周围神经疾病中手指神经支和手掌神经支的高频超声检查

摘要

本方案描述了正中神经和尺神经的指支和手掌支的高频神经肌肉超声检查，这可以帮助定位周围神经疾病并适用于评估指神经损伤。

摘要

周围神经超声是一种行之有效的影像学技术，用于评估某些周围神经病变。然而，周围神经的超声异常与轴突丢失的电诊断或临床证据之间的相关性较差。这是周围神经超声的一个重大局限性，因为临床环境中遇到的许多周围神经疾病都与轴突丢失有关。此外，轴突丢失的临床和电诊断证据与所有周围神经疾病的残疾直接相关。然而，由于电诊断研究中经常遇到的地板效应，这些相关性以及明确诊断通常具有挑战性。因此，与轴突丢失相关的成像技术对于扩大周围神经超声作为周围神经疾病潜在生物标志物的效用至关重要。随着新技术的进步和高频超声成像能力的不断提高，即使使用床旁超声设备，也可以以极高的分辨率对手的手掌和指神经分支进行成像。它们的浅表和最远端解剖位置是评估多发性神经病的理想选择，因为这些分支在轴突丢失期间最早退化。然而，没有研究系统地评估这些神经分支以确定它们是否可以用超声进行可重复测量。目前的方案适用于手掌表面和手指正中神经和尺神经横截面积的系统评估。该协议为神经子集提供了参考数据，这些神经子集证明了三个独立的超声医师之间的高类内相关系数。最后，作为概念验证和证明该协议的临床应用，将来自遗传证实的遗传性多发性神经病个体的代表性数据与已建立的规范数据进行比较，以检查横截面积差异。

引言

临床超声评估周围神经和肌肉的扩展大大提高了诊断神经肌肉疾病的能力¹。在过去的 2 年里，超声已成为一种直接对神经肌肉系统解剖变化进行成像的工具，这些变化与病理过程相关。超声最常与临床病史和检查相结合，以提供更多详细信息或支持电诊断研究，这被认为是诊断周围神经疾病的金标准^{等效物 2}。在某些局灶性神经病（如腕管综合征）病例中，可以使用超声代替具有高灵敏度和特异性的电诊断结果³。由于其成本低、能够在床边进行以及无创特性，超声是许多临床医生首选的神经肌肉系统成像方式 ^4,5。

周围神经超声已被证明对于定位由髓鞘异常引起的周围神经疾病具有重要价值，例如慢性免疫性脱髓鞘性多发性神经病 （CIDP）^6,7 和 1A 型腓骨肌萎缩症 （CMT1A）^7,8。在这些疾病中，上肢和下肢神经的局灶性或弥漫性横截面积扩大得到了很好的描述。然而，横截面积扩大并不是脱髓鞘疾病所特有的，因为它也在轴突多发性神经病中被描述过，尽管很少⁸。然而，轴突疾病中的横截面扩大明显不那么强大，并且在整个神经中不均匀。由于这些挑战，超声在轴突神经病中的效用是有限的。

大多数周围神经超声研究都集中在相对近端神经位置的成像上，主要是因为神经体积较大，这使得识别更加简单。然而，在多发性神经病的轴突丢失期间，周围神经的最远端分支最早以 Wallerian 样方式退化 ^9,10。由于它们的直径较小，成像分辨率一直是这些神经分支可重复成像的限制因素。最近，由于更快速、无缝的图像合成技术，传感器的分辨率得到了持续的提高。现在，大约 500 μm 的结构可以使用床旁超声进行常规成像，而尺寸低至 30 μm 的结构可以使用超高频系统进行成像¹¹。因此，可以想象，可以通过床旁超声可靠地评估脚和手的远端神经分支。

手掌神经支和指神经支是正中神经、桡神经和尺神经的最远端分支。除了指感觉神经外，掌支还将运动神经（仅正中和尺神经）输送到骨间肌¹²。在尸体研究中，手掌和指支的直径在 0.8 毫米到 2.1 毫米之间¹³，这完全在高频超声换能器的检测范围内。此外，由于通过结缔组织或肌肉的频率损失最小，它们的表面位置允许进行高频和超高频成像。然而，没有研究使用超声确定手部指神经支或手掌神经分支的规范横截面积，这对于临床和研究是必要的。因此，本方案评估了手掌和指神经分支。

技术注意事项
在开始此协议之前，必须将神经肌肉聚焦超声的原理作为基础进行审查¹⁴。此外，还对当前协议进行了几个具体考虑。考虑到手部的自然轮廓，建议使用占地面积小且频率高于 15 MHz 的传感器。一个 10-22 MHz 的换能器，占地面积为 8 mm x 13 mm（参见 材料表），与兼容的数字超声系统一起使用。

