Die Wirkung der präoperativen Elektrostimulation auf die periphere Nervenregeneration.

Zweck:

Der Zweck dieser Forschungsstudie ist es, die Wirkung der präoperativen elektrischen Stimulation (ES) auf die sensorische Nervenregeneration in den Fingernerven zu bestimmen, die traumatisch durchtrennt und anschließend chirurgisch repariert wurden.

Hypothese:

Basierend auf früherer Tier- und Humanforschung stellen wir die Hypothese auf, dass eine präoperative ES zu einer signifikanten Verbesserung der sensorischen Nervenregeneration in der Hand im Vergleich zu einer alleinigen Operation nach einer traumatischen Fingerverletzung führen wird. Darüber hinaus nehmen wir an, dass die präoperative zusammen mit der postoperativen ES im Vergleich zur präoperativen ES und der Operation allein einen additiven Effekt auf die sensorische Nervenregeneration haben wird.

Rechtfertigung:

Traumatische Verletzungen der peripheren Nerven sind am häufigsten in der jungen Bevölkerung; Daher verursacht die daraus resultierende Behinderung sowohl für den Patienten als auch für die Gesellschaft erhebliche Kosten durch Produktivitätsverlust und Gesundheitskosten, die für die Rehabilitation ausgegeben werden. Trotz großer Anstrengungen zur Verbesserung der Operationstechnik hat sich das funktionelle Ergebnis in den letzten dreißig Jahren nicht wesentlich verändert. Irreversible Denervation, Atrophie von Zielmuskeln und gestörte Empfindungen infolge eines langsamen oder abweichenden Axonwachstums bleiben eine bedeutende Herausforderung. Derzeit wird die Anwendung der postoperativen Elektrostimulation verwendet, um die axonale Regeneration mit guter Wirkung zu fördern. Die präoperative Konditionierung des verletzten peripheren Nervs mit elektrischer Stimulation wurde jedoch nicht in der menschlichen Bevölkerung untersucht.

Besonders vielversprechend ist die präoperative Konditionierung mit Elektrostimulation (ES) der verletzten peripheren Nerven. Der Wirkungsmechanismus konditionierender Läsionen besteht in der Hochregulierung regenerativer assoziierter Gene und der cAMP- und JAK/STAT-Signalwege. Daten aus Tiermodellen, die die Wirkung einer präoperativen elektrischen Stimulation peripherer Nerven untersuchten, zeigen, dass diese Technik die axonale Regeneration peripherer Nerven fördert. Senger et al. haben gezeigt, dass die elektrische Stimulation eine axonale Regeneration erzeugt, die der traditionellen Pre-Konditionierungs-Quetschläsion entspricht. Somit hat sich die elektrische Stimulation als praktikable Methode zur Vorkonditionierung peripherer Nerven erwiesen, um die hochregulierte axonale Regeneration vor der primären Koaptation des Nervs zu fördern. Senger et al. haben auch den Wirkungsmechanismus dieser verbesserten axonalen Regeneration bei Tieren untersucht, die mit elektrischer Stimulation vorkonditioniert wurden, und haben eine Hochregulierung von regenerativen assoziierten Genen gefunden.

Die Wirkung einer postoperativen elektrischen Stimulation auf chirurgisch reparierte periphere Nerven ist in der Literatur ausführlich beschrieben. Daher kann es synergistisch sein, die elektrische Stimulation vor und nach der Operation zu kombinieren. Zuvor wurde Tierarbeit auf Patienten mit digitaler Nervendurchtrennung und -reparatur und Karpaltunnelsyndrom übertragen. Wong et al. zeigten, dass jene Patienten, die sich einer vollständigen digitalen Nervendurchtrennung, einer chirurgischen Reparatur und einer postoperativen 1-stündigen 20-Hz-Dauer-ES unterzogen, konsistent größere Verbesserungen in allen sensorischen Modalitäten bis 5 bis 6 Monate nach der Operation im Vergleich zu den Kontrollen zeigten. Gordon et al. zeigten, dass eine kurze postoperative ES nach 3 Monaten zu einer robusten motorischen Reinnervation der Thenarmuskeln führte, während es bei den Kontrollpatienten mehr als ein Jahr dauerte.

