戚璐 張恩銘 劉吉 呂媛媛
北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與康復(fù)學(xué)院(北京100084)
頸痛已經(jīng)成為當(dāng)前影響人們工作、學(xué)習(xí)和生活質(zhì)量的重要肌骨損傷之一。頸痛相關(guān)癥狀持續(xù)時(shí)間超過12 周被稱為慢性頸痛[1]。慢性頸痛的發(fā)生與頸椎穩(wěn)定性有密切聯(lián)系,在影響頸椎穩(wěn)定的因素中,由頸部各層次肌肉構(gòu)筑的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)又尤為重要[2]。因此對(duì)慢性頸痛患者的頸部肌肉功能進(jìn)行評(píng)估及有效干預(yù)具有重要的臨床意義。在以往的研究中,表面肌電圖(surface electromyography,sEMG)和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是評(píng)價(jià)肌肉功能和形態(tài)較為常用的手段,但是這些方法存在一定的局限,sEMG 的測(cè)量結(jié)果會(huì)受到相鄰肌肉的交叉效應(yīng)影響,MRI 費(fèi)用較高,而超聲成像技術(shù)無相鄰肌肉的交叉效應(yīng)影響,且費(fèi)用較低[3-4]。肌骨超聲技術(shù)可以客觀評(píng)價(jià)肌肉萎縮和肥大情況,同時(shí)也能在休息或不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下實(shí)時(shí)觀察肌肉的形態(tài)學(xué)指標(biāo)并對(duì)肌肉功能進(jìn)行評(píng)價(jià)[5-6]。此外,利用超聲彈性成像技術(shù)也可以對(duì)骨骼肌硬度進(jìn)行評(píng)價(jià)[7-10]。因此,超聲成像技術(shù)在臨床康復(fù)的診斷、評(píng)定等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外肌骨超聲成像技術(shù)在慢性頸痛患者頸部肌肉形態(tài)測(cè)量及功能評(píng)定等方面的應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié),為臨床開展該技術(shù)的應(yīng)用提供參考。
本文主要在英文數(shù)據(jù)庫PubMed、Embase和中文數(shù)據(jù)庫中國(guó)知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫中對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索,以(ultrasonography OR ultraso*) AND (neck pain OR cervical pain OR neck muscle* OR cervical muscle*OR longuscolli OR longus capitis OR semispinalis cervicis OR semispinalis capitis OR multifidus)為檢索詞對(duì)英文文獻(xiàn)進(jìn)行檢索,以(超聲或肌骨超聲)和(頸痛或頸部肌肉或頸長(zhǎng)肌或頭長(zhǎng)肌或頸半棘肌或頭半棘肌或多裂肌)為檢索詞對(duì)中文文獻(xiàn)進(jìn)行檢索,通過閱讀標(biāo)題和摘要,篩選出肌骨超聲在頸部肌肉評(píng)估中應(yīng)用的文獻(xiàn)。對(duì)于以頸痛患者為受試者的研究,只納入對(duì)慢性頸痛患者的研究。
