剪切波弹性成像量化评估外周神经硬度的研究

陈思明，文晶,2，王月香*，罗渝昆，梁舒媛，金成安

1.解放军总医院第一医学中心超声诊断科，北京 100853；2.96716部队医院影像科，江西赣州 341000；3.96716部队医院骨科，江西赣州 341000；*通讯作者 王月香 wangyuexiang1999@sina.com

神经硬度的改变是某些神经疾病的重要特征[1-3]。因此，定量检测外周神经的硬度变化对评估神经病变具有重要临床意义。剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）是一种定量评价组织硬度的新技术，目前已开始应用于正常神经及神经相关疾病的研究[4-5]。SWE对于病变神经及正常神经的辨别具有潜在的应用价值，但由于外周神经具有超声各向异性，且各神经管径差异较大，故其SWE杨氏模量及剪切波速度测值仍需进一步研究。本研究拟应用超声SWE检测正常受试者在不同超声切面及体位下正中神经和坐骨神经的杨氏模量及剪切波速度测值，并探讨外周神经对神经弹性测值的影响，为SWE评估外周神经硬度的应用提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2017年6月—2018年12月解放军总医院超声诊断科门诊收治的健康青年志愿者60例，其中男30例，年龄23～30岁，平均（27.0±5.0）岁；身高172～180 cm，平均（175.8±3.5）cm；体重57～80 kg，平均（68.5±11.5）kg。女30例，年龄23～34岁，平均（28.0±6.0）岁；身高155～168 cm，平均（161.5±6.5）cm；体重47～70 kg，平均（58.5±11.5）kg。本研究经医院伦理委员会审核批准，所有志愿者均签署知情同意书。纳入标准：无肢体畸形及外伤手术史；无慢性神经卡压、神经肿瘤等神经病史；无系统性、代谢性、内分泌等疾病史，包括但不限于高血压、糖尿病、痛风、强直性脊柱炎、甲状腺功能亢进症、甲状腺功能低下等；无家族遗传病史。

1.2 仪器与方法 SWE检测采用声科影像公司（SuperSonic Imaging）的Aixplorer声蓝超声系统， 所有图像采集和弹性成像检测使用SuperlineTM15-4及SuperlineTM10-2探头，选择常规模式。所有志愿者正中神经图像采集和弹性成像检测使用SuperlineTM15-4探头，均采取腕关节自然位（体位1）、最大掌屈位（体位2）、最大背伸位（体位3）（图1）。每个体位下分别在纵切面和横切面下对双侧前臂近中下1/3的指浅屈肌及指深屈肌之间正中神经进行弹性测量。所有志愿者坐骨神经图像采集和弹性成像检测使用SuperlineTM10-2探头，均采取膝关节自然位（体位4）及膝关节被动屈曲90°（体位5）（图2）。每个体位下分别在纵切面和横切面下对双侧大腿后部近中上1/3股二头肌及大收肌之间的坐骨神经进行弹性测量[6]。所有图像采集均由1名工作5年以上的超声诊断专业主治医师独立完成[7-8]。测量时保持受试者在相同环境，室温均为（24.8±1.1）℃，以减少温度对肌肉神经弹性组织的影响[9]。测量时局部涂较厚耦合剂，注意勿加压。

图1 男，30岁，正常志愿者，双侧前臂近中下1/3处指浅屈肌及指深屈肌间的正中神经SWE检测体位，黑色区域为探头位置。A为腕关节自然位（体位1）；B为腕关节最大掌屈位（体位2）；C为腕关节最大背伸位（体位3）

图2 女，28岁，正常志愿者，双侧大腿后部近中上1/3处的股二头肌及大收肌之间的坐骨神经进行SWE检测体位，黑色区域为探头位置。A为膝关节自然位（体位4）；B为膝关节被动屈曲90°（体位5）

