Elektrische stimulatie om de regeneratie van perifere zenuwen te verbeteren

Achtergrondgedachte:

Chirurgisch herstel en zenuwtransplantatie zijn momenteel de standaardbehandeling voor zenuwscheuring. Maar zelfs daarmee is het functionele resultaat bij patiënten met een proximale zenuwdoorsnede vaak slecht. In die gevallen hebben de overlevende axonen in de proximale zenuwstomp al hun capaciteitslimiet bereikt om te ontkiemen en te reïnnerveren. Daarom kan er geen verdere reïnnervatie optreden, zelfs niet bij een operatie, tenzij de regeneratie en extensie van de proximale stomp op de een of andere manier kan worden verbeterd. Helaas, ondanks vele pogingen, bleek geen enkele effectief te zijn in de klinische setting.

Postoperatieve elektrische stimulatie:

Recente onderzoeken hebben aangetoond dat elektrische stimulatie die rechtstreeks op een gewonde perifere zenuw werd toegepast, resulteerde in een duidelijke verbetering van de zenuwregeneratie. Voorlopige gegevens die suggereren dat elektrische zenuwstimulatie mogelijk de zenuwregeneratie zou kunnen verbeteren, zijn in feite al enige tijd bekend. Een versnelde regeneratiesnelheid werd gevonden bij dieren die gedurende slechts 1 uur elektrische stimulatie ontvingen. Bovendien werd de preferentiële groei van de regenererende sensorische axonen in de juiste zenuwtak ook versneld met elektrische stimulatie.

Aangezien deze onderzoeken hebben aangetoond dat slechts één uur elektrische stimulatie effectief was bij het versnellen van zenuwregeneratie, opent dit de mogelijkheid om dit op mensen toe te passen. De ingreep is veilig en minimaal ongemak. Bovendien is het gebruik van elektrische stimulatie als klinische behandelingsmodaliteit al goed geaccepteerd. In een recent onderzoek pasten de onderzoekers dit toe op patiënten met ernstige compressieschade aan de medianuszenuw in de carpale tunnel na een operatie. De procedure werd goed verdragen en na 1 jaar follow-up werden bij geen van de 21 proefpersonen bijwerkingen waargenomen. Sterker nog, in vergelijking met de controlepersonen die alleen een operatie ondergingen, vertoonden degenen in de behandelingsgroepen een snellere oplossing van hun symptomen en een krachtigere regeneratie van de motorische zenuwen.

Het probleem van langdurige denervatie:

De prognose na ernstig trauma aan zenuwen in de bovenarm en onderarm is, indien onbehandeld, buitengewoon slecht. De huidige conventionele behandeling is door primaire zenuwherstel en door het inbrengen van een zenuwtransplantaat (meestal met behulp van de kuitzenuw) om de zenuwcontinuïteit te herstellen. Maar zelfs daarmee is de mate van reïnnervatie vaak verre van volledig. De glaciale snelheid van zenuwregeneratie, met niet meer dan 1 mm per dag, kan de doelintrinsieke handspieren gemakkelijk een jaar of langer verstoken houden van zenuwinnervatie. De lange periode van denervatie, in combinatie met een gebrek aan actieve bewegingen, kan een hele reeks negatieve gevolgen hebben, waaronder spiervezelfibrose, contractuur, secundaire gewrichtsverstoring en niet zelden pijn. Even belangrijk is het vermogen van de Schwann-cellen om trofische ondersteuning te ondersteunen en de begeleiding van zenuwgroei neemt ook geleidelijk af. Daarom is dringend een effectievere behandeling nodig. Een recente benadering is door een distale zenuwoverdracht te doen. Dat verkort de afstand van reïnnervatie enorm. Het resultaat na deze overdracht of met primair hechtingsherstel na acute mediane of ulnaire zenuwscheuring is echter relatief slecht. Een ander nauw verwant veel voorkomend trauma aan de hand is de scheuring van digitale zenuwen waarbij het herstel van sensorische functies na hechting van de primaire zenuw even slecht is. Om de reïnnervatie mogelijk verder te versnellen, stelden de onderzoekers voor om de proximale zenuwstomp extra te stimuleren direct na de zenuwoverdracht en/of het zenuwherstel. Of deze nieuwe benadering de reïnnervatie inderdaad verder zal versnellen en de handfunctie zal verbeteren na zenuwscheuring, is op dit moment niet bekend. Dit zal het eerste onderzoek naar menselijke toepassingen zijn dat die vraag behandelt.

