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요약

본 프로토콜은 정중 신경과 척골 신경의 디지털 및 손바닥 분지의 고주파 신경근 초음파를 설명하며, 이는 말초 신경 질환의 국소화에 도움이 될 수 있으며 디지털 신경 손상을 평가하는 데 적용될 수 있습니다.

초록

말초 신경 초음파는 특정 말초 신경 병리를 평가하기 위해 잘 정립된 영상 기술입니다. 그러나 말초 신경의 초음파 이상과 축삭 손실의 전기 진단 또는 임상 증거 사이에는 상관관계가 부족합니다. 이는 말초 신경 초음파의 중요한 한계인데, 임상 환경에서 접하는 많은 말초 신경 질환이 축삭 손실과 관련이 있기 때문입니다. 또한, 축삭 손실에 대한 임상 및 전기 진단적 증거는 모든 말초 신경 질환의 장애와 직접적인 상관관계가 있습니다. 그러나 전기 진단 연구에서 자주 발생하는 바닥 효과로 인해 이러한 상관 관계와 명확한 진단은 종종 어렵습니다. 따라서 축삭 손실과 상관관계가 있는 이미징 기술은 말초 신경 질환의 잠재적인 바이오마커로서 말초 신경 초음파의 유용성을 확장하는 데 필수적입니다. 새로운 기술 발전과 고주파 초음파의 이미징 기능이 계속 증가함에 따라 손의 손바닥 및 디지털 신경 분기는 현장 진단 초음파 장치를 사용하더라도 매우 높은 해상도로 이미징할 수 있습니다. 그들의 표재성 및 가장 말단의 해부학적 위치는 이러한 가지가 축삭 손실 중에 가장 먼저 퇴화하기 때문에 다발신경병증을 평가하는 데 이상적입니다. 그러나 초음파로 재현 가능하게 측정할 수 있는지 결정하기 위해 이러한 신경 가지를 체계적으로 평가한 연구는 없습니다. 현재 프로토콜은 손바닥 표면과 손의 손가락에 있는 정중 및 척골 신경의 단면적을 체계적으로 평가하기 위해 조정되었습니다. 이 프로토콜은 3개의 개별 초음파 검사자 간에 높은 클래스 내 상관 계수를 보여주는 신경 하위 집합에 대한 참조 데이터를 제공합니다. 마지막으로, 개념 증명 및 이 프로토콜의 임상적 적용을 입증하기 위해 유전적으로 확인된 유전성 다발신경병증이 있는 개인의 대표 데이터를 확립된 규범 데이터와 비교하여 단면적 차이를 조사합니다.

서문

말초 신경과 근육을 평가하기 위한 임상 초음파의 확대는 신경근 장애를 진단하는 능력을 크게 향상시켰다1. 지난 20년 동안 초음파는 병리학적 과정과 관련된 신경근 시스템의 해부학적 변화를 직접 이미지화하는 도구로 부상했습니다. 초음파는 말초 신경 질환 진단에 해당하는 황금 표준으로 간주되는 추가 세부 정보를 제공하거나 전기 진단 연구를 지원하기 위해 임상 병력 및 검사와 가장 일반적으로 결합됩니다2. 손목 터널 증후군(carpal tunnel syndrome)과 같은 국소 신경병증의 일부 사례에서는 전기진단 결과 대신 높은 민감도와 특이도를 가진 초음파를 사용할 수 있다3. 저렴한 비용, 병상에서 수행할 수 있는 능력 및 비침습적 특성으로 인해 초음파는 많은 임상의에게 신경근 시스템에 선호되는 이미징 양식입니다 4,5.

말초 신경 초음파는 만성 면역 탈수초성 다발신경병증(CIDP)6,7 및 샤르코-마리-투스병 1A형(CMT1A)7,8과 같은 미엘린의 이상으로 인해 발생하는 말초 신경 질환의 국소화에 매우 중요하다는 것이 명백히 입증되었습니다. 이러한 질환에서는 상지와 하지에 있는 신경의 국소 또는 미만성 단면적 확대가 잘 설명되어 있습니다. 그러나 단면적 확대는 드물기는 하지만 축삭 다발신경병증(axonal polyneuropathies)에서도 설명되었기 때문에 탈수초성 질환에만 국한된 것은 아니다8. 그러나 축삭 질환의 단면 확대는 현저히 덜 견고하고 신경 전체에 걸쳐 균일하지 않습니다. 이러한 문제로 인해 축삭 신경병증에서 초음파의 유용성은 제한적입니다.

