高频超声与剪切波弹性成像在跟腱损伤术后评估中的应用研究

胡敏霞 温德惠 王立坤 阴彦林 张培楠

1河北北方学院（河北张家口075000）；河北北方学院附属第一医院2超声医学科，3骨外科（河北张家口 075000）

跟腱是人体内最粗大的肌腱，它的长度约15 cm，由腓肠肌和比目鱼肌向下延续而成，并插入跟骨后方中点［1］。跟腱对于足底屈曲和足内翻等下肢活动是必不可少的，它是下肢最常见的损伤肌腱［2］。损伤的病因通常是多因素的，既往研究显示，年龄、性别、肥胖是其发病密切相关因素，氟喹诺酮类抗生素和皮质类固醇的使用，也被证明会导致肌腱弱化，从而导致跟腱炎和肌腱破裂的风险增加［3］。跟腱断裂最常发生在竞技和娱乐运动员身上，但也可以发生在不经常运动的人身上。跟腱断裂（rupture of the achilles tendon，ATR）在一般人群中的发生率约为5 ～ 10/10 万，但在某些地区和人群中可能更高，并且总体上正在增加，且男性中发病是女性的4～5 倍［4］。临床体格检查和病史可以对跟腱断裂作出初步诊断，但由于一些损伤部位影响，需要影像学检查对其进行明确诊断。X 线评价跟腱损伤的敏感性和特异性较低，常用于急性创伤患者的辅助检查或排除骨损伤。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）检查具有软组织分辨率高的优点，不仅能显示跟腱损伤的部位和程度，还能显示周围软组织的水肿和出血情况。然而，MRI检查费时且昂贵［5］，因此未被广泛用于评估跟腱损伤。与之相比，高频超声可以快速、准确、无创对其确定诊断［6］，但这些成像方式并不能根据肌腱的生物力学特性的恢复来提供对肌腱愈合的客观评估。剪切波弹性成像（share wave elastography，SWE）是一种定量评估组织刚度的创新技术，剪切波速度是在高频超声成像基础上测量的，由此推断出组织硬度，该技术可以评价软组织和肌腱的弹性，在甲状腺、乳腺及淋巴结的检查中有明显的应用前景［7］。此外，SWE 有足够的灵敏度，在测量跟腱伸展、中立位和最大背屈等不同体位的跟腱硬度时有显著差异［8］。早期诊断跟腱损伤可降低创伤后并发症的发生率，最大限度地提高运动功能［9］，对后续治疗至关重要。高频超声和MRI可以监测肌腱形态的变化，SWE技术可以根据肌腱的生物力学特性的恢复来提供对肌腱愈合的客观评估。本文旨在探讨高频超声和剪切波速度在跟腱断裂中的诊断以及在修复术后的变化特征。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究收集于2019年8月至2021年3月于河北北方学院附属第一医院就诊临床上高度怀疑的单侧跟腱断裂的患者54 例（男43 例，女11 例），年龄21 ～ 61 岁，平均（35.2 ± 3.7）岁，以跟腱断裂组为患侧组，以其健侧为对照组。对患者双侧跟腱同时期行高频超声和弹性成像技术进行评估。比较双侧跟腱高频超声和弹性成像测量结果。该研究获得我院医学伦理委员会批准，所有患者及其家属均知情同意。

1.2 纳入与排除标准 纳入标准：（1）单侧腿部疼痛、肿胀、踝关节活动受限者；（2）经MRI 检查或手术证实为闭合性损伤者；（3）在我院行跟腱断裂修复术患者；（4）愿意参与本研究的患者。排除标准：（1）跟腱断裂史或手术史者；（2）有系统性、代谢性或内分泌疾病史者；（3）使用皮质类固醇、雌激素、喹诺酮类药物和胆固醇药物的患者；（4）随访期间未能按时行超声规范检查者。

