黃點點,陳路增,邢海英,黃一寧*
1.北京大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,北京 100034;2.北京大學(xué)第一醫(yī)院超聲診斷中心,北京 100034;
彈性成像是運(yùn)用生物組織的彈性信息反映組織間的硬度差異的一種成像方式,由Ophir等[1]首次提出,是一種非侵入性評估組織機(jī)械性能(彈性)的方式。由于不同組織的硬度不同,對受壓后的形態(tài)變化也不同。彈性成像通過對二維灰階圖像疊加不同顏色反映不同組織對施加應(yīng)力的抗變形能力,在甲狀腺[2]、乳腺[3]、肝臟[4]等器官的研究中廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)彈性成像技術(shù)受檢查者對組織施加壓力及耦合劑涂抹不均勻的影響,可重復(fù)性差[5]。剪切波彈性成像(shear wave elastography,SWE)通過測量超聲聲束產(chǎn)生的聲輻射力對目標(biāo)組織的擾動引起的剪切波在組織內(nèi)的傳播速度計算彈性模量值,其無需人為手動施加壓力,理論上具有較好的重復(fù)性。腕管綜合征(carpel tunnel syndrome,CTS)可引起相應(yīng)神經(jīng)彈性的變化[6-7],但目前對外周神經(jīng)彈性測值的可重復(fù)性鮮有報道。本研究擬評估正常成人SWE測量正中神經(jīng)楊氏模量的可重復(fù)性。
1.1 研究對象 收集2016年1月10日-2017年2月12日北京大學(xué)第一醫(yī)院接受正中神經(jīng)SWE檢查的正常受試者31例,其中男17例,女14例;年齡26~45歲,平均(32.6±5.2)歲,同時記錄受試者的身高及體重。納入標(biāo)準(zhǔn):①無已知的明顯周圍神經(jīng)相關(guān)疾病家族史;②神經(jīng)超聲聲像圖未見明顯異常。排除標(biāo)準(zhǔn):①CTS診斷史;②任何涉及前臂、上臂和手腕的手術(shù)或骨折史;③任何可能導(dǎo)致CTS發(fā)展的藥物史或基礎(chǔ)疾病史;④正中神經(jīng)橫截面積增粗(超過10 mm2)或解剖變異。1例受試者因1型糖尿病、1例因前臂骨折史被排除。
1.2 儀器與方法 采用 Supersonic Imagine Aixplorer型全數(shù)字化彩色多普勒超聲診斷儀,具有實時SWE分析軟件及功能,采用4~15 MHz高頻探頭,肌骨超聲工作條件,受試者取仰臥位。標(biāo)記預(yù)先設(shè)定好的4個位點,分別是腕部折痕中點(P1)、腕部折痕和手肘之間(P2)、肘部(P3)及肘部以上8 cm(P4)。先行橫截面掃查二維灰階及彩色多普勒超聲檢查,定位正中神經(jīng),然后切換至SWE模式(圖1)。待圖像穩(wěn)定后凍結(jié),啟動儀器提供的Q-BOX功能分別測量正中神經(jīng)的 4個固定位點,系統(tǒng)自動計算出楊氏模量值,連續(xù)2次測量,取平均值。由2名檢查者對受試者進(jìn)行測量,檢查者1具有中級職稱、檢查者2具有2年工作經(jīng)驗。檢查分2次完成,間隔時間15 d。第1次檢查當(dāng)日上午先由1號檢查者連續(xù)測量2次,取平均值,每次間隔30 min。然后由2號檢查者連續(xù)測量2次,取平均值。下午及15 d后上午均由1號檢查者進(jìn)行測量,方法同上。對1號檢查者第1次檢查的上午、下午兩組數(shù)值進(jìn)行組內(nèi)分析,觀察檢查者內(nèi)(同一天不同時間)的可重復(fù)性。對檢查者1第1次檢查上午、間隔15 d后上午的兩組測值進(jìn)行組內(nèi)分析,觀察檢查者內(nèi)(不同日)的可重復(fù)性。對第1次檢查上午2名檢查者的測量值進(jìn)行組間分析,觀察檢查者間的可重復(fù)性。
圖1 男,35歲,正常成人。箭示正中神經(jīng),虛線范圍為感興趣區(qū)。灰階超聲示腕部折痕中點(A);SWE測量腕部折痕中點正中神經(jīng)楊氏模量值(B)
