剪切波弹性超声评价神经慢性卡压的弹性变化

高金妹，袁 宇，郭 林，戚 炜

剪切波弹性超声评价神经慢性卡压的弹性变化

高金妹1，袁 宇1，郭 林2，戚 炜3

目的：利用剪切波弹性技术评价神经慢性卡压性病变的组织硬度变化。方法：10只新西兰大白兔建立坐骨神经慢性卡压的动物模型，于术前和术后2、4、6、8周分别对坐骨神经进行二维图像观察和剪切波弹性测量。结果：随时间的延长，卡压两端神经直径逐渐增粗，卡压两端神经的杨氏模量值也逐渐增大。术前正常神经的杨氏模量值为（6.53±2.02）kPa，卡压8周时近端神经为(17.77±4.09)kPa，远端神经为(15.19±4.46)kPa，卡压后各时间点与术前神经的直径和杨氏模量均具有统计学差异（P＜0.05）。增粗的神经直径与杨氏模量呈正相关（r=0.78，P＜0.05）。结论：神经慢性卡压后，肿胀增粗的神经较正常神经变硬。剪切波弹性成像能有效地反映神经卡压后的弹性硬度变化，为神经卡压病变提供一种新的诊断依据。

超声弹性成像；周围神经；卡压；杨氏模量；动物模型

外周神经卡压性病变如腕管综合征、肘管综合征等是临床常见疾病。随着肌骨超声的发展，超声已经成为诊断外周神经卡压性病变的有效手段之一，并有迅速、价廉、准确的优势。剪切波弹性成像可定量测量组织弹性，具有独特的优势，但在肌骨系统应用尚处于研究阶段，尤其是在外周神经方面鲜有报导。本研究利用动物试验模型，探讨剪切波弹性超声对神经卡压性病变的应用价值。

1 资料与方法

1.1 动物模型的制备 新西兰大白兔10只，体质量2～3 kg，雌雄不限，分笼饲养，自由饮食及进水。借鉴经典的Mackinnon[1]神经慢性卡压模型制作方法，手术分离坐骨神经，采用硅胶管套住坐骨神经制作慢性卡压模型。肌注速眠新0.2 mg/kg进行麻醉，根据角膜反射消失及呼吸节律变化判断麻醉程度。将实验兔俯卧位固定于实验台，双下肢分开并拉直。右侧后腿以动物袪毛剂处理，使手术区皮肤暴露充分。常规消毒，铺无菌孔巾。大腿中上段纵行切口约3 cm，分离股二头肌即可显露坐骨神经。将消毒后的硅胶管（长10 mm，内径0.8 mm）纵行剖开，套住坐骨神经，在两端用5-0丝线对硅胶管进行缝合，使其固定并对坐骨神经构成轻度卡压。缝合伤口并包扎2周，防止兔子咬噬缝线。

1.2 仪器与方法 仪器设备：法国Supersonic Imagine公司的Aixplorer型彩色多普勒超声仪，线阵探头，频率4～15 MHz。

检查方法：将实验动物于术前和术后的第2、4、6、8周共5个不同的时间点分别对右侧坐骨神经进行超声检查并保存图像。通过硅胶管偏强回声确定检查区域，观察坐骨神经卡压后的声像图特征，包括卡压硅胶管两端神经回声强度，测量远近两端增粗的神经直径及其剪切波杨氏模量数值，记录5组数据进行统计学分析。

弹性测量方法：实验兔俯卧固定，后腿自然屈曲位。检查区域备皮，多涂耦合剂，避免探头加压。横断面分别显示硅胶管两端增粗神经的最大横断面，调整探头角度，选择完全垂直的横断切面，启动剪切波弹性成像模式。静置3 s，使图像稳定，冻结图像。启动Q-BOX功能测量增粗的神经弹性值，感兴趣区范围完全包括神经结构，系统自动计算出杨氏模量值。每次均选不同切面重复测量3次，取平均值进行统计分析。

