СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РЕПАРАТИВНО-РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ ПЕРИФЕРИЧЕСКОГО НЕРВА

Изобретение относится к медицине, а именно к нейрофизиологии, нейротравматологии, 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 конечностей.

В большинстве случаев пациенты с травмой периферических нервов нуждаются в экстренном либо срочном хирургическом вмешательстве с использованием операционного микроскопа и микрохирургической техники. Однако данное хирургическое пособие, выполненное в оптимальные сроки, не гарантирует быстрого и полного восстановления проводимости по стволу поврежденного нерва и функции нейромышечного комплекса. Нередко реабилитационный период пациентов с данной патологией затягивается на многие месяцы и даже годы в зависимости от сроков и характера хирургического вмешательства, тяжести травматического поражения ствола периферического нерва и патогенетических механизмов, развивающихся вслед за травмой. Этот факт подтверждается тем, что при травме стволов периферических нервов конечностей дегенеративные изменения касаются не только периферического, но и центрального отрезка нерва, нейронов межпозвонковых ганглиев и сегментарного аппарата спинного мозга. Денервированные мышцы при этом подвергаются рубцовому перерождению и атрофии. Выполнение на данной стадии хирургического вмешательства в большинстве случаев не позволяет предотвратить процесс дегенерации нервной ткани. В этой связи возникает настоятельная необходимость разработки методик, эффективно ускоряющих репаративно-регенеративные процессы и позволяющих в максимально кратчайшие сроки восстановить проводимость ствола поврежденного нерва, создав одновременно условия для восстановления функции нервно-мышечного комплекса.

В настоящее время известны описанные ниже способы восстановления функций поврежденного периферического нерва, направленные на ускорение регенерации нервной ткани путем импульсного воздействия только в зоне патологии.

- «Способ восстановления функции поврежденного периферического нерва» [авторское свидетельство SU на изобретение №1146061], который заключается в введении в зону поражения нерва лекарственных средств и осуществлении электрической стимуляции путем наложения нитевидных электродов на неповрежденные части нерва выше и ниже места поражения. В качестве стимулирующего воздействия используют радиоимпульсы с несущей частотой в 10 кГц, длительностью 100 мс, амплитудой тока в импульсе от 0 до 0,1 А при изменении напряжения от 0 до 20-30 В. Частота повторения импульсов в пучке 3 с, а длительность экспоненциально нарастающего фронта огибающей пачки импульсов составляет 0,5-0,6 с. Одновременно с электростимуляцией проводят тепловые процедуры в виде парафиновых аппликаций на пораженную конечность. Однако в данном способе при осуществлении прямого воздействия на нейрональные структуры используются чрезмерно высокие значения параметров стимуляции, хотя экспериментально установлено, что высокочастотное прямое электроимпульсное воздействие вызывает дегенеративные изменения в нейронах сегментарного аппарата спинного мозга, аксонах ствола нерва и нейромышечном комплексе [The parameters of transcutaneous electrical nerve stimulation are critical to its regenerative effects when applied just after a sciatic crush lesion in mice. Cavalcante Miranda de Assis D, Martins Lima Ê, Teixeira Goes B, Zugaib Cavalcanti J, Barbosa Paixão A, Vannier-Santos MA, Martinez AM, Baptista AF. Biomed Res Int. 2014; 2014: 572949. doi: 10.1155/2014/572949].

- «Способ восстановления проводимости периферического нерва» [авторское свидетельство SU на изобретение №1813460], при использовании которого электрод имплантируют на ствол поврежденного нерва эпиневрально и осуществляют стимуляцию импульсным током с амплитудой 12 мА, частотой 90-100 Гц и длительностью 0,2-0,5 мс. Однако этот способ (как указывают сами авторы) предназначен только для лечения больных с замедленным восстановлением проводимости периферического нерва, поврежденного в результате ушиба, компрессии и/или тракции, с сохранением анатомической целостности.

