Effekten af ​​præoperativ elektrisk stimulering på perifer nerveregenerering.

Formål:

Formålet med dette forskningsstudie er at bestemme effekten af ​​præoperativ elektrisk stimulation (ES) på sensorisk nerveregenerering i de digitale nerver, der er blevet traumatisk transkteret og efterfølgende kirurgisk repareret.

Hypotese:

Baseret på tidligere dyre- og menneskeforskning, antager vi, at præoperativ ES vil resultere i betydelig forbedring af sensorisk nerveregenerering i hånden sammenlignet med kirurgi alene efter en traumatisk digital nerve-sår. Derudover antager vi, at præoperativ sammen med postoperativ ES vil have en additiv effekt på sensorisk nerveregenerering sammenlignet med præoperativ ES og kirurgi alene.

Begrundelse:

Traumatisk skade på de perifere nerver er mest almindelig i den unge befolkning; Derfor medfører det resulterende handicap en betydelig omkostning for patienten såvel som for samfundet som følge af tab af produktivitet og sundhedsydelser brugt på rehabilitering. På trods af store bestræbelser på at forbedre kirurgisk teknik, har det funktionelle resultat ikke ændret sig væsentligt i de sidste tredive år. Irreversibel denervering, atrofi af målmuskler og forstyrret fornemmelse sekundært til langsom eller afvigende aksonal udvækst er fortsat en betydelig udfordring. I øjeblikket bruges anvendelsen af ​​postoperativ elektrisk stimulering til at fremme aksonal regenerering med god effekt. Imidlertid er præoperativ konditionering af den skadede perifere nerve, med elektrisk stimulering, ikke blevet undersøgt i den menneskelige befolkning.

Præoperativ konditionering med elektrisk stimulation (ES) af de skadede perifere nerver viser særligt lovende. Virkningsmekanismen for konditionerende læsioner består af opregulering af regenerative associerede gener og cAMP- og JAK/STAT-vejene. Data fra dyremodeller, der undersøger effekten af ​​præoperativ elektrisk stimulering af perifere nerver, viser, at denne teknik fremmer perifer nerve aksonal regenerering. Senger et al har påvist, at elektrisk stimulation producerede aksonal regenerering, der svarer til den traditionelle prækonditionerende knuselæsion. Således er elektrisk stimulering blevet bevist som en levedygtig metode til prækonditionering af perifere nerver for at fremme opregulere aksonal regenerering forud for primær coaptation af nerven. Senger et al har også undersøgt virkningsmekanismen for denne forbedrede aksonale regenerering i dyr, der er prækonditioneret med elektrisk stimulering, og har fundet opregulering af regenerative associerede gener.

Effekten af ​​postoperativ elektrisk stimulation på kirurgisk reparerede perifere nerver er godt detaljeret i litteraturen. Det kan således være synergistisk at kombinere præ- og postoperativ elektrisk stimulation. Tidligere dyrearbejde er blevet oversat til patienter med digital nervetransektion og reparation og karpaltunnelsyndrom. Wong et al viste, at de patienter, der gennemgik fuldstændig digital nervetransektion, kirurgisk reparation og postoperativ 1 time med 20Hz kontinuerlig ES, viste konsekvent større forbedringer i alle sensoriske modaliteter med 5 til 6 måneder postoperativt sammenlignet med kontrollerne. Gordon et al påviste kort post-kirurgisk ES resulterede i robust motorisk reinnervation til thenarmusklerne med 3 måneder, mens det tog mere end et år hos kontrolpatienterne.

Nix og Hopf viste, at lavfrekvent ES af den knuste motoriske nerve til soleus hos kaniner accelererede forbedringen i muskelkraftproduktion med 2 uger sammenlignet med kontroller. Pocket og Gavin ved hjælp af rottemodellen viste, at tåsprayrefleksen i knuste iskiasnerver kom sig betydeligt hurtigere med lavfrekvent og lav intensitet ES. Al-Majed et al. viste, at en times lavfrekvent 20Hz ES af gennemskåret og reparerede rotte femorale nerver accelererede den langsomt forskudte regenerering, der voksede på tværs af reparationsstedet, såvel som forbedret præferencemotorisk reinnervation. Selv når ES blev forsinket med op til 2 uger post-rotte femoral nerve reparation, var de forstærkende virkninger stadig vedvarende. I en ledsagerundersøgelse fra samme år viste disse efterforskere, at ES opregulerede hjerneafledt neurotrofisk faktor og dens receptor trkB inden for de første 2 dage efter operationen. Brushart et al viste, at kortvarig lavfrekvent ES forbedrer reinnervationens specificitet. Geremia et al. udførte en pivotal undersøgelse, der viste en stigning i aksonal regenerering i sensoriske neuroner, hvis perioden med post-kirurgisk ES ikke var mere end 1 time. Effekten blev sløvet, hvis stimulationsperioden var længere.

