Ecografia ad alta frequenza dei rami nervosi digitali e palmari della mano nelle malattie dei nervi periferici

Riepilogo

Il presente protocollo descrive l'ecografia neuromuscolare ad alta frequenza dei rami digitali e palmari del nervo mediano e ulnare, che può aiutare a localizzare le malattie dei nervi periferici ed essere adattata per valutare le lesioni dei nervi digitali.

Abstract

L'ecografia dei nervi periferici è una tecnica di imaging consolidata per valutare alcune patologie dei nervi periferici. Tuttavia, esiste una scarsa correlazione tra le anomalie ecografiche dei nervi periferici e l'evidenza elettrodiagnostica o clinica di perdita assonale. Questa è una limitazione significativa dell'ecografia dei nervi periferici, poiché molte malattie dei nervi periferici riscontrate in contesti clinici sono correlate alla perdita assonale. Inoltre, l'evidenza clinica ed elettrodiagnostica della perdita assonale è direttamente correlata con la disabilità in tutte le malattie dei nervi periferici. Tuttavia, a causa degli effetti di pavimento spesso riscontrati negli studi elettrodiagnostici, queste correlazioni, così come le diagnosi definitive, sono spesso impegnative. Pertanto, le tecniche di imaging correlate alla perdita assonale sono essenziali per espandere l'utilità dell'ecografia dei nervi periferici come potenziale biomarcatore per le malattie dei nervi periferici. Grazie ai nuovi progressi tecnologici e alle sempre crescenti capacità di imaging degli ultrasuoni ad alta frequenza, i rami nervosi palmari e digitali della mano possono essere riprodotti con una risoluzione eccezionalmente elevata anche utilizzando dispositivi a ultrasuoni point-of-care. Le loro sedi anatomiche superficiali e più distali sono ideali per valutare le polineuropatie, poiché questi rami degenerano prima durante la perdita assonale. Tuttavia, nessuno studio ha valutato sistematicamente questi rami nervosi per determinare se possono essere misurati in modo riproducibile con gli ultrasuoni. L'attuale protocollo è stato adattato per la valutazione sistematica delle aree della sezione trasversale dei nervi mediano e ulnare nella superficie palmare e nelle dita della mano. Questo protocollo fornisce dati di riferimento per un sottoinsieme di nervi che dimostrano elevati coefficienti di correlazione intraclasse tra tre ecografi separati. Infine, come prova di concetto e per dimostrare le applicazioni cliniche di questo protocollo, i dati rappresentativi di individui con polineuropatie ereditarie geneticamente confermate vengono confrontati con i dati normativi stabiliti per esaminare le differenze di area trasversale.

Introduzione

L'espansione dell'ecografia clinica per valutare i nervi e i muscoli periferici ha sostanzialmente migliorato la capacità di diagnosticare i disturbi neuromuscolari¹. Negli ultimi 2 decenni, l'ecografia è emersa come strumento per visualizzare direttamente i cambiamenti anatomici nel sistema neuromuscolare, che sono correlati ai processi patologici. L'ecografia è più comunemente combinata con l'anamnesi clinica e l'esame per fornire ulteriori dettagli o supportare gli studi elettrodiagnostici, che sono considerati un equivalente gold standard per la diagnosi della malattia dei nervi periferici². In alcuni casi di neuropatie focali come la sindrome del tunnel carpale, l'ecografia può essere utilizzata al posto dei risultati elettrodiagnostici con elevata sensibilità e specificità³. Grazie al suo basso costo, alla sua capacità di essere eseguita al letto del paziente e alle sue proprietà non invasive, l'ecografia è la modalità di imaging preferita per il sistema neuromuscolare da molti medici ^4,5.

