特发性炎性肌病（idiopathic inflammatory myopathies，IIM）是一类以四肢近端肌肉对称性炎症为主要临床表现的系统性自身免疫性疾病，临床诊断困难。IIM主要的病理改变为肌肉的炎症及退行性改变导致的肌肉萎缩、脂肪浸润、纤维化及水肿等［1］。肌肉的炎症及退行性改变必然会导致肌肉力学特征的变化，而肌肉力学特征的变化会导致肌肉的硬度发生变化。剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）通过测量组织剪切波的传播速度来反映组织硬度，具有实时、便捷、定量评估组织硬度的优点［2, 3］。剪切波在较硬的组织中传播速度较快，组织的杨氏模量值较大，反之杨氏模量值较小。剪切波弹性值能够准确地反映肌肉的硬度，在骨骼肌病变的严重程度和治疗效果的随访评估中具有很好的应用价值［2，4, 5］。已有初步研究证实SWE在IIM患者肌肉评估中的可行性及可靠性［1］。然而，IIM常累及四肢近端肌肉，目前对正常的四肢近端肌肉的SWE研究较少。因此，本研究应用SWE测量健康人群四肢近端肌肉剪切波速度，分析与其相关的因素，以期为IIM的进一步研究提供依据。
资料与方法
一、对象
本研究为一项横断面研究，前瞻性选取2019年1月至2020年12月在四川大学华西医院招募的健康志愿者，记录受检者的性别、年龄、体质量指数（body mass index，BMI）及运动习惯。纳入标准：（1）年龄≥18岁；（2）近2 d无剧烈运动及饮酒；（3）检查依从性好。排除标准：（1）妊娠女性；（2）患有局部或全身肌肉骨骼疾病、风湿免疫疾病、内分泌代谢疾病、神经系统病变等可能导致肌肉病变的疾病，长期服用可导致肌肉病变的药物的人群；（3）检查部位存在炎症、损伤、瘢痕、肿瘤及手术史；（4）检查依从性差。本研究已通过华西医院伦理委员会批准（2020审［609］号），并获得所有志愿者书面知情同意，且允许对其图像资料进行统计分析。
二、仪器与方法
1. 仪器：采用Aixplorer彩色多普勒超声诊断仪，选用2~10 MHz线阵探头，选择MSK条件，深度调节至完全包含被检肌肉，Scale调节为0~180 kPa，Focus调节至被检肌层水平。
2. 检查部位及体位：检查部位参照IIM肌肉受累的特点，选取四肢近端肌肉，包括上臂的三角肌、肱二头肌及大腿的股直肌、股外侧肌进行测量。（1）检查三角肌时取坐位，双上肢取中立位，手臂自然放松置于身体两侧，测量三角肌中束纵断面的中间位置。（2）检查肱二头肌时取仰卧位，测量其两种状态：伸直状态时上肢伸直，掌心向上，自然放于身体两侧；屈曲状态时上肢外展，与身体长轴垂直，肘关节弯曲45°，掌心向上，自然半握拳状态放于头侧。测量肌肉起止点中上1/3处。（3）检查股直肌及股外侧肌时取仰卧位，双下肢自然平放于检查床，测量髂前上棘与髌骨上缘连线的中上1/3处股直肌的中间位置，用记号笔画一条与股直肌纵断面垂直的横线作为标记，在此横线水平对股直肌、股外侧肌进行测量。
3. SWE测量各肌肉剪切波速度：获取标准肌肉图像后，稳定探头，将仪器转换到SWE模式，移动感兴趣区（region of interest，ROI）位置使其位于所测肌肉中间，待图像稳定约5 s时，冻结图像。调节取样框（Q-box）直径大小为6 mm，将其置于ROI中间，系统自动生成所测肌肉Q-box内剪切波速度平均值、最小值、最大值和标准差（Cmean、Cmin、Cmax、SD），取Cmean值为代表并记录。每个部位测量3次，取其平均值（图1 ）。
4. 观察者内及观察者间一致性：所有受检者各肌肉剪切波速度值测量均由1位超声检查者（医师A，从事肌骨超声5年）完成。SWE测量肌肉（三角肌与股直肌）的观察者间一致性（随机抽取20例受试者）由医师A与另一位高年资超声检查者（医师B，从事肌骨超声10年）完成；1周后由医师A再次测量前述20例受试者的肌肉剪切波速度，评估肌肉SWE测量的观察者内一致性。
三、统计学分析
应用SPSS 22.0 统计软件对数据进行统计学分析。肌肉剪切波速度测值均为计量资料，满足正态分布且方差齐采用
