Результат интеллектуальной деятельности: Способ двухуровневой электростимуляции центральных и периферических нервных структур при закрытых повреждениях нервов верхних и нижних конечностей

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрохирургии и микрохирургии. Данное техническое решение может быть использовано для ускорения репаративно-регенеративных процессов в нервной ткани при восстановлении проводниковой и трофической функций поврежденных периферических нервов верхних и нижних конечностей при их закрытых повреждениях.

При возникновении данных травм отмечается высокий процент инвалидизации и неудовлетворительных исходов лечения. Данный факт объясняется быстротекущими процессами дегенерации нервного ствола, мышечной ткани, а также тел мотонейронов на уровне сегментарного аппарата спинного мозга. Наиболее распространенные методы лечения, которые являются «золотым» стандартом, направлены на хирургическую реконструкцию ствола периферического нерва с последующим использованием методик одноуровневой электростимуляции [Стимуляция регенерации периферического нерва: современное состояние, проблемы и перспективы // Щаницын И.Н., Иванов А.Н., Бажанов С.П., Нинель В.Г., Пучиньян Д.М., Норкин И.А. Успехи физиологических наук. 2017. Т. 48. №3. С. 92-112].

Известен способ лечения сочетанных повреждений периферических нервов и сухожилий [патент RU на изобретение №2203108], заключающийся в имплантации стимулирующих электродов в периневральное пространство в нижней трети плеча. После операции по восстановлению поврежденных нервов и сухожилий 2 раза в день по 30 минут проводят одномоментную прямую электростимуляцию поврежденного нерва через интраоперационно установленный электрод и непрямую электростимуляцию путем наложения пассивных накожных электродов в месте отхождения мышечных ветвей, иннервируемых поврежденным нервом.

Однако данный метод не предусматривает какого-либо стимулирующего воздействия на сегментарный аппарат спинного мозга, при его реализации используют крайне низкие показатели частоты и длительности импульса, что в случае закрытых тракционных повреждений периферических нервов может не привести к положительным исходам лечения.

Известен также способ электромагнитной стимуляции центральной и периферической нервной системы [патент RU на изобретение №2499614], включающий проведение 3 раза в сутки по 10-15 минут в течение 15-20 дней двухуровневой стимуляции разными физическими факторами путем одновременного локального воздействия магнитным полем на нейроны центральных извилин головного мозга с помощью установленных излучателей и электрическим током на нейроны спинного мозга через эпидурально установленные в зону повреждения электроды для нейромодуляции.

Однако в данном методе для стимулирующего влияния на центральные и периферические нервные структуры используются разные физические факторы - электромагнитное поле и электроимпульсное воздействие. При подобном виде сочетанного воздействия происходит активация значительного пула нейронов не только в поврежденной, но и в интактной конечности, что может неблагоприятно отразиться на ее функции вследствие избыточной активации центральных нервных структур за счет генерализации возбуждения в корково-подкорковых отделах головного мозга.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ воздействия на репаративно-регенеративные процессы при повреждении периферического нерва [патент на изобретение №2636904], заключающийся в проведении одномоментной двухуровневой электростимуляции спинного мозга и поврежденного периферического нерва. Для воздействия на репаративно-регенеративные процессы в случаях повреждения периферического нерва при выполнении его нейрорафии выполняют установку 3 проволочных электродов: двух - в зону проведения нейрорафии выше и ниже нее на расстоянии 5-6 мм друг от друга и одного 4-контактного - в эпидуральное пространство позвоночника, имплантируя его над сегментами, участвующими в формировании поврежденного периферического нерва, продвигая его таким образом, чтобы его контактные поверхности охватывали все эти соответствующие сегменты спинного мозга. Провода электродов выводят на поверхность кожного покрова к источнику электрических импульсов. При этом 2 раза в день по 10-15 мин осуществляют сеансы электростимуляции следующих структур: поврежденного периферического нерва посредством 2 установленных в зоне нейрорафии проволочных электродов, спинного мозга через имплантируемый в эпидуральное пространство позвоночника 4-контактный проволочный электрод и мышечного аппарата с помощью пластинчатого электрода, который накладывают над соответствующими сегменту мышцами конечности. Для этого поочередно проводят активизирующее воздействие на рефлекторную дугу по эфферентным и афферентным волокнам поврежденного периферического нерва, чередуя полярность подключения электродов на сеансах электростимуляции: на одном сеансе 2 проволочных и пластинчатый электроды подключают к отрицательному полюсу источника электрических импульсов, 4-контактный электрод - к положительному. На другом сеансе полярность соединения электродов с источником электрических импульсов изменяют на противоположную.

