健康和受伤的肱三头肌形态的测量

摘要

超声成像在临床和研究环境中变得越来越容易获得，一致的方案将有利于研究之间的比较和临床解释。该超声评估方案是评估健康、肌腱病和断裂肌腱中跟腱形态的有效且可靠的方法。

摘要

跟腱损伤会在整个生命周期中发生，会对生活质量和整体健康产生负面影响。跟腱病通常被归类为与梭状肌腱增厚、新生血管形成和间质肌腱变相关的过度使用性损伤。目前的文献表明，从长远来看，这些结构变化与症状和较低的身体活动水平以及症状和下肢功能有关。手术和非手术治疗的跟腱断裂会导致肌腱横截面积 （CSA） 增加和跟腱拉长。这两种结构性结局都具有临床意义，因为较大的 CSA 正向预测功能，而肌腱延长增加预示着跟腱断裂后功能减退。鉴于跟腱损伤相关的结构变化在损伤严重程度和损伤恢复方面的关系，能够可靠、准确地量化跟腱结构至关重要。Silbernagel的团队已经建立了一种有效且可靠的方法，可以有效地评估肱三头肌、腱部肌肉和肌腱结构。在该方案中，B 型肌肉骨骼超声成像用于测量肱三头肌结构，包括跟腱厚度和 CSA、比目鱼肌厚度以及是否存在其他发现（钙化和滑囊炎）。B 模式扩展视野用于测量跟腱长度和腓肠肌解剖学 CSA。最后，使用功率多普勒技术识别肌腱内新生血管形成。肱三头肌结构的量化可以比较四肢之间的比较，以及健康个体和跟腱损伤个体对运动和治疗的纵向变化。迄今为止，该方案已被用于许多研究，并被证明对于理解肌腱结构与损伤发展、严重程度和恢复之间的关系很有价值。随着超声设备变得越来越实惠和便携，鉴于其快速有效的方法，该协议被证明作为一种临床工具很有希望。

引言

跟腱起源于腓肠肌和比目鱼肌的肌腱连接处，并插入跟骨后部。跟腱主要由密集堆积、有组织的胶原组织组成，这些胶原组织以分层方式排列，以最大限度地提高抗拉强度¹。尽管跟腱能够承受重力，但跟腱在整个人的一生中都容易受到多种类型的伤害。这些损伤，如跟腱病和跟腱断裂，通常伴有肱三头肌和周围组织结构的变化。在跟腱病中，患者常表现出梭状肌腱增厚、肌腱变性、胶原蛋白紊乱和新生血管形成，这是血管和神经组织增殖到肌腱的过程²。此外，与跟腱病相关的病理变化包括副腱炎、肌腱内和/或肌腱内钙化以及滑囊炎 ^2,3。跟腱断裂后，无论治疗如何，结构变化都很常见，包括跟腱增厚和肌腱长度增加 ^4,5。此外，肌肉变化，如肱三头肌、肱三头肌、肌肉萎缩，也通常与跟腱损伤有关 ^5,6。

评估肱三头肌和周围组织结构的能力为了解结构完整性、组织质量和大小提供了有价值的见解，已知这些与症状、功能和预后有关 4,7,8,9。超声成像是这些结构的可靠且有效的评估工具，包括但不限于跟腱长度^{10、厚度 10,11}、横截面积 （CSA）¹²、腓肠肌解剖学 CSA¹³ 和新生血管形成^14,15。对这些措施的评估为理解健康的肱三头肌组织以及量化结构改变以评估损伤风险、严重程度和恢复以及理解健康组织质量提供了宝贵的见解¹⁶.

尽管超声成像在评估肱三头肌结构方面具有临床和研究效用，但临床和研究在成像技术和测量参数方面往往存在差异^17,18。因此，研究之间的比较是困难的。因此，本方法论文的目的是描述一种有效且可靠的协议，用于使用肌肉骨骼超声成像有效评估肱三头肌、肱三头肌和肌腱结构。该协议旨在证明将该工具全部或作为健康和受伤个体的特定部分纳入研究和临床环境的可行性。此外，还提供了健康和受伤肱三头肌的代表性值。

研究方案

以下协议遵循大学机构审查委员会制定并已批准的指导方针，以确保安全和合乎道德的人体研究。所有受试者都对参与研究和数据传播提供了知情同意。训练有素的超声医师大约需要 20 分钟才能完成完整的方案。但是，可以根据评估需求进行单独测量。