- Способ ускорения регенерации поврежденного ствола периферического нерва [Гистоморфологическая оценка эффективности воздействия переменного магнитного поля и импульсного тока на регенерацию седалищного нерва крыс в эксперименте / В.Г. Нинель, И.А. Норкин, Д.М. Пучиньян, Н.В. Богомолова, Г.А. Коршунова, О.В. Матвеева, Ш.М. Айтемиров // Фундаментальные исследования. 2012. №12, ч. 2. С. 336-340], который включает в себя воздействие импульсным электрическим током через электроды, установленные на проксимальный и дистальный отрезки сшитого седалищного нерва животного. Стимуляцию нервного ствола осуществляют в течение 30, 60 и 90 суток по 15 минут 3 раза в день биполярными электрическими импульсами прямоугольной формы, длительностью 0,2 мс, частотой 8 Гц и амплитудой тока.

Однако все вышеуказанные способы не предусматривают проведения прямого воздействия на нейроны спинного мозга и мышцы голени. Таким образом, при их применении устраняются только дегенеративные изменения в периферическом нервно-мышечном комплексе, но не развивающиеся на их фоне подобные изменения в центральных нейрональных структурах, наличие которых приводит к замедлению процессов регенерации нервной ткани.

Известен также «Способ восстановления проводимости периферических нервов» [авторское свидетельство SU на изобретение №1273120], заключающийся в одновременном проведении с электростимуляцией периферического нерва в месте его повреждения на периферии и электростимуляции соответствующих ему нервных клеток в области спинного мозга. Для этого подводят металлический электрод (инъекционную иглу) внутрикостно к остистому отростку или дужке позвонка, в проекции которого находятся данные нервные клетки. Пассивный электрод площадью 1 см² укладывают накожно в проекции поврежденного нерва. Во время электролечения на электрод-иглу воздействуют импульсным током силой 4-20 мА, частотой 20-100 Гц и длительностью импульса 0,5-0,7 мс в течение 10-30 минут с интервалами между сеансами 2-4 дня.

Однако осуществление воздействия импульсным током через электрод-иглу, введенную в остистый отросток либо дужку позвонка на одном уровне, не позволяет охватить сегменты, участвующие в формировании того или иного нерва, что уменьшает эффективность проводимого лечения и делает его неполноценным. В эксперименте на животных установлено, что, например, популяция двигательных нейронов, формирующих седалищный нерв, располагается в L₄-L₆, а чувствительных - в L₃-L₆ сегментах [Морфология популяций чувствительных и моторных нейронов, формирующих седалищный нерв в норме и при его перерезке у взрослых крыс / Л.Б. Тимофеева, Н.В. Благова, А.Г. Величанская, И.В. Балалаева, И.Л. Ермолин // Биомедицинские исследования. СТМ. 2010. №3. С. 18-23].

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ стимуляции регенерации седалищного нерва собаки после его перерезки и микрохирургического шва [Щудло Н.А., Борисова И.В., Щудло М.М. Морфометрическая оценка эффективности посттравматической регенерации периферического нерва при однократном и повторном курсах электростимуляции // Морфология. 2012. Том 142. №6. С. 30-35.]. Электроимпульсное воздействие на спинной мозг осуществляют через игольчатый электрод, вводимый при очередном сеансе между остистыми отростками либо на уровне L_I-L_II, L_II-L_III и L_III-L_IV позвоночного столба. Электростимуляцию седалищного нерва выполняют через игольчатый электрод, вводимый между большим вертелом бедренной кости и бугром седалищной кости. Икроножную мышцу стимулируют через пластинчатый электрод, расположенный на коже в области голени. Сеансы электростимуляции проводят с помощью двухканального электростимулятора ЭСИ-3, при этом игольчатый электрод подключают к отрицательному полюсу, а пластинчатый электрод - на область голени - к положительному полюсу аппарата. При выполнении данного способа используют следующие параметры: режим тока переменный, форма импульсов прямоугольная, частота 50 Гц, длительность импульса - 0,7 мс, длительность посылки - 2 с; соотношение «посылка-пауза» - 2:2. Силу тока подбирают индивидуально, до видимого мышечного ответа, в диапазоне от 4 до 20 мА. Продолжительность каждой процедуры составляет: 20 мин - электростимуляция сегментов спинного мозга, 20 мин - проксимального отрезка сшитого нерва животного.