L'ecografia dei nervi periferici si è dimostrata estremamente preziosa per la localizzazione delle malattie dei nervi periferici causate da anomalie della mielina, come le polineuropatie immunodemielinizzanti croniche (CIDP)^6,7 e la malattia di Charcot-Marie-Tooth di tipo 1A (CMT1A)^7,8. In queste malattie, gli allargamenti focali o diffusi dell'area della sezione trasversale dei nervi negli arti superiori e inferiori sono ben descritti. Tuttavia, l'allargamento dell'area trasversale non è specifico per le malattie demielinizzanti, poiché è stato descritto anche nelle polineuropatie assonali, anche se scarsamente⁸. Tuttavia, l'allargamento della sezione trasversale nelle malattie assonali è significativamente meno robusto e non è uniforme in tutto il nervo. A causa di queste sfide, l'utilità degli ultrasuoni nelle neuropatie assonali è limitata.

La maggior parte degli studi ecografici sui nervi periferici si è concentrata sull'imaging delle posizioni nervose relativamente prossimali, principalmente a causa delle dimensioni maggiori del nervo, che rende l'identificazione più semplice. Tuttavia, i rami più distali dei nervi periferici degenerano precocemente in modo simile a quello di Waller durante la perdita assonale nelle polineuropatie ^9,10. A causa dei loro diametri più piccoli, la risoluzione dell'imaging è stata un fattore limitante per l'imaging riproducibile di questi rami nervosi. Recentemente, la risoluzione del trasduttore è migliorata in modo sostenibile grazie a tecniche di composizione delle immagini più rapide e senza interruzioni. Ora, le strutture di circa 500 μm possono essere visualizzate di routine con l'ecografia point-of-care e le strutture con dimensioni fino a 30 μm possono essere visualizzate utilizzando sistemi ad altissima frequenza¹¹. Pertanto, è ipotizzabile che i rami del nervo distale nei piedi e nelle mani possano essere valutati in modo affidabile con l'ecografia point-of-care.

I rami nervosi palmari e digitali della mano sono i rami più distali dei nervi mediano, radiale e ulnare. I rami palmari trasportano i nervi motori (solo mediano e ulnare) ai muscoli interossei, oltre ai nervi sensoriali digitali¹². Negli studi su cadaveri, i rami palmari e digitali misurano tra 0,8 mm e 2,1 mm di diametro¹³, che è ben all'interno del campo di rilevamento per i trasduttori a ultrasuoni ad alta frequenza. Inoltre, la loro posizione superficiale consente l'imaging ad alta e altissima frequenza a causa della minima perdita di frequenza attraverso i tessuti connettivi o i muscoli. Tuttavia, nessuno studio ha stabilito aree normative della sezione trasversale dei rami del nervo digitale o palmare della mano utilizzando gli ultrasuoni, che sono necessari per consentire studi clinici e di ricerca. Pertanto, il presente protocollo valuta i rami nervosi palmari e digitali in mano.

Considerazioni tecniche
I principi dell'ecografia focalizzata neuromuscolare devono essere esaminati come base prima di iniziare questo protocollo¹⁴. Inoltre, sono state fatte diverse considerazioni specifiche per l'attuale protocollo. Si consiglia un trasduttore con un ingombro ridotto e una frequenza superiore a 15 MHz, dati i contorni naturali della mano. Un trasduttore da 10-22 MHz, con un ingombro di 8 mm x 13 mm (vedi Tabella dei materiali), è stato utilizzato con un sistema a ultrasuoni digitale compatibile.

Le considerazioni successive riguardano la profondità di imaging e le zone focali. In tutti i presenti studi di imaging, i nervi palmare e digitale avevano una profondità inferiore a 0,35 cm. Pertanto, si consiglia di utilizzare una profondità costante di 1 cm per la riproducibilità. Inoltre, è possibile ottenere un imaging migliore a questa profondità posizionando due zone focali all'altezza massima del dispositivo.

Si consiglia vivamente di regolare l'immagine in modo coerente (frequenza, guadagno e mappe di grigio). Con i tessuti superficiali minimi che sovrastano e circondano i nervi, le regolazioni di questi parametri durante l'imaging non miglioreranno la risoluzione o la qualità dell'imaging. Dati i piccoli diametri di questi nervi, si consiglia di utilizzare un software di analisi delle immagini secondarie come ImageJ^15,16 per le misurazioni dell'area della sezione trasversale.

