何璐 李金玲 杨旭博 郑韵 徐开寿

广州市妇女儿童医疗中心康复科 510120

脑瘫（cerebral palsy，CP）是导致儿童肢体残疾最常见的原因之一，其中80%CP 患儿的核心症状表现为痉挛［1］。研究提示CP 患儿的痉挛肌群生长发育速度缓慢，一方面表现在生长发育过程中，CP 患儿的痉挛肌群与骨骼生长速度不匹配，会导致继发性肌肉骨骼变形，影响其日常生活能力［2］；另一方面与同龄典型发育儿童相比，CP患儿痉挛肌群的体积、厚度和肌束长度明显减小，且这一现象会伴随年龄的增长越发明显［3］。此外，有研究发现相比于同龄正常发育儿童，CP 患儿痉挛肌群的肌节高度拉伸、肌纤维直径缩小、肌腱延长，这一改变可导致肌肉收缩能力下降、力量变小，进而影响患儿的整体运动能力［4-5］。因此，肢体痉挛问题是当前CP治疗中最迫切需要解决的问题。

目前国内外常使用A 型肉毒毒素（Onabotulinum toxin A，BoNT-A）注射、物理治疗、矫形器和外科手术等方法管理肌肉痉挛［6］，其中BoNT-A 因其有效性和安全性在临床上得到广泛应用［7］。多项临床研究已经证实BoNT-A 注射可明显缓解CP 患儿的肢体痉挛，改善其踝关节背屈角度和步态稳定性［8-9］。Novak等［6］通过系统性综述明确在管理CP患儿肢体痉挛方面，BoNT-A的证据水平为优先推荐等级。为进一步探讨BoNT-A 的作用机制，近年研究开始关注BoNT-A对靶肌群形态学特征的影响。动物实验显示BoNT-A 会使正常靶肌群及毗邻肌群的肌体积减小及力量下降［10］；Williams 等［11］观察到BoNT-A 注射后 5 周，CP 患儿的腓肠肌体积减少而比目鱼肌体积增加。Barber 等［12］发现，单次或多次BoNT-A 注射后12 个月，CP 患儿的腓肠肌体积、长度及生理横截面积均有改善；Park 等［13］则发现 BoNT-A 注射后1 个月与3 个月，CP 患儿的内侧腓肠肌肌肉厚度、羽状角度明显增加。这些研究争议促使我们深入分析BoNT-A 对CP患儿肌肉生长发育的潜在影响。

超声成像（ultrasound imaging，USI）技术是一种实时、无创、便捷、精确、可重复性高的测量肌肉形态结构的成像技术［14］，但目前较少研究使用USI 技术观察CP 患儿主动肌和拮抗肌的肌肉结构特征，尤其关于BoNT-A 注射后引起的形态结构变化了解甚少［15］。因此，本研究旨在探讨BoNT-A注射对痉挛型CP 患儿肌肉厚度和肌束长度的影响，并分析BoNT-A注射后肌形态结构与痉挛的相关性。

资料与方法

1、一般资料

本研究为前瞻性研究，招募2014年12月至2016年3月在广州市妇女儿童医疗中心康复科进行治疗的痉挛型CP患儿为研究对象。纳入标准：符合痉挛型双瘫和偏瘫的诊断和分类标准［16］；存在明显动态尖足［17］；过去6 个月内未行BoNT-A 注射、石膏固定及外科手术等［17］。排除标准：诊断为共济失调型、不随意运动型、混合型的CP 患儿［16］。最终纳入包括14 例男孩、10 例女孩共24 例2～7 岁的痉挛型CP患儿，其中14 例痉挛型双瘫患儿（28 个患侧下肢）、10 名偏瘫患儿（10 个患侧下肢）的内/外侧腓肠肌及比目鱼肌均进行BoNT-A 注射，分别纳入双瘫（diplegic CP，DCP）组、偏瘫患侧（the affected lower limbs in children with hemiplegic CP，aHCP）组；而10 例偏瘫患儿的健侧下肢（the unaffected lower limbs in children with hemiplegic CP，uHCP）则作为对照。研究流程见图1。

图1 A型肉毒毒素注射对痉挛型脑瘫患儿小腿肌肉生长发育影响的研究流程图

本研究通过广州市妇女儿童医疗中心医学伦理委员会批准，并已在中国临床试验中心注册（注册号chictr-ipr-14005660）。

2、研究方法

收集记录所有患儿的年龄、性别、身高、体质量、小腿长度与围度等基本资料；由1 位拥有20 余年工作经验的主管治疗师评估CP 患儿的粗大运动功能分级、粗大运动功能测试（D 区和E 区）、下肢肌张力（改良Ashworth 量表）、踝关节的痉挛程度（改良Tardieu 量表）［18］；由另一位研究者负责数据的处理与分析。