Однако наиболее близкий аналог, как и предшествующий ему, не обеспечивает проведения полноценного лечения, позволяющего не только ускорить процесс регенерации поврежденных нервных клеток, но и исключить их вторичную дегенерацию, в связи с тем что методика выполнения данного способа не предусматривает выполнения электроимпульсного воздействия на все нейроны сегментарного аппарата спинного мозга, принимающие участие в формировании нерва, и двигательные волокна поврежденного нерва. При каждом сеансе импульсным током воздействуют только на один уровень позвоночника. Предлагаемое авторами соединение электродов с полюсами стимулирующего аппарата и режим стимуляции позволяет воздействовать только на афферентные волокна поврежденной рефлекторной дуги, при этом не активируя двигательные волокна, составляющие ее эфферентное звено.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности проводимых манипуляций, позволяющих ускорить процесс регенерации поврежденных клеток и исключить их вторичную дегенерацию.

Сущность заявляемого изобретения характеризуется тем, что в способе воздействия на репаративно-регенеративные процессы при повреждении периферического нерва при выполнении нейрорафии поврежденного нерва выполняют установку трех проволочных электродов: двух - в зону проведения вышеуказанной манипуляции выше и ниже нейрорафии на расстоянии 5-6 мм друг от друга и одного 4-контактного - в эпидуральное пространство позвоночника, имплантируя его на уровне Th_XII-L_I позвонков и продвигая каудально до L_VI позвонка; провода электродов выводят на поверхность кожного покрова к источнику электрических импульсов; 2 раза в день по 10-15 минут осуществляют сеансы электростимуляции: поврежденного периферического нерва посредством двух 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 на кожный покров над мышцами голени, при этом во время одного из сеансов электростимуляции два проволочных и пластинчатый электроды подключают к отрицательному полюсу источника электрических импульсов, а 4-контактный электрод - к положительному, обеспечивая активацию рефлекторной дуги по эфферентным волокнам поврежденного периферического нерва; во время второго сеанса электростимуляции полярность соединения электродов с источником электрических импульсов изменяют на противоположную, обеспечивая активацию рефлекторной дуги по афферентным волокнам поврежденного периферического нерва.

Технический результат заявляемого изобретения

Установка электродов в эпидуральное пространство позвоночника с охватом всех пояснично-крестцовых сегментов спинного мозга, на эпиневрий проксимального и дистального отрезков сшитого после перерезки ствола периферического нерва и на кожный покров над мышцами голени позволяет при осуществлении электростимуляции охватить электрическими импульсами все нейрональные и нейромышечные структуры, участвующие в образовании рефлекторной дуги, тем самым повысив эффективность проводимого лечения и исключив возможность возникновения вторичной дегенерации нервных клеток. Подобная установка обусловлена тем, что чувствительные и двигательные волокна одного периферического нерва формируются из нескольких сегментов и задних корешков спинного мозга, а каждая мышца содержит волокна от нескольких корешков и получает полирадикулярную и/или полисегментарную иннервацию.

Смена полярности стимулирующих электродов позволяет последовательно и целенаправленно активировать эфферентные и афферентные звенья рефлекторной дуги, что оптимизирует электроимпульсное воздействие и предотвращает привыкание нейрональных и нейромышечных структур путем изменения направления импульсного тока.

Заявляемое изобретение поясняется с помощью Фиг. 1-3, на которых изображено: на Фиг. 1 - схема электроимпульсного воздействия на эфферентные и афферентные волокна рефлекторной дуги после нейрорафии поврежденного периферического нерва; на Фиг. 2 - результаты электрофизиологического исследования, а именно гистограмма регистрации амплитуды вызванных потенциалов с проксимального и дистального отрезков сшитого ствола периферического нерва через 30 суток; на Фиг. 3 - диаграмма гистологических исследований, отражающая количество регенерирующих аксонов, проросших через зону нейрорафии из проксимального в дистальный отрезок ствола периферического нерва в группах сравнения (1-я и 2-я серия) и опытной группе (3-я серия) животных после 30 суток выполнения курса электроимпульсного воздействия по заявляемому способу.