纵切面测量时，应使探头平行于神经长轴，图像内可显示神经走行长轴；横切面测量时，应使探头垂直于神经长轴，图像内可显示神经束的短轴，呈低回声，并避免各向异性伪像。首先显示正中神经及坐骨神经的灰阶图像，然后切换至SWE模式，待弹性图像稳定后冻结测值。正中神经弹性参数测量圈直径为2 mm，测值深度1～1.5 cm，坐骨神经弹性参数测量圈直径为2 mm，测值深度2.5～3.5 cm，尽量远离骨表面以减小骨组织对神经硬度测值的影响[10]。同时获取神经的杨氏模量均值（kPa）和剪切波速度均值（m/s），同一部位测量3次取平均值，且每次获取的弹性图至少间隔3 s。正中神经、坐骨神经弹性测值见图3、4。

图3 男，30岁，正常志愿者，双侧前臂近中下1/3处指浅屈肌及指深屈肌之间的正中神经SWE取样和测值，图像彩色区域为剪切波弹性图像区域及测值区域。腕关节自然位：A为纵切面、B为横切面；腕关节最大掌屈位：C为纵切面、D为横切面；腕关节最大背伸位：E为纵切面、F为横切面

图4 女，28岁，正常志愿者，双侧大腿后部近中上1/3处的股二头肌及大收肌之间的坐骨神经进行SWE取样和测值，图像彩色区域为剪切波弹性图像区域及测值。膝关节自然位：A为纵切面、B为横切面；膝关节被动屈曲90°：C为纵切面、D为横切面

1.3 统计学方法 采用SPSS 20.0软件，应用Kolmogorov-Smirnov检验分别对各体位下的纵切和横切测量值进行正态性检验，符合正态分布的计量资料以表示；各体位下正中神经和坐骨神经纵切测值与横切测值比较采用配对t检验；正中神经和坐骨神经在不同体位下相应SWE测值两两比 较采用SNK法，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 正中神经和坐骨神经不同切面弹性测值比较 同一体位下正中神经、坐骨神经的剪切波杨氏模量及剪切波速度的纵切测值均高于横切测值，差异均有统计学意义（P<0.05），见表1。

表1 正中神经、坐骨神经各体位下纵切和横切的杨氏模量及剪切波速度测值比较（±s）

表1 正中神经、坐骨神经各体位下纵切和横切的杨氏模量及剪切波速度测值比较（±s）

神经及体位 杨氏模量（kPa）纵切测值 横切测值 剪切波速度（m/s）t值 P值 纵切测值 横切测值 t值 P值 正中神经体位1 44.72±9.44 9.36±2.38 22.955 0.000 3.83±0.41 1.72±0.22 29.413 0.000 0.000 正中神经体位3 79.50±13.99 12.47±3.11 30.175 0.000 5.08±0.51 1.95±0.29 37.811 0.000 正中神经体位2 30.20±7.12 8.86±2.46 20.387 0.000 3.15±0.41 1.72±0.33 24.396 0.000 坐骨神经体位5 18.17±3.77 12.95±2.78 6.502 0.000 2.62±0.35 2.08±0.28 8.315 0.000 坐骨神经体位4 24.66±5.41 13.54±2.93 11.294 0.000 2.86±0.45 2.04±0.24 9.759

2.2 腕关节不同体位下正中神经弹性测值比较 纵切时腕关节自然位、最大掌屈位、最大背伸位之间正中神经杨氏模量测值及剪切波速度测值差异均有统计学意义（P<0.05），且最大背伸位测值最高（表2）。横切时仅自然位和最大掌屈位分别与最大背伸位的正中神经杨氏模量测值及剪切波速度测值差异均有统计学意义（P<0.05），自然位与最大掌屈位间杨氏模量及剪切波速度测值差异均无统计学意义（P>0.05），见表3。

2.3 膝关节不同体位下坐骨神经弹性测值的比较 纵切时，膝关节自然位与膝关节被动屈曲90°坐骨神经杨氏模量测值及剪切波速度测值差异均有统计学意义（P<0.05）；横切时差异无统计学意义（P>0.05）。见表4。

