基于剪切波弹性成像评价颈肩痛与斜角肌的关系

doi:10.12307/2024.217

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (8): 1265-1270.doi: 10.12307/2024.217

• 肌肉肌腱韧带组织构建 tissue construction of the muscle, tendon and ligament • 上一篇下一篇

基于剪切波弹性成像评价颈肩痛与斜角肌的关系

陈智玲1，2，黄学成2，潘敏2，黄樱1，2，吴云天2

1广州中医药大学第六临床医学院，广东省广州市 510000；2广州中医药大学深圳医院(福田)，广东省深圳市 518000

收稿日期:2022-12-05 接受日期:2023-02-17 出版日期:2024-03-18 发布日期:2023-07-19
通讯作者: 吴云天，主任医师，硕士生导师，广州中医药大学深圳医院(福田)推拿科，广东省深圳市 518000
作者简介:陈智玲，女，1994年生，广东省河源市人，汉族，广州中医药大学第六临床医学院在读硕士，主要从事颈肩腰腿痛等软伤类疾病方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金(82205301)，项目负责人：黄学成；福田区卫生健康系统科研项目(FTWS2022051)，项目负责人：黄学成；深圳市医疗卫生三名工程“长春中医药大学王之虹教授长白山通经调脏手法流派团队”项目(SZSM201802074)，项目负责人：吴云天

Evaluation of the relationship between neck and shoulder pain and scalene muscles based on shear wave elastography

Chen Zhiling1, 2, Huang Xuecheng2, Pan Min2, Huang Ying1, 2, Wu Yuntian2

1The Sixth Clinical Medical School, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510000, Guangdong Province, China; 2Shenzhen Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Shenzhen 518000, Guangdong Province, China

Received:2022-12-05 Accepted:2023-02-17 Online:2024-03-18 Published:2023-07-19
Contact: Wu Yuntian, Chief physician, Master’s supervisor, Shenzhen Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Shenzhen 518000, Guangdong Province, China
About author:Chen Zhiling, Master candidate, The Sixth Clinical Medical School, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510000, Guangdong Province, China; Shenzhen Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Shenzhen 518000, Guangdong Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 82205301 (to HXC); the Health System Research Program of Futian, Shenzhen, No. FTWS2022051 (to HXC); Shenzhen Medical and Health Sanming Engineering, No. SZSM201802074 (to WYT)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

实时剪切波弹性成像：是叠加在实时二维超声图像之上，通过聚焦超声脉冲产生的震动施加到组织产生剪切波，并采用超高速成像技术获得剪切波的高时间分辨率图像，通过定量分析系统测量剪切波的传播速度计算组织的弹性值，量化软组织硬度。
弹性模量：是材料力学里的一个概念，是弹性模量的一种，根据弹性模量与剪切波关系E=3pc2 (E：弹性模量，c：剪切波传播速度，p：组织密度)自动计算出弹性模量值，其值越高组织硬度越高。

背景：在临床工作中，医疗人员主要以触诊的方法评估颈肩痛患者颈部软组织的僵硬程度，主观性强，缺乏客观依据。实时剪切波弹性成像是一种定量弹性超声技术，能够客观评估肌肉组织弹性值，评价肌肉状态。

目的：应用实时剪切波弹性成像评估颈肩痛患者斜角肌的僵硬程度，观察颈肩痛患者双侧前斜角肌与中后斜角肌的肌肉硬度变化特征。
方法：于2021年12月至2022年6月在广州中医药大学深圳医院(福田)招募健康者受试者(对照组)36例和颈肩痛患者(试验组)36例，在颈部中立位及侧屈位时，应用实时剪切波弹性成像测量两组双侧前、中后斜角肌弹性模量平均值及横截面积。

