Examensarbete, 15 hp
Biomedicinsk analytikerprogrammet, 180 hp VT 2020
Jämförelse mellan N. Suralis och N. Peroneus superficialis
gällande amplitud och ledningshastighet
Jessica Sjölund
Institutionen för Klinisk mikrobiologi Biomedicinsk analytikerprogrammet
Examensarbete, 15 hp
Kursansvarig: Ylva Hedberg Fransson ylva.hedberg.fransson@umu.se
Läraropponent:
Sandra Arvidson
Examinator:
Per Lindqvist
Datum för godkännande:
2020 06 10
A Comparison Study between the Sural and Peroneal Nerve Regarding Amplitude and Conduction Velocity
Handledare
Victoria Heldestad, Institutionen för klinisk mikrobiologi, Umeå Universitet
Nyckelord
Sensorisk neurografi, amplitud, nervledningshastighet, N. Suralis, N. Peroneus superficialis, ortodrom.
3
Abstrakt
Sensorisk neurografi är en metod där sensoriska nerver undersöks med elektrisk stimulering.
Elektriska aktionspotentialer färdas längs nervens axon och registreras via en registrerings- och en referenselektrod. Parametrarna amplitud, latens och nervledningshastighet erhålls vid undersökning.
N. Peroneus superficialis och N. Suralis är två sensoriska nerver i underbenet som innerverar huden i benet, foten och tårna. Både minskad amplitud och sänkt nervledningshastighet av N. Suralis och N.
Peroneus superficialis kan tyda på någon form av patologi. Syftet med studien var att jämföra
amplitud och nervledningshastighet i N. Suralis och N. Peroneus superficialis hos en grupp subjektivt friska unga individer mellan 20–40 år. Tjugoen personer deltog i neurografin, elva var kvinnor och nio var män. Signifikant högre amplitud för N. Suralis jämfört med N. Peroneus superficialis uppvisades både hos kvinnor och hos män. Det noterades även en signifikant skillnad i amplitud mellan kön, både för N. Suralis och N. Peroneus superficialis. Nervledningshastighet visade signifikant lägre hastighet för N. Suralis jämfört med N. Peroneus superficialis för kvinnor och män. Konklusionen av studien var att det fanns en signifikant skillnad mellan N. Suralis och N. Peroneus superficialis gällande både amplitud och nervledningshastighet.
4
Introduktion
Sensorisk neurografi är en metod där sensoriska nerver undersöks med elektrisk stimulering. En elektrisk impuls skickas över en nerv och dess aktionspotentialer registreras distalt eller proximalt med ett ofta förbestämt avstånd över samma nerv. Den elektriska impulsen färdas längs axon i nerven och registreras av tvåpols-elektroder, en registrerings- och en referenselektrod. Sensorisk neurografi kan utföras ortodromt eller antidromt. Ortodrom stimulering skickar impulser längs axonens
fysiologiska väg distalt om en registreringselektrod, medan antidrom stimulering skickar de elektriska impulserna i motsatt riktning i axonen och registrering sker proximalt i en registreringselektrod. Det rekommenderade avståndet mellan stimuleringsområde och registreringselektrod är 140 mm (1).
Supramaximal stimulering direkt på nerven är viktigt för ett tillförlitligt svar eftersom det speglar axonets fullständiga aktionspotential. Förflyttning av stimuleringselektroden kan därför vara nödvändigt för exakt lokalisation av önskad nerv. Överstimulering av nerver ska undvikas vid
sensorisk neurografi då aktivering av muskler kan uppstå vilket ger oönskade artefakter. Parametrarna amplitud, latens och nervledningshastighet är beräknade värden som utvinns från en undersökning av sensoriska nerver. Amplituden representerar det totala antalet axon som depolariseras vid stimulering och ger en bild av hur många axon nerven består av. Latens är den tid det tar för axonen att reagera på ett elektriskt stimuli till dess att registrering sker någonstans längs nerven. Nervledningshastighet är ett mått på hur lång tid det tar för nerven att transportera impulsen och är beroende av latensen samt avståndet mellan stimulering och registrering (2).