대부분의 말초 신경 초음파 연구는 주로 신경 크기가 크기 때문에 상대적으로 근위 신경 위치를 촬영하는 데 중점을 두어 식별이 더 간단해졌습니다. 그러나 말초 신경의 가장 말단부는 다발신경병증에서 축삭 소실 동안 Wallerian과 같은 방식으로 가장 일찍 퇴화합니다 9,10. 직경이 작기 때문에 이미징 해상도는 이러한 신경 분지의 재현 가능한 이미징을 제한하는 요소였습니다. 최근에는 보다 빠르고 원활한 이미지 컴파운딩 기술로 인해 트랜스듀서 해상도가 지속 가능하게 개선되었습니다. 이제 약 500μm의 구조를 현장 진료 초음파로 일상적으로 이미지화할 수 있으며, 30μm의 낮은 크기의 구조를 초고주파 시스템을 사용하여 이미지화할 수 있습니다11. 따라서 발과 손의 원위 신경 가지를 현장 진료 초음파로 신뢰할 수 있게 평가할 수 있다고 생각할 수 있습니다.

손바닥(palmar) 및 디지털 신경 분지(digital nerve branches of the hand)는 정중 신경, 요골 신경 및 척골 신경의 가장 말단에 있는 가지입니다. 손바닥 가지는 디지털 감각 신경 외에도 운동 신경(정중과 척골만)을 골간 근육으로 운반합니다12. 시체 연구에서 손바닥 및 디지털 분기는 직경이 0.8mm에서 2.1mm 사이로 측정되며,이는 고주파 초음파 변환기의 감지 범위 내에 있습니다. 또한, 이들의 표면적인 위치는 결합 조직이나 근육을 통한 주파수 손실이 최소화되기 때문에 고주파 및 초고주파 이미징을 가능하게 합니다. 그러나 초음파를 사용하여 손의 디지털 또는 손바닥 신경 분지의 규범적 단면적을 확립한 연구는 없으며, 이는 임상 및 연구 연구를 허용하는 데 필요합니다. 따라서 본 프로토콜은 손바닥 및 디지털 신경 가지를 평가합니다.

기술적 고려 사항
신경근 집중 초음파의 원리는 이 프로토콜을 시작하기 전에 기초로 검토되어야 한다14. 또한 현재 프로토콜에 대해 몇 가지 특정 고려 사항이 있습니다. 설치 공간이 작고 주파수가 15MHz 이상인 변환기는 손의 자연스러운 윤곽을 고려하여 권장됩니다. 설치 공간이 8mm x 13mm( 재료 표 참조)인 10-22MHz 변환기를 호환 가능한 디지털 초음파 시스템과 함께 사용했습니다.

다음으로 고려해야 할 사항은 이미징 깊이와 초점 영역입니다. 현재의 모든 이미징 연구에서 손바닥 신경과 디지털 신경의 깊이는 0.35cm 미만이었습니다. 따라서 재현성을 위해 1cm의 일관된 깊이를 사용하는 것이 좋습니다. 또한 장치의 최대 높이에 두 개의 초점 영역을 배치하여 이 깊이에서 향상된 이미징을 달성할 수 있습니다.

일관된 이미지 조정(주파수, 게인 및 회색 맵)을 강력히 권장합니다. 신경 위와 주위를 둘러싼 최소한의 표재성 조직으로 인해 이미징 중 이러한 매개변수를 조정해도 이미징 해상도나 품질이 향상되지 않습니다. 이러한 신경의 직경이 작기 때문에 단면적 측정을 위해 ImageJ15,16과 같은 2차 이미지 분석 소프트웨어를 사용하는 것이 좋습니다.

프로토콜

이 연구의 모든 실험은 말초 신경병증이 있는 개인의 자연사에 대해 승인된 프로토콜에 따라 Wayne State University와 Detroit Medical Center IRB(Institutional Review Boards)에 따라 수행되었습니다. 모든 인간 참가자로부터 정보에 입각한 동의를 얻었습니다.

