末梢神経疾患における手の指神経枝および手掌神経枝の高周波超音波検査

要約

本プロトコルは、正中神経および尺骨神経の指および手掌枝の高周波神経筋超音波検査について説明しており、末梢神経疾患の局在化を支援し、指神経損傷の評価に適合させることができます。

要約

末梢神経超音波は、特定の末梢神経の病状を評価するための確立されたイメージング技術です。ただし、末梢神経の超音波異常と軸索喪失の電気診断または臨床的証拠との間には相関関係が不十分です。これは、臨床現場で遭遇する多くの末梢神経疾患が軸索喪失に関連しているため、末梢神経超音波の大幅な制限です。さらに、軸索喪失の臨床的および電気診断的証拠は、すべての末梢神経疾患の障害と直接相関しています。しかし、電気診断研究でよく遭遇する床効果のため、これらの相関関係や確定診断はしばしば困難です。したがって、軸索喪失と相関するイメージング技術は、末梢神経疾患の潜在的なバイオマーカーとしての末梢神経超音波の有用性を拡大するために不可欠です。新しい技術の進歩と高周波超音波の増え続けるイメージング機能により、ポイントオブケア超音波装置を使用しても、手の手のひらと指の神経枝を非常に高い解像度で画像化できます。それらの表在性および最も遠位の解剖学的位置は、これらの枝が軸索喪失中に最も早く変性するため、多発神経障害の評価に理想的です。しかし、これらの神経枝を体系的に評価して、超音波で再現性よく測定できるかどうかを判断した研究はありません。現在のプロトコルは、手のひらの表面と指の正中神経と尺骨神経の断面積の体系的な評価に適応しました。このプロトコルは、3 人の別々の超音波検査技師間で高いクラス内相関係数を示す神経のサブセットの参照データを提供します。最後に、概念実証として、またこのプロトコルの臨床応用を実証するために、遺伝的に確認された遺伝性多発ニューロパチーを持つ個人の代表的なデータを確立された規範データと比較し、横断領域の違いを調べます。

概要

末梢神経と末梢筋肉を評価するための臨床超音波検査の拡大により、神経筋障害を診断する能力が大幅に向上しました¹。過去20年間で、超音波は、病理学的プロセスと相関する神経筋系の解剖学的変化を直接画像化するためのツールとして浮上してきました。超音波は、末梢^{神経疾患の診断}のためのゴールドスタンダードと同等のものと考えられている電気診断研究をさらに詳細に提供したり、サポートしたりするために、病歴や検査と最も一般的に組み合わされます2。手根管症候群などの限局性ニューロパチーの一部の症例では、超音波を電気診断結果の代わりに使用できます 高い感度と特異性³。超音波は、その低コスト、ベッドサイドで行う能力、および非侵襲的な特性により、多くの臨床医にとって神経筋系の好ましい画像診断法です^4,5。

末梢神経超音波は、慢性免疫脱髄性多発ニューロパチー(CIDP)^6,7やシャルコー・マリー・トゥース病1A型(CMT1A)^7,8などのミエリンの異常によって引き起こされる末梢神経疾患の局在化に非常に重要であることが明確に証明されています。これらの疾患では、上肢と下肢の神経の限局性またはびまん性断面積の拡大がよく説明されています。ただし、断面積の拡大は脱髄疾患に特異的ではなく、軸索多発ニューロパチーでも説明されていますが、まばらではあります⁸。ただし、軸索疾患における断面の拡大は、強度が著しく低く、神経全体で不均一です。これらの課題により、軸索神経障害における超音波の有用性は限られています。

ほとんどの末梢神経超音波研究は、主に神経サイズが大きいため、比較的近位の神経位置を画像化することに焦点を当てており、これにより識別がより簡単になります。しかし、末梢神経の最も遠位の枝は、多発性ニューロパチーの軸索喪失中にウォーラー様の方法で最も早く変性します^9,10。直径が小さいため、イメージング解像度は、これらの神経枝の再現性のあるイメージングを制限する要因となっています。最近、トランスデューサの分解能は、より迅速でシームレスな画像合成技術により、持続的に向上しています。現在では、約500μmの構造をポイントオブケア超音波で日常的に画像化することができ、30μmという低いサイズの構造を超高周波システムを使用して画像化することができます¹¹。したがって、足と手の遠位神経枝は、ポイントオブケア超音波で確実に評価できると考えられる。