1.皮肤标记

1. 要求参与者坐在底座的末端，双腿悬在桌子上。
2. 在双侧触诊并标记胫骨内侧平台和内踝最远端。测量同侧标记之间的距离以确定胫骨长度。
3. 计算胫骨长度的 25%。测量并标记从胫骨内侧平台远端的这个距离，以指示腓肠肌测量的位置（图1）。
4. 计算胫骨长度的 30%。测量并标记该距离，从内踝最远端开始，以指示比目鱼肌测量的位置（图1）。
5. 记录 25% 和 30% 的胫骨长度，以便在未来的评估中纵向测量同一位置。
6. 要求参与者在底座上做出俯卧姿势，膝盖完全伸展，双脚放松地垂在底座边缘，脚踝处于休息位置（图 2）。
7. 将腓肠肌和比目鱼肌标记转移到小腿的后侧。触诊并标记腓肠肌的中点（两个肌肉腹部之间的最远端点）。要求参与者轻轻地进行足底屈曲以抵抗手动阻力以触诊该位置。

图 1:皮肤测量标记。 胫骨长度的测量方法是从胫骨内侧平台到内踝最远端的距离。比目鱼肌厚度是在内踝最远端（蓝色标记）近端近端胫骨长度的 30% 处测量的。腓肠肌 CSA 在胫骨内侧平台远端胫骨长度的 25%（红色标记）处测量。 请点击这里查看此图的较大版本.

图 2:超声成像的参与者定位。 参与者俯卧，膝盖完全伸展，双脚放松地垂下，脚踝休息，远离底座边缘。 请点击这里查看此图的较大版本.

2. 超声成像

注意:所有图像都将在双腿上拍摄。所有图像都应沿跟腱中线拍摄。通过触诊跟腱的内侧和外侧边界来确定中线位置。

1. 使用 B 型超声和 5 cm 线性阵列换能器，并设置参数以可视化肱三头肌。将频率设置为 10 MHz，将测量深度设置为 3.5 厘米，以便进行可视化。在 0.75 cm 和 1.75 cm 之间调整焦点，增益调整为 49，以获得最佳的组织可视化效果。
   注意:深度、焦点和增益可以根据可视化情况进行调整。
2. 将超声凝胶放在跟骨后部。将探头放在长轴上，观察近端跟骨切迹，并将切迹与超声探头的中点对齐。在皮肤上标记此位置（图3）。
3. 用于测量跟腱厚度和 CSA 的皮肤标记将因参与者而异。使用以下准则来确定此位置。
   1. 对于健康个体，从跟骨切迹近端测量 2 厘米，并在皮肤上标记该位置。
   2. 对于跟腱病患者，用超声探头在长轴上观察跟腱最厚的部分，并在皮肤上标记该位置。在未来的评估中，记录该标记与跟骨切迹的距离，纵向测量同一位置。
   3. 对于没有可见梭状增厚的跟腱病患者，在触诊时在大多数肌腱疼痛的位置标记皮肤。记录该标记与跟骨切口近端的距离，以便在将来的评估中纵向测量同一位置。
   4. 对于跟腱断裂后的个体，使用超声探头在长轴上观察断裂的位置，并在皮肤上标记该位置。记录该标记与跟骨切口近端的距离，以便在将来的评估中纵向测量同一位置。
   5. 对于未受累的肢体，使皮肤在与受累肢体近端跟骨切迹的距离处做标记。
4. 腓肠肌肌腱长度（全肌腱长度）:使用扩展的视野并将探头保持在长轴上，通过观察跟腱插入来开始在跟骨处成像。将探头沿跟腱的中线向近端滑向腓肠肌中点的标记，直到看到肌腱交界处。这将结束图像。拍摄跟腱全长的三张图像（图4）。
5. 比目鱼肌腱长度（游离肌腱长度）:使用扩展的视野并将探头保持在长轴上，通过观察跟腱插入来开始在跟骨处成像。将探头沿跟腱的中线向比目鱼肌处的标记近端滑动，直到看到比目鱼肌强腱交界处。拍摄跟腱游离长度的三张照片。
6. 跟腱厚度:使用 B 模式视图，将探头放在为跟腱厚度和 CSA 制作的皮肤标记的长轴上（步骤 2.3）。拍摄跟腱厚度的三张图像。
7. 跟腱横截面积:使用 B 模式视图，在针对跟腱厚度和 CSA 制作的皮肤标记上放置凝胶支架垫（步骤 2.3）。将探头放在短轴上，拍摄跟腱横截面的三张图像。
   注意:肌腱具有各向异性质量;根据声波的角度，它会反射回来，使其看起来很亮，或者反射掉，使其看起来很暗（图5）。因此，来回切换探头将有助于观察肌腱的边界。
8. 比目鱼肌厚度:使用 B 模式视图，将探头放在为比目鱼肌制作的皮肤标记的长轴上（胫骨长度的 30%，距内踝远端）。观察比目鱼肌的前缘。为比目鱼肌厚度¹⁹ 拍摄三张图像。
   1. 为了区分比目鱼肌和拇长屈肌，让参与者积极弯曲和伸展大脚趾。这将导致拇长屈肌纤维的运动，而不会移动比目鱼肌纤维。
9. 腓肠肌横截面积:使用扩展的视野，将超声探头放在短轴上，并与腓肠肌的标记（距胫骨内侧平台长度的 25%）对齐。观察内侧腓肠肌的内侧边界，并通过将探头从内侧滑到外侧开始图像，直到看到外侧腓肠肌的外侧边界。为腓肠肌 CSA¹³ 拍摄三张图像。
   1. 为了捕捉腓肠肌内侧的最内侧，可能需要要求参与者外展他们的腿并稍微内旋髋关节。如果需要这样做，请确保参与者没有足跖屈曲他们的脚，因为这会影响测量。
10. 使用 B 模式视图，确定跟腱内（图 6D）和/或跟腱插入处（附着点; 图6C）。这些钙化与跟骨分离，表现为高回声区域，下方有阴影，存在于多个视野平面中。拍摄图像以确认调查结果。注意钙化是发生在跟腱内还是附着点处。
11. 使用 B 模式视图，确定是否存在滑囊炎。这可以通过跟骨近端跟腱深处的低回声区域（跟骨后滑囊炎）和/或跟腱插入浅表（皮下跟骨滑囊炎）可见。拍摄图像以确认发现（图6B）。
12. 在超声上使用多普勒设置，评估跟腱内是否存在新生血管。
    1. 将多普勒盒（即感兴趣区域）放在肌腱上，保持超声探头不动，并避免压下或扩张组织，因为这可能会阻塞并阻止血流的可视化。
    2. 扫描跟腱游离肌腱的长度，确保在不移动探针的情况下评估肌腱的每个部分，以防止伪影。如果在肌腱内部或与肌腱接触处可见脉管系统，请在血流量最大的区域拍摄三到三秒的视频（图6A）。

