中国中西医结合影像学杂志   2020, Vol. 18 Issue (5): 516-518
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引用本文
王铁铮, 亓恒涛, 陈超, 包守刚, 牟晓飞, 张先东, 滕剑波. 兔坐骨神经挤压伤模型的超声弹性成像研究[J]. 中国中西医结合影像学杂志, 2020, 18(5): 516-518. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2020.05.024
WANG Tiezheng, QI Hengtao, CHEN Chao, BAO Shougang, MU Xiaofei, ZHANG Xiandong, TENG Jianbo. Study on the rabbit sciatic nerve crush injury model by ultrasonic elastography[J]. Chinese Imaging Journal of Integrated Traditional and Western Medicine, 2020, 18(5): 516-518. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2020.05.024
兔坐骨神经挤压伤模型的超声弹性成像研究[PDF全文]
王铁铮1 , 亓恒涛1 , 陈超2 , 包守刚1 , 牟晓飞1 , 张先东1 , 滕剑波1
1. 山东大学附属山东省医学影像学研究所超声室，山东 济南 250021;
2. 山东第一医科大学附属省立医院手足外科，山东 济南 250021
收稿日期: 2020-02-08
基金项目: 山东省重点研发计划（2019GSF108271）；山东省自然科学基金（ZR2019PH086）
通信作者: 亓恒涛, E-mail:qihengtao@126.com.
摘要：目的: 探讨超声弹性成像对兔坐骨神经挤压伤的诊断价值。方法: 对40只兔坐骨神经挤压伤模型行常规超声及弹性成像检查，对其声像图表现及其神经内僵硬度进行分析，总结神经损伤随时间变化的规律。结果: 超声可清晰显示兔坐骨神经挤压伤的位置、范围及厚度，第2周损伤区厚度达峰值，第8周恢复至正常。超声弹性成像显示损伤区神经僵硬度随时间延长逐渐增加。结论: 常规超声结合弹性成像可全面、定量评估坐骨神经的形态变化及力学性能等，这可能对周围神经挤压伤的修复及康复治疗具有重要意义。
关键词：超声检查    弹性成像技术    坐骨神经    模型, 动物    兔    
Study on the rabbit sciatic nerve crush injury model by ultrasonic elastography
WANG Tiezheng , QI Hengtao , CHEN Chao , BAO Shougang , MU Xiaofei , ZHANG Xiandong , TENG Jianbo
Department of Ultrasound, Shandong Medical Imaging Research Institute Affiliated Shandong University, Jinan 250021, China
Abstract: Objective: To evaluate the value of ultrasound elastography of the rabbit sciatic nerve crush injury model. Methods: Forty rabbits of sciatic nerve crush injury were examined by conventional ultrasound and elastography. The sonographic manifestations and stiffness of the sciatic nerve were analyzed, and the regularity of nerve injury with time was summarized. Results: Ultrasound clearly showed the location, range and thickness of the injured sciatic nerve. The thickness of the injured area reached the peak in the 2nd week after injury, and returned to normal thickness in the 8th week. The elastography showed that the nerve stiffness of the injured area increased gradually with time. Conclusions: Conventional ultrasound combined with elastography can comprehensively and quantitatively evaluate the morphological changes and mechanical properties of the rabbit sciatic nerve, which may be of great significance to the repair and rehabilitation of peripheral nerve crush injuries.
Key words: Ultrasonography    Elastography imaging techniques    Sciatic nerve    Models, animal    Rabbits    

外周神经损伤是临床常见病之一，常引起相应肢体的功能障碍，重者导致残疾。常规超声可显示神经的走行、连续性、内部结构及其周围的解剖关系，但无法准确评估神经的硬度[1-2]。剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）作为一种新的超声技术，可定量评价外周神经的硬度，目前其临床研究多集中于外周神经卡压，如腕管综合征。已有研究[3-4]证实，随着正中神经卡压程度的增加，神经硬度越来越高。但对外周神经挤压伤后的神经硬度评价报道较少[5]。本研究对兔坐骨神经挤压伤模型行SWE，并与常规超声进行观察对比，探讨SWE对兔坐骨神经挤压伤的诊断价值。

1 材料与方法 1.1 实验动物

选择新西兰兔40只[许可证号：SCXK（鲁）20180006，购于济南金丰实验动物有限公司]，饲养于山东第一医科大学附属省立医院实验动物中心。参考Mckinnon方法建立兔坐骨神经挤压伤模型，用5%的戊巴比妥钠（剂量25~35 mg/kg体质量）经耳缘静脉进行麻醉，剪除手术野内（右侧臀部及右下肢）的毛并消毒，取右侧臀部斜切口，在臀大肌间隙和股二头肌间隙游离出坐骨神经，暴露长度约2.5 cm，操作前，采用利多卡因局部封闭。于坐骨结节下方约1.5 cm处用普通外科止血钳垂直夹持神经，宽度约5 mm，夹持至第三扣并维持30 s，重复此过程以覆盖远端5 mm，造成兔坐骨神经挤压伤约10 mm，坐骨神经损伤区域为半透明状但未离断（图 1）。术后每天肌内注射头孢唑啉钠2次，持续1周。40只兔坐骨神经损伤模型按1、2、4及8周分为A、B、C、D组各10只。将40只兔左侧正常的坐骨神经作为对照组，与右侧坐骨神经损伤各组对比观察。本实验方案经山东省医学影像学研究所医学伦理学委员会审核通过。40只实验兔均行双侧坐骨神经的常规超声检查和SWE检查。