1. 악기 설정

  1. 캡처된 이미지를 구성하는 데 필요한 환자의 이름 또는 기타 식별자를 입력합니다.
  2. 초음파 프로브를 소독하고( 재료 표 참조) 이미징하기 전에 변환기 헤드에 충분한 초음파 젤을 바르십시오.
  3. 캡처 주파수를 추가 이미지 합성이나 대비가 필요하지 않은 초음파 기계에서 허용하는 가장 높은 주파수로 설정합니다.
    참고: 본 연구에서는 20MHz가 사용되었습니다.
  4. 전체 이미징 또는 화면 깊이를 1cm로 설정하고 두 개의 초점 위치를 가능한 한 피상적으로 설정합니다.
    참고: 이러한 깊이와 초점 위치를 통해 손의 정중 신경과 척골 신경의 모든 손바닥 및 디지털 부분을 이미징할 수 있습니다. 검사자의 선호도에 따라 결정되면 측정의 재현성을 위해 일관된 게인과 그레이 맵이 권장됩니다.

2. 환자 준비

참고: 유전성 말초신경병증에 대한 환자 포함 기준은 유전성 말초신경병증을 유발하는 것으로 알려진 유전자의 확인된 돌연변이(대표 결과 섹션 참조)이며, 제외 기준은 없습니다. 대조군의 경우, 포함 기준은 상지에 대한 전기 진단 테스트의 정상적인 결과였습니다. 대조군 제외 기준에는 진성 당뇨병, 갑상선 기능 장애, 알려진 비타민 이상, 이전 비만 수술, 대사 증후군, 체질량 지수 29 이상, 외상성 신경 손상 병력 또는 대섬유 또는 소섬유 말초 신경병증의 병력 또는 현재 진단이 포함되었습니다.

  1. 팔꿈치를 쭉 뻗고 손목을 외측으로 하여 팔뚝의 등쪽 표면이 테이블 위에 편안하게 놓이도록 환자를 누운 자세로 눕힙니다.
    알림: 위치를 잡기 전에 이미징할 영역 근처 또는 위의 상처, 발진 또는 피부 자극이 상대적 금기 사항이며 초음파 이미징을 배제할 수 있으므로 평가할 손과 팔을 검사합니다.
  2. 손톱이 테이블 표면에 닿도록 환자의 손목과 중수골을 뻗습니다. 엄지 손가락을 약간 내전하고 구부려 편안함을 느끼도록 합니다.

3. 초음파 검사

참고: 정중 신경에는 4개의 일반적인 손바닥 가지와 척골 신경13의 2개의 일반적인 손바닥 가지가 있습니다. 각 숫자에는 내측 및 측면 디지털 가지가 있으며, 숫자 1-3은 순전히 중앙값 신경분포이고 숫자 5는 순전히 척골 신경분포입니다. 숫자 4는 측면 표면의 정중 신경과 내측 표면의 척골 신경에 의해 이중으로 신경이 분포되어 있습니다. 이 프로토콜은 중앙부 총손바닥 신경을 숫자 2로, 측면 디지털 분지를 숫자 2로, 척골 총손바닥 분지를 숫자 5로, 내측 분지를 숫자 5로 이미징하는 데 중점을 둡니다.

