אולטרסאונד בתדר גבוה של ענפי העצב הדיגיטלי והפלמר של היד במחלות עצבים היקפיות

Summary

הפרוטוקול הנוכחי מתאר אולטרסאונד עצבי-שרירי בתדר גבוה של הענפים הדיגיטליים והכף הידיים של העצב החציוני והאולנרי, שיכול לסייע באיתור מחלות עצב היקפיות ולהיות מותאם להערכת פגיעות עצביות דיגיטליות.

Abstract

אולטרסאונד עצב היקפי הוא טכניקת הדמיה מבוססת להערכת פתולוגיות עצביות היקפיות מסוימות. עם זאת, קיים מתאם גרוע בין חריגות אולטרסאונד של עצבים היקפיים לבין עדויות אלקטרו-דיאגנוסטיות או קליניות לאובדן אקסונלי. זוהי מגבלה משמעותית של אולטרסאונד עצב היקפי, שכן מחלות עצב היקפיות רבות שנתקלים בהן במסגרות קליניות קשורות לאובדן אקסונלי. יתר על כן, עדויות קליניות ואלקטרו-דיאגנוסטיות של אובדן אקסונלי קשורות ישירות לנכות בכל מחלות העצבים ההיקפיות. עם זאת, בשל השפעות הרצפה שנתקלים בהן לעתים קרובות במחקרים אלקטרודיאגנוסטיים, מתאמים אלה, כמו גם אבחנות סופיות, הם לרוב מאתגרים. לפיכך, טכניקות הדמיה המתואמות עם אובדן אקסונלי חיוניות להרחבת התועלת של אולטרסאונד עצבי היקפי כסמן ביולוגי פוטנציאלי למחלות עצבים היקפיות. עם ההתקדמות הטכנולוגית החדשה ויכולות ההדמיה ההולכות וגדלות של אולטרסאונד בתדר גבוה, ניתן לדמות את כף היד וענפי העצב הדיגיטליים של היד ברזולוציה גבוהה במיוחד גם באמצעות מכשירי אולטרסאונד נקודתיים. המיקומים האנטומיים השטחיים והדיסטליים ביותר שלהם אידיאליים להערכת פולינוירופתיות, מכיוון שענפים אלה מתנוונים מוקדם יותר במהלך אובדן אקסונלי. עם זאת, אף מחקר לא העריך באופן שיטתי את ענפי העצב הללו כדי לקבוע אם ניתן למדוד אותם באופן שחזורי באמצעות אולטרסאונד. הפרוטוקול הנוכחי הותאם להערכה שיטתית של אזורי חתך של העצבים החציוניים והאולנריים במשטח כף היד ובאצבעות היד. פרוטוקול זה מספק נתוני ייחוס עבור תת-קבוצה של עצבים המדגימים מקדמי מתאם תוך-מעמדיים גבוהים בין שלושה אולטרסאונדים נפרדים. לבסוף, כהוכחת היתכנות וכדי להדגים את היישומים הקליניים של פרוטוקול זה, נתונים מייצגים מאנשים עם פולינוירופתיה תורשתית מאושרת גנטית מושווים לנתונים נורמטיביים מבוססים כדי לבחון הבדלי שטח חתך.

Introduction

הרחבת האולטרסאונד הקליני להערכת עצבים ושרירים היקפיים שיפרה באופן משמעותי את היכולת לאבחן הפרעות נוירומוסקולריות¹. במהלך שני העשורים האחרונים, אולטרסאונד התגלה ככלי להדמיה ישירה של שינויים אנטומיים במערכת העצבית-שרירית, הקשורים לתהליכים פתולוגיים. אולטרסאונד משולב לרוב עם היסטוריה קלינית ובדיקה כדי לספק פרטים נוספים או לתמוך במחקרים אלקטרודיאגנוסטיים, הנחשבים לתקן זהב שווה ערך לאבחון מחלת עצבים היקפית². במקרים מסוימים של נוירופתיות מוקדיות כגון תסמונת התעלה הקרפלית, ניתן להשתמש באולטרסאונד במקום תוצאות אלקטרודיאגנוסטיות בעלות רגישות וסגוליות גבוהות³. בשל עלותו הנמוכה, יכולתו להתבצע ליד המיטה ותכונותיו הלא פולשניות, אולטרסאונד הוא שיטת ההדמיה המועדפת על המערכת העצבית-שרירית עבור רופאים רבים ^4,5.