图 3:跟腱厚度和 CSA 测量位置。 （A） 健康和 （B） 肌腱病性跟腱的扩展视野超声图像。虚线表示肌腱边界。红色箭头表示测量位置。黄线表示近端跟骨切迹的距离（白色箭头）。在 2 cm 标记 （B） 处增厚的情况下，应在游离肌腱的健康区域（蓝色箭头）处测量健康的肌腱厚度。 请点击这里查看此图的较大版本.

图 4:跟腱长度测量值。 跟腱的扩展视野超声图像。游离肌腱长度（黄线）是从跟骨切迹近端跟腱插入到比目鱼肌腱交界处 （MTJ） 处测量的。全肌腱长度（红线）是从跟骨切迹近端跟腱插入处到腓肠肌肌腱交界处 （MTJ）¹⁰ 测量的。 请点击这里查看此图的较大版本.

图 5:肌腱各向异性。 跟腱各向异性发生在超声波不垂直于结构时。倾斜超声探头会导致肌腱结构出现 （A） 高回声或 （B） 低回声，具体取决于超声波与肌腱的关系。虚线表示肌腱边界。 请点击这里查看此图的较大版本.

图 6:其他超声成像结果。 （A）新生血管形成，（B）跟骨后滑囊炎，（C）内凝石钙化，（D）肌腱内钙化。红色和黄色区域表示感兴趣的肌腱区域内的血流（黄色框）。虚线表示滑囊边界。箭头表示钙化²⁰. 请点击这里查看此图的较大版本.