慢性頸痛的影響因素較多,其機(jī)制較為復(fù)雜。近些年來,慢性頸痛患者頸部肌肉的形態(tài)、硬度及功能變化的研究已成為運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)[7,8,11]?,F(xiàn)有研究表明,慢性頸痛患者常出現(xiàn)頸部肌肉形態(tài)學(xué)及肌纖維類型改變[12]、脂肪沉積[12]、肌肉硬度改變[7]、肌肉激活模式改變[13]、本體感覺缺失[12]等從形態(tài)到功能的各種改變。
慢性頸痛患者頸部深層肌肉的激活和募集模式通常會(huì)發(fā)生改變。首先,慢性頸痛患者深層肌肉激活存在延遲,影響對(duì)頸部姿勢(shì)的控制[13];其次,頸部肌肉長(zhǎng)期的異?;顒?dòng)模式會(huì)引發(fā)局部肌肉的過度疲勞,進(jìn)而導(dǎo)致肌肉硬度增大及頸椎的壓力增加[7,13,14];此外,疼痛和恐動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致頸部肌肉的廢用以及功能衰退[5]。因此,對(duì)于慢性頸痛患者頸部肌肉的客觀評(píng)估尤為重要。
在應(yīng)用超聲成像技術(shù)評(píng)估慢性頸痛患者頸部肌肉的研究中,較多研究對(duì)肌肉的形態(tài)學(xué)和肌肉硬度進(jìn)行測(cè)量觀察。在觀察對(duì)象中,除測(cè)量頸前后部的淺層肌群如胸鎖乳突肌、斜方肌等外,較多研究關(guān)注多裂肌、頭長(zhǎng)肌、頸長(zhǎng)肌和頭頸半棘肌等深部肌群的形態(tài)及硬度[6-8]。常用的形態(tài)學(xué)指標(biāo)主要包括前后徑(anteriorposterior dimension,APD)、橫徑(lateral dimension,LD)、橫截面積(cross-sectional area,CSA)、形狀比(形狀比=LD/APD)等[11]。在應(yīng)用超聲彈性成像技術(shù)對(duì)肌肉硬度進(jìn)行測(cè)量時(shí),常用剪切波速度或楊氏模量等參數(shù)來反映肌肉硬度[8,10]。
2.1.1 對(duì)頸部深層肌肉的測(cè)量評(píng)估
由于頸部腹側(cè)的頭長(zhǎng)肌和頸長(zhǎng)肌等頸深屈肌在維持頸椎曲度及穩(wěn)定性方面有著重要作用,所以較多研究重點(diǎn)集中在對(duì)頸長(zhǎng)肌和頭長(zhǎng)肌的測(cè)量和評(píng)價(jià)上。肌骨超聲對(duì)頸長(zhǎng)肌和頭長(zhǎng)肌的成像情況見圖1。研究發(fā)現(xiàn),慢性頸痛患者頸長(zhǎng)肌的橫截面積和厚度明顯小于健康人群,說明慢性頸痛患者頸深屈肌存在萎縮[11,15,16];慢性頸痛患者頸長(zhǎng)肌的形狀比大于健康人群,說明慢性頸痛患者頸長(zhǎng)肌的形狀更扁平[16]。此外,Ghamkhar等[15]的研究發(fā)現(xiàn),慢性頸痛患者頭長(zhǎng)肌面積與健康人無顯著差異,研究認(rèn)為慢性頸痛對(duì)頭長(zhǎng)肌的影響小于其對(duì)頸長(zhǎng)肌的影響,因?yàn)轭i長(zhǎng)肌在解剖位置上更靠近頸椎。
頸部背側(cè)主要以頸伸肌為主,由深到淺分別為:多裂肌、頸半棘肌、頭半棘肌、頭夾肌、斜方肌。肌骨超聲對(duì)頸伸肌的成像情況如圖2所示。研究發(fā)現(xiàn),慢性頸痛患者的頭半棘肌面積和前后徑比健康人更小[17-18],說明頸深部伸肌存在萎縮,原因可能是,疼痛本身及其引起的恐動(dòng)等因素使得肌肉廢用,進(jìn)而導(dǎo)致功能衰退。一般認(rèn)為,多裂肌在脊柱穩(wěn)定中有著重要作用,脊柱疼痛患者常常有多裂肌的萎縮問題[12]。而有研究報(bào)道慢性頸痛患者的多裂肌的形狀比比健康人更大,即多裂肌形狀更扁平[5],頭半棘肌橫徑與健康人相比沒有顯著性差異[17-18]。
圖2 肌骨超聲在C4水平下測(cè)量頸部背側(cè)肌肉的厚度成像[14]
