剪切波彈性超聲評價神經慢性卡壓的彈性變化

高金妹，袁 宇，郭 林，戚 煒

剪切波彈性超聲評價神經慢性卡壓的彈性變化

高金妹1，袁 宇1，郭 林2，戚 煒3

目的：利用剪切波彈性技術評價神經慢性卡壓性病變的組織硬度變化。方法：10只新西蘭大白兔建立坐骨神經慢性卡壓的動物模型，于術前和術后2、4、6、8周分別對坐骨神經進行二維圖像觀察和剪切波彈性測量。結果：隨時間的延長，卡壓兩端神經直徑逐漸增粗，卡壓兩端神經的楊氏模量值也逐漸增大。術前正常神經的楊氏模量值為（6.53±2.02）kPa，卡壓8周時近端神經為(17.77±4.09)kPa，遠端神經為(15.19±4.46)kPa，卡壓后各時間點與術前神經的直徑和楊氏模量均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05）。增粗的神經直徑與楊氏模量呈正相關（r=0.78，P＜0.05）。結論：神經慢性卡壓后，腫脹增粗的神經較正常神經變硬。剪切波彈性成像能有效地反映神經卡壓后的彈性硬度變化，為神經卡壓病變提供一種新的診斷依據。

超聲彈性成像；周圍神經；卡壓；楊氏模量；動物模型

外周神經卡壓性病變如腕管綜合征、肘管綜合征等是臨床常見疾病。隨著肌骨超聲的發(fā)展，超聲已經成為診斷外周神經卡壓性病變的有效手段之一，并有迅速、價廉、準確的優(yōu)勢。剪切波彈性成像可定量測量組織彈性，具有獨特的優(yōu)勢，但在肌骨系統(tǒng)應用尚處于研究階段，尤其是在外周神經方面鮮有報導。本研究利用動物試驗模型，探討剪切波彈性超聲對神經卡壓性病變的應用價值。

1 資料與方法

1.1 動物模型的制備 新西蘭大白兔10只，體質量2～3 kg，雌雄不限，分籠飼養(yǎng)，自由飲食及進水。借鑒經典的Mackinnon[1]神經慢性卡壓模型制作方法，手術分離坐骨神經，采用硅膠管套住坐骨神經制作慢性卡壓模型。肌注速眠新0.2 mg/kg進行麻醉，根據角膜反射消失及呼吸節(jié)律變化判斷麻醉程度。將實驗兔俯臥位固定于實驗臺，雙下肢分開并拉直。右側后腿以動物袪毛劑處理，使手術區(qū)皮膚暴露充分。常規(guī)消毒，鋪無菌孔巾。大腿中上段縱行切口約3 cm，分離股二頭肌即可顯露坐骨神經。將消毒后的硅膠管（長10 mm，內徑0.8 mm）縱行剖開，套住坐骨神經，在兩端用5-0絲線對硅膠管進行縫合，使其固定并對坐骨神經構成輕度卡壓?？p合傷口并包扎2周，防止兔子咬噬縫線。

1.2 儀器與方法 儀器設備：法國Supersonic Imagine公司的Aixplorer型彩色多普勒超聲儀，線陣探頭，頻率4～15 MHz。

檢查方法：將實驗動物于術前和術后的第2、4、6、8周共5個不同的時間點分別對右側坐骨神經進行超聲檢查并保存圖像。通過硅膠管偏強回聲確定檢查區(qū)域，觀察坐骨神經卡壓后的聲像圖特征，包括卡壓硅膠管兩端神經回聲強度，測量遠近兩端增粗的神經直徑及其剪切波楊氏模量數值，記錄5組數據進行統(tǒng)計學分析。

彈性測量方法：實驗兔俯臥固定，后腿自然屈曲位。檢查區(qū)域備皮，多涂耦合劑，避免探頭加壓。橫斷面分別顯示硅膠管兩端增粗神經的最大橫斷面，調整探頭角度，選擇完全垂直的橫斷切面，啟動剪切波彈性成像模式。靜置3 s，使圖像穩(wěn)定，凍結圖像。啟動Q-BOX功能測量增粗的神經彈性值，感興趣區(qū)范圍完全包括神經結構，系統(tǒng)自動計算出楊氏模量值。每次均選不同切面重復測量3次，取平均值進行統(tǒng)計分析。

1.3 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計學分析。計量資料采用均數±標準差（±s)表示，不同時間點神經彈性及直徑組間比較采用重復測量的方差分析，組間兩兩比較采用LSD法，坐骨神經卡壓兩端的直徑與剪切波彈性間關系應用Pearson相關系數分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 神經卡壓的聲像圖 術前神經外膜光滑，呈平行的線樣回聲，內部神經束呈線樣較強回聲，連續(xù)無中斷，神經粗細均勻，無明顯腫脹增粗表現（圖1）。術后坐骨神經于卡壓硅膠管兩端處內徑增粗（圖2,圖3），內部回聲減低，神經束的線樣回聲連續(xù)性于卡壓增粗處雜亂或消失，神經外膜增厚。隨卡壓時間延長，卡壓兩端神經逐漸增粗（見表1、圖4）。