Способ воздействия на репаративно-регенеративные процессы при повреждении периферического нерва осуществляют следующим образом.

Во время хирургического вмешательства обнажают поврежденный участок нерва и, обнаружив его анатомический перерыв посредством выполнения интраоперационного электронейромиографического тестирования и ультразвукового исследования, изучают состояние проксимального и дистального отрезков ствола периферического нерва. Производят иссечение рубцово-измененных участков проксимального и дистального отрезков нерва до «здоровых» нервных тканей и проводят его нейрорафию. Выполняют установку проволочных электродов. Для этого на расстоянии порядка 5-6 мм друг от друга выше и ниже зоны нейрорафии к дистальному и проксимальному концам поврежденного нерва эпиневрально подводят активные концы двух проволочных электродов, представляющие собой освобожденные от изоляции на протяжении не менее 2-5 мм участки многожильных проводов диаметром порядка 0,5 мм и позволяющие выполнять электростимуляцию ствола периферического нерва в зоне повреждения и близлежащих к нему тканей. Во избежание перемещения данных проволочных электродов по стволу нерва и потери контакта с нервным стволом из-за сокращения окружающих мышц их фиксируют к эпиневрию с помощью хирургической губки, обладающей адгезивными свойствами. Свободные концы-провода проволочных электродов выводят наружу, на поверхность кожного покрова к источнику электрических импульсов, фиксируя их на нем. Рану послойно ушивают. Открытым либо пункционным путем имплантируют в эпидуральное пространство позвоночника 4-контактный проволочный электрод над сегментами, участвующими в формировании поврежденного периферического нерва. В частности, при его пункционной установке эпидуральное пространство позвоночника пунктируют на уровне Th_XII-L_I позвонков иглой типа Тоугли. Через эту иглу под контролем электронно-оптического преобразователя вводят 4-контактный проволочный электрод, продвигая его каудально до L_VI позвонка таким образом, чтобы его контактные поверхности охватывали все пояснично-крестцовые сегменты спинного мозга, тем самым, расширяя зону его воздействия. Иглу удаляют. Свободный конец-провод 4-контактного проволочного электрода, как и провода установленных ранее проволочных электродов, выводят наружу, на поверхность кожного покрова к источнику электрических импульсов, фиксируя его на нем. Два раза в день осуществляют электростимуляцию спинного мозга и поврежденного периферического нерва через установленные проволочные электроды, а также мышечного аппарата, для чего во время каждого сеанса дополнительно накладывают на кожный покров над мышцами голени пластинчатый электрод площадью порядка 1-1,5 см². При этом во время одного из сеансов электростимуляции два проволочных и пластинчатый электроды подключают к отрицательному полюсу источника электрических импульсов, а 4-контактный электрод - к положительному, обеспечивая активацию рефлекторной дуги по эфферентным волокнам поврежденного периферического нерва. Во время второго сеанса электростимуляции полярность соединения электродов с источником электрических импульсов изменяют на противоположную, обеспечивая активацию рефлекторной дуги по афферентным волокнам поврежденного периферического нерва. Продолжительность каждого сеанса составляет порядка 10-15 минут. Параметры импульсного тока подбирают индивидуально и раздельно для воздействия на нервные ткани и мышечный аппарат. Для этого перед началом первого сеанса осуществляют тестовую стимуляцию для подбора оптимальных параметров импульсного тока в каждом конкретном случае (индивидуально), ориентируясь на амплитуду вызванных потенциалов с сегментов поясничного отдела спинного мозга, а при смене полярности электродов на противоположную - на амплитуду мышечного ответа с интактного нерва здоровой конечности при электронейромиографическом исследовании. В ходе электроимпульсного воздействия на 7, 14, 21 и 30 сутки после нейрорафии осуществляют электронейромиографический мониторинг, позволяющий определять эффективность и длительность курса лечения, который колеблется от 15 до 30 дней.

