АВТОРИ: Yuanyi Zheng a, Lihua Wang a, Tianyi M. Krupka b, Zhigang Wang c, Guangmin Lu d, Ping Zhang a, Guoqing Zuo a, Pan Li a, Haitao Ran a, Huagang Jian a
а – друга філія лікарні медичного університету Чунцин, Китай
в – відділення радіології школи медицини Стенфордського університету
з – інститут ультразвукових досліджень медичного університету Чунцин, Китай
d – відділення радіології лікарні загального профілю військової бази Нанкін, Китай
Ключові слова: нервове закінчення, медіальна гілка глибокого малогомілкового нерва, діабет, діабетична стопа, ультразвук високої частоти
Резюме
Мета: патологія нервових закінчень є однією з основних причин розвитку діабетичної стопи. У цій роботі ми досліджували ефективність використання високочастотного ультразвукового дослідження (УЗД) для оцінки патології нервових закінчень у пацієнтів з діабетичною стопою.
Методи: дистальні ділянки медіальної гілки глибокого малогомілкового нерва (medial branch of deep peroneal nerves – mbDPN) були досліджені за допомогою УЗД. Також було вивчено характер нервової провідності в групі з 19 клінічно діагностованих хворих з діабетичною стопою і контрольною групою здорових добровольців.
Результати: чітка ехогенна картина була послідовно виявлена між mbDPN нервами у пацієнтів з діабетичною стопою і здорових добровольців. У здорових добровольців гіпоехогенні смужки легко визначалися в анатомічних позиціях mbDPN. У той же час, ці гіпоехогенні смужки mbDPN не були достатньо чіткими у хворих з діабетичною стопою, а поверхня mbDPN у цих пацієнтів була візуально розпливчастою і нерівномірною, в порівнянні зі здоровими добровольцями. Крім того, ультразвукові ехосигнали mbDPN у пацієнтів з діабетичною стопою були більш неоднорідними, ніж у здорових добровольців. Середні діаметри mbDPN були 1,3 ± 0,4 мм у хворих з синдромом діабетичної стопи і 0,8 ± 0,2 мм в контрольній групі (р <0,05). І, нарешті, результати досліджень провідності нерва (nerve conduction studies – NCS) показали відхилення у хворих з синдромом діабетичної стопи.
Висновок: високочастотне УЗД може бути корисною формою оцінки патології нервових закінчень у хворих з синдромом діабетичної стопи. Збільшення mbDPN, розпливчастість і нерівність його поверхні, гетерогенність ультразвукових ехосигналів, можуть служити в якості маркерів, які вказують на патологію нервових закінчень у хворих з синдромом діабетичної стопи при ультразвуковому дослідженні.
Вступ
Діабетичні виразки стопи розвиваються у 5-15% пацієнтів з цукровим діабетом і приносять пацієнтам величезні фізичні, емоційні та фінансові страждання. Звіти показали, що майже 80% ампутацій у хворих на цукровий діабет передувало розвиток виразки стопи. Вивчення простих тестів, таких як тест з монофіламентною ниткою, камертоном, визначення порогу сприйняття вібрації, гомілкостопні рефлекси, визначення чутливості голкою окремо або в комбінації, показало їх ефективність для ідентифікації пацієнтів групи ризику. Діагностичний принцип звичайного способу виявлення діабетичної нейропатії грунтується, перш за все, на характерних симптомах і підтверджується дослідженнями провідності нерва (nerve conduction studies – NCS), які займають досить багато часу і є відносно інвазивною процедурою. Зокрема, повторні дослідження, в цих випадках, були пов’язані з поганою переносимістю пацієнтами. Коли справа доходить до досліджень провідності нерва, незважаючи на хорошу стандартизацію, в більшості випадків процедура обмежується оцінкою великих нервових волокон і при цьому викликає занадто багато незручностей пацієнтам, які, іноді, відмовляються від повторних досліджень.
Крім раніше згаданих методів діагностики, були також впроваджені сучасні методи візуалізації для діагностики діабетичної нейропатії. Було показано, що при магнітно-резонансній томографії (МРТ), підвищення інтраневрального T2- зваженого сигналу серединного нерву (median nerve – MN) можливо пов’язано з інтраневральним набряком, що було виявлено у симптоматичних пацієнтів. В останні роки були також досліджено значення УЗД для вивчення різних захворювань, в тому числі кистьового тунельного синдрому периферичних нервів, що сприяло зменшенню дискомфорту у пацієнтів при діагностиці.