表2 正中神经不同体位间杨氏模量及剪切波速度纵切测值比较（±s）

表2 正中神经不同体位间杨氏模量及剪切波速度纵切测值比较（±s）

注：与腕关节自然位比较，*P<0.05；与腕关节最大掌屈位比较，#P<0.05

正中神经 体位 杨氏模量剪切波速度（kPa）（m/s）腕关节自然位 44.72±9.44 3.83±0.41 3.15±0.41* 腕关节最大背伸位 79.50±13.99*# 5.08±0.51*# 腕关节最大掌屈位 30.20±7.12*

表3 正中神经不同体位间杨氏模量及剪切波速度横切测值比较（±s）

表3 正中神经不同体位间杨氏模量及剪切波速度横切测值比较（±s）

注：与腕关节最大背伸位比较，*P<0.05

正中神经 体位 杨氏模量剪切波速度（kPa）（m/s）腕关节自然位 9.36±2.38* 1.72±0.22* 1.72±0.33* 腕关节最大背伸位 12.47±3.11 1.95±0.29 腕关节最大掌屈位 8.86±2.46*

表4 坐骨神经纵切、横切测值在膝关节不同体位间杨氏模量及剪切波速度测值比较（±s）

表4 坐骨神经纵切、横切测值在膝关节不同体位间杨氏模量及剪切波速度测值比较（±s）

注：与膝关节自然位比较，*P<0.05

类别 杨氏模量测值（kPa）膝关节自然位 剪切波速度测值（m/s）膝关节被动屈曲90° 膝关节自然位 膝关节被动屈曲90° 纵切 24.66±5.41 18.17±3.77* 2.86±0.45 2.62±0.35* 横切 13.54±2.93 12.95±2.78 2.04±0.24 2.08±0.28

3 讨论

本研究以健康青年为研究对象，尽量避免了年龄及疾病因素对神经硬度的影响所引起的弹性测值干扰。SWE可实时获得神经定量弹性测值，对神经硬度进行直接客观量化显示。在应用SWE检测肌肉硬度时，表现出沿肌纤维方向纵切测值高于横切测值的趋势，且纵切测值较横切测值可靠性更高[11-14]，与本研究中腕关节及膝关节在同一体位下正中神经和坐骨神经应用SWE研究结果表现一致。这可能是受神经纤维各向异性影响所致，致使沿神经纤维方向纵切弹性测值较横切测值高。因此，在应用SWE定量评价周围神经硬度时，可采用将探头平行于外周神经长轴进行弹性测值的方法。

Andrade等[6]研究显示，坐骨神经剪切波速度测值随膝关节位置变化而变化。膝关节自然伸直成180°时剪切波速度测值较膝关节屈曲90°时显著升高，与本研究中膝关节及腕关节在不同体位下坐骨神经和正中神经应用SWE研究结果表现出相同趋势。 神经在受力牵拉时硬度变大，在放松状态下硬度变小。这可能是由关节的活动影响相对应神经的偏移、应变和缩短所致[15-16]。因此，在应用SWE评估神经硬度时，需考虑关节体位因素的变化对测值的影响。

本研究尚存在一定的局限性。如未设计重复性验证，但既往研究已显示应用SWE量化评估神经具有良好的可重复性[7-8]。Bortolotto等[10]研究显示，正中神经硬度在不同性别间存在显著差异；而本研究中性别及左、右两侧正中神经及坐骨神经弹性测值均未见明显差异，可能与本研究中样本量较少有关。本研究未探讨如神经深度等其他因素对弹性测值的影响，需待后续研究中进一步探讨。此外，腕关节、膝关节屈曲角度并未测量，故受试者关节屈曲角度的差异及其对外周神经弹性测值的影响无法得知。

总之，对正常受试者的正中神经和坐骨神经的初步研究显示，剪切波弹性测值的大小与超声纵切或横切、关节体位有关。以自然状态下沿神经纤维纵切面测值可靠性更高。