本研究中所有CP患儿的内/外侧腓肠肌和比目鱼肌（每个部位选取2 个位点）都接受了Onabotulinum toxin A®（Allergan，Inc.，Irvine，CA，USA）注射，基于BoNT-A 注射指南，注射前需综合考虑每例患儿的体质量和肢体痉挛的严重程度［2］。粗大运动功能Ⅰ～Ⅳ级患儿每次注射最大总剂量为＜400 U 或16～20 U/kg，粗大运动功能Ⅴ级患儿每次注射最大总剂量为＜400 U 或12～16 U/kg；每次大肌肉注射的最大剂量为6 U/kg，小肌肉为2 U/kg，每个注射位点的最大剂量为50 U［2］。在电刺激引导下完成全部注射［2］。

所有患儿在BoNT-A 注射后均须在医院接受为期2周、每周5 d、每天2 h 的物理治疗，包含目标导向性训练、力量训练、功能性牵伸、电刺激及穿戴踝-足矫形器等［17］。同时，患儿家长学习如何在家实施上述物理治疗，2周医院康复结束后，将由家长实施为期24 周的家庭训练。研究者对患儿家属每周进行一次电话随访，以确保家庭训练保质保量的开展，并根据患儿运动功能的变化调整康复项目与强度。

超声成像采用西门子s2000 超声波系统（Siemens Healthcare Ltd.，Germany），由 1 名具有 10 多年肌骨超声检测经验的主治医师使用11.0 MHz的超声频率和50 mm的探头扫描小腿肌肉厚度和肌束长度。在伸膝仰卧位扫描胫骨前肌；使用俯卧、伸膝、双足静止悬挂在检查床边缘的体位扫描小腿三头肌，以避免过度被动跖屈踝关节。每块肌肉分别在横断面和纵断面上进行测量，每次测量均扫描3 次以减少误差。超声波扫描设置、扫描过程以及肌肉厚度和肌束长度的测量方法与我们的前期文章一致并保持检测标准化［19］，以最小化机器、检查者所产生的误差。

3、统计分析

采用SPSS 20.0 软件对数据进行统计分析，粗大运动功能测试D+E评分、踝关节改良Ashworth量表评分、踝关节改良Tardieu 量表评分及内/外侧腓肠肌、比目鱼肌、胫骨前肌的肌肉厚度与肌束长度等计量资料符合正态分布或方差齐性时，以均数±标准差表示，采用独立样本t检验或单因素方差分析统计各组之间的差异，计量资料不符合正态分布时，以中位数（四分位数间距）表示，采用秩和检验分析；采用协方差分析排除各组间基线数据差异造成的影响。卡方检验分析各组粗大运动功能分级的差异，Pearson 相关性分析痉挛、肌肉结构与粗大运动功能之间的相关性。P＜0.05 被认为差异有统计学意义。

结 果

1、一般资料与基线数据

在基线期，双瘫组与偏瘫组的性别、年龄、身高、体质量及 DCP 组、aHCP 组、uHCP 组的小腿长度、小腿围度以及踝关节的改良Ashworth 量表与改良Tardieu 量表评分比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表1、2）；但DCP 组与aHCP组在粗大运动功能分级、粗大运动功能测试两方面差异均有统计学意义（均P＜0.05）（表2）。

表1 两组患儿的一般资料比较

表2 3组下肢的基线数据比较

2、临床功能

BoNT-A 结合物理治疗干预后 24 周，DCP 组与 aHCP 组的踝关节改良Ashworth 量表评分、改良Tardieu 量表评分、粗大运动功能测试D+E 评分均较基线期改善（均P＜0.05），在踝关节的改良Ashworth 量表评分方面，aHCP 组的改善程度较DCP组更佳（P＜0.05），见表3。

表3 干预后DCP组、aHCP组下肢临床功能的比较（分，）

表3 干预后DCP组、aHCP组下肢临床功能的比较（分，）

注：DCP为双瘫，aHCP为偏瘫患侧；与基线期数据比较，aP＜0.05，bP＜0.01

项目改良Ashworth量表评分（踝关节）干预12周后-基线期干预24周后-基线期改良Tardieu量表评分（膝关节伸展位踝关节的慢牵角度-快牵角度）干预12周后-基线期干预24周后-基线期改良Tardieu量表评分（膝关节屈曲位踝关节的慢牵角度-快牵角度）干预12周后-基线期干预24周后-基线期粗大运动功能测试D+E评分干预12周后-基线期干预24周后-基线期DCP组（28个）aHCP组（10个）F值P值-0.66±0.41-0.86±0.38b-0.60±0.46-0.90±0.61a 0.465 4.583 0.499 0.039-6.14±3.42-8.89±4.08b-4.90±2.96-7.70±2.00b 0.534 3.414 0.470 0.073-5.71±2.57-9.21±4.44b-5.50±1.35-8.20±2.82b 2.305 1.920 0.138 0.174 0.313 0.287 10.84±9.54a 12.78±10.42b 8.03±6.98 10.02±6.85b 1.066 1.191