Neurografi är en lämplig metod för att undersöka symtom såsom domningar, stickningar, svagheter och smärta. Metoden är ofarlig och icke invasiv, fast kan upplevas som obehaglig. Diagnos kan bestämmas efter undersökning vid enklare frågeställningar som exempelvis karpaltunnelsyndrom eller nervinklämningar. En diagnos bestäms dock aldrig från svar av endast en neurografi vid
frågeställningar angående sjukdomar som polyneuropatier, motorneuronsjukdomar och neuropatier.
Förutom en stark klinisk misstanke för dessa sjukdomar krävs kompletterande undersökningar exempelvis blodprov och ultraljud för diagnostisering eftersom metoden i sig inte kan klassificera vilken typ patient lider av. Patologi som uppvisas kan även bero på andra faktorer än sjukdomen och detta kan äventyra patientens framtida behandling (3).
Sensoriska nerver är känsliga vid låga temperaturer och kan uppvisa falsk positiv patologi om huden hos patienten är kall vid undersökningstillfället. Hudtemperatur under 30° Celsius kan medföra ökad amplitud, förlängd latens och sänkt nervledningshastighet. Nervledningshastigheten har visats kunna sjunka en till två m/s per grad Celsius. Det är därför viktigt att värma patientens hud om den är kall, antingen med ett vattenbad, värmelampa eller värmekudde. För optimal effekt krävs det att
kroppsdelen som ska undersökas värms minst fem minuter eftersom kroppsdelen snabbt kyls ner igen (4).
Minskade amplituder och sänkta nervledningshastigheter vid undersökning av N. Suralis och N.
Peroneus superficialis kan tyda på någon form av patologi. Polyneuropati (PNP) är den vanligaste neurologiska sjukdomen hos personer över 55 år och ger ofta övervägande sensoriska symtom såsom
5
domningar, stickningar och svaghet. Vid PNP kan både sensoriska och motoriska bortfall uppvisas vid en neurografiundersökning. Axonal PNP är mer vanligt förekommande jämfört med demyeliniserande PNP och dessa uppvisar generellt olika patologiska svar, men kan ibland uppträda likartat. Minskade amplituder är vanligt vid axonal PNP men minskade nervledningshastigheter ses främst vid
demyeliniserande PNP (5).
Nervus Peroneus superficialis och N. Suralis är två sensoriska nerver i underbenet som innerverar huden i benet, foten och tårna. Nerverna utgår från kroppens största nerv, N. Ischiadicus, i vardagligt tal benämnd ischiasnerven, och övergår till N. Peroneus proximalt om knät. Nerven delar sig i knät och bildar grenen N. Tibialis som fortlöper nedåt mot underbenet (6). Mer distalt delas N. Peroneus och en gren utgår och blir N. Peroneus superficialis som löper lateralt på underbenet mot M. Tibialis anterior och M. Peroneus longus, där nerven passerar mellan muskelbukarna. Nervus Peroneus superficialis fortsätter vidare ner i underbenet och passerar en fascia. Denna fascia och nervens anatomi varierar mellan olika individer och nerven kan löpa ner i fascian mer distalt eller proximalt på underbenet. Detta kan resultera i svårigheter av lokalisering vid neurografi (7). Nerven fortsätter ner mot foten och delar sig till en medial- och en lateral gren. Den mediala grenen passerar mellan malleolerna och bildar två grenar för innervering av stortå – ”ringtå” (tå 1–4), dock innerverar nerven inte huden mellan tå 1 och 2. Den laterala grenen bildar ofta en anastomos med N. Suralis vid fotleden och innerverar den laterala delen av foten (8).
En lateral gren av N. Tibialis och en medial gren av N. Peroneus ansluter och bildar N. Suralis distalt om knät. Nervus Suralis är lokaliserad i vaden och innerverar den distala delen av underbenet innan den fortsätter nedåt mot den laterala malleolen. Nerven löper i den laterala delen av foten och innerverar lilltån (6).
Det finns få studier där jämförelse mellan N. Suralis och N. Peroneus superficialis undersöks med sensorisk neurografi. Amplitud och nervledningshastighet i nerverna kan misstänkas vara lika och det kan därför vara av stor vikt att jämföra dessa två mellan varandra. Syftet med studien var att jämföra amplitud och nervledningshastighet i N. Suralis och N. Peroneus superficialis hos en grupp friska unga individer.