结果与结论：①在相同体位下，两组组内左侧与右侧前斜角肌的弹性模量平均值、左侧与右侧中后斜角肌的弹性模量平均值比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，两组组内左侧与右侧前斜角肌的横截面积、左侧与右侧中后斜角肌的横截面积比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，两组组内中后斜角肌的弹性模量平均值与横截面积均高于前斜角肌(P < 0.01，P < 0.001)；②在颈部中立位及侧屈位时，试验组前斜角肌、中后斜角肌的弹性模量平均值高于对照组(P < 0.001)，前斜角肌、中后斜角肌的横截面积均低于对照组(P < 0.01，P < 0.001)；③结果表明，应用实时剪切波弹性成像技术能直观地评价颈肩痛患者前、中后斜角肌在颈部肌肉不同状态下弹性模量的差异，颈肩痛患者的双侧斜角肌处于劳损、僵硬状态。

https://orcid.org/0000-0002-3681-0924(陈智玲)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 颈肩痛, 实时剪切波弹性成像, 斜角肌, 不同体位, 弹性模量, 僵硬度, 治疗方案, 颈肌

Abstract: BACKGROUND: In clinical work, the stiffness of neck soft tissue in patients with neck and shoulder pain is mainly detected through palpation, which is highly subjective and lacks an objective basis. Real-time shear wave elastography is a quantitative elastic ultrasound technique that can objectively assess muscle elasticity and muscle status.
OBJECTIVE: To apply real-time shear wave elastography to assess the stiffness of scalene muscles in patients with neck and shoulder pain and to observe the characteristics of muscle stiffness changes in the bilateral anterior, middle and posterior scalene muscles in patients with neck and shoulder pain.
METHODS: From December 2021 to June 2022, 36 healthy subjects (control group) and 36 patients with neck and shoulder pain (test group) were recruited at the Shenzhen Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine. Real-time shear wave elastography was applied to measure the mean values of elastic modulus and cross-sectional area of the anterior and middle and posterior scalene muscles bilaterally in the neutral and lateral flexion positions of the neck in both groups.
RESULTS AND CONCLUSION: In the same position, there were no significant differences between the mean Values of elastic modulus of the left and right anterior scalene muscles as well as between the mean Values of elastic modulus of the left and right middle scalene muscles in each group (P > 0.05); there were no significant differences between the cross-sectional area of the left and right anterior scalene muscles as well as the cross-sectional area of the left and right posteromedial scalene muscles in each group (P > 0.05); and the elastic modulus and cross-sectional area of the posteromedial scalene muscles were significantly higher than those of the anterior scalene muscles in both groups (P < 0.01, P < 0.001). The mean Values of elastic modulus of the anterior and posteromedial scalene muscles were higher in the test group than in the control group in the neutral and lateral neck flexion positions (P < 0.001), while the cross-sectional areas of the anterior and posteromedial scalene muscles were lower than those in the control group (P < 0.01, P < 0.001). To conclude, real-time shear wave elastography can be used to visually evaluate the differences in the mean Values of elastic modulus of the anterior and posteromedial scalene muscles in different states of the neck muscles in patients with neck and shoulder pain, whose bilateral scalene muscles are in a state of strain and stiffness.

Key words: neck and shoulder pain, real-time shear wave elastography, scalene muscle, different positions, elastic modulus, stiffness, treatment options, neck muscle

中图分类号:

陈智玲, 黄学成, 潘敏, 黄樱, 吴云天. 基于剪切波弹性成像评价颈肩痛与斜角肌的关系[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(8): 1265-1270.

Chen Zhiling, Huang Xuecheng, Pan Min, Huang Ying, Wu Yuntian. Evaluation of the relationship between neck and shoulder pain and scalene muscles based on shear wave elastography[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(8): 1265-1270.

图/表（结果） 6

2.1 参与者数量分析 72例受试者全部进入结果分析。
2.2 试验分组流程图见图3。

2.3 两组受试者基线资料分析两组一般资料均呈正态分布，两组间年龄、体质量、身高和体质量指数等比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表1，具有可比性。

2.4 颈部中立位和侧屈位时两组组内前斜角肌与中后斜角肌弹性模量平均值对比在相同体位下，对照组左侧与右侧前斜角肌的弹性模量平均值、左侧与右侧中后斜角肌的弹性模量平均值比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，试验组左侧与右侧前斜角肌的弹性模量平均值、左侧与右侧中后斜角肌的弹性模量平均值比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，见表2。因此，将每组左右侧前斜角肌、左右侧中后斜角肌弹性模量平均值合并取均值处理。