1.3 统计学处理 采用SPSS 17.0软件进行统计学分析。计量资料采用均数±标准差（±s)表示，不同时间点神经弹性及直径组间比较采用重复测量的方差分析，组间两两比较采用LSD法，坐骨神经卡压两端的直径与剪切波弹性间关系应用Pearson相关系数分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 神经卡压的声像图 术前神经外膜光滑，呈平行的线样回声，内部神经束呈线样较强回声，连续无中断，神经粗细均匀，无明显肿胀增粗表现（图1）。术后坐骨神经于卡压硅胶管两端处内径增粗（图2,图3），内部回声减低，神经束的线样回声连续性于卡压增粗处杂乱或消失，神经外膜增厚。随卡压时间延长，卡压两端神经逐渐增粗（见表1、图4）。

图1 术前坐骨神经超声表现，神经外膜光滑连续

坐骨神经卡压后，各组近端、远端直径与术前相比均有统计学差异（P＜0.05）。卡压后卡压近端直径变化较为显著，各组间数据均具有统计学差异（P＜0.05）；卡压远端直径只有2周组与6周组和8周组之间有统计学差异（P＜0.05），其余各组之间无统计学差异（P＞0.05）。

图2 卡压4周时可见两端神经肿胀增粗

图3 卡压8周时可见两端神经增粗更加明显

表1 各组坐骨神经近端、远端直径比较（±s，mm，n=10）

表1 各组坐骨神经近端、远端直径比较（±s，mm，n=10）

注：与术前比较,aP＜0.05；与术后2周比较，bP＜0.05；与术后4周比较，cP＜0.05;与术后6周比较，dP＜0.05

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

图4 神经卡压两端直径变化图

2.2 神经卡压剪切波弹性变化 实时剪切波测量,各组卡压两端的神经杨氏模量值随时间延长而逐渐增大（图5，6）。坐骨神经卡压后，各组近端、远端弹性与术前相比均有统计学差异（P＜0.05，表2、图7）。卡压2周组近端弹性与4、6、8周组数据均具有统计学差异（P＜0.05），4、6、8周组各组之间近端弹性无统计学差异（P＞0.05），卡压远端各组弹性数据之间均具有统计学差异（P＜0.05）。

图5 正常坐骨神经杨氏模量测量值为5.9 kPa

图6 卡压近端6周时杨氏模量测量值为16.7 kPa

表2 各组坐骨神经近端、远端弹性比较（±s，kPa，n=10）

表2 各组坐骨神经近端、远端弹性比较（±s，kPa，n=10）

注：与术前比较,aP＜0.05；与术后2周比较，bP＜0.05；与术后4周比较，cP＜0.05;与术后6周比较，dP＜0.05

术前卡压2周卡压4周卡压6周卡压8周近端弹性6.53±2.02 10.54±3.65a15.99±4.47a、b16.46±5.31a、b17.77±4.09a、b远端弹性6.53±2.02 9.93±3.38a12.63±2.98a、b14.02±3.88a、b、c 15.19±4.46a、b、c、d

图7 神经卡压两端弹性变化图

2.3 卡压增粗的神经内径变化与弹性变化的相关性检验 坐骨神经卡压后不同时间点的直径与剪切波弹性间呈正相关，相关系数r为0.78（P＜0.05）

3 讨论

3.1 神经卡压的常规超声检查及限度 外周神经卡压是临床常见疾病，一般通过临床表现和体征配合肌电图检查进行诊断。肌电图检查虽然较为敏感，但是无法准确定位卡压位置，无法提供神经及其周围组织形态学方面的信息。MRI对软组织的分辨率较高，但是检查费用昂贵，基层医院配置不齐。随着高频超声技术的发展，超声已能清晰显示外周神经。Kamolz等[2]将正中神经超声测量结果与尸体解剖断面的直接测量相比较，发现超声测量结果十分精确。