אולטרסאונד עצבי היקפי הוכח במפורש כבעל ערך רב ללוקליזציה של מחלות עצב היקפיות הנגרמות על ידי חריגות במיאלין, כגון פולינוירופתיה דמיאלינטית חיסונית כרונית (CIDP)^6,7 ומחלת שארקו-מארי-שן מסוג 1A (CMT1A)^7,8. במחלות אלה מתוארות היטב הגדלת שטח החתך המוקד או המפוזר של עצבים בגפיים העליונות והתחתונות. עם זאת, הגדלת שטח חתך אינה ספציפית למחלות דמיאלינטיות, כפי שהיא תוארה גם בפולינוירופתיות אקסונליות, אם כי בדלילות⁸. עם זאת, הגדלת החתך במחלות אקסונליות היא פחות חזקה באופן משמעותי ואינה אחידה בכל העצב. בשל אתגרים אלה, התועלת של אולטרסאונד בנוירופתיות אקסונליות מוגבלת.

רוב מחקרי האולטרסאונד של העצבים ההיקפיים התמקדו בהדמיה של מיקומי עצבים פרוקסימליים יחסית בעיקר בשל גודל העצב הגדול יותר, מה שהופך את הזיהוי לפשוט יותר. עם זאת, הענפים הדיסטליים ביותר של העצבים ההיקפיים מתנוונים מוקדם יותר בצורה דמוית ולריאן במהלך אובדן אקסונלי בפולינוירופתיה ^9,10. בשל הקוטר הקטן יותר שלהם, רזולוציית ההדמיה הייתה גורם מגביל להדמיה הניתנת לשחזור של ענפי עצב אלה. לאחרונה, רזולוציית המתמר השתפרה באופן בר-קיימא עקב טכניקות תרכובת תמונה מהירות וחלקות יותר. כעת, ניתן לדמות מבנים של כ-500 מיקרומטר באופן שגרתי באמצעות אולטרסאונד נקודתי, וניתן לדמות מבנים בגדלים נמוכים עד 30 מיקרומטר באמצעות מערכות תדרים גבוהים במיוחד¹¹. לפיכך, ניתן להעלות על הדעת כי ניתן להעריך באופן אמין את ענפי העצב הדיסטליים בכפות הרגליים והידיים באמצעות אולטרסאונד נקודתי.

ענפי העצב הדיגיטליים והכף הידית הם הענפים הדיסטליים ביותר של העצבים החציוניים, הרדיאליים והאולנריים. ענפי כף היד נושאים עצבים מוטוריים (חציוניים ואולנריים בלבד) לשרירי האינטרוסיי, בנוסף לעצבים התחושתיים הדיגיטליים¹². במחקרי גופות, הענפים של כף היד והדיגיטל נמדדים בין 0.8 מ"מ ל-2.1 מ"מ בקוטר¹³, שהוא הרבה בטווח הזיהוי של מתמרי אולטרסאונד בתדר גבוה. בנוסף, מיקומם השטחי מאפשר הדמיה בתדרים גבוהים ואולטרה-גבוהים בגלל אובדן התדר המינימלי דרך רקמות חיבור או שרירים. עם זאת, אף מחקר לא קבע אזורי חתך נורמטיביים של ענפי העצב הדיגיטליים או כף היד באמצעות אולטרסאונד, הנחוצים כדי לאפשר מחקרים קליניים ומחקריים. לכן, הפרוטוקול הנוכחי מעריך את ענפי העצב הדיגיטליים והכף הידית שביד.