±s表示，非正态分布以M（P25，P75）表示。各肌肉左、右两侧剪切波速度比较，各肌肉横、纵断面剪切波速度比较以及左侧肱二头肌伸直位与屈曲位剪切波速度比较采用Wilcoxon符号秩和检验；双侧肱二头肌肌腹内、外侧剪切波速度比较采用独立样本t检验；各肌肉不同性别、年龄及运动状态间剪切波速度比较采用Mann-Whitney U检验；各肌肉不同BMI间剪切波速度比较采用单因素方差分析，进一步两两比较采用LSD法。应用组间相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）作为信度指标对操作者一致性进行评估，重复性测试信度等级划分：ICC＜0.55为差，0.55≤ICC＜0.75为中等，0.75≤ICC＜0.90为良好，ICC≥0.90为优秀。均为双侧检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。
结果
一、一般资料
本研究共纳入健康志愿者88例，其中男性40例，女性48例；18~49岁48例，50~70岁40例；BMI＜18.5 kg/m2的6例，18.5 kg/m2≤BMI＜24 kg/m2的60例，BMI≥24 kg/m2的22例；规律运动（＞3次/周，30~60 min/次，包括健身、跑步、游泳、步行1万步/d）者31例，少运动者57例。
二、左、右两侧肌肉纵断面剪切波速度比较
三角肌、肱二头肌、股直肌及股外侧肌纵断面剪切波速度左、右两侧比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05，表1 ）。
表1 左、右两侧肌肉纵断面剪切波速度比较［m/s，M（P25，P75）］ |
| 肌肉 | 例数 | 左侧 | 右侧 | Z值 | P值 |
|---|---|---|---|---|---|
| 三角肌 | 88 | 2.57（2.40，2.67） | 2.57（2.42，2.77） | -1.525 | ＞0.05 |
| 肱二头肌 | 88 | 1.67（1.57，1.77） | 1.67（1.60，1.80） | -1.176 | ＞0.05 |
| 股直肌 | 88 | 1.87（1.77，2.03） | 1.90（1.79，2.10） | -1.959 | ＞0.05 |
| 股外侧肌 | 88 | 1.77（1.69，1.93） | 1.73（1.67，1.87） | 1.889 | ＞0.05 |
三、不同断面、不同部位及不同体位肌肉剪切波速度比较
1. 横断面与纵断面比较：左侧三角肌、肱二头肌、股直肌及股外侧肌横断面与纵断面剪切波速度比较，差异均有统计学意义（P均＜0.05），纵断面测值均大于横断面（表2 ）。
表2 横断面与纵断面肌肉剪切波速度比较［m/s，M（P25，P75）］ |
| 左侧肌肉 | 例数 | 横断面 | 纵断面 | Z值 | P值 |
|---|---|---|---|---|---|
| 三角肌 | 88 | 1.63（1.53，1.70） | 2.57（2.40，2.67） | 8.149 | ＜0.05 |
| 肱二头肌 | 88 | 1.32（1.23，1.37） | 1.67（1.57，1.77） | 8.148 | ＜0.05 |
| 股直肌 | 88 | 1.49（1.37，1.64） | 1.87（1.77，2.03） | 8.143 | ＜0.05 |
| 股外侧肌 | 88 | 1.35（1.23，1.47） | 1.77（1.69，1.93） | 8.146 | ＜0.05 |
2. 肌腹内侧与肌腹外侧比较：由于改变上肢的检测断面及体位更为简便，因此选择肱二头肌作不同部位和不同体位的剪切波速度比较。双侧肱二头肌伸直位纵断面，其肌腹外侧与肌腹内侧剪切波速度比较，差异均有统计学意义（P均＜0.05），双侧测值均为外侧大于内侧（表3 ）。
表3 双侧肱二头肌肌腹内侧与肌腹外侧剪切波速度比较（m/s， |
| 肌肉 | 例数 | 肌腹内侧 | 肌腹外侧 | t值 | P值 |
|---|---|---|---|---|---|
| 左侧肱二头肌 | 88 | 3.21±0.26 | 4.43±0.40 | 23.69 | ＜0.05 |
| 右侧肱二头肌 | 88 | 3.19±0.31 | 4.51±0.47 | 22.11 | ＜0.05 |
3. 伸直位与屈曲位比较：左侧肱二头肌伸直位与屈曲位剪切波速度比较，差异有统计学意义（P均＜0.05），无论是纵断面还是横断面，伸直位测值均大于屈曲位，纵断面差异更为显著（表4 ）。
表4 左侧肱二头肌伸直位与屈曲位剪切波速度比较［m/s，M（P25，P75）］ |
| 肌肉断面 | 例数 | 伸直位 | 屈曲位 | Z值 | P值 |
|---|---|---|---|---|---|
