超聲技術(shù)在周圍神經(jīng)損傷中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

孟祥龍,尹維田

(吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院,吉林 長春130033)

周圍神經(jīng)損傷的發(fā)病原因復(fù)雜,主要包括創(chuàng)傷性損傷、局部卡壓、神經(jīng)腫瘤等。早期的準(zhǔn)確診斷和適當(dāng)?shù)闹委煵呗允侵車窠?jīng)損傷獲得良好預(yù)后的關(guān)鍵。超聲技術(shù)是利用超聲波的物理特性和生物組織的聲學(xué)特性進(jìn)行成像的檢查技術(shù),由于與傳統(tǒng)的神經(jīng)電生理、核磁共振等檢查技術(shù)相比具有經(jīng)濟(jì)、無創(chuàng)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像等優(yōu)勢,已成為周圍神經(jīng)損傷診斷的重要工具。近年來,隨著超聲技術(shù)的發(fā)展,其在周圍神經(jīng)及相關(guān)肌肉和血管的檢查方面獲得了新的進(jìn)展。此外,超聲技術(shù)不僅在周圍神經(jīng)損傷診斷領(lǐng)域有所突破,在周圍神經(jīng)相關(guān)的麻醉和治療領(lǐng)域也有新的發(fā)現(xiàn)。這些研究成果不僅拓展了超聲技術(shù)在周圍神經(jīng)損傷診斷中的應(yīng)用,也為周圍神經(jīng)相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了參考和借鑒。本文就超聲技術(shù)在周圍神經(jīng)相關(guān)檢查、周圍神經(jīng)損傷診斷和周圍神經(jīng)損傷其他相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 周圍神經(jīng)超聲檢查技術(shù)

1.1 神經(jīng)超聲檢查

對(duì)周圍神經(jīng)解剖學(xué)特征的識(shí)別是通過超聲檢查進(jìn)行神經(jīng)損傷診斷的基礎(chǔ)。超聲掃查的橫切面上,周圍神經(jīng)呈現(xiàn)橢圓形的“蜂窩樣”結(jié)構(gòu),外層的神經(jīng)外膜和內(nèi)部神經(jīng)束的束膜呈高回聲,包裹內(nèi)部低回聲神經(jīng)束。縱切面上,周圍神經(jīng)呈條索狀,神經(jīng)外膜和束膜呈線樣高回聲,神經(jīng)束呈均質(zhì)低回聲。隨著近年來高頻超聲的廣泛應(yīng)用,周圍神經(jīng)的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到了更好的成像顯示。從提高分辨率的角度考慮,應(yīng)盡量提高超聲頻率,但越高頻率的超聲組織穿透性越差。有研究認(rèn)為7.5～15 MHz的頻率可以得到最好的檢查結(jié)果[1]。但也有研究指出,對(duì)于淺表神經(jīng)(如正中神經(jīng))的檢查應(yīng)采用15～18 MHz,而對(duì)于深部神經(jīng)(如坐骨神經(jīng))應(yīng)采用9～12 MHz[2]。此外,新成像技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也進(jìn)一步提高了超聲對(duì)周圍神經(jīng)損傷的診斷準(zhǔn)確性。剪切波彈性成像技術(shù)(shear wave elastography,SWE)是目前超聲檢查的新興熱點(diǎn)。SWE通過檢測組織產(chǎn)生的橫向剪切波,獲得組織彈性信息,在聲像圖上疊加彩色編碼,具有方便、實(shí)時(shí)和定量檢測的優(yōu)點(diǎn)[3]。值得一提的是,關(guān)于超高頻超聲(ultra-high frequency ultrasonography,UHFUS;30～100 MHz)臨床應(yīng)用的研究也被不斷報(bào)道,但目前主要集中于皮膚、血管和口腔領(lǐng)域中[4]。BYRA等[5]開展的一項(xiàng)應(yīng)用UHFUS(30 MHz)采集尸體尺神經(jīng)束特征的研究結(jié)果提示UHFUS可以提供潛在的神經(jīng)束結(jié)構(gòu)信息。雖然UHFUS的分辨率能達(dá)到30 μm,但有限的組織穿透深度限制了其對(duì)周圍神經(jīng)損傷診斷的常規(guī)檢查應(yīng)用,術(shù)中檢測是其未來可能的應(yīng)用方向[6]。總之,UHFUS在周圍神經(jīng)中的應(yīng)用仍有待進(jìn)一步的研究探索。