6
Material och metoder
Testpersoner
Försökspersoner som rekryterades var unga och subjektivt friska individer med ett åldersspann på 20–40 år. En jämn fördelning mellan kön var idealet i studien. Det var totalt 21 personer som deltog, elva var kvinnor och nio var män. Försökspersonerna blev tillfrågade om de någon gång i livet hade haft fraktur, skada eller genomgått operation i rygg, knä eller fotled. Samtliga försökspersoner tillfrågades även om de led av diabetes (Bil. 1).
Sensorisk neurografi
Inför undersökningen tillfrågades försökspersonen om kroppslängd, födelseår, samt att
försökspersonens kön lades till i ett protokoll på datorprogrammet Nicolet Viking EDX version 21, (Natus Neurology Incorporated, Middleton USA). Filterinställning på apparaturen var 20 Hz till 1,5 kHz. Försökspersonen satt i en stol och underben samt fötter gjordes tillgängliga för koppling av elektroder. Om försökspersonens fötter var kalla (<31° C) värmdes dessa med en uppvärmd vetekudde, dessutom kopplades en temperaturgivare på fotryggen för kontinuerlig observation.
Hudtemperaturen på försökspersonens fötter fick inte bli lägre än 31° C. Områdena där elektroder skulle fästas och elektrisk stimulering skulle ske tvättades rent med natriumklorid för minskat hudmotstånd. Neurografin utfördes ortodromt och bilateralt på försökspersonernas underben.
Diskelektroder Disc Electrodes HushTM Shielded (Alpine bioMed ApS, Danmark) användes för registrering av de elektriska impulserna som gavs av en stimulator Hand-held Bipolar Stimulating Electrode (Natus Medical Incorporated, Danmark). Elektroderna fästes med Ten20 elektrodpasta (Emergo Europé, Haag, Nederländerna) för att minska impedansen och stabilisera elektroderna. En jordelektrod Reusable Grounding Alligator Clip (Technomed, Nederländerna) placerades mellan registreringselektrod och stimuleringspunkt för att eliminera elektriska störningar.
Vid stimulering och registrering av N. Suralis placerades en registreringselektrod vid laterala
malleolen och en referenselektrod placerades proximalt på den laterala delen av foten, 40 mm distalt om registreringselektroden. En stimuleringspunkt mättes ut 140 mm proximalt om
registreringselektroden mitt på vaden och markerades med en penna. Lätt stimulering påbörjades vid markerad punkt och försökspersonen blev tillsagd att informera då hen upplevde att det strålade ner mot häl och lilltå. Om personen endast upplevde stimulering på det markerade stället ökades antingen stimuleringsstyrkan eller flyttades stimuleringselektroden för lokalisering av nerven. Då
försökspersonen kände strålningen till häl och tå registrerades tio på varandra upprepande stimuleringar med supramaximal stimulering, med en ungefärlig styrka på 15–20 mA. Detta upprepades med samma stimuleringsstyrka för att få ett reproducerbart svar.
Vid stimulering av N. Peroneus superficialis placerades registreringselektroden mellan malleolerna, dorsalt på foten och referenselektroden fästes 40 mm distalt om registreringselektroden.
Stimuleringspunkten mättes 140 mm proximalt från registreringselektroden mellan M. Tibialis anterior och M. Peroneus longus, och utmarkerades med en penna. Stimulering påbörjades och försökspersonen ombads att säga till när hen upplevde att det strålade på fotryggen och mot tå 1–4. På
7
samma sätt som vid stimulering av N. Suralis, samlades tio stimuleringar vid lyckad lokalisering av nerven och detta upprepades en gång till med en ungefärlig styrka på 15–20 mA.
Vid efterbearbetning av resultatet placerades kursorer ut på de svar som givits vid stimuleringarna.
Sensitiviteten ändrades från tio µV till 20 µV för utplacering av kursorerna. Tre kursorer placerades ut, varav den första precis där nervsvaret avvek från baslinjen, vilket symboliserar de snabbast aktiverade axonen, den andra på nervsvarets högsta topp och sista kursorn placerades i slutet av svarssignalen.
Försökspersonernas identitet blev kodade och tilldelades ett påhittat ID-nummer. Koden blev uppskriven så utföraren av neurografin hade möjlighet att spåra försökspersonen om patologi uppvisades.