国内外已有大量关于外周神经卡压的超声诊断文献报道，以腕管和肘管综合征为主。超声诊断腕管综合征的直接证据是腕部正中神经肿胀增粗[3]，虽然多位学者提出的诊断标准略有出入，范围9～15 mm2,但是都是以横截面积的增大作为最具敏感性和特异性的诊断标准[4-5]。另有研究表明，在神经卡压的早期，神经一般无明显的形态学改变，超声很可能无法做出诊断[6]。超声对于中-重度的腕管综合征有很高的敏感性和特异性[7]，但有23.5%的轻度卡压无明显阳性发现[8]。通过包含总例数达3131个腕关节的Meta分析得出结论，超声诊断腕管综合征的总敏感性和特异性分别为77.6%和86.80%[9]。

3.2 神经卡压的病理变化 周围神经被卡压后，发生慢性缺血、缺氧，血管通透性增高致神经水肿，若受压因素未去除，则形成缺血、缺氧与水肿的恶性循环，神经纤维组织增生，神经纤维发生瓦勒变性[10]。有研究结果显示，周围神经慢性卡压发生后即可出现脱髓鞘病变与髓鞘的再生，细胞外基质中胶原蛋白过度沉积，发生纤维化，引起神经功能障碍[11-12]。胡锐等[13-14]通过对大鼠坐骨神经慢性卡压模型的研究发现，神经慢性卡压后出现大量的有髓神经纤维瓦勒变性，随着卡压时间的延长，神经纤维之间大量胶原纤维增生，明显神经纤维化改变。测定证明卡压后神经内结缔组织生长因子和转化生长因子β，均升高。这两种物质是胶原蛋白高表达、促进神经纤维化的重要因素。已有研究表明，转化生长因子β是重要的致纤维化因子之一，是多种组织、器官纤维化形成过程中的重要介质和始动因子[15]。转化生长因子β的高表达与I、Ⅲ型胶原蛋白的升高在一定时期呈正相关，尤其在卡压早期约6周内，二者含量同步升高。

3.3 神经卡压的弹性变化 卡压后神经远近两端直径均明显增加，与神经水肿的病理改变相一致，但是神经组织特性信息则无法通过普通二维超声显示。由于大量研究已经证实卡压后神经会发生纤维化，神经的纤维化会使其硬度增加，组织的弹性产生变化，使得通过弹性成像诊断神经卡压成为可能。超声弹性成像技术的发展使组织硬度可以通过彩色编码在超声图像上得以显示，超声不仅能显示组织结构的形态，而且可以反映出组织结构的硬度特性。由于神经结构细微，即使已经产生弹性的变化，普通的弹性成像也难以做出明确判断。剪切波弹性成像技术可直接测量软组织的弹性模量绝对值—杨氏模量值，使不同个体、不同部位、不同时间的软组织弹性测量和比较成为可能。剪切波弹性技术目前主要应用于肝脏纤维化的评估和甲状腺、乳腺结节良恶性的预测，对于外周神经方面的研究鲜有报道。本研究通过剪切波弹性成像技术定量测量卡压神经的杨氏模量，发现卡压后神经的杨氏模量与正常神经比较有明显增加，与神经发生纤维化的病理改变相符合。与Kantarci对于腕管综合征患者腕管入口处杨氏模量增加的报道符合[16]。

本研究结果还显示，卡压近端的神经改变较远端略明显；卡压后神经的增粗程度与变硬程度呈正相关；卡压后2周时神经的增粗与变硬变化程度较为显著，后期则缓慢增加。本实验研究样本量较小，而且卡压模型观察时间只到8周，没有设立不同卡压程度的实验组，所得结果难免有一定局限性，但也提示了剪切波弹性成像可以用于神经卡压性病变的诊断，为神经卡压提供了一种新的检查手段。今后还需要通过大量的临床研究工作，进一步探讨神经卡压后的弹性改变，探讨是否能够通过弹性成像对形态改变尚不明显的神经卡压病变早期进行提示，提高神经轻度卡压时超声诊断的敏感性和特异性，尽可能做到早期诊断，早期解除卡压因素，保护神经功能。

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（收稿：2016-05-20 修回：2017-03-16）

（责任编辑 李秀兰）

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

天津市天津医院：1.超声科;2.放射科;3.手显微外科（天津 300211）

袁宇，E-mail:pang5466@sina.com