圖1 術前坐骨神經超聲表現，神經外膜光滑連續(xù)

坐骨神經卡壓后，各組近端、遠端直徑與術前相比均有統(tǒng)計學差異（P＜0.05）?？▔汉罂▔航酥睆阶兓^為顯著，各組間數據均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05）；卡壓遠端直徑只有2周組與6周組和8周組之間有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），其余各組之間無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。

圖2 卡壓4周時可見兩端神經腫脹增粗

圖3 卡壓8周時可見兩端神經增粗更加明顯

表1 各組坐骨神經近端、遠端直徑比較（±s，mm，n=10）

表1 各組坐骨神經近端、遠端直徑比較（±s，mm，n=10）

注：與術前比較,aP＜0.05；與術后2周比較，bP＜0.05；與術后4周比較，cP＜0.05;與術后6周比較，dP＜0.05

術前卡壓2周卡壓4周卡壓6周卡壓8周近端直徑0.93±0.08 1.51±0.17a1.68±0.18a、b1.87±0.12a、b、c 1.93±0.16a、b、c、d遠端直徑0.93±0.08 1.41±0.13a1.47±0.18a1.55±0.13a、b1.58±0.15a、b

圖4 神經卡壓兩端直徑變化圖

2.2 神經卡壓剪切波彈性變化 實時剪切波測量,各組卡壓兩端的神經楊氏模量值隨時間延長而逐漸增大（圖5，6）。坐骨神經卡壓后，各組近端、遠端彈性與術前相比均有統(tǒng)計學差異（P＜0.05，表2、圖7）?？▔?周組近端彈性與4、6、8周組數據均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），4、6、8周組各組之間近端彈性無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），卡壓遠端各組彈性數據之間均具有統(tǒng)計學差異（P＜0.05）。

圖5 正常坐骨神經楊氏模量測量值為5.9 kPa

圖6 卡壓近端6周時楊氏模量測量值為16.7 kPa

表2 各組坐骨神經近端、遠端彈性比較（±s，kPa，n=10）

表2 各組坐骨神經近端、遠端彈性比較（±s，kPa，n=10）

注：與術前比較,aP＜0.05；與術后2周比較，bP＜0.05；與術后4周比較，cP＜0.05;與術后6周比較，dP＜0.05

術前卡壓2周卡壓4周卡壓6周卡壓8周近端彈性6.53±2.02 10.54±3.65a15.99±4.47a、b16.46±5.31a、b17.77±4.09a、b遠端彈性6.53±2.02 9.93±3.38a12.63±2.98a、b14.02±3.88a、b、c 15.19±4.46a、b、c、d

圖7 神經卡壓兩端彈性變化圖

2.3 卡壓增粗的神經內徑變化與彈性變化的相關性檢驗 坐骨神經卡壓后不同時間點的直徑與剪切波彈性間呈正相關，相關系數r為0.78（P＜0.05）

3 討論

3.1 神經卡壓的常規(guī)超聲檢查及限度 外周神經卡壓是臨床常見疾病，一般通過臨床表現和體征配合肌電圖檢查進行診斷。肌電圖檢查雖然較為敏感，但是無法準確定位卡壓位置，無法提供神經及其周圍組織形態(tài)學方面的信息。MRI對軟組織的分辨率較高，但是檢查費用昂貴，基層醫(yī)院配置不齊。隨著高頻超聲技術的發(fā)展，超聲已能清晰顯示外周神經。Kamolz等[2]將正中神經超聲測量結果與尸體解剖斷面的直接測量相比較，發(fā)現超聲測量結果十分精確。

國內外已有大量關于外周神經卡壓的超聲診斷文獻報道，以腕管和肘管綜合征為主。超聲診斷腕管綜合征的直接證據是腕部正中神經腫脹增粗[3]，雖然多位學者提出的診斷標準略有出入，范圍9～15 mm2,但是都是以橫截面積的增大作為最具敏感性和特異性的診斷標準[4-5]。另有研究表明，在神經卡壓的早期，神經一般無明顯的形態(tài)學改變，超聲很可能無法做出診斷[6]。超聲對于中-重度的腕管綜合征有很高的敏感性和特異性[7]，但有23.5%的輕度卡壓無明顯陽性發(fā)現[8]。通過包含總例數達3131個腕關節(jié)的Meta分析得出結論，超聲診斷腕管綜合征的總敏感性和特異性分別為77.6%和86.80%[9]。