Hypothese/Onderzoeksvraag/Doelstellingen:

Onderzoekers veronderstellen dat zenuwregeneratie in de zenuwen in de arm en digitale zenuw in de hand aanzienlijk kan worden verbeterd wanneer ze worden gecombineerd met postoperatieve elektrische stimulatie. Bovendien zal de verbeterde zenuwregeneratie met postoperatieve elektrische stimulatie resulteren in een significante verbetering van de handfuncties vergeleken met chirurgie alleen. Om deze hypothesen te testen, zijn de doelstellingen van deze studie: 1) het kwantificeren van de functionele en fysiologische gevolgen van ernstige letsel in de arm, en 2) om de uitkomst van alleen conventionele zenuwchirurgie te vergelijken met zenuwchirurgie gevolgd door postoperatieve elektrische stimulatie.

Basis studieontwerp:

Proefpersonen Patiënten met ernstig trauma aan de zenuwen in de bovenste ledematen, resulterend in volledig axonaal verlies, zullen worden gerekruteerd. Deze patiënten worden willekeurig toegewezen aan alleen zenuwherstel/-overdracht of zenuwherstel/-overdracht gevolgd door een uur laagfrequente elektrische stimulatie. De patiënten zullen gevolgd worden met tussenpozen van 3 maanden gedurende 2 jaar.

Het postoperatieve resultaat, inclusief elektrofysiologische evaluatie, wordt uitgevoerd door een onafhankelijke arts die geen deel uitmaakt van het onderzoeksteam. Daarom zullen de testers niet weten of de proefpersonen in de conventionele chirurgiegroep of in de chirurgie+elektrische stimulatiegroep zitten.

Interventies

Zodra alle basisonderzoeken zijn voltooid, wordt de proefpersoon gerandomiseerd in een van de volgende twee groepen:

i) Chirurgie gevolgd door schijnstimulatie gedurende 5 seconden. Zenuwherstel / -overdrachtschirurgie zal worden uitgevoerd door een perifere zenuwchirurg.

ii) Chirurgie gevolgd door 1 uur elektrische stimulatie. Elektrische stimulatie wordt gedaan door een paar fijne draden in te brengen die rondom geïsoleerd zijn, behalve over de meest distale 1 cm aan de punt door de incisieplaats. De uiteinden van de fijne draden worden over de proximale zenuwstomp geplaatst om de axonen te depolariseren. Deze fijne draadelektroden worden aangesloten op een draagbare elektrische stimulator (model SD9, Grass Instruments, Providence, RI, VS). Gedurende een uur worden continue elektrische prikkels van 20 Hz afgegeven met een intensiteit van 1,5 keer de motordrempel. Bij deze lage intensiteit zou er weinig of geen ongemak moeten zijn bij de stimulatieprocedure. Bij een eerdere reeks patiënten met carpaal tunnelsyndroom, uitgevoerd aan de Universiteit van Alberta, bleek dit volkomen veilig te zijn en goed te worden verdragen. De fijne draden worden verwijderd zodra het stimulatieprotocol is voltooid.

Methoden voor resultaatevaluatie

1. Sensorische zenuwgeleidingsstudie om de amplitudes van de sensorische zenuwactiepotentiaal te meten.
2. Motorische zenuwgeleidingsstudie om de samengestelde spieractiepotentiaalamplitudes te meten.
3. Schatting van het aantal motoreenheden. Er wordt gebruik gemaakt van de techniek 'meervoudige stimulatie'.
4. Lichte aanraking en druksensatie. Dit wordt getest met behulp van de Semmes-Weinstein Monofilaments en McKinnon-Dellon Disk-Criminator.
5. Handfunctie testen. Dit wordt getest met behulp van de Moberg Pick-Up Test, Purdue Pegboard Test, Jamar dynamometer voor grijpkracht, Pinch dynamometer voor sleutel, statief en tip-tot-tip sterkte.

Evaluaties na interventie:

Na de interventie zullen alle basislijnparameters gedurende 2 jaar elke 3 tot 6 maanden opnieuw worden geëvalueerd. De timing en aard van de evaluatieprocedure zullen bij alle patiënten identiek zijn.

Statistische overwegingen bij de onderzoeksopzet Aangezien dit de eerste menselijke toepassingsstudie voor zenuwscheuring op een nieuwe techniek zal zijn, zullen de resultaten ervan waardevol zijn als leidraad voor toekomstige volledige studies. De grondgedachte voor het voorstellen van in totaal 80 proefpersonen in deze studie is gebaseerd op een onlangs afgeronde studie over het gebruik van postoperatieve elektrische stimulatie om zenuwregeneratie te verbeteren bij patiënten met carpaal tunnel syndroom. In die gerandomiseerde gecontroleerde studie werd een vergelijkbare steekproefomvang gebruikt en de onderzoekers vonden een significante verbetering in zenuwregeneratie in de behandelingsgroep in vergelijking met controles. Op basis van de schatting van het aantal motoreenheden, de gebruikte primaire uitkomst, vertoonde de behandelingsgroep een statistisch significante verbetering in vergelijking met de controlegroep.

Gegevensanalyse:

Statistische analyse van veranderingen in de uitkomstmaatparameters binnen elk onderwerp zal worden uitgevoerd met behulp van gepaarde t-test. een p