1.3 术前检查及观察指标 超声检查：应用APLIO i800 彩色多普勒超声诊断仪，选用Ultra⁃Wideband Linear i18LX5 二维高频线阵探头，探头频率为5～18 MHz，检查条件设置为肌肉骨骼检查预设条件同时配备剪切波弹性成像功能。嘱患者俯卧于检查床，踝关节取中立位，经验丰富的超声科医师对患者双侧跟腱行纵向、横向及动态扫查，测量跟腱的厚度、剪切波速度，观察跟腱连续性、内部回声、血流信号及周边组织情况，最后以患侧跟腱的肌纤维模糊区为感兴趣区进行扫查，在此区域涂以足量耦合剂，待图像稳定后，启动剪切波弹性成像取样框，弹性量程为0～600 kPa，静置3 ～ 5 s，待弹性图充填稳定无缺失时冻结开始测量，红色代表硬，蓝色代表软。用常规超声作向导，选择患侧跟腱断裂区及术后缝合区作为感兴趣区，并以健侧跟腱相同位置，进行对比并测值，获得跟腱断裂区域的厚度值和SWV 值，所有测值均重复测量3 次，取平均值。

1.4 术后检查及观察指标 40 例接受手术治疗患者，在术后均会进行适当康复训练，其中包括固定期（0～1个月）、活动及肌力练习期（1～3个月）、巩固期（3 ～ 6 个月）。因此，本研究分别于术后第1、3、6 个月行高频超声与SWE，记录跟腱变化情况，包括跟腱厚度（随访厚度与术后厚度的百分比）、回声（程度和均匀度）、血流信号、足底屈曲15°时的滑动距离。跟腱恢复情况（表1），分数分为1（7～12 分）、2（3～6 分）、3（0～2 分）3 个等级。

表1 跟腱恢复情况的超声评估Tab.1 Ultrasound assessment of Achilles tendon recovery

1.5 统计学方法 数据分析采用SPSS 23.0统计软件分析处理，计数资料采用χ2检验，符合正态分布的计量资料，用（）表示，不同时间节点患侧跟腱之间比较采用重复测量方差分析，患侧与健侧跟腱之间比较采用Dunnett ⁃t检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 术前高频超声跟腱损伤的影像学特征 正常跟腱在纵切面上与腓肠肌、比目鱼肌、跟骨相连，且界限清晰，呈均匀的高回声区（图1）。在横截面上跟腱在起始段，中间段和终段位置分别表现为椭圆形、圆形和月牙形均匀强回声。跟腱撕裂后，跟腱肿胀增厚，纤维纹理模糊。对于跟腱部分撕裂，跟腱内部肌纤维部分不连续，撕裂区呈低回声或无回声，边缘不光滑，撕裂周围无回声。对于跟腱完全性损伤，跟腱内部肌纤维不连续，断端间隙有低回声出血填充，肌腱组织肿胀增厚（图2）。

图1 正常跟腱在纵切面图像Fig.1 Longitudinal view of a normal Achilles tendon

图2 损伤跟腱的横切面图像Fig.2 Cross section image of injured Achilles tendon

2.2 高频超声对跟腱断裂的诊断性评价 比较高频超声对跟腱损伤敏感性、特异性和准确性，评价高频超声对跟腱断裂的诊断价值。54 例疑似跟腱断裂患者中，11 例跟腱超声表现正常，呈均匀高回声区；超声表现跟腱损伤43 例，6 例撕裂伤（其中跟腱断裂1例），表现为肌纤维肿胀、内部回声减弱；21例部分撕裂（其中足底肌腱断裂合并出血1例），表现为肌纤维不连续区呈无回声或低回声；16 例完全破裂（其中跟腱部分断裂1 例），表现为肌纤维断裂，断端之间呈低回声区。与手术或MRI 结果比较（表2），真阳性40 例，假阳性3 例，真阴性10 例，假阴性1 例。灵敏度为97.6%（40/41），特异性为76.9%（10/13），准确性为92.6%（50/54），以上数据证明高频超声在跟腱损伤诊断中具有较高的诊断敏感性、特异性和准确性。

表2 高频超声对于跟腱损伤情况的评估Tab.2 Evaluation of Achilles tendon injury by high⁃frequency ultrasound 例

2.3 术后跟腱损伤的超声特征 术后1 个月：患侧跟腱缝合端厚度明显增厚，内部回声杂乱，内可见条状高回声，内部肌纤维模糊，周围并可见低回声区，缝合部位内可探及较丰富线状血流信号，跟腱周边可见组织水肿区。SWV 值较术前增加，且差异有统计学意义（P＜0.05），但与健侧跟腱SWV值比较仍有差异。

术后3 个月：患侧跟腱厚度术后较术后1 个月时减小，但仍比健侧跟腱厚，跟腱内部回声稍增强，内分布较均匀，内并可见少许连续性肌纤维，彩色多普勒显示缝合端内见少许点状或点线状血流信号。SWV值较前次增加，且差异有统计学意义（P＜0.05），但与健侧跟腱SWV值比较仍有差异。