2.5 颈部中立位和侧屈位时两组组内前斜角肌与中后斜角肌横截面积对比在组内相同体位下，对照组左侧与右侧前斜角肌的横截面积、左侧与右侧中后斜角肌的横截面积比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，试验组左侧与右侧前斜角肌的横截面积、左侧与右侧中后斜角肌的横截面积比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，见表3。因此，将每组左右侧前斜角肌、左右侧中后斜角肌截面积合并取均值处理。

2.6 颈部中立位时两组前斜角肌、中后斜角肌的弹性模量及横截面积对比在颈部中立位时，两组组内，前斜角肌的弹性模量平均值与横截面积均低于中后斜角肌(P < 0.005，P < 0.001)；试验组前斜角肌与中后斜角肌的弹性模量平均值均高于对照组(P < 0.001)，前斜角肌与中后斜角肌的横截面积均低于对照组(P < 0.005，P < 0.001)，见表4。

2.7 颈部侧屈位时两组前斜角肌、中后斜角肌的弹性模量平均值及横截面积对比在颈部侧屈位时，两组组内，前斜角肌的弹性模量平均值与横截面积均低于中后斜角肌(P < 0.001)；试验组前斜角肌与中后斜角肌的弹性模量平均值均高于对照组(P < 0.001)，前斜角肌与中后斜角肌的横截面积均低于对照组(P < 0.001)，见表5。

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引言

材料方法

1.1 设计对照观察试验，组间比较采用独立样本t检验。
1.2 时间及地点试验于2021年12月至2022年6月在广州中医药大学深圳医院(福田)完成。
1.3 对象于2021年12月至2022年6月在广州中医药大学深圳医院(福田)招募健康者受试者(对照组)36例和颈肩痛患者(试验组)36例，年龄25-65岁。试验组36例中男17例，女19例，平均年龄(46.11±10.85)岁；对照组36例中男25例，女11例，平均年龄(43.36±11.67)岁。
参与试验的受试者及其家属在充分了解试验方案的前提下签署“知情同意书”。研究获广州中医药大学深圳医院(福田)伦理委员会批准，批准号：GZYLL(KY)-2022-012。
纳入标准：对照组近期6个月没有颈肩部疼痛；颈肩痛患者颈肩痛症状持续时间3个月以上，症状时轻时重，反复发作；查体见颈肩部肌肉局部压痛，触之感条索状硬块；颈部活动受限，如后伸、旋转、侧屈。
排除标准：①中枢神经病史；②颈肩部创伤及手术、脊柱骨折、感染性疾病、肿瘤等病史；③体质量指数> 30 kg/m2；④服用任何抗炎止痛药、肌肉松弛剂等药物。
计算样本量：研究分为试验组和对照组，以研究对象的弹性模量平均值为观测的结局指标，根据查阅文献以及预试验结果，对照组的弹性模量平均值为(6.78±2.56) kPa，试验组的弹性模量平均值为(8.94±2.65) kPa，设双侧α=0.05，把握度为90%。利用PASS 15.0软件计算得到试验组的样本量N1=32例，对照组的样本量N2=32例，考虑失访以及拒访的情况10%计算，最终至少需要的试验组和对照组研究对象各为36例，总计至少纳入72例研究对象。
1.4 方法超声医师使用超声扫描仪(Resonav 7.0；迈瑞生物医学电子有限公司)，采用带宽为3-11 MHz的超线性L11-3U换能器，设定为肌肉骨骼模式，彩色编码区域设定为0-200 kPa。在进行操作前，将凝胶涂抹在相应测量部位周围皮肤上。所有受试者都接受颈部超声检查。超声医师具有肌骨超声的工作经验。
体位：受试者采用2个体位。①受试者仰卧在检查床上，颈部处于中立位，自然放松状态；②颈部向对侧侧屈，处于紧张状态，受试者将头向左侧屈到极限45°保持60 s，尽量使头靠近左肩。将探头轻置于受试者右侧颈部侧面中部，约平甲状腺水平，显示右侧前、中后斜角肌。头向左侧侧屈到极限45°，尽量头靠近右肩的体位为显示左侧前斜角肌、中后斜角肌的紧张状态。