Багато з доступних літературних джерел фокусуються на діагностиці невропатії серединного нерва на рівні тунелю кисті або невропатії великогомілкового нерву на рівні тунелю заплесни, тому серединний нерв (MN) і великогомілковий нерв (TN) відносно превалюють серед периферичних нервів. Не дивно, що фокус більшості неінвазивних методів візуалізації периферичної нервової системи був зміщений в сторону MN або TN у хворих на цукровий діабет. Недавні результати показали, що розширення MN або TN у хворих на цукровий діабет було пов’язано з прогресуванням діабету. Патологія нервових закінчень і порушення мікроциркуляції вважаються основними причинами для розвитку діабетичної стопи. Однак, наскільки нам відомо, в літературі ніякої уваги не було приділено неінвазивній візуальній оцінці порушень нервових закінчень у хворих з діабетичною стопою.
З швидким розвитком високочастотного ультразвуку, дуже маленькі нерви, близькі до нервових закінчень, такі як нерви пальців і шкірний нерв долоні, можна чітко візуалізувати за допомогою УЗД з високою роздільною здатністю.
Метою даного дослідження було (1) вивчити потенційну ефективність УЗД високої роздільної здатністі для оцінки медіальної гілки глибокого малогомілкового нерва (medial branch of deep peroneal nerve – mbDPN) у хворих з діабетичною стопою, і (2) визначити, чи можуть аномалії гілок нерва, близьких до нервових закінчень, служити діагностичними маркерами патології нервових закінчень у хворих з синдромом діабетичної стопи. Наш глибокий інтерес до візуалізації mbDPN був викликаний двома причинами. По-перше, це проста анатомія mbDPN, яка є відносно сталою, що дозволяє легко відстежувати за допомогою УЗД. Це міркування підтверджується нашими попередніми результатами (рис. 1).
Рис. 1. Малюнок показує, що анатомія mbDPN є відносно прямою.
По-друге, в одному дослідженні за участю 169 пацієнтів з цукровим діабетом, було виявлено, що швидкість провідності загального малогомілкового рухового нерва, була найкращим і єдиним незалежним прогностичним фактором для появи нової виразки стопи протягом 6 років у порівнянні з тестом з монониткою, вимірюванням порога сприйняття вібрації і вимірюванням порога сприйняття температури.
Матеріали та методи
2.1. Пацієнти
Один досвідчений лікар ультразвукової діагностики (д-р Чжан Пін) досліджував групу з 19 клінічно діагностованих хворих з діабетичною стопою [12 жінок і 7 чоловіків; віковий діапазон – 56-79 років; діапазон зросту – 150-170 см; діапазон тривалості захворювання – 18-35 років] і контрольна група здорових добровольців, підібраних за ознакою статі, віку і зросту [12 жінок і 7 чоловіків; віковий діапазон – 56-83 роки; діапазон зросту – 155-175 см]. При цьому у цих здорових добровольців не було ніякого анамнезу діабету або інших клінічно діагностованих проблем з нервами. Не було ніяких істотних відмінностей за віком, статтю та зростом між двома групами (P> 0,05).
Діагноз діабетичної стопи був заснований на встановлених критеріях. Всі пацієнти мали трофічні виразки на ногах і сенсорні порушення (оніміння) або слабкість в ногах. Протокол дослідження був схвалений етичним комітетом другого філії лікарні Чунцин медичного університету, а також від усіх пацієнтів було отримано письмову інформовану згоду.