| 左侧肱二头肌横断面 | 88 | 1.47（1.39，1.60） | 1.32（1.23，1.37） | -7.315 | ＜0.05 |
| 左侧肱二头肌纵断面 | 88 | 3.77（3.52，4.03） | 1.67（1.57，1.77） | -8.148 | ＜0.05 |
四、不同性别、年龄、BMI及运动状态肌肉剪切波速度比较
由于各肌肉左、右两侧剪切波速度比较差异均无统计学意义，但左侧可信区间范围更小，且各肌肉纵断面测值均大于横断面，更能反映肌肉弹性，因此选用各肌肉左侧纵断面测值分析性别、年龄、BMI及运动状态对肌肉测值的影响。
1. 不同性别比较：三角肌、肱二头肌剪切波速度男性高于女性，差异具有统计学意义（P均＜0.05）；股直肌及股外侧肌剪切波速度男性亦高于女性，但差异无统计学意义（P均＞0.05）。
2. 不同年龄比较：股外侧肌剪切波速度18~49岁组高于50~70岁组，差异有统计学意义（P＜0.05），余肌肉剪切波速度不同年龄组间差异无统计学意义（P均＞0.05）。
3. 不同BMI比较：肱二头肌剪切波速度BMI＜18.5 kg/m2组及18.5 kg/m2≤BMI＜24 kg/m2组均高于BMI≥24 kg/m2组，差异均有统计学意义（P均＜0.05）。余肌肉剪切波速度不同BMI组间差异均无统计学意义（P均＞0.05）。
4. 不同运动状态比较：三角肌剪切波速度规律运动组高于少运动组，差异有统计学意义（P＜0.05），肱二头肌、股直肌及股外侧肌剪切波速度规律运动组亦高于少运动组，但差异无统计学意义（P均＞0.05，表5 ）。
表5 不同性别、年龄、BMI及运动状态肌肉剪切波速度比较［m/s，M（P25，P75）］ |
| 资料 | 例数 | 三角肌 | 肱二头肌 | 股直肌 | 股外侧肌 |
|---|---|---|---|---|---|
| 性别 | |||||
男性 | 40 | 2.62（2.48，2.73） | 1.68（1.63，1.77） | 1.92（1.80，2.13） | 1.80（1.71，2.00） |
女性 | 48 | 2.47（2.31，2.60） | 1.64（1.53，1.79） | 1.83（1.74，2.03） | 1.75（1.67，1.89） |
Z值 | 2.70 | 1.98 | 1.63 | 1.71 | |
P值 | ＜0.05 | ＜0.05 | ＞0.05 | ＞0.05 | |
| 年龄 | |||||
18~49岁 | 48 | 2.57（2.39，2.67） | 1.67（1.60，1.77） | 1.90（1.77，2.10） | 1.83（1.70，1.97） |
50~70岁 | 40 | 2.57（2.47，2.69） | 1.63（1.53，1.73） | 1.87（1.77，2.03） | 1.73（1.67，1.80） |
Z值 | 0.78 | -1.89 | -1.04 | -2.83 | |
P值 | ＞0.05 | ＞0.05 | ＞0.05 | ＜0.05 | |
| BMI（ ±s） | |||||
BMI＜18.5 kg/m2 | 6 | 2.52±0.30 | 1.73±0.19a | 1.93±0.22 | 1.98±0.22 |
18.5 kg/m2≤BMI＜24 kg/m2 | 60 | 2.56±0.20 | 1.71±0.13 a | 1.91±0.24 | 1.82±0.22 |
BMI≥24 kg/m2 | 22 | 2.50±0.22 | 1.60±0.13 | 1.95±0.20 | 1.81±0.30 |
F值 | 0.544 | 5.270 | 0.366 | 1.309 | |
P值 | ＞0.05 | ＜0.05 | ＞0.05 | ＞0.05 | |
| 运动状态 | |||||
规律运动 | 31 | 2.63（2.53，2.77） | 1.67（1.60，1.77） | 1.90（1.80，2.10） | 1.80（1.73，2.03） |
少运动 | 57 | 2.50（2.37，2.62） | 1.63（1.57，1.78） | 1.87（1.77，2.03） | 1.77（1.67，1.87） |
Z值 | 2.752 | 0.873 | 0.853 | 1.803 | |
P值 | ＜0.05 | ＞0.05 | ＞0.05 | ＞0.05 |
注：BMI为体质量指数；与BMI≥24 kg/m2组比较，aP＜0.05 |
五、三角肌及股直肌剪切波速度测量的观察者间及观察者内一致性