慢性頸痛患者頸部?jī)蓚?cè)肌肉的對(duì)稱性問題也是研究的熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),雙側(cè)頸痛患者頸部深層肌肉的橫截面積和前后徑都減小[11],且兩側(cè)頸部深層肌肉無顯著性差異[5,19];但是單側(cè)頸痛患者頸痛側(cè)頭半棘肌和多裂肌的面積比非頸痛側(cè)更小[12,18],兩側(cè)頭半棘肌差異也比無頸痛組更大[17]。還有研究發(fā)現(xiàn),健康人頸深層伸肌的對(duì)稱性優(yōu)于淺層肌肉[20]。
2.1.2 對(duì)頸肩部其他肌肉的測(cè)量評(píng)估
在慢性頸痛人群中,由于頸部深層肌肉收縮能力下降,淺層肌肉會(huì)產(chǎn)生代償[21]。所以肌骨超聲對(duì)慢性頸痛患者淺層肌肉的觀察也是研究的重要內(nèi)容。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),在放松狀態(tài)下慢性頸痛患者和健康人頸部淺層肌肉的大小沒有差異[15,22],可能的原因是:慢性頸痛患者深層肌肉激活不足,引起淺層肌肉的活動(dòng)增加來代償,而這種代償常在脊柱承受高負(fù)荷時(shí)才更為明顯[15]。
慢性頸痛患者在上肢休息位及肩關(guān)節(jié)外展120°時(shí),疼痛側(cè)斜方肌下束的厚度比健康組小[23],其機(jī)制可能為頸部疼痛引起肌肉活動(dòng)的重新分布以防止進(jìn)一步的疼痛或損傷。而斜方肌下束的弱化常常會(huì)造成肩胛骨位置異常,并通過連接頸椎和肩胛骨的肌肉對(duì)頸椎造成壓力[23]。這提示,對(duì)于慢性頸痛患者來說,斜方肌下束的力量訓(xùn)練也非常重要,通過正確的干預(yù)可以糾正肩胛骨周圍肌肉的失衡,促進(jìn)頸肩部肌肉力量和功能的平衡。
結(jié)合頸肩部及上肢不同的功能活動(dòng),利用超聲成像技術(shù)評(píng)估頸部肌肉收縮時(shí)的變化,可以反映頸部肌肉在不同激活狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)變化,對(duì)頸部肌肉活動(dòng)模式進(jìn)行定量分析,從而進(jìn)一步研究頸部肌肉在維持頸部穩(wěn)定中的作用[12,19,24]。
2.2.1 結(jié)合頸部運(yùn)動(dòng)進(jìn)行評(píng)估
顱頸屈曲測(cè)試(cranio- cervical flexion test,CCFT)是評(píng)估頸深屈肌功能的經(jīng)典試驗(yàn),可利用超聲成像技術(shù)在進(jìn)行CCFT 時(shí)觀察頸屈肌的動(dòng)態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn),在健康組中,隨著CCFT壓力的增加,頸長(zhǎng)肌和胸鎖乳突肌的厚度都逐漸增加[6,21],而且變化相似[21]。而在慢性頸痛組中,胸鎖乳突肌厚度增加比頸深屈肌增加更明顯,可能是因?yàn)槁灶i痛患者頸深屈肌收縮能力下降,淺層肌肉胸鎖乳突肌發(fā)生代償,所以相對(duì)活躍[21]。此外,有研究發(fā)現(xiàn)慢性頸痛組和健康組在CCFT過程中頸深屈肌的橫截面積變化模式也有顯著性差異:隨著CCFT 壓力的增大,頸深屈肌的橫截面積都是先增加后降低,但是無頸痛組壓力的拐點(diǎn)是24 mmHg,而慢性頸痛組壓力的拐點(diǎn)為22 mmHg,這可能是因?yàn)?,慢性頸痛患者因害怕而回避運(yùn)動(dòng),因此其頸深屈肌在更高的壓力下其活動(dòng)水平較低[19]。
