剪切波弹性成像技术量化评估肌腱肌肉弹性模量的信度

剪切波弹性成瞰术量化评估肌腱肌肉弹性模量的信度秦鹍;冯亚男;李亚鹏;沈素红;刘春龙;张志杰【摘要】目的应用剪切波弹性成像测量髌腱和股四头肌硬度，并进行重复性测试信度研究.方法2017年10月至11月,两名检查者使用弹性剪切波超声分别测量20例健康男性的髌腱和股四头肌的平均硬度，重复测量在第一次测量后5d进行，通过等级相关系数(ICC)对测量结果进行评估.结果测量髌腱时，检查者内ICC=0.79,检查者间ICC=0.79;测量股直肌时检查者内ICC=0.71,检查者间ICC=0.73;测量股外侧肌时检查者内ICC=0.84,检查者间ICC=0.74;测量股内侧肌时检查者内ICC=0.95,检查者间ICC=0.94.结论应用弹性剪切波超声成像技术测量髌腱和股四头肌硬度是一种可靠、可重复的方法.【期刊名称】《中国康复理论与实践》【年(卷)，期】2018(024)010【总页数】5页(P1201-1205)【关键词】剪切波弹性超声;肌腱;肌肉;弹性模量【作者】秦鹍;冯亚男;李亚鹏;沈素红浏春龙涨志杰【作者单位】广州中医药大学针灸康复临床医学院广东广州市510000;河南省洛阳正骨医院，河南省骨科医院，河南洛阳市471000;河南省洛阳正骨医院，河南省骨科医院，河南洛阳市471000;河南省洛阳正骨医院，河南省骨科医院，河南洛阳市471000;广州中医药大学针灸康复临床医学院，广东广州市510000;河南省洛阳正骨医院，河南省骨科医院，河南洛阳市471000【正文语种】中文［中图分类】R68肌骨超声作为一项重要的技术，长期以来用于肌肉骨骼疾病的诊断。除了计算机断层扫描和磁共振成像等成像方法外，超声检查对肌肉和肌腱损伤的诊断和追踪也很重要，因为它可以进行静态和动态评估。肌骨超声还有许多限制，如急性出血性浸润、水肿以及肌肉和肌腱慢性损伤导致的细微异常，很难用灰阶超声发现。同样，肌肉和肌腱晚期的退行性变和形态学变化可以在超声图像上显示出来。此外，灰阶超声难以评估肌肉和肌腱的生物力学性能。剪切波弹性成像(shearwaveelastography,SWE)技术是一种新兴的成像方法，能测量正常和异常组织的硬度。利用SWE测量组织的弹性模量，可评估其硬度等组织的力学性能［1］。与灰阶超声不同，SWE能发现疾病早期组织内的变化，医生能够通过剪切波速值的改变发现异常变化，并区分正常和异常组织［2］。肌肉和肌腱的力学性能受许多疾病的影响，如肌腱炎、肌肉拉伤、扭伤、肌腱和肌肉断裂［3-5］。此外，肌肉和肌腱力学性能的变化可以提供肌肉和肌腱的硬度、张力的直接信息和相关节段的平衡/稳定性的间接信息［6-7］。本研究采用SWE测量髌腱和股四头肌硬度的同一检查者和不同检查者的重测信度。1资料与方法1.1一般资料2017年10月至11月，本院医务人员和实习生20例，均为健康男性，年龄(23.1±2.8)岁，身高(171.5±4.3)cm，体质量(66.0±10.3)kg。数据收集在本院超声医学科完成。纳入标准：①过去48h内的无剧烈运动或饮酒；②下肢无手术夕b伤；③无骨关节炎、痛风和类风湿性关节炎；④自愿参加本研究并签署知情同意书。排除标准：①有髌腱炎；②下肢肌肉运动损伤。本研究已通过广州中医药大学研究伦理委员会的审批，并获得书面知情同意。1.2方法1.2.1仪器采用Aixplorer实时剪切波弹性成像超声诊断仪(法国SUPERSONICIMAGING公司)，使用50mm的L4-15线性阵列超声探头，频率为4~15MHz，超声机器设定肌肉-骨骼模式，测量范围0~300kPa。1.2.2检测方法应用SWE技术测量髌腱和伸膝肌弹性模量，具体方法采用本团队已发表论文中的方法［5］。在测试前，受试者休息5min，以确保在休息状态下测量股四头肌和髌腱的弹性模量。房间温度25C受试者仰卧位，髋关节无内夕卜旋，膝关节屈曲30°(应用膝关节支具固定)。定位：髌腱，髌尖至胫骨结节结合处；股直肌，沿股骨长轴，髌上15cm;股外侧肌，髌上10cm，股骨长轴18°;股内侧肌，髌上3cm，股骨长轴内偏55°。