手の手のひら神経枝と指神経枝は、正中神経、橈骨神経、尺骨神経の最も遠位な枝です。手掌の枝は、指感覚神経¹²に加えて、運動神経(正中および尺骨のみ)を骨間筋に運びます。死体研究では、手掌枝と指枝の直径は0.8mmから2.1mmで¹³、これは高周波超音波トランスデューサーの検出範囲内に収まっています。さらに、その表面的な位置により、結合組織や筋肉を介した周波数損失が最小限に抑えられるため、高周波および超高周波のイメージングが可能になります。しかし、超音波を使用して手の指神経または手掌神経枝の規範的な横断領域を確立した研究はありません。したがって、現在のプロトコルでは、手のひらと指の神経枝を評価します。

技術的な考慮事項
神経筋焦点型超音波の原理は、このプロトコル¹⁴を開始する前に基礎として見直す必要があります。さらに、現在のプロトコルについては、いくつかの特定の考慮事項がなされました。針の自然な輪郭を考えると、設置面積が小さく、周波数が15MHzを超えるトランスデューサーをお勧めします。フットプリントが8 mm x 13 mm( 材料表を参照)の10-22 MHzトランスデューサを、互換性のあるデジタル超音波システムとともに使用しました。

次に考慮すべきことは、イメージングの深さと焦点ゾーンです。現在のすべての画像研究では、手のひら神経と指神経の深さは0.35cm未満でした。したがって、再現性のためには、一貫した深さ1cmを使用することをお勧めします。さらに、この深さでは、デバイスの最大高さに2つの焦点ゾーンを配置することにより、イメージングの改善を実現できます。

一貫した画像調整(周波数、ゲイン、グレーマップ)を強くお勧めします。神経を覆って取り囲む表在性組織が最小限に抑えられているため、イメージング中にこれらのパラメータを調整しても、イメージングの解像度や品質は向上しません。これらの神経の直径が小さいため、断面積の測定にはImageJ^15,16などの二次画像解析ソフトウェアを利用することをお勧めします。

プロトコル

この研究のすべての実験は、末梢神経障害を持つ個人の自然史に関する承認されたプロトコルの下で、ウェイン州立大学およびデトロイト医療センターの治験審査委員会 (IRB) に準拠して実施されました。インフォームドコンセントは、すべての人間の参加者から得られました。

1. インストゥルメンタルのセットアップ

1. 必要に応じて、患者の名前またはその他の識別子を入力して、キャプチャした画像を整理します。
2. 超音波プローブを消毒し( 材料の表を参照)、イメージングする前にトランスデューサーのヘッドに十分な超音波ゲルを塗布します。
3. キャプチャ周波数を、超音波装置で許可される最高周波数に設定し、それ以上の画像の合成やコントラストを必要としません。
   注:本研究では、20MHzを使用しました。
4. イメージングまたはスクリーンの奥行き全体を1 cmに設定し、2つの焦点位置をできるだけ表面的にします。
   注:これらの深さと焦点位置により、手の正中神経と尺骨神経のすべての手のひらとデジタルの分割をイメージングできます。審査官の好みによって決定されたら、測定値の再現性のために一貫したゲインとグレーマップが推奨されます。

2. 患者様の準備

注: 遺伝性末梢神経障害の患者選択基準は、遺伝性末梢神経障害を引き起こすことが知られている遺伝子の確定した突然変異でした (代表的な結果のセクションを参照)、除外基準はありませんでした。対照群の場合、選択基準は上肢の電気診断検査からの正常な結果でした。コントロール除外基準には、糖尿病、甲状腺機能障害、既知のビタミン異常、以前の肥満手術、メタボリックシンドローム、ボディマス指数が29を超える、外傷性神経損傷の病歴、または大または小繊維末梢神経障害の病歴。