在進(jìn)行頭頸部伸展活動(dòng)時(shí)可利用超聲成像技術(shù)觀察頸后群肌肉的形態(tài)變化來評(píng)估其活動(dòng)特點(diǎn),多裂肌常常是研究的重點(diǎn)。Somayeh 等[12]的研究發(fā)現(xiàn),頸部肌肉進(jìn)行最大自主等長(zhǎng)收縮(maximal isometric voluntary contraction,MIVC)時(shí),0%~50%MIVC、0%~100%MIVC之間的多裂肌面積顯著性增加,但是50%~100%MIVC之間多裂肌面積沒有顯著性增加,說明50%MIVC時(shí)多裂肌已經(jīng)完全激活。此外,在頸部不同方向的運(yùn)動(dòng)中,利用超聲成像技術(shù)對(duì)頸部肌肉圍度進(jìn)行測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn),多裂肌的主要功能為頸部伸展;但是在頸部各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)中,多裂肌都會(huì)被激活,起到維持頸椎穩(wěn)定性的作用[12]。所以,在為慢性頸痛患者制定運(yùn)動(dòng)處方時(shí),應(yīng)注意進(jìn)行頸部多裂肌的力量訓(xùn)練,以加強(qiáng)其穩(wěn)定性。
2.2.2 結(jié)合上肢活動(dòng)進(jìn)行評(píng)估
上肢活動(dòng)產(chǎn)生的力也能夠通過斜方肌上束、肩胛提肌、菱形肌等肩胛胸壁肌肉傳遞到頸椎,從而增加脊柱的壓力,所以頸伸肌的功能正常能夠在一定程度上保證傳遞到頸椎的負(fù)荷在正常范圍內(nèi)[3]。研究發(fā)現(xiàn),在肩部肌肉等長(zhǎng)收縮或上肢在肩胛骨平面抬高120°時(shí),健康組多裂肌厚度增加的幅度比慢性頸痛組大[3,24],原因可能有以下幾點(diǎn):首先,慢性頸痛患者頸部深層肌肉弱化,影響多裂肌的激活;其次,慢性頸痛患者頸深伸肌上存在活躍的扳機(jī)點(diǎn),會(huì)限制患者頸深伸肌的活動(dòng);最后,疼痛引起的反射抑制會(huì)使肌肉功能降低,改變肌肉的運(yùn)動(dòng)策略,而且這種疼痛抑制作用對(duì)深層肌肉的影響比淺層肌肉的影響更大[24]。在模仿日常生活的運(yùn)動(dòng)時(shí),無論是慢性頸痛患者還是健康人,在頸部背側(cè)的肌肉中,多裂肌厚度增加最大[3]。但是當(dāng)上肢等長(zhǎng)抗阻收縮時(shí),慢性頸痛患者頸半棘肌厚度變化大于多裂肌厚度變化,健康受試者則相反[14]。這可能與肌肉的解剖位置有關(guān),因?yàn)轭i半棘肌覆蓋在多裂肌之上,且纖維排列方式與多裂肌相似,慢性頸痛患者的頸半棘肌為弱化的多裂肌提供了代償作用[14]。此外,肩部在屈伸、左右旋轉(zhuǎn)、左右側(cè)屈6個(gè)方向的等長(zhǎng)抗阻收縮對(duì)多裂肌的厚度無顯著影響[24],說明無論肩部運(yùn)動(dòng)方向如何,多裂肌都會(huì)收縮為頸椎提供穩(wěn)定性。但Noureddin等[14]的研究發(fā)現(xiàn),在肩部等長(zhǎng)外展時(shí)頸伸肌厚度變化最大,可能因?yàn)榧绮客庹箷r(shí)斜方肌需要進(jìn)行收縮來控制肩胛骨,斜方肌收縮引起頸椎的旋轉(zhuǎn),因此頸伸肌被激活以穩(wěn)定頸椎。
上述主要相關(guān)研究的基本內(nèi)容見表1。
表1 采用超聲成像技術(shù)對(duì)慢性頸痛人群頸部肌肉形態(tài)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估的相關(guān)研究
(續(xù)表1)