1.2 神經(jīng)-肌肉超聲檢查

周圍神經(jīng)發(fā)生損傷時(shí),除了神經(jīng)組織本身,其所支配的肌肉也會(huì)發(fā)生病理變化。目前,超聲檢查與肌肉相關(guān)的研究主要集中于原發(fā)性肌肉疾病,關(guān)于周圍神經(jīng)損傷相關(guān)肌肉病變的研究較少。既往關(guān)于超聲在肌營養(yǎng)不良疾病中的研究發(fā)現(xiàn),肌肉組織的病理變化和回聲強(qiáng)度相關(guān)[7]。超聲檢查對(duì)發(fā)生病理變化肌肉組織的評(píng)估可以輔助診斷其支配神經(jīng)的損傷情況。在一項(xiàng)探究超聲對(duì)失神經(jīng)支配的手內(nèi)在肌檢查的前瞻性研究中,研究者通過對(duì)比電生理學(xué)檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn),超聲可以有效篩查失神經(jīng)支配的肌肉[8]。這些研究結(jié)果提示了超聲對(duì)肌肉的檢查有潛力成為診斷周圍神經(jīng)損傷的輔助手段。

1.3 神經(jīng)-血管超聲檢查

神經(jīng)的血流灌注與其生理功能息息相關(guān),雖然周圍神經(jīng)內(nèi)存在豐富的微循環(huán),但傳統(tǒng)超聲檢查并不能檢測到血流信號(hào)。隨著多普勒技術(shù)的發(fā)展和對(duì)比增強(qiáng)超聲(contrast-enhanced ultrasound,CEUS)的出現(xiàn),使研究者可以對(duì)周圍神經(jīng)的血流灌注進(jìn)行評(píng)估。MOHAMMADI等[9]應(yīng)用彩色多普勒超聲對(duì)腕管綜合征患者的正中神經(jīng)進(jìn)行檢查,結(jié)果顯示疾病的嚴(yán)重程度和超聲檢查結(jié)果密切相關(guān)。而在另外一項(xiàng)關(guān)于腕管綜合征的研究中,研究者們結(jié)合檢測正中神經(jīng)的橫截面積(cross-sectional area,CSA)評(píng)估了超顯微血管成像、能量多普勒和彩色多普勒這3種多普勒超聲技術(shù)對(duì)腕管綜合征的診斷價(jià)值,結(jié)果表明超顯微血管成像對(duì)正中神經(jīng)血流的顯示最敏感[10]。WANG等[11]應(yīng)用CEUS對(duì)大鼠坐骨神經(jīng)的血流灌注檢測研究顯示,CEUS可以實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)血流灌注的定量評(píng)估。

