肌骨超聲評估支具干預對Rigo E型青少年特發性脊柱側凸椎旁軟組織形態學的影響

張曉輝 韓曉峰 廖八根

青少年特發性脊柱側凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）為病因未明且呈進行性發展的脊柱三維畸形，可能與遺傳基因、內分泌代謝異常、脊柱骨骼異常生長模式、中樞神經系統異常、生物力學等多因素有關。椎旁肌、筋膜、韌帶等軟組織與脊柱的骨骼約束均相關，椎旁肌失衡可導致側彎和椎體旋轉加重，因此被認為可能是AIS 發生與進展的關鍵因素之一［1］，AIS患者肌肉形態、組織化學及肌細胞超微結構均可能出現異常。既往研究［2］顯示，AIS 凸側頂椎椎旁肌肌電活性高于凹側，凸側Ⅰ型肌纖維比例高，而凹側的纖維化與脂肪浸潤的病理改變更明顯，這種特異性特征與側彎的嚴重程度密切相關［3］。研究［4］表明，凹、凸側椎旁肌的回聲強度及肌層纖維組織回聲均勻性與干預療效相關，提示超聲對評估AIS 康復療效有一定的應用價值?？v向觀察干預前、后椎旁軟組織形態變化，測量其形態學參數，可為評估病情、治療及康復提供更詳盡的信息。目前對于Cobb 角20°~45°具有進展風險的AIS 中度患者需佩戴支具進行干預，Rigo E 型為胸腰型側凸，是易進展彎型之一［5-6］。本課題組前期研究［7］顯示支具可阻止這一側凸類型的進展、減輕側彎程度，但椎旁肌的相應變化特征仍待探討?；诖?，本研究擬比較該類型患者干預前、后椎旁軟組織聲像圖變化，探討肌骨超聲在AIS支具干預療效評估中的價值。

資料與方法

一、臨床資料

連續性選取2018 年6 月至2019 年12 月于我中心就診的AIS患者20例，均為Rigo E型，其中男4例，女16例，年齡12~14歲，平均（12.8±1.3）歲，身高150.5~156.3 cm，平均（151.3±5.2）cm，體質量 38.5~50.3 kg，平均（43.5±6.7）kg，體質量指數（BMI）16.2~22.3 kg/m2，平均（19.2±3.1）kg/m2；Risser征為0~3級。所有患者均佩戴我中心統一制作的Rigo-Chêneau 款支具，每天需佩戴22 h，其余時間為洗漱及核心區肌的功能練習。排除標準：①非AIS患者，包括功能性側凸、先天性、神經性或肌源性疾病、結締組織病等結構性脊柱側凸等；②既往有脊柱側彎手術史。本研究經廣州體育學院人體試驗倫理委員會批準，所有患者家長均簽署知情同意書。

二、儀器與方法

所有研究對象均于干預前、干預后6 個月（脫支具24 h）分別行肌骨超聲和脊柱全長X線檢查。

1.超聲檢查：使用GE Voluson E 8 彩色多普勒超聲診斷儀，線陣探頭，頻率5~12 MHz；患者采用與X 線檢查一致的負重站立位；依據X 線確定上端椎、下端椎和頂椎，在體表標記與之相應的3 個椎體的棘突，在椎體棘突兩側旁開約2 cm 處分別標識出6個標記點，作為超聲掃描定位的上、下、中標志區（圖1）。探頭中間置于標記點上，顯示雙側豎脊肌水平位的橫斷面，聲像圖顯示4層組織結構（圖2），灰階值70 dB，壓縮參數55%，時間增益補償0，聚焦深度約1.0~3.0 cm，熱指數0.1，機械指數0.6。觀察椎旁皮下軟組織各層結構的回聲強度特征；使用儀器自帶的測量運算公式，分別測量上端椎、下端椎和頂椎3個標記點的凹凸側椎旁軟組織的皮膚、淺筋膜、深筋膜、椎旁肌厚度及椎旁肌橫截面積，并計算上述參數凹凸側比值，均重復測量3 次取平均值。以上操作均由同一經驗豐富且經過培訓的副主任超聲醫師完成。