2.2. Проведення ультразвукового дослідження
УЗД дослідження медіальної гілки глибокого малогомілкового нерва (mbDPN) проводили за допомогою цифрового сканеру, оснащеного широкосмуговим високочастотним (14-6 МГц) лінійний датчиком (L14-6s, Mindray Co., Шеньчжень, Китай). Глибина зображення склала 1,8 см, динамічний діапазон (DR) – 90 дБ і механічний індекс – 0,2. Для постановки діагнозу були використані діаметри mbDPN, отримані на поздовжніх сонограмах, замість зображень нерва в поперечному перерізі, отриманих на сонограмі у фронтальних площинах, так як край поздовжнього перерізу нерва був відносно чітким для вимірювання діаметра, в той час як нечіткість краю в поперечному перерізі нерва , у пацієнтів з діабетичною стопою, не дозволяла проводити вимірювання його діаметра. При цьому відображалися ехо-форма, поверхня і внутрішні фасцикулярні пучки нервів. У кожному дослідженні mbDPN оцінювали в зонах на 1 см проксимальніше місця, де нерв діляться на дві гілки нервів пальців. Діаметри 38-ми mbDPN нервів (два на кожного суб’єкта) були вивчені у хворих з діабетичною стопою, і таку саму кількість було оцінено у здорових добровольців. Для того, щоб запобігти появі міждослідницької варіабельності, все ультразвукові дослідження були виконані одним і тим же фахівцем (д-р Чжан Пін), який мав великий досвід в УЗД опорно-рухового апарату, а отримані зображення були рандомізовано проаналізовані двома досвідченими радіологами (д- р Ван Чжиган і д-р Хайтао Ран) незалежно один від одного. Були розраховані середні значення для відповідних значень і включені в остаточні результати.
2.3. Нейрофізіологічні дослідження
Електрофізіологічні рутинні дослідження NCS були виконані за допомогою звичайних процедур стандартною системою електроміографії (NDI-92x, Chengdu Senchuan Technical Co, Ченду, Китай). Всі електрофізіологічні вимірювання моторної і сенсорної функції малогомілкового нерва були виконані у всіх хворих з діабетичною стопою з двох сторін. Значення дистальної моторної і сенсорної латентності, швидкості провідності моторного і сенсорного нервів і амплітуди викликаних потенціалів були скориговані відповідно до віку пацієнтів. Нерв досліджувався, як описано в відповідній літературі.
2.4. Статистичний аналіз
Статистичний аналіз проводився з використанням тесту Манна-Уїтні U для непарних даних для порівняння пацієнтів та контрольної групи, а також між групами пацієнтів. Величини виражені як середнє ± SD (стандартне відхилення). P <0,05 вважалося статистично значущим. Для того щоб співвіднести діаметр нерва з іншими параметрами, були використані тест Пірсона та лінійний регресійний аналіз.
Результати
3.1. Ультразвукові дослідження
У контрольній групі, за допомогою УЗД вдалося виявити mbDPN як в поперечній (рис. 2), так і поздовжній площинах (рис. 3) з такою легкістю, що точки поділу, де нерв ділиться на дві гілки нервів пальців, були чітко ідентифіковані (рис. 2).
Рис. 2. Сонограма в поперечній площині чітко показує mbDLPN у здорових добровольців; при цьому mbDPN може бути простежений за допомогою ультразвуку високої роздільної здатності до анатомічного місця, де він розділяється на два нерва пальців (стрілки).
Ультразвукова картина нормальних mbDPN характеризується кількома поздовжніми гіпоехогенними смугами, розділеними переривчастими смугами підвищеної ехогенності (рис. 3). І навпаки, в поперечній площині, mbDPN у пацієнтів з діабетичною стопою був занадто розмитим, щоб чітко ідентифікувати (рис. 4). У цій групі пацієнтів, гіпоехогенні смуги зникали, а поверхня mbDPN була нечіткою і нерівномірною (рис. 5).
Рис. 3. Нормальний mbDPN – типова сонографічна картина нерва, характеризується кількома поздовжніми гіпоехогенними смугами, які розділені переривчастими смугами підвищеної ехогенності.
Рис. 4. mbDPN в поперечній площині у хворого з синдромом діабетичної стопи з нечітким зовнішним виглядом, що призвело до неможливості вимірювання цієї області mbDPN.
Рис. 5. У хворого з діабетичною стопою не виявляються гіпоехогенні смуги, поверхня mbDPN нечітка, а ехосигнал від нерва неоднорідний. Нерви mbDPN мають характерні ознаки набряку. Збільшення нерва було виявлено протягом усього термінального відділу нерва.