Однако данный метод был апробирован только у лабораторных крыс, что не предполагает полной гомологии анатомических структур и их топографии у животных и человека. Недостатком данного метода является использование сочетанной единовременной стимуляции как спинного мозга, так и периферического нерва, что может приводить к суммации негативных физиологических эффектов электростимуляции и, как следствие, усилению болевого синдрома в заинтересованной конечности, отеку тканей за счет перераздражения вегетативных волокон, а также повышению риска распространения избытка нервных импульсов в восходящем направлении по афферентным волокнам с развитием чрезмерного возбуждения стволовых, подкорковых и корковых структур полушарий большого мозга и мозжечка.

Задачей заявляемого изобретения является исключение формирования постоянного избыточного стимулирующего влияния на активные нейроны за счет создания периодов восстановления количества нейромедиаторов в центральных и периферических нервных структурах при обеспечении воздействия на все звенья рефлекторной дуги.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе двухуровневой электростимуляции центральных и периферических нервных структур при закрытых повреждениях нервов верхних и нижних конечностей, включающем установку электродов на эпиневрий поврежденного периферического нерва и в эпидуральное пространство спинного мозга с последующим проведением электростимуляции, установку электрода на эпиневрий периферического нерва осуществляют выше места повреждения в пределах визуально интактной нервной ткани, имплантацию электрода в эпидуральное пространство спинного мозга проводят на следующий день путем выполнения пункции в межостистом промежутке на уровне Th2-Th3 позвонков при повреждениях верхней конечности с позиционированием рабочего конца электрода в проекции уровня шейного утолщения и на уровне L3-L4 позвонков - при повреждениях нижней конечности с позиционированием рабочего конца электрода в проекции уровня поясничного утолщения, при этом электростимуляцию выполняют 4 раза в день по 30 минут в течение 21 суток поочередно по уровням: сначала электростимуляцию сегментарного аппарата спинного мозга, на следующий день электростимуляцию поврежденного периферического нерва.

Технический результат заявляемого изобретения.

Имплантация электродов на сегментарный аппарат спинного мозга на уровне шейного, либо поясничного утолщений, а также на ствол поврежденного периферического нерва позволяет осуществлять электростимуляцию всех звеньев рефлекторной дуги, а именно афферентных, эфферентных, вегетативных волокон. Данный метод обеспечивает активацию пула двигательных нейронов сегментарного аппарата спинного мозга на уровне шейного или поясничного утолщения, что способствует току аксоплазмы от тела нервной клетки и далее по ее аксону непосредственно к волокнам периферического нерва, при этом для предотвращения негативных физических и физиологических эффектов суммации возбуждения сеансы электростимуляции проводят поочередно. Чередование сеансов электростимуляции через день на уровне сегментарного аппарата спинного мозга и ствола периферического нерва позволяет исключить формирование постоянного избыточного стимулирующего воздействия и, как следствие, предотвратить супрессию колб роста нейронов со снижением темпов регенерации, за счет создания периодов восстановления количества нейромедиаторов в центральных и периферических нервных структурах при отсутствии электростимуляции длительностью 24 часа.

Способ двухуровневой электростимуляции центральных и периферических нервных структур при закрытых повреждениях нервов верхних и нижних конечностей осуществляют следующим образом.

После выполнения проекционного хирургического доступа осуществляют микрохирургический невролиз ствола периферического нерва на уровне его повреждения с последующей имплантацией электродов непосредственно на эпиневрий выше места повреждения в пределах визуально интактных участков нервной ткани. Наружный конец электрода выводят через контрапертуру и фиксируют к коже узловыми швами. На следующий день под местной анестезией производят пункцию эпидурального пространства через межостистый промежуток на уровне Th2-Th3 позвонков при повреждениях верхней конечности с обеспечением установки электрода на уровень шейного утолщения с учетом индивидуальной анатомической дозволенности в пределах С5-Th1, либо через межостистый промежуток на уровне L3-L4 позвонков при повреждениях нижней конечности с обеспечением установки электрода на уровень поясничного утолщения до уровня окончательного размещения с учетом индивидуальной анатомической дозволенности в пределах Th12-L2. Корректность установки электрода в эпидуральном пространстве с его ориентацией по задней срединной линии (в проекции остистых отростков соответствующих позвонков) контролируют интраоперационно с помощью электронно-оптического преобразователя и осуществления тестовой электростимуляции с использованием генератора импульсного тока. Если у пациента возникает чувство парестезии в заинтересованной верхней, либо нижней конечности - делают заключение о корректной установке электрода в эпидуральном пространстве и электрод фиксируют к коже узловыми швами.