Statistik
De statistiska beräkningarna utfördes i SPSS Version 26.0 (IBM, Armonk, New York, USA).
Fördelning på insamlade data bestämdes genom Kolmogorov-Smirnov test. För icke-parametriska data användes Mann-Whitney u test med en signifikansnivå på <0,05.
Etiska överväganden
Etiskt tillstånd krävdes inte i denna studie eftersom den räknas som ett kliniskt utvecklingsarbete och inte ska publiceras. De etiska aspekterna som övervägts är att neurografi kan upplevas obehagligt på grund av de elektriska stötarna och försökspersonerna kan reagera olika vid undersökningstillfället.
Personerna som deltog i studien angavs kodade personnummer vilket gjorde att svaren från
undersökningen var anonyma. Om patologi skulle uppkomma hänvisades försökspersonen till att söka vård för utredning. Personerna deltog frivilligt med ett muntligt samtycke och kunde när som helst avbryta sitt deltagande.
8
Resultat
Sensorisk neurografi
Undersökningarna utfördes fullständigt på 41 av 42 ben. Medelålder hos kvinnor var 22 år och hos män 27 år. Ett ben hos en försöksperson gav inte några svar vid stimulering av både N. Suralis och N.
Peroneus superficialis. Vid analys av sidoskillnad exkluderades den personen, men registrering från det ben som gav svar inkluderades vid övriga analyser. Fyra försökspersoner uppgav information om skada i knä, två var kvinnor och två var män.
Amplitud
Ingen signifikant sidoskillnad, varken för kvinnor eller för män, noterades gällande amplitud för N.
Suralis och N. Peroneus superficialis. Ingen signifikant skillnad uppvisades mellan skadat och friskt knä. En signifikant högre amplitud hos kvinnor sågs både vid N. Suralis (p=0,016) och N. Peroneus superficialis (p=0,017) jämfört med män (Fig.1). Både gällande kvinnor och för män visades en signifikant högre amplitud hos N. Suralis jämfört med N. Peroneus superficialis (p=0,006 respektive p<0,001) (Fig.2).
Nervledningshastighet
Ingen signifikant sidoskillnad, varken för kvinnor eller för män, noterades gällande
nervledningshastighet för N. Suralis och N. Peroneus superficialis. Ingen signifikant skillnad visades mellan kön gällande nervledningshastighet. En signifikant skillnad sågs mellan N. Suralis och N.
Peroneus superficialis i nervledningshastighet (p=0,003) för kvinnor och män med högre
nervledningshastighet i N. Peroneus superficialis (Fig.3). En signifikant lägre nervledningshastighet (p=0,014) visades i skadat knä för både N. Suralis och N. Peroneus superficialis gentemot
försökspersoner utan skada (Fig. 4).
9
Diskussion
Resultatet från denna studie visade att det fanns en skillnad i amplitud, både mellan N. Suralis och N.
Peroneus superficialis, samt mellan kön för respektive nerv. Parametrar som kön, body mass index (BMI) och ålder kan alla påverka amplituder i sensoriska nerver. Vid ökad ålder förändras nerver fysiologiskt vilket kan leda till reducering av antalet axon, vilket i sin tur ses som en
amplitudminskning vid en neurografi (9). Vid en tidigare studie jämfördes också amplitud mellan N.
Suralis och N. Peroneus superficialis. Den visar också en signifikant amplitudskillnad mellan nerverna som kunde förklaras av försökspersonernas ålder (10). Försökspersonerna i denna studie var mellan 20–40 år och även om spridningen inte var stor kan detta möjligen vara en orsak till skillnaden i amplitud mellan kön. Generellt var männen som deltog i denna studie äldre än vad kvinnorna var vilket kan ha bidragit till att en signifikant skillnad i amplitud mellan kön observerades.