由2名有经验的超声检查者分别对20例受试者测量，对髌腱和伸膝肌进行灰阶超声和弹性成像。使用足量凝胶确保探头与皮肤的良好接触。测量髌腱和伸膝肌弹性模量时，首先进行常规二维超声检查，检查深度统一设置为3-4cm,沿腱体和肌肉纵切面方向检查髌腱和伸膝肌；启动弹性成像模式，测量髌腱和伸膝肌纵切面弹性模量值。启动弹性成像模式时，方形感兴趣区统一设置成系统生成的最大值(13.5x12.5mm)；启动定量分析系统Q-box测量弹性模量时，髌腱Q-box直径根据肌腱厚度而定，肌肉Q-box直径根据肌肉厚度而定。系统自动计算出Q-box区域内髌腱和肌肉的平均弹性模量值、最大弹性模量值和最小弹性模量值(kPa),选择平均弹性模量值进行统计。见图1~图4。图1髌腱硬度(Q-box测量)注：红色和蓝色区域代表不同的弹性模量值，红色表示弹性模量高，蓝色表示弹性模量低图2股外侧肌硬度(Q-box测量)图3股直肌硬度(Q-box测量)图4股内侧肌硬度(Q-box测量)1.2.3数据收集每块肌肉及肌腱内的Q-box区域检测弹性模量值3次，取均值用于统计，感兴趣区选定在同一位置。检查者A测量完后检查者B再测量，测量后各自处理数据。检查者1测量两次，间隔时间为5d。所得数据输入统计表进行分析。1.3统计学分析应用SPSS22.0统计软件对所得数据进行统计学分析，计量资料以(x-±s)表示。应用等级相关系数(inter-classcorrelationcoefficient,ICC)作为信度指标分别对髌腱和伸膝肌硬度进行分析；重复性测试信度等级划分：ICC<0.55为差；0.55~0.75为中等；0.75~0.90为好；〉0.90为优秀。2结果测量髌腱时，检查者内ICC=0.79，检查者间ICC=0.79；测量股直肌时，检查者内ICC=0.71,检查者间ICC=0.73；测量股外侧肌时，检查者内ICC=0.84，检查者间ICC=0.74；测量股内侧肌时，检查者内ICC=0.95，检查者间ICC=0.94。见表1和表2。表1同一测试者两次测试结果(kPa)测试项目髌腱硬度股外侧肌硬度股直肌硬度股内侧肌硬度第一次测试163.84±8.7022.29±2.5727.98±5.0715.12±3.12第二次测试165.18±7.3022.29±2.2126.58±7.7415.08±3.06ICC0.790.840.710.95表2不同测试者测试结果(kPa)ICC0.790.740.730.94测试项目髌腱硬度股外侧肌硬度股直肌硬度股内侧肌硬度测试者A163.84±8.7022.29±2.5727.98±10.8715.12±3.12测试者B164.80±5.8422.25±1.9726.74±6.9616.10±3.523讨论本研究表明，应用剪切波超声弹性成像技术量化评估髌腱和股四头肌力学特性，在测试者内与测试者间都有良好的信度。剪切弹性成像技术是一种无创、便捷的量化评估肌肉肌腱力学特性的工具，该系统通过发射声辐射脉冲对组织施加激励，其核心专利技术采用〃马赫锥”原理，可在组织中产生足够强度的剪切波；通过超高速成像技术探测剪切波，使探测剪切波速度的精确度达到1mm/s；以彩色编码技术实时显示组织弹性图；通过系统的定量分析系统Q-BOXTM测量组织的弹性模量值。弹性模量与剪切波关系为E=3pc2,其中E为弹性模量，c为剪切波传播速度，p为组织密度［12］。与本结果类似的研究有，Tas等［15］测量髌腱硬度，发现检查者内的信度为优秀(ICC=0.91~0.92)，同一检查者隔天信度为好(ICC=0.81~0.83)，检查者间信度为好(ICC=0.71)；测量股直肌硬度，检查者内的信度为优秀(ICC=0.93~0.94),同一检查者隔天信度为好(ICC=0.81~0.91)，检查者间信度为优秀(ICC=0.95)。与本结果不同的研究如下。