Сеансы электростимуляции производят с использованием внешнего генератора импульсного тока 4 раза в сутки по 30 минут в течение 21 суток поочередно по уровням через день: сначала осуществляют электростимуляцию сегментарного аппарата спинного мозга, на следующий день - электростимуляцию поврежденного периферического нерва. Параметры электростимуляции подбираются индивидуально для каждого пациента и соответствуют минимальным подпороговым значениям, вызывающим чувство парестезии в зоне иннервации поврежденного нерва и находящихся в диапазоне частот - 10-300 Гц, длительности импульса - 0,1-0,5 мс, амплитуд - 0,5-5 мА.

В первый день после осуществления невролиза и имплантации электродов на ствол периферического нерва сеансы электростимуляции не проводят в связи с применением пациенту общей, либо проводниковой анестезии с использованием медикаментозных средств, блокирующих нервно-мышечную передачу, а также необходимостью осуществления окончательного гемостаза в зоне хирургического вмешательства в течение первых суток с момента операции за счет наложения тугой давящей повязки на область послеоперационных швов.

Эффективность проводимого лечения оценивают по нарастанию силы мышц в заинтересованной конечности (по пятибалльной шкале), нарастанию чувствительности (по пятибалльной шкале), снижению степени функциональной недостаточности конечности (с учетом шкал ODI, DASH), снижению степени болевого синдрома (с учетом визуально-аналоговой шкалы), положительной динамики показателей при выполнении электронейромиографии.

Пример 1

Пациент Д., 30 лет, поступил в нейрохирургическое отделение в плановом порядке с жалобами на выраженную боль (8-10 баллов по визуально-аналоговой шкале) и гипестезию в левой нижней конечности, отсутствие разгибания левой стопы. Пациент в результате дорожно-транспортного происшествия получил тяжелую сочетанную травму: закрытый перелом дна вертлужной впадины, разрыв лонного сочленения, правого крестцово-подвздошного сочленения, перелом поперечных отростков L3-L5 позвонков с двух сторон, открытый оскольчатый перелом костей правой голени со смещением отломков по длине и ширине, закрытую травму левого седалищного нерва.

В неврологическом статусе выявлен паралич мышц сгибателей и разгибателей левой стопы с анестезий всех видов чувствительности, что свидетельствовало о синдроме полного нарушения проводимости по левому седалищному нерву.

В экстренном порядке было выполнено хирургическое лечение в объеме фиксации перелома костей правой голени, костей таза в аппарате внешней фиксации. В последующем пациенту проводили комплексное консервативное лечение в течение более 3 месяцев, которое не привело к позитивной динамике в неврологическом статусе, сохранились синдром полного нарушения проводимости по стволу левого седалищного нерва, нарушения опороспособности, статики и биомеханики левой нижней конечности.

St localis et nevrosus: отмечается вынужденное положение пациента - лежа в постели. Сознание ясное (15 баллов по шкале ком Глазго). Адекватен, контактен, ориентирован в месте, времени, собственной личности. Атрофия мышц дистальных отделов левой нижней конечности. Мышечная сила разгибателей левой стопы - 0 баллов, разгибателей левой голени - 4 балла, сгибателей левой голени - 2 балла, сгибателей левой стопы - 2 балла. Коленные рефлексы с нижних конечностей равномерно снижены. Ахиллов рефлекс слева отсутствует. Отмечается положительный симптом Тиннеля-Гофмана-Гольдберга в проекции ствола левого седалищного нерва в верхней трети бедра. Выраженная гипестезия (1 балл) с гиперпатией в области дисальных отделов левой голени и стопы. Оценка по шкале ODI=98%. По данным электронейромиографии имело место формирование грубого аксонально-демиелинизирующего поражения левого седалищного нерва с блоком проведения импульсов на уровне верхней трети левого бедра (в соответствии с таблицей 1).

Было выполнено хирургическое вмешательство в объеме микрохирургического невролиза левого седалищного нерва в верхней трети бедра с имплантацией электрода на эпиневрий ствола седалищного нерва выше места повреждения в пределах интактных тканей и последующим выведением его наружного конца через контрапертуру и фиксацию его к коже узловым швом. На следующие сутки в условиях операционной под местной анестезией была выполнена пункция эпидурального пространства на уровне L3-L4 позвонков, с последующим краниальным проведением электрода в эпидуральном пространстве и его окончательном размещением на уровне Th12 позвонка. На следующий день начали осуществление сеансов поочередной электростимуляции центральных и периферических нервных структур: один день выполняли электростимуляцию ствола левого седалищного нерва, а на следующий день - электростимуляцию нейронов сегментарного аппарата спинного мозга на уровне поясничного утолщения со следующими параметрами стимулирующего тока: сила тока: 1.0 мА, частота: 60 Гц, длительность импульса: 0,3 мс. Сеансы электростимуляции данному пациенту осуществляли 4 раза в день по 30 минут в течение 21 суток.

