超声技术在周围神经损伤中的应用及研究进展

孟祥龙,尹维田

(吉林大学中日联谊医院,吉林 长春130033)

周围神经损伤的发病原因复杂,主要包括创伤性损伤、局部卡压、神经肿瘤等。早期的准确诊断和适当的治疗策略是周围神经损伤获得良好预后的关键。超声技术是利用超声波的物理特性和生物组织的声学特性进行成像的检查技术,由于与传统的神经电生理、核磁共振等检查技术相比具有经济、无创、实时动态成像等优势,已成为周围神经损伤诊断的重要工具。近年来,随着超声技术的发展,其在周围神经及相关肌肉和血管的检查方面获得了新的进展。此外,超声技术不仅在周围神经损伤诊断领域有所突破,在周围神经相关的麻醉和治疗领域也有新的发现。这些研究成果不仅拓展了超声技术在周围神经损伤诊断中的应用,也为周围神经相关领域的研究提供了参考和借鉴。本文就超声技术在周围神经相关检查、周围神经损伤诊断和周围神经损伤其他相关领域的应用及研究进展进行综述。

1 周围神经超声检查技术

1.1 神经超声检查

对周围神经解剖学特征的识别是通过超声检查进行神经损伤诊断的基础。超声扫查的横切面上,周围神经呈现椭圆形的“蜂窝样”结构,外层的神经外膜和内部神经束的束膜呈高回声,包裹内部低回声神经束。纵切面上,周围神经呈条索状,神经外膜和束膜呈线样高回声,神经束呈均质低回声。随着近年来高频超声的广泛应用,周围神经的形态和内部结构得到了更好的成像显示。从提高分辨率的角度考虑,应尽量提高超声频率,但越高频率的超声组织穿透性越差。有研究认为7.5～15 MHz的频率可以得到最好的检查结果[1]。但也有研究指出,对于浅表神经(如正中神经)的检查应采用15～18 MHz,而对于深部神经(如坐骨神经)应采用9～12 MHz[2]。此外,新成像技术的发展和应用也进一步提高了超声对周围神经损伤的诊断准确性。剪切波弹性成像技术(shear wave elastography,SWE)是目前超声检查的新兴热点。SWE通过检测组织产生的横向剪切波,获得组织弹性信息,在声像图上叠加彩色编码,具有方便、实时和定量检测的优点[3]。值得一提的是,关于超高频超声(ultra-high frequency ultrasonography,UHFUS;30～100 MHz)临床应用的研究也被不断报道,但目前主要集中于皮肤、血管和口腔领域中[4]。BYRA等[5]开展的一项应用UHFUS(30 MHz)采集尸体尺神经束特征的研究结果提示UHFUS可以提供潜在的神经束结构信息。虽然UHFUS的分辨率能达到30 μm,但有限的组织穿透深度限制了其对周围神经损伤诊断的常规检查应用,术中检测是其未来可能的应用方向[6]。总之,UHFUS在周围神经中的应用仍有待进一步的研究探索。

1.2 神经-肌肉超声检查

周围神经发生损伤时,除了神经组织本身,其所支配的肌肉也会发生病理变化。目前,超声检查与肌肉相关的研究主要集中于原发性肌肉疾病,关于周围神经损伤相关肌肉病变的研究较少。既往关于超声在肌营养不良疾病中的研究发现,肌肉组织的病理变化和回声强度相关[7]。超声检查对发生病理变化肌肉组织的评估可以辅助诊断其支配神经的损伤情况。在一项探究超声对失神经支配的手内在肌检查的前瞻性研究中,研究者通过对比电生理学检查结果发现,超声可以有效筛查失神经支配的肌肉[8]。这些研究结果提示了超声对肌肉的检查有潜力成为诊断周围神经损伤的辅助手段。

1.3 神经-血管超声检查

神经的血流灌注与其生理功能息息相关,虽然周围神经内存在丰富的微循环,但传统超声检查并不能检测到血流信号。随着多普勒技术的发展和对比增强超声(contrast-enhanced ultrasound,CEUS)的出现,使研究者可以对周围神经的血流灌注进行评估。MOHAMMADI等[9]应用彩色多普勒超声对腕管综合征患者的正中神经进行检查,结果显示疾病的严重程度和超声检查结果密切相关。而在另外一项关于腕管综合征的研究中,研究者们结合检测正中神经的横截面积(cross-sectional area,CSA)评估了超显微血管成像、能量多普勒和彩色多普勒这3种多普勒超声技术对腕管综合征的诊断价值,结果表明超显微血管成像对正中神经血流的显示最敏感[10]。WANG等[11]应用CEUS对大鼠坐骨神经的血流灌注检测研究显示,CEUS可以实现对神经血流灌注的定量评估。

