《Frontiers in Neurology》：Shear wave elastography for quantitative assessment of nerve tissue stiffness after sciatic nerve decompression in diabetic rats
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引言： 糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy，DPN）是糖尿病的常见并发症。远端DPN的手术减压已被证实可降低溃疡和截肢发生率，但复发风险依然存在，因此术后随访不可或缺。目前DPN的评估依赖于临床症状、
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引言： 糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy，DPN）是糖尿病的常见并发症。远端DPN的手术减压已被证实可降低溃疡和截肢发生率，但复发风险依然存在，因此术后随访不可或缺。目前DPN的评估依赖于临床症状、体征和神经传导研究（nerve conduction studies，NCS），这些方法存在固有局限性。剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）是一种无创、经济的技术，可定量测量组织硬度并反映潜在病理改变，已被报道可作为糖尿病神经病变早期检测的潜在工具。本研究旨在评估SWE在糖尿病大鼠坐骨神经减压术后神经硬度定量评估中的价值，为未来临床研究提供初步理论依据。
方法： 本研究共使用24只雄性Sprague–Dawley（SD）大鼠。其中6只作为正常对照组（n = 6）。其余18只接受坐骨神经压迫以建立糖尿病神经病变模型。4周后，其中6只被分配至糖尿病坐骨神经压迫4周组（DSNC，n = 6），其余12只接受手术减压，并进一步分为减压后2周组（DSND2，n = 6）和8周组（DSND8，n = 6）。采用SWE评估神经硬度，同时进行运动神经传导速度（motor nerve conduction velocity，MNCV）检测和组织病理学检查。
结果： 在DSND2组中，坐骨神经硬度较DSNC组显著降低（p < 0.01），DSND8组进一步降低（与DSND2相比，p < 0.05）。DSND2组与DSNC组之间在MNCV、有髓纤维密度、髓鞘厚度或平均轴突直径方面均无显著差异（p > 0.05）。相比之下，DSND8组在上述所有参数方面较DSNC组均有显著改善（p < 0.05），MNCV达到49.17 ± 4.71 m/s。此外，DSND8组的有髓纤维密度和髓鞘厚度也显著高于DSND2组（p < 0.05）。
结论： 动态SWE评估显示糖尿病大鼠坐骨神经减压术后神经硬度进行性下降，可预测功能改善，可能作为一种无创评估方法。
论文解读文章
一、研究背景与目的
糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy，DPN）是导致下肢慢性溃疡、坏疽和截肢的主要原因之一。据统计，高达50%的糖尿病患者会出现由糖尿病神经病变引起的疼痛表现，这不仅严重影响患者生活质量，还造成沉重的经济负担。DPN被定义为由糖尿病引起的对称性、长度依赖性感觉运动多发性神经病变，且排除其他可识别的周围神经功能障碍病因。由于DPN的自然病程通常呈进行性且不可逆，严格的血糖控制策略在预防方面效果不一，标准药物治疗虽常能提供症状性镇痛，但并不能阻止神经功能恶化。糖尿病患者中腕管综合征（carpal tunnel syndrome，CTS）的患病率高达约30%，且神经卡压已被证实可加速糖尿病足综合征的进展。“双重挤压”假说被广泛认为是糖尿病患者神经卡压易感性增加的主要因素。Dellon率先将神经减压手术引入远端肢体DPN的治疗，并证明其可有效降低溃疡和截肢风险。然而，DPN手术减压后溃疡复发风险仍然存在，术后随访仍然必要。
目前，临床评分工具和神经传导研究（nerve conduction studies，NCS）被广泛用于DPN的评估，其中NCS被认为是金标准方法。然而，临床评分本质上具有主观性，NCS耗时且伴随患者不适。此外，合并CTS的糖尿病患者接受神经减压手术的频率是普通人群的4至14倍。因此，亟需一种能够反复评估术后神经功能恢复的新型补充评估方法。
剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）可定量测量组织硬度，从而反映潜在的病理变化。SWE已广泛应用于肝脏、乳腺、甲状腺等器官。剪切波速度（shear-wave velocity，SWV）已被报道与组织硬度呈正相关。近年来，SWE已成为评估DPN的重要影像学手段，越来越多的证据表明，DPN患者周围神经硬度显著高于无神经病变的糖尿病患者和健康对照者。然而，SWE在减压手术后DPN评估中的价值仍不明确，且SWE测量的神经硬度与DPN手术减压后组织病理学改变之间的关联尚未建立。
基于上述研究空白，本研究旨在评估SWE在糖尿病大鼠神经减压术后评估中的价值，并进一步探讨SWE测量的神经硬度与坐骨神经组织病理学及功能改变之间的相关性。
二、研究设计与主要技术方法