2 超聲在周圍神經(jīng)損傷診斷中的應(yīng)用和研究

2.1 創(chuàng)傷性周圍神經(jīng)損傷

創(chuàng)傷是導(dǎo)致周圍神經(jīng)損傷的常見原因。經(jīng)典的Sunderland分類將周圍神經(jīng)損傷根據(jù)嚴(yán)重程度分為Ⅰ～Ⅴ級(jí)[12]。其中,Ⅰ～Ⅲ級(jí)由于神經(jīng)外膜和束膜完好,超聲影像結(jié)果往往顯示神經(jīng)形態(tài)無明顯改變或有增粗表現(xiàn);Ⅳ級(jí)損傷雖然保留了完整的神經(jīng)外膜,但神經(jīng)內(nèi)形成連續(xù)的神經(jīng)瘤,超聲影像表現(xiàn)為結(jié)節(jié)性的腫大和神經(jīng)束內(nèi)結(jié)構(gòu)紊亂;Ⅴ級(jí)損傷最重,神經(jīng)組織連續(xù)性中斷,超聲可以探測到神經(jīng)纖維斷端之間的間隙[13]。研究者們?yōu)樘剿髦車窠?jīng)損傷診斷技術(shù),在新鮮尸體的上肢神經(jīng)上做神經(jīng)橫斷模型,發(fā)現(xiàn)高分辨率超聲對(duì)神經(jīng)橫斷的識(shí)別靈敏性達(dá)到89%,特異性達(dá)到95%[14]。除了神經(jīng)損傷的術(shù)前檢查診斷,超聲也用于術(shù)后恢復(fù)評(píng)估。損傷神經(jīng)在恢復(fù)過程中會(huì)形成束內(nèi)纖維化,這導(dǎo)致手術(shù)修復(fù)的神經(jīng)或神經(jīng)殘端的軸突無序生長,不會(huì)到達(dá)原來的靶組織,進(jìn)而形成神經(jīng)瘤(瘢痕)[15]。超聲可以準(zhǔn)確定位神經(jīng)瘤的位置,顯示其大小、形態(tài)和周圍組織毗鄰關(guān)系[16]。

2.2 卡壓性周圍神經(jīng)損傷

局部卡壓也是導(dǎo)致周圍神經(jīng)損傷的常見原因之一,例如腕管綜合征就是正中神經(jīng)發(fā)生局部卡壓導(dǎo)致的疾病。超聲聲像圖表現(xiàn)為卡壓部位神經(jīng)變細(xì),近端的神經(jīng)增粗,回聲降低。超聲不僅能夠定位卡壓位置,還能顯示周圍的異常回聲,這為判斷卡壓原因提供了依據(jù)[17]。既往的研究顯示,神經(jīng)的CSA和腫脹比率是超聲診斷卡壓性神經(jīng)損傷的重要評(píng)估指標(biāo)[18]。一項(xiàng)基于大鼠坐骨神經(jīng)卡壓模型的研究顯示,SWE可以定量評(píng)估病變神經(jīng)的硬度,為損傷診斷和預(yù)后評(píng)價(jià)提供依據(jù),這也為應(yīng)用超聲診斷卡壓性周圍神經(jīng)損傷提供新的思路[19]。

2.3 代謝性疾病導(dǎo)致的周圍神經(jīng)損傷

糖尿病周圍神經(jīng)病變(diabetic peripheral neuropathy,DPN)是最常見的由代謝性疾病所導(dǎo)致的周圍神經(jīng)損傷。在超聲聲像圖中,DPN患者的周圍神經(jīng)表現(xiàn)為增粗、回聲降低和篩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模糊。雖然超聲對(duì)DPN的診斷價(jià)值已得到廣泛認(rèn)可,但某些診斷標(biāo)準(zhǔn)尚存爭議。KANG等[20]應(yīng)用超聲檢測DPN患者和健康人群周圍神經(jīng)的CSA,結(jié)果顯示DPN患者多條周圍神經(jīng)的CSA顯著高于健康對(duì)照。在脛神經(jīng)的相關(guān)研究中,結(jié)果也提示神經(jīng)CSA與疾病之間存在顯著相關(guān)性[21]。但在一項(xiàng)探究建立DPN患者下肢神經(jīng)超聲聲像圖特征的研究中,結(jié)果顯示DPN患者下肢神經(jīng)CSA和健康對(duì)照沒有顯著差異[22]。而HE等[23]的研究發(fā)現(xiàn),DPN患者脛神經(jīng)的CSA較健康對(duì)照顯著增加,但正中神經(jīng)的CSA在DPN患者和健康對(duì)照之間沒有顯著差異。這些結(jié)果可能提示應(yīng)用傳統(tǒng)高頻超聲對(duì)DPN的診斷存在局限性,SWE的應(yīng)用為超聲診斷DPN帶來了新進(jìn)展。研究表明,可以應(yīng)用SWE通過神經(jīng)硬度變化對(duì)DPN進(jìn)行篩查[23-24]。高頻超聲結(jié)合SWE檢查是診斷DPN的有效手段[25]。