2 超声在周围神经损伤诊断中的应用和研究

2.1 创伤性周围神经损伤

创伤是导致周围神经损伤的常见原因。经典的Sunderland分类将周围神经损伤根据严重程度分为Ⅰ～Ⅴ级[12]。其中,Ⅰ～Ⅲ级由于神经外膜和束膜完好,超声影像结果往往显示神经形态无明显改变或有增粗表现;Ⅳ级损伤虽然保留了完整的神经外膜,但神经内形成连续的神经瘤,超声影像表现为结节性的肿大和神经束内结构紊乱;Ⅴ级损伤最重,神经组织连续性中断,超声可以探测到神经纤维断端之间的间隙[13]。研究者们为探索周围神经损伤诊断技术,在新鲜尸体的上肢神经上做神经横断模型,发现高分辨率超声对神经横断的识别灵敏性达到89%,特异性达到95%[14]。除了神经损伤的术前检查诊断,超声也用于术后恢复评估。损伤神经在恢复过程中会形成束内纤维化,这导致手术修复的神经或神经残端的轴突无序生长,不会到达原来的靶组织,进而形成神经瘤(瘢痕)[15]。超声可以准确定位神经瘤的位置,显示其大小、形态和周围组织毗邻关系[16]。

2.2 卡压性周围神经损伤

局部卡压也是导致周围神经损伤的常见原因之一,例如腕管综合征就是正中神经发生局部卡压导致的疾病。超声声像图表现为卡压部位神经变细,近端的神经增粗,回声降低。超声不仅能够定位卡压位置,还能显示周围的异常回声,这为判断卡压原因提供了依据[17]。既往的研究显示,神经的CSA和肿胀比率是超声诊断卡压性神经损伤的重要评估指标[18]。一项基于大鼠坐骨神经卡压模型的研究显示,SWE可以定量评估病变神经的硬度,为损伤诊断和预后评价提供依据,这也为应用超声诊断卡压性周围神经损伤提供新的思路[19]。

2.3 代谢性疾病导致的周围神经损伤

糖尿病周围神经病变(diabetic peripheral neuropathy,DPN)是最常见的由代谢性疾病所导致的周围神经损伤。在超声声像图中,DPN患者的周围神经表现为增粗、回声降低和筛网状结构模糊。虽然超声对DPN的诊断价值已得到广泛认可,但某些诊断标准尚存争议。KANG等[20]应用超声检测DPN患者和健康人群周围神经的CSA,结果显示DPN患者多条周围神经的CSA显著高于健康对照。在胫神经的相关研究中,结果也提示神经CSA与疾病之间存在显著相关性[21]。但在一项探究建立DPN患者下肢神经超声声像图特征的研究中,结果显示DPN患者下肢神经CSA和健康对照没有显著差异[22]。而HE等[23]的研究发现,DPN患者胫神经的CSA较健康对照显著增加,但正中神经的CSA在DPN患者和健康对照之间没有显著差异。这些结果可能提示应用传统高频超声对DPN的诊断存在局限性,SWE的应用为超声诊断DPN带来了新进展。研究表明,可以应用SWE通过神经硬度变化对DPN进行筛查[23-24]。高频超声结合SWE检查是诊断DPN的有效手段[25]。

2.4 神经肿瘤

神经肿瘤以神经鞘瘤和神经纤维瘤为多见。神经肿瘤在超声声像中常表现为结节状低回声,有些瘤体与神经干之间有条带状低回声相连,形成所谓“鼠尾征”,这也是超声诊断神经鞘瘤的主要标志之一[19]。一项包括146例周围神经肿瘤(115例神经鞘瘤和31例神经纤维瘤)的回顾性研究结果显示,超声可以通过瘤体的形态、内部结构等信息鉴别诊断这两种神经肿瘤[26]。而陈晓芳等[27]通过回顾分析68例周围神经肿瘤的超声声像图发现,可以依据肿瘤的大小、形态和内部回声等声像图特点鉴别诊断神经鞘瘤、神经纤维瘤和恶性神经鞘膜瘤。此外,超声对肿瘤周围组织情况的显示也为手术方案的制定提供了参考。