接下来的考虑因素是成像深度和焦点区域。在目前的所有影像学研究中，手掌和指神经的深度小于 0.35 cm。因此，建议使用 1 cm 的一致深度以实现可重复性。此外，通过在设备的最大高度放置两个焦点区域，可以在此深度实现改进的成像。

强烈建议进行一致的图像调整（频率、增益和灰度图）。由于覆盖和包围神经的浅表组织最少，在成像过程中调整这些参数不会提高成像分辨率或质量。鉴于这些神经的直径较小，建议使用 ImageJ^15,16 等辅助图像分析软件进行横截面积测量。

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研究方案

本研究中的所有实验均按照韦恩州立大学和底特律医学中心机构审查委员会 （IRB） 的规定进行，根据批准的周围神经病变个体自然史方案进行。已获得所有人类参与者的知情同意。

1. 仪器设置

1. 根据需要输入患者的姓名或其他标识符，以组织捕获的图像。
2. 成像前，对超声探头进行消毒（参见 材料表）并在换能器头部涂抹充足的超声凝胶。
3. 将捕获频率设置为超声设备允许的最高频率，该频率不需要进一步的图像合成或对比度。
   注：在本研究中，使用了 20 MHz。
4. 将总成像或网屏深度设置为 1 厘米，两个焦点位置尽可能浅。
   注意：这些深度和焦点位置允许对手正中神经和尺神经的所有手掌和指部进行成像。一旦根据检查者的偏好确定，建议使用一致的增益和灰度图以确保测量的可重复性。

2. 患者准备

注意：遗传性周围神经病变的患者纳入标准是已知导致遗传性周围神经病变的基因的确认突变（请参阅代表性结果部分），没有排除标准。对于对照组，纳入标准是上肢电诊断测试的正常结果。对照排除标准包括糖尿病病史或当前诊断、甲状腺功能障碍、任何已知的维生素异常、既往减肥手术、代谢综合征、体重指数大于 29、外伤性神经损伤史或大纤维或小纤维周围神经病变病史。

1. 将患者置于仰卧位，肘部伸展，手腕旋后，使前臂背表面舒适地放在手术台上。
   注意：在定位之前，请检查手和手臂，这将进行评估，因为要成像区域附近或上方的任何伤口、皮疹或皮肤刺激都是相对禁忌症，可能会排除超声成像。
2. 伸展患者的手腕和掌骨，使指甲接触桌子表面。让拇指略微内收和弯曲，以获得舒适感。

3. 超声检查

注意：正中神经有四个掌总支和尺神经 2 个掌总支¹³。每个手指都有一个内侧和外侧指支，其中 1-3 指是纯正中神经支配的，5 指是纯尺神经支配的。第 4 指由外侧表面的正中神经和内侧表面的尺神经双重支配。该协议侧重于对掌中总神经到第 2 指、指外侧支到第 2 指、尺总支到指 5 和内侧支到指 5 进行成像。