שיקולים טכניים
יש לבחון את העקרונות של אולטרסאונד ממוקד עצבי-שרירי כבסיס לפני שמתחילים בפרוטוקול זה¹⁴. בנוסף, נעשו מספר שיקולים ספציפיים לפרוטוקול הנוכחי. מומלץ מתמר עם טביעת רגל קטנה ותדר מעל 15 מגה-הרץ, בהתחשב בקווי המתאר הטבעיים של היד. מתמר 10-22 מגה-הרץ, עם טביעת רגל של 8 מ"מ על 13 מ"מ (ראה טבלת חומרים), שימש עם מערכת אולטרסאונד דיגיטלית תואמת.

השיקולים הבאים הם עומק הדמיה ואזורי מוקד. בכל מחקרי ההדמיה הנוכחיים, העצבים בכף היד והעצבים הדיגיטליים היו בעומק של פחות מ-0.35 ס"מ. לפיכך, מומלץ להשתמש בעומק עקבי של 1 ס"מ לצורך שחזור. יתר על כן, ניתן להשיג הדמיה משופרת בעומק זה על ידי הצבת שני אזורי מוקד בגבהים המקסימליים של המכשיר.

מומלץ מאוד לבצע התאמות תמונה עקביות (תדירות, רווח ומפות אפורות). עם הרקמות השטחיות המינימליות המקיפות את העצבים, התאמות בפרמטרים אלה במהלך ההדמיה לא ישפרו את רזולוציית ההדמיה או את איכותה. בהתחשב בקוטר הקטן של עצבים אלה, מומלץ להשתמש בתוכנת ניתוח תמונה משנית כגון ImageJ^15,16 למדידות שטח חתך.

Protocol

כל הניסויים במחקר זה בוצעו בהתאם לוועדות הביקורת המוסדיות של אוניברסיטת וויין סטייט והמרכז הרפואי של דטרויט (IRB) תחת פרוטוקול מאושר להיסטוריה הטבעית של אנשים עם נוירופתיה היקפית. הסכמה מדעת הושגה מכל המשתתפים האנושיים.

1. התקנה אינסטרומנטלית

1. הזן את שם המטופל או מזהים אחרים לפי הצורך כדי לארגן את התמונות שצולמו.
2. יש לחטא את בדיקת האולטרסאונד (ראה טבלת חומרים) ולמרוח ג'ל אולטרסאונד בשפע על ראש המתמר לפני ההדמיה.
3. הגדר את תדר הלכידה לתדר הגבוה ביותר המותר על ידי מכשיר האולטרסאונד שאינו דורש תרכובת תמונה נוספת או ניגודיות.
   הערה: במחקר הנוכחי נעשה שימוש ב-20 מגה-הרץ.
4. הגדר את עומק ההדמיה או המסך הכולל ל-1 ס"מ, עם שני מיקומי מוקד שטחיים ככל האפשר.
   הערה: מיקומי העומק והמוקד הללו מאפשרים הדמיה של כל החלוקות הדיגיטליות והדיגיטליות של העצבים החציוניים והאולנריים ביד. לאחר שנקבע על פי העדפת הבוחן, מומלץ רווח עקבי ומפה אפורה לשחזור המדידות.

2. הכנת המטופל

הערה: קריטריון הכללת המטופל לנוירופתיה היקפית תורשתית היה מוטציה מאושרת בגן הידוע כגורם לנוירופתיה היקפית תורשתית (ראה סעיף התוצאות המייצגות), ללא קריטריונים לאי-הכללה. עבור בקרות, קריטריון ההכללה היה תוצאה נורמלית מבדיקה אלקטרודיאגנוסטית של הגפיים העליונות. קריטריוני אי הכללת הבקרה כללו היסטוריה או אבחנה נוכחית של סוכרת, תפקוד לקוי של בלוטת התריס, כל חריגה ידועה בוויטמינים, ניתוח בריאטרי קודם, תסמונת מטבולית, מדד מסת גוף גדול מ-29, היסטוריה של פגיעה עצבית טראומטית, או היסטוריה של נוירופתיה היקפית של סיבים גדולים או קטנים.