1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 19.0軟件,計量資料以±s表示,采用配對t檢驗,組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient,ICC)、Pearson相關(guān)分析及Bland-Altman分析組間及組內(nèi)的可重復(fù)性,其中ICC<0.4為可重復(fù)性差,ICC 0.4~0.75為重復(fù)性好,ICC>0.75為重復(fù)性很好,P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
健康志愿者彈性成像楊氏模量測量見圖1。正中神經(jīng)楊氏模量值在男性與女性、左手與右手間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。
2.1 組內(nèi)重復(fù)性 檢查者1第1天上午與下午測得的正中神經(jīng)各部位楊氏模量值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),ICC均顯示出良好的可重復(fù)性,Pearson分析顯示呈正相關(guān)(P<0.05),見表 1~3;Bland-Altman分析顯示檢查者1上、下午測量的正中神經(jīng)各部位楊氏模量值差值與均值呈一致性變化趨勢(圖2)。檢查者1第1天上午與間隔15 d測得的正中神經(jīng)各部位楊氏模量值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),ICC均顯示出良好的可重復(fù)性,Pearson分析顯示呈正相關(guān)(P<0.05),見表1~3;Bland-Altman分析顯示不同日測量的正中神經(jīng)各部位楊氏模量值差值與均值呈一致性變化趨勢(圖2)。
表1 2名檢查者測量的正中神經(jīng)楊氏模量值組內(nèi)及組間比較( ±s,kPa)
表1 2名檢查者測量的正中神經(jīng)楊氏模量值組內(nèi)及組間比較( ±s,kPa)
注:P1表示腕部折痕中點,P2表示腕部折痕和手肘之間,P3表示肘部,P4表示在肘部以上8 cm
檢查者P1 P2 P3 P4檢查者1第1天上午26.07±3.36 7.99±1.64 28.12±4.38 16.79±2.61第 1 天下午 25.72±3.42 8.82±1.87 28.07±4.54 16.77±2.57間隔15 d上午26.55±3.19 8.29±1.35 28.28±4.06 17.11±2.46檢查者 2 25.62±4.20 8.45±2.18 27.24±4.51 16.39±2.86
表2 正中神經(jīng)楊氏模量值檢查者組內(nèi)及組間可重復(fù)性測量的ICC值
2.2 組間可重復(fù)性 檢查者1與檢查者2測得的正中神經(jīng)各部位楊氏模量值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),ICC值均顯示出良好的可重復(fù)性,Pearson相關(guān)分析顯示呈正相關(guān)(P<0.05),見表1~3;Bland-Altman分析顯示2名檢查者重復(fù)測量正中神經(jīng)的楊氏模量差值與均值呈一致性變化趨勢(圖2)。
表3 正中神經(jīng)楊氏模量值檢查者內(nèi)與檢查者間的相關(guān)性分析
圖2 正中神經(jīng)楊氏模量測值檢查者組內(nèi)及組間一致性的Bland-Altman分析。A~D為同一檢查者同日上午、下午正中神經(jīng)P1~P4位點依次楊氏模量測值的Bland-Altman分析圖;E~H為不同檢查者同日正中神經(jīng)P1~P4位點依次楊氏模量測值的Bland-Altman分析圖;I~L為同一檢查者相隔15 d P1~P4位點依次楊氏模量測值的Bland-Altman分析
