高帧率剪切波评价血液透析患者冈上肌腱的力学性能

庄佳绵 曾宇然 陈绍琦*

(1. 汕头大学医学院第一附属医院超声科, 广东汕头 515041;2. 汕头大学医学院第一附属医院血液净化科,广东汕头 515041)

冈上肌腱是血液透析(hemodialysis,HD)患者发生自发性肌腱断裂的常见部位之一[1-2]。其确切的病理机制仍存在争议,肌腱弹性的丧失和结构的弱化可能是主要因素[3]。

肩部是HD患者发生β2-微球蛋白淀粉样变性(amyloid-β2 microglobilin,Aβ2m)最常见的部位,且冈上肌腱增厚是Aβ2m的早期征象[4]。研究[5]表明,近80%的维持性HD患者伴有冈上肌肌腱炎。因此在HD患者中,即使在没有明显肩部不适的情况下,仍有必要对其进行早期的无创评估[6]。

超声弹性成像可敏感地检测肌腱硬度的变化。Serifoglu等[7]提出超声弹性成像可作为磁共振成像诊断冈上肌肌腱病的替代方法。一项Meta分析[8]结果显示,超声弹性成像测得的肌腱弹性模量值与极限应力存在很强的相关性(R2=0.785),其能间接反映肌腱的力学性能。剪切波弹性成像(shear wave elastography,SWE)通过测量剪切波速度或杨氏模量值,定量评估软组织的弹性特征,提供了一种快速、无创、定量的肌腱生物力学评估方法,对观察者依赖性较小,克服了传统超声弹性超声的诸多缺点。近年来,SWE逐渐应用于肌肉骨骼系统疾病中的检查中[9]。基于高帧率剪切波(high frame rate sound touch elastography,HiFR STE)是目前新型的实时SWE技术,其采用区域超声成像(zone sonography technology,ZST)+ 域光平台强大的域成像处理及超宽波束追踪技术,并于全域动态聚焦技术相结合,实现了更高的二维弹性剪切波显示帧率,最高可比传统的SWE技术帧率快10倍,实时性好,提供了更好的稳定性及更高的精度,使评估结果更加可靠。

随着HD患者生活质量和长期生存率的不断改善,预防肌腱撕裂及慢性损伤非常重要,因此有必要对肌腱的力学性能进行量化评估。本文研究应用HiFR STE探索HD患者冈上肌腱的超声声像及弹性特征,探讨HD对冈上肌腱的影响,以便及时干预,减少远期不良后果的发生。

1 对象与方法

1.1 研究对象

本研究选取于汕头大学医学院第一附属医院血液净化科规律HD的患者46例,年龄 21～74岁,其中男性患者有29例,女性患者有17例,所有患者每周透析2～3次,每次透析时间为4 h。通过透析龄中位数(74.5个月)将HD患者分为透析龄较短组[49.00(14.00, 69.00)]和透析龄较长组[91.00(78.00,122.00)]。

纳入标准包括:①终末期肾病患者;②每周至少两次HD,透析时间≥3个月。排除标准包括:①年龄<18岁或>75岁;②急性感染的临床症状;③恶性肿瘤;④有肩部受伤史、手术史;⑤合并有慢性炎症性疾病(如银屑病关节炎、类风湿关节炎或痛风);⑥肾移植患者。

另外纳入同期健康体检者共23例(对照组),其中男性11例,女性12例,平均年龄(51.09±14.00)岁。本文研究经汕头大学医学院第一附属医院医学伦理委员会批准(伦理审批号:B-2021-259),研究对象均签署知情同意书。

1.2 方法

采用迈瑞Resona R9 Pro超声诊断仪及L15-3Wu线阵探头进行二维超声和HiFR STE弹性成像。由于大多数瘘管位于患者的左前臂,且运动和负重对患者右肩关节的影响大于左侧,因此本研究选择右侧肩部作为检查部位。受试者就位后,右手置于同侧髂嵴,肘部指向后方(改良的Crass体位),探头平行于冈上肌腱长轴,声束尽量垂直于肌腱,排除肌腱各向异性伪像,于总纵切面上测量冈上肌腱最大厚度[10],然后切换到HiFR STE模式,待运动稳定指数(motion stability index,M-STB index)为4星或5星时冻结图像;将直径为3 mm的感兴趣区(region of interest,ROI)置于冈上肌腱长轴位于距肱骨大结节1.5 cm处并测量,在满足M-STB index ≥4星、可信度指数≥95%的前提下进行测量,并记录杨氏模量平均值(the mean of Young’s modulus,Emean)(单位: kPa)[11](图1),参数测量3次取平均值。最后评估及记录骨侵蚀情况、滑囊有无增厚、关节腔内有无积液。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 3组研究对象临床特征的比较

3组研究对象在年龄、性别比例上差异无统计学意义 (P>0.05)(表1)。

表1 3组研究对象临床特征比较Tab.1 Comparison of clinical characteristics among three groups

2.2 3组研究对象的冈上肌腱厚度及Emean的差异

组间比较结果(表2)显示,冈上肌腱厚度和Emean值的差异在3组间具有统计学意义(P<0.001)。两两比较,不同透析龄的HD患者冈上肌腱厚度均高于对照组(P<0.05);两两比较,不同透析龄的HD患者冈上肌腱Emean值均低于对照组(P<0.05)。