Til dato er der ikke lavet undersøgelser for at se på effekten af ​​præoperativ konditionering på sensorisk reinnervation af menneskelige perifere nerver med ES. I betragtning af den lovende karakter af dyredataene fra Senger et al og den veldokumenterede effektivitet af postoperativ elektrisk stimulering af kirurgisk reparerede perifere nerver, designet vi denne undersøgelse til at evaluere virkningerne af præoperativ konditionering med ES, såvel som præoperativ -operativ og postoperativ ES på digital nervesensorisk genopretning efter transektion og reparation.

Mål:

Formålet med denne undersøgelse er todelt. At bestemme effekten af ​​præoperativ ES alene, såvel som kombineret med postoperativ ES på digital nerveregenerering af sansning, post-transektion og kirurgisk reparation, sammenlignet med kontrolpatienter med kirurgi alene.

Forskningsmetode/-procedurer:

Design:

Dette er et dobbeltblindet randomiseret placebokontrolleret forsøg, der tester virkningen af ​​ES på sensorisk (digital) nervegendannelse i den menneskelige hånd. Patienter vil blive rekrutteret i håndtraume (plastikkirurgi) klinikker på tværs af Edmonton. Når forsøgspersonen har givet sit samtykke til forskningsstudiet, vil forsøgspersonen gennemgå en række tests (Semmes-Weinstein Monofilament Test, 2-punkts diskrimination, kvantitativ sensorisk test for kulde, varme og varme smertetærskler, samt handicap i arm, skulder og Aflever [DASH] spørgeskema) præoperativt for at bestemme deres baseline-underskud før operationen.

Kirurgi:

Alle kirurger og intraoperativt personale vil blive blindet fra den eksperimentelle behandling. Alle procedurer er de samme for hver patient i operationsafdelingen. Patienter vil modtage standard-of-care kirurgisk reparation af deres digitale nerve med mikroskopisk forstørrelse og ved hjælp af fin-gauge suturer. Hver patient vil få 2 fint-gauge teflon-isolerede ledninger (steriliseret på hospitalet, hvor operationen udføres) indsat proksimalt til nerveskadestedet, væk fra suturstedet, 3 dage før operationen og umiddelbart efter operationen. Disse ledninger vil blive knyttet til den elektriske stimulator, der aktiverer nerven og sender aktionspotentialer mod cellekroppen. Af den grund må patienten ikke modtage lokalbedøvelse, fordi det ville blokere natriumkanalerne, ophæve aktionspotentialets udbredelse og ophæve virkningerne af elektrisk stimulering.

Postoperativ restitution:

Patienterne vil blive vurderet for baseline-karakteristika tre dage før den planlagte kirurgiske dato, l fine-gauge ledninger vil blive implanteret perkutan proksimalt til det formodede nerveskadested, disse ledninger vil blive fastgjort til en elektrisk stimulator (model SD9, Grass Instruments, Providence RI, USA). På det tidspunkt forlader det personale, der er direkte forbundet med undersøgelsen, lokalet. En forskningsassistent, der ellers ikke er tilknyttet studiet, overtager. En uigennemsigtig konvolut, der indeholder en beregnet genereret randomiseringskode, åbnes for at bestemme patientbehandlingsgruppen.

Behandlingsgruppe A: Præoperativ stimulering med simuleret postoperativ stimulering

Patienter randomiseret til denne gruppe vil modtage 1 times kontinuerlig elektrisk stimulation tre dage før den planlagte operationsdato. Frekvensen vil blive fastsat til 20 Hz, og spændingen og varigheden af ​​elektriske impulser vil blive sekventielt øget til den maksimalt tolerable grænse. Efterhånden som nerven vænner sig til fornemmelsen af ​​stimulationen, øges spændingen til den næste tolerable tærskel, og dette gentages gennem hele perioden på en time. Når stimuleringen er afsluttet, tages stimulatoren af, og patienten informeres om operationsdatoen. Ledningerne tages ud ved afslutningen af ​​den præoperative aftale. Disse patienter vil have fine tråde til postoperativ simuleret stimulering implanteret på operationstidspunktet. I det postoperative opvågningsrum er stimulatoren fastgjort til deres ledninger. Spændingen vil dog kun blive øget til et niveau, de er i stand til at fornemme. Stimulatoren blev derefter slukket uden patienternes vidende. Alle forbindelser efterlades på plads. Disse patienter vil få fjernet deres ledninger ved den første opfølgning inden for 1 uge.