三角肌与股直肌的纵断面与横断面剪切波速度一致性检验结果提示，左侧三角肌纵断面的剪切波速度的观察者内一致性良好（ICC=0.889），余各项参数观察者内及观察者间一致性均为优秀（ICC均＞0.9，表6 ）。
表6 三角肌及股直肌剪切波速度观察者组间及组内一致性检验 |
| 部位 | ICC（95%CI） | |
|---|---|---|
| 观察者间 | 观察者内 | |
| 右侧三角肌横断面 | 0.962（0.907~0.985） | 0.990（0.975~0.996） |
| 右侧三角肌纵断面 | 0.985（0.963~0.994） | 0.977（0.942~0.991） |
| 右侧股直肌横断面 | 0.980（0.951~0.992） | 0.976（0.941~0.990） |
| 右侧股直肌纵断面 | 0.997（0.993~0.999） | 0.998（0.994~0.999） |
| 左侧三角肌横断面 | 0.985（0.964~0.994） | 0.973（0.933~0.989） |
| 左侧三角肌纵断面 | 0.991（0.977~0.996） | 0.889（0.726~0.955） |
| 左侧股直肌横断面 | 0.981（0.953~0.992） | 0.966（0.917~0.986） |
| 左侧股直肌纵断面 | 0.995（0.987~0.998） | 0.998（0.995~0.999） |
注：ICC为观察者内及观察者间相关系数；CI为可信区间 |
讨论
本研究发现，各肌肉的纵断面剪切波速度均大于横断面。研究证实，探头与肌纤维轴的角度对弹性测值有重要影响［15］。Ewertsen等［14］应用SWE评估颈部及肩部肌肉，发现平行于肌纤维扫描时的剪切波速度明显高于垂直扫描时。另有相关的研究［15, 16, 17］也得到相似的结果。以上结果说明，肌肉的各向异性是影响肌肉硬度的重要因素，同时也说明探头相对于肌纤维轴的角度在肌肉弹性值量化评估中的重要性。本研究发现，相同体位下肱二头肌肌腹外侧剪切波速度较内侧高，这一结果与Hatta等［18］的研究结果相似，该研究利用SWE测量了30具尸体的冈上肌硬度，根据肌肉纤维方向（前深、前浅、后深和后浅）划分了4个区域，在相同的体位下，4个区域的弹性值不同，表明同一肌肉在相同体位下不同区域弹性值不同。研究还根据肩外展的角度来测量冈上肌在被动拉伸条件下的弹性值，结果发现，弹性值随着肩外展角度的增大而降低［18］。本研究发现肱二头肌在伸直位剪切波速度均大于屈曲位。研究证实，收缩状态骨骼肌的硬度值高于放松状态［19］。以上结果说明，在对肌肉进行弹性研究时，应保证受检者肌肉处于相同的体位与状态，同时应考虑测量位置和断面对其结果的影响。
本研究发现，部分肌肉剪切波速度男性高于女性，18~49岁组高于50~70岁组，BMI＜18.5 kg/m2组及18.5 kg/m2≤BMI＜24 kg/m2组均高于BMI≥24 kg/m2组，规律运动者亦高于少运动者。Arda等［20］利用SWE测量健康志愿者的腓肠肌、咬肌、冈上肌的弹性值，结果提示，肌肉的弹性值男性高于女性，而与年龄无相关性。Eby等［21］应用SWE测量健康人腓肠肌硬度时发现，放松位时不同性别间无明显差异，但在紧张位时，男性硬度值明显高于女性；年龄对弹性值影响较大，随着年龄的增长弹性值增加；而BMI与肱二头肌的硬度无相关性。Kocur等［22］研究发现随着年龄的增长和BMI值的增加，胸锁乳突肌和斜方肌的弹性值减低。Brandenburg等［23］应用SWE测量健康儿童腓肠肌的硬度值，结果提示，肌肉弹性值与年龄无相关性，而BMI与弹性值呈负相关。Yanagisawa等［24］研究表明，肌肉在运动后硬度值增加，静息后逐渐恢复正常。以上结果说明性别因素和运动状态对肌肉的剪切波速度存在影响，因此在对肌肉进行弹性研究时，应加以考虑。而年龄因素和BMI对肌肉硬度的影响，不同研究结果差异较大，这可能与不同研究纳入的人群、肌肉、检查方法、检查体位及样本量不同等因素有关。因此，今后需要开展更大样本量的研究、采用统一标准的检查方法去验证年龄和BMI是否对肌肉硬度有影响及其影响程度。
综上，SWE能够用于定量测量健康人群肌肉的硬度值，肌肉的断面和部位及受检者的体位、性别、年龄、BMI和运动习惯为与其相关的因素；四肢近端肌肉剪切波弹性测值双侧比较无明显差异，单侧病变时可以选择对侧肌肉的弹性测值作为参考和对照。本研究结果为IIM的进一步研究提供了依据。