Наші результати також показали, що сонографичні візуальні характеристики mbDPN у хворих з діабетичною стопою на поздовжніх сонограмах були незміненими, щодо таких у здорових добровольців (рис. 5). Крім того, ультразвукові зображення також показали, що загальний ехосигнал mbDPN у пацієнтів з діабетичною стопою був більш гетерогенним, ніж у контрольній групі здорових добровольців. І навпаки, діаметри нервів пальця, близьких до нервових закінчень у хворих на цукровий діабет (mbDPN Pd = 1,3 ± 0,3 мм) були значно більше в порівнянні з контрольною групою (mbDPN Cd 0,8 ± 0,2 мм) (Р <0,05) (таблиця 1 і рис. 6).
Рис. 6. Діаметр нервових закінчень у пацієнтів з цукровим діабетом (MbDPN Pd = 1,3 ± 0,3 мм) був значно більшим в порівнянні зі здоровими (mbDPN Cd 0,8 ± 0,2 мм) (Р <0,05).
Таблиця 1
3.2. Нейрофізіологічні дослідження
Наші результати показали, що NCS мало відхилення в 18 з 19 (95%) хворих з діабетичною стопою. Крім того, існують значні відмінності в PCV, DL і SNAP між здоровими добровольцями та пацієнтами з діабетичною стопою (таблиця 2), але ніякої статистичної кореляції не спостерігалося між діаметром mbDPN і електрофізіологічними даними (рис. 7).
Рис. 7. Співвідношення між діаметром нерва і швидкістю нервової провідності. статистична кореляція була виявлена між діаметрами mbDPN і електрофізіологічними даними.
Таблиця 2
Обговорення
На ранній стадії діабетичної стопи, пацієнти зазвичай скаржаться на сенсорні розлади в руках і ногах, в тому числі поколювання, оніміння, дизестезію і пекучий біль. У нашому дослідженні, 18/19 (95%) хворих на цукровий діабет з виразками стоп повідомляли про ці сенсорних порушення. З патофізіологічної точки зору, літературний консенсус переконливо пояснює патологічні зміни нервів у хворих на цукровий діабет, в тому числі гістологічні зміни, інтраневральний набряк.
В даному дослідженні представлені попередні висновки, що підтверджують можливість використання УЗД, для оцінки змін нервових гілок, близьких до нервових закінчень у хворих з синдромом діабетичної стопи. Наші результати показали, що mbDPN у здорових добровольців мали типову сонографічну картину нерва у вигляді кількох поздовжніх гіпоехогенних смуг, які розділені переривчастими зонами підвищеної ехогенності. У той же час, у хворих з синдромом діабетичної стопи, гіпоехогенні смуги нервових волокон зникали, а поверхні цих mbDPN були розпливчастими і нерівномірними. Крім того, загальний ехосигнал mbDPN у хворих з синдромом діабетичної стопи був більш неоднорідним, а діаметри нервових закінчень у хворих з діабетичною стопою були більшими, в порівнянні з такими в групі здорових суб’єктів.
Збільшений діаметр, розпливчаста і нерівномірна поверхня mdDPN у хворих з синдромом діабетичної стопи може відображати конкретний процес, пов’язаний із захворюванням. За даними літератури, у пацієнтів з цукровим діабетом симптоми тунельного синдрому кисті викликані ендоневральним набряком. Ще одне цікаве спостереження в цій роботи говорить про те, що, на відміну від нервів пальця стопи, ультразвукові характеристики зображення між здоровою і діабетичною стопою істотно не відрізнялися, хоча у деяких хворих з діабетичною стопою спостерігалося оніміння в руках. Така розбіжність в ультразвукових характеристиках між стопою і кистю пацієнтів можуть бути співвіднесені зі ступенем захворювання.
Через низьку вартість і широку доступність, ентузіазм для оцінки діабетичної стопи за допомогою УЗД досить високий. Проте, більшість доповідей зосереджено на відносно великих нервах, таких як MN або TN, а не на маленьких нервових закінченнях. Це може бути пов’язано зі стадіями захворювання на момент виявлення. Дослідження показали, що ранні ознаки діабетичної стопи проявляються в невеликих нервових закінченнях, а не в великих нервах пальців, згідно з даними дослідження, які вказують на проблеми нервових закінчень і мікроциркуляції, як на причини розвитку діабетичної стопи. Крім того, кілька досліджень відзначили зміни в вигляді нечіткої і нерівної поверхні цих нервів. Одним з можливих пояснень є те, що ці ознаки з’являються тимчасово на відносно ранніх стадіях захворювання. Після декількох років діабету у деяких хворих розвиваються симптоми периферичної нейропатії. У хворих з тривалим діабетом, функція нерва значно порушується, і структура нерва сильно пошкоджується, в тому числі сегментарна демієлінізація і втрата аксонів нервових закінчень. Демієлінізація і втрата аксонів можуть бути іншим поясненням картини нечіткої і нерівномірної поверхні і гетерогенності ехоструктури нервів при ультразвуковій візуалізації.