Behandlingsgruppe B: Præoperativ og postoperativ stimulering:

Patienter randomiseret til denne gruppe vil modtage 1 times kontinuerlig elektrisk stimulation tre dage før planlagt kirurgisk dato og derefter igen umiddelbart efter operationen. Frekvensen vil blive fastsat til 20 Hz, og spændingen og varigheden af ​​elektriske impulser vil blive sekventielt øget til den maksimalt tolerable grænse. Efterhånden som nerven vænner sig til fornemmelsen af ​​stimulationen, øges spændingen til den næste tolerable tærskel, og dette gentages gennem hele perioden på en time. Når stimuleringen er afsluttet, tages stimulatoren af, og patienten informeres om operationsdatoen. Ledningerne tages ud ved afslutningen af ​​den præoperative aftale. Patienter randomiseret til denne gruppe vil også modtage 1 times kontinuerlig elektrisk stimulation postoperativt. Disse patienter vil få indopereret fine tråde til postoperativ stimulation på operationstidspunktet. I det postoperative opvågningsrum er stimulatoren fastgjort til deres ledninger. Frekvensen vil blive fastsat til 20 Hz, og spændingen og varigheden af ​​elektriske impulser vil blive sekventielt øget til den maksimalt tolerable grænse. Efterhånden som nerven vænner sig til fornemmelsen af ​​stimulationen, øges spændingen til den næste tolerable tærskel, og dette gentages i løbet af en times periode. Når stimulationen er afsluttet, afmonteres stimulatoren, og patienten informeres om næste opfølgning. Trådene tages ud ved første kontrol inden for en uge med første forbinding og skinneskift

Sham-Placebo kontrolgruppe

Disse patienter vil have stimulatoren fastgjort til deres ledninger 3 dage før den planlagte operationsdato og postoperativt som i de tidligere grupper. Spændingen vil dog kun blive øget til et niveau, de er i stand til at fornemme. Stimulatoren blev derefter slukket uden patienternes vidende. Alle forbindelser efterlades på plads i en times varighed. Disse patienter vil ligeledes få fjernet deres ledninger efter afslutningen af ​​deres præoperative aftale og ved den første postoperative opfølgning inden for 1 uge efter operationen.

Post-operativ opfølgning:

Alle patienter vil have et en uges postoperativt besøg, og efterfølgende følges månedligt, hvor de tidligere nævnte sensoriske nervevurderingstests samt sensoriske nerveledningsundersøgelser og Canadian Occupational Performance Measure vil blive udført. Der er i alt seks månedlige besøg, hvert besøg vil tage omkring 1,5 time.

Beregning af prøvestørrelse

Baseret på et pivotal papir af Geremia et al; hos rotter var forskellen i antallet af regenererede sensoriske axoner efter 1 time ES 397+/-321 (SD) sammenlignet med kontrollerne. Med type I-fejlen sat til 0,05 og type II-fejlen til 0,80, ville der være behov for en stikprøvestørrelse på 20 i behandlingsgruppen og det samme antal i kontrolgruppen. For at stå for 10 % af potentielle patienters tab til opfølgning, sigter vi mod at rekruttere i alt 66 patienter. En foreløbig analyse vil blive udført af dataovervågningsteamet, når de første 10 patienter har afsluttet deres 6 måneders opfølgning.

Plan for dataanalyse:

Per protokol analyse vil blive afsluttet. Alle resultater vil blive rapporteret som gennemsnit + standardafvigelse. Student t test og Fischer eksakt test vil blive udført for at bestemme demografiske forskelle mellem behandlingsgrupper. Forskelle i sensoriske testresultater vil blive evalueret via chi square test. ANOVA vil blive brugt til at bestemme reproducerbarheden af ​​test ved at sammenligne resultater med den kontralaterale hånd. ANOVA-variansanalyse vil også blive udført på alle tidspunkter efter behandling for at bestemme, om behandlingerne adskiller sig over tid. Et niveau på 5 % (alfa) vil blive betragtet som en statistisk signifikant forskel.