Пример

Заявляемый способ был апробирован на 20, но для сравнения использованы результаты эксперимента еще 40 животных. В общей сложности опыты проведены на 60 лабораторных белых крысах-самцах массой 180-240 г. Экспериментальные исследования выполнялись с соблюдением этических принципов в соответствии с Женевской конвенцией (Geneva, 1990). Всем животным за 5 минут до проведения манипуляций вводили внутримышечно комбинацию золетила («VirbacSanteAnimale», Франция) в дозе 0,1 мл/кг и ксилазина («Interchemie», Нидерланды) в дозе 1 мг/кг для достижения наркоза. Под наркозом обнажали седалищный нерв и производили полную его перерезку на уровне средней трети бедра и сразу же нейрорафию путем наложения эпипериневральных швов с применением микрохирургической техники, атравматических игл и шовного «Prolene» 7-0 и 8-0 производства фирмы «Ethicon, LLC» (США). Все животные были разделены на три группы (по 20 животных в каждой). 1-я серия включала крыс, которым была выполнена только нейрорафия седалищного нерва (группа сравнения). 2-ю серию составили животные, которым через установленные на проксимальный и дистальный отрезок сшитого ствола периферического нерва проволочные электроды выполняли электростимуляцию в течение 30 дней по 15 минут 3 раза в сутки биполярными электрическими импульсами прямоугольной формы, длительностью 0,2 мс, частотой 8 Гц и амплитудой тока, при которой визуализировалось четкое сокращение мышц в дистальных отделах конечностей. В 3-ю опытную серию вошли животные, которым осуществляли электростимуляцию в течение 30 дней по заявляемому способу. Для этого при осуществлении нейрорафии на проксимальный и дистальный отрезки поврежденного периферического нерва устанавливали два проволочных электрода разного цвета выше (зеленый) и ниже (желтый) шва на расстоянии 5-6 мм друг от друга. С помощью микрохирургической ламинэктомии на уровне Th_XII-L_I позвонков выполняли имплантацию в эпидуральное пространство позвоночника животного 4-контактного проволочного электрода красного цвета, продвигая его каудально до L_VI позвонка, для того чтобы контактные поверхности оптимально соприкасались, охватывая все нейроны сегментарного аппарата спинного мозга пояснично-крестцовой области. Внешние концы проволочных электродов выводили наружу, фиксируя к коже швом. Во время сеанса электростимуляции на кожный покров накладывали над мышцами голени пластинчатый электрод площадью 1 см². Утром два проволочных и пластинчатый электроды подключали к отрицательному полюсу источника электрических импульсов - двухканальному генератору импульсного тока, а 4-контактный электрод - к положительному, обеспечивая активацию рефлекторной дуги по эфферентным волокнам поврежденного периферического нерва. Во время вечернего сеанса электростимуляции полярность соединения электродов с двухканальным генератором импульсного тока изменяли на противоположную, обеспечивая активацию рефлекторной дуги по афферентным волокнам поврежденного периферического нерва. Разная цветовая гамма проводов проволочных электродов упрощала процесс смены полярности соединения. Сеансы электростимуляции осуществляли биполярными импульсами прямоугольной формы продолжительностью 10 минут. Амплитуда вызванных потенциалов составляла для нервной ткани 2,4±0,1 мА, для мышечного аппарата - 7,7±0,7 мА. Данные параметры импульсного тока были подобраны раздельно для воздействия на нейроны спинного мозга и мышечный аппарат с использованием при этом показателей электронейромиографии с интактного нерва до его перерезки. С целью определения амплитуды вызванных потенциалов для нервной ткани на интактный седалищный нерв подавали импульсный ток и регистрировали параметры с электрода, расположенного в эпидуральном пространстве над спинномозговыми сегментами на пояснично-крестцовом уровне, вызванные потенциалы. Для электроимпульсного воздействия на мышечный комплекс импульсным током раздражали интактный седалищный нерв, а вызванный потенциал регистрировали с мышцы.