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Protocollo

Tutti gli esperimenti di questo studio sono stati eseguiti in conformità con i comitati di revisione istituzionale (IRB) della Wayne State University e del Detroit Medical Center nell'ambito di un protocollo approvato per la storia naturale degli individui con neuropatie periferiche. Il consenso informato è stato ottenuto da tutti i partecipanti umani.

1. Configurazione strumentale

1. Immettere il nome del paziente o altri identificatori necessari per organizzare le immagini acquisite.
2. Igienizzare la sonda ecografica (vedere la tabella dei materiali) e applicare abbondante gel per ultrasuoni sulla testa del trasduttore prima dell'imaging.
3. Impostare la frequenza di acquisizione sulla frequenza più alta consentita dall'ecografo che non richiede ulteriori composti o contrasti dell'immagine.
   NOTA: Per il presente studio sono stati utilizzati 20 MHz.
4. Impostare la profondità totale dell'immagine o dello schermo su 1 cm, con due posizioni focali il più superficiali possibile.
   NOTA: Queste posizioni di profondità e focali consentono l'imaging di tutte le divisioni palmari e digitali dei nervi mediano e ulnare della mano. Una volta determinato dalle preferenze dell'esaminatore, si raccomanda un guadagno coerente e una mappa grigia per la riproducibilità delle misurazioni.

2. Preparazione del paziente

NOTA: Il criterio di inclusione del paziente per la neuropatia periferica ereditaria era una mutazione confermata in un gene noto per causare neuropatia periferica ereditaria (vedere la sezione dei risultati rappresentativi), senza criteri di esclusione. Per i controlli, il criterio di inclusione era un risultato normale dei test elettrodiagnostici degli arti superiori. I criteri di esclusione del controllo includevano un'anamnesi o una diagnosi attuale di diabete mellito, disfunzione tiroidea, eventuali anomalie vitaminiche note, precedente chirurgia bariatrica, sindrome metabolica, un indice di massa corporea superiore a 29, una storia di lesione traumatica del nervo o una storia di neuropatia periferica delle fibre grandi o piccole.

1. Posizionare il paziente in posizione supina con il gomito esteso e il polso supinato in modo tale che la superficie dorsale dell'avambraccio sia comodamente appoggiata sul tavolo.
   NOTA: Prima del posizionamento, esaminare la mano e il braccio che verranno valutati poiché eventuali ferite, eruzioni cutanee o irritazioni cutanee vicino o sopra le aree da visualizzare sono controindicazioni relative e possono precludere l'ecografia.
2. Estendere il polso e i metacarpi del paziente in modo che le unghie entrino in contatto con la superficie del tavolo. Lasciare che il pollice sia leggermente addotto e flesso per il massimo comfort.

3. Esame ecografico

NOTA: Ci sono quattro rami palmari comuni del nervo mediano e due rami palmari comuni del nervo ulnare¹³. Ogni dito ha un ramo digitale mediale e laterale, con le dita 1-3 puramente innervate mediane e il dito 5 puramente innervato ulnare. Il dito 4 è doppiamente innervato dal nervo mediano sulla superficie laterale e dal nervo ulnare sulla superficie mediale. Questo protocollo si concentra sull'imaging del nervo palmare comune mediano al dito 2, del ramo digitale laterale al dito 2, del ramo palmare comune ulnare al dito 5 e del ramo mediale al dito 5.