图 1 解剖暴露兔坐骨神经并制作挤压伤模型，箭头所指为坐骨神经挤压伤处

1.2 仪器与方法 1.2.1 常规超声检查

采用Philips EPIQ 7超声诊断仪，线阵探头频率5~18 MHz及5~12 MHz，选用浅表肌肉骨骼模式。测量右侧坐骨神经损伤区及左侧相应位置正常坐骨神经的内径，观察其连续性和内部回声，所有数值均测量3次，取平均值。

1.2.2 SWE检查

采用Philips EPIQ 7弹性成像模式，探头频率5~12 MHz。获得右侧坐骨神经损伤区清晰长轴图像，将损伤区置于图像中央，采用穿透模式，并在框中实时显示颜色编码的SWE图。SWE图稳定3~5 s后，冻结图像进行测量。为减少其他因素的影响，采用弹性模量比值对坐骨神经进行评价。将ROI分别放置在坐骨神经损伤区及近心侧约1 cm处坐骨神经内，自动显示ROI内2个弹性模量的比值，测量3次取平均值，每次测量间隔时间≥5 s。坐骨神经内的ROI固定为1 mm。

1.2.3 病理观察

每组常规超声及SWE检查结束后选5只处死并行病理学组织观察，观察每组坐骨神经损伤区的病理学改变。

1.3 统计学分析

使用SPSS 22.0软件进行统计分析。连续变量以x±s表示。绘制坐骨神经损伤区弹性模量比值时间曲线。兔坐骨神经内径及弹性模量比较行配对t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

对照组正常坐骨神经连续性完整，内径（1.15± 0.06）mm，表现为均衡的线状低回声（图 2）。右侧坐骨神经挤压伤模型坐骨神经开始明显增粗，约在2周时达峰值，后逐渐恢复正常。坐骨神经厚度从A组（1.26±0.11）mm逐渐增加至B组（1.74±0.10）mm，并从C组（1.28±0.13）mm恢复至D组（1.17±0.05）mm。其中A与B，B与C及C与D组之间神经内径比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。A、B组坐骨神经损伤区增粗，内部回声不均匀，损伤区坐骨神经外膜和周围组织分界不清（图 3）。D组坐骨神经内径恢复良好，与对照组内径差异无统计学意义（P>0.05）。

图 2 正常兔坐骨神经声像图表现，箭头所指为兔坐骨神经

图 3 兔坐骨神经挤压伤模型声像图     图 3a~3d   箭头所指为A、B、C及D组兔坐骨神经挤压伤处

在4组坐骨神经损伤模型中，随时间延长，神经硬度逐渐增加，其中A、B、C、D组弹性模量比值分别为1.40±0.06，1.95±0.10，2.30±0.12，2.69±0.13，弹性模量比值时间曲线见图 4。

图 4 兔坐骨神经挤压伤模型弹性模量比值时间曲线

兔坐骨神经挤压伤后病理切片示，A组损伤区表现为神经纤维排列紊乱，轴突肿胀，同时伴炎性细胞浸润。B、C组坐骨神经可见空泡化，在间质组织内可见丰富的毛细血管，施万细胞增生明显。D组损伤区可见再生的轴突及神经纤维形成（图 5）。

图 5 坐骨神经挤压伤处病理图片（HE×400）   图 5a    A组显示神经纤维紊乱，内可见炎细胞浸润   图 5b    B组及C组，神经内可见空泡化，间质内可见毛细血管显示   图 5c    D组显示空泡化减少，轴突及神经纤维再生明显

3 讨论

在外周神经挤压伤中，常规超声检查可提示创伤早期神经水肿，表现为外周神经增粗、回声减弱、束膜结构显示欠清晰；随时间延长，损伤的外周神经内径逐渐恢复正常。常规超声虽能提示神经的形态学变化信息[6-7]，但无法进一步显示其病理变化过程，如神经损伤过程中的空泡化及间质增生等。临床医师迫切需要一种新的影像技术，能准确反映神经修复过程中的变化并定量评价。

SWE可反映周围神经挤压伤的相关信息，有学者[8]对放疗乳腺癌患者的患侧臂丛神经和健侧臂丛神经进行SWE研究，发现患侧臂丛神经硬度高于健侧。臂丛神经僵硬度的增加可能与纤维化过程有关。另有文献[9]报道，腕管综合征患者正中神经硬度变化在形态学改变之前已增加，因此，SWE比常规超声检查可更早发现外周神经的卡压。本研究表明，神经挤压伤后神经僵硬度逐渐增加。病理切片示在挤压后第2、4和8周的胶原蛋白面积百分比显著增加，这也导致了神经僵硬度的增加。另外，神经挤压伤会引起束膜内水肿，神经局部缺血、缺氧的压力增加，从而诱导胶原蛋白在细胞外基质中的沉积，导致神经的僵硬度进一步增大[10]。

虽然MRI也可评价外周神经的挤压伤，但其扫描时间长，无法任意切面成像，如对神经内纤维束传导进行评估，需行DTI，且对机器设备及图像后处理要求较高，技术难度大，这也限制了其临床应用。相比MRI等其他影像学检查，超声具有方便快捷、无创、低廉等优点[11-12]。本研究采用弹性模量比值进行评价，进一步降低了弹性成像中的误差，提高了准确率，可定量评价神经的僵硬度，间接反映神经挤压伤后的病理改变。

本研究也存在一定的局限性：超声检查对操作者的依赖性较大；未将SWE与其他影像学检查方法（如DTI等）进行对比分析。

总之，常规超声结合弹性成像可全面、定量地评估坐骨神经的形态变化及力学性能等，这可能对周围神经挤压伤的修复及康复治疗具有重要意义。

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