3. 超声波测量

注意: 可以根据相应超声波机器的设置和工具在机器上进行超声波测量。还可以导出图像，以便在Osirix DICOM查看器等软件上进行测量。每项措施的三项试验的平均值将用于分析。

1. 腓肠肌肌腱长度（全肌腱长度）:打开较长的扩展视野肌腱图像（在步骤 2.4 中拍摄）。从肌腱插入的最近端点（跟骨切迹）到腓肠肌肌右腱交界处进行测量（图4）。
2. 比目鱼肌腱长度（游离肌腱长度）:打开较短的扩展视野肌腱图像（在步骤 2.5 中拍摄）。从肌腱插入的最近端点（跟骨切迹）到比目鱼肌腱交界处进行测量（图 4）。
3. 2 厘米处的肌腱厚度:打开拍摄器扩展的视场肌腱图像。从肌腱插入的最近端点（跟骨切迹）测量到 2 厘米，测量末端位于肌腱的深缘。从肌腱的深边界的这一点到肌腱的直接浅表方面进行测量，以获得 2 厘米的肌腱厚度。该指标应代表健康的肌腱厚度（图7A）。
   1. 在跟腱病的情况下，如果肌腱在这 2 厘米的距离处增厚，则在游离肌腱中找到一个健康区域进行测量并记录距跟骨切迹近端的距离（图 7B）。
      注意:厚度用于描述肌腱从最浅到深的原始厚度。
4. 肌腱横截面积:在步骤 2.7 中拍摄的打开图像。目视识别跟腱的边界并勾勒出肌腱的周长（图8A）。
5. 肌腱厚度:在步骤 2.6 中拍摄的打开图像。在图像的中心，测量从肌腱浅缘到肌腱深缘的跟腱（图8B）。
6. 比目鱼厚度:在步骤 2.8 中拍摄的打开图像。在图像的中心，从比目鱼肌的浅边界到深边界进行测量（图9）。
7. 腓肠肌横截面积:在步骤 2.9 中拍摄的打开图像。观察腓肠肌内侧和外侧头部的边界，并勾勒出内侧腓肠肌，然后勾勒出外侧腓肠肌头（图10）。
8. 跟腱增厚:使用此计算来确定跟腱病中肌腱增厚的程度。减去 2 cm 处的厚度（或调整的位置; 图7A）从肌腱厚度（图7B）得到肌腱增厚（在步骤3.5中测量减去在步骤3.3中测量）。

图 7:跟腱增厚。 跟腱增厚的计算方法是从 （B） 肌腱最厚部分的厚度中减去 （A） 肌腱健康部分的厚度³¹。虚线表示肌腱边界。红线表示肌腱厚度。黄线表示距跟骨切迹近端 2 cm 的距离。请点击这里查看此图的较大版本.

图 8:跟腱横截面积和厚度。 跟腱在（A）横截面和（B）最厚部分的纵向视图的超声图像。虚线表示肌腱边界。红线表示肌腱厚度。为清楚起见，显示了肌腱的横截面，有边框和无边框。 请点击这里查看此图的较大版本.

图 9:比目鱼肌厚度。 比目鱼肌的超声图像。虚线表示肌肉边界。红线表示肌肉厚度。 请点击这里查看此图的较大版本.

图 10:腓肠肌横截面积。 内侧和外侧腓肠肌横截面的扩展视野超声图像。虚线表示肌腱边界。 请点击这里查看此图的较大版本.

结果

该协议中的措施已被证明是可靠和有效的^10,20。据报道，对于扩大视场的跟腱长度到腓肠肌（类间相关系数 （ICC）:0.944）和跟腱长度到比目鱼肌 （ICC: 0.898）¹⁰，具有出色的可靠性。跟腱长度测量值在组水平（MDC_组）的最小可检测变化为腓肠肌长度为 0.43 厘米，腓肠肌长度为0.41 厘米，比目鱼肌长度为 0.41 厘米。个体水平的 MDC?...

讨论

协议中确保方法有效性和可靠性的关键步骤包括在参与者身上使用皮肤标记来指导超声检查，以及对执行研究中使用的测量的个体进行必要的培训。在特定记录位置的皮肤标记有助于随着时间的推移在同一个体的相同位置一致准确地评估感兴趣的变量。此外，以相同的系统方式将皮肤标记应用于不同的个体，可以比较个体之间的相同变量。所需的可靠性培训是该协议中的另一个关键步骤，允许在?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aquaflex Stand Off Pad	Parker Laboratories	E8317C
Aquasonic ultrasound Gel	Parker Laboratories	E8365AF
Linear Array Ultrasound Probe L4-12t-RS	GE Healthcare	5495987
LOGIC e Ultrasound	GE Healthcare	E8349PA
Osirix Dicom Viewer	Pixmeo SARL		Software for measurements