В раннем послеоперационном периоде была отмечена положительная динамика в виде полного регресса болевого синдрома в левой нижней конечности (оценка по визуально-аналоговой шкале соответствовала 1 баллу), снижение степени выраженности функциональной недостаточности конечности (оценка по шкале OD=57%). По данным электронейромиографии было отмечено появление потенциала двигательных единиц в задней группе мышц бедра, что свидетельствовало о начальных процессах реиннервации периферических сенсомоторных структур левой нижней конечности и отсутствии избыточного стимулирующего влияния на активные нейроны за счет создания периодов восстановления количества нейромедиаторов в центральных и периферических нервных структурах.

При контрольном осмотре через 6 месяцев после операции отмечены полный регресс болевого синдрома в левой нижней конечности, что соответствовало 0 баллам по визуально-аналоговой шкале, дальнейшее снижение функциональной недостаточности нижней конечности, что соответствовало 38% по шкале ODI. В неврологическом статусе было выявлено появление активных движений в левой стопе: сгибание 3 балла, разгибание 2 балла. По данным электронейромиографии было отмечено нарастание амплитуды и снижение латентности М-ответа малоберцового и большеберцового нервов (в соответствии с таблицей 2).

Таким образом, позитивные показатели электронейромиографии коррелировали с клиническими данными и свидетельствовали о восстановлении проводимости по волокнам левого седалищного нерва, что проявилось улучшением ремиелинизации нервного ствола и реиннервацией периферических сенсомоторных структур поврежденной нижней конечности в условиях адекватного нейромедиаторного обмена.

Пример 2

Пациентка Н., 50 лет, поступила в нейрохирургическое отделение с жалобами на отсутствие движений в дистальных отделах правой верхней конечности.

Пациентка получила травму в быту в результате падения на правую верхнюю конечность с передне-нижним вывихом головки правой плечевой кости. В амбулаторных условиях было осуществлено закрытое вправление вывиха и иммобилизация правой верхней конечности. По результатам дальнейшего комплексного клинико-интраскопического исследования также было установлено закрытое тракционное постганглионарное повреждение правого плечевого сплетения с синдромом частичного поражения его нижнего ствола (синдром Дежерина-Клюмпке). Консервативное лечение в течение более трех месяцев было неэффективно и не привело к позитивной динамике в неврологическом статусе. По данным электронейромиографии, проведенным через 3 месяца от момента травмы, был отмечен грубый аксонально-демиелинизирующий блок проведения импульсов по нижнему стволу правого плечевого сплетения. В неврологическом статусе был отмечен парез мышц правого предплечья и кисти до 2 баллов, выраженная гипестезия с гиперпатией в правой кисти, нейропатический болевой синдром, соответствующий 8 баллам по визульно-аналоговой шкале.

Было выполнено хирургическое вмешательство в объеме ревизии, микрохирургического невролиза стволов правого плечевого сплетения в надключичной ямке с имплантацией электрода на эпиневрий нижнего ствола правого плечевого сплетения выше места повреждения в пределах визуально интактной нервной ткани.

На следующие сутки в условиях операционной была осуществлена пункция эпидурального пространства на уровне межостистого промежутка Th2-Th3 позвонков, с последующей имплантацией и краниальным проведением электрода до уровня Th1 позвонка, что скелетотопически соответствовало расположению шейного утолщения спинного мозга. Корректность расположения электрода в эпидуральном пространстве по задней срединной линии туловища, что соответствовало линии остистых отростков вышеуказанных шейных позвонков, контролировали с помощью электронно-оптического преобразователя, а также с применением интраоперационной тестовой стимуляции с помощью внешнего генератора импульсного тока. В послеоперационном периоде проводили поочередную электростимуляцию центральных и периферических нервных структур: в один день осуществляли электростимуляцию сегментарного аппарата спинного мозга на уровне шейного утолщения, а на следующий день - электростимуляцию нижнего ствола плечевого сплетения в надключичной ямке. Параметры стимулирующего тока были следующими: сила тока 2,5 мА, частота 150 Гц, длительность импульса 0,2 мс. Сеансы электростимуляции проводили 4 раза в день по 30 минут в течение 21 суток. На фоне проводимого комплексного лечения была отмечена отчетливая положительная динамика в виде снижения степени выраженности неврологического дефицита, снижения функциональной недостаточности верхней конечности и улучшение электрофизиологических показателей поврежденной конечности по данным электронейромиографии, что проявилось увеличением амплитуд и снижением латентности М-ответа и свидетельствовало об отсутствии избыточного стимулирующего влияния на активные нейроны за счет создания периодов восстановления количества нейромедиаторов в центральных и периферических нервных структурах.