3、肌肉结构

BoNT-A 结合物理治疗干预后24 周，DCP 组的胫骨前肌、内侧腓肠肌、外侧腓肠肌与比目鱼肌的肌厚度和肌束长度均有增厚和增长（均P＜0.05）；aHCP 组的内侧腓肠肌、比目鱼肌的肌厚度增加（均P＜0.05），胫骨前肌、内侧腓肠肌、比目鱼肌的肌束长度增加（均P＜0.05）；uHCP 组，在干预后12 周出现外侧腓肠肌肌束长度增加（P＜0.05），在干预后24 周表现为内/外侧腓肠肌、比目鱼肌的肌厚度、肌束长度均有改善（均P＜0.05）。3 组比较时，在干预后24 周，uHCP组的外侧腓肠肌肌束长度增长优于DCP 组（P＜0.05）；在干预后12、24 周，uHCP 组的外侧腓肠肌肌束长度增长优于aHCP组（均P＜0.05）。见图2。

4、肌肉生长速率

本研究使用［小腿肌肉生长速率=（肌肉结构指标的干预后测量值-基线期测量值）/基线期测量值］公式计算小腿肌肉的平均生长速率［19］，结果显示，在BoNT-A 结合物理治疗干预后，DCP 组的内/外侧腓肠肌肌厚度、肌束长度（P=0.017、0.003、0.024、0.001）以及比目鱼肌肌肉厚度（P=0.001）的生长率，aHCP组的外侧腓肠肌肌束长度（P=0.022）生长率，uHCP 组的内侧腓肠肌肌束长度（P=0.047）生长率，均是短期的（基线期至干预后12 周）优于长期的（干预后12周至24周），见表4、图2。

3 组比较时，基线期至注射后24 周，DCP 组的比目鱼肌生长率优于aHCP 组、uHCP 组（均P＜0.05）；干预后12 周至24 周，aHCP 组的比目鱼肌肌束长度生长率慢于DCP 组、uHCP组（均P＜0.05），见表4、图2。

图2 干预后DCP组、aHCP组、uHCP组小腿肌群肌肉厚度（A）、肌束长度（B）的生长曲线

基线期至干预后24 周，小腿肌肉厚度的生长率分别为DCP 组 4.09%～8.43%、aHCP 组 5.46%～8.23%、uHCP 组4.03%～7.79%；小腿肌束长度的生长率分别为DCP 组5.22%～8.05%、aHCP 组 2.04%～8.57%、uHCP 组 3.60%～7.92%，见表4、图2。

表4 干预后DCP组、aHCP组、uHCP组的小腿肌肉厚度、肌束长度生长率的变化比较[中位数（四分位数间距）]

5、肌肉结构指标与痉挛的相关性

干预后12 周，DCP 组的外侧腓肠肌肌束长度的变化与膝屈曲位踝关节的改良Tardieu 量表评分呈负相关（r=-0.396，P＜0.05），见图3。

图3 双瘫（DCP）组28个下肢外侧腓肠肌肌束长度与踝关节改良Tardieu量表评分呈负相关

讨 论

痉挛在一定程度上会限制CP 患儿的运动能力，进而影响其参与日常生活活动［2］。纵观CP 患儿的生长发育轨迹，痉挛肌群的无力是导致患儿运动功能障碍的一个重要因素［3-4］，而肌肉形态与肌力密切相关，研究提示CP 患儿的肌肉体积仅是同龄正常儿童的50%～70%［3］；Elder等［4］使用超声成像技术发现，6～11 岁痉挛型偏瘫CP 患儿患侧小腿的肌肉体积仅是健侧的73%；与2～9 岁年龄匹配的正常儿童内侧腓肠肌肌体积相比，偏瘫患儿患侧肌肉仅占56.69%，双瘫患儿的只占63%［20］；还有研究提示2～5 岁的痉挛型偏瘫患儿内侧腓肠肌的肌体积比正常儿童的少22%，患侧腓肠肌、比目鱼肌和胫骨前肌的肌厚度及肌束长度都明显小于或短于健侧肌群，这可能与肢体痉挛和废用有关［21］。因此，研究肌肉结构差异与CP 患儿功能的关系，减轻痉挛肌群结构变化对功能的负面作用，是CP 患儿有效痉挛管理的关键［6，22］。然而，关于 BoNT-A 对痉挛肌肉的发育和形态学影响的报道较少，对CP 人群的研究更少，为此我们开展了本前瞻性研究。