术后6 个月：缝合端跟腱的厚度较健侧仍增厚，患侧跟腱内部回声接近正常跟腱回声，缝合端内回声逐渐均匀，彩色多普勒显示跟腱内无明显血流显示。SWV 值较之前明显增加，且差异均有统计学意义（P＜0.05），但与健侧跟腱SWV 值比较仍有差异。

2.4 跟腱断裂及术后的不同时期的厚度变化 患侧跟腱厚度随时间延长而减少，其内部回声逐渐均匀，血流及粘连情况减少，但与健侧跟腱比较厚度在每个时期具有差异，且差异均有统计学意义（P＜0.05，表3）。

表3 40 例患者术后不同时期跟腱患侧和健侧厚度比较Tab.3 Comparison of thickness of affected and healthy Achilles tendon in 40 patients at different postoperative periods ±s，mm

表3 40 例患者术后不同时期跟腱患侧和健侧厚度比较Tab.3 Comparison of thickness of affected and healthy Achilles tendon in 40 patients at different postoperative periods ±s，mm

注：P ＜0.05，差异有统计学意义

时间1 个月3 个月6 个月F 值P 值患侧12.36±0.330 9.01±0.329 7.26±0.170 24.35＜0.05健侧5.93±0.312 5.83±0.203 6.02±0.180 t 值23.46 21.32 37.26 P 值＜0.05＜0.05＜0.05

2.5 跟腱断裂修复术后的不同时期患侧剪切波速度值比较 不同时期患侧与健侧跟腱SWV 值之间存在显著差异，差异具有统计学意义（P＜0.05）。并且SWV 值在随时间延长逐渐增加，且差异有统计学意义（P＜0.05，表4）。

表4 40 例患者不同时间节点跟腱患侧和健侧剪切波速度比较Tab.4 Comparison of shear wave velocity between the affected side and the healthy side of the Achilles tendon in 40 patients at 5 time points ±s，m/s

表4 40 例患者不同时间节点跟腱患侧和健侧剪切波速度比较Tab.4 Comparison of shear wave velocity between the affected side and the healthy side of the Achilles tendon in 40 patients at 5 time points ±s，m/s

注：P ＜0.05，差异有统计学意义

时间1 个月3 个月6 个月F 值P 值患侧4.56±0.083 6.45±0.041 7.62±0.041 29.21＜0.05健侧9.12±0.034 8.89±0.037 9.01±0.023 t 值26.90 19.46 16.38 P 值＜0.05＜0.05＜0.05

3 讨论

跟腱损伤是最常见的肌腱损伤类型之一，近年来发生率越来越高［9-10］。由于跟腱是一个乏血供的组织，损伤后容易引起多种并发症并且不易修复和愈合［11］。本研究中，根据跟腱的血供和生物力学特征，跟腱撕裂的部位在跟骨附着点以上约2 ～ 6 cm 处。成人跟腱两端的血液供应丰富，但跟腱中段血管的数量和管径较小，血液供应不足会导致跟腱组织的延迟愈合，因此早期诊断和治疗对其预后至关重要。跟腱急性损伤和慢性损伤在超声上有明显的区别，急性损伤边缘清晰，肌腱滑动明显，而跟腱慢性损伤末端变钝，粘连广泛，皮下脂肪、跟腱及周围组织瘢痕形成。本研究结果显示高频超声诊断跟腱损伤的灵敏度、特异性、准确性分别为97.6%（40/41），特异性为76.9%（10/13），准确性为92.6%（50/54），与既往研究报道结果一致［12］，证明高频超声可以对跟腱损伤提供有效的诊断价值，本研究中超声表现正常的11 例患者中，3 例实际上出现轻度撕裂，患者有跟腱炎症史，表现为跟腱周围低回声晕，容易导致误诊。