1. הנח את המטופל במצב שכיבה כשהמרפק מורחב ושורש כף היד מונח כך שהמשטח הגבי של האמה מונח בנוחות על השולחן.
   הערה: לפני המיקום, בדוק את היד והזרוע שיוערכו מכיוון שכל פצעים, פריחות או גירוי בעור ליד או מעל האזורים שיש לצלם הם התוויות נגד יחסיות ועלולים למנוע הדמיית אולטרסאונד.
2. הארך את פרק כף היד והמטקרפלים של המטופל כך שהציפורניים ייגעו במשטח השולחן. אפשר לאגודל להיות צמוד מעט ומכופף לנוחות.

3. בדיקת אולטרסאונד

הערה: ישנם ארבעה ענפי כף יד נפוצים של העצב המדיאני ושני ענפי כף יד נפוצים של העצב האולנרי¹³. לכל ספרה יש ענף דיגיטלי מדיאלי ורוחבי, כאשר הספרות 1-3 הן עצבניות חציוניות בלבד וספרה 5 היא עצבנית אולנרית בלבד. ספרה 4 מועצבת באופן כפול על ידי העצב המדיאני על פני השטח הצדדי והעצב האולנרי על פני השטח המדיאלי. פרוטוקול זה מתרכז בהדמיה של עצב כף היד המשותף החציוני לספרה 2, הענף הדיגיטלי הצדדי לספרה 2, ענף כף היד המשותף האולנרי לספרה 5 והענף המדיאלי לספרה 5.