Skillnad i amplitud och nervledningshastighet mellan N. Suralis och N. Peroneus superficialis uppvisades för både män och kvinnor. Orsaken till skillnad i nervledningshastighet är oklar och tidigare studier som studerat detta har inte funnits. Denna studie visade generellt högre amplitudsvar för N. Suralis jämfört med N. Peroneus superficialis hos både kvinnor och män. Det kan möjligtvis tyda på ett högre antal axon i N. Suralis eftersom amplitud reflekterar hur många axon som aktiveras vid stimulering (2). Det finns studier som upplyser nervernas lokalisation och dess betydelser på amplitud och nervledningshastighet. Samt att det är vanligt med olika typer av anastomoser för både N. Suralis och N. Peroneus superficialis. Tidigare studier har visat att beroende på hur nerverna är lokaliserade och hur de innerverar de olika delarna i foten kan amplitud och hastighet variera betydligt (11). Detta kan ha varit relevant för denna studie då nerverna möjligtvis haft olika anastomoser, vilket då inte varit möjligt att ta hänsyn till. Avståndet mellan nerv och registreringselektrod skulle också kunna bidra till en eventuell amplitudskillnad. Ett kortare avstånd mellan hud där
registreringselektroden sitter och nervens position skulle kunna bidra till en högre amplitud och vice versa.
Hos personer med knäskada visade analysen av amplitud och nervledningshastighet på en signifikant lägre ledningshastighet, jämfört med de som inte haft någon känd skada. Det är känt sedan innan att nerverna som passerar genom knät är utsatta om skada uppkommer, det vill säga N. Peroneus och dess grenar. Både amplitud och nervledningshastighet kan påverkas men är beroende av skadans lokalisation och storlek i knät (10). I denna studie var det endast en signifikant skillnad i
nervledningshastighet hos de med en knäskada, det kan ha berott på att skadorna hos
försökspersonerna inte hade påverkat nervernas axon eller var allvarliga och därför inte påverkat amplituden. Om perifera nerver blir skadade och beroende på hur stor skada de genomgått kan dessa självläka. Ett axon som gått av eller skadas kan växa tillbaka under förutsättning att det inte uppstår ärrvävnad och att nervändorna är relativt nära varandra. Hastigheten är cirka en till två mm per dygn vid denna läkningsprocess (12). Information om när skadan inträffade erhölls inte och därför kan skadan möjligtvis påbörjat läkprocessen eller redan läkt.
10
Undersökningarna av N. Suralis och N. Peroneus superficialis kunde utföras på 41 av 42 ben. En av försökspersonernas ben kunde inte undersökas. Personen berättade att en skada hade resulterat i en operation av både fotled och fot. Vid denna operation hade även nerver tagit skada och vissa nerver blev omplacerade. På grund av detta valdes den personens data bort vid analys av sidoskillnad, eftersom detta skulle bidra till en falskt lägre amplitud och nervledningshastighet på den skadade sidan.
Vissa tekniska svårigheter uppkom under undersökningarnas gång. På grund av att N. Peroneus superficialis kan löpa ner i fascian högre upp eller längre ner rent anatomiskt, blir denna nerv därmed svårare att stimulera optimalt (8). Avståndet mellan registreringselektroden och stimuleringspunkten var bestämd till 140 mm på alla personer och detta resulterade i att några försökspersoner var svårare att undersöka med det utsatta avståndet. Proximal förflyttning av stimuleringselektroden några cm kunde vara det som krävdes för en korrekt stimulering, dock var det inte optimalt att flytta elektroden då detta resulterade i stora avståndsskillnader. Förflyttning av elektroden utfördes på några få
försökspersoner. På grund av detta så ökades istället stimuleringsstyrkan vid 140 mm för att kunna stimulera nerven djupare, men då var det också viktigt att försöka undvika muskelartefakter som kunde uppkomma. Då sensoriska nerver har en amplitud som mäts i µV och motoriska
svarsamplituder mäts i mV är det förståeligt att muskelartefakter kan bidra till att det blir svårt att se sensoriska svarsamplituder, speciellt vid låga amplitudsvar. Detta blir en svårighet med metoden eftersom sensoriska nerver är känsliga för överstimulering. Samt att det kan upplevas obehagligt för personer om det krävs en kraftig ökning av de elektriska stötarna. Fördelar med metoden är
informationen som erhålls och ger en inblick i patientens besvär och möjlig sjukdom. Polyneuropatier påverkar vanligtvis distala delar av kroppen först (5) och kan därför upptäckas i ett tidigt stadie vid undersökning av sensorisk neurografi, både i N. Suralis och N. Peroneus superficialis.
Förbättringar och förändringar som kan vara väsentliga vid framtida studier är att ta mer hänsyn till försökspersoners ålder och andra fysiologiska parametrar. En större population ger ett mer tillförlitligt svar och kan ge en förbättring av studien. Speciellt en population med högre ålder, över 55 år, hade varit intressant att studera.