测量方法：受试者仰卧在检查床上，颈部处于中立位，在二维灰阶超声模式下，先将探头垂直轻置于右侧颈部皮肤上，约平甲状腺水平，清晰显示右侧前、中后斜角肌图像，依次应用轨迹描记法测量右侧前斜角肌和右侧中后斜角肌的横截面积(图1)，在斜角肌结构清晰显示时，每个切面测量3次，取平均值；切换至超声剪切波弹性成像模式测量弹性模量，选择圆形分析区域的直径，根据肌肉厚度的不同，测量感兴趣区的直径在2-6 mm之间。测量感兴趣区的直径设置，使整个厚度的肌肉包括在内，以获得更具代表性的弹性模量测量站点，系统自动量化右侧前、中后斜角肌组织弹性模量，图中方框为感兴趣区，Q-Box代表病灶区弹性模量值的测量区域，左侧为对应区域弹性模量具体测量数值，系统自动计算出取样框内组织弹性模量平均值(图2)。测3次取平均值。同样的方法应用于左侧颈部皮肤，测量左侧前、中后斜角肌的横截面积和弹性模量平均值。待受试者休息数分钟后，嘱受试者颈部分别向左侧和右侧侧屈45°，重复上述操作，分别测量紧张状态下双侧前、中后斜角肌的横截面积和弹性模量平均值3次。研究使用3次测量的平均值用于后期的统计分析。在完成每个角度的测量任务后，受试者休息2 min。所有检测均在同一检查室，在相同的室温及湿度下进行。所有检测均由同一医师完成。

1.5 主要观察指标两组受试者前、中后斜角肌对应区域横截面积和弹性模量平均值。
1.6 统计学分析采用SPSS 26.0统计软件进行统计分析，在比较两组基线时，计量资料通过Shapiro-Wilk检验数据正态性，符合正态分布的数据采用x±s表示，在颈部中立位和侧屈位时，对横截面积和弹性模量平均值进行组间比较，采用独立样本t检验；在颈部中立位和侧屈位分别对横截面积和弹性模量均值进行组内比较，采用配对t检验，不符合正态分布的数据采用Mann-Whitney U非参数检验。结果选择双侧假设检验，以P < 0.05视为差异有显著性意义。该文统计学方法已经广州中医药大学深圳医院(福田)医院生物统计学专家审核。