2.4 神經(jīng)腫瘤

神經(jīng)腫瘤以神經(jīng)鞘瘤和神經(jīng)纖維瘤為多見。神經(jīng)腫瘤在超聲聲像中常表現(xiàn)為結(jié)節(jié)狀低回聲,有些瘤體與神經(jīng)干之間有條帶狀低回聲相連,形成所謂“鼠尾征”,這也是超聲診斷神經(jīng)鞘瘤的主要標(biāo)志之一[19]。一項(xiàng)包括146例周圍神經(jīng)腫瘤(115例神經(jīng)鞘瘤和31例神經(jīng)纖維瘤)的回顧性研究結(jié)果顯示,超聲可以通過瘤體的形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等信息鑒別診斷這兩種神經(jīng)腫瘤[26]。而陳曉芳等[27]通過回顧分析68例周圍神經(jīng)腫瘤的超聲聲像圖發(fā)現(xiàn),可以依據(jù)腫瘤的大小、形態(tài)和內(nèi)部回聲等聲像圖特點(diǎn)鑒別診斷神經(jīng)鞘瘤、神經(jīng)纖維瘤和惡性神經(jīng)鞘膜瘤。此外,超聲對(duì)腫瘤周圍組織情況的顯示也為手術(shù)方案的制定提供了參考。

3 超聲在周圍神經(jīng)相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用和研究

3.1 超聲在術(shù)前評(píng)估中的應(yīng)用

超聲技術(shù)在術(shù)前評(píng)估中主要應(yīng)用于兩個(gè)方面。一方面是對(duì)目標(biāo)神經(jīng)的定位,特別是對(duì)一些解剖位置可變的小神經(jīng)和容易存在解剖位置變異的神經(jīng),術(shù)前通過超聲技術(shù)進(jìn)行評(píng)估和定位可以有效減少組織探查操作和縮短手術(shù)時(shí)間[28]。這方面的應(yīng)用多見于神經(jīng)瘤手術(shù)[29]。另一方面是降低醫(yī)源性周圍神經(jīng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)。周圍神經(jīng)分布廣泛,不可避免地會(huì)暴露于手術(shù)入路和區(qū)域,術(shù)中的一些操作會(huì)對(duì)組織造成牽拉或壓迫,這些都有可能導(dǎo)致神經(jīng)損傷。關(guān)于橈神經(jīng)淺支[30]和腓腸神經(jīng)[31]的研究表明,術(shù)前應(yīng)用超聲進(jìn)行評(píng)估可以預(yù)防相關(guān)神經(jīng)發(fā)生醫(yī)源性損傷。

3.2 超聲引導(dǎo)下周圍神經(jīng)阻滯麻醉

傳統(tǒng)的周圍神經(jīng)阻滯需要依據(jù)體表解剖標(biāo)志來定位目標(biāo)神經(jīng),即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的操作者仍不能避免解剖位置變異等情況導(dǎo)致的麻醉失敗,如果發(fā)生麻醉藥物注入血管或針尖損傷神經(jīng)等情況還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果[32]。超聲可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地顯示目標(biāo)神經(jīng)和針尖的位置,輔助操作者完成更準(zhǔn)確、更安全的周圍神經(jīng)阻滯麻醉。目前,上肢手術(shù)多應(yīng)用臂叢神經(jīng)阻滯。一項(xiàng)比較超聲引導(dǎo)下臂叢神經(jīng)麻醉和全身麻醉在上肢創(chuàng)傷手術(shù)中應(yīng)用的研究結(jié)果顯示,超聲引導(dǎo)下臂叢神經(jīng)阻滯不但可以獲得滿意的麻醉效果,而且具有更好的術(shù)后鎮(zhèn)痛效果[33]。OBATA等[34]的研究也支持超聲引導(dǎo)下臂叢神經(jīng)阻滯麻醉在上肢手術(shù)中具有良好的麻醉效果。此外,在一項(xiàng)關(guān)于營養(yǎng)不良型大皰性表皮松解癥的研究中,由于這種疾病患者的氣管問題,全身麻醉存在很高風(fēng)險(xiǎn),而患者必須進(jìn)行手術(shù)治療,研究者分析了應(yīng)用超聲引導(dǎo)下臂叢神經(jīng)阻滯麻醉進(jìn)行的19次手術(shù)發(fā)現(xiàn)麻醉效果穩(wěn)定滿意,并且未發(fā)生任何并發(fā)癥[35]。