图3 损伤跟腱的剪切波弹性图像Fig.3 Shear wave elastic image of injured Achilles tendon

图4 正常跟腱的剪切波弹性图像Fig.4 Shear wave elastic image of normal Achilles tendon

跟腱的康复时间取决于愈合时间，本研究通过40 例跟腱断裂修复术后1、3、6 个月这三个不同时间节点跟腱的高频超声图像表现，观察到跟腱在恢复不同时期的超声表现。40 例患者术后石膏固定，一般约4 周左右拆除，故在跟腱修复术后4 周时首次高频超声检查，观察跟腱超声表现及内部回声、血流信号以排除跟腱再断裂情况。本研究发现跟腱术后1 个月时，高频超声可探及患侧跟腱缝合端厚度明显增厚，内部回声杂乱，内可见条状高回声，内部肌纤维模糊，周围并可见低回声区，缝合部位内可探及较丰富线状血流信号，跟腱周边可见组织水肿区，这与以往的研究结果相吻合［13-14］。跟腱术后3 ～ 6 个月，跟腱内血流信号逐渐较少甚至消失，表明跟腱内炎症反应逐渐减退，内源性愈合在这个阶段起主要作用［15］。此阶段跟腱内纤维结构逐渐趋向愈合，跟腱逐渐恢复为正常生物学结构。因此在跟腱修复术后，随访并监测跟腱内的血流信号变化至关重要［13］。跟腱术后1 ～ 3 个月高频超声可探及线状及点状血流信号，且由较丰富逐渐变少，术后3 个月为跟腱的快速修复期，跟腱术后3 ～ 6 个月血流信号逐渐减少甚至消失。有相关文献报道［16］依据跟腱内肌纤维连续性及彩色血流分布情况来提示跟腱术后功能锻炼：第1 个月内支具固定，尽量不活动；2 ～ 3 个月内主动背屈、跖屈踝关节，并可以适当下地行走，增加负重；3 ～ 6 个月可以佩戴护具下进行一些日常工作；6 个月后，可适当参加一些体育锻炼，与本研究的跟腱内的厚度比、内部回声、血流信号、恢复程度相符。本研究中的跟腱术后足底屈曲15°时的滑动距离，6 个月超声显示其跟腱滑动度较前明显好转，随着术后恢复期的延长逐渐好转，也证实了跟腱术后日常功能的逐渐恢复过程。

MCQUILLING 等［17］研究表明，跟腱厚度可作为评估跟腱恢复的一个重要指标。本研究通过比较跟腱断裂修复术后3 个时期患侧与健侧的厚度，得出同时期跟腱断裂术后患侧的厚度较健侧增厚，且差异有统计学意义；另外，本研究结果表明跟腱患侧厚度在术后1、3、6 个月这3 个时期的测量值逐渐减少，且在3 个时期间的测量值两两比较差异均有统计学意义，与CILOGLU 等［18］报道的跟腱术后随访3 个时期厚度差异有统计学意义结果一致。

既往研究证实［19］，弹性成像在预测跟腱结构变化方面比B 型超声更敏感，而SWE 已被证明具有良好的可靠性和重复性［20］。DIRRICHS 等［21］通过研究SWE 在跟腱病方面的应用，表明SWE 技术可定量测定跟腱的硬度。IYIDIR 将硬度作为一种结构信息，认为跟腱的结构变化可能改变其生物力学特性［22］，因此在跟腱断裂修复术后，SWE 可以较准确地描述常规B 型超声显示出患侧跟腱修复术后感兴趣区域的硬度特征。在本研究中，患侧跟腱和健侧跟腱的SWV 值在术后3 个不同时间节点都有差异，且差异均有统计学意义（P＜0.05）。患侧跟腱在术后1、3、6月时，两两比较均有差异，且差异有统计学意义（P＜0.05），其SWV 值呈逐渐上升的趋势，但仍没有达到健侧水平，表明跟腱腱硬度仍然低于正常水平的，在6 个月的随访期内跟腱内的胶原纤维可能还没有变成适合在高应变强度下运动的最佳组织。研究表明［23］高频超声在评估跟腱断裂术后的形态、血流、功能变化中均有重要作用，并且在跟腱术后3 个月，在进行与肌腱强度拉伸相关的活动时，仍可能有再次断裂的风险［16］，用SWE 测量肌腱硬度对于识别风险可能特别有用，随着时间推移，硬度逐渐增加并接近正常跟腱，且其弹性值与组织学愈合过程相关。

本研究样本量小，随访时间短，存在一定的局限性。进一步的研究需要更大的样本量和更长的随访时间来寻求一个跟腱术后活动断裂的最佳时期。

总之，超声在跟腱损伤的诊断和治疗中具有重要的临床价值，高频超声可以显示跟腱损伤的类型和程度，并指导后续治疗，术后早期监测对后续运动恢复至关重要。