圖1 根據X線定位掃描標記點的示意圖

圖2 干預前雙側椎旁軟組織各層結構橫、縱切面聲像圖

2.脊柱X 線檢查方法：自然站立位拍攝脊柱全長片，測量胸腰彎Cobb角。

三、統計學處理

結 果

一、干預前、后椎旁軟組織超聲特征比較

干預前凹側椎旁肌呈中等回聲，干預后呈略低回聲，內部肌層纖維組織干預前回聲不均勻，干預后回聲不均勻現象改善；干預前凸側椎旁軟組織呈略低回聲，干預后為低回聲，內部肌層纖維組織干預后回聲更趨均勻。見圖3。

圖3 AIS患者（女，11歲）干預前、后椎旁軟組織聲像圖

二、干預前、后各超聲參數比較

干預前、后各超聲參數比較見表1~3和圖4。

圖4 AIS患者（女，13歲）干預前、后雙側3個標記點椎旁肌橫截面積測量聲像圖

表1 AIS患者干預前、后脊椎凹凸側上端椎椎旁軟組織各超聲參數比較（）

表1 AIS患者干預前、后脊椎凹凸側上端椎椎旁軟組織各超聲參數比較（）

與同一時間凸側比較，*P<0.05；與干預前同側比較，#P<0.05

凹側凸側時間 皮膚厚度（cm）0.24±0.03 0.25±0.04淺筋膜厚度（cm）0.18±0.06 0.19±0.05椎旁肌橫截面積凹凸側比值1.09±0.39 1.11±0.42深筋膜厚度（cm）0.12±0.03 0.13±0.03椎旁肌厚度（cm）1.79±0.39 1.84±0.44#椎旁肌橫截面積（cm2）3.97±2.59 4.78±2.46#干預前干預后皮膚厚度（cm）0.25±0.04 0.24±0.05淺筋膜厚度（cm）0.24±0.07*0.20±0.09#深筋膜厚度（cm）0.12±0.04 0.13±0.04椎旁肌厚度（cm）1.88±0.45*1.79±0.34#椎旁肌橫截面積（cm2）4.51±2.86*5.37±2.47*#皮膚厚度凹凸側比值1.02±0.13 1.01±0.14淺筋膜厚度凹凸側比值1.29±0.23 1.07±0.13#深筋膜厚度凹凸側比值1.02±0.11 1.01±0.12椎旁肌厚度凹凸側比值1.05±0.21 0.99±0.39

表2 AIS患者干預前、后脊椎凹凸側頂椎椎旁軟組織各超聲參數比較（）

表2 AIS患者干預前、后脊椎凹凸側頂椎椎旁軟組織各超聲參數比較（）

與同一時間凸側比較，*P<0.05；與干預前同側比較，#P<0.05

凹側凸側時間 皮膚厚度（cm）0.24±0.07 0.25±0.06淺筋膜厚度（cm）0.17±0.08 0.18±0.11椎旁肌橫截面積凹凸側比值1.21±0.42 1.12±0.43#深筋膜厚度（cm）0.12±0.05 0.13±0.04椎旁肌厚度（cm）2.73±0.45 2.84±0.42#椎旁肌橫截面積（cm2）5.52±3.11 6.52±3.52#干預前干預后皮膚厚度（cm）0.24±0.06 0.24±0.08淺筋膜厚度（cm）0.32±0.12*0.25±0.12*#深筋膜厚度（cm）0.13±0.04 0.13±0.03椎旁肌厚度（cm）3.82±0.52*2.91±0.43#椎旁肌橫截面積（cm2）7.53±2.83*7.12±3.15*#皮膚厚度凹凸側比值1.01±0.13 1.02±0.11淺筋膜厚度凹凸側比值1.89±0.48 1.32±0.63#深筋膜厚度凹凸側比值1.03±0.15 1.04±0.14椎旁肌厚度凹凸側比值1.35±0.31 1.05±0.12#

