少水平增加时，处于危险区域的心肌功能下降，左前降支血流减少本身与冠状动脉狭窄的严重程度具有相关性，并且心肌壁运动评分指数和射血分数随着左前降支血流量减少水平的增加而下降。这表明缺血的进展是基于心肌变形的下降，心肌功能障碍的发生可由心肌壁运动评分指数的显著降低来确定，心肌弹性成像的径向应变可以看做是一种更敏感、定量、区域性的测量冠状动脉流量减少导致的心肌缺血的方法。由此得出结论，心肌弹性成像在定量评估心肌壁运动评分指数及射血分数上的优势可以辅助心脏功能障碍的评估。Wang等[22]提出了一种快速绘制心肌弹性图的方法，应用超声射频信号计算小鼠心肌的位移和应变。首先对目标区域的心肌组织进行分割，再采用快速绘图算法绘制心肌弹性，即将彩色编码的应变映射叠加在B型模式图像上，此方法对存活心肌有良好的评估价值。

因此，心肌弹性成像具备判断心肌壁应变运动程度及更敏感地监测血流变化的优势，但目前未进行人体实验，尚不具备临床应用价值，但可以被视为一种具有一定潜力的心脏功能障碍评估工具。

4  淋巴系统

肌骨超声通过灰阶分析观察淋巴组织形态，进而评估组织的形态学参数，可观察到淋巴液是否增多及分布情况、淋巴结缔组织纤维化等变化[23]，当淋巴液增多时，呈低回声征象，当产生硬化及纤维化结缔组织时可呈现中回声至中高回声征象。而超聲弹性成像可对纤维结缔组织硬度等进行评估[24]，进而指导对器官病变程度的评估，并对后续治疗的开展提供理论依据。

5  小结及展望

超声弹性成像可围绕组织的硬度、弹性及形变展开研究，包括四肢肌肉肌腱的形变能力及硬度、女性盆底收缩对比情况、淋巴系统液体分布及纤维化程度、心肌壁应变能力及射血分数，对于人体组织器官运动学参数的量化评估呈现出了良好的研究价值，且超声本身具备无创、可反复操作等便利性，对于康复评估有重大优势。因此，超声弹性成像指导人体功能评定在肌骨康复、女性盆底康复、心脏康复、淋巴系统康复等方面具备重大研究意义。

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[2022-02-23收稿]