1. 肘を伸ばし、手首を回外させて、前腕の背側表面がテーブルに快適に収まるように、患者を仰臥位に置きます。
   注:位置決めする前に、画像化する領域の近くまたは上の傷、発疹、または皮膚の炎症は相対禁忌であり、超音波イメージングを妨げる可能性があるため、評価される手と腕を調べてください。
2. 患者の手首と中手骨を伸ばして、指の爪がテーブルの表面に接触するようにします。親指を少し内転させて曲げると、快適になります。

3.超音波検査

注:正中神経には4つの共通の手のひら枝と尺骨神経¹³の2つの共通の手のひらの枝があります。各指には内側と外側のデジタル分岐があり、1〜3 は純粋に正中神経支配、5 桁は純粋に尺骨神経支配です。ディジット 4 は、外側表面の正中神経と内側表面の尺骨神経によって二重に神経支配されています。このプロトコルは、総手掌正中神経を数字 2 に、外側の指枝を数字 2 に、尺骨総手掌枝を数字 5 に、内側枝を数字 5 にイメージングすることに集中しています。

1. まず、横方向の手のひらの横方向の折り目を目印として使用して、数字2への中央の一般的な手のひらの枝を特定します(図1)。
   注:総手掌枝の中央値から指2、尺骨総手掌枝から指5は、指神経と比較すると、付随する血管よりも大幅に大きいです。したがって、これらの神経を最初に特定することは、断面積が血管とより類似している、より遠位の枝での同定に役立ちます。
2. トランスデューサーを橈骨屈筋の手のひらの折り目の近位に配置します(図1)。
   注:本研究では、橈骨屈筋の手のひらのしわがない個人には遭遇しませんでした。ただし、手のひらのしわがない場合は、トランスデューサーを2番目の中手骨の基部から2cm近位に配置します。
3. トランスデューサーを神経の予想されるコースに対して垂直に保持し、できるだけ圧力をかけずに、トランスデューサーと皮膚との完全な接触を確保します。
   注:手のひらとデジタルブランチの表面的な位置を考えると、トランスデューサーからの圧力歪みの影響を受けやすくなります。
4. 探触子の角度を調整して、均一な神経上膜を持つ最小の断面積が識別されるようにします。この手法により、結果が変わる可能性のある面外イメージングの可能性が低くなります。
5. 神経の異方性を最小限に抑えるために、トランスデューサーを前後に穏やかに動かすことで画像を最適化します。
   注:アニストロフィーとは、トランスデューサ¹⁷の角度に基づく反射超音波波形の変動を指します。送信波の角度を調整すると、平面外に反射波形が作成され、超音波トランスデューサーでは受信されないため、構造の低エコー源性(または黒信号の増加)につながります。神経は比較的低い異方性を持っているため、神経の低エコー性を作り出すには大きな角度の変更が必要です。それに比べて、筋肉と腱は比較的高い異方性を持っています。トランスデューサーを使用して小さな前後の動きを行うことにより、異方性が生じる角度制限は、神経イメージング¹⁸の適切な平面を特定するのに役立つ。
6. 可能であれば、パワードップラーイメージング(PDI、 材料の表を参照)を利用して、近くの血管を特定します(すべての場所で実行します)。
7. 最適化したら、この場所で画像をキャプチャします。保存する前に超音波システム内の神経に印を付けて、神経を特定してさらに測定できるようにします。画像に神経の名前、位置、側面のラベルを付けます。
8. 次に、トランスデューサーをディジット2の端に向かって遠位に進めることにより、中手指節関節でのディジット2の側方デジタルブランチを画像化します。次に、トランスデューサーを 2 番目の中手指節関節の屈筋折り目の中心からちょうど遠位および外側に停止します。
9. 最適化したら、この場所で画像をキャプチャします。保存する前に超音波システム内の神経に印を付けて、神経を特定してさらに測定できるようにします。画像に神経の名前、位置、側面のラベルを付けます。
10. 手のひらまたは指の枝から数字2への焦点の病状または不均一な断面拡大を評価するには、トランスデューサーを数字2の端に向かって遠位に進めます。
    注:指神経は、遠位指節間関節(DIP)の近位1.5〜2cm以内で適切に視覚化できます。
11. 次に、枝を視覚化できる最も遠位の点から、手根管のすぐ遠位にある総正中神経に神経を近位にたどります。
12. 次に、尺骨横手掌折り目を特定することにより、尺骨総手掌枝を数字5に画像化します(図1)。
13. トランスデューサーを神経の予想されるコースに対して垂直に置き、手順3.3.-3.6で説明されているようにイメージングを調整します。
14. 最適化したら、この場所で画像をキャプチャします。保存する前に超音波システム内の神経に印を付けて、神経を特定してさらに測定できるようにします。画像に神経の名前、位置、側面のラベルを付けます。
15. 次に、トランスデューサーを指5の端に向かって前進させ、MCPの屈筋折り目のちょうど遠位で停止することにより、中手指節(MCP)関節の内側枝を画像化します。
16. 手順3.3.-3.6で前述したように、画像を最適化します。
17. 最適化したら、この場所で画像をキャプチャします。保存する前に超音波システム内の神経に印を付けて、神経を特定してさらに測定できるようにします。画像に神経の名前、位置、側面のラベルを付けます。
18. 数字 5 に沿った焦点または部分的な断面異常を評価します。最も遠位の位置を特定することにより、神経を視覚化し、ギュイヨン管に近位にスキャンします。
    注:ギュイヨン管は、尺骨管またはトンネルとも呼ばれ、尺骨神経と動脈が通過する手/手首の内側に位置しています。ギュイヨン管の境界には、上側に表在性手根靭帯、下側に網膜屈筋と下母指球筋、内側に梨状靭帯と梨状靭帯、側方に有鈎骨のフックが含まれます¹⁹。
19. 両側ですべての測定を実行します。
    注:本研究では、BMIが33未満の個人の場合、ここで使用したトランスデューサーを使用して、正中神経と尺骨神経の腕神経叢に戻る全過程のイメージングが可能でした。このプロトコルは限られた数の神経にのみ焦点を当てていますが、限局性または外傷性神経障害の場合 (このプロトコルでは神経の評価が示されていません)、他のデジタル神経と手掌神経をトレースおよび評価するための出発点として、中手骨の遠位頭部を使用することをお勧めします。
20. すべての画像を保存し、大容量記憶装置にエクスポートします。ImageJを使用している場合は、画像を.jpgファイルとしてエクスポートします。

