兔坐骨神经挤压伤模型的超声弹性成像研究

王铁铮 ，亓恒涛，陈 超，包守刚，牟晓飞，张先东，滕剑波

（1.山东大学附属山东省医学影像学研究所超声室，山东 济南 250021；2.山东第一医科大学附属省立医院手足外科，山东 济南 250021）

外周神经损伤是临床常见病之一，常引起相应肢体的功能障碍，重者导致残疾。常规超声可显示神经的走行、连续性、内部结构及其周围的解剖关系，但无法准确评估神经的硬度［1-2］。剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）作为一种新的超声技术，可定量评价外周神经的硬度，目前其临床研究多集中于外周神经卡压，如腕管综合征。已有研究［3-4］证实，随着正中神经卡压程度的增加，神经硬度越来越高。但对外周神经挤压伤后的神经硬度评价报道较少［5］。本研究对兔坐骨神经挤压伤模型行SWE，并与常规超声进行观察对比，探讨SWE 对兔坐骨神经挤压伤的诊断价值。

1 材料与方法

1.1 实验动物 选择新西兰兔40 只［许可证号：SCXK（鲁）20180006，购于济南金丰实验动物有限公司］，饲养于山东第一医科大学附属省立医院实验动物中心。参考Mckinnon 方法建立兔坐骨神经挤压伤模型，用5%的戊巴比妥钠（剂量25～35 mg/kg 体质量）经耳缘静脉进行麻醉，剪除手术野内（右侧臀部及右下肢）的毛并消毒，取右侧臀部斜切口，在臀大肌间隙和股二头肌间隙游离出坐骨神经，暴露长度约2.5 cm，操作前，采用利多卡因局部封闭。于坐骨结节下方约1.5 cm 处用普通外科止血钳垂直夹持神经，宽度约5 mm，夹持至第三扣并维持30 s，重复此过程以覆盖远端5 mm，造成兔坐骨神经挤压伤约10 mm，坐骨神经损伤区域为半透明状但未离断（图1）。术后每天肌内注射头孢唑啉钠2 次，持续1 周。40只兔坐骨神经损伤模型按1、2、4 及8 周分为A、B、C、D 组各10 只。将40 只兔左侧正常的坐骨神经作为对照组，与右侧坐骨神经损伤各组对比观察。本实验方案经山东省医学影像学研究所医学伦理学委员会审核通过。40 只实验兔均行双侧坐骨神经的常规超声检查和SWE 检查。

1.2 仪器与方法

图1 解剖暴露兔坐骨神经并制作挤压伤模型，箭头所指为坐骨神经挤压伤处

1.2.1 常规超声检查 采用Philips EPIQ 7 超声诊断仪，线阵探头频率5～18 MHz 及5～12 MHz，选用浅表肌肉骨骼模式。测量右侧坐骨神经损伤区及左侧相应位置正常坐骨神经的内径，观察其连续性和内部回声，所有数值均测量3 次，取平均值。

1.2.2 SWE 检查 采用Philips EPIQ 7 弹性成像模式，探头频率5～12 MHz。获得右侧坐骨神经损伤区清晰长轴图像，将损伤区置于图像中央，采用穿透模式，并在框中实时显示颜色编码的SWE 图。SWE 图稳定3～5 s 后，冻结图像进行测量。为减少其他因素的影响，采用弹性模量比值对坐骨神经进行评价。将ROI 分别放置在坐骨神经损伤区及近心侧约1 cm处坐骨神经内，自动显示ROI 内2 个弹性模量的比值，测量3 次取平均值，每次测量间隔时间≥5 s。坐骨神经内的ROI 固定为1 mm。

1.2.3 病理观察 每组常规超声及SWE 检查结束后选5 只处死并行病理学组织观察，观察每组坐骨神经损伤区的病理学改变。

1.3 统计学分析 使用SPSS 22.0 软件进行统计分析。连续变量以表示。绘制坐骨神经损伤区弹性模量比值时间曲线。兔坐骨神经内径及弹性模量比较行配对t 检验。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

对照组正常坐骨神经连续性完整，内径（1.15±0.06）mm，表现为均衡的线状低回声（图2）。右侧坐骨神经挤压伤模型坐骨神经开始明显增粗，约在2 周时达峰值，后逐渐恢复正常。坐骨神经厚度从A 组（1.26±0.11）mm 逐渐增加至B 组（1.74±0.10）mm，并从C 组（1.28±0.13）mm 恢复至D 组（1.17±0.05）mm。其中A 与B，B 与C 及C 与D 组之间神经内径比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。A、B 组坐骨神经损伤区增粗，内部回声不均匀，损伤区坐骨神经外膜和周围组织分界不清（图3）。D 组坐骨神经内径恢复良好，与对照组内径差异无统计学意义（P>0.05）。

在4 组坐骨神经损伤模型中，随时间延长，神经硬度逐渐增加，其中A、B、C、D 组弹性模量比值分别为1.40±0.06，1.95±0.10，2.30±0.12，2.69±0.13，弹性模量比值时间曲线见图4。

兔坐骨神经挤压伤后病理切片示，A 组损伤区表现为神经纤维排列紊乱，轴突肿胀，同时伴炎性细胞浸润。B、C 组坐骨神经可见空泡化，在间质组织内可见丰富的毛细血管，施万细胞增生明显。D 组损伤区可见再生的轴突及神经纤维形成（图5）。

3 讨论

在外周神经挤压伤中，常规超声检查可提示创伤早期神经水肿，表现为外周神经增粗、回声减弱、束膜结构显示欠清晰；随时间延长，损伤的外周神经内径逐渐恢复正常。常规超声虽能提示神经的形态学变化信息［6-7］，但无法进一步显示其病理变化过程，如神经损伤过程中的空泡化及间质增生等。临床医师迫切需要一种新的影像技术，能准确反映神经修复过程中的变化并定量评价。

SWE 可反映周围神经挤压伤的相关信息，有学者［8］对放疗乳腺癌患者的患侧臂丛神经和健侧臂丛神经进行SWE 研究，发现患侧臂丛神经硬度高于健侧。臂丛神经僵硬度的增加可能与纤维化过程有关。另有文献［9］报道，腕管综合征患者正中神经硬度变化在形态学改变之前已增加，因此，SWE 比常规超声检查可更早发现外周神经的卡压。本研究表明，神经挤压伤后神经僵硬度逐渐增加。病理切片示在挤压后第2、4 和8 周的胶原蛋白面积百分比显著增加，这也导致了神经僵硬度的增加。另外，神经挤压伤会引起束膜内水肿，神经局部缺血、缺氧的压力增加，从而诱导胶原蛋白在细胞外基质中的沉积，导致神经的僵硬度进一步增大［10］。

虽然MRI 也可评价外周神经的挤压伤，但其扫描时间长，无法任意切面成像，如对神经内纤维束传导进行评估，需行DTI，且对机器设备及图像后处理要求较高，技术难度大，这也限制了其临床应用。相比MRI 等其他影像学检查，超声具有方便快捷、无创、低廉等优点［11-12］。本研究采用弹性模量比值进行评价，进一步降低了弹性成像中的误差，提高了准确率，可定量评价神经的僵硬度，间接反映神经挤压伤后的病理改变。

本研究也存在一定的局限性：超声检查对操作者的依赖性较大；未将SWE 与其他影像学检查方法（如DTI 等）进行对比分析。

总之，常规超声结合弹性成像可全面、定量地评估坐骨神经的形态变化及力学性能等，这可能对周围神经挤压伤的修复及康复治疗具有重要意义。