虽然之前有研究显示BoNT-A 会使健康人或动物的正常肌群出现肌肉萎缩［10，23］，还会在 BoNT-A 注射后 1 年导致痉挛肌肉的局部萎缩［13］，但这些研究存在没有比较痉挛与正常肌肉的结构差异、样本量偏少、测量方法非标准化等局限性，BoNT-A 是否会引起痉挛肌群萎缩仍需进一步考证［24-26］。在一项为期12个月的前瞻性研究中，Baber等［12］报道了单次和多次BoNT-A 注射后，CP 患儿的内侧腓肠肌肌体积明显增加；Williams 等［11］也观察到 BoNT-A 注射后 CP患儿小腿肌肉体积、力量改善的现象。本研究结果与这两项研究结果一致，本研究还观察到BoNT-A 注射结合物理治疗后12 周与24 周，CP 患儿小腿肌肉的肌厚度和肌束长度均有明显改善，且其生长率逐渐趋于正常儿童，内侧腓肠肌的平均生长率分别是肌厚度6.24%和肌束长度7.99%，接近甚至反超正常儿童的7%和6%［27］。

上述结果可能是BoNT-A 注射结合物理治疗共同作用的表现，CP 患儿的康复指南建议BoNT-A 注射需要与物理治疗和/或矫形器结合使用。我们发现Baber 等［12］的研究中，CP 患儿在BoNT-A 注射后接受了物理治疗和矫形器治疗；同样的在 William 等［11］的研究中，CP 患儿也接受了BoNT-A注射和力量训练。已有研究证实，物理治疗如力量训练、电刺激等可以增加肌肉体积与肌肉厚度。McNee等［28］发现痉挛型CP 患儿接受抗阻力量训练后，内/外侧腓肠肌的肌体积在第5 周分别增加17%、14%并维持至第10 周，原因可能是渐进负重训练的运动再学习过程增强了踝跖屈肌群肌力，增加了痉挛肌群的肌体积。因此，本研究也设计了BoNT-A 注射后连续24周的医院结合家庭的功能导向性训练，包括踝背屈肌群（胫骨前肌）的功能性抗阻力量训练等，最终观察到小腿痉挛肌群以及胫骨前肌的肌肉结构改善，可能原因包括BoNT-A 增加了痉挛肌群的肌纤维而减少了胶原与脂肪成分［29］，从而改善其肌肉结构；而功能性抗阻训练则促进了小腿肌群的良性生长发育。

本研究中肌肉结构与痉挛的相关性分析显示，肌束长度与改良Tardieu 量表评分呈负相关，而改良Ashworth 量表评分和肌肉结构的变化没有相关性，这提示改良Tardieu 量表可能是检测BoNT-A 注射后痉挛改善程度的更好临床指标。另外，本研究中肌束长度的生长率变化更显著，提示肌束长度可能是评价痉挛肌群生长发育的更客观指标，因为肌肉初长度是影响肌肉收缩力的关键因素［3］，而且痉挛肌群的典型结构改变为肌肉短缩。

本研究尚存一定局限性：①研究仅随访24 周且入组患儿较少，未来需招募更多患儿进行更长时间的随访，以进一步明确BoNT-A 注射对肌肉生长发育的影响；②本研究缺乏匹配同龄正常儿童或未接受BoNT-A注射的CP患儿进行对照，这些数据可能有助于分析如何干预痉挛肌群的生长发育；③超声成像检查时，只使用了休息位置的踝关节角度进行测量，未来研究应增加在自主收缩时不同踝关节角度的小腿肌肉结构数据；④未测量肌腱长度，肌腱长度会在一定程度上影响肌肉收缩，因此未来研究中需测量肌束长度与肌腱长度的比率［30］；⑤未测量肌肉的生理横截面积和体积。

本研究率先进行BoNT-A 对CP 患儿腓肠肌、比目鱼肌和胫骨前肌生长发育影响的研究，发现单次BoNT-A 注射结合物理治疗可以改善2～7 岁痉挛型CP 患儿小腿肌群的生长发育，改善了胫骨前肌、内/外侧腓肠肌、比目鱼肌的肌肉厚度与肌束长度。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突