4. 断面積の測定

注:本研究では、オープンソースの画像処理ソフトウェアであるImageJ( 資料の表を参照)が使用されており、以下の手順はこのソフトウェアに適合しています。

1. ImageJソフトウェアを開きます。
2. プログラムインターフェースで [ファイル ]を選択し、[ 開く]をクリックします。超音波画像が保存されているディレクトリに移動します。
3. 測定する神経に関連する.jpgを選択します。
4. 線ツールを選択し、元の超音波画像のスケールバーを使用して 1 cm の直線を描画することで、画像のスケールを設定します。 「分析 」をクリックし、「 スケールの設定」を選択します。
   注:ピクセル単位の距離は、1 cmの線から自動的に計算され、最初のボックスに自動入力されます。ミリメートル二乗 (mm²) で測定値を出力するには、既知の距離を 10 に変更します。設定されたスケールボックスを閉じます。
5. フリーハンド選択ツールを使用して、神経上組織と周囲の組織の境界にある神経の輪郭を描きます(図2、黄色の線)。
   注:ImageJでズーム機能を使用して、神経上膜を周囲の構造から分離する正確なピクセルを決定し、より正確な測定を行うことができます。
6. 断面積を測定するには、 Analyze をクリックし、 Measureを選択します。

結果

規範的なデータとして、電気生理学的結果が正常で、神経学的愁訴がなく、糖尿病の既往歴または現在の病歴、甲状腺機能障害、ビタミン異常、メタボリックシンドローム、手根管症候群、手根管症候群、化学療法への曝露、または重度の手の外傷があり、過去1年以内に妊娠していなかった20人が選ばれました(表1).サブセットが小さいため、年齢、性別...

ディスカッション

現在のプロトコルは、手の指神経および手のひら神経枝の高周波超音波を説明しています。この研究は、遠位神経枝の断面積拡大が軸索損失と相関するという仮説を検証するために設計されました。この仮説を解決するには、軸索疾患の異なるサブセットを持つ個人の広範な多施設自然史研究が必要になります。その潜在的な研究上の利点に加えて、このプロトコル...

資料

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