Konklusionen av studien var att det fanns en signifikant skillnad mellan N. Suralis och N. Peroneus superficialis gällande både amplitud och nervledningshastighet.
11
Tack tillägnas
Jag vill tacka min Handledare Victoria Heldestad för bra handledning och Robert Eriksson för teknisk assistans med de laborativa momenten i denna studie. Jag vill även tacka Neurofys som har låtit mig använda deras lab.
12
Referenser
1. Stålberg E, Dijk H, Falck B, et al. Standards for quantification of EMG and neurography. Clinical Neurophysiology. 2019;130(9):1688-1729.
2. Misra, Kalita. (2019) Clinical neurophysiology Nerve Conduction, Electromyography, Evoked Potentials. 4th edition. Elsevier India. 9788131258156. Devon I, Rubin Jasper R, Daube, editors.
3. Goedee S, Herraets I, Visser L, et al. Nerve Ultrasound can Identify Treatment-Responsive Chronic Neuropathies without Electrodiagnostic features of demyelination. Muscle and Nerve. 2019;60(4):415- 419.
4. Franssen H, Notermans NC, Wieneke GH. The influence of temperature on nerve conduction in patients with chronic axonal polyneuropathy. Clinical neurophysiology. 1999;110(5):933-940.
5. Abraham A, Alabdali M, Alsulaiman A, et al. The sensitivity and specificity of the neurological examination in polyneuropathy patients with clinical and electrophysiological correlations. Plos one.
2017;12(3): e0171597.
6. Ricci S, Moro L, Antonelli Incalzi R. Sural nerve ultrasound visualization: Ultrasound anatomy and rationale for investigation. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 2010;39(5):636- 641.
7. Apaydin N, Basarir K, Loukas M, et al. Compartmental anatomy of the superficial fibular nerve with an emphasis on facial release operations of the leg. Surgical and Radiologic Anatomy. 2008;30(1):47- 52.
8. Solomon LB, Ferris L, Tedman R, et al. Surgical anatomy of the sural and superficial fibular nerves with an emphasis on the approach to the lateral malleolus. Journal of Anatomy. 2001;199(6):717-723.
9. Fujimaki Y, Kuwabara S, Sato Y, et al. The effects of age, gender, and body mass index on amplitude of sensory nerve action potentials: Multivariate analyses. Clinical neurophysiology. 2009;120(9):1683- 1686.
10. Kwon Kyu H, Kim L, Park Keun Y. Compound Nerve Action Potential of Common Peroneal Nerve and Sural Nerve Action Potential in Common Peroneal Neuropathy. Journal of Korean Medical Science. 2008;23(1):117-121.
11. Ko Y, Ko Y, Kim H, et al. Nerve Conduction Study of the Superficial Peroneal Sensory Distal Branches in Koreans. Annals of Rehabilitation Medicine. 2011;35(4):548-556.
12. Vaquié A, Sauvain A, Duman M, et al. Injured Axons Instruct Schwann Cells to build Constricting Actin Spheres to Accelerate Axonal Disintegration. Cell Reports. 2019;27(11):3152-3166.
13
Figur 1. Amplitudskillnad mellan 11 kvinnor och 9 män vid sensorisk neurografi av A) N. Suralis. B) N.
Peroneus superficialis.
A
B
p-värde = 0,016
p-värde = 0,017 Amplitud (µV) Amplitud (µV)
14
Figur 2. Amplitudskillnad mellan N. Suralis och N. Peroneus superficialis med sensorisk neurografi av A) Kvinnor. B) Män.
p-värde = 0,000
A
B
p-värde = 0,006
Amplitud (µV) Amplitud (µV)
15
Figur 3. Skillnaden i nervledningshastighet mellan N. Suralis och N. Peroneus superficialis med sensorisk neurografi för 11 kvinnor och 9 män.
p-värde = 0,003
Nervledningshastighet (m/s)
16
Figur 4. Skillnad i nervledningshastighet mellan försökspersoner med skador i knä och friska med sensorisk neurografi i N. Suralis och N. Peroneus superficialis.
p-värde = 0,014
Nervledningshastighet (m/s)
17