Nix und Hopf zeigten, dass niederfrequente ES des gequetschten motorischen Nervs zum Soleus bei Kaninchen die Verbesserung der Muskelkraftproduktion um 2 Wochen im Vergleich zu Kontrollen beschleunigte. Pocket und Gavin zeigten anhand des Rattenmodells, dass sich der Zehensprühreflex bei gequetschten Ischiasnerven bei ES mit niedriger Frequenz und geringer Intensität signifikant schneller erholte. Al-Majed et al. zeigten, dass eine Stunde niederfrequenter 20-Hz-ES von durchtrennten und reparierten Oberschenkelnerven von Ratten die langsam gestaffelte Regeneration beschleunigte, die über die Reparaturstelle hinwegwächst, sowie eine bevorzugte motorische Reinnervation verstärkte. Selbst wenn die ES um bis zu 2 Wochen nach der Reparatur des Femoralnervs bei der Ratte verzögert wurde, hielten die verstärkenden Wirkungen noch an. In einer begleitenden Studie aus demselben Jahr zeigten diese Forscher, dass ES den aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktor und seinen Rezeptor trkB innerhalb der ersten 2 Tage nach der Operation hochregulierte. Brushart et al. zeigten, dass kurze niederfrequente ES die Spezifität der Reinnervation verbessert. Geremia et al. führten eine zulassungsrelevante Studie durch, die eine Zunahme der axonalen Regeneration in sensorischen Neuronen zeigte, wenn der Zeitraum der postoperativen ES nicht länger als 1 Stunde war. Der Effekt wurde abgestumpft, wenn die Stimulationsdauer länger war.

Bisher wurden keine Studien durchgeführt, um die Wirkung der präoperativen Konditionierung auf die sensorische Reinnervation menschlicher peripherer Nerven mit ES zu untersuchen. Angesichts der vielversprechenden Natur der Tierdaten von Senger et al. und der gut dokumentierten Wirksamkeit der postoperativen elektrischen Stimulation chirurgisch reparierter peripherer Nerven haben wir diese Studie entworfen, um die Auswirkungen der präoperativen Konditionierung mit ES sowie vor -operative und postoperative ES zur sensorischen Erholung digitaler Nerven nach Durchtrennung und Reparatur.

Ziele:

Die Ziele dieser Studie sind zweigeteilt. Bestimmung der Wirkung von präoperativer ES allein sowie in Kombination mit postoperativer ES auf die digitale Nervenregeneration der Empfindung, Post-Transektion und chirurgische Reparatur im Vergleich zu Kontrollpatienten mit alleiniger Operation.

Forschungsmethode/Verfahren:

Design:

Dies ist eine doppelblinde, randomisierte, Placebo-kontrollierte Studie, die die Wirkung von ES auf die Erholung sensorischer (digitaler) Nerven in der menschlichen Hand testet. Die Patienten werden in den Kliniken für Handtrauma (Plastische Chirurgie) in ganz Edmonton rekrutiert. Sobald die Forschungsstudie genehmigt wurde, wird der Proband einer Reihe von Tests unterzogen (Semmes-Weinstein-Monofilament-Test, 2-Punkt-Diskriminierung, quantitativer sensorischer Test für Kälte-, Wärme- und Hitzeschmerzschwellen sowie die Behinderung von Arm, Schulter und Hand [DASH]-Fragebogen) präoperativ, um ihr Ausgangsdefizit vor der Operation zu bestimmen.