表2 3组间冈上肌腱厚度及Emean的比较Tab.2 Comparison of the values of the thickness and the Emean of the supraspinatus tendon among the three groups

2.3 HD患者与健康对照组的肩关节常规声像比较

组间比较显示,骨质破坏率和滑膜增生率在3组间差异具有统计学意义(P<0.05)(表3)。两两比较,不同透析龄的HD患者骨质破坏发生率均分别高于对照组,透析龄较短组的滑膜增生发生率高于对照组(P<0.05)。关节积液发生率在3组间差异无统计学意义(P>0.05)。

表3 两组的肩关节常规声像比较Tab.3 Comparison of ultrasonic image features in two groups n(%)

3 讨论

肌腱具有良好的拉伸弹性。超声弹性成像技术可作为一种间接反映肌腱力学性能的方法,对发现亚临床肌腱异常有一定的应用价值[12]。在正常状态下肌腱硬度高,相应的弹性值也高;当发生退行性变或损伤时,肌腱硬度发生改变,其弹性值也会发生变化[13]。与正常的肩袖肌腱相比,患肌腱病的肩袖肌腱弹性值变小,剪切波速度(shear wave velocity,SWV)减低[12]。Rosskopf等[14]采用SWE技术将冈上肌肌腱病患者和健康对照者对比研究,发现冈上肌肌腱病患者的冈上肌腱SWV低于健康对照者[(2.5±0.5)m/svs(3.0±0.5)m/s,P=0.001]。

国内有学者[15]比较长期HD患者和健康对照者的冈上肌腱超声弹性,结果显示HD患者的冈上肌腱厚度增厚,且弹性应变比值较低,提出弹性应变比值的变化对肩关节透析相关性淀粉样变诊断有临床价值,这与本文研究结果一致,但该研究[15]使用应变式弹性成像,与其相比,SWE技术可以更客观和可重复地定量测量组织弹性,对观察者依赖性较小[12-16],提供更可靠的组织硬度。Tang等[11]的研究结果显示长期透析的终末期肾病患者跟腱的SWV明显低于健康志愿者(5.1 m/svs5.6 m/s,P<0.01),虽然冈上肌腱的SWV也有下降的趋势,但无统计学意义。本文研究应用HiFR STE技术发现,冈上肌腱的Emean值在健康对照组和不同透析龄的患者中,组间差异具有统计学意义,不同透析龄患者的冈上肌腱Emean值均低于健康对照者(P<0.05),且随透析龄的增加而呈现逐渐减低的趋势,提示HiFR STE技术可能对冈上肌腱的弹性评估比传统的SWE技术更灵敏,具有良好的易获性。此外,本文研究发现骨质破坏率及滑囊增厚率在3组间比较差异有统计学意义。可见HD患者易出现关节损伤和肌腱变性,需要临床上加以重视。

肌腱是含有丰富胶原蛋白的结缔组织,伴有肌腱病的终末期肾病患者还可能伴有其他病理生理变化,如甲状旁腺功能亢进、Aβ2m等[17]。HD患者的冈上肌腱不规则增厚是淀粉样蛋白沉积的高度相关的指标[18]。Aβ2m淀粉样原纤维的一个重要组成部分是晚期糖基化终末产物修饰的β2-微球蛋白(β2-microglobulin modified with advanced glycation end products,AGE-β2m)。正常的肌腱是由占总胶原蛋白 95%的Ⅰ型胶原蛋白组成, Owen等[19]发现AGE-β2m 会下调I型前胶原mRNA和I型胶原的合成,这可能是导致HD患者冈上肌腱Emean值降低的原因之一。有学者[20]提出尿毒症毒素、透析时间长也是导致肌腱变性的原因,本文研究结果显示,随透析时间延长,冈上肌腱Emean值呈降低的趋势。此外,HD患者大多数缺乏运动和运动能力下降,可能是导致肌腱软化的原因之一。导致肌腱软化的原因可能还与退行性变有关[21]。随着年龄增长,肌腱中整体的胶原蛋白浓度明显降低,且I型胶原的比例下降。一项基于SWE的研究[22]结果显示老年人的肌肉僵硬度降低。由于弹性模量值能间接评估肌腱的力学性能,本文研究发现透析患者冈上肌腱性能下降,可能导致肌腱抗张力减小,从而增加撕裂的风险,因此积极关注和监测HD患者的透析质量,并配合规律的上肢锻炼,可能有助于延缓冈上肌腱变性的过程。

总之,本文研究表明基于HiFR STE技术对血液透析患者冈上肌腱的力学性能进行定量评估,可为临床筛查肩袖撕裂的潜在风险人群提供客观依据。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明庄佳绵:设计研究方案,采集数据,撰写论文;曾宇然:分析数据,审定论文;陈绍琦:提出研究思路,总体把关,审定论文。