1. Inizia identificando il ramo palmare comune mediano al dito 2 utilizzando la piega palmare del flessore trasversale laterale come punto di riferimento (Figura 1).
   NOTA: Il ramo palmare comune mediano al dito 2 e il ramo palmare comune ulnare al dito 5 sono significativamente più grandi dei vasi sanguigni di accompagnamento rispetto ai nervi digitali. Pertanto, l'identificazione di questi nervi per primi può aiutare con l'identificazione in rami più distali, che sono più simili nell'area della sezione trasversale ai vasi sanguigni.
2. Posizionare il trasduttore prossimalmente alla piega palmare del flessore radiale (Figura 1).
   NOTA: Nel presente studio, non sono stati riscontrati individui senza una piega palmare flessore radiale. Tuttavia, in caso di assenza di piega palmare, posizionare il trasduttore a 2 cm prossimalmente alla base del secondo metacarpo.
3. Tenere il trasduttore perpendicolare al decorso previsto del nervo con la minor pressione possibile, garantendo comunque il contatto completo con il trasduttore e la pelle.
   NOTA: Data la posizione superficiale dei rami palmari e digitali, sono suscettibili alle distorsioni di pressione del trasduttore.
4. Regolare l'angolo del trasduttore in modo tale da identificare l'area della sezione trasversale più piccola con un epinevrio uniforme. Questa tecnica riduce la probabilità di imaging fuori piano, che può alterare i risultati.
5. Ottimizza l'immagine facendo movimenti delicati avanti e indietro del trasduttore per ridurre al minimo l'anisotropia del nervo.
   NOTA: L'anistrofia si riferisce alla varianza delle forme d'onda degli ultrasuoni riflessi in base all'angolo del trasduttore¹⁷. La regolazione dell'angolo d'onda trasmesso crea forme d'onda riflettenti che sono fuori piano e non ricevute dal trasduttore a ultrasuoni, portando all'ipoecogenicità (o ad un aumento del segnale nero) di una struttura. I nervi hanno un'anisotropia relativamente bassa, il che significa che sono necessari cambiamenti significativi dell'angolo per creare ipoecogenicità del nervo. In confronto, muscoli e tendini hanno un'anisotropia relativamente elevata. Eseguendo piccoli movimenti avanti e indietro con il trasduttore, i limiti angolari in cui si verifica l'anisotropia possono aiutare a identificare il piano corretto per l'imaging del nervo¹⁸.
6. Se possibile, utilizzare l'imaging Power Doppler (PDI, vedere la Tabella dei materiali) per identificare eventuali vasi sanguigni nelle vicinanze (eseguire in tutte le posizioni).
7. Una volta ottimizzata, cattura l'immagine in questa posizione. Contrassegnare il nervo all'interno del sistema a ultrasuoni prima di salvarlo in modo che il nervo possa essere localizzato per ulteriori misurazioni. Etichetta l'immagine con il nome, la posizione e il lato del nervo.
8. Quindi, visualizzare il ramo digitale laterale del dito 2 all'articolazione metacarpo-falangea facendo avanzare il trasduttore distalmente verso l'estremità del dito 2. Quindi, arrestare il trasduttore appena distalmente e lateralmente al centro della piega flessore della seconda articolazione metacarpo-falangea.
9. Una volta ottimizzata, cattura l'immagine in questa posizione. Contrassegnare il nervo all'interno del sistema a ultrasuoni prima di salvarlo in modo che il nervo possa essere localizzato per ulteriori misurazioni. Etichetta l'immagine con il nome, la posizione e il lato del nervo.
10. Per valutare la presenza di patologie focali o allargamenti della sezione trasversale non uniforme dei rami palmari o digitali al dito 2, far avanzare il trasduttore distalmente verso la fine del dito 2.
    NOTA: I nervi digitali possono essere adeguatamente visualizzati entro 1,5-2 cm prossimalmente all'articolazione interfalangea distale (DIP).
11. Quindi, dal punto più distale da cui è possibile visualizzare il ramo, seguire il nervo prossimalmente al nervo mediano comune appena distale al tunnel carpale.
12. Quindi, immagina il ramo palmare comune ulnare al dito 5 identificando la piega palmare trasversale ulnare (Figura 1).
13. Posizionare il trasduttore perpendicolarmente al decorso previsto del nervo e regolare l'imaging come descritto nei passaggi 3.3.-3.6.
14. Una volta ottimizzata, cattura l'immagine in questa posizione. Contrassegnare il nervo all'interno del sistema a ultrasuoni prima di salvarlo in modo che il nervo possa essere localizzato per ulteriori misurazioni. Etichetta l'immagine con il nome, la posizione e il lato del nervo.
15. Quindi, visualizzare il ramo mediale all'articolazione metacarpo-falangea (MCP) facendo avanzare il trasduttore verso l'estremità del dito 5, fermandosi appena distalmente alla piega dei flessori dell'MCP.
16. Ottimizza l'immagine come menzionato in precedenza nei passaggi 3.3.-3.6.
17. Una volta ottimizzata, cattura l'immagine in questa posizione. Contrassegnare il nervo all'interno del sistema a ultrasuoni prima di salvarlo in modo che il nervo possa essere localizzato per ulteriori misurazioni. Etichetta l'immagine con il nome, la posizione e il lato del nervo.
18. Valutare la presenza di anomalie della sezione trasversale focale o segmentale lungo la cifra 5. Identificando la posizione più distale, visualizzare il nervo ed eseguire la scansione prossimalmente fino al canale di Guyon.
    NOTA: Il canale di Guyon, noto anche come canale ulnare o tunnel, si trova sulla faccia mediale della mano/polso dove passano il nervo ulnare e l'arteria. I bordi del canale di Guyon includono il legamento carpale superficiale superiormente, il retinacolo flessore e i muscoli ipotenari inferiormente, il legamento pisiforme e pisohamato medialmente e l'uncino dell'amato lateralmente¹⁹.
19. Eseguire tutte le misurazioni su entrambi i lati.
    NOTA: Per il presente studio, per individui con un BMI inferiore a 33, è stato possibile eseguire l'imaging dell'intero decorso del nervo mediano e ulnare nel plesso brachiale con il trasduttore utilizzato qui. Sebbene questo protocollo si concentri solo su un numero limitato di nervi, nel caso di neuropatie focali o traumatiche (per le quali la valutazione dei nervi non è mostrata in questo protocollo), si consiglia di utilizzare le teste distali dei metacarpi come punto di partenza per tracciare e valutare altri nervi digitali e palmari.
20. Salva tutte le immagini ed esportale su un dispositivo di archiviazione di massa. Se si utilizza ImageJ, esportare le immagini come file .jpg.