Помимо наружного осмотра конечности и проверки двигательной функции стопы животных, для оценки результатов проводили электрофизиологические исследования на электромиографе «Keypoint» фирмы «Alpain Biomed» (Дания) с набором стандартных стимулирующих и регистрирующих электродов. У животных изучали вызванные потенциалы с проксимального и дистального отрезков сшитого ствола периферического нерва, при этом регистрирующий электрод располагали на седалищном нерве выше и ниже зоны нейрорафии. Для регистрации вызванного мышечного ответа пластинчатый электрод накладывали на кожный покров голени над икроножной мышцей. Для получения вызванных потенциалов со спинного мозга стимулировали седалищный нерв (выше и ниже места повреждения) и регистрировали вызванные потенциалы спинного мозга с 4-контактного проволочного электрода, расположенного в эпидуральном пространстве позвоночника на уровне его пояснично-крестцового отдела по описанному в данной заявке способу.

Животных каждой серии выводили из опыта на 30 сутки после операции путем внутримышечного введения 0,5 мл 0,1% раствора листенона либо введением в полость сердца 1 см³ воздуха. Для приготовления гистологических препаратов извлекали участок седалищного нерва длиной от 10 до 15 мм, включавший зону нейрорафии, проксимальный и дистальный отрезки нерва, и немедленно фиксировали в 10%-ном растворе формалина. Препараты готовили по стандартным гистоморфологическим методикам и окрашивали гемотоксилином и эозином, а также по Ван-Гизон и Бильшовскому-Гросс. Количество окрашенных регенерирующих аксонов выявляли путем прямого их подсчета в 10 полях зрения при увеличении в 1000 раз и определяли среднее значение. Процесс регенерации седалищного нерва оценивали по процентному содержанию регенерирующих аксонов, проросших через зону нейрорафии в периферический отрезок. За 100% принимали количество регенерирующих нейронов в центральном отрезке на 30 сутки после нейрорафии пересеченного периферического нерва в каждой серии животных.

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета программ Statistica 10.0 for Windows (StatSoftInc). Проверку нормальности распределения вариационных рядов осуществляли по критерию Шапиро-Уилки, после чего применяли параметрический метод вариационной статистики с определением средней арифметической (М) и ошибки средней арифметической (±m). Различия считали статистически значимыми при р≤0,05.

По показателям электронейромиографического исследования через 30 суток после нейрорафии было обнаружено, что амплитуда вызванных потенциалов, полученная с проксимального участка нерва у животных 3-й опытной серии, где электроимпульсное воздействие осуществляли по заявляемому способу, оказалась в 4,4 и 1,7 раза выше, чем в 1-й и 2-й сериях (группы сравнения) соответственно. Амплитуда вызванных потенциалов, полученная с дистального отрезка поврежденного периферического нерва у животных 3-й опытной серии, была в 5,1 и 2,8 раза выше, чем в группах сравнения (1-я и 2-я серии). Данный факт свидетельствует о более высоком темпе восстановления проводимости в дистальных отделах ствола седалищного нерва животного.

Изучения гистологических препаратов показали, что у животных после электроимпульсного воздействия по заявляемому способу (3-я серия) через 30 суток количество регенерирующих аксонов, проросших через область нейрорафии из проксимального в дистальный конец, было в 3,2 и 1,6 раза больше, чем в группах сравнения (1-я и 2-я серии) соответственно. Примечательно, что количество проросших регенерирующих аксонов у животных 3-й опытной серии практически достигало 100%, поскольку животные свободно пользовались оперированной конечностью.

Таким образом, полученные результаты доказывают эффективность применения заявляемого способа электроимпульсного воздействия на эфферентные и афферентные волокна для ускорения репаративно-регенеративных процессов при повреждении периферического нерва.