Значно більший діаметр нерва і важчі порушення NCS у пацієнтів з діабетичною стопою були виявлені при порівнянні зі здоровою групою. Ці дані свідчать про те, що стан нервів може безпосередньо перебувати під впливом активності захворювання, оскільки морфологічні зміни більш очевидні у пацієнтів з діабетичною стопою. Було відзначено, що раннім порушенням периферичної структури і функціональним змінам у щурів з діабетом можна було запобігти. Ультразвукове дослідження може бути неінвазивним інструментом для раннього виявлення змін нервів у хворих на цукровий діабет. На початку цього дослідження, ми припустили, що розмір mbDPN повинен бути негативно пов’язаний з самою швидкістю нервової провідності, в той час як кінцевий результат показав, що між ними не було ніякої статистичної кореляції. Причина цього може бути пояснена висновками Halar про те, що швидкість нервової провідності лінійно корелювала з температурою шкіри в безпосередній близькості від нервів. Для того, щоб звести до мінімуму вплив температури на результат, ми виміряли швидкість нервової провідності при одній і тій же кімнатній температурі, в той же час зміна температури шкіри була значною, згідно з даними лазерної доплерографії шкіри стопи у хворих (дані не показано). Цей результат показав, що аномалії нервових закінчень за даними УЗД може бути кращим параметром для пацієнтів з діабетичною стопою, ніж швидкість нервової провідності.
Паралельно з швидким поліпшенням ультразвукових технологій високої частоти, також значно покращилася роздільна здатність УЗД зображення. Роздільна здатність ультразвуку на 40 мегагерц (МГц) може досягати 30 мкм, в той час як ультразвук з частотою в сотні МГц, називається на цьому рівні ультразвуковою мікроскопією, може бути використаний для спостереження за ультраструктурою клітин, що дозволяє отримати точне і надійне зображення периферичних нервів, включаючи дуже маленькі нерви пальців. Проте, тільки кілька робіт відображають застосування високочастотного ультразвуку в вивченні гілок нервів, особливо в зонах, близьких до нервових закінчень у хворих з цукровим діабетом.
На закінчення, в цій роботі, ми (1) показали, що УЗД є ефективним інструментом для оцінки змін нервових закінчень у пацієнтів з синдром діабетичної стопи; і (2) збільшені, з нечіткою і нерівномірної поверньою, з гетерогенною структурою mbDPN на сонограмі у хворих з синдромом діабетичної стопи можуть служити в якості маркера для встановлення діагнозу і/або скринінгу пацієнтів з діабетичною стопою. Наскільки нам відомо, ми перші повідомляємо про зміни термінальних нервових закінчень mbDPN у пацієнтів з діабетичною стопою з використанням ультразвукового зображення з високою роздільною здатністю. За допомогою знань, отриманих з цих досліджень, ми плануємо вивчити можливість використання УЗД для раннього виявлення діабетичної стопи, в надії запобігати проведенню ампутації.
Обмеження
Це експериментальне дослідження має свої обмеження. По-перше, можливість використання УЗД для оцінки нервових закінчень не досліджувалась на інших нервах, відмінних від mbDPN, який легше відображається, що пов’язано з його відносно постійною анатомією і більш прямим ходом, по відношенню до інших нервів пальців стопи. З досвідом, накопиченим від поточних досліджень по візуалізації нервів пальців за допомогою УЗД, ми знаходимося в процесі проектування майбутніх експериментів з метою зображення нервів з менш прямолінійною анатомічною структурою. По-друге, в даному дослідженні ми використовували діаметр, замість площі поперечного перерізу, яка є більш точним параметром. Наше рішення про використання діаметра, а не площі поперечного перерізу продиктована тим, що, на відміну від здорових добровольців, край поперечного перерізу нервів у хворих на цукровий діабет був нечітким і важко вимірявся. Для проведення досліджень рекомендуємо використовувати апарат від компании GE Voluson E8.
14.10.2019
Микита