兔坐骨神經(jīng)擠壓傷模型的超聲彈性成像研究

王鐵錚 ，亓恒濤，陳 超，包守剛，牟曉飛，張先東，滕劍波

（1.山東大學附屬山東省醫(yī)學影像學研究所超聲室，山東 濟南 250021；2.山東第一醫(yī)科大學附屬省立醫(yī)院手足外科，山東 濟南 250021）

外周神經(jīng)損傷是臨床常見病之一，常引起相應肢體的功能障礙，重者導致殘疾。常規(guī)超聲可顯示神經(jīng)的走行、連續(xù)性、內部結構及其周圍的解剖關系，但無法準確評估神經(jīng)的硬度［1-2］。剪切波彈性成像（shear wave elastography，SWE）作為一種新的超聲技術，可定量評價外周神經(jīng)的硬度，目前其臨床研究多集中于外周神經(jīng)卡壓，如腕管綜合征。已有研究［3-4］證實，隨著正中神經(jīng)卡壓程度的增加，神經(jīng)硬度越來越高。但對外周神經(jīng)擠壓傷后的神經(jīng)硬度評價報道較少［5］。本研究對兔坐骨神經(jīng)擠壓傷模型行SWE，并與常規(guī)超聲進行觀察對比，探討SWE 對兔坐骨神經(jīng)擠壓傷的診斷價值。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 選擇新西蘭兔40 只［許可證號：SCXK（魯）20180006，購于濟南金豐實驗動物有限公司］，飼養(yǎng)于山東第一醫(yī)科大學附屬省立醫(yī)院實驗動物中心。參考Mckinnon 方法建立兔坐骨神經(jīng)擠壓傷模型，用5%的戊巴比妥鈉（劑量25～35 mg/kg 體質量）經(jīng)耳緣靜脈進行麻醉，剪除手術野內（右側臀部及右下肢）的毛并消毒，取右側臀部斜切口，在臀大肌間隙和股二頭肌間隙游離出坐骨神經(jīng)，暴露長度約2.5 cm，操作前，采用利多卡因局部封閉。于坐骨結節(jié)下方約1.5 cm 處用普通外科止血鉗垂直夾持神經(jīng)，寬度約5 mm，夾持至第三扣并維持30 s，重復此過程以覆蓋遠端5 mm，造成兔坐骨神經(jīng)擠壓傷約10 mm，坐骨神經(jīng)損傷區(qū)域為半透明狀但未離斷（圖1）。術后每天肌內注射頭孢唑啉鈉2 次，持續(xù)1 周。40只兔坐骨神經(jīng)損傷模型按1、2、4 及8 周分為A、B、C、D 組各10 只。將40 只兔左側正常的坐骨神經(jīng)作為對照組，與右側坐骨神經(jīng)損傷各組對比觀察。本實驗方案經(jīng)山東省醫(yī)學影像學研究所醫(yī)學倫理學委員會審核通過。40 只實驗兔均行雙側坐骨神經(jīng)的常規(guī)超聲檢查和SWE 檢查。

1.2 儀器與方法

圖1 解剖暴露兔坐骨神經(jīng)并制作擠壓傷模型，箭頭所指為坐骨神經(jīng)擠壓傷處

1.2.1 常規(guī)超聲檢查 采用Philips EPIQ 7 超聲診斷儀，線陣探頭頻率5～18 MHz 及5～12 MHz，選用淺表肌肉骨骼模式。測量右側坐骨神經(jīng)損傷區(qū)及左側相應位置正常坐骨神經(jīng)的內徑，觀察其連續(xù)性和內部回聲，所有數(shù)值均測量3 次，取平均值。

1.2.2 SWE 檢查 采用Philips EPIQ 7 彈性成像模式，探頭頻率5～12 MHz。獲得右側坐骨神經(jīng)損傷區(qū)清晰長軸圖像，將損傷區(qū)置于圖像中央，采用穿透模式，并在框中實時顯示顏色編碼的SWE 圖。SWE 圖穩(wěn)定3～5 s 后，凍結圖像進行測量。為減少其他因素的影響，采用彈性模量比值對坐骨神經(jīng)進行評價。將ROI 分別放置在坐骨神經(jīng)損傷區(qū)及近心側約1 cm處坐骨神經(jīng)內，自動顯示ROI 內2 個彈性模量的比值，測量3 次取平均值，每次測量間隔時間≥5 s。坐骨神經(jīng)內的ROI 固定為1 mm。

1.2.3 病理觀察 每組常規(guī)超聲及SWE 檢查結束后選5 只處死并行病理學組織觀察，觀察每組坐骨神經(jīng)損傷區(qū)的病理學改變。

1.3 統(tǒng)計學分析 使用SPSS 22.0 軟件進行統(tǒng)計分析。連續(xù)變量以表示。繪制坐骨神經(jīng)損傷區(qū)彈性模量比值時間曲線。兔坐骨神經(jīng)內徑及彈性模量比較行配對t 檢驗。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