表3 AIS患者干預前、后脊椎凹凸側下端椎椎旁軟組織各超聲參數比較（）

表3 AIS患者干預前、后脊椎凹凸側下端椎椎旁軟組織各超聲參數比較（）

與同一時間凸側比較，*P<0.05；與干預前同側比較，#P<0.05

凹側凸側時間 皮膚厚度（cm）0.24±0.07 0.24±0.07淺筋膜厚度（cm）0.22±0.12 0.23±0.11椎旁肌橫截面積凹凸側比值1.02±0.32 1.03±0.32深筋膜厚度（cm）0.12±0.03 0.12±0.04椎旁肌厚度（cm）1.90±0.42 2.32±0.44#椎旁肌橫截面積（cm2）7.31±2.33 9.45±2.11#干預前干預后皮膚厚度（cm）0.24±0.08 0.24±0.07淺筋膜厚度（cm）0.31±0.11*0.25±0.12#深筋膜厚度（cm）0.12±0.04 0.12±0.03椎旁肌厚度（cm）2.89±0.36*2.53±0.36#椎旁肌橫截面積（cm2）7.42±2.19 9.85±2.48#皮膚厚度凹凸側比值1.01±0.12 1.02±0.11淺筋膜厚度凹凸側比值1.41±0.22 1.09±0.24#深筋膜厚度凹凸側比值0.95±0.12 0.94±0.13椎旁肌厚度凹凸側比值1.63±0.21 1.14±0.30#

1.干預前組內比較：凸側3 個標記點的淺筋膜厚度和椎旁肌厚度均小于凹側，凸側上端椎、頂椎椎旁肌橫截面積均小于凹側，差異均有統計學意義（均P<0.05）。

2.干預前、后比較：干預后凹側3 個標記點的淺筋膜厚度、椎旁肌厚度及橫截面積均小于干預前，3 個標記點的淺筋膜厚度凹凸側比值均小于干預前，下端椎和頂椎椎旁肌厚度、頂椎椎旁肌橫截面積凹凸側比值均小于干預前，差異均有統計學意義（均P<0.05）。

3.干預后組內比較：凸側頂椎淺筋膜厚度、上端椎和頂椎椎旁肌橫截面積均小于凹側，差異均有統計學意義（均P<0.05）。

三、干預前、后Cobb角比較

患者胸腰彎 Cobb 角干預前為 35.4°±3.8°，干預后為 28.3°±4.2°，二者比較差異有統計學意義（P<0.05）。見圖5。

圖5 X 線測量患者（11歲，女）胸腰彎Cobb角，干預前為38°（圖左），干預后為24°（圖右）

四、干預前、后頂椎椎旁肌厚度、橫截面積凹凸側比值與Cobb角的相關性

干預前、后頂椎椎旁肌厚度、橫截面積凹凸側比值均與Cobb角無相關性（r干預前=0.21、0.25，r干預后=0.19、0.23；均P>0.05）。

討 論

椎旁肌包括淺層縱向長纖維豎脊?。?、最長肌和髂肋?。┖蜕顚有毕蚨汤w維橫突棘?。ò爰?、多裂肌和回旋?。?，其主要功能是伸展脊柱，并在一定程度上參與脊柱旋轉功能，是保持直立姿勢及維持脊柱穩定的重要結構。研究［8-9］發現，椎旁肌異常多見于凹側，且與脊柱側凸的進展呈正相關，表明脊柱側凸可能與椎旁肌失衡相關。本研究旨在應用肌骨超聲檢測AIS 患者干預前、后凹凸側上端椎、下端椎、頂椎3 個標記點的椎旁軟組織參數的變化，分析頂椎椎旁肌厚度、橫截面積凹凸側比值變化與脊柱側凸Cobb角的關聯性。

本研究所選患者均為軀干失衡易進展的Rigo E 型，X 線特征表現為單胸腰彎，頂椎位于T12~L2，整個脊椎胸腰段在骶骨中垂線左側；臨床體征為骨盆移向腰凹側，軀干不平衡且重心在腰凸側。超聲檢查發現，患者干預前凹側椎旁肌呈中等回聲，干預后呈略低回聲，內部肌層纖維組織干預前回聲不均勻，干預后回聲不均勻現象改善；干預前凸側椎旁肌呈略低回聲，干預后為低回聲，內部肌層纖維組織干預后回聲更趨均勻；且干預后頂椎、上端椎、下端椎淺筋膜椎旁肌厚度及椎旁肌橫截面積凹凸側比值失衡現象總體獲得改善，這可能與佩戴Rigo-Chêneau 支具使脊柱恢復相對的整體平衡有關，原本因脊柱不對稱載荷所出現的凹側椎旁肌超聲形態異常獲得改善。