3.2 神經卡壓的病理變化 周圍神經被卡壓后，發(fā)生慢性缺血、缺氧，血管通透性增高致神經水腫，若受壓因素未去除，則形成缺血、缺氧與水腫的惡性循環(huán)，神經纖維組織增生，神經纖維發(fā)生瓦勒變性[10]。有研究結果顯示，周圍神經慢性卡壓發(fā)生后即可出現脫髓鞘病變與髓鞘的再生，細胞外基質中膠原蛋白過度沉積，發(fā)生纖維化，引起神經功能障礙[11-12]。胡銳等[13-14]通過對大鼠坐骨神經慢性卡壓模型的研究發(fā)現，神經慢性卡壓后出現大量的有髓神經纖維瓦勒變性，隨著卡壓時間的延長，神經纖維之間大量膠原纖維增生，明顯神經纖維化改變。測定證明卡壓后神經內結締組織生長因子和轉化生長因子β，均升高。這兩種物質是膠原蛋白高表達、促進神經纖維化的重要因素。已有研究表明，轉化生長因子β是重要的致纖維化因子之一，是多種組織、器官纖維化形成過程中的重要介質和始動因子[15]。轉化生長因子β的高表達與I、Ⅲ型膠原蛋白的升高在一定時期呈正相關，尤其在卡壓早期約6周內，二者含量同步升高。

3.3 神經卡壓的彈性變化 卡壓后神經遠近兩端直徑均明顯增加，與神經水腫的病理改變相一致，但是神經組織特性信息則無法通過普通二維超聲顯示。由于大量研究已經證實卡壓后神經會發(fā)生纖維化，神經的纖維化會使其硬度增加，組織的彈性產生變化，使得通過彈性成像診斷神經卡壓成為可能。超聲彈性成像技術的發(fā)展使組織硬度可以通過彩色編碼在超聲圖像上得以顯示，超聲不僅能顯示組織結構的形態(tài)，而且可以反映出組織結構的硬度特性。由于神經結構細微，即使已經產生彈性的變化，普通的彈性成像也難以做出明確判斷。剪切波彈性成像技術可直接測量軟組織的彈性模量絕對值—楊氏模量值，使不同個體、不同部位、不同時間的軟組織彈性測量和比較成為可能。剪切波彈性技術目前主要應用于肝臟纖維化的評估和甲狀腺、乳腺結節(jié)良惡性的預測，對于外周神經方面的研究鮮有報道。本研究通過剪切波彈性成像技術定量測量卡壓神經的楊氏模量，發(fā)現卡壓后神經的楊氏模量與正常神經比較有明顯增加，與神經發(fā)生纖維化的病理改變相符合。與Kantarci對于腕管綜合征患者腕管入口處楊氏模量增加的報道符合[16]。

本研究結果還顯示，卡壓近端的神經改變較遠端略明顯；卡壓后神經的增粗程度與變硬程度呈正相關；卡壓后2周時神經的增粗與變硬變化程度較為顯著，后期則緩慢增加。本實驗研究樣本量較小，而且卡壓模型觀察時間只到8周，沒有設立不同卡壓程度的實驗組，所得結果難免有一定局限性，但也提示了剪切波彈性成像可以用于神經卡壓性病變的診斷，為神經卡壓提供了一種新的檢查手段。今后還需要通過大量的臨床研究工作，進一步探討神經卡壓后的彈性改變，探討是否能夠通過彈性成像對形態(tài)改變尚不明顯的神經卡壓病變早期進行提示，提高神經輕度卡壓時超聲診斷的敏感性和特異性，盡可能做到早期診斷，早期解除卡壓因素，保護神經功能。

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（收稿：2016-05-20 修回：2017-03-16）

（責任編輯 李秀蘭）

Application of Shear Wave Elastography for Evaluation the Elasticity Changes of Chronic Compressed Nerve

GAO Jin-mei,YUAN Yu,GUO Lin,et al.
Department of Ultrasound,Tianjin Hospital,Tianjin (300211),China

ObjectiveTo evaluate the changes of the tissue stiffness of chronic entrapment disease using shear wave elastography.MethodsAnimal model of chronic sciatic nerve entrapment were established,the sciatic nerve was observed by two dimensional images and measured by shear wave elasticity at pre-operative and post-operative 2,4,6 and 8 weeks.ResultsWith the extension of time,the diameter of the nerve at both ends of the entrapment gradually increased.The Young's modulus of the pre-operative normal nerve was(6.53± 2.02)kPa,and entrapment at 8 weeks,the proximal nerve was(17.77±4.09)kPa and the distal nerve was(15.19± 4.46)kPa,the diameter and Young's modulus of the nerve at each time point after entrapment and the pre-oper?ation were statistically significant(P＜0.05）.The increase of the nerve diameter and Young's modulus were pos?itively correlated(r=0.78，P＜0.05）.ConclusionThe swelling and thickening nerve after the chronic nerve entrapment is harder than the normal nerve.Shear wave elastography can effectively reflect the change of the elastic stiffness of the nerve after the entrapment,which can pave the way for the diagnosis of nerve entrapment.

Ultrasound elastography;peripheral nerve;compression;young’s modulus;animal models

R445.1

A

1007-6948(2017)03-0258-04

10.3969/j.issn.1007-6948.2017.03.010

天津市天津醫(yī)院：1.超聲科;2.放射科;3.手顯微外科（天津 300211）

袁宇，E-mail:pang5466@sina.com