讨论

颈肩痛是临床上较常见的疾病，病因较多，如颈椎病、肩周炎、颈背肌劳损、颈肌筋膜炎、胸廓出口综合征、肩胛背神经卡压、臂丛神经损伤等[7，10-12]，其发病与颈椎稳定性下降有着密切联系[13]。颈椎稳定性可分为静力平衡与动力平衡，椎体、椎间盘及棘间韧带相互连接，维持着静力平衡，构成颈椎内源性稳定系统，颈部周围肌肉及软组织维持着颈椎的动力平衡，构成颈椎外源性稳定系统。其中，颈部肌肉在维持颈椎稳定性方面发挥着重要作用，其结构变化可影响自身弹性，导致在活动过程中颈肌损伤的风险更大[4，14-17]。研究显示，颈部肌肉的慢性劳损导致的颈椎动力失衡，是颈肩疼痛的主要病理特征[18]。颈肌的功能解剖特点和生物力学基础决定了颈肌也是机体中容易发生退变的组织之一，结合年龄、职业、个人习惯、环境等因素可促发或加重其退变[19]。“筋骨失衡，以筋为先”，长期的不良姿势、劳损和外力损伤等导致颈肌损伤为先，出现外源性失衡，进而影响内源性稳定，颈椎动静态失衡，从而导致颈椎出现“筋骨失衡”，两者相互影响，造成颈椎退变的发生发展[20-21]，导致颈肩部痉挛、疼痛、僵硬[22]。
肌肉硬度可反映肌肉的生物力学和功能特征[23-24]，在一定程度上也可以进一步了解肌肉的疲劳或损伤情况，由于触诊等检查方式难以准确、客观地量化深层肌肉的硬度，因此需要客观指标对肌肉状态的评估提供依据。目前，测量肌肉组织硬度的方法有多种，MyotonPRO可以客观量化软组织硬度，但软组织的测量厚度会影响测量结果[25]。磁共振弹性成像技术价格昂贵、耗时长、不便携，难以推广使用[26-27]。近年来，基于超声的剪切波弹性成像越来越多地用于评估肌肉硬度[23，28-29]，已有研究证实了超声剪切波弹性成像在肌肉、神经、肌腱和韧带中的应用价值[28，30-35]。超声剪切波弹性成像技术是基于跟踪声波剪切波的传播，其原理是通过超声探头发射的声脉冲在组织内部生成剪切波，其传播过程经超高速成像技术实时监测，在二维超声的基础上显示实时剪切波弹性图，并通过定量分析系统动态测量剪切波在组织中传播速度，剪切波速直接量化为弹性模量(E)，得出组织弹性的差异[7，36-38]。弹性模量数值与被测组织的硬度呈正相关。
有关颈肩痛患者的相关颈肌研究以往多集中在斜方肌[8-9]、胸锁乳突肌[39]、颈伸肌等[40]，较少有关于斜角肌的相关报道，如早期多研究的是健康受试者斜角肌的平均弹性模量值[41-42]，而且多在肌肉放松状态下进行测量。此次研究测量颈部中立位和侧屈位时颈肩痛患者双侧斜角肌的弹性模量平均值，通过安全的非侵入性成像工具确定颈肩痛患者双侧斜角肌在自然状态和紧张状态肌肉硬度的参考值，对于评估颈肩痛疾病的进展和评价治疗效果具有重要意义[12，39-40]。此外，斜角肌僵硬的评估可能会对导致胸廓出口综合征的斜角肌痉挛、僵硬的治疗产生直接影响[43]。为了更好地评估斜角肌僵硬程度，此次研究通过超声弹性成像和常规超声相结合以获取更精确的结果。
研究结果显示，在颈部中立位及侧屈位时，颈肩痛患者的双侧前、中后斜角肌的弹性模量平均值明显高于健康受试者，横截面积低于健康受试者，这说明颈肩痛患者的前、中后斜角肌肌肉组织较为僵硬，其原因可能是：长时间久坐等危险因素导致斜角肌等颈部局部肌肉出现劳损，异常的活动模式使斜角肌过度疲劳，肌肉组织呈现紧缩和无弹性，特别是中后斜角肌，故颈肩部疼痛、颈部肌肉痉挛、僵硬[8，10，44-51]。
研究结果还表明，颈肩痛患者同侧的前斜角肌与中后斜角肌的弹性模量平均值对比有显著差异，中后斜角肌较前斜角肌更易出现僵硬，其原因可能是：从斜角肌解剖位置来看，中后斜角肌更靠近颈椎，研究发现，僵硬的形成源于颈部深层肌肉[52-53]，而且近颈椎的肌肉硬度会更大[54-55]；也有可能是由于中后斜角肌的长度较前斜角肌长，负荷更多，易出现劳损。FALLA等[56]的研究通过对比正常人胸锁乳突肌及前斜角肌的中位频率斜率和传导速度，发现慢性颈痛患者的中位频率斜率和传导速度均较正常人增高，证实了以上肌肉的易疲劳特性。有研究表明，颈部疼痛在客观上会造成颈部肌肉变得更僵硬[54]，也有观点认为颈肩部肌肉僵硬可能是导致颈肩部疼痛的主要身体原因之一[10，57]，尚无明确定论，但改善斜角肌的紧张、痉挛状态可有效缓解颈肩部的疼痛[12，39-40]。
研究的局限性：①样本量较少，未对颈肩痛患者病因进行统计分类；②未研究肌肉弹性与年龄、性别、病程、疼痛程度及左右优势手的关系；③斜角肌紧张状态的判断较主观，无客观评价标准，可能导致结果出现偏差。
综上所述，此次研究应用超声剪切波弹性成像技术能直观地评价颈肩痛患者前、中后斜角肌在颈部肌肉不同状态下弹性模量的差异，观察斜角肌肌肉硬度变化特征，分析剪切波弹性成像在颈肩痛患者斜角肌肌肉僵硬程度评价中的应用，证实颈肩痛患者的斜角肌较为僵硬，对临床上诊治颈肩痛患者提供了新的治疗思路。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

基于剪切波弹性成像评价颈肩痛与斜角肌的关系

Evaluation of the relationship between neck and shoulder pain and scalene muscles based on shear wave elastography

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