AIS 患者凹凸側椎旁肌體積和脂肪浸潤均可出現失衡，肌纖維的類型和分布也存在差異，凹側椎旁肌變異，剛度增大更為常見［10-11］。凹凸側頂椎椎旁肌存在較大的肌電活動差異［2］，這些變化均可解釋為AIS患者凸側肌肉對較高負荷需求的代償適應，且可能與發生的區域（胸椎、胸腰椎、腰椎）表現特征不同。本研究納入的均為青春發育期易進展類型的胸腰彎患者，以減少偏差。通過比較患者凹凸側椎旁軟組織的皮膚、淺筋膜、深筋膜、椎旁肌厚度及椎旁肌橫截面積發現，干預前凸側3個標記點的淺筋膜和椎旁肌厚度均小于凹側，凸側上端椎、頂椎椎旁肌橫截面積均小于凹側（均P<0.05）。與Kennelly和Stokes［12］研究結果相似，但后者的橫斷面研究未區分側凸的類型，且研究方向均為骨骼發育成熟的重度側凸患者，本研究則觀察了青春期中度側凸患者支具干預前、后椎旁軟組織超聲參數的變化，結果顯示干預后下端椎和頂椎椎旁肌厚度、頂椎椎旁肌橫截面積凹凸比值均小于干預前（均P<0.05），表明椎旁肌厚度和橫截面積凹凸側比值整體上更趨平衡。與Jiang 等［10］報道一致。這可能與佩戴Rigo-Chêneau 款支具后患者恢復軀干中軸力線有關，同時該款支具所具有的抗旋作用使凸側受壓而凹側釋放，有利于凹側椎旁肌的等長收縮，從而降低凹側椎旁肌剛度，改善不對稱的生物力學現象，因此表現為超聲圖像上凹凸側椎旁肌橫截面積測值的變化。

有研究［13-14］應用CT 或MRI 對椎旁肌組織形態學進行測量，結果顯示凹側椎旁肌橫截面積小于凸側（P<0.05）。本研究與之不同，原因可能是上述研究采用臥位進行掃描，且方向及角度固定，未能根據脊柱的彎曲角度調整，所獲取截面圖像并非標準橫斷面；本研究使用負重站立位，根據側凸的方向調整探頭而實時成像，從而獲得椎旁肌厚度和橫斷面等相應參數。本研究通過評估椎旁肌厚度和橫截面積以呈現干預前、后肌肉形態變化，表明椎旁肌病變可能為脊柱側凸的繼發性代償改變，當脊柱出現側凸后，機體為維持平衡盡量使側凸的脊柱維持豎直的平衡狀態，致使凹凸側椎旁肌失衡，干預后則椎旁肌厚度和橫截面積凹凸側比值趨向平衡，進一步說明超聲可定量評估椎旁軟組織形態學變化，在AIS 保守治療管理中具有潛在價值。

此外，根據Hueter-Volkman 定律，即骨骺所受壓力增加，骨骼的生長就會受到抑制；反之，如骨骺所受壓力減小，骨骼的生長會相應加快。在此進程中椎旁肌可能出現繼發性失衡，進而加重脊柱側凸和椎體旋轉。支具通過矯正力點施力于頂椎區域，使原先凹側生長終板所受負載降低，刺激凹側的椎體生長從而促進椎體再次重構［15］。本研究所有患者干預6 個月后胸腰彎Cobb 角均較干預前減?。≒<0.05），椎旁肌整體上更趨平衡，與本課題組另一研究［4］結果類似，可能原因為：支具矯正力點對頂椎凸側椎旁軟組織的擠壓作用，可減少頂椎偏距，從而降低頂椎區域凹凸側椎旁肌不對稱的機械應力。但本研究結果顯示，頂椎椎旁肌的超聲形態學參數變化與胸腰彎Cobb角無相關性，仍需進一步研究以排除年齡、性別、身高、體質量等諸多因素的影響，同時需考慮脊柱矢狀面和軸面參數對研究結果帶來的影響。

綜上所述，肌骨超聲可評估支具干預對Rigo E 型AIS 患者椎旁軟組織形態學的影響；干預后淺筋膜、椎旁肌厚度、椎旁肌橫截面積凹凸側比值整體上更趨平衡。但本研究樣本量較小，椎旁肌的功能狀況等仍未清晰，待今后進一步深入研究。