在灰階超聲圖像中,神經(jīng)通常表現(xiàn)為一種特征性的篩孔狀影像。在解剖學(xué)的引導(dǎo)下,可以對外周神經(jīng)進(jìn)行超聲掃查并評估其形態(tài)變化,以期對神經(jīng)的病理變化提供影像學(xué)解釋。超聲對神經(jīng)病理學(xué)的診斷具有很高的靈敏度,并且與 MRI和肌電圖有良好的相關(guān)性,在評估周圍神經(jīng)卡壓障礙,包括CTS、肘管綜合征、跗骨綜合征及腓骨神經(jīng)疾病等中均有重要作用[8-10]。由于神經(jīng)特定的解剖位置及其與骨表面復(fù)雜的關(guān)系,對神經(jīng)的探查通常不是單側(cè)的。對于正中神經(jīng),當(dāng)患者的 CTS是非雙側(cè)時,對側(cè)正中神經(jīng)通常會提供重要的信息。
Lalitha等[11]應(yīng)用SWE評估外周神經(jīng)疾病,發(fā)炎的神經(jīng)主要表現(xiàn)為紅色,伴隨著正常硬度的喪失,這可能繼發(fā)于水腫;同時骨密度可能對正中神經(jīng)的測量產(chǎn)生一定的影響,腕部等部位因受骨性密度影響,其楊氏模量值高于前臂段,正中神經(jīng)的硬度在其遠(yuǎn)心端部分逐漸增加。觀察者間的一致性總體較好(從好到很好)[12]。Kantarci等[13]在長軸上測量了近端水平正中神經(jīng)的楊氏模量值,與對照組相比,CTS組隨著應(yīng)變力和應(yīng)變率的增加,正中神經(jīng)的硬度也在增加(66.7 kPa比32.0 kPa,P<0.001),提示SWE可定量評價神經(jīng)的硬度,為判斷外周神經(jīng)的生理及病理狀態(tài)提供更多的影像學(xué)診斷依據(jù)。
對于彈性成像的可重復(fù)性測量,Kennedy等[14]研究顯示,3名放射科醫(yī)師對 79例肝臟疾病患者進(jìn)行測量,比較實時SWE和二維SWE的可靠性[15],2種方法的失敗率均很低,二維SWE為5%,實時SWE為 1%。同一天由同一檢查者進(jìn)行的正常成人肝臟二維SWE測量的可重復(fù)性較好,對于有工作經(jīng)驗的超聲醫(yī)師和新入院的超聲醫(yī)師,ICC分別為0.95和0.93;然而,在不同日期對同一受試者進(jìn)行的觀察者間重復(fù)性測量分別顯示專家和經(jīng)驗不足的操作者的 ICC值分別為0.84和0.65[16]。檢查者的經(jīng)驗對實時SWE測量有影響[17],因此建議檢查者接受適當(dāng)培訓(xùn)。本研究中,對于相同檢查者或不同日期之間,同一天不同檢查者之間,同一受試者彈性成像楊氏模量值的測量,ICC數(shù)據(jù)均顯示其具有良好的可重復(fù)性,特別是同一檢查者在同一天進(jìn)行的檢查中,ICC表現(xiàn)出更高的數(shù)值。
本研究的不足之處:①本研究未評估外周神經(jīng)疾病患者彈性成像的可重復(fù)性,對外周神經(jīng)疾病所致正中神經(jīng)變化的可重復(fù)性無確定的研究。因為在外周神經(jīng)相關(guān)疾病患者中,其神經(jīng)容易發(fā)生水腫、纖維化、鈣化等表現(xiàn),故楊氏模量測值的可重復(fù)性有可能被過度估計,而本研究則降低了疾病相關(guān)楊氏模量的多變性,對外周神經(jīng)疾病可重復(fù)性的研究可能作為本研究下一階段的重點開展。②正常成人外周神經(jīng)的楊氏模量值并不是完全恒定的,而是在一定小范圍內(nèi)波動。骨性密度有可能對其周圍的神經(jīng)楊氏模量的測量有一定影響,本研究并不能完全排除這種波動,但是這種影響是可接受的[12]。
總之,相同或不同檢查者同一日或不同日期采用SWE所獲得的正中神經(jīng)楊氏模量值有較好的可重復(fù)性,且同一檢查者當(dāng)天重復(fù)測量時,其可重復(fù)性更好。以SWE技術(shù)為基礎(chǔ)的超聲彈性成像技術(shù)能夠用于進(jìn)行多中心研究及長期的外周神經(jīng)相關(guān)疾病臨床診斷及療效觀察,以期為外周神經(jīng)相關(guān)疾病的臨床診斷及病理學(xué)研究提供更為精確的影像學(xué)數(shù)據(jù)。
[1] Ophir J, Céspedes I, Ponnekanti H, et al. Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues. Ultrason Imaging, 1991, 13(2): 111-134.