1. התחל בזיהוי ענף כף היד המשותף החציוני לספרה 2 באמצעות קפל כף היד המכופף הרוחבי הרוחבי כנקודת ציון (איור 1).
   הערה: ענף כף היד המשותף החציוני לספרה 2 וענף כף היד האולנרי הנפוץ לספרה 5 גדולים משמעותית מכלי הדם הנלווים בהשוואה לעצבים הדיגיטליים. לפיכך, זיהוי עצבים אלה תחילה יכול לסייע בזיהוי בענפים מרוחקים יותר, הדומים יותר באזור החתך לכלי הדם.
2. הנח את המתמר פרוקסימלי לקפל כף היד הרדיאלי (איור 1).
   הערה: במחקר הנוכחי לא נתקלו באנשים ללא קפל כף יד מכופף רדיאלי. עם זאת, במקרה של היעדר קפל כף היד, הנח את המתמר 2 ס"מ פרוקסימלי לבסיס המטקרפל השני.
3. החזק את המתמר בניצב למהלך הצפוי של העצב עם כמה שפחות לחץ תוך הקפדה על מגע מלא עם המתמר והעור.
   הערה: בהתחשב במיקום השטחי של כף היד והענפים הדיגיטליים, הם רגישים לעיוותי לחץ מהמתמר.
4. כוונן את זווית המתמר כך שיזוהה שטח החתך הקטן ביותר עם אפינוריום אחיד. טכניקה זו מפחיתה את הסבירות להדמיה מחוץ למישור, מה שיכול לשנות את התוצאות.
5. בצע אופטימיזציה של התמונה על ידי ביצוע תנועות עדינות קדימה ואחורה של המתמר כדי למזער את האניזוטרופיה של העצב.
   הערה: אניסטרופיה מתייחסת לשונות בצורות הגל של האולטרסאונד המשתקפות בהתבסס על זווית המתמר¹⁷. התאמת זווית הגל המועברת יוצרת צורות גל רפלקטיביות שאינן מחוץ למישור ואינן מתקבלות על ידי מתמר האולטרסאונד, מה שמוביל להיפואקוגניות (או עלייה באות השחור) של מבנה. לעצבים יש אניזוטרופיה נמוכה יחסית, כלומר נדרשים שינויי זווית משמעותיים כדי ליצור היפואקוגניות של העצב. לשם השוואה, לשרירים ולגידים יש אניזוטרופיה גבוהה יחסית. על ידי ביצוע תנועות קטנות קדימה ואחורה עם המתמר, הגבולות הזוויתיים שבהם מתעוררת אניזוטרופיה יכולים לסייע בזיהוי המישור המתאים להדמיה עצבית¹⁸.
6. במידת האפשר, השתמש בהדמיית פאוור דופלר (PDI, ראה טבלת חומרים) כדי לזהות כלי דם בקרבת מקום (בצע בכל המקומות).
7. לאחר האופטימיזציה, צלם את התמונה במיקום זה. סמן את העצב בתוך מערכת האולטרסאונד לפני השמירה כך שניתן יהיה לאתר את העצב למדידה נוספת. סמן את התמונה עם שם העצב, המיקום והצד.
8. לאחר מכן, דמיין את הענף הדיגיטלי הרוחבי של הספרה 2 במפרק המטא-קרפופלנגאלי על ידי קידום המתמר דיסטלי לקראת סוף הספרה 2. לאחר מכן, עצור את המתמר רק דיסטלי ורוחבי למרכז קפל המכופף של המפרק השני של metacarpophalangeal.
9. לאחר האופטימיזציה, צלם את התמונה במיקום זה. סמן את העצב בתוך מערכת האולטרסאונד לפני השמירה כך שניתן יהיה לאתר את העצב למדידה נוספת. סמן את התמונה עם שם העצב, המיקום והצד.
10. כדי להעריך פתולוגיות מוקדיות או הגדלות חתך לא אחידות של כף היד או הענפים הדיגיטליים לספרה 2, קדם את המתמר דיסטלי לקראת סוף הספרה 2.
    הערה: ניתן לדמיין עצבים דיגיטליים בצורה נאותה בטווח של 1.5-2 ס"מ פרוקסימלי למפרק הבין-פלנגאלי הדיסטלי (DIP).
11. לאחר מכן, מהנקודה הדיסטלית ביותר שממנה ניתן לדמיין את הענף, עקוב אחר העצב באופן קרוב לעצב המדיאני המשותף ממש רחוק לתעלה הקרפלית.
12. לאחר מכן, דמיינו את ענף כף היד האולנרי המשותף לספרה 5 על ידי זיהוי קפל כף היד האולנרי הרוחבי (איור 1).
13. הנח את המתמר בניצב למהלך הצפוי של העצב והתאם את ההדמיה כמתואר בשלבים 3.3.-3.6.
14. לאחר האופטימיזציה, צלם את התמונה במיקום זה. סמן את העצב בתוך מערכת האולטרסאונד לפני השמירה כך שניתן יהיה לאתר את העצב למדידה נוספת. סמן את התמונה עם שם העצב, המיקום והצד.
15. לאחר מכן, דמיין את הענף המדיאלי במפרק ה-metacarpophalangeal (MCP) על ידי קידום המתמר לכיוון סוף הספרה 5, תוך עצירה רק דיסטלית לקפל המכופף של ה-MCP.
16. מטב את התמונה כפי שהוזכר קודם לכן בשלבים 3.3.-3.6.
17. לאחר האופטימיזציה, צלם את התמונה במיקום זה. סמן את העצב בתוך מערכת האולטרסאונד לפני השמירה כך שניתן יהיה לאתר את העצב למדידה נוספת. סמן את התמונה עם שם העצב, המיקום והצד.
18. הערך חריגות חתך מוקדיות או סגמנטליות לאורך הספרה 5. על ידי זיהוי המיקום הדיסטלי ביותר, דמיין את העצב וסרוק בחזרה לתעלה של גויון.
    הערה: תעלת גויון, הידועה גם בשם התעלה האולנרית או המנהרה, ממוקמת בהיבט המדיאלי של היד/שורש כף היד שבו עוברים העצב והעורק האולנרי. גבולות התעלה של גויון כוללים את הרצועה הקרפלית השטחית בעליונות, הרשתית המכופפת והשרירים ההיפותנואריים נחותים, הרצועה הפיזיפורמית והפיזוהמאט מדיאלית, והוו של המאט לרוחב¹⁹.
19. בצע את כל המדידות משני הצדדים.
    הערה: במחקר הנוכחי, עבור אנשים עם BMI של פחות מ-33, הדמיה של כל מהלך העצב החציוני והאולנרי בחזרה למקלעת הזרוע הייתה אפשרית עם המתמר המשמש כאן. למרות שפרוטוקול זה מתמקד רק במספר מצומצם של עצבים, במקרה של נוירופתיות מוקדיות או טראומטיות (שעבורן הערכת העצבים אינה מוצגת בפרוטוקול זה), מומלץ להשתמש בראשים הדיסטליים של המטאקרפלים כנקודת מוצא למעקב והערכה של עצבים דיגיטליים וכף יד אחרים.
20. שמור את כל התמונות וייצא אותן להתקן אחסון בנפח גדול. אם אתה משתמש ב- ImageJ, ייצא את התמונות כקובצי .jpg.