  1. 먼저 측면 횡굴근 손바닥 주름을 랜드마크로 사용하여 숫자 2까지의 중앙값 common palmar branch를 식별합니다(그림 1).
    참고: 숫자 2까지의 중앙값 총손바닥 분지와 숫자 5까지의 척골 총손바닥 분지(poolnar common palmar branch)는 디지털 신경과 비교할 때 동반 혈관보다 훨씬 큽니다. 따라서 이러한 신경을 먼저 확인하면 혈관과 단면적이 더 유사한 더 많은 원위 가지를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
  2. 변환기를 방사형 굴근 손바닥 주름에 근접하게 놓습니다(그림 1).
    참고: 본 연구에서는 요골 굴곡근 손바닥 주름이 없는 개인은 발견되지 않았습니다. 그러나 손바닥 주름이 없는 경우 변환기를 두 번째 중수골 기저부에 2cm 근접하게 놓습니다.
  3. 가능한 한 적은 압력으로 신경의 예상 경로에 수직으로 변환기를 유지하면서 변환기 및 피부와 완전히 접촉하도록 합니다.
    알림: palmar 및 digital branches의 표면적 위치를 감안할 때 변환기의 압력 왜곡에 취약합니다.
  4. 균일한 상피신경이 있는 가장 작은 단면적이 식별되도록 변환기의 각도를 조정합니다. 이 기술은 결과를 변경할 수 있는 평면 외 이미징의 가능성을 줄입니다.
  5. 신경의 이방성을 최소화하기 위해 변환기를 앞뒤로 부드럽게 움직여 이미지를 최적화합니다.
    알림: Anistrophy는 트랜스듀서17의 각도에 따라 반사된 초음파 파형의 변화를 나타냅니다. 전송된 파동 각도를 조정하면 평면을 벗어나 초음파 변환기에서 수신되지 않는 반사 파형이 생성되어 구조의 저반향성(또는 검은색 신호 증가)을 유발합니다. 신경은 상대적으로 낮은 이방성을 가지고 있는데, 이는 신경의 저반향성을 생성하기 위해 상당한 각도 변화가 필요하다는 것을 의미합니다. 이에 비해 근육과 힘줄은 상대적으로 높은 이방성을 가지고 있습니다. 변환기를 사용하여 앞뒤로 작은 움직임을 수행함으로써 이방성이 발생하는 각도 한계는 신경 이미징에 적합한 평면을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다18.
  6. 가능하면 파워 도플러 이미징(PDI, 재료 표 참조)을 활용하여 근처의 혈관을 식별합니다(모든 위치에서 수행).
  7. 최적화가 완료되면 이 위치에서 이미지를 캡처합니다. 추가 측정을 위해 신경을 찾을 수 있도록 저장하기 전에 초음파 시스템 내의 신경을 표시하십시오. 이미지에 신경 이름, 위치 및 측면을 레이블로 지정합니다.
  8. 다음으로, 트랜스듀서를 숫자 2의 끝을 향해 원위부로 전진시켜 중수골 관절에서 숫자 2의 측면 디지털 분기를 이미지화합니다. 그런 다음 두 번째 중수골 관절의 굴근 주름 중심의 원위 및 측면으로 변환기를 중지합니다.
  9. 최적화가 완료되면 이 위치에서 이미지를 캡처합니다. 추가 측정을 위해 신경을 찾을 수 있도록 저장하기 전에 초음파 시스템 내에서 신경을 표시하십시오. 이미지에 신경 이름, 위치 및 측면을 레이블로 지정합니다.
  10. 손바닥 또는 디지털 분기의 국소 병리학 또는 불균일한 단면 확대를 평가하려면 숫자 2의 끝을 향해 변환기를 원위부로 전진시킵니다.
    참고: 디지털 신경은 원위 지절간 관절(DIP)에 근접한 1.5-2cm 이내에서 적절하게 시각화할 수 있습니다.
  11. 그런 다음, 가지를 시각화할 수 있는 가장 원위부에서 수근관 바로 원위부에 있는 일반 정중 신경으로 근위적으로 신경을 따라갑니다.
  12. 다음으로, 척골 횡방향 손바닥 주름을 식별하여 척골 공통 손바닥 가지를 숫자 5로 이미지화합니다(그림 1).
  13. 변환기를 신경의 예상 경로에 수직으로 놓고 3.3.-3.6 단계에 설명된 대로 이미징을 조정합니다.
  14. 최적화가 완료되면 이 위치에서 이미지를 캡처합니다. 추가 측정을 위해 신경을 찾을 수 있도록 저장하기 전에 초음파 시스템 내의 신경을 표시하십시오. 이미지에 신경 이름, 위치 및 측면을 레이블로 지정합니다.
  15. 다음으로, 트랜스듀서를 숫자 5의 끝으로 전진시켜 MCP의 굴근 주름 바로 원위에서 멈춰 중수골(MCP) 관절의 내측 가지를 이미지화합니다.
  16. 3.3.-3.6단계에서 앞서 언급한 대로 이미지를 최적화합니다.
  17. 최적화가 완료되면 이 위치에서 이미지를 캡처합니다. 추가 측정을 위해 신경을 찾을 수 있도록 저장하기 전에 초음파 시스템 내의 신경을 표시하십시오. 이미지에 신경 이름, 위치 및 측면을 레이블로 지정합니다.
  18. 숫자 5를 따라 국소 또는 분절 단면 이상을 평가합니다. 가장 말단의 위치를 식별하여 신경을 시각화하고 Guyon의 운하로 근접하게 스캔합니다.
    참고: 척골관 또는 터널이라고도 하는 구욘관은 척골 신경과 동맥이 통과하는 손/손목의 내측에 있습니다. Guyon's canal의 경계는 상측으로 표재성 수근 인대, 하부로 굴곡근 및 시상근, 내측으로 암핍 및 pisohamate 인대, 측면으로 hamate의 갈고리를 포함합니다19.
  19. 양쪽에서 모든 측정을 수행합니다.
    참고: 본 연구의 경우, BMI가 33 미만인 개인의 경우 여기에 사용된 변환기를 사용하여 정중 및 척골 신경이 상완신경총으로 다시 돌아가는 전체 과정을 이미징할 수 있었습니다. 이 프로토콜은 제한된 수의 신경에만 초점을 맞추지만, 국소 또는 외상성 신경병증의 경우(이 프로토콜에서 신경 평가가 표시되지 않음) 다른 디지털 및 손바닥 신경을 추적하고 평가하기 위한 시작점으로 중수골의 원위두를 사용하는 것이 좋습니다.
  20. 모든 이미지를 저장하고 대용량 저장 장치로 내보냅니다. ImageJ를 사용하는 경우 이미지를 .jpg 파일로 내보냅니다.