超聲彈性技術(shù)可以通過測(cè)量組織的變形程度來描述組織彈性,而彈性(elasticity)是一種反映組織硬度(stiffness)的機(jī)械特征;通過對(duì)組織施壓,變形程度越大,硬度越小[25]。肌肉硬度在一定程度上能反映肌肉的疲勞或損傷狀況,也能反映其運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)能力[7]。由于觸診等檢查方法難以評(píng)估深層肌肉的硬度,借助超聲成像技術(shù)可為臨床治療提供依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn),無論是健康人還是慢性頸痛患者,靠近頸椎的肌肉硬度更大[8-9]。在上肢負(fù)重時(shí),由于需要斜方肌收縮來維持肩胛骨和肩關(guān)節(jié)穩(wěn)定性[7-8],所以其硬度大于其相鄰的頭夾肌。在慢性頸痛患者中,頭夾肌的硬度與健康人相似,但是斜方肌上束、肩胛提肌、胸鎖乳突肌的硬度比健康人更高[7]。此外,大多數(shù)慢性頸痛患者從主觀角度都會(huì)自覺頸部肌肉緊張和僵硬,但研究發(fā)現(xiàn),自覺頸部肌肉僵硬的慢性頸痛患者通過超聲彈性成像技術(shù)測(cè)得的肌肉硬度(斜方肌、頭夾肌、頭半棘肌、頸半棘肌、多裂肌)與健康人無顯著性差異[9]。因此,自覺僵硬與客觀測(cè)得的肌肉硬度之間的關(guān)系仍需要進(jìn)一步研究。
通過超聲成像技術(shù)對(duì)頸部肌肉的測(cè)量也常被用來評(píng)價(jià)慢性頸痛患者康復(fù)治療效果。通過超聲對(duì)頸部肌肉圍度進(jìn)行測(cè)量的研究發(fā)現(xiàn),顱頸屈曲運(yùn)動(dòng)(craniocervical flexion exercise,CCFE)能夠增加慢性頸痛患者頸長(zhǎng)肌的圍度,但是頸部屈曲運(yùn)動(dòng)(cervical flexion exercise,CFE)能夠同時(shí)增加頸長(zhǎng)肌和胸鎖乳突肌的圍度[2],說明CCFE主要是募集頸深屈肌,而CFE能夠同時(shí)激活頸深、淺屈肌。在CCFE過程中,當(dāng)壓力變化時(shí),頸長(zhǎng)肌厚度變化值越大,代表頸椎穩(wěn)定性越高[6];而胸鎖乳突肌厚度變化值越大,說明胸鎖乳突肌產(chǎn)生代償作用,從而會(huì)加重頸痛癥狀[13],因此,CCFE應(yīng)最大化激活頸深屈肌而最小化激活頸淺屈肌。利用超聲檢測(cè)肌肉的厚度變化,可以得出最大化激活頸深屈肌而最小化激活頸淺屈肌的壓力區(qū)間,在此區(qū)間內(nèi)鍛煉效果最佳。Park 等[6]的研究利用超聲成像技術(shù)評(píng)估了健康人進(jìn)行CCFE時(shí)頸深屈肌和胸鎖乳突肌的厚度變化,發(fā)現(xiàn)頸深屈肌激活最大化而頸淺屈肌激活最小化的壓力區(qū)間為25~30 mmHg。未來研究可以關(guān)注慢性頸痛患者的最佳壓力區(qū)間,以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的康復(fù)訓(xùn)練。此外,Kashfi 等[26]對(duì)慢性頸痛患者分別進(jìn)行針對(duì)頸部深層肌肉的鍛煉以及一般的頸部肌肉鍛煉,發(fā)現(xiàn)前者在改善頸痛方面更有效。
在關(guān)于關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)治療慢性頸痛的效果評(píng)價(jià)研究中,Jesus 等[29]對(duì)健康人和慢性頸痛患者進(jìn)行一次C5/6水平的Maitland Ⅲ級(jí)前后向關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù),在關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)前后,在受試者進(jìn)行CCFT 的同時(shí),應(yīng)用超聲測(cè)量其頸長(zhǎng)肌的厚度,肌肉厚度變化表示肌肉的募集情況,研究發(fā)現(xiàn),慢性頸痛患者的頸長(zhǎng)肌募集有顯著提高,胸鎖乳突肌募集降低,說明慢性頸痛患者頸部肌肉異常募集模式得到改善。