4. מדידת שטח חתך

הערה: ImageJ, תוכנת עיבוד תמונה בקוד פתוח (ראה טבלת חומרים), שימשה למחקר הנוכחי, והשלבים שלהלן מותאמים לתוכנה זו.

1. פתח את תוכנת ImageJ.
2. בחר קובץ בממשק התוכנית ולחץ על פתח. נווט אל הספרייה שבה מאוחסנות תמונות האולטרסאונד.
3. בחר את .jpg המשויכת לעצב שיש למדוד.
4. הגדר את קנה המידה עבור התמונה על ידי בחירת כלי הקו ושימוש בסרגל קנה המידה בתמונת האולטרסאונד המקורית כדי לצייר קו ישר של 1 ס"מ. לחץ על ניתוח ובחר הגדר קנה מידה.
   הערה: המרחק בפיקסלים מחושב אוטומטית מקו 1 ס"מ ומאוכלס אוטומטית בתיבה הראשונה. כדי להפיק מדידות במילימטרים בריבוע (מ"מ²), שנה את המרחק הידוע ל-10. סגור את התיבה הגדרת קנה מידה.
5. השתמשו בכלי הבחירה ביד חופשית כדי לשרטט את העצב בגבול האפינוריום והרקמות שמסביב (איור 2, קו צהוב).
   הערה: ניתן להשתמש בפונקציית הזום ב-ImageJ כדי לקבוע את הפיקסלים המדויקים המפרידים בין האפינוריום למבנים שמסביב למדידות מדויקות יותר.
6. מדוד את שטח החתך על ידי לחיצה על ניתוח ובחירה במדידה.

תוצאות

עבור הנתונים הנורמטיביים, נבחרו 20 אנשים עם תוצאות אלקטרופיזיולוגיות תקינות, ללא תלונות נוירולוגיות, היסטוריה רפואית של סוכרת בעבר או בהווה, תפקוד לקוי של בלוטת התריס, הפרעות בוויטמינים, תסמונת מטבולית, תסמונת התעלה הקרפלית או הקוביטלית, חשיפה לכימותרפיה או טראומה חמורה...

Discussion

הפרוטוקול הנוכחי מתאר אולטרסאונד בתדר גבוה של ענפי העצב הדיגיטלי וכף היד של היד. מחקר זה נועד לבחון את ההשערה כי הגדלת שטח חתך בענפי עצב דיסטליים קשורה לאובדן אקסונלי. יהיה צורך במחקרי היסטוריה טבעית רב-מרכזיים נרחבים של אנשים עם תת-קבוצות שונות של מחלות אקסונליות כדי לפ...

Materials

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