3.3 低強(qiáng)度超聲在周圍神經(jīng)損傷治療中的研究

低強(qiáng)度超聲(low-intensity pulsed ultrasound,LIUS)一般指強(qiáng)度為0.1～1.5 W/cm2的超聲(1～2.5 MHz)。近年來,越來越多的研究證據(jù)顯示,LIUS對(duì)周圍神經(jīng)損傷具有治療作用。在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,ZHANG等[36]發(fā)現(xiàn)LIUS可以促進(jìn)施萬細(xì)胞的增殖,并提高神經(jīng)營養(yǎng)因子-3和腦源神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)。TSUANG等[37]的研究結(jié)果也支持LIUS對(duì)施萬細(xì)胞的促增殖作用,此外還發(fā)現(xiàn)LIUS可以抑制炎性細(xì)胞因子的表達(dá)。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,NI等[38]應(yīng)用LIUS刺激大鼠坐骨神經(jīng)擠壓損傷模型,發(fā)現(xiàn)LIUS可以促進(jìn)神經(jīng)損傷的修復(fù)并提高腦源神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果都強(qiáng)調(diào)了LIUS作為周圍神經(jīng)損傷修復(fù)治療手段的潛力,但進(jìn)一步的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用還需要更多的研究探索。

3.4 聚焦超聲在周圍神經(jīng)領(lǐng)域中的研究

不同于利用超聲技術(shù)進(jìn)行影像學(xué)應(yīng)用,聚焦超聲(focused ultrasound,FUS)是指將超聲波束匯聚于一點(diǎn)產(chǎn)生能量的技術(shù),其具有無創(chuàng)性、靶向性和良好的組織穿透性?！俺暤丁本褪荈US的一種應(yīng)用。近年來的研究提示,FUS在治療周圍神經(jīng)疼痛方面存在一定潛力。王彬等[39]通過研究發(fā)現(xiàn),低強(qiáng)度FUS可以緩解大鼠坐骨神經(jīng)損傷模型的機(jī)械痛敏癥狀。ANDERSON等[40]在大鼠急性疼痛模型中的研究結(jié)果也顯示,FUS具有治療周圍神經(jīng)急性疼痛的潛力。另一方面,也有研究指出FUS可以產(chǎn)生與電刺激相當(dāng)?shù)纳窠?jīng)刺激[41]。有研究者認(rèn)為,這種超聲刺激有望取代傳統(tǒng)周圍神經(jīng)電生理檢查的電刺激,其能靶向目標(biāo)神經(jīng),具有高度的空間特異性和作用深度[42]。

4 總結(jié)與展望

超聲檢查以其經(jīng)濟(jì)、無創(chuàng)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像的優(yōu)勢已經(jīng)成為診斷周圍神經(jīng)損傷的重要工具,隨著超聲技術(shù)的不斷發(fā)展,其已經(jīng)不再局限于對(duì)神經(jīng)組織形態(tài)和結(jié)構(gòu)信息的收集,彈性成像技術(shù)為周圍神經(jīng)損傷超聲檢查診斷提供了新的評(píng)估指標(biāo)。而超聲對(duì)肌肉和神經(jīng)血流灌注檢查的發(fā)展也提高了其在周圍神經(jīng)損傷診斷應(yīng)用中的價(jià)值。此外,超聲技術(shù)也在周圍神經(jīng)相關(guān)的麻醉和治療領(lǐng)域中的應(yīng)用有新的突破。相信在超聲技術(shù)于各方向研究不斷進(jìn)展的基礎(chǔ)上,周圍神經(jīng)損傷診斷和治療的整體水平也會(huì)獲得極大的提高。