別凡等[30]對(duì)內(nèi)熱針和熱磁治療慢性頸痛的效果進(jìn)行評(píng)價(jià),超聲彈性測(cè)量結(jié)果表明,內(nèi)熱針組兩側(cè)斜方肌、頭夾肌、頭半棘肌、頸半棘肌、多裂肌的應(yīng)變率比值均下降,而熱磁組只有右側(cè)頭半棘肌的應(yīng)變率比值下降,說明內(nèi)熱針改善頸部肌肉硬度的效果更好。
上述相關(guān)主要研究的基本內(nèi)容見表2。
表2 超聲成像技術(shù)用于評(píng)價(jià)慢性頸痛患者康復(fù)治療效果的研究
在針對(duì)慢性頸痛患者頸部肌肉的研究中,國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為通過超聲成像技術(shù)可以可靠地測(cè)量頸部肌肉的形態(tài)指標(biāo)[16,31,32]。Mcgaugh等[31]的研究發(fā)現(xiàn),超聲測(cè)量頸深屈肌橫截面積的組內(nèi)信度為中等至良好程度。Leila 等[32]的研究發(fā)現(xiàn),超聲成像在慢性頸痛患者肩外展最大自主收縮時(shí)測(cè)量多裂肌橫徑的組間信度是中等水平,而在健康人和慢性頸痛患者放松和在肩部其他力量水平的外展等長(zhǎng)抗阻收縮時(shí),超聲測(cè)量多裂肌前后徑和橫徑的的信度為高至非常高水平。研究發(fā)現(xiàn)超聲彈性成像也能夠可靠地測(cè)量頸部肌肉的硬度[9-10]。Dieterich 等[9]的研究發(fā)現(xiàn),在進(jìn)行不同功能活動(dòng)時(shí),超聲彈性成像測(cè)量肌肉硬度的組間信度均良好。此外,聲輻射力脈沖成像技術(shù)結(jié)合剪切波速分析可以可靠地測(cè)定頸肩部肌肉的硬度[10]。
目前各類研究中,報(bào)道影響超聲測(cè)量頸部肌肉信度的因素主要包括以下四個(gè)方面:首先,頸部深層肌肉面積小、肌肉邊界模糊會(huì)影響超聲對(duì)頸部肌肉測(cè)量的信度[33]。第二,超聲的軸向分辨率比其水平分辨率更好,所以肌肉的走向會(huì)影響超聲的測(cè)量結(jié)果[33]。第三,信度還受到測(cè)試者操作的影響。在相關(guān)研究中,測(cè)試者要在超聲圖像上手動(dòng)選取肌肉的邊緣,故不同測(cè)試者間測(cè)試結(jié)果存在差異[31]。上述各種因素往往對(duì)最后的研究結(jié)果產(chǎn)生重要影響,所以應(yīng)用超聲成像技術(shù)測(cè)量肌肉形態(tài)學(xué)等指標(biāo)時(shí),應(yīng)該對(duì)操作條件進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定,最大程度減小誤差以保證研究結(jié)論的可靠。
通過超聲影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)慢性頸痛患者頸部深層肌肉往往激活不足、收縮能力下降,淺層肌肉代償過多;由于疼痛和恐動(dòng),在較高負(fù)荷下深層肌肉的活動(dòng)水平較低;在上肢活動(dòng)時(shí),起穩(wěn)定作用的多裂肌的激活也更弱。通過超聲彈性成像技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),慢性頸痛患者頸部肩胛帶周圍肌肉的硬度比健康人更高。此外,超聲成像技術(shù)在評(píng)估慢性頸痛的康復(fù)治療效果等方面也有一定的應(yīng)用價(jià)值,為臨床提供了更為方便和準(zhǔn)確的診斷評(píng)估和療效評(píng)價(jià)方法。需要注意的是,要實(shí)現(xiàn)該技術(shù)在臨床的廣泛應(yīng)用,還需在操作中建立嚴(yán)格的測(cè)試操作規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)以提高其應(yīng)用價(jià)值。
中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志2021年4期