4. 단면적 측정

참고: 본 연구에는 오픈 소스 이미지 처리 소프트웨어인 ImageJ( 재료 표 참조)가 사용되었으며 아래 단계는 이 소프트웨어에 맞게 조정되었습니다.

  1. ImageJ 소프트웨어를 엽니다.
  2. 프로그램 인터페이스에서 파일을 선택하고 열기를 클릭합니다. 초음파 이미지가 저장된 디렉토리로 이동합니다.
  3. 측정할 신경과 관련된 .jpg 선택합니다.
  4. 선 도구를 선택하고 원본 초음파 이미지의 축척 막대를 사용하여 1cm 직선을 그려 이미지의 크기를 설정합니다. Analyze( 분석 )를 클릭하고 Set Scale(스케일 설정)을 선택합니다.
    참고: 픽셀 단위의 거리는 1cm 선에서 자동으로 계산되고 첫 번째 상자에 자동으로 채워집니다. 측정값을 밀리미터 제곱(mm2)으로 출력하려면 알려진 거리를 10으로 변경합니다. 설정된 스케일 박스를 닫습니다.
  5. freehand selection 도구를 사용하여 상추신경과 주변 조직의 경계에 있는 신경의 윤곽을 그립니다(그림 2, 노란색 선).
    참고: Zoom(확대/축소) 기능은 ImageJ에서 사용할 수 있으며, 보다 정확한 측정을 위해 주변 구조와 상영공을 분리하는 정확한 픽셀을 결정할 수 있습니다.
  6. Analyze(분석)를 클릭하고 Measure(측정)를 선택하여 단면적을 측정합니다.

결과

규범적 데이터를 위해, 전기생리학적 결과가 정상이고, 신경학적 불만이 없으며, 과거 병력 또는 현재 당뇨병, 갑상선 기능 장애, 비타민 이상, 대사 증후군, 손목 또는 큐비탈 터널 증후군, 화학요법제에 대한 노출 또는 심각한 손 외상을 입었고, 지난 1년 이내에 임신한 적이 없는 20명을 선정했다(표 1). 작은 하위 집합을 감안할 때 연령, 성별, 체중 또는 신장...

토론

본 프로토콜은 손의 디지털 및 손바닥 신경 가지의 고주파 초음파를 설명합니다. 이 연구는 원위 신경 가지의 단면적 확대가 축삭 손실과 관련이 있다는 가설을 테스트하기 위해 고안되었습니다. 이 가설을 해결하기 위해 축삭 질환의 다양한 하위 집합을 가진 개인에 대한 광범위한 다기관 자연사 연구가 필요할 것입니다. 잠재적인 연구 이점 외에도 이 프로토콜은 말초 ...

공개

저자는 공개할 내용이 없습니다.

감사의 말

이 연구는 Wayne State University School of Medicine의 신경학 및 물리 의학 및 재활학과의 지원을 받았습니다.

자료

NameCompanyCatalog NumberComments
10-22mHz TransducerGeneral Electric Health CareH48062ABSmall foot print transducer
ImageJNIHN/Ahttps://imagej.nih.gov/ij/
Logiq eR8 Ultrasound Beam FormerGeneral Electric Health CareH48522ASThis is the beamformer and image processor which includes Power Doppler Imaging
Ultrasound GelParker Labratories44873Standard ultrasonoic gel, non sterile

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