3 超声在周围神经相关领域中的应用和研究

3.1 超声在术前评估中的应用

超声技术在术前评估中主要应用于两个方面。一方面是对目标神经的定位,特别是对一些解剖位置可变的小神经和容易存在解剖位置变异的神经,术前通过超声技术进行评估和定位可以有效减少组织探查操作和缩短手术时间[28]。这方面的应用多见于神经瘤手术[29]。另一方面是降低医源性周围神经损伤的风险。周围神经分布广泛,不可避免地会暴露于手术入路和区域,术中的一些操作会对组织造成牵拉或压迫,这些都有可能导致神经损伤。关于桡神经浅支[30]和腓肠神经[31]的研究表明,术前应用超声进行评估可以预防相关神经发生医源性损伤。

3.2 超声引导下周围神经阻滞麻醉

传统的周围神经阻滞需要依据体表解剖标志来定位目标神经,即使是经验丰富的操作者仍不能避免解剖位置变异等情况导致的麻醉失败,如果发生麻醉药物注入血管或针尖损伤神经等情况还会导致严重后果[32]。超声可以实时、动态地显示目标神经和针尖的位置,辅助操作者完成更准确、更安全的周围神经阻滞麻醉。目前,上肢手术多应用臂丛神经阻滞。一项比较超声引导下臂丛神经麻醉和全身麻醉在上肢创伤手术中应用的研究结果显示,超声引导下臂丛神经阻滞不但可以获得满意的麻醉效果,而且具有更好的术后镇痛效果[33]。OBATA等[34]的研究也支持超声引导下臂丛神经阻滞麻醉在上肢手术中具有良好的麻醉效果。此外,在一项关于营养不良型大疱性表皮松解症的研究中,由于这种疾病患者的气管问题,全身麻醉存在很高风险,而患者必须进行手术治疗,研究者分析了应用超声引导下臂丛神经阻滞麻醉进行的19次手术发现麻醉效果稳定满意,并且未发生任何并发症[35]。

3.3 低强度超声在周围神经损伤治疗中的研究

低强度超声(low-intensity pulsed ultrasound,LIUS)一般指强度为0.1～1.5 W/cm2的超声(1～2.5 MHz)。近年来,越来越多的研究证据显示,LIUS对周围神经损伤具有治疗作用。在体外细胞实验中,ZHANG等[36]发现LIUS可以促进施万细胞的增殖,并提高神经营养因子-3和脑源神经营养因子的表达。TSUANG等[37]的研究结果也支持LIUS对施万细胞的促增殖作用,此外还发现LIUS可以抑制炎性细胞因子的表达。在动物实验中,NI等[38]应用LIUS刺激大鼠坐骨神经挤压损伤模型,发现LIUS可以促进神经损伤的修复并提高脑源神经营养因子的表达。这些实验结果都强调了LIUS作为周围神经损伤修复治疗手段的潜力,但进一步的临床转化应用还需要更多的研究探索。

3.4 聚焦超声在周围神经领域中的研究

不同于利用超声技术进行影像学应用,聚焦超声(focused ultrasound,FUS)是指将超声波束汇聚于一点产生能量的技术,其具有无创性、靶向性和良好的组织穿透性。“超声刀”就是FUS的一种应用。近年来的研究提示,FUS在治疗周围神经疼痛方面存在一定潜力。王彬等[39]通过研究发现,低强度FUS可以缓解大鼠坐骨神经损伤模型的机械痛敏症状。ANDERSON等[40]在大鼠急性疼痛模型中的研究结果也显示,FUS具有治疗周围神经急性疼痛的潜力。另一方面,也有研究指出FUS可以产生与电刺激相当的神经刺激[41]。有研究者认为,这种超声刺激有望取代传统周围神经电生理检查的电刺激,其能靶向目标神经,具有高度的空间特异性和作用深度[42]。

4 总结与展望

超声检查以其经济、无创、实时动态成像的优势已经成为诊断周围神经损伤的重要工具,随着超声技术的不断发展,其已经不再局限于对神经组织形态和结构信息的收集,弹性成像技术为周围神经损伤超声检查诊断提供了新的评估指标。而超声对肌肉和神经血流灌注检查的发展也提高了其在周围神经损伤诊断应用中的价值。此外,超声技术也在周围神经相关的麻醉和治疗领域中的应用有新的突破。相信在超声技术于各方向研究不断进展的基础上,周围神经损伤诊断和治疗的整体水平也会获得极大的提高。