1. 首先使用外侧横向屈肌手掌折痕作为标志，确定手掌外侧横支到指 2 的正中总支（图 1）。
   注意：与指神经相比，第 2 指的正中掌支和第 5 指的尺总掌支明显大于伴随的血管。因此，首先识别这些神经可以帮助识别更远的分支，这些分支在横截面积上与血管更相似。
2. 将换能器放置在桡屈肌手掌折痕的近端（图 1）。
   注意：在本研究中，没有遇到没有桡屈肌手掌折痕的个体。但是，在手掌皱襞缺失的情况下，将换能器放置在第二掌骨底部近端 2 cm 处。
3. 以尽可能小的压力将换能器垂直于预期的神经路线，同时仍确保与换能器和皮肤完全接触。
   注意：鉴于手掌和指支的表面位置，它们容易受到换能器的压力变形的影响。
4. 调整换能器的角度，以便识别具有均匀神经外膜的最小横截面积。这种技术降低了平面外成像的可能性，而平面外成像可能会改变结果。
5. 通过轻柔地来回移动换能器来优化图像，以最大限度地减少神经的各向异性。
   注意：瞥大作用是指基于换能器角度¹⁷ 的反射超声波形的变化。调整透射波角度会产生超出平面且未被超声换能器接收的反射波形，从而导致结构的低回声（或黑色信号增加）。神经的各向异性相对较低，这意味着需要显着的角度变化才能产生神经的低回声性。相比之下，肌肉和肌腱具有相对较高的各向异性。通过使用换能器进行小的来回运动，出现各向异性的角度限制可以帮助确定神经成像的合适平面¹⁸。
6. 如果可能，利用功率多普勒成像（PDI，见 材料表）来识别附近的任何血管（在所有位置进行）。
7. 优化后，在此位置捕获图像。保存前在超声系统内标记神经，以便定位神经以进行进一步测量。用神经名称、位置和侧面标记图像。
8. 接下来，通过将换能器向远端推进到指 2 的末端，对掌指关节处 2 指的外侧指支进行成像。然后，将换能器停在第二掌指关节屈肌折痕中心的远端和外侧。
9. 优化后，在此位置捕获图像。保存前在超声系统内标记神经，以便找到神经进行进一步测量。用神经名称、位置和侧面标记图像。
10. 为了评估手掌或指支到 2 趾的局灶性病变或不均匀的横截面扩大，将换能器向远端推进到 2 趾的末端。
    注意：在远端指间关节 （DIP） 近端 1.5-2 cm 范围内可以充分显示指神经。
11. 然后，从可以看到分支的最远端点，沿着神经向近端到达腕管远端的正中总神经。
12. 接下来，通过识别尺骨横掌折痕，将尺骨总掌支成像到第 5 指（图 1）。
13. 将换能器垂直于预期的神经路线放置，并按照步骤 3.3.-3.6 中的说明调整成像。
14. 优化后，在此位置捕获图像。保存前在超声系统内标记神经，以便定位神经以进行进一步测量。用神经名称、位置和侧面标记图像。
15. 接下来，通过将换能器推进到指 5 的末端，停止在 MCP 屈肌折痕的远端，对掌指 （MCP） 关节的内侧支进行成像。
16. 如前所述，在步骤 3.3.-3.6 中优化镜像。
17. 优化后，在此位置捕获图像。保存前在超声系统内标记神经，以便定位神经以进行进一步测量。用神经名称、位置和侧面标记图像。
18. 评估沿第 5 指的局灶性或节段性横截面异常。通过确定最远端的位置，可视化神经并向近端扫描回 Guyon 管。
    注意：Guyon 管，也称为尺管或隧道，位于尺神经和动脉通过的手/手腕内侧。Guyon 管的边界包括上部的腕浅韧带、下方的屈肌支持带和下鱼际肌、内侧的豌豆状韧带和豌骨韧带以及外侧的钩状韧带¹⁹。
19. 在两侧执行所有测量。
    注意：对于本研究，对于 BMI 小于 33 的个体，使用此处使用的换能器可以对正中神经和尺神经返回臂丛神经的整个过程进行成像。虽然该方案仅关注有限数量的神经，但在局灶性或创伤性神经病变的情况下（本协议中未显示神经的评估），建议使用掌骨的远端头作为追踪和评估其他指神经和掌神经的起点。
20. 保存所有图像并将其导出到大容量存储设备。如果使用 ImageJ，请将图像导出为 .jpg 文件。

4. 测量横截面积

注意：ImageJ 是一种开源图像处理软件（参见 材料表），用于本研究，以下步骤适用于该软件。

1. 打开 ImageJ 软件。
2. 在程序界面中选择 文件 并单击 可选.导航到存储超声图像的目录。
3. 选择与要测量的神经相关的.jpg。
4. 通过选择线条工具并使用原始超声图像上的比例尺绘制 1 cm 的直线来设置图像的比例。单击 Analyze ，然后选择 Set Scale。
   注意：以像素为单位的距离是根据 1 厘米线自动计算的，并自动填充到第一个框中。要以平方毫米 （mm²） 为单位输出测量值，请将已知距离更改为 10。关闭 set scale 框。
5. 使用手绘选择工具勾勒出神经外膜和周围组织边界的神经（图 2，黄线）。
   注意：缩放功能可用于 ImageJ 以确定将神经外膜与周围结构分离的确切像素，以进行更精确的测量。
6. 通过单击 Analyze 并选择 Measure 来测量横截面积。

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结果

对于规范数据，选择了 20 名电生理学结果正常、无神经系统疾病、既往病史或当前糖尿病、甲状腺功能障碍、维生素异常、代谢综合征、腕管或肘管综合征、暴露于化疗药物或严重手部外伤，并且在过去 1 年内未怀孕的个体（表 1).鉴于子集较小，我们没有按年龄、性别、体重或身高对数据进行分层，所有这些都已知会影响神经横截面积^14,20...

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讨论

本方案描述了手部指神经支和掌神经支的高频超声。本研究旨在检验远端神经分支横截面积扩大与轴突损失相关的假设。需要对患有不同轴突疾病亚群的个体进行广泛的多中心自然史研究来解决这一假设。除了潜在的研究益处外，该方案还可以在临床上应用于定位周围神经主诉。

这里的规范数据代表了一小部分健康个体，他们没有表现出神经系统不?...

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材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
10-22mHz Transducer	General Electric Health Care	H48062AB	Small foot print transducer
ImageJ	NIH	N/A	https://imagej.nih.gov/ij/
Logiq eR8 Ultrasound Beam Former	General Electric Health Care	H48522AS	This is the beamformer and image processor which includes Power Doppler Imaging
Ultrasound Gel	Parker Labratories	44873	Standard ultrasonoic gel, non sterile