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外周神经系统指除脑和脊髓外的神经系统,外周神经病变(peripheral neuropathy,PN)主要包括局灶性单发神经病、多发性神经病和全身性肌肉神经疾病,目前临床较为常见,严重影响患者生活质量。该类疾病的准确定位及诊断对于选择及时有效的治疗方式、改善手术结果及提高患者生活质量至关重要。
超声因其便捷、无创、实时等优点,常作为PN的首选影像学检查手段,并可用于配合相关治疗。随着超声技术的不断发展,一系列新技术的出现拓宽了超声在PN中的应用范围。本文就近年来超声弹性成像、超微血流成像(superb microvascular imaging,SMI)、超声造影、融合成像、超声相关人工智能技术在PN中的应用进展进行综述。
1.超声弹性成像在PN中的应用
超声弹性成像能够较为客观地反映组织硬度,主要包括应变弹性成像(strain elastography,SE)和剪切波弹性成像(shear wave elastography,SWE)。神经病变的初始阶段通常表现为硬度的改变,而超声弹性成像能够很好地显示这种变化,目前其在各类PN中应用较广泛。
1)
其为最常见的外周神经卡压性病变,由于正中神经卡压导致神经
Moran等以神经电生理检查结果作为金标准,应用SWE评价不同程度CTS患者正中神经硬度,结果显示中度及重度CTS患者正中神经硬度高于轻度及亚临床CTS患者,提示应用SWE可对病情程度进行初步判断。
有研究应用超声振动弹性成像(ultrasound vibro-elastography,UVE)检测CTS患者第三指浅屈肌腱,结果显示UVE测得的剪切波速度与患者腕管内机械压力呈正相关(R2=0.9029,P<0.01),表明通过UVE可间接评估患者腕管内压力,为临床诊断及评估CTS提供了一种新的视角。超声弹性成像除应用于CTS的诊断外,还可对其相关治疗效果进行评价。
基于SWE的研究显示CTS患者行腕管松解术治疗后正中神经硬度较前明显降低(P<0.05),分析与患侧神经的水肿减轻有关,可见通过治疗前后的神经硬度变化可以评估治疗效果。Khademi等应用SWE检测进行神经松动术的CTS患者正中神经,结果显示正中神经硬度在治疗后即刻明显降低(P<0.05),表明SWE作为一种实时超声技术能够准确检测神经的即时生物力学变化,从而指导临床治疗。
2)
半数以上的糖尿病患者可发生DPN,因此对糖尿病患者进行神经检查十分必要。既往基于SWE的研究显示糖尿病会引起患者胫神经、坐骨神经、股神经及隐神经硬度增加,这是由于
一项纳入了6项临床研究的荟萃分析显示SWE对DPN具有良好的诊断效能,综合受试者工作特征曲线的曲线下面积达0.84,认为SWE在DPN的诊断及治疗中具有一定的临床价值。另有研究将SWE与不同的神经病变临床评分系统相结合进行分析,结果显示SWE的加入能够提高临床评分系统对糖尿病患者DPN的诊断效能。上述研究均证实了超声弹性成像可在DPN的临床诊断中发挥重要的辅助作用。
3)其他PN:
超声弹性成像还在许多其他原因所致的PN中发挥着重要作用。
研究应用SWE评估
总之,超声弹性成像可通过客观反映外周神经硬度变化,从而辅助诊断各类风湿免疫性疾病、代谢性疾病所致PN及外周神经卡压性病变。
2.SMI在PN中的应用
SMI是一种改良的多普勒算法,与常规的彩色多普勒模式相比,其能够更好地显示血流较慢的微小血管,有助于神经内血管的可视化,甚至可以检测血管密度的局部变化。研究分别应用CDFI、能量多普勒及SMI对CTS患者和正常成人正中神经血流进行检测,结果显示,CTS患者正中神经在能量多普勒和SMI上均较正常成人显示出更大的血流信号范围[(3.3±0.6)%vs.(0.8±0.5)%、(3.5±0.7)%vs.(0.9±0.4)%,均P<0.05),而使用CDFI获得的血流信号范围在二者间比较差异无统计学意义,且SMI获得的血流信号强度与神经电生理检查所测神经损伤严重程度的相关性较能量多普勒更高(r=0.49、0.37,均P<0.05),表明SMI可能有助于阐明CTS血流变化的潜在机制。