對照組正常坐骨神經(jīng)連續(xù)性完整，內徑（1.15±0.06）mm，表現(xiàn)為均衡的線狀低回聲（圖2）。右側坐骨神經(jīng)擠壓傷模型坐骨神經(jīng)開始明顯增粗，約在2 周時達峰值，后逐漸恢復正常。坐骨神經(jīng)厚度從A 組（1.26±0.11）mm 逐漸增加至B 組（1.74±0.10）mm，并從C 組（1.28±0.13）mm 恢復至D 組（1.17±0.05）mm。其中A 與B，B 與C 及C 與D 組之間神經(jīng)內徑比較，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。A、B 組坐骨神經(jīng)損傷區(qū)增粗，內部回聲不均勻，損傷區(qū)坐骨神經(jīng)外膜和周圍組織分界不清（圖3）。D 組坐骨神經(jīng)內徑恢復良好，與對照組內徑差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

在4 組坐骨神經(jīng)損傷模型中，隨時間延長，神經(jīng)硬度逐漸增加，其中A、B、C、D 組彈性模量比值分別為1.40±0.06，1.95±0.10，2.30±0.12，2.69±0.13，彈性模量比值時間曲線見圖4。

兔坐骨神經(jīng)擠壓傷后病理切片示，A 組損傷區(qū)表現(xiàn)為神經(jīng)纖維排列紊亂，軸突腫脹，同時伴炎性細胞浸潤。B、C 組坐骨神經(jīng)可見空泡化，在間質組織內可見豐富的毛細血管，施萬細胞增生明顯。D 組損傷區(qū)可見再生的軸突及神經(jīng)纖維形成（圖5）。

3 討論

在外周神經(jīng)擠壓傷中，常規(guī)超聲檢查可提示創(chuàng)傷早期神經(jīng)水腫，表現(xiàn)為外周神經(jīng)增粗、回聲減弱、束膜結構顯示欠清晰；隨時間延長，損傷的外周神經(jīng)內徑逐漸恢復正常。常規(guī)超聲雖能提示神經(jīng)的形態(tài)學變化信息［6-7］，但無法進一步顯示其病理變化過程，如神經(jīng)損傷過程中的空泡化及間質增生等。臨床醫(yī)師迫切需要一種新的影像技術，能準確反映神經(jīng)修復過程中的變化并定量評價。

SWE 可反映周圍神經(jīng)擠壓傷的相關信息，有學者［8］對放療乳腺癌患者的患側臂叢神經(jīng)和健側臂叢神經(jīng)進行SWE 研究，發(fā)現(xiàn)患側臂叢神經(jīng)硬度高于健側。臂叢神經(jīng)僵硬度的增加可能與纖維化過程有關。另有文獻［9］報道，腕管綜合征患者正中神經(jīng)硬度變化在形態(tài)學改變之前已增加，因此，SWE 比常規(guī)超聲檢查可更早發(fā)現(xiàn)外周神經(jīng)的卡壓。本研究表明，神經(jīng)擠壓傷后神經(jīng)僵硬度逐漸增加。病理切片示在擠壓后第2、4 和8 周的膠原蛋白面積百分比顯著增加，這也導致了神經(jīng)僵硬度的增加。另外，神經(jīng)擠壓傷會引起束膜內水腫，神經(jīng)局部缺血、缺氧的壓力增加，從而誘導膠原蛋白在細胞外基質中的沉積，導致神經(jīng)的僵硬度進一步增大［10］。

雖然MRI 也可評價外周神經(jīng)的擠壓傷，但其掃描時間長，無法任意切面成像，如對神經(jīng)內纖維束傳導進行評估，需行DTI，且對機器設備及圖像后處理要求較高，技術難度大，這也限制了其臨床應用。相比MRI 等其他影像學檢查，超聲具有方便快捷、無創(chuàng)、低廉等優(yōu)點［11-12］。本研究采用彈性模量比值進行評價，進一步降低了彈性成像中的誤差，提高了準確率，可定量評價神經(jīng)的僵硬度，間接反映神經(jīng)擠壓傷后的病理改變。

本研究也存在一定的局限性：超聲檢查對操作者的依賴性較大；未將SWE 與其他影像學檢查方法（如DTI 等）進行對比分析。

總之，常規(guī)超聲結合彈性成像可全面、定量地評估坐骨神經(jīng)的形態(tài)變化及力學性能等，這可能對周圍神經(jīng)擠壓傷的修復及康復治療具有重要意義。