Operation:

Alle Chirurgen und das intraoperative Personal werden für die experimentelle Behandlung verblindet. Alle Verfahren sind für jeden Patienten im Operationssaal gleich. Die Patienten erhalten die standardmäßige chirurgische Reparatur ihres Fingernervs mit mikroskopischer Vergrößerung und unter Verwendung feiner Nähte. Jedem Patienten werden 3 Tage vor der Operation und unmittelbar nach der Operation 2 feine Teflon-isolierte Drähte (sterilisiert in dem Krankenhaus, in dem die Operation durchgeführt wird) proximal zur Nervenverletzungsstelle eingeführt, entfernt von der Nahtstelle. Diese Drähte werden an den elektrischen Stimulator angeschlossen, der den Nerv aktiviert und Aktionspotentiale an den Zellkörper sendet. Aus diesem Grund darf der Patient kein Lokalanästhetikum erhalten, da dies die Natriumkanäle blockieren, die Ausbreitung des Aktionspotentials aufheben und die Wirkung der elektrischen Stimulation zunichte machen würde.

Postoperative Genesung:

Die Patienten werden drei Tage vor dem geplanten chirurgischen Termin auf Ausgangsmerkmale untersucht, feine Drähte werden perkutan proximal zur vermuteten Nervenverletzungsstelle implantiert, diese Drähte werden an einen elektrischen Stimulator (Modell SD9, Grass Instruments, Providence , RI, USA). An diesem Punkt verlässt das direkt mit der Studie verbundene Personal den Raum. Eine wissenschaftliche Hilfskraft, die nicht anderweitig mit der Studie verbunden ist, übernimmt. Ein undurchsichtiger Umschlag, der einen berechneten generierten Randomisierungscode enthält, wird geöffnet, um die Patientenbehandlungsgruppe zu bestimmen.

Behandlungsgruppe A: Präoperative Stimulation mit postoperativer Scheinstimulation

Patienten, die in diese Gruppe randomisiert wurden, erhalten drei Tage vor dem geplanten Operationstermin 1 Stunde lang eine kontinuierliche elektrische Stimulation. Die Frequenz wird auf 20 Hz festgelegt und die Spannung und Dauer der elektrischen Impulse werden nacheinander auf die maximal tolerierbare Grenze erhöht. Wenn sich der Nerv an das Gefühl der Stimulation gewöhnt, wird die Spannung auf die nächste tolerierbare Schwelle erhöht und dies wird während der gesamten einstündigen Zeitspanne wiederholt. Nach Abschluss der Stimulation wird der Stimulator abgenommen und der Patient über den Operationstermin informiert. Die Drähte werden am Ende des präoperativen Termins herausgenommen. Diesen Patienten werden zum Zeitpunkt der Operation feine Drähte für die postoperative Scheinstimulation implantiert. Im postoperativen Aufwachraum wird der Stimulator an ihren Drähten befestigt. Die Spannung wird jedoch nur auf ein Niveau erhöht, das sie wahrnehmen können. Der Stimulator wurde dann ohne Wissen der Patienten abgeschaltet. Alle Verbindungen bleiben bestehen. Bei diesen Patienten werden die Drähte bei der ersten Nachuntersuchung innerhalb von 1 Woche entfernt.

Behandlungsgruppe B: Präoperative und postoperative Stimulation:

Patienten, die in diese Gruppe randomisiert wurden, erhalten drei Tage vor dem geplanten chirurgischen Termin eine Stunde lang eine kontinuierliche elektrische Stimulation und dann unmittelbar nach der Operation erneut. Die Frequenz wird auf 20 Hz festgelegt und die Spannung und Dauer der elektrischen Impulse werden nacheinander auf die maximal tolerierbare Grenze erhöht. Wenn sich der Nerv an das Gefühl der Stimulation gewöhnt, wird die Spannung auf die nächste tolerierbare Schwelle erhöht und dies wird während der gesamten einstündigen Zeitspanne wiederholt. Nach Abschluss der Stimulation wird der Stimulator abgenommen und der Patient über den Operationstermin informiert. Die Drähte werden am Ende des präoperativen Termins herausgenommen. Patienten, die in diese Gruppe randomisiert wurden, erhalten postoperativ auch 1 Stunde kontinuierliche elektrische Stimulation. Diesen Patienten werden zum Zeitpunkt der Operation feine Drähte für die postoperative Stimulation implantiert. Im postoperativen Aufwachraum wird der Stimulator an ihren Drähten befestigt. Die Frequenz wird auf 20 Hz festgelegt und die Spannung und Dauer der elektrischen Impulse werden nacheinander auf die maximal tolerierbare Grenze erhöht. Wenn sich der Nerv an die Empfindung der Stimulation gewöhnt, wird die Spannung auf die nächste tolerierbare Schwelle erhöht und dies wird über den Zeitraum von einer Stunde wiederholt. Nach Abschluss der Stimulation wird der Stimulator abgenommen und der Patient über die nächste Nachsorge informiert. Die Drahtentfernung erfolgt bei der ersten Nachsorge innerhalb einer Woche mit dem ersten Verbands- und Schienenwechsel

Schein-Placebo-Kontrollgruppe

Bei diesen Patienten wird der Stimulator 3 Tage vor dem geplanten Operationstermin und postoperativ wie bei den vorherigen Gruppen an ihren Drähten befestigt. Die Spannung wird jedoch nur auf ein Niveau erhöht, das sie wahrnehmen können. Der Stimulator wurde dann ohne Wissen der Patienten abgeschaltet. Alle Verbindungen bleiben für eine Stunde bestehen. Bei diesen Patienten werden die Drähte in ähnlicher Weise nach Abschluss ihres präoperativen Termins und bei der ersten postoperativen Nachsorge innerhalb von 1 Woche nach der Operation entfernt.

Postoperative Nachsorge:

Alle Patienten werden eine Woche nach der Operation besucht und anschließend monatlich überwacht, wo die zuvor erwähnten sensorischen Nervenbewertungstests sowie sensorische Nervenleitungsstudien und die kanadische Berufsleistungsmessung durchgeführt werden. Es gibt insgesamt sechs monatliche Besuche, jeder Besuch dauert etwa 1,5 Stunden.

Berechnung der Stichprobengröße

Basierend auf einem zentralen Artikel von Geremia et al.; bei der Ratte betrug der Unterschied in der Anzahl der regenerierten sensorischen Axone nach 1 h ES 397 +/- 321 (SD) im Vergleich zu den Kontrollen. Wenn der Fehler 1. Art auf 0,05 und der Fehler 2. Art auf 0,80 festgelegt ist, wäre eine Stichprobengröße von 20 in der Behandlungsgruppe und die gleiche Anzahl in der Kontrollgruppe erforderlich. Um 10 % des potenziellen Verlusts von Patienten für die Nachsorge zu berücksichtigen, streben wir die Rekrutierung von insgesamt 66 Patienten an. Eine Zwischenanalyse wird vom Datenüberwachungsteam durchgeführt, sobald die ersten 10 Patienten ihre 6-monatige Nachsorge abgeschlossen haben.

Planen Sie die Datenanalyse:

Die Per-Protocol-Analyse wird abgeschlossen. Alle Ergebnisse werden als Mittelwert + Standardabweichung angegeben. Der Student t-Test und der exakte Fischer-Test werden durchgeführt, um demografische Unterschiede zwischen den Behandlungsgruppen zu bestimmen. Unterschiede in sensorischen Testergebnissen werden durch Chi-Quadrat-Tests bewertet. ANOVA wird verwendet, um die Reproduzierbarkeit des Tests zu bestimmen, indem die Ergebnisse mit der kontralateralen Hand verglichen werden. Eine ANOVA-Varianzanalyse wird auch an allen Zeitpunkten nach der Behandlung durchgeführt, um zu bestimmen, ob sich die Behandlungen im Laufe der Zeit unterscheiden. Ein Niveau von 5 % (Alpha) wird als statistisch signifikanter Unterschied angesehen.