Lacourpaille等［8］研究9组肌肉(腓肠肌、胫前肌、股外侧肌、股直肌、肱三头肌、肱二头肌、肱桡肌、拇短收肌和小指展肌)，信度为—般到优秀(ICC=0.42~0.95)。Hirayama等［9］报道，腹横肌SWE的检查者内信度为一般到优秀(ICC=0.59~0.86)；检查者间的信度为一般到良好(ICC=0.56~0.57)。Cortez等［10］测量比目鱼肌和胫骨前肌，检查者内(ICC=0.42~0.70)和检查者间(ICC=0.69~0.73)的信度相当。Peltz等［11］发现髌腱(ICC=0.57)、跟腱(ICC=0.42)、股四头肌腱(ICC=0.75)和指屈肌腱(ICC=0.73)的信度为一般到良好。本研究结果与文献报道不同的原因可能包括以下几方面。①性别因素，文献报道的研究对象多包括男性和女性，女性月经周期对软组织的硬度有影响，而本研究受试者均为男性，可能是影响信度的重要原因［13］。②不同的测量日程安排，多数研究测量间隔时间为1~4周，而本研究为5d。③测量部位，本研究髌腱的硬度测量是选择距离髌尖5mm全层测量，伸膝肌的硬度测量是在预设好的感兴趣区内计算的；对于肌肉能选用较大的区域测量，可降低误差，从而获得更高的信度值。④测试者和受试者的主观因素，比如探头位置和压力的变化；测量过程中受试者并不能完全放松等不可控的情况。综上所述，弹性剪切波超声成像技术是一种可靠、可重复的测量髌腱和股四头肌硬度的技术，定量超声弹性成像技术可用于骨骼肌系统疾病检查，并能提供软组织病变的相关信息。［参考文献］【相关文献】ShiinaT,NightingaleKR,PalmeriML,etal.WFUMBguidelinesandrecommendationsforclinicaluseofultrasoundelastography,part1:basicprinciplesandterminology[J].UltrasoundMedBiol,2015,41:1126-1147.Szczepanek-ParulskaE,WolinskiK,StangierskiA,etal.Comparisonofdiagnosticvalueofconventionalultrasonographyandshearwaveelastographyinthepredictionofthyroidlesionsmalignancy[J].PLoSOne,2013,8:81532.BensamounSF,RinglebSI,ChenQ,etal.Thighmusclestiffnessassessedwithmagneticresonanceelastographyinhyperthyroidpatientsbeforeandaftermedicaltreatment[J].JMagnResonImaging,2007,26:708-713.ChenXM,CuiLG,HeP,etal.ShearwaveelastographiccharacterizationofnormalandtornAchillestendons:apilotstudy[J].JUltrasoundMed,2013,32:449-455.ZhangZJ,NgGYF,LeeWC,etal.Increaseinpassivemuscletensionofthequadricepsmuscleheadsinjumpingathleteswithpatellartendinopathy[J].ScandJMedSciSports,2017,27(10):1099-1104.YoshitakeY,TakaiY,KanehisaH,etal.Muscleshearmodulusmeasuredwithultrasoundshear-waveelastographyacrossawiderangeofcontractionintensity[J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