Yildiran等对21例CTS患者于手术前后进行SMI检查,结果显示SMI在CTS的早期诊断、评价CTS严重程度及术后随访中均发挥着重要的作用。郭文池等联合SMI与SWE对CTS患者进行检查,结果显示与正常对照组比较,CTS组正中神经血流信号更丰富,弹性更高(均P<0.01),证实两种技术联合应用可有效提高对CTS的诊断效能。由此可见,SMI可通过敏感识别患者患侧正中神经的血流信号变化从而辅助诊断CTS。此外,SMI还可用于评价周围神经鞘瘤的血流情况,且诊断效能优于传统的CDFI,并且可通过SMI分析软件定量反映神经鞘瘤的血管密度,为临床相关治疗提供有意义的参考信息。
3.超声造影在PN中的应用
超声造影通过向静脉内注射能够在超声和背向散射强度下发生振荡的微泡造影剂,如
超声造影还可用于表征少见外周神经肿瘤的生理特性,陈桂武等研究总结了恶性周围神经鞘膜瘤的超声造影表现,主要表现为分支状快速不均匀增强,内部可见大片状无增强区,有助于增加对该病的认识。一项实验研究应用超声造影观察新西兰白兔坐骨神经挤压伤术后不同时间点的坐骨神经血流情况,结果显示超声造影可在术后任一时间点定量评估受损神经内部微血流,进而为评估神经再生情况提供增量信息。此外,超声造影还可与常规二维超声及SWE相结合,用于糖尿病患者DPN的多模态超声诊断,为神经病变情况提供多维度分析。
4.融合成像在PN中的应用
融合成像通过磁空间定位装置,将其他影像图像(CT、MRI等)导入超声仪器并与实时超声图像动态拟合,用以弥补单一成像模式的缺陷。其在PN中主要用于引导常规超声难以显示或显示欠佳部位的药物注射或消融。研究显示于超声/MRI融合成像引导下进行腰椎神经根阻滞可获得与X线引导相当的疗效,且能使患者及操作者免受电离辐射的损害。
李志强等将超声与CT图像融合用于引导腰椎神经根阻滞也获得了相似的结果。此外,融合成像还可同时显示神经在MRI图像上出现的异常信号及超声图像上的血流信号,以此定位感兴趣区的病变部位和评估神经的炎症状态及微小结构变化,从而了解PN的病理生理演变过程并辅助制定治疗策略。但该技术目前主要存在配准误差的局限,由于超声与CT或MRI拟合不佳,影响了定位和介入的准确性,有待进一步优化仪器算法实现更加精准的影像导航。
5.超声相关人工智能在PN中的应用
近年来人工智能在医疗领域飞速发展,在医学影像方面,基于人工智能的深度学习和影像组学在疾病影像诊断和治疗中进展迅速,目前已开始应用于外周神经领域。研究通过改进U-Net分割算法定量分析CTS患者正中神经的超声图像,结果显示U-Net模型在正中神经图像自动分割方面表现良好,可定量表示受卡压的正中神经回声减低,并对比周边组织的灰度及神经纹理均匀性。
另有研究通过计算机辅助定量分析评价CTS患者正中神经,结果显示CTS组正中神经图像的一阶统计量特征、灰度共生矩阵纹理特征、形态学特征与对照组比较差异均有统计学意义(均P<0.05),表明可通过定量分析的方式区分CTS患者和健康成人。研究显示基于CTS正中神经二维超声图像的深度学习模型可在无需提取正中神经CSA的情况下诊断CTS,该深度学习模型诊断CTS的准确率高达96%。
此外,深度学习被证实在自动识别其他神经卡压性病变时亦具有极高的诊断效能,如对肘管综合征的诊断准确率可达90%。未来,基于超声图像的人工智能技术必将在内分泌性PN、自身免疫性PN、外周神经肿瘤等疾病的诊断中发挥重要作用。
6.小结与展望
超声新技术的出现很大程度上弥补了常规超声诊断PN的不足,可以无创地对神经形态、硬度、血供进行全方位定量评价,适时与神经肌电图、MRI等其他检查手段相结合,可对各类PN实现快速、精准的定位及诊断。此外,基于二维超声及各种超声新技术不断优化的人工智能模型有望在未来大大提高对各类PN的诊断效率及准确率。
来源:张哲元,张华斌,冯新红,等.超声新技术在外周神经病变中的应用进展[J].临床超声医学杂志,2024,26(10):877-880.
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