[2] Azizi G, Piper K, Keller JM, et al. Shear wave elastography and parathyroid adenoma: a new tool for diagnosing parathyroid adenomas. Eur J Radiol, 2016, 85(9): 1586-1593.
[3] Hong S, Woo OH, Shin HS, et al. Repeatability and diagnostic performance of shear wave elastography in evaluating breast solid mass. Clin Imaging, 2017, 44: 42-45.
[4] Mulabecirovic A, Mjelle AB, Gilja OH, et al. Repeatability of shear wave elastography in liver fibrosis phantomsevaluation of five different systems. PLoS One, 2018, 13(1):e0189671.
[5] Garra BS, Cespedes EI, Ophir J, et al. Elastography of breast lesions: initial clinical results. Radiology, 1997, 202(1): 79-86.
[6] H?rtig F, Ross M, Dammeier NM, et al. Nerve ultrasound predicts treatment response in chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy: a prospective follow-up. Neurotherapeutics, 2018, 15(2): 439-451.
[7] Yoshii Y, Tung WL, Ishii T. Measurement of median nerve strain and applied pressure for the diagnosis of carpal tunnel syndrome. Ultrasound Med Biol, 2017, 43(6): 1205-1209.
[8] Yablon CM, Hammer MR, Morag Y, et al. US of the peripheral nerves of the lower extremity: a landmark approach. Radiographics,2016, 36(2): 464-478.
[9] Hong JP, Lew HL, Lee CH, et al. Ultrasound-guided injection for the treatment of carpal tunnel syndrome. Am J Phys Med Rehabil, 2015, 94(12): e119-e120.
[10] Martinoli C, Bianchi S, Gandolfo N, et al. US of nerve entrapments in osteofibrous tunnels of the upper and lower limbs. Radiographics, 2000, 20: S199-S217.
[11] Lalitha P, Reddy MCh, Reddy KJ. Musculoskeletal applications of elastography: a pictorial essay of our initial experience. Korean J Radiol, 2011, 12(3): 365-375.
[12] Bortolotto C, Turpini E, Felisaz P, et al. Median nerve evaluation by shear wave elastosonography: impact of“bone-proximity” hardening artifacts and inter-observer agreement. J Ultrasound, 2017, 20(4): 293-299.
[13] Kantarci F, Ustabasioglu FE, Delil S, et al. Median nerve stiffness measurement by shear wave elastography: a potential sonographic method in the diagnosis of carpal tunnel syndrome. Eur Radiol, 2014, 24(2): 434-440.
[14] Kennedy P, Wagner M, Castéra L, et al. Quantitative elastography methods in liver disease: current evidence and future directions. Radiology, 2018, 286(3): 738-763.
[15] Woo H, Lee JY, Yoon JH, et al. Comparison of the reliability of acoustic radiation force impulse imaging and supersonic shear imaging in measurement of liver stiffness. Radiology,2015, 277(3): 881-886.
[16] Ferraioli G, Tinelli C, Zicchetti M, et al. Repeatability of real-time shear wave elastography in the evaluation of liver elasticity. Eur J Radiol, 2012, 81(11): 3102-3106.
[17] Ferraioli G, Tinelli C, Lissandrin R, et al. Ultrasound point shear wave elastography assessment of liver and spleen stiffness: effect of training on repeatability of measurements.Eur Radiol, 2014, 24(6): 1283-1289.