4. Misurazione dell'area della sezione trasversale

NOTA: Per il presente studio è stato utilizzato ImageJ, un software di elaborazione delle immagini open source (vedere la Tabella dei materiali), e i passaggi seguenti sono adattati per questo software.

1. Aprire il software ImageJ.
2. Seleziona File nell'interfaccia del programma e fai clic su Apri. Passare alla directory in cui sono memorizzate le immagini ecografiche.
3. Selezionare il .jpg associato al nervo da misurare.
4. Imposta la scala dell'immagine selezionando lo strumento linea e utilizzando la barra della scala sull'immagine ecografica originale per disegnare una linea retta di 1 cm. Fare clic su Analizza e scegliere Imposta scala.
   NOTA: La distanza in pixel viene calcolata automaticamente dalla linea di 1 cm e viene compilata automaticamente nella prima casella. Per emettere misurazioni in millimetri quadrati (mm²), modificare la distanza nota a 10. Chiudere la casella di impostazione della scala.
5. Utilizzare lo strumento di selezione a mano libera per delineare il nervo al bordo dell'epinevrio e dei tessuti circostanti (Figura 2, linea gialla).
   NOTA: La funzione di zoom può essere utilizzata in ImageJ per determinare i pixel esatti che separano l'epinevrio dalle strutture circostanti per misurazioni più precise.
6. Misura l'area della sezione trasversale facendo clic su Analizza e scegliendo Misura.

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Risultati

Per i dati normativi, sono stati selezionati 20 individui con risultati elettrofisiologici normali, nessun disturbo neurologico, anamnesi medica pregressa o diabete mellito in corso, disfunzione tiroidea, anomalie vitaminiche, sindrome metabolica, sindrome del carpo o del tunnel cubitale, esposizione a chemioterapici o gravi traumi alla mano e che non erano stati incinta nell'ultimo anno (Tabella 1). Dato il piccolo sottogruppo, non abbiamo stratificato i nostri dati per...

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Discussione

Il presente protocollo descrive l'ecografia ad alta frequenza dei rami del nervo digitale e palmare della mano. Questo studio è stato progettato per testare l'ipotesi che l'allargamento dell'area della sezione trasversale nei rami nervosi distali sia correlato alla perdita assonale. Per risolvere questa ipotesi saranno necessari ampi studi multicentrici di storia naturale di individui con diversi sottogruppi di malattie assonali. Oltre ai suoi potenziali benefici per la ricerca, questo ...

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Materiali

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