本研究使用24只雄性Sprague–Dawley（SD）大鼠（购自北京维通利华实验动物技术有限公司，中国），8周龄，体重250–300 g。其中6只正常SD大鼠作为对照组（n = 6），18只SD大鼠纳入糖尿病组并接受坐骨神经压迫建模。4周后，6只被随机指定为糖尿病坐骨神经压迫4周组（DSNC，n = 6），其余12只接受坐骨神经手术减压，并根据减压后不同时间进一步随机分为2周组（DSND2，n = 6）和8周组（DSND8，n = 6）。所有动物实验程序均经北京大学人民医院机构动物护理和使用委员会批准（伦理编号：2017PHC061）。
研究采用的主要关键技术方法包括：
（1）糖尿病模型建立与坐骨神经压迫建模： 大鼠经高糖高脂饮食喂养4周后，单次腹腔注射链脲佐菌素（streptozotocin，STZ，40 mg/kg体重）诱导糖尿病，注射后7天随机血糖超过16.7 mmol/L视为造模成功。麻醉后暴露左侧后肢坐骨神经，在神经中段放置一根长1 cm、内径1.2 mm的硅胶管以建立神经压迫模型。
（2）剪切波弹性成像（SWE）评估： 使用配备20 MHz线阵探头的超声设备（SuperSonic Imagine，法国）进行SWE采集。ROI设为0.01 cm2，定位于神经外膜内。在压迫部位测量3次取平均值，由两名经验丰富的操作者独立评估，并计算组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）评估观察者间一致性。
（3）电生理检测： 使用TECA Synergy电生理系统（VIASYS Healthcare，美国）测量坐骨神经运动神经传导速度（motor nerve conduction velocity，MNCV），刺激参数为脉宽0.1 ms、频率1 Hz、强度0.12 mA。
（4）组织形态计量学分析： 坐骨神经组织经戊二醛固定、锇酸后固定、梯度乙醇脱水和环氧树脂包埋后，制备半薄切片（1 μm）经甲苯胺蓝染色，在光镜下（×1000）定量有髓纤维密度；制备超薄切片（50 nm）经醋酸铀和柠檬酸铅染色后，在透射电镜下（×2550）测量髓鞘厚度和平均轴突直径。所有形态计量学定量评估均使用Image-Pro Plus 6.0软件进行，由一名不知分组的研究人员完成。
三、研究结果
3.1 糖尿病大鼠坐骨神经减压前后SWE结果
DSNC组坐骨神经组织硬度较对照组显著增加（p < 0.01）。DSND2组坐骨神经硬度较DSNC组显著降低（p < 0.01），DSND8组较DSND2组进一步降低（p < 0.05），表明坐骨神经硬度呈动态、进行性下降趋势。然而，DSND8组坐骨神经硬度仍显著高于正常对照组（p < 0.05）。SWE观察者间一致性良好，弹性值的一致性系数为0.862。
3.2 减压前后坐骨神经MNCV变化
DSND2组MNCV为40.83 ± 4.67 m/s，与DSNC组（35.83 ± 2.93 m/s）相比无显著差异（p > 0.05）。DSND8组MNCV为49.17 ± 4.71 m/s，较DSNC组显著改善（p < 0.05），但仍显著低于正常对照组（65.5 ± 5.43 m/s）（p < 0.05）。
3.3 半定量组织形态学发现
DSNC组有髓纤维密度（6,522 ± 476 fibers/mm2）显著低于对照组（12,780 ± 1,202 fibers/mm2）（p < 0.05）。DSND2组（7,979 ± 687 fibers/mm2）与DSNC组之间无显著差异（p > 0.05），而DSND8组（11,008 ± 1,413 fibers/mm2）较DSND2组显著增加（p < 0.05）。DSND2组平均轴突直径（4.36 ± 1.50 μm）和髓鞘厚度（0.83 ± 0.18 μm）与DSNC组（3.89 ± 0.96 μm和0.84 ± 0.17 μm）相比无显著差异（p > 0.05），而DSND8组上述两项指标（4.71 ± 0.93 μm和0.99 ± 0.22 μm）均显著高于DSNC组（p < 0.05），但仍低于对照组（p < 0.05）。
四、讨论与结论
本研究基于DPN的“双重挤压”概念，采用Dellon最初描述的硅胶管坐骨神经压迫模型。研究观察到压迫4周后MNCV显著下降，有髓纤维密度、轴突直径和髓鞘厚度均显著减少，提示坐骨神经严重损伤。与既往报道一致，减压术后2周MNCV、有髓纤维密度、轴突直径和髓鞘厚度均未见显著改善，表明功能恢复尚不明显。而减压术后8周，上述各项指标均较2周时显著增加，表明神经功能恢复呈动态过程，但均未完全恢复至正常水平。这一不完全恢复可能与DPN的多因素病理机制有关，包括高血糖驱动的线粒体活性氧过度产生、炎症和神经内膜水肿，脂质代谢紊乱通过游离脂肪酸诱导的炎症信号加重神经损伤，以及代谢紊乱破坏内质网蛋白稳态和钙稳态从而触发神经元凋亡等。
在SWE方面，减压术后2周坐骨神经组织硬度即出现下降，但此时组织病理学和电生理学指标均未显示神经功能恢复，提示该阶段神经组织硬度的降低可能主要源于减压手术后压迫的解除。减压术后8周神经组织硬度进一步降低，同时组织形态学和电生理学指标均显示神经功能改善。神经减压减轻了神经水肿，改善了微循环和再生能力，部分逆转了糖尿病大鼠坐骨神经的潜在病理过程。研究进一步表明，神经减压后神经组织硬度的进行性下降与坐骨神经功能恢复相关。
本研究存在以下局限性：样本量相对有限；术后随访仅8周，长期获益尚不确定；使用STZ诱导的糖尿病大鼠且未进行血糖管理，不能完全反映临床情况；未进行步态分析、机械痛阈和热痛阈等行为学评估。
研究结论： 动态SWE评估显示糖尿病大鼠坐骨神经减压术后神经硬度进行性下降，可预测术后功能改善。因此，SWE可